新技術(shù)

不可否認(rèn)的是，越來越多的新玩家參與儲(chǔ)能市場(chǎng)帶動(dòng)了新技術(shù)的進(jìn)步。

儲(chǔ)能是指以設(shè)備或介質(zhì)為容器存儲(chǔ)能量，并在不同的時(shí)間空間釋放能量的過程。廣義上，儲(chǔ)能包括電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能三類。電儲(chǔ)能是最主要的儲(chǔ)能方式，按照存儲(chǔ)原理的不同又分為電化學(xué)儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能兩種技術(shù)類型。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能是指各種二次電池儲(chǔ)能，主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池和鈉硫電池等；機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。

在我國，因成本低、壽命長、技術(shù)成熟，抽水蓄能是應(yīng)用最廣泛的成熟儲(chǔ)能技術(shù)，但受地理環(huán)境制約、投資高、建設(shè)周期長等影響發(fā)展?jié)u緩。特別是各地對(duì)于新能源配儲(chǔ)比例做出強(qiáng)制要求以后，以鋰電池為主的電化學(xué)儲(chǔ)能迎來爆發(fā)性增長。2022年，鋰電新增投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模首次突破7GW，多家主流廠商為儲(chǔ)能開發(fā)了專用300Ah以上大容量電芯，個(gè)別廠商的新品電芯單體容量已達(dá)到560Ah。

但鋰電池在能量密度、安全性等問題上始終無法突破。2022年6月29日，國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版) (征求意見稿) 》。其中明確提出為防止電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故，中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池。同時(shí)鋰離子電池不得設(shè)置在人員密集場(chǎng)所，不得設(shè)置在有人居住或活動(dòng)的建筑物內(nèi)部或其地下空間。

這是鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展的透明天花板，但也是更多新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的契機(jī)。

新技術(shù)投資不僅正在遍地開發(fā)，并且取得了顯著的進(jìn)步。資源分布更高、安全性更強(qiáng)、對(duì)鋰電儲(chǔ)能形成直接替代的鈉離子電池技術(shù)得到了大批鋰電企業(yè)的布局，首批GWh產(chǎn)線正式投產(chǎn)。壓縮空氣儲(chǔ)能加速發(fā)展，首個(gè)100MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站并網(wǎng)發(fā)電，單機(jī)規(guī)模正向 300MW功率等級(jí)方向加速發(fā)展，二氧化碳儲(chǔ)能驗(yàn)證項(xiàng)目投運(yùn)，新增壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目(含規(guī)劃、在建和投運(yùn))接近10GW。液流電池技術(shù)路線多點(diǎn)開花，首個(gè)100MW全釩液流電池并網(wǎng)發(fā)電，首個(gè)吉瓦時(shí)級(jí)全釩液流電池項(xiàng)目正式開工。鋅基液流、鐵基液流技術(shù)逐漸走出實(shí)驗(yàn)室。飛輪等短時(shí)高頻技術(shù)的應(yīng)用需求持續(xù)增加，已有300MW+的項(xiàng)目處于規(guī)劃在建中。

旺盛的需求背后，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展速度得到了提升，與此同時(shí)，新技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)用也在提速。多種新型儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)開始逐步從示范試驗(yàn)走向商業(yè)化應(yīng)用的新階段。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，新型儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量相比去年新增200%以上，百兆瓦級(jí)項(xiàng)目成常態(tài)，20余個(gè)投運(yùn)、400余個(gè)規(guī)劃/建設(shè)中，其中7個(gè)GW級(jí)項(xiàng)目；首個(gè)百兆瓦液流電池項(xiàng)目并網(wǎng)，首個(gè)吉瓦時(shí)級(jí)項(xiàng)目開工；壓縮空氣由100MW向300MW功率等級(jí)加速發(fā)展；最大規(guī)模鈉離子電池項(xiàng)目開建；短時(shí)高頻技術(shù)需求增多。

從技術(shù)角度來看，電化學(xué)儲(chǔ)能和物理儲(chǔ)能包含了十幾種不同的細(xì)分技術(shù)路線，而每一個(gè)技術(shù)路線都有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

