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安科瑞 陳聰
【摘要】儲能技術(shù)是解決電力規(guī)模存儲及調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù),對維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性具有重要作用。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電上網(wǎng)規(guī)模的不斷增加,電力系統(tǒng)將面臨較大的波動。儲能技術(shù)能夠在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)發(fā)揮平衡供需的作用,有效提高風(fēng)電、光伏發(fā)電的可靠程度。當(dāng)前,我國儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈,且在國際市場上處于優(yōu)勢地位,具有突出的產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。為了維持并增強這種競爭優(yōu)勢,我國需要在儲能產(chǎn)業(yè)政策扶持、技術(shù)研發(fā)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、加強標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)等多個方面發(fā)力,推動儲能技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用和儲能產(chǎn)業(yè)的競爭力提升。
【關(guān)鍵詞】儲能產(chǎn)業(yè)儲能技術(shù)能源系統(tǒng)
0.引言
儲能是指通過特定裝置或介質(zhì)將能量存儲并利用的技術(shù)。儲能產(chǎn)業(yè)的興起與電力發(fā)展密切相關(guān)。在電力系統(tǒng)中,發(fā)電、輸配電、用電需要保持實時平衡狀態(tài)。儲能技術(shù)的出現(xiàn)深刻地改變了電力的生產(chǎn)消費方式。例如,我們可以將儲能簡單地理解為一個大型電池,其可以暫時儲存電力,當(dāng)消費者需要時再供應(yīng)電力。為了應(yīng)對氣候變化的挑戰(zhàn),在未來全球各國的新型能源系統(tǒng)中,風(fēng)電、光伏將成為主要的發(fā)電能源。但是,受氣溫、氣壓、風(fēng)力等氣象因素影響,風(fēng)電、光伏出力有很大的不穩(wěn)定性。在“雙碳”目標(biāo)下,我國風(fēng)電、光伏技術(shù)快速進(jìn)步,裝機規(guī)模不斷擴大。從成本角度來看,風(fēng)電、光伏的發(fā)電成本進(jìn)一步下降,發(fā)電經(jīng)濟性已顯著提高。鑒于可再生能源將大規(guī)模并網(wǎng)的現(xiàn)實情況,儲能能夠有效地提高風(fēng)電、光伏發(fā)電的可靠程度。因此,儲能將成為新型能源系統(tǒng)的重要組成部分。從更多樣的應(yīng)用場景來看,儲能技術(shù)不只是解決風(fēng)電、光伏大規(guī)模接入電網(wǎng)產(chǎn)生波動的重要技術(shù),也是分布式能源、能源互聯(lián)網(wǎng)等新興模式發(fā)展所的技術(shù)基礎(chǔ)。儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界各國實現(xiàn)清潔能源轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。我國的儲能全產(chǎn)業(yè)鏈目前已經(jīng)處于國際*水平,但仍需要保持優(yōu)勢和未來競爭力。
1.儲能行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局
儲能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈分布較為廣泛。儲能產(chǎn)業(yè)的上游主要是原材料供應(yīng)行業(yè)以及設(shè)備制造商等,包括儲能電池供應(yīng)以及電池管理系統(tǒng)和儲能變流器等支持設(shè)備,主要涵蓋電化學(xué)儲能、物理儲能等主要技術(shù)。儲能產(chǎn)業(yè)的中游主要是系統(tǒng)集成商,部分設(shè)備制造商、專業(yè)集成商均參與該環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)將不同種類的儲能部件進(jìn)行設(shè)計、制造以及集成,*終整合為符合各類場景需求的儲能系統(tǒng)。儲能產(chǎn)業(yè)下游包括發(fā)電側(cè)儲能、電網(wǎng)側(cè)儲能、各類工商業(yè)分布式儲能和家庭用戶儲能等,例如鋰電池儲能電站、壓縮空氣儲能電站的運行維護等。
儲能上游產(chǎn)業(yè)中的原材料主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解液等。鋰電池是目前儲能電池的主要生產(chǎn)方案。正極材料與鋰電池的電化學(xué)性能密切相關(guān),其決定了電池的能量密度和安全性能。一般來說,正極材料的成本占比較高,占鋰電池材料成本的30%左右。作為產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵部分,儲能電池行業(yè)的競爭十分激烈。目前,我國儲能電池行業(yè)的競爭優(yōu)勢比較明顯,以寧德時代、比亞迪為代表的企業(yè)市場*占比較大。
