儲(chǔ)能到底有多大空間？

2030年，新能源+儲(chǔ)能=可調(diào)度發(fā)電，成本將低于現(xiàn)有煤電和氣電成本。這是BNEF所發(fā)布的2019年《新能源市場(chǎng)長(zhǎng)期展望》報(bào)告中給出的預(yù)判。

在2019第六屆中國(guó)國(guó)際光儲(chǔ)充大會(huì)上，中國(guó)電力科學(xué)研究院首席科學(xué)家、全國(guó)電力儲(chǔ)能標(biāo)委會(huì)副秘書長(zhǎng)惠東教授也對(duì)未來幾年電力儲(chǔ)能的需求進(jìn)行了分析，并得出以下三點(diǎn)結(jié)論:

1、2035年我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能(非抽蓄)需求將達(dá)1.5-2億千瓦;

2、鋰離子電池將率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化;

3、百萬千瓦級(jí)儲(chǔ)能電站和各類儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的廣域協(xié)同、有序聚合是一個(gè)趨勢(shì)。

儲(chǔ)能到底有多大空間?

從電力需求來看，我國(guó)人均生活用電量701千瓦時(shí)，相當(dāng)于歐美國(guó)家60年代中期，日本70年代中期水平。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前中國(guó)人均用電量較低，且用電結(jié)構(gòu)不太合理，中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量全世界第一，但燃煤火力發(fā)電比例過高，環(huán)保壓力巨大。預(yù)計(jì)未來20年內(nèi)，中國(guó)電力需求仍將持續(xù)增長(zhǎng)。2018年我國(guó)人均全年用電量4956千瓦時(shí)，2035年預(yù)計(jì)達(dá)到6500-7400千瓦時(shí)。

從新能源裝機(jī)規(guī)模來看，2035年前，新能源成為第一大電源，風(fēng)、光裝機(jī)規(guī)模分別為7億、6.5億千瓦，全國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能日最大功率波動(dòng)預(yù)計(jì)分別達(dá)1.56億、4.16億千瓦，大大超出電源調(diào)節(jié)能力，迫切需要重新構(gòu)建調(diào)峰體系，具備應(yīng)對(duì)新能源5.3億千瓦日功率波動(dòng)的調(diào)節(jié)能力。

從電力傳輸來看，對(duì)于受端系統(tǒng)，直流大容量饋入時(shí)，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)能力顯著下降。未來華東直流饋入+新能源占比將超過50%，頻率穩(wěn)定問題更加突出。

而儲(chǔ)能技術(shù)被認(rèn)為是解決上述問題的優(yōu)選方案。國(guó)際上針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)形成三個(gè)共識(shí)：一是儲(chǔ)能技術(shù)是推動(dòng)世界能源清潔化、電氣化和高效化，破解能源資源和環(huán)境約束，實(shí)現(xiàn)全球能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心技術(shù)之一;二是面向未來高滲透的新能源接入與消納，需要構(gòu)建高比例、泛在化、可廣域協(xié)同的儲(chǔ)能形態(tài)，并通過新能源加儲(chǔ)能，變革傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能;三是要堅(jiān)實(shí)、有序推動(dòng)清潔能源可持續(xù)發(fā)展，需要借助于低邊界成本的儲(chǔ)能技術(shù)。

儲(chǔ)能是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素。基于低成本、高性能的儲(chǔ)能技術(shù)，采用集中式或分布式接入，能夠構(gòu)建高比例、泛在化、可共享、可廣域協(xié)同的儲(chǔ)能形態(tài)，為電力系統(tǒng)提供毫秒到數(shù)天的寬時(shí)間尺度上的靈活雙向調(diào)節(jié)能力，改變電能的時(shí)空特性直至改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)即發(fā)即用、瞬時(shí)平衡的屬性。

2035年，我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能(非抽蓄)需求將達(dá)1.5-2億千瓦。

2035年，風(fēng)、光新能源裝機(jī)規(guī)模將在當(dāng)前基礎(chǔ)上增加3.6倍，超過70%分布在西、北部地區(qū)，電力跨區(qū)優(yōu)化配置需求由當(dāng)前的0.8億千瓦增加到3.8億千瓦。未來新能源消納形勢(shì)將更加嚴(yán)峻，對(duì)跨區(qū)通道能力建設(shè)、系統(tǒng)調(diào)峰能力提升、市場(chǎng)化機(jī)制建設(shè)提出了新要求。

從特高壓送端電網(wǎng)來看，新能源資源與負(fù)荷中心分布不平衡的格局，促進(jìn)了新能源基地及特高壓電網(wǎng)建設(shè)，交直流特高壓大受端電網(wǎng)逐步形成。風(fēng)電、光伏等新能源電站配置儲(chǔ)能系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。