專注鋅鐵液流電池研發(fā)的緯景儲(chǔ)能相關(guān)負(fù)責(zé)人就對(duì)《能源》雜志表示，儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性決定了儲(chǔ)能技術(shù)的多元化發(fā)展，儲(chǔ)能的形式和種類也會(huì)更加豐富。無論是液流電池儲(chǔ)能，還是鋰電池儲(chǔ)能，不同的儲(chǔ)能技術(shù)未來將在萬億賽道里承擔(dān)不同的價(jià)值，共生互補(bǔ)。

以液流電池為例，其作為電化學(xué)儲(chǔ)能分支，普遍具有極安全、長時(shí)儲(chǔ)能、循環(huán)次數(shù)長等特點(diǎn)。因此在安全性、儲(chǔ)能時(shí)長與全生命周期的度電成本方面，液流電池更具優(yōu)勢(shì)。

而飛輪儲(chǔ)能是一種高功率密度、高可靠性、長壽命、環(huán)境友好的儲(chǔ)能技術(shù)，特點(diǎn)是全磁懸浮，能耗小、響應(yīng)快、壽命長、充放電循環(huán)次數(shù)次數(shù)高，充電和放電之間的轉(zhuǎn)換可達(dá)毫秒級(jí)，能有效適應(yīng)電網(wǎng)快速調(diào)頻的需求。

在華馳動(dòng)能執(zhí)行總裁孟德超看來，儲(chǔ)能市場(chǎng)需求非常大并且需求多樣化、細(xì)分，因而多種新型的儲(chǔ)能技術(shù)都能找到屬于自己的生存空間。事實(shí)上，滿足電力市場(chǎng)靈活性的需求，儲(chǔ)能是眾多方案中的重要一類，其中包括部門耦合方案。一些應(yīng)用情景需要快速響應(yīng)，因此需要響應(yīng)時(shí)間短的技術(shù)。

華馳動(dòng)能在2021年11月參與了全國內(nèi)第一個(gè)全容量飛輪儲(chǔ)能-火電聯(lián)合調(diào)頻工程、全球單體儲(chǔ)電量最大、單體功率最大的飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目，飛輪的結(jié)合將改善火電機(jī)組的調(diào)頻性能，提供電力輔助服務(wù)、支持大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性決定了儲(chǔ)能技術(shù)的多元化發(fā)展，儲(chǔ)能還可以與其他能夠提升高比例可再生能源下電力系統(tǒng)靈活性的技術(shù)相結(jié)合，其應(yīng)用的形式和種類也會(huì)更加豐富。

無論是液流電池儲(chǔ)能，還是鋰電池儲(chǔ)能，不同的儲(chǔ)能技術(shù)未來將在萬億賽道里承擔(dān)不同的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)耦合。比如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱蓄冷、各類容量型電池等儲(chǔ)能時(shí)長大于4h，屬于長期儲(chǔ)能，可用于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、備用容量等。

短期、中期儲(chǔ)能，如鉛酸電池、部分鋰電池、電磁儲(chǔ)能，儲(chǔ)能時(shí)長在2h以下，可用于調(diào)峰調(diào)頻、平滑出力、緊急備用等。

也就是說，多種技術(shù)的組合應(yīng)用有助于最大限度的發(fā)揮儲(chǔ)能的作用。但對(duì)于當(dāng)下的中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)來說，類似這樣的設(shè)想僅存在技術(shù)上的合理性，難以驗(yàn)證商業(yè)性。

缺乏商業(yè)模式，這無疑是中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為老生常談的問題。無論是調(diào)峰、調(diào)頻，亦或是黑啟動(dòng)、備用，儲(chǔ)能都無法從相應(yīng)的服務(wù)中獲得對(duì)應(yīng)的收益。因此任何的技術(shù)合理性、高效結(jié)合，都不存在發(fā)展的可能性。

隨著技術(shù)進(jìn)一步的成熟，儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次性投資將迎來進(jìn)一步的下降，再加上新技術(shù)的快速迭代，我們能否探索出更多的商業(yè)模式？

這不僅僅是依靠政策的推動(dòng)，而是形成一股由內(nèi)而外的市場(chǎng)自驅(qū)力。

新模式

2022年，鋰電池市場(chǎng)（儲(chǔ)能+新能源汽車）的火爆推高了原材料的價(jià)格。電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格和磷酸鐵鋰價(jià)格維持高位，碳酸鋰價(jià)格一直維持在30萬元/噸-61萬元/噸之間，全年均價(jià)是2021年均價(jià)的3.8倍，磷酸鐵鋰2022年全年均價(jià)是2021年均價(jià)的2.5倍。

