發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的難點(diǎn)和支點(diǎn)

8月27日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布“關(guān)于公開征求對(duì)《國(guó)家發(fā)展改革委國(guó)家能源局關(guān)于開展”風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化“”源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化“的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》意見的公告”。征求意見稿指出，“風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化”側(cè)重于電源基地開發(fā)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源條件和能源特點(diǎn)，因地制宜采取風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、煤炭等多能源品種發(fā)電互相補(bǔ)充，并適度增加一定比例儲(chǔ)能，統(tǒng)籌各類電源的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)，積極探索“風(fēng)光儲(chǔ)一體化”，因地制宜開展“風(fēng)光水儲(chǔ)一體化”，穩(wěn)妥推進(jìn)“風(fēng)光火儲(chǔ)一體化”。

向新能源轉(zhuǎn)型不僅是世界各國(guó)的能源發(fā)展趨勢(shì)，更是我國(guó)的既定國(guó)策。習(xí)近平總書記在巴黎會(huì)議上莊嚴(yán)承諾，到2030年中國(guó)非化石能源在一次能源消費(fèi)中的比重要達(dá)到20%。根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所發(fā)布的《中國(guó)新能源發(fā)展路線圖2050》，到2050年，太陽(yáng)能發(fā)電量將達(dá)到21000億千瓦時(shí)，也就是說(shuō)，光伏發(fā)電量要在2018年的基礎(chǔ)上提高近11倍。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，儲(chǔ)能將是繞不開的話題。

兩類儲(chǔ)能各不同

發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能并不是因?yàn)樾履茉窗l(fā)展而出現(xiàn)的新事物，是各種類型的發(fā)電廠用來(lái)促進(jìn)電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的配套設(shè)施。從累計(jì)裝機(jī)容量來(lái)看，目前抽水蓄能方式份額最大，但電化學(xué)儲(chǔ)能因?yàn)槠漤憫?yīng)速度快、布點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，代表著未來(lái)的發(fā)展方向。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2019年5月至2020年7月，全球新增發(fā)電側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目113個(gè)，中國(guó)新增發(fā)電側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目59個(gè)。目前，電化學(xué)儲(chǔ)能已經(jīng)成為發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域的重要方式。

當(dāng)前我國(guó)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能從用途上看主要有兩類。

第一類是火電配儲(chǔ)能。主要是保障發(fā)電廠具有一定的調(diào)頻調(diào)峰能力，提高火電機(jī)組的運(yùn)行效率和電網(wǎng)穩(wěn)定性。同時(shí)，在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過(guò)程中深度挖掘火電的改造空間，拓寬火電的盈利方式。火電配電化學(xué)儲(chǔ)能在我國(guó)已有廣泛應(yīng)用，山西、廣東、河北都有發(fā)電側(cè)火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻項(xiàng)目。

第二類是新能源配儲(chǔ)能。相比火電，風(fēng)電和光伏的間歇性和波動(dòng)性很大，為保證電力系統(tǒng)的整體平衡，往往造成部分地區(qū)“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象。2019年，在新能源發(fā)電集中的西北地區(qū)，棄風(fēng)率和棄光率仍然很高。例如，新疆的棄風(fēng)率和棄光率分別是14%和7.4%。電化學(xué)儲(chǔ)能作為新能源的“穩(wěn)定器”，能夠平抑波動(dòng)，不僅可以提高能源在當(dāng)?shù)氐南{能力，也可以輔助新能源的異地消納。

當(dāng)下面臨五大難點(diǎn)

盡管電化學(xué)儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)已經(jīng)有很多示范項(xiàng)目，但在應(yīng)用方面仍然有許多困難需要克服。在政策和運(yùn)營(yíng)層面，主要面臨以下幾方面的挑戰(zhàn)：

一是傳統(tǒng)電力市場(chǎng)給儲(chǔ)能留下的空間不大。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的收益直接來(lái)源于電力市場(chǎng)，因此電力市場(chǎng)的總體運(yùn)行狀況對(duì)儲(chǔ)能的發(fā)展有著直接影響。

