儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的全解析

　　儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的定位和切入

　　儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用定位：由于減排導(dǎo)致的能源結(jié)構(gòu)的變革，也就是發(fā)電側(cè)；資源約束迫使電網(wǎng)從功率傳輸轉(zhuǎn)向電量傳輸；用戶側(cè)高質(zhì)量、個(gè)性化、互動(dòng)的未來(lái)需求，在于配電和用電領(lǐng)域。

　　儲(chǔ)能：跨學(xué)科的戰(zhàn)略技術(shù)

　　儲(chǔ)能現(xiàn)在是跨學(xué)科不斷升級(jí)換代的戰(zhàn)略技術(shù)，儲(chǔ)能的引入試圖顛覆傳統(tǒng)電網(wǎng)的工序平衡，關(guān)鍵因素在于時(shí)間因子，一般有一個(gè)時(shí)間范圍，比如長(zhǎng)時(shí)間周期，短時(shí)間周期。如果我們講儲(chǔ)能技術(shù)本身，實(shí)際上是講儲(chǔ)能裝置技術(shù)和儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)兩個(gè)層面。從規(guī)模來(lái)看有時(shí)候會(huì)講大規(guī)模集中式儲(chǔ)能和分布式構(gòu)成的大規(guī)模儲(chǔ)能的概念。

　　不管儲(chǔ)能的應(yīng)用有多少種，大概內(nèi)容基本相似，是以調(diào)頻調(diào)峰或者類似的技術(shù)支持來(lái)看待儲(chǔ)能上的功能應(yīng)用。我們做了大量的儲(chǔ)能，都是在做功能上的驗(yàn)證，因?yàn)楝F(xiàn)在還很少有滿足商業(yè)性的儲(chǔ)能。即使在國(guó)外已經(jīng)有許多的應(yīng)用，至今能賺到錢的，可能只是美國(guó)調(diào)頻上有幾家達(dá)到了回本的程度，其他的還看不出來(lái)，因?yàn)檫€沒(méi)有在全壽命上對(duì)它真正進(jìn)行驗(yàn)證。

　　但是儲(chǔ)能這些年來(lái)，以電化學(xué)為主的儲(chǔ)能載體，確確實(shí)實(shí)發(fā)生了一些比較大的變化。2010年，鋰電池儲(chǔ)能電站的價(jià)格綜合度電成本是2.42元，到了2018年，應(yīng)該到了0.4-0.5元的水平，到2020年預(yù)測(cè)會(huì)到0.25元。

　　至少現(xiàn)在來(lái)看，儲(chǔ)能的峰谷套利概念還是接近了所謂的經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)，畢竟還有進(jìn)一步下降的空間。從不同省份的工業(yè)電價(jià)和商業(yè)電價(jià)的差距來(lái)看，大家對(duì)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用還懷有比較大的企盼性。

　　現(xiàn)階段探索儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用模型，切入點(diǎn)無(wú)非是這么幾個(gè)。

　　? 客戶端的峰谷差價(jià)套利；

　　? 儲(chǔ)能提高輸配電設(shè)施應(yīng)用率；

　　? 儲(chǔ)能參與需求側(cè)管理應(yīng)用模式；

　　? 提高可再生能源的友好接入；

　　? 提升微網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行能力；

　　還有一些傳統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)壓、黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)。這是我們現(xiàn)在應(yīng)用比較多的切入性的儲(chǔ)能。今年圍繞這些功能或者切入的模式做了很多項(xiàng)目，比如我們?cè)诳稍偕茉磦?cè)有魯能的多能互補(bǔ)項(xiàng)目，黃河水電的項(xiàng)目，還有調(diào)頻輔助服務(wù)項(xiàng)目；用客戶側(cè)有峰谷套利的項(xiàng)目，以及河南、江蘇正在做的電網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目，還有由能源公司做的輔助調(diào)峰的論證項(xiàng)目；充儲(chǔ)一體化，快充站配電資源不夠，以后相當(dāng)多的場(chǎng)合需要配電儲(chǔ)能以緩解快充站給電網(wǎng)造成的沖擊。

　　SUMMARY

　　未來(lái)三年看上去很熱鬧，以至于各種平臺(tái)上都在講儲(chǔ)能爆發(fā)時(shí)代來(lái)了，其實(shí)我對(duì)儲(chǔ)能爆發(fā)這件事情是保持一定的觀察態(tài)度。