儲能的中游產(chǎn)業(yè)一般是指儲能系統(tǒng)集成,即根據(jù)各類場景要求,設(shè)計優(yōu)化儲能系統(tǒng)。該環(huán)節(jié)按照用戶需求,選擇合適的儲能技術(shù)和產(chǎn)品,并針對儲能單位進(jìn)行組合利用,從而應(yīng)用于工商業(yè)用戶側(cè)、發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)等各類場景。當(dāng)前,儲能系統(tǒng)集成一般為多樣化項目,即根據(jù)具體的應(yīng)用場景進(jìn)行電池選擇、系統(tǒng)控制合成以及管理系統(tǒng)搭建。相比于一般的電動汽車電池系統(tǒng),儲能系統(tǒng)集成更為復(fù)雜精密,涵蓋電池管理、熱安全管理、智能監(jiān)控運行等多個因素。從國內(nèi)市場競爭格局來看,儲能系統(tǒng)集成行業(yè)的總體集中度不高。此外,當(dāng)前儲能系統(tǒng)的商業(yè)模式多是投資、運營一體化的方式。一些公司正進(jìn)一步進(jìn)行業(yè)務(wù)細(xì)分,轉(zhuǎn)而關(guān)注儲能電站的智能運維以及精細(xì)化管理。
儲能下游產(chǎn)業(yè)按照應(yīng)用場景可以分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。發(fā)電側(cè)儲能主要由華能、華電、大唐、國電投、能源集團等國有電力集團完成。目前電網(wǎng)側(cè)的集成廠商主要是以南瑞、中天、許繼為代表的電力企業(yè)。這些電力企業(yè)是電網(wǎng)的長期合作伙伴,了解電網(wǎng)的實際運行情況。目前,我國用戶側(cè)儲能項目規(guī)模較小,且多為工商業(yè)用戶,家庭用戶較少。此外,電化學(xué)儲能的資源回收和利用還未得到充分的市場發(fā)掘和重視,未來這將會成為儲能下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長點。
2.當(dāng)前我國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展環(huán)境
儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到外部市場、政策支持和技術(shù)進(jìn)步等多方面的影響。本文主要選取儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場環(huán)境、政策環(huán)境和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。
在市場環(huán)境方面,儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭較好,未來發(fā)展前景較為廣闊。當(dāng)前,儲能技術(shù)已經(jīng)逐步邁入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段,不同應(yīng)用場景下的儲能技術(shù)迎來加速增長。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出,新能源電力的快速發(fā)展帶動了儲能的規(guī)?;鲩L。從宏觀層面來看,全社會整體用電量還在持續(xù)增長。同時,由于發(fā)電側(cè)的風(fēng)電、光伏等可再生能源技術(shù)快速進(jìn)步,新能源裝機的比例上升將加劇電力供給的波動性。此外,從電力需求端來看,居民用電和三產(chǎn)業(yè)用電占比不斷提高。電力系統(tǒng)需要從適應(yīng)工業(yè)負(fù)荷逐漸過渡到適應(yīng)民用負(fù)荷。工商業(yè)用電規(guī)模較大、運行規(guī)律穩(wěn)定,相對容易預(yù)測負(fù)荷。而居民用電規(guī)模小、運行不規(guī)律,所以難以準(zhǔn)確預(yù)測電力需求。在居民電力需求不斷上升與電力需求波動增大的新形勢下,儲能市場將會迎來更大的發(fā)展機遇。
在政策環(huán)境方面,近年來,我國出臺了一系列的利好政策支持儲能產(chǎn)業(yè)提高自身競爭力。早在2014年,國務(wù)院就發(fā)布了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》,指出儲能是未來重點創(chuàng)新領(lǐng)域之一。2016年,能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補償(市場)機制試點工作的通知》,嘗試將儲能與電力市場改革進(jìn)程相結(jié)合。2017年,發(fā)改委、能源局等五部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,該指導(dǎo)意見是針對儲能產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展的鼓勵性政策。當(dāng)前,主要的儲能扶持政策可以分為兩類,一是給予儲能補貼,二是劃定配儲比例。全國多地都對電網(wǎng)側(cè)或者用戶側(cè)儲能實施補貼政策,主要針對固定投資、技術(shù)研發(fā)、調(diào)峰運營等多個方面進(jìn)行支持。在劃定配儲比例上,目前我國正從鼓勵建立可再生能源配套儲能試點,轉(zhuǎn)向要求新建光伏、風(fēng)電項目同時配置批量化的儲能設(shè)施。值得一提的是,歐美也在針對儲能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行政策扶持。目前,美國主要通過市場化的手段來推動儲能的規(guī)?;l(fā)展。美國要求電力公司支持大客戶利用儲能來替代電網(wǎng)調(diào)峰,建立了電力零售市場的服務(wù)補償機制,制定出了一套適用于儲能市場化的電力市場規(guī)則。此外,歐盟各國紛紛頒布了多樣化的扶持政策推動用戶側(cè)儲能的普及。具體來說,歐盟使用的扶持手段主要包括直接補貼終端客戶、對儲能系統(tǒng)安裝實施稅收減免等。
