随着风电、光伏的大资金逐渐投入,储能成为连接发电侧与用户侧,维持电网稳定的桥梁,在国家和地方政府以及创业者和投资人眼中,储能也开始变得越来越热门。2021年7月15日,国家发展改革委与国家能源局出台的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)提出,坚持储能技术多元化,推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用,实现压缩空气、液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期,加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范,以需求为导向,探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。到2025年国内新型储能装机总规模达30 GW以上,到2030年,实现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术创新和产业水平稳居全球前列,标准体系、市场机制、商业模式成熟健全,与电力系统各环节深度融合发展,装机规模基本满足新型电力系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。
实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,如果要达到这样的目标,未来再建的新能源电厂,则必须配备储能发电机组,装机比例至少要超过10%。根据中国化学与物理电源行业协会储能分会统计,到2025年,新型储能的产业规模或突破万亿元大关,到2030年预计接近3万亿元。据天眼查,2022年国内新成立3.8万家储能全产业链相关企业,这一年的增长速度是2021年的5.8倍。2023年4月初,特斯拉宣布在上海新建储能超级工厂,计划用于生产特斯拉的超大型商用储能电池(Megapack)预计2024年第二季度投产。
储能已经成为投资风口,也在很短的时间内变成了竞争激烈的“红海”。2022年,我国抽水蓄能建设明显加快。全国新核准抽水蓄能项目48个,装机6 890万千瓦,超过“十三五”时期全部核准规模,全年新投产880万千瓦,创历史新高。2022年年底,全国已投运锂离子电池储能、压缩空气储能、液流电池储能等新型储能项目装机规模达870万千瓦,比2021年年底增长110%以上。《指导意见》提出,要统筹开展储能专项计划:一是要各地区规模及项目布局,并做好与相关规划的衔接。二是要积极推动电网侧储能合理化布局,通过关键节点布局电网侧储能,提升大规模高比例新能源及大容量直流接入后系统灵活调节能力和安全稳定水平。三是积极支持用户侧储能多元化发展。鼓励围绕分布式新能源、微电网、大数据中心、5G基站、充电设施、工业园区等其他终端用户,探索储能融合发展新场景。储能的场景开发还是要以调节清洁能源和传统能源之间的发电平衡为主,保证电网输电稳定性和安全性,避免对生产生活造成不利影响,使之既能与电网的改造相匹配,又能够满足日常的消纳需求,提升清洁能源发电在用电侧的占比。
1968年我国第一个抽水蓄能电站——河北岗南混合式抽水蓄能电站建设完成后,抽水蓄能的优势就已经深入人心。抽水蓄能电站启停时间短、调节速度快、运行工况多,具有双倍调节能力,是技术成熟、运行可靠且较为经济的调节电源和储能电源,但是抽水蓄能投资金额较大,对地理地貌的要求也比较高,对消纳的能力也有一定要求,落地项目时需要做综合判断。根据国家能源局最新发布的《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》,到2025年,抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番,达到6 200万千瓦以上;到2030年,抽水蓄能总投产规模较“十四五”再翻一番,达到1.2亿千瓦左右;到2035年,形成满足新能源高比例大规模发展需求的、技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业,培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业。抽水蓄能现在依然是储能的第一梯队,不过其他类型的储能技术也在不断更新迭代,逐渐提高储能总体占比中的比重。
电化学储能电池占储能系统成本比例超过60%,由于碳酸锂等锂电池核心原材料的价格波动较大,电化学储能电池的成本也呈现出忽高忽低的态势。这种成本波动不仅受到原材料价格的影响,还受到下游客户账期长短和订单推进顺利与否的影响。2023年以来,碳酸锂价格进入快速下降通道,势必会带动电芯及终端储能价格下降,电化学储能的春天来了。储能电站是第二产业用户侧的必需品,主要应用在江苏、浙江、广东、山东等GDP位于前列的电力消纳大省,采用的基本是磷酸铁路储能路线。目前,储能电站在工厂和商业楼宇的应用有四种商业模式,分别是合同能源管理模式、自建模式、融资租赁+合同能源管理、纯租赁模式。工商业储能的主要盈利方式是峰谷价差套利,即用电低谷时充电,峰段放电给电费支出负荷使用,从而节省电费支出(见图2-1)。除此之外还有一些盈利构成,比如,参与国家电网的调峰调频服务,获取国家和当地政府补贴;通过虚拟电厂(VPP)以聚合方式参与电力市场交易,可以在低谷时段买进电力储蓄备用,在电力峰值时间卖出进行峰谷套利;通过降低最大需量电费,为企业和商业降低基本电费,与业主探讨分成比例 。电化学储能也有发生火灾和爆炸的风险,出现险情的原因多为内部电芯失效引发电池与模组的热失控,或者是外部辅助系统故障引发的储能系统故障。因此,需要在对电芯制造质量提升、实时预警监测、系统设计的精细化管理和联动保护控制等方面下功夫。
图2-1 储能削峰填谷示意图
国外市场也是不可多得的一块蛋糕,欧盟国家对安装太阳能分布式光伏在时间上有强制规定,多数国家也会给予或多或少的补贴。因此,欧洲分布式光伏装机有望进一步提升,作为重要的分布式资源消纳手段的储能装机也肯定会相应进行装配。而且,欧盟等国家并没有对制造业本土化进行强制规定,中国企业依然有机会拿到相应的补贴(见表2-5)。
表2-5 欧洲部分国家和地区储能补贴政策
根据美国能源部统计,美国70%的输电线路和变压器运行年限超过25年,60%的断路器运行年限超过30年,属于超期服役状态。电网系统陈旧且短时间内不能全面更换,能源转型阶段的新的电力系统结构需要跟老旧电网相结合,必须要配备储能电站来调频、调峰、作为容量备用等。而且,美国电力产业结构比较分散,全美共有8个区域电网组成,其中东部和西部各自组成电网联盟,加上独立的得州电网,形成美国三大电网的格局,电网的产权分布在500多家公司手中,统一更新升级的难度加大。
在投资人看来,风电光伏龙头企业基本上已经上市,也不可能把相关产业分拆出来上市,所以储能作为后起之秀变成了投资人眼中的“香饽饽”,国内外市场的容量巨大,能够诞生出数十家上市公司也不为过。回归到储能在各地虚拟电厂和充电网络的建设,又可以刺激当地新能源新基建的发展,对我国电力系统的稳定性大有裨益。