鋰電池上游原材料上漲迅速，導(dǎo)致下游成本壓力激增，特別是下游投標(biāo)價(jià)格不斷在觸底，而其本身商業(yè)模式一直尚未清晰，也給儲(chǔ)能行業(yè)的規(guī)模化發(fā)展帶來了較大的挑戰(zhàn)。

在政策催生下，風(fēng)光項(xiàng)目配儲(chǔ)基本成為硬性指標(biāo)，配儲(chǔ)比例一般為新能源項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模的10%-20%。也就是說，目前新能源配儲(chǔ)政策推動(dòng)下，多地采取“一刀切”式的配置標(biāo)準(zhǔn)，部分地區(qū)將配儲(chǔ)能作為新能源建設(shè)的前置條件，甚至將新能源配儲(chǔ)視為拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的救命稻草。

在此基礎(chǔ)上，各省規(guī)劃的新型儲(chǔ)能發(fā)展目標(biāo)合計(jì)超過6000萬千瓦，是國家能源局《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件中提出的2025年達(dá)到3000萬千瓦目標(biāo)的兩倍。

與“熱鬧”的市場(chǎng)形成對(duì)比的是，根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的《新能源配儲(chǔ)能運(yùn)行情況調(diào)研》顯示，新能源配儲(chǔ)普遍存在利用率不高的問題。

從儲(chǔ)能運(yùn)行策略看，新能源配儲(chǔ)至多棄電期間按照“一天一充一放”運(yùn)行，個(gè)別項(xiàng)目存在僅部分儲(chǔ)能單元被調(diào)用、甚至基本不調(diào)用的情況。從儲(chǔ)能等效利用系數(shù)看調(diào)研電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目平均等效利用系數(shù)為12.2%，新能源配儲(chǔ)系數(shù)僅為6.1%，火電廠配儲(chǔ)能為15.3%，電網(wǎng)儲(chǔ)能為 14.8%，用戶儲(chǔ)能為 28.3%。

在我國，調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)和峰谷電價(jià)套利是新型儲(chǔ)能當(dāng)前最主要的收益渠道。目前，中國已有20余省份啟動(dòng)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，但都在市場(chǎng)建設(shè)初期，主要的交易品種就是調(diào)峰，部分地區(qū)輔以調(diào)頻。

然而，由于缺乏穩(wěn)定、可持續(xù)的盈利機(jī)制，配儲(chǔ)帶來的投資顯著拉低了風(fēng)光項(xiàng)目的收益率，毫無疑問制約著儲(chǔ)能由商業(yè)化初期到下一階段規(guī)模化發(fā)展。比如近期山東儲(chǔ)能的容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)大幅下降，企業(yè)收益受到較大影響，不利于投資決策。

在歐美相對(duì)成熟的電力市場(chǎng)中，儲(chǔ)能已經(jīng)探索出了較為明晰的盈利模式。以美國儲(chǔ)能市場(chǎng)為例，儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景包括表前（Front of the Meter，F(xiàn)TM）和表后（Behind the Meter，BTM）。

對(duì)應(yīng)于國內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景的劃分，表前通常指電網(wǎng)側(cè)和發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能；表后指用戶側(cè)儲(chǔ)能，包括家庭和工商業(yè)儲(chǔ)能。其中表后儲(chǔ)能市場(chǎng)用戶可以獲得一定數(shù)目的成本補(bǔ)貼，疊加峰谷套利等手段，具備良好的經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)中國更具參考意義的是美國表前儲(chǔ)能市場(chǎng)更為成熟的模式。

目前美國表前側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)分屬于不同的區(qū)域電力市場(chǎng)，目前較大的為PJM市場(chǎng)、CAISO市場(chǎng)、ERCOT市場(chǎng)等，儲(chǔ)能的市場(chǎng)供給參與方包括IPP（獨(dú)立發(fā)電商）、IOU（投資者擁有的公用事業(yè)端）等。

2018年，美國FERC發(fā)布841號(hào)法案，要求電力系統(tǒng)運(yùn)行商消除儲(chǔ)能參與容量、電能量和輔助服務(wù)市場(chǎng)的障礙，使得儲(chǔ)能全方位地參與電力市場(chǎng)。