在技術(shù)發(fā)展方面,儲能技術(shù)目前以抽水蓄能技術(shù)*為成熟,電池儲能技術(shù)處于快速發(fā)展階段,其他一些儲能技術(shù)發(fā)展較為緩慢,有的仍處于示范階段。從電池儲能累計裝機規(guī)???,鋰電池仍是裝機規(guī)模*大的儲能技術(shù)。鋰電池在電化學(xué)儲能中占有優(yōu)勢,*主要原因是電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其通過規(guī)模經(jīng)濟顯著降低了動力鋰電池的綜合成本。其他如壓縮空氣儲能示范項目仍處于技術(shù)驗證的示范階段,且都沒有商業(yè)投運,仍處于小規(guī)模的示范中。飛輪儲能雖然有商用項目,但是容量較小,其固有的技術(shù)特征導(dǎo)致成本較高,難以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。總體來看,在各類儲能技術(shù)中,電化學(xué)儲能的應(yīng)用前景*好,鋰電池已經(jīng)成為儲能的中堅力量。
3.儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊
隨著氣候治理的迫切性加大,儲能技術(shù)正成為推動全球能源系統(tǒng)實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要引擎。早期,儲能市場主要集中于抽水蓄能。如今,電化學(xué)儲能已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的增長潛力。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的不完*統(tǒng)計,截至2022年底,全球已經(jīng)運行的儲能項目中,以電化學(xué)儲能為代表的新型儲能累計裝機年增長率達(dá)到80%。其中,鋰離子電池展現(xiàn)出強勁的增長勢頭,其年增長率超過85%。具體到我國情況來看,截至2022年底,我國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模占全球市場總規(guī)模的25%。其中,新型儲能項目的年增長率達(dá)120%。綜合而言,當(dāng)前我國儲能市場正處于快速發(fā)展階段,其中電化學(xué)儲能將成為關(guān)鍵的市場增長點。我國作為新興儲能市場將迎來蓬勃發(fā)展。
儲能回收市場具有較大的發(fā)展?jié)摿?。從生命周期流程來看,隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,未來電池回收產(chǎn)業(yè)也將有較大發(fā)展空間。電池梯次利用是提高資源使用效率、實現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展的重要手段。梯次利用的回收收益高于原材料的直接回收收益,不少布局電池回收的企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了在回收業(yè)務(wù)上的盈利。未來電池回收產(chǎn)業(yè)將通過相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和回收利用機制的不斷完善實現(xiàn)快速發(fā)展。
儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政策的大力支持和黨戰(zhàn)略部署。一直以來,我國對儲能產(chǎn)業(yè)都有積極的政策支持。2021年,發(fā)展改革委、能源局出臺了“十四五”期間層面的綜合性儲能政策——《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》,規(guī)劃了新型儲能在未來十年的總體發(fā)展目標(biāo),進(jìn)一步提出到2025年我國新型儲能裝機規(guī)模要達(dá)到3000萬千瓦以上的發(fā)展目標(biāo)。在《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中,提出了新型儲能發(fā)展目標(biāo),到2025年做到規(guī)模化發(fā)展、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件,到2030年做到緊跟市場化發(fā)展。這些政策明確了儲能裝機規(guī)模目標(biāo)、市場地位、商業(yè)模式,未來隨著可再生能源加速發(fā)展,我國儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)擴大。
具體到相關(guān)儲能技術(shù)來看,電化學(xué)儲能中的鋰電儲能將成為先鋒力量。電化學(xué)儲能的靈活性使其在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)以及微電網(wǎng)側(cè)都可以得到廣泛應(yīng)用。近年來,由于電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,鋰電池的成本水平已逐步下降,初步具備規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的可行性。在鋰電池中,從電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性要求以及電池成本綜合來看,磷酸鐵鋰電池是*具優(yōu)勢的。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)顯示,2020年磷酸鐵鋰電池占據(jù)我國鋰電池出貨量的九成以上,預(yù)計未來磷酸鐵鋰電池在鋰電儲能應(yīng)用的地位將進(jìn)一步得到延續(xù)。