根據(jù)國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)，截至2020年1月，我國(guó)電力裝機(jī)總量在20億千瓦左右，2020年1～6月全國(guó)總用電量為33547億千瓦時(shí)。這說(shuō)明我國(guó)存在電力生產(chǎn)過(guò)剩的情況。同時(shí)，我國(guó)還不斷有用于調(diào)峰的火電(燃?xì)鈾C(jī)組)、新能源機(jī)組上馬，裝機(jī)總量不斷上升，導(dǎo)致儲(chǔ)能的作用難以體現(xiàn)。

相比歐美國(guó)家，我國(guó)的電力設(shè)施很多都是近些年修建的，基礎(chǔ)設(shè)施更為“堅(jiān)強(qiáng)”，具有相當(dāng)?shù)娜菁{能力。這就使得電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能所提供的輔助服務(wù)沒有強(qiáng)烈需求。在美國(guó)，由于新建電廠的審批控制以及電網(wǎng)的老化，電力公司急需儲(chǔ)能來(lái)平抑波動(dòng)和滿足擴(kuò)容需求，在此基礎(chǔ)上形成了對(duì)儲(chǔ)能的大量需求。

二是儲(chǔ)能作為輔助服務(wù)市場(chǎng)主體的資格不明確。

儲(chǔ)能的價(jià)值主要體現(xiàn)在它提供的輔助服務(wù)上，因此輔助服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)制對(duì)儲(chǔ)能的收益有著決定作用。在發(fā)電側(cè)，電化學(xué)儲(chǔ)能是作為發(fā)電廠機(jī)組的輔助設(shè)備運(yùn)行的。作為機(jī)組的附屬設(shè)備，電化學(xué)儲(chǔ)能沒有輔助服務(wù)市場(chǎng)獨(dú)立的經(jīng)營(yíng)資格，由此導(dǎo)致電化學(xué)儲(chǔ)能的收益具有很高的不確定性。由于很多發(fā)電側(cè)的發(fā)電和儲(chǔ)能是分開管理的，當(dāng)政策變化時(shí)，由于沒有主體地位，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商可能沒有多少談判的能力，收益可能會(huì)進(jìn)一步降低。

因此，發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的主體地位是個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前，某些地區(qū)已經(jīng)開始了這方面的嘗試。例如，福建晉江的獨(dú)立儲(chǔ)能電站就拿到了“發(fā)電業(yè)務(wù)許可證”，以此為切入點(diǎn)讓獨(dú)立的發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能進(jìn)入電力市場(chǎng)。但即使如此，儲(chǔ)能在市場(chǎng)中的身份和交易機(jī)制也不夠健全。

根據(jù)2020年6月國(guó)家能源局福建監(jiān)管辦公室發(fā)布的《福建省電力調(diào)峰輔助服務(wù)交易規(guī)則(試行)(2020年修訂版)》規(guī)定，獨(dú)立儲(chǔ)能電站的充電可以“采取目錄峰谷電價(jià)或者直接參與調(diào)峰交易購(gòu)買低谷電量”，放電時(shí)則“作為分布式電源就近向電網(wǎng)出售，價(jià)格按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行”。這就導(dǎo)致在調(diào)峰方面，儲(chǔ)能的調(diào)峰收益更多是由計(jì)劃和磋商決定的，充放電價(jià)的不明確給儲(chǔ)能的收益帶來(lái)很大的不確定性。即使在青海、湖北這樣將電儲(chǔ)能交易納入調(diào)峰市場(chǎng)的省份，也只規(guī)定了儲(chǔ)能電站充電時(shí)的交易機(jī)制，關(guān)于放電依然是“按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行”。

除了以上的困難之外，由于儲(chǔ)能在調(diào)頻方面具有極好的性能，因此，儲(chǔ)能的主體資格還面臨著來(lái)自輔助服務(wù)市場(chǎng)內(nèi)部成員的阻力。

三是輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制不完善。由于儲(chǔ)能本身并不創(chuàng)造電能，因此儲(chǔ)能的收益只能來(lái)自提供輔助服務(wù)的收費(fèi)，而我國(guó)的輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制尚無(wú)法滿足儲(chǔ)能商業(yè)化運(yùn)行的要求。