美國表前儲(chǔ)能項(xiàng)目獲得收益的渠道主要有電能量市場(chǎng)、電力輔助服務(wù)、峰谷套利和輸配電價(jià)。參與電能量市場(chǎng)是通過日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)競價(jià)，獲得出清收益；參與電力輔助服務(wù)包括調(diào)頻、備用、黑啟動(dòng)等，其中調(diào)頻和備用可以通過日前市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)進(jìn)行競價(jià)，最終根據(jù)實(shí)際出清價(jià)格獲得收益，黑啟動(dòng)主要通過簽訂長期協(xié)議獲益。

這一連串的“組合拳”打下來，讓美國儲(chǔ)能項(xiàng)目擁有了全方位的盈利手段。這也讓美國儲(chǔ)能裝機(jī)保持了高速增長。

2021 年美國新增儲(chǔ)能裝機(jī)達(dá)到3.58GW/10.5GWh，新增容量同比增長達(dá)到204%，連續(xù)兩年200%以上，長期保持超高增速。2022年，美國新增儲(chǔ)能裝機(jī)4798MW/12181MWh，同比增長34%/12%。伍德麥肯錫預(yù)計(jì)2023-2027年美國新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)74.2GW/241GWh。

甚至在ERCOT市場(chǎng)，市場(chǎng)主體、開發(fā)商們已經(jīng)開始討論儲(chǔ)能市場(chǎng)飽和的相關(guān)問題了。Modo Energy首席執(zhí)行官Q(mào)uentin Draper-Scrimshire表示，明年夏天ERCOT市場(chǎng)的儲(chǔ)能裝機(jī)可能達(dá)到飽和狀態(tài)，表現(xiàn)為裝機(jī)容量超過了輔助服務(wù)市場(chǎng)的需求。

盡管更多的企業(yè)表示儲(chǔ)能市場(chǎng)飽和是短期現(xiàn)象，并不影響ERCOT對(duì)儲(chǔ)能的長期需求，但這也無疑從側(cè)面反映出健全市場(chǎng)模式下儲(chǔ)能發(fā)展會(huì)具有更強(qiáng)大的自驅(qū)力。

2022年8月，美國通過的《通脹削減法案》(Inflation Reduction Act of 2022，簡稱IRA)中規(guī)定，儲(chǔ)能可以正式以獨(dú)立主體身份獲得最高70%的投資稅收抵免，不再必須與太陽能發(fā)電配合使用，這將會(huì)進(jìn)一步激勵(lì)更多的投資方建設(shè)獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目。

中國也在不斷探索嘗試增加新型儲(chǔ)能的收益渠道。例如山西能監(jiān)辦此前印發(fā)《山西電力一次調(diào)頻市場(chǎng)交易實(shí)施細(xì)則（試行）》，表示從 2022年7月1日起，正式開啟電力一次調(diào)頻市場(chǎng)，獨(dú)立儲(chǔ)能電站可將部分容量與風(fēng)光企業(yè)簽約，剩余部分還可以獨(dú)立身份參與一次調(diào)頻市場(chǎng)，有效增加獨(dú)立儲(chǔ)能的利用率。

共享儲(chǔ)能是當(dāng)下新能源配儲(chǔ)的一種折中方案。共享儲(chǔ)能是由第三方投資者建設(shè)的大型獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目，新能源項(xiàng)目投資方可以通過租賃獨(dú)立儲(chǔ)能的部分容量來滿足政策強(qiáng)配要求，每年僅需向獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目支付一定的租賃費(fèi)。

對(duì)于新能源項(xiàng)目投資方來說，共享儲(chǔ)能模式既滿足了要求，又減少了初始投資巨大的現(xiàn)金流壓力；而對(duì)于共享儲(chǔ)能投資方來說，獨(dú)立儲(chǔ)能電站的收益模式更多，投資回報(bào)率更高。因此共享儲(chǔ)能模式成為一時(shí)風(fēng)潮。