未來,儲能可能會向以下三個方向發(fā)展,分別是發(fā)電側(cè)平衡電網(wǎng)調(diào)峰、用戶側(cè)備用調(diào)峰以及回收端再利用。
一,有效利用大型儲能系統(tǒng),通過“風(fēng)光儲一體化”保障可再生能源的有效消納。隨著電氣化在各行各業(yè)的深入推進(jìn),以風(fēng)電、光伏為主的可再生能源電力需要大規(guī)模并網(wǎng)消納。由于風(fēng)電和光伏的間歇性特征,其出力存在較大的波動,因此發(fā)電側(cè)需要建立相對應(yīng)的儲能系統(tǒng)。業(yè)界普遍認(rèn)為電化學(xué)儲能是解決可再生能源電力消納、穩(wěn)定其出力曲線的關(guān)鍵技術(shù)。我國電力系統(tǒng)正加快向新型能源系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)變,電力系統(tǒng)總體靈活性要求逐年提升。③由于風(fēng)電、光伏發(fā)電輸出依賴于可預(yù)測性較差的自然資源,出力波動性較大。以新能源為主體的電力系統(tǒng)無法與用電負(fù)荷及時匹配,所以需要搭配具有調(diào)頻、調(diào)峰功能的靈活性電源。例如,可以在發(fā)電側(cè)部署電池儲能、抽水蓄能、燃?xì)怆娬镜褥`活調(diào)節(jié)電源。但是,我國此類靈活電源裝機比例較低,靈活調(diào)節(jié)能力仍然存在短板。因此,為了增強電力系統(tǒng)的靈活性,電池儲能等靈活調(diào)節(jié)電源需要大規(guī)模布局。2021年發(fā)展改革委、能源局發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》,明確提出要積極利用存量常規(guī)電源,合理配置儲能,統(tǒng)籌各類電源規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營,優(yōu)先發(fā)展新能源。未來在政策引導(dǎo)和市場需求的共同作用下,大型儲能系統(tǒng)將迎來更多發(fā)展機遇。
二,用戶側(cè)儲能迎來新的發(fā)展機遇。用戶側(cè)儲能是指在用戶側(cè)安裝儲能設(shè)備,通過儲存用戶產(chǎn)生或購買的電力來滿足用電需求,從而降低用電成本并提高可靠性。簡而言之,用戶可以在需要用電時釋放儲存在電池中的能量,從而避免在用電高峰時購買高價電力,節(jié)省用電成本。此外,用戶側(cè)儲能還可用于應(yīng)對突發(fā)情況,如在停電時,提供備用電力以維持關(guān)鍵設(shè)施運行和滿足基本生活需求,減少在發(fā)生突發(fā)事件時的保供壓力。對于支持新能源發(fā)電,用戶側(cè)儲能也能發(fā)揮重要作用,通過存儲多余的可再生能源并在需要時釋放,以維持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。工商業(yè)主和家庭用戶是用戶側(cè)儲能的主要目標(biāo)客戶群體,他們使用儲能的目的主要是緊急備用、分時電價管理等。目前,用戶側(cè)儲能在工商業(yè)和個人用戶等下游應(yīng)用中逐漸擴大。在工商業(yè)方面,商場和辦公大樓等可以利用用戶側(cè)儲能項目,在谷時儲存電量以降低成本。對于個人用戶,用戶側(cè)儲能同樣能有效降低用電成本,節(jié)約家庭用電支出。此外,用戶側(cè)儲能還可以與分布式光伏、風(fēng)電等可再生能源設(shè)備結(jié)合,提高工商業(yè)和個人用戶的自給自足能力。例如,在數(shù)據(jù)等場景中建立儲能電站模式。除了提供備電服務(wù)外,還可以利用儲能容量參與調(diào)峰,參與需求側(cè)響應(yīng)。儲能電源既可以做不間斷電源,又可以做儲能電站發(fā)電,在不改變配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下,用戶可以通過儲能系統(tǒng)削峰填谷,產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
三,未來儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展*點還包括動力電池回收梯次利用,這是我國循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。一般來說,退役動力電池具有一定的額定容量,可以對動力電池進(jìn)行多情景利用。當(dāng)前,我國鼓勵新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、動力電池生產(chǎn)企業(yè)、梯次利用企業(yè)共同參與退役動力電池的回收利用。相關(guān)企業(yè)可以將動力電池應(yīng)用基站備電、儲能、充電等領(lǐng)域,從而提高綜合利用經(jīng)濟效益。在“分布式光伏+儲能+充電樁”及“可再生能源+儲能”進(jìn)行并網(wǎng)等較為常見的應(yīng)用場景中,動力電池梯次利用可以降低項目成本,提高項目收益。退役動力電池可以回收,并配套應(yīng)用于分布式或集中式可再生能源發(fā)電站,起到儲能的作用。退役動力電池可以在用戶側(cè)(家庭、小型工作場地)作為儲能電源發(fā)揮備用作用。結(jié)合智能電網(wǎng)系統(tǒng),退役動力電池也可以作為調(diào)節(jié)峰谷的用戶端儲能系統(tǒng),幫助用戶削峰填谷。另外,集中式的動力電池可以與風(fēng)電、光伏發(fā)電進(jìn)行結(jié)合,從而實現(xiàn)低成本儲能,降低風(fēng)電、光伏的上網(wǎng)成本。將退役動力電池轉(zhuǎn)為集中式儲能主要是因為其有以下兩大優(yōu)點。一方面,退役動力電池的成本低廉,可以降低因大規(guī)模新建電化學(xué)儲能系統(tǒng)產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟成本;另一方面,充分利用電動汽車的儲能性作用,可以降低動力電池淘汰產(chǎn)生的污染問題。
