新型儲能應(yīng)用場景及商業(yè)模式分析

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引言

在碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的大背景下，全球可再生能源發(fā)展迅速，但其中占比較高的風(fēng)電和光伏也出現(xiàn)能源供給間歇性和用戶用電需求持續(xù)性的矛盾。儲能可實現(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻，平滑用戶需求，提升能源利用率，隨著新能源的發(fā)展而快速發(fā)展，新型儲能更是因其建設(shè)周期短、選址靈活等優(yōu)勢備受追捧，近年來呈現(xiàn)爆發(fā)性增長，前景廣闊。

01

新型儲能定義

儲能指通過某種介質(zhì)將能量存儲起來，在需要時釋放出來的過程。根據(jù)能量存儲形式的不同，廣義儲能包括機(jī)械儲能、電化學(xué)儲能、電磁儲能、熱儲能、氫儲能等，其中機(jī)械儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和超級電容儲能等，電化學(xué)儲能是指各種二次電池儲能，主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池、鈉硫電池等。按國家能源局的定義，新型儲能是除抽水儲能外的新型儲能技術(shù)。

圖1 儲能技術(shù)分類示意圖來源火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

截至2022年底，中國已投運(yùn)電力儲能項目累計裝機(jī)規(guī)模59.8GW，占全球市場總規(guī)模的25%；年增長率38%，顯著高于全球15%的增長速度，整體產(chǎn)業(yè)處于快速增長階段。從結(jié)構(gòu)來看，抽水儲能仍為主要裝機(jī)類型，但其占比從2020年的89.3%降低至2022年的77.1%。取而代之的是新型儲能高速發(fā)展，2023年新型儲能累計裝機(jī)規(guī)模首次突破10GW，達(dá)到13.1GW，年增長率達(dá)128%。新型儲能中鋰離子電池占比達(dá)94%，是正處于爆發(fā)階段的細(xì)分賽道；此外，壓縮空氣儲能、液流電池、鈉離子電池、飛輪等其它技術(shù)路線的項目，在規(guī)模上有所突破，應(yīng)用模式逐漸增多。

圖2 中國儲能市場累計裝機(jī)規(guī)模（MW%，2000-2022）

來源CNESA

02應(yīng)用場景深化

一般而言，新型儲能的應(yīng)用場景可以分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)三類，電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)統(tǒng)稱為表前業(yè)務(wù)，用戶側(cè)則為表后業(yè)務(wù)。其中電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用占大部分，以新型儲能中占比最高的電化學(xué)儲能來看，2022年電源側(cè)裝機(jī)量占比48.4%，電網(wǎng)側(cè)占比38.7%，用戶側(cè)占比12.9%。

（一）電源側(cè)應(yīng)用

新型儲能在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用主要是新能源配儲以及火儲聯(lián)合調(diào)頻。

“新能源+配儲”是主要發(fā)展方向。我國風(fēng)光發(fā)電位居全球第一，其主要矛盾已從原來的棄風(fēng)棄光問題轉(zhuǎn)向大規(guī)模并網(wǎng)的安全性問題。風(fēng)光等新能源發(fā)電具有波動性和間歇性特點，導(dǎo)致新能源發(fā)電量和用電側(cè)所需電量不匹配，儲能基于對電站出力預(yù)測和儲能充放電調(diào)度，對新能源發(fā)電進(jìn)行平滑控制，減少瞬時功率變化，減少對電網(wǎng)的沖擊。當(dāng)發(fā)電供過于求時，通過儲能儲存電量，減少棄風(fēng)棄光率，在供小于求時，釋放儲存電量并網(wǎng)，改善發(fā)電消納問題。目前多地已出臺新能源強(qiáng)制配儲政策，要求新增風(fēng)光發(fā)電項目按比例配置儲能系統(tǒng)，新能源配儲是未來一段時期內(nèi)電源側(cè)應(yīng)用的主要方向。

火電聯(lián)合調(diào)頻具備廣闊發(fā)展前景。隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)，火力發(fā)電發(fā)展承壓，未來將更多承擔(dān)調(diào)峰調(diào)頻角色，但傳統(tǒng)的火力機(jī)組受蓄熱限制，固有調(diào)頻能力較弱。新型儲能快速精確的效應(yīng)特性可匹配調(diào)度下達(dá)的自動發(fā)電控制指令需求，顯著提升機(jī)組調(diào)頻性能，是火電機(jī)組靈活性改造的重要方向。目前部分地區(qū)已開展火電儲能輔助調(diào)頻示范，火電聯(lián)合調(diào)頻具有較好的商業(yè)前景和實際意義。