除了租賃給新能源項(xiàng)目滿足政策配儲(chǔ)要求，獨(dú)立儲(chǔ)能還可以配合電網(wǎng)側(cè)的調(diào)峰調(diào)頻調(diào)度，獲取補(bǔ)償收益；也可以與傳統(tǒng)機(jī)組配合——即火儲(chǔ)聯(lián)調(diào)——增加傳統(tǒng)機(jī)組調(diào)頻性能，獲取輔助服務(wù)收益。當(dāng)然，獨(dú)立儲(chǔ)能也可以利用最古老的峰谷價(jià)差模式，在電能量市場(chǎng)中套利，并在部分省份獲得容量電價(jià)補(bǔ)償收益。

在戶用儲(chǔ)能方面，我國戶儲(chǔ)的收益模式與海外類似，以峰谷價(jià)差套利和增加光伏自用比例為主。

如果工商業(yè)企業(yè)建設(shè)分布式光伏電站的話，配置儲(chǔ)能可以將原本用于并網(wǎng)的電儲(chǔ)存自用，增加光伏發(fā)電自用比例，從而節(jié)約電費(fèi)。

至于峰谷價(jià)差套利，則是傳統(tǒng)的谷電時(shí)期儲(chǔ)能充電，峰電時(shí)期放電。峰谷價(jià)差越大，收益越好。政策上，我國不斷推進(jìn)擴(kuò)大峰谷價(jià)差，部分省份如廣東、浙江、內(nèi)蒙古、河北等推行尖峰電價(jià)，進(jìn)一步擴(kuò)大峰谷價(jià)差。

不過，這些探索也都只是處于剛剛起步的階段。伴隨著電力市場(chǎng)改革的步伐，設(shè)計(jì)更多的交易產(chǎn)品和更為細(xì)化的市場(chǎng)規(guī)則也是當(dāng)下新型儲(chǔ)能拓展收益渠道的迫切需求。就從最簡單的峰谷差套利來說，政策性的峰谷價(jià)差在市場(chǎng)化條件下并不太多的存在。儲(chǔ)能項(xiàng)目需要更多的適應(yīng)市場(chǎng)變化。

當(dāng)前，抽水蓄能已經(jīng)開始享受容量電價(jià)機(jī)制，但新型儲(chǔ)能卻沒有相應(yīng)的容量電價(jià)機(jī)制。新型儲(chǔ)能電源和負(fù)荷雙重屬性使其參與市場(chǎng)身份難以界定，獨(dú)立價(jià)格機(jī)制的形成難度很大。

國家尚未針對(duì)新型儲(chǔ)能出臺(tái)專門的價(jià)格政策，不同場(chǎng)景下新型儲(chǔ)能發(fā)揮的作用不盡相同，商業(yè)模式也有較大差別。“應(yīng)該允許儲(chǔ)能參與多類市場(chǎng)，體現(xiàn)其多重效益的疊加。在新型電力系統(tǒng)，增加服務(wù)品種，比如快速爬坡、黑啟動(dòng)等，各個(gè)省份應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈陨淼那闆r，設(shè)置相應(yīng)的市場(chǎng)規(guī)則。”劉為建議道。

新型的儲(chǔ)能商業(yè)模式的建立有待于電價(jià)機(jī)制有待進(jìn)一步完善，更多儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)則的落地，推動(dòng)儲(chǔ)能作為獨(dú)立主體參與長期交易市場(chǎng)、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)中來。

在保障電力系統(tǒng)安全和市場(chǎng)平穩(wěn)有效運(yùn)行的前提下，推動(dòng)各類市場(chǎng)盡早向儲(chǔ)能開放市場(chǎng)準(zhǔn)入，在市場(chǎng)開放順序方面，建議近期鼓勵(lì)儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，中遠(yuǎn)期將儲(chǔ)能納入電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，同時(shí)探索建立容量補(bǔ)償機(jī)制或容量市場(chǎng)，有利于儲(chǔ)能獲取穩(wěn)定收益。

在劉為看來，對(duì)于儲(chǔ)能企業(yè)而言，需要的是踏踏實(shí)實(shí)研發(fā)技術(shù)，提升產(chǎn)品競爭力，樹立良好品牌，修煉更醇厚的內(nèi)功，迎接成熟市場(chǎng)機(jī)制的到來以及與之相匹配的商業(yè)模式建立。

（《能源》雜志新媒體中心孫一凡、鄭威廉對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）

作者：范珊珊 武魏楠 來源：能源雜志 責(zé)任編輯：jianping