當(dāng)前我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題
儲能作為一種新興技術(shù),在發(fā)展過程中面臨安全事故頻發(fā)、安裝運行成本較高、獨立市場主體地位缺乏等諸多挑戰(zhàn)。當(dāng)前,除了儲能的安全性和經(jīng)濟性問題亟待解決,污染問題也需要關(guān)注。另外,儲能的商業(yè)化安裝運營經(jīng)濟性較低,參與儲能產(chǎn)業(yè)的投資較少,這都限制了儲能產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。
一,儲能的安全性問題值得重視。一直以來,安全都是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展*為重要的前提。目前,儲能的安全性問題主要集中于電化學(xué)儲能的安全隱患。盡管電化學(xué)儲能表現(xiàn)出強勁的發(fā)展?jié)摿σ约皯?yīng)用優(yōu)勢,但是其電池存在較大的失控風(fēng)險。儲能電站的整體安全需要集電氣安全、火災(zāi)安全、化學(xué)安全等多方面于一體。不同儲能形式所對應(yīng)的安全風(fēng)險也不同。當(dāng)前,國內(nèi)儲能安全標(biāo)準(zhǔn)體系尚未形成,相關(guān)政策制度亦需完善。盡管全球儲能安全準(zhǔn)則體系正在形成,但目前仍不足以保障儲能安全。這就導(dǎo)致儲能企業(yè)在安全標(biāo)準(zhǔn)上存在較大的偏差,無法滿足對安全標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量監(jiān)控的更高要求。此外,儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的污染問題也較為嚴(yán)重。隨著電化學(xué)儲能系統(tǒng)的廣泛部署,如何處理生產(chǎn)及報廢階段產(chǎn)生的污染物成為一個重要問題。當(dāng)前,企業(yè)缺乏足夠的技術(shù)手段來應(yīng)對這一挑戰(zhàn),可能會影響儲能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
二,目前建設(shè)與運行儲能系統(tǒng)的成本相對較高,限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。同時,儲能時間和能量密度的局限性是一些儲能技術(shù)面臨的問題,特別是在那些對儲能性能要求較高的應(yīng)用場景中。進(jìn)一步地,儲能技術(shù)的生命周期和維護需求各異,這要求實施更為精細(xì)化的管理和維護策略,以保障其高效運行。儲能技術(shù)作為一項新興技術(shù),其發(fā)展需要持續(xù)的資金投入以支持技術(shù)創(chuàng)新。但在當(dāng)前的電力系統(tǒng)中,儲能參與輔助服務(wù)的補償機制尚不充分,峰谷電價套利的機會也相對有限,再加上用電側(cè)輔助服務(wù)市場的不完善,這些都對儲能技術(shù)的盈利模式構(gòu)成了挑戰(zhàn)。為此,降低成本、提高盈利能力成為推動儲能技術(shù)普及的關(guān)鍵。
三,儲能的市場主體地位缺乏保障,尚缺乏成熟的商業(yè)模式。為了推動儲能產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,除了政策導(dǎo)向外,還需確保其盈利模式得到保障,使其在電力市場中獲得收益。2022年6月,發(fā)展改革委、能源局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運用的通知》,明確要建立完善適應(yīng)儲能參與的市場機制,鼓勵新型儲能自主選擇參與電力市場,堅持以市場化方式形成價格。盡管已提出明確新型儲能的獨立市場主體地位,但在具體應(yīng)用場景中,如共享儲能和新能源場站輔助服務(wù),仍缺乏針對性的政策制度保障。受電力市場改革進(jìn)程緩慢等因素限制,儲能尚未以獨立市場參與者的身份進(jìn)入電力市場交易。雖然我國電力體制經(jīng)歷了多次改革,但電力現(xiàn)貨市場和輔助服務(wù)市場建設(shè)仍有待完善。儲能的商品屬性在價格中未能完*體現(xiàn),限制了儲能技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢。盡管各地已建立峰谷電價和季節(jié)性電價制度,但價格機制仍不夠靈活,未能充分體現(xiàn)電力在不同時段的價值差異,限制了儲能的套利空間,并降低了電力系統(tǒng)的運行效率。此外,儲能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式尚不明晰,限制了儲能產(chǎn)業(yè)的靈活發(fā)展,導(dǎo)致儲能的多元價值尚未得到充分體現(xiàn)。
5.推動儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的建議