（二）電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用

新型儲能在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用主要是通過輔助服務(wù)保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

電網(wǎng)調(diào)峰。主要實現(xiàn)對用電負(fù)荷的削峰填谷，即在用電負(fù)荷低谷時對儲能電池充電，在用電負(fù)荷高峰時段將存儲的電量釋放，從而實現(xiàn)電力生產(chǎn)和消納之間的平衡。

電網(wǎng)調(diào)頻。電網(wǎng)頻率的允許偏差為±0.2Hz，偏差過大則易損害各類電器。在電網(wǎng)實際運(yùn)行中，輸出有功功率小于負(fù)荷需求有功時，系統(tǒng)頻率會下降，反之則會上升。目前電力市場主要依靠火電調(diào)頻，而新型儲能系統(tǒng)調(diào)頻具備更高的精確性，未來參與電網(wǎng)調(diào)頻是大趨勢。

緩解電網(wǎng)阻塞。由于不同區(qū)域內(nèi)發(fā)電和輸電能力可能不平衡，當(dāng)輸電要求大于輸電網(wǎng)輸送能力時會發(fā)生電網(wǎng)阻塞。儲能系統(tǒng)可安裝在電網(wǎng)線路上游，當(dāng)阻塞發(fā)生時，無法輸送的電能儲存到儲能設(shè)備中，待線路容量寬裕時再放電，從而緩解電網(wǎng)阻塞。儲能系統(tǒng)通過較小的裝機(jī)容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，可作為新建或升級輸配電設(shè)施的低成本過渡方案。

（三）用戶側(cè)應(yīng)用

新型儲能在用戶側(cè)的應(yīng)用場景較為廣泛，且仍在不斷擴(kuò)張中，主要包括工商業(yè)儲能、戶用儲能、新基建、新能源汽車服務(wù)、便攜式儲能等。

提高工商業(yè)用電穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。用電量較大的工業(yè)園區(qū)或商業(yè)體布局儲能，一是作為備電，可在用電高峰期緩解電力供應(yīng)不足問題，保障生產(chǎn)經(jīng)營活動的正常進(jìn)行；二是可以結(jié)合分布式光伏，實現(xiàn)部分電力的自發(fā)自用，從而降低用電成本；三是利用峰谷價差套利，在低電價時預(yù)先充電，高電價時放電，降低整體成本，冗余電量上網(wǎng)銷售獲得收益。工商業(yè)儲能是目前重點推廣的用戶側(cè)應(yīng)用方向之一。

提高家庭電力自發(fā)自用水平。多配合光伏進(jìn)行配置，白天發(fā)電并存儲，夜間用電負(fù)荷量高的時候送電，通過錯峰充放可以更為有效地利用光伏電力。戶用儲能較適用于電價較高且供電不穩(wěn)定的地區(qū)，因此在海外發(fā)展較快，特別是歐洲等光伏發(fā)展較早的地區(qū)。而國內(nèi)實行居民分時電價的地區(qū)不多，且峰谷價差不夠顯著，戶用儲能的經(jīng)濟(jì)性尚未完全體現(xiàn)，應(yīng)用相對較少。

新基建備電。以5G基站、數(shù)據(jù)中心等為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施具有高耗能特點，需要配置儲能備用，為相關(guān)設(shè)備提供失電時的緊急支撐，避免失電對設(shè)備的損害以及業(yè)務(wù)中斷。同時由于基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行通常較為穩(wěn)定，而出于謹(jǐn)慎考慮備電往往過剩，儲能在滿足備電要求的情況下也可在一定程度上參與市場。

新能源汽車綜合服務(wù)。一方面是新能源汽車動力電池，作為移動式儲能設(shè)備，隨著新能源汽車的快速推廣而呈現(xiàn)爆發(fā)性增長，大量的新能源汽車市場需求是新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最直接推手；另一方面是新能源汽車充放電站，通過儲能的配置提高電站的瞬時響應(yīng)能力，避免配電網(wǎng)在高峰時段出現(xiàn)局部過載，同時支持新能源汽車作為分布式儲能反向輸出冗余電量，為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)。