我國(guó)目前的輔助服務(wù)機(jī)制要求發(fā)電側(cè)“既出錢又出力”，也就是要求并網(wǎng)發(fā)電企業(yè)必須提供輔助服務(wù)，同時(shí)輔助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用要在發(fā)電企業(yè)中分?jǐn)偂Ｍㄟ^(guò)從這些企業(yè)中收取一部分資金，加上一部分補(bǔ)貼，形成一個(gè)資金池。調(diào)度中心根據(jù)各輔助服務(wù)主體的績(jī)效打分，來(lái)決定發(fā)電企業(yè)能從這個(gè)資金池中收回多少份額。

以2019上半年為例，我國(guó)電力輔助服務(wù)總費(fèi)用共130.31億，占上網(wǎng)電費(fèi)總額1.47%。其中發(fā)電機(jī)組分?jǐn)傎M(fèi)用合計(jì)114.29億，占87.71%。如此制度設(shè)計(jì)就決定了輔助服務(wù)市場(chǎng)基本是一個(gè)“零和博弈”，輔助服務(wù)的價(jià)值并沒有得到很好的體現(xiàn)。

因此從發(fā)電廠的角度來(lái)看，如果大家都通過(guò)配套儲(chǔ)能來(lái)提供輔助服務(wù)，那么會(huì)出現(xiàn)發(fā)電廠收益并無(wú)變化而成本卻提高很多的問(wèn)題，進(jìn)而使發(fā)電廠缺乏安裝儲(chǔ)能設(shè)施的動(dòng)力，這也是造成儲(chǔ)能項(xiàng)目多是示范工程的原因。即使宏觀政策支持發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展，這樣的輔助服務(wù)機(jī)制也很難給發(fā)電側(cè)提供正向激勵(lì)。在輔助服務(wù)市場(chǎng)沒有建立起來(lái)的情況下，儲(chǔ)能的收入來(lái)源十分單一，很難達(dá)到商業(yè)運(yùn)行的要求。

四是儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)缺位。我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)近幾年才初具規(guī)模，儲(chǔ)能電池還沒有國(guó)家層面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在沒有確定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，儲(chǔ)能電池的回收和梯級(jí)利用也難以有效實(shí)施。例如，部分地區(qū)在探索退役動(dòng)力電池應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，但儲(chǔ)能電池的要求和動(dòng)力電池有很大不同，錯(cuò)誤的梯級(jí)利用不僅帶來(lái)效率方面的問(wèn)題，更嚴(yán)重的是存在安全隱患。而且，相關(guān)法規(guī)的確缺失，可能會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)能電池出現(xiàn)像鉛蓄電池一樣的回收亂象。

五是運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)問(wèn)題主要在于儲(chǔ)能的容量和成本?，F(xiàn)有的發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目容量一般在10～200兆瓦時(shí)之間，多數(shù)不超過(guò)100兆瓦時(shí)，考慮到未來(lái)新能源裝機(jī)容量越來(lái)越大，這樣的儲(chǔ)能規(guī)模顯然難以充分助力新能源消納。現(xiàn)有的電化學(xué)儲(chǔ)能可以通過(guò)技術(shù)手段輕松增加容量，當(dāng)然，隨之而來(lái)的安全問(wèn)題也需要高度關(guān)注。

電化學(xué)儲(chǔ)能的成本問(wèn)題更是儲(chǔ)能難以大規(guī)模投入的重要原因之一。以光伏發(fā)電為例，在西北等光伏資源豐富地區(qū)，雖然已經(jīng)可以做到平價(jià)上網(wǎng)，然而配套儲(chǔ)能設(shè)施如果沒有相應(yīng)的激勵(lì)或者補(bǔ)貼政策，發(fā)電成本就會(huì)大大提高。再考慮到設(shè)備的衰減和老化問(wèn)題，成本的回收會(huì)更加困難。

因此，目前在沒有明確且足夠的政策補(bǔ)貼時(shí)，電化學(xué)儲(chǔ)能難以大規(guī)模地投入使用。

未來(lái)需要四大支點(diǎn)

盡管電化學(xué)儲(chǔ)能有以上的種種限制，它的前景卻是明朗的。隨著我國(guó)能源轉(zhuǎn)型以及電力市場(chǎng)改革的不斷深化，電化學(xué)儲(chǔ)能未來(lái)的定位會(huì)越來(lái)越清晰，應(yīng)用的價(jià)值也會(huì)越來(lái)越得到體現(xiàn)。