一,完善促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策機制,加大扶持力度。政策支持目前仍是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素,并決定了儲能技術(shù)路線的前進(jìn)方向。⑤建議各級加大對儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度。例如,降低儲能應(yīng)用的市場準(zhǔn)入條件,可以考慮對配置儲能的新能源電力進(jìn)行優(yōu)先并網(wǎng)和優(yōu)先發(fā)放相應(yīng)的減排配額。同時,可以考慮對儲能產(chǎn)業(yè)提供直接的財政支持。例如,向儲能應(yīng)用的示范項目提供資助,對儲能裝機提供容量補貼或者電量補貼,對儲能投資采取稅收減免等政策。此外,儲能產(chǎn)業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)具有緊密的聯(lián)系。對新能源的政策扶持和激勵,如電動汽車行業(yè)崛起、電池技術(shù)革新、電力體制改革等因素都是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動力。
二,增加儲能關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)投入,進(jìn)一步降低儲能系統(tǒng)應(yīng)用成本。具體來說,應(yīng)該關(guān)注鋰電池儲能技術(shù)的研究。目前,電化學(xué)儲能技術(shù)中鋰電池技術(shù)發(fā)展*為迅猛,前景*為廣闊。但是,鋰電池技術(shù)還存在安全性不高、效率較低等多方面的問題。因此,相關(guān)的技術(shù)研發(fā)應(yīng)該基于提高技術(shù)安全程度與充放電效率的總體目標(biāo),由科研機構(gòu)和企業(yè)共同組織實施儲能關(guān)鍵材料、模塊、系統(tǒng)和回收技術(shù)的攻關(guān)研究。在企業(yè)生產(chǎn)層面,鼓勵儲能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)采用制造技術(shù)和理念,開發(fā)應(yīng)用的儲能系統(tǒng)集成、能量管理系統(tǒng)與智能控制技術(shù)。此外,儲能技術(shù)較高的應(yīng)用成本也是阻礙當(dāng)前儲能技術(shù)大規(guī)模商用的重要因素。因此,有必要通過政策推動和技術(shù)研發(fā)等方式進(jìn)一步降低儲能技術(shù)的成本,盡快推動低成本、安全性高的儲能技術(shù)進(jìn)入市場。
三,推動儲能上下游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,保持目前全產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力,進(jìn)一步加強儲能賽道不同環(huán)節(jié)的布局。尤其是要加快發(fā)展儲能下游回收產(chǎn)業(yè)。目前,我國儲能電池的回收梯級利用剛剛起步,商業(yè)模式還不夠成熟。部門可以針對不同行業(yè)進(jìn)行動力電池梯級利用的試點,并依據(jù)試點項目的實際效果,總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗并制定更加完善的發(fā)展規(guī)劃。同時,要鼓勵市場主體積極探索儲能電池多情景梯級利用方案。另外,面對未來儲能電池市場爆發(fā)式的增長模式,部門應(yīng)提前規(guī)劃市場管理方案,確立準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),以確保儲能電池回收過程中的安全性。部門、行業(yè)組織以及*企業(yè)還可以共同構(gòu)建儲能項目全生命周期管理體系,保障儲能系統(tǒng)長期安全運行和回收利用。
四,完善儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),支持儲能產(chǎn)業(yè)安全、規(guī)?;l(fā)展。一直以來,儲能在生產(chǎn)、集成運營、*終回收等環(huán)節(jié)沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此,許多儲能產(chǎn)品出現(xiàn)了令人擔(dān)憂的安全質(zhì)量問題,不利于儲能產(chǎn)業(yè)長期的良性發(fā)展。因此,應(yīng)建立完善儲能安全標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定,加強各主體的儲能安全意識,將儲能安全主體責(zé)任落實到位,為儲能的安全應(yīng)用提供有力的法律法規(guī)保障。具體來說,有關(guān)部門應(yīng)該盡快建立完善儲能項目準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),指導(dǎo)行業(yè)、企業(yè)共同建設(shè)包括安全、質(zhì)量、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)的儲能綜合評價體系。同時,我國儲能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系也要主動對接國際化標(biāo)準(zhǔn),主動制定相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。