服務(wù)離網(wǎng)用電場景。便攜式儲能主要應(yīng)用于戶外活動和應(yīng)急充電。目前小容量產(chǎn)品發(fā)展較為成熟，多為手機(jī)、電腦、攝影設(shè)備、照明燈等移動設(shè)備供電；而針對房車、游艇、離網(wǎng)小屋等大容量和專業(yè)級的產(chǎn)品相對較少。應(yīng)急場景下則多用于自然災(zāi)害或突發(fā)情況下的臨時供電需求。

03

商業(yè)模式探索

儲能在不同應(yīng)用場景下產(chǎn)生不同價值，在發(fā)電側(cè)的價值主要為平滑發(fā)電，在電網(wǎng)側(cè)的價值是平穩(wěn)電網(wǎng)運(yùn)行，而在用戶側(cè)則提供經(jīng)濟(jì)性和便捷性。

圖3 儲能在不同場景下的價值體現(xiàn)

來源火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

（一）收益機(jī)制

基于儲能的不同價值，其收益可以分為兩個大類一是通過提供服務(wù)產(chǎn)生的收益，二是參與電力市場交易的收益。前者主要體現(xiàn)在電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的輔助服務(wù)，后者則常見于電源側(cè)和用戶側(cè)。除此之外，出于鼓勵發(fā)展儲能的需求，政策提供一定的容量補(bǔ)償，可作為保底收益手段。

1、服務(wù)收益

細(xì)分為容量租賃和電力輔助服務(wù)兩種類型。

容量租賃指為電站、電網(wǎng)或其他有儲能應(yīng)用的需求方提供儲能容量服務(wù)，并收取相應(yīng)的費用。目前容量租賃的需求多由于強(qiáng)制配儲政策而形成，市場自發(fā)需求較少，其價格主要受儲能建設(shè)成本和儲能市場化收益影響。從CNESA的數(shù)據(jù)來看，2023年以來儲能容量租賃價格約為230-280元/kW·年，相較于2022年出現(xiàn)了一定程度的下降。

電力輔助服務(wù)是指維護(hù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所提供的服務(wù)，分為有功平衡服務(wù)、無功平衡服務(wù)和事故應(yīng)急及恢復(fù)服務(wù)三種，2021年國家能源局《并網(wǎng)主體并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》和《電力系統(tǒng)輔助服務(wù)管理辦法》明確了新型儲能的獨立并網(wǎng)主體地位和提供輔助服務(wù)獲得收益的權(quán)利。2015年以前，我國輔助服務(wù)總費用占總電費的比例不到1.5%，近年電力輔助服務(wù)市場不斷發(fā)展，這一比例已升至2.5%，隨著新能源的進(jìn)一步推廣，預(yù)計這一比例還將不斷上升，到2030年電力輔助服務(wù)市場規(guī)模將超過2000億元。

在實際應(yīng)用中，電力輔助服務(wù)主要集中在調(diào)峰、調(diào)頻兩類服務(wù)上，其中2022年有11個省份的新型儲能電站參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場，多為按調(diào)峰電量給予充電補(bǔ)償，價格從0.15元/kWh到0.8元/kWh不等，平均出清價0.42元/kWh;甘肅、福建的新型儲能電站參與了調(diào)頻輔助服務(wù)市場,多為按調(diào)頻里程給予補(bǔ)償，根據(jù)機(jī)組響應(yīng)AGC調(diào)頻指令的多少，補(bǔ)償0.1-15元/MW的調(diào)頻補(bǔ)償。

表1 電力輔助服務(wù)分類

來源國家能源局《電力輔助服務(wù)管理辦法》

2、電力市場交易

新型儲能在明確獨立并網(wǎng)主體地位后，可以進(jìn)入電力現(xiàn)貨市場進(jìn)行交易，在電價低谷時購入電能，當(dāng)電價較高時售出，利用峰谷價差套利。根據(jù)市場經(jīng)驗，峰谷價差0.7元/kWh是套利經(jīng)濟(jì)性的臨界點。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年31個典型省市的總體平均價差為0.7元/kWh，正處于臨界點，其中價差前三地區(qū)分別為廣東?。ㄖ槿俏迨校?.259元/kWh、海南省1.07元/kWh和浙江省0.978元/kWh。