　　其實(shí)未來(lái)三年甚至于更長(zhǎng)時(shí)間，我覺(jué)得儲(chǔ)能還是一個(gè)技術(shù)試錯(cuò)時(shí)期，這種規(guī)?；痉逗湍Ｊ皆囧e(cuò)階段，它需要經(jīng)過(guò)反復(fù)的迭代，但是并不意味著儲(chǔ)能不往前推動(dòng)發(fā)展。

　　儲(chǔ)能未來(lái)的后勁和動(dòng)力

　　我們國(guó)家發(fā)展儲(chǔ)能未來(lái)的后勁和動(dòng)力在哪里？

　　一、能源轉(zhuǎn)型

　　火力要向清潔能源化轉(zhuǎn)變，清潔能源化轉(zhuǎn)變必然意味著大量的可再生能源、間歇性能源的引入，必然導(dǎo)致發(fā)電結(jié)構(gòu)帶來(lái)變化，也意味著給電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)帶來(lái)比較大的變化，這是給儲(chǔ)能的一個(gè)比較大的空間。

　　二、增量空間

　　國(guó)內(nèi)未來(lái)的電量發(fā)展是一個(gè)增量游戲，現(xiàn)在人均用電量是在四千多，美國(guó)的人均用電量最高峰達(dá)到一萬(wàn)三，韓國(guó)也達(dá)到了一萬(wàn)一。我們國(guó)家要朝著這個(gè)目標(biāo)發(fā)展還有很大的增量空間，有多大的增量空間？我簡(jiǎn)單推算了一下，我們可能再造兩到三個(gè)國(guó)網(wǎng)架構(gòu)，才能支撐這樣一個(gè)新增電力的局面。國(guó)外，至少發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)沒(méi)有這么強(qiáng)大的動(dòng)力了。

　　而再造這種新的南網(wǎng)和國(guó)網(wǎng)過(guò)程中間，新技術(shù)是必然要采用的，儲(chǔ)能顯然是圍繞這樣技術(shù)的核心性的內(nèi)容。

　　三、用電結(jié)構(gòu)變化

　　目前國(guó)內(nèi)工業(yè)用電70%，至少?gòu)默F(xiàn)在來(lái)看，70%的工業(yè)用電水平，恐怕在未來(lái)的數(shù)年內(nèi)會(huì)不斷的變化。這個(gè)變化意味著什么呢？意味著我們的用電結(jié)構(gòu)，主要是配電結(jié)構(gòu)上肯定要發(fā)生比較大的變化，給儲(chǔ)能的引入會(huì)帶來(lái)一個(gè)比較大的應(yīng)用空間。

　　四、國(guó)內(nèi)電力體制改革

　　上述四個(gè)動(dòng)力放到世界來(lái)看，特別是幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家，可能有一個(gè)動(dòng)力，或者說(shuō)根本沒(méi)有。美國(guó)電力體制已經(jīng)市場(chǎng)化，人均用電量沒(méi)有什么提高的空間，用電結(jié)構(gòu)也無(wú)過(guò)大的變化，所以從這個(gè)角度來(lái)講，儲(chǔ)能在美國(guó)基本上是個(gè)替代游戲。

　　德國(guó)可能有能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的動(dòng)力，但是沒(méi)有后面三個(gè)動(dòng)力。所以在這樣的角度來(lái)看，事實(shí)上，我對(duì)儲(chǔ)能在中國(guó)的發(fā)展抱有很大的期望。

　　高比例儲(chǔ)能的聚合效應(yīng)

　　從電力系統(tǒng)來(lái)看，如果我們只講電，GRID要等于LOAD，這是未來(lái)的平衡。

　　但是未來(lái)有幾個(gè)不確定的因素，在發(fā)側(cè)高比例的新能源接入，在用戶側(cè)其他的新能源發(fā)生變化以及時(shí)空不確定性負(fù)荷接入，在GRID等于LOAD這件事情上就變的更加復(fù)雜。而我們電網(wǎng)的彈性無(wú)論做多大的冗余，都不足以去評(píng)判。在電網(wǎng)上去做結(jié)構(gòu)上的改變，恐怕還是難以做一個(gè)平衡，這就必須引入所謂的智能化，包括儲(chǔ)能這樣一個(gè)內(nèi)容的引入。