五,提高儲能獨立市場主體地位,鼓勵儲能行業(yè)以新商業(yè)模式參與電力市場。我國已經(jīng)初步明確了儲能的獨立市場主體地位,并鼓勵探索建設(shè)共享儲能。獨立市場主體地位的初步確立釋放了儲能的靈活性,能夠推動儲能系統(tǒng)的優(yōu)化配置。在此基礎(chǔ)上,要進(jìn)一步提高儲能以獨立市場主體地位參與電力市場交易的積極性。當(dāng)前,儲能的多元價值還無法完*體現(xiàn)在價格中,無法高效地調(diào)動儲能企業(yè)參與投資的積極性。因此,儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展亟待一個制度更加規(guī)范、市場化程度更高的電力市場。目前國內(nèi)電力市場改革進(jìn)程較為緩慢,關(guān)于輔助服務(wù)市場發(fā)展的具體規(guī)則也在進(jìn)一步探索中。具體來說,在電力市場改革進(jìn)程中,應(yīng)考慮將儲能以獨立盈利主體的角色納入改革考量。通過協(xié)同推進(jìn)電力市場改革和輔助服務(wù)市場建設(shè),進(jìn)一步明確電力市場中儲能的準(zhǔn)入條件、交易機制以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過明晰輔助服務(wù)市場的市場價格、出清算法等規(guī)則體系,幫助各投資主體更加充分地認(rèn)識到儲能的市場價值,從而推進(jìn)儲能的規(guī)?;瘧?yīng)用。
6.安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
6.1概述
Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實現(xiàn)了儲能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理,支持多種控制策略選擇,包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)下級各儲能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實現(xiàn)與上級調(diào)度系統(tǒng)和云平臺的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級調(diào)度指令,又可以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運維,確保儲能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行。
6.2應(yīng)用場景
適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。
6.4系統(tǒng)功能
(1)實時監(jiān)管
對微電網(wǎng)的運行進(jìn)行實時監(jiān)管,包含市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及用電負(fù)荷,同時也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。
(2)智能監(jiān)控
對系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設(shè)備等進(jìn)行實時監(jiān)測,掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況。
(3)功率預(yù)測
對分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測,并展示合格率及誤差分析。
(4)電能質(zhì)量
實現(xiàn)整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析及錄波展示,并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測。
(5)可視化運行
實現(xiàn)微電網(wǎng)無人值守,實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對重要負(fù)荷與設(shè)備進(jìn)行不間斷監(jiān)控。
(6)優(yōu)化控制
通過分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對負(fù)荷進(jìn)行功率預(yù)測,并結(jié)合分布式電源出力與儲能狀態(tài),實現(xiàn)經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度,以降低尖峰或者高峰時刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。
(7)收益分析
用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。
(8)能源分析
通過分析光伏、風(fēng)電、儲能設(shè)備的發(fā)電效率、轉(zhuǎn)化效率,用于評估設(shè)備性能與狀態(tài)。
(9)策略配置
微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎(chǔ)參數(shù)、運行策略及統(tǒng)計值進(jìn)行設(shè)置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。
7.硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設(shè)備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等 | |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 | 系統(tǒng)軟件顯示載體 | |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS | 為監(jiān)控主機提供后備電源 | |
4 | 打印機 | HP108AA4 | 用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護運行等記錄,以召喚打印為主要方式 | |
5 | 音箱 | R19U | 播放報警事件信息 | |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機 | D-LINKDES-1016A16 | 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題 | |