表2 全國31典型省市平均峰谷電價差

來源CNESA

3、容量補(bǔ)償

2022年11月，國家能源局《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》和《電力現(xiàn)貨市場監(jiān)管辦法（征求意見稿）》引導(dǎo)各地區(qū)建立市場化容量補(bǔ)償機(jī)制，用于鼓勵各類電源投資建設(shè)、保障系統(tǒng)發(fā)電容量充裕度、調(diào)節(jié)能力和運(yùn)行安全。在新型儲能靠電量電價難以維持經(jīng)濟(jì)性時，通過容量電價予以補(bǔ)償。但總體而言，政策導(dǎo)向是將新型儲能推向市場，容量電價僅作為保底手段，未來將逐步退出。

（二）新型儲能商業(yè)模式

基于上述收益機(jī)制，新型儲能可在不同場景下通過不同收益機(jī)制的組合建立商業(yè)模式，大致可分為三類電源側(cè)配儲、用戶側(cè)配儲和獨立儲能。

1、電源側(cè)配儲

電源側(cè)配儲常見“新能源+儲能”模式，即結(jié)合新能源電站發(fā)展新型儲能，其收益來源包括減少新能源棄風(fēng)棄光的收益，提供電網(wǎng)輔助服務(wù)的收益，以及發(fā)展新能源配儲的政府補(bǔ)貼等?！靶履茉?儲能”模式一方面解決新能源發(fā)電間歇性問題，提高電量的利用率，提高發(fā)電收益；另一方面通過調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)提高電網(wǎng)運(yùn)行效率；此外，多地已出臺新能源強(qiáng)制配儲政策，配置比例多在10%以內(nèi)，并對滿足要求的發(fā)電企業(yè)按投資額進(jìn)行補(bǔ)貼。

“新能源+儲能”商業(yè)模式清晰，正處于快速推廣階段。但其在參與輔助服務(wù)市場和電力交易市場等方面的機(jī)制有待進(jìn)一步完善，儲能安全特性、涉網(wǎng)特性等還需要進(jìn)一步開展實證驗證。在經(jīng)濟(jì)性方面，收益仍集中在減少棄風(fēng)棄光的收益，電力輔助服務(wù)收益占比較低，同時也較為依賴政策補(bǔ)貼，需要通過降低建設(shè)成本和提高收益水平來進(jìn)一步激發(fā)市場參與的積極性。

2、用戶側(cè)配儲

用戶側(cè)配儲主要為工商業(yè)儲能，首先作為新能源消納的重要手段，與光伏等結(jié)合提高工商業(yè)的碳排放控制水平，可獲取相應(yīng)的政策補(bǔ)貼；其次保障工商業(yè)用電的穩(wěn)定性和可靠性，提高生產(chǎn)經(jīng)營效率；最后參與電力交易市場通過峰谷電價套利，也是目前最主要的收益來源。

隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略和電力市場化改革的推進(jìn)，工商業(yè)儲能具有廣闊的發(fā)展空間。特別對于大工業(yè)用電而言，工商業(yè)儲能能有效降低“兩部制”電價的支出一方面分布式光伏“自發(fā)自用”，結(jié)合峰谷時段合理利用儲能系統(tǒng)，減少實際用電費用；另一方面，儲能系統(tǒng)可大幅降低容量電費。隨著峰谷價差的拉大，工商業(yè)儲能的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)顯著改善，在明確相應(yīng)的市場機(jī)制后將迎來高速增長。

戶用儲能的商業(yè)模式與工商業(yè)儲能類似，但由于我國實行居民峰谷電價的地區(qū)不多，且戶用儲能的容量較為有限，在峰谷價差套利上經(jīng)濟(jì)性不明顯，因此主要的市場在海外電價高昂和穩(wěn)定性差的地區(qū)，國內(nèi)市場的成長有待政策進(jìn)一步引導(dǎo)。

3、獨立儲能

獨立儲能電站是指具備調(diào)度直控條件，以獨立市場主體身份直接與電網(wǎng)公司簽訂并網(wǎng)協(xié)議，承諾歸屬電網(wǎng)公司管理，并按照其接入位置與電網(wǎng)企業(yè)和相關(guān)發(fā)電企業(yè)或電力用戶等相關(guān)方簽訂合同，約定各方權(quán)利義務(wù)的儲能電站。目前最常見的是共享儲能模式，即把獨立分散在電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、用戶側(cè)儲能電站資源進(jìn)行優(yōu)化配置，最后由電網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