從特高壓受端電網(wǎng)來看，對(duì)于大功率接受區(qū)外來電的受端電網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力下降。直流閉鎖等永久性故障帶來大功率缺額將引發(fā)受端電網(wǎng)頻率穩(wěn)定問題，直接制約著交直流輸電工程的穩(wěn)態(tài)最大輸電能力。河南100兆瓦電池儲(chǔ)能示范工程便是為解決特高壓閉鎖而建設(shè)的。以河南開展的仿真研究為例，河南境內(nèi)若配置6.7GW儲(chǔ)能，額定支撐時(shí)間6分鐘(響應(yīng)速度100毫秒)，可以有效避免特高壓事故造成的電網(wǎng)安全故障，并將天中直流和長(zhǎng)南交流輸送能力提升設(shè)計(jì)水平(增加700萬千瓦左右)，按年運(yùn)行小時(shí)數(shù)5000小時(shí)，可以多送350億/年。

從電價(jià)體系來看，我國(guó)不同地區(qū)省份的峰谷電價(jià)不同、峰谷時(shí)段，同一省份不同容量工業(yè)用戶的峰谷電價(jià)也不同?；谀壳颁囯x子電池儲(chǔ)能的性價(jià)比水平，在江蘇工業(yè)園區(qū)安裝儲(chǔ)能，通過峰谷價(jià)差套利，有望在5-8年收回投資，而儲(chǔ)能系統(tǒng)有效服役時(shí)間為10年以上。峰谷差價(jià)套利是目前具有盈利可能性，且有市場(chǎng)價(jià)格體系支撐的一套商業(yè)模式。預(yù)計(jì)江蘇有800-1200萬kw，浙江有500-800萬kw，上海有300-500萬kw，北京有200-300萬kw，廣東有600-1000萬kw的裝機(jī)空間。

鋰電池率先商業(yè)化

得益于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了鋰離子電池成本的下降，鋰電池在電力儲(chǔ)能應(yīng)用具備一定的經(jīng)濟(jì)性。如下表所示：

近年來，多種類型儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化不斷進(jìn)步，其中鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性得到顯著提升，2018年其綜合度電成本接近0.4元/度，2020年有望達(dá)到0.25元/度,2030年接近0.12元/度，儲(chǔ)能系統(tǒng)年利用小時(shí)數(shù)達(dá)200小時(shí)即可盈利。

以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性得到較大提升，基于儲(chǔ)能電池的百兆瓦級(jí)系統(tǒng)集成技術(shù)取得一定突破，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)逐步得到示范或商業(yè)化應(yīng)用，已在調(diào)峰調(diào)頻、系統(tǒng)備用、改善電能質(zhì)量、可再生能源消納等方面發(fā)揮作用。

未來電化學(xué)儲(chǔ)能本體將進(jìn)一步向長(zhǎng)壽命、高安全、高效率、低成本化方向發(fā)展，在新能源發(fā)電、用戶側(cè)等領(lǐng)域得到廣泛推廣應(yīng)用;百萬千瓦級(jí)儲(chǔ)能電站將成為有效的電力電量調(diào)節(jié)資源，具有超長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)度儲(chǔ)能技術(shù)將提升終端戶用能量的高效利用(替代抽蓄);2025年百萬千瓦級(jí)儲(chǔ)能電站經(jīng)濟(jì)性超過抽蓄。各類儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的廣域協(xié)同、有序聚合，極大提升電網(wǎng)對(duì)功率平衡和電量平衡調(diào)控功能，突破電力供需實(shí)時(shí)平衡的限制。

大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用與推廣對(duì)電網(wǎng)的變革

儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合度電成本不斷下降，儲(chǔ)能系統(tǒng)有望在發(fā)電側(cè)用電側(cè)實(shí)現(xiàn)廣域布局，當(dāng)裝機(jī)容量達(dá)到一定比例，對(duì)電力系統(tǒng)的功能產(chǎn)生重大影響。

以套利電力差價(jià)為目標(biāo)的分布式儲(chǔ)能將在用戶側(cè)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，以收集日級(jí)別新能源接入與消納的儲(chǔ)能系統(tǒng)將在發(fā)電側(cè)實(shí)現(xiàn)廣域布點(diǎn)安裝。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)廣域裝機(jī)比例達(dá)到10%以上，將解決日級(jí)別電力不平衡問題，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大變化。

電動(dòng)汽車的普及及海量V2G充電樁的激增，大量退役動(dòng)力電池的在電網(wǎng)中梯次利用的推廣，將對(duì)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響。

動(dòng)力電池技術(shù)儲(chǔ)備和發(fā)展態(tài)勢(shì)，將在3-5年基本消除電動(dòng)汽車的使用焦慮，支撐電動(dòng)汽車大規(guī)模應(yīng)用與普及;預(yù)計(jì)2020年，我國(guó)電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)保有量將500萬輛，2030年保有量將達(dá)5000萬輛以上，以配置80kwh電池為參考，等效儲(chǔ)能容量將達(dá)到40億kwh，同時(shí)電動(dòng)汽車退役電池梯次利用存量達(dá)4億kwh。由廣域分布的海量V2G充電樁，電動(dòng)汽車以及車聯(lián)網(wǎng)自發(fā)形成了容量巨大的能源互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)，以及電能互動(dòng)全新生態(tài)，將對(duì)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響。

最后套用一句話來總結(jié)：儲(chǔ)能前途是光明的，但仍需走一段曲折道路。