電池儲(chǔ)能未來(lái)發(fā)展之路

2017年儲(chǔ)能政策不斷迎政策利好,與此同時(shí),電動(dòng)汽車市場(chǎng)的強(qiáng)力需求拉低了動(dòng)力電池價(jià)格,但即便如此,中國(guó)電池儲(chǔ)能市場(chǎng)仍未見大的起色。

縱觀全球電池儲(chǔ)能市場(chǎng),英國(guó)繼續(xù)保持旺盛發(fā)展勢(shì)頭,領(lǐng)跑全球;美國(guó)、澳洲、韓國(guó)都有百兆瓦級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目落地;歐洲、日本、印度、中東等地區(qū)各種商業(yè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目紛紛亮相。

關(guān)于電池儲(chǔ)能,筆者想談幾點(diǎn)看法:

一、電池儲(chǔ)能地位

從外部來(lái)看,我國(guó)是一個(gè)能源進(jìn)口大國(guó),60%的一次能源依賴進(jìn)口,這給能源安全戰(zhàn)略帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn);從內(nèi)部來(lái)看,我國(guó)電源結(jié)構(gòu)體系中,煤電消耗占比60%以上(2016年以前),改善能源結(jié)構(gòu),積極發(fā)展新能源和清潔綠色能源無(wú)疑成當(dāng)務(wù)之急。

風(fēng)能和太陽(yáng)能是新能源發(fā)電的絕對(duì)主力,但均具有波動(dòng)大、難預(yù)測(cè)等特點(diǎn),而電池儲(chǔ)能具有調(diào)度響應(yīng)快、配置靈活、控制精準(zhǔn)、環(huán)境友好等特點(diǎn),成為新能源發(fā)電的最佳搭檔,這已是行業(yè)共識(shí)并得到了國(guó)家相關(guān)部門認(rèn)可。

雖然燃?xì)獍l(fā)電和抽水蓄能電站也能完成一部分新能源調(diào)峰工作,但平滑輸出和調(diào)頻效果遠(yuǎn)不及電池儲(chǔ)能。集中在同一個(gè)地方的風(fēng)電與光伏發(fā)電雖然可自然平衡一部分輸出波動(dòng)(如風(fēng)光互補(bǔ)效應(yīng)),不過(guò)既無(wú)風(fēng)又無(wú)光的時(shí)刻也會(huì)時(shí)有發(fā)生,因此配套一定規(guī)模的電池儲(chǔ)能電站是新能源電站實(shí)現(xiàn)跟蹤計(jì)劃發(fā)電的終極選擇。

據(jù)國(guó)家權(quán)威部門預(yù)測(cè),到2030年,我國(guó)風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到8.33億千瓦。假設(shè)按2%的比例來(lái)配套儲(chǔ)能,新能源發(fā)電配套用儲(chǔ)能裝機(jī)將至少達(dá)到1600萬(wàn)千瓦。

與新能源發(fā)電配套的儲(chǔ)能電站有多種存在形式,光儲(chǔ)一體、風(fēng)儲(chǔ)一體、風(fēng)光儲(chǔ)一體等,從使用效果、利用效率、調(diào)度方便和商業(yè)模式等幾方面綜合考量,筆者認(rèn)為百兆瓦以上規(guī)模的獨(dú)立儲(chǔ)能電站將占主流位置。

二、電池儲(chǔ)能價(jià)值

電池儲(chǔ)能既有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,更有社會(huì)價(jià)值(經(jīng)濟(jì)價(jià)值以外的各種價(jià)值),從某些角度來(lái)看,其社會(huì)價(jià)值遠(yuǎn)超過(guò)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值,比如其軍事價(jià)值、電力安全價(jià)值、能源戰(zhàn)略價(jià)值等。僅從經(jīng)濟(jì)價(jià)值來(lái)說(shuō),主要看其規(guī)模大小和使用場(chǎng)合,如充電寶只能解決一兩個(gè)手機(jī)用戶一天的移動(dòng)使用問題;家庭儲(chǔ)能或備電應(yīng)急儲(chǔ)能電源,只能解決一家一戶的部分用電或臨時(shí)停電問題;用戶側(cè)儲(chǔ)能通常只考慮利用峰谷電價(jià)差削峰填谷以及需求側(cè)響應(yīng)等問題。

上述列舉的幾種儲(chǔ)能應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)回報(bào)期都比較長(zhǎng)或者沒有,甚至還存在一定的投資風(fēng)險(xiǎn)(比如用戶側(cè)儲(chǔ)能就有可能因?yàn)榉骞炔顑r(jià)變小而延長(zhǎng)預(yù)估回報(bào)期)。