　　儲(chǔ)能到底是一個(gè)什么概念？其實(shí)儲(chǔ)能不發(fā)電，儲(chǔ)能歸根結(jié)底是一個(gè)服務(wù)載體。從儲(chǔ)能的十?dāng)?shù)種功能，和我們現(xiàn)在應(yīng)用推廣過(guò)程中間的商業(yè)化方式來(lái)講，為什么功能行，而經(jīng)濟(jì)不行？我們的服務(wù)形式最終是備用式服務(wù)，輔助型服務(wù)，還是主導(dǎo)型服務(wù)？它的服務(wù)價(jià)值，是必需品，還是套利型？或者是增值型服務(wù)？

　　我們現(xiàn)在儲(chǔ)能不是按照未來(lái)應(yīng)用模式發(fā)展，在這樣的情況下，盡管電力還是公用的商品屬性，但是如果要還原它能源的商品屬性，不能靠無(wú)限的發(fā)電，提供無(wú)限充裕的輸配電通道來(lái)賺錢。從商品屬性來(lái)看一件事情，儲(chǔ)能未來(lái)的服務(wù)定價(jià)一定是從它的交易中間推導(dǎo)出來(lái)的相關(guān)模式，只有這樣儲(chǔ)能才可能有一個(gè)比較大的發(fā)展空間。

　　儲(chǔ)能的發(fā)展空間也給我們的工作帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，儲(chǔ)能到底能降到多少？最終的量是多少？

　　我們現(xiàn)在只是從鋰離子電池推導(dǎo)來(lái)講，一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)如果年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到200小時(shí)就可能盈利的話，如果以分布式發(fā)電的廣泛應(yīng)用，我們理清楚一些市場(chǎng)性的東西，將來(lái)的量就會(huì)比較大。同時(shí)也面臨一個(gè)很大的問(wèn)題，即使一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)在江蘇，在用戶側(cè)去套利、安裝，五年能夠保證它回收，甚至將來(lái)可能四年半，三年，但是江蘇有多大的空間呢？在江蘇，如果發(fā)展500萬(wàn)儲(chǔ)能，峰谷肯能就被拉完了。

　　但是我們從另外一種形態(tài)上來(lái)看，可能就會(huì)不一樣了。

　　儲(chǔ)能裝機(jī)容量

　　倒推一下，如果儲(chǔ)能在系統(tǒng)中間的裝機(jī)容量達(dá)到10%甚至20%，我們的電網(wǎng)還有那么復(fù)雜嗎？安全、高壓?jiǎn)栴}還有那么緊迫嗎？從這樣的角度來(lái)看，高比例的儲(chǔ)能裝機(jī)容量是電力系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)在運(yùn)行形式的變革，我們應(yīng)該按照另外一個(gè)思維，事實(shí)上高比例的儲(chǔ)能它在電網(wǎng)中就會(huì)形成所謂的聚合效應(yīng)。

　　我們?cè)诤幽犀F(xiàn)在正在做100兆瓦，對(duì)于河南的峰谷問(wèn)題的調(diào)節(jié)，所有的調(diào)節(jié)只要聚合起來(lái)，都不成問(wèn)題。因?yàn)檫^(guò)去是單一功能，現(xiàn)在是多種功能，不論是省內(nèi)的新能源消納、跨省的新能源消納、電網(wǎng)的暫態(tài)支撐，在一天的曲線中間全部得到了應(yīng)用，它突破了傳統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)作為資源調(diào)配的平臺(tái)。

　　我們現(xiàn)在提出電網(wǎng)的聚合效應(yīng)，起碼有一個(gè)功能可能是意外獲得的。河南現(xiàn)在有兩條特高壓線，兩條線的輸送容量可以達(dá)到1400萬(wàn)千瓦。河南現(xiàn)在怎么用？?jī)蓷l線加起來(lái)不到600萬(wàn)，為什么？因?yàn)檫h(yuǎn)端的東西一旦垮了，河南就必須找出同樣功率的機(jī)組去平抑，要不然至少有800萬(wàn)的輸送能力完全在那兒空著。而特高壓的交流閉鎖也并非常態(tài)性，如果采用這種保護(hù)方式，電纜輸送能力將大大被限制。而對(duì)這一情況的支撐，我們預(yù)算一下，我們有560萬(wàn)的儲(chǔ)能裝機(jī)，只要頂6分鐘，這個(gè)問(wèn)題就可以得到解決。