共享儲能可通過“容量租賃+輔助服務(wù)+峰谷價差套利”進(jìn)行盈利，各個省份的政策存在差異，導(dǎo)致商業(yè)模式上存在不同側(cè)重。如山東在新能源場站租賃費以外，還對現(xiàn)貨市場節(jié)點電價差和按月度可用容量給予容量補(bǔ)償費用；浙江以現(xiàn)貨市場峰谷價差+輔助服務(wù)市場收入為主；寧夏以優(yōu)先發(fā)電量獎勵、調(diào)峰收益和新能源容量租賃收益為主；山西則主要為一次調(diào)頻收益。

總體而言，共享儲能擁有較好的靈活性和廣泛的適用場景，且投資主體清晰，更容易參與電力市場輔助服務(wù)及現(xiàn)貨市場，利于調(diào)動社會資本的投資積極性。其推廣的關(guān)鍵在于各地區(qū)的政策導(dǎo)向，以及市場機(jī)制梳理，尤其是電力并網(wǎng)時與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司的利益分配機(jī)制。

04

發(fā)展建議

新型儲能受動力電池的拉動得以成為當(dāng)前的熱門賽道，而在轟轟烈烈的全國加碼布局之后，過剩的動力電池產(chǎn)能布局將在未來兩三年內(nèi)逐步顯現(xiàn)，從而倒逼產(chǎn)業(yè)擴(kuò)充應(yīng)用場景。在當(dāng)前階段，應(yīng)用場景相對清晰，但市場化的商業(yè)模式仍在持續(xù)探索，其核心是提高市場化收益，本質(zhì)上需構(gòu)建清晰的市場參與機(jī)制。

1、擴(kuò)大新型儲能的電力市場參與范圍

在新能源消納和削峰填谷外，破除市場主體參與電力市場的障礙，鼓勵直接參與電力輔助服務(wù)和電力現(xiàn)貨交易。電力輔助服務(wù)方面，推動各地方結(jié)合實際情況出臺相應(yīng)管理辦法，明確市場主體參與電力輔助服務(wù)的內(nèi)容、方式、收益機(jī)制等相關(guān)內(nèi)容，如《山東省電力輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》《江蘇電力輔助服務(wù)管理實施細(xì)則（征求意見稿）》《河南省電力市場運(yùn)營基本規(guī)則（試行）》等，并進(jìn)一步明確電力輔助服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)；電力現(xiàn)貨交易方面，結(jié)合電力系統(tǒng)改革，將新型儲能納入統(tǒng)一的市場運(yùn)行框架。

2、確立新型儲能參與電力市場的價格體系

在電力輔助服務(wù)方面，調(diào)峰服務(wù)建立動態(tài)價格機(jī)制，實行供給側(cè)競價，推動市場發(fā)現(xiàn)真實價值；調(diào)頻服務(wù)建立按效果付費機(jī)制，獎勵快速響應(yīng)資源。遠(yuǎn)期將現(xiàn)有的調(diào)峰調(diào)頻市場與現(xiàn)貨市場融合，用分時價格替代調(diào)峰機(jī)制，并推動能量與調(diào)頻市場的聯(lián)合運(yùn)行。在電力現(xiàn)貨市場建設(shè)方面，除按電量報價結(jié)算外，探索以儲能容量使用權(quán)為標(biāo)的的交易機(jī)制，靈活地實現(xiàn)運(yùn)營委托，提高儲能資源投資運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性。

3、激發(fā)多樣化市場主體活力

目前新型儲能參與電力市場多以示范項目為主，需要進(jìn)一步降低準(zhǔn)入門檻，促進(jìn)各種類型、各種產(chǎn)權(quán)性質(zhì)的儲能參與到市場中，特別是用戶側(cè)的閑置資源，具有較大的優(yōu)化配置空間。以此為基礎(chǔ)鼓勵多樣化市場主體共同競爭，在電源配儲、用戶配儲之外支持獨立儲能發(fā)展，通過聚合分布式儲能資源實現(xiàn)資源優(yōu)化，并探索不同主體參與配電網(wǎng)側(cè)直接交易模式，如“隔墻售電”等，提高市場主體參與儲能投資的積極性。

參考文獻(xiàn)

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作者|火石創(chuàng)造 曹偉華

原文標(biāo)題:新型儲能應(yīng)用場景及商業(yè)模式分析