相比之下,大規(guī)模儲(chǔ)能(100MWh以上)因響應(yīng)速度快和控制精準(zhǔn)以及具有雙向調(diào)節(jié)等特性,如能被電網(wǎng)調(diào)度使用在調(diào)頻調(diào)峰等電網(wǎng)安全策略領(lǐng)域,社會(huì)價(jià)值巨大,同時(shí)回報(bào)也豐厚(主要是調(diào)頻服務(wù)費(fèi)、容量服務(wù)費(fèi)等),然而前提是要有開放的電力市場(chǎng)(包括電力輔助服務(wù)市場(chǎng))。

三、未來(lái)電池儲(chǔ)能的主戰(zhàn)場(chǎng)

盡管新能源微電網(wǎng)、分布式光伏發(fā)電以及用戶側(cè)調(diào)峰(削峰填谷)都會(huì)用到儲(chǔ)能技術(shù),筆者認(rèn)為電池儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹请娋W(wǎng)側(cè)輸配電等方面。百兆瓦以上規(guī)模的、獨(dú)立的、可被電網(wǎng)直接調(diào)度的電池儲(chǔ)能電站,不僅可以保證電網(wǎng)的供電安全,還可以提高局部地區(qū)電能質(zhì)量,電池儲(chǔ)能甚至還將顛覆傳統(tǒng)的電網(wǎng)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)規(guī)則,提高設(shè)備利用率,減少資源浪費(fèi),延緩增容建設(shè)周期。

隨著未來(lái)電力市場(chǎng)的逐步放開,電力現(xiàn)貨交易和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)必將催生大批儲(chǔ)能電站的誕生。

四、大規(guī)模電池儲(chǔ)能應(yīng)用的主要壁壘

近兩年在一些會(huì)議上經(jīng)常會(huì)聽到一些如“儲(chǔ)能技術(shù)不過(guò)關(guān)”、“電池成本太高”等言論,這與我們現(xiàn)有對(duì)儲(chǔ)能的認(rèn)知相去甚遠(yuǎn)。

從機(jī)理上來(lái)講,電池儲(chǔ)能技術(shù)與電動(dòng)汽車技術(shù)同宗同源。以比亞迪電動(dòng)汽車和電池儲(chǔ)能為例,使用的是同樣的動(dòng)力電池,電池管理系統(tǒng)(BMS)和換流系統(tǒng)(PCS)也基本采用同樣的技術(shù)和產(chǎn)品,一部電動(dòng)汽車就是一個(gè)小型移動(dòng)儲(chǔ)能電站。一個(gè)有目共睹的事實(shí)是,近幾年我們國(guó)家電動(dòng)汽車市場(chǎng)發(fā)展迅速,很多成熟技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

由于電動(dòng)汽車市場(chǎng)規(guī)模迅速增大,動(dòng)力電池價(jià)格也在逐年下降。預(yù)計(jì)2018年儲(chǔ)能用磷酸鐵鋰電池電芯價(jià)格將達(dá)到每瓦時(shí)1元水平。按此價(jià)格計(jì)算,2小時(shí)磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站的整體造價(jià)已經(jīng)降到抽水蓄能電站的1/2以下水平(目前抽蓄電站千瓦造價(jià)約6000元)。在標(biāo)準(zhǔn)工況(室溫25±5攝氏度,充放電倍率0.5C,95%DOD)下,磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命可達(dá)8000次以上(70%以上剩余容量)。按此計(jì)算,2小時(shí)磷酸鐵鋰系統(tǒng)的度電成本約為0.25元,與火電成本相當(dāng)。

以上計(jì)算僅是衡量電池儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)價(jià)值的參考方法之一。儲(chǔ)能價(jià)值體現(xiàn)在,盡管電池儲(chǔ)能系統(tǒng)本身并不能發(fā)電,但是在電網(wǎng)的發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)中,電池儲(chǔ)能意義重大,需要逐步認(rèn)識(shí)、不斷發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)儲(chǔ)能聯(lián)盟全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì),截至2017年第三季度,全球已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)2244.4MW。就此來(lái)看,筆者認(rèn)為影響中國(guó)電池儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展的主要原因不在于技術(shù)和成本,而在于電網(wǎng)觀念的轉(zhuǎn)變、電力市場(chǎng)的開放程度以及國(guó)家的扶持政策等方面。

可喜的是,國(guó)內(nèi)正在逐步開放電力市場(chǎng),一種可能的情況是在華南和華東兩個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)(或許還有西北地區(qū))先行試點(diǎn),逐步開放電力現(xiàn)貨市場(chǎng)和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)。此外,售電市場(chǎng)也將同步開放,未來(lái)的3-5年內(nèi),中國(guó)開放的電力市場(chǎng)值得期待。

近期國(guó)家能源局發(fā)布的《完善電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場(chǎng))機(jī)制工作方案》,無(wú)疑是電池儲(chǔ)能行業(yè)的政策利好消息,雖然距離落地實(shí)施還有一段距離,但中國(guó)已走在全球最大電池儲(chǔ)能市場(chǎng)的征途中。