　　如果把這800萬(wàn)的輸送能力余出來(lái)，按5000小時(shí)算，每年多送400億度電，過(guò)路費(fèi)按0.12元收取就是48億元。

　　此外，也將提升交易的手段?，F(xiàn)在的峰谷定價(jià)不是反映供需平衡的真實(shí)原因，將來(lái)的峰谷肯定是競(jìng)價(jià)制，15分鐘報(bào)價(jià)。一個(gè)成熟的電力市場(chǎng)，它的中長(zhǎng)期能源合同占電量的80%，日前交易的合同應(yīng)該占15%，實(shí)時(shí)交易的合同5%，儲(chǔ)能在最后的5%，將有比較大的空間。也就是說(shuō)儲(chǔ)能可能會(huì)改變跨區(qū)域電力交易。

　　儲(chǔ)能有一天會(huì)發(fā)展到那一步，至少?gòu)默F(xiàn)在看，儲(chǔ)能是一個(gè)重資產(chǎn)投資。接下來(lái)，儲(chǔ)能的發(fā)展除了自身降價(jià)之外，還有一些天然的低邊界成本性的內(nèi)容，梯次利用確確實(shí)實(shí)為未來(lái)的儲(chǔ)能提供了一個(gè)比較大的低邊界成本的載體，而且這個(gè)量將會(huì)非常大。

　　未來(lái)儲(chǔ)能可能的顛覆

　　我們粗算了一下，電動(dòng)汽車去年是100萬(wàn)輛，今年可能是200萬(wàn)輛，明年可能是500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的保有量，2030年可能有5000萬(wàn)輛。如果每輛車按80度電去配置，這5000萬(wàn)輛車相當(dāng)于一個(gè)40億度電的水庫(kù)，當(dāng)然不是每天要交易40億度電。

　　2016年，國(guó)內(nèi)一年的平均上網(wǎng)電量為160億度，40億度電對(duì)電網(wǎng)是雙刃劍，讓電網(wǎng)非常舒服，也可以一夜之間把電網(wǎng)搞垮。到那個(gè)階段由梯次利用和電動(dòng)汽車這種分散式的能源可以交互聚會(huì)的時(shí)候，它就形成一個(gè)巨大的資源。當(dāng)然電動(dòng)汽車是海量的V2G的電動(dòng)車樁，這時(shí)候有這樣一個(gè)量，我相信未來(lái)電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，也就是說(shuō)我們存在這種資源。

　　在這樣一個(gè)階段以后，可能就是儲(chǔ)能材料的工藝結(jié)構(gòu)以高比能、高安全這種創(chuàng)新，得到了一個(gè)更加的沖擊化。至少現(xiàn)在從理論上來(lái)講，鋰電池是化學(xué)金屬元素的第一位，之所以大家用鋰電池是因?yàn)殇囯姵氐淖匀荒芗?jí)差是最高的。

　　鋰空氣電池按照能級(jí)推算，一公斤可以存11.5度電，燃煤一公斤發(fā)3.3度電，到現(xiàn)在還在爭(zhēng)論是建立輸電線劃得來(lái)還是運(yùn)煤劃得來(lái)。如果一個(gè)儲(chǔ)能載體到了五度電的時(shí)候，我們是架設(shè)電網(wǎng)劃得來(lái)還是運(yùn)電池劃得來(lái)，還真的不好說(shuō)。

　　因?yàn)楦弑饶艿膬?chǔ)能載體的出現(xiàn)，我們未來(lái)的能源形態(tài)如果在一定程度上依賴于可再生能源的話，可再生能源最大的問(wèn)題在哪里？是在于它的低能量密度，低能量密度如果用電網(wǎng)把它匯集起來(lái)的時(shí)候，這個(gè)會(huì)聚的資源所付出的成本過(guò)大。如果我們將太陽(yáng)能會(huì)聚起來(lái)，太陽(yáng)能一年發(fā)一千多個(gè)小時(shí)，我架一條線利用率六分之一，那這個(gè)會(huì)聚所付出的成本也太大了，將來(lái)是運(yùn)電池，把電池充滿了運(yùn)過(guò)去，如果到那一步，確實(shí)對(duì)電網(wǎng)的形態(tài)發(fā)生了變化。