第一，提高消納能力。

未來(lái)新能源發(fā)電會(huì)占有越來(lái)越大的比例。與此共生的消納市場(chǎng)給電化學(xué)儲(chǔ)能帶來(lái)了廣闊的發(fā)展空間。一方面，新能源配儲(chǔ)能可以幫助解決新能源在當(dāng)?shù)氐南{問(wèn)題，儲(chǔ)能能幫助風(fēng)電和光電擺脫“垃圾電”的影響。更重要的是，由于我國(guó)的風(fēng)、光資源主要集中在西北部，而需求負(fù)荷主要集中在沿海地區(qū)。如果未來(lái)要更多地依靠新能源，那么電力的跨地區(qū)轉(zhuǎn)移就是一個(gè)必須解決的問(wèn)題。這也是特高壓進(jìn)入我國(guó)“新基建”計(jì)劃的一個(gè)原因。通過(guò)特高壓，大量的新能源電力可以轉(zhuǎn)移到沿海區(qū)域而中途沒有過(guò)多的損失。

第二，擴(kuò)大電力市場(chǎng)容量。

隨著電力市場(chǎng)改革的不斷深入，在價(jià)格機(jī)制的引導(dǎo)下，未來(lái)新電廠的建設(shè)會(huì)放緩。同時(shí)，用電需求仍然會(huì)不斷上漲?？紤]到電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，相比于建設(shè)新的電廠，未來(lái)更多的關(guān)注點(diǎn)會(huì)集中在電力系統(tǒng)的優(yōu)化方面。例如通過(guò)合理的削峰填谷、需求響應(yīng)來(lái)解決電力市場(chǎng)的擴(kuò)容問(wèn)題。

在這方面，電化學(xué)儲(chǔ)能由于其快速的響應(yīng)能力，在未來(lái)的電力容量市場(chǎng)中具有相當(dāng)大的潛力。如果通過(guò)EMS(能源管理系統(tǒng))能讓儲(chǔ)能在容量市場(chǎng)充分發(fā)揮其作用，那么擴(kuò)容問(wèn)題能得到部分解決。

第三，促進(jìn)市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制形成。

本著“誰(shuí)受益，誰(shuí)承擔(dān)”的原則，目前的輔助服務(wù)成本分配方式不盡合理。國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局在不久前發(fā)布的《關(guān)于做好2020年能源安全保障工作的指導(dǎo)意見》中指出：“進(jìn)一步完善調(diào)峰補(bǔ)償機(jī)制，加快推進(jìn)電力調(diào)峰等輔助服務(wù)市場(chǎng)化，探索推動(dòng)用戶側(cè)承擔(dān)輔助服務(wù)費(fèi)用的相關(guān)機(jī)制，提高調(diào)峰積極性。推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用，鼓勵(lì)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用，鼓勵(lì)多元化的社會(huì)資源投資儲(chǔ)能建設(shè)。”如此，讓所有受益的市場(chǎng)主體，都來(lái)承擔(dān)輔助服務(wù)成本，輔助服務(wù)的價(jià)值才能在市場(chǎng)中得到較好的體現(xiàn)。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能將有更大的積極性在應(yīng)用方面進(jìn)行嘗試和投入，電力用戶也會(huì)根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行需求的自我調(diào)整，從而提高電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

第四，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小。

在不同的儲(chǔ)能方式之間，電化學(xué)儲(chǔ)能在環(huán)境保護(hù)方面也有其優(yōu)勢(shì)。以抽水蓄能為例，一般需要在山地環(huán)境下建設(shè)上下水庫(kù)、安裝大型發(fā)電機(jī)組，電站建設(shè)運(yùn)行可能會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。而電化學(xué)儲(chǔ)能在選址上沒有抽水蓄能那么多的地理限制條件，且占地面積小很多。以晉江儲(chǔ)能電站為例，總占地面積10887平方米，以圍墻內(nèi)面積計(jì)算，全站能量密度為42.5千瓦時(shí)/平方米。在電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用和回收技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，預(yù)計(jì)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響會(huì)遠(yuǎn)小于抽水蓄能。

(尹海濤、瞿茜均供職于上海交通大學(xué)行業(yè)研究院和中國(guó)城市治理研究院，李新鈺系上海交通大學(xué)安泰經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院研究生)