7 | GPS時鐘 | ATS1200GB | 利用gps同步衛(wèi)星信號,接收1pps和串口時間信息,將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進(jìn)行同步 | |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC | 電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能 | |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE | 可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能 | |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測 | APView500 | 實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。 | |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS | 防孤島保護裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 | |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC | 置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控,通訊一體化裝置,具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置 | |
13 | 通信管理機 | ANet-2E851 | 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機保護等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計算等多項功能:實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺據(jù): | |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport | 功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及完*斷電(二次開關(guān)實現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設(shè)備 | |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 | 1)反饋各個設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器:讀消防VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā) 3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā) |
8.結(jié)論
儲能產(chǎn)業(yè)作為推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵力量,已經(jīng)成為全球范圍互相競爭的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在我國,發(fā)展新型儲能不僅是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵支撐,也是產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟發(fā)展的重要驅(qū)動力。④儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅有助于促進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級并構(gòu)建完善的能源供給體系,還能夠增強我國在全球能源轉(zhuǎn)型中的發(fā)展優(yōu)勢。可以通過產(chǎn)業(yè)政策扶持、技術(shù)研發(fā)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、加強標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)以及完善市場體系等多個方面協(xié)同發(fā)力,推動儲能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;鲩L,增強我國在全球儲能領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)
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[2]林伯強、楊夢琦:《碳中和背景下中國電力系統(tǒng)研究現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與發(fā)展方向》,《西安交通大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)》,2022年5期。
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022年05版
[4]林伯強.“雙碳”目標(biāo)下儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