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可再生能源發展提速電網側儲能已重啟 中國儲能行業未來可期

時間:2020-04-15    來源:中國能源網    點擊次數:0     字體:【大】 【中】 【小】    打印本頁

      所有參與能源系統平衡的儲能設施的能源來源,也必須是可再生能源。

      2015年簽署的《巴黎協定》讓世界各國達成共識,一同應對氣候變化,將全球平均氣溫較工業化前水平升高幅度控制在低于2℃的目標,并為1.5℃溫控目標而努力。為實現這一目標,進一步提高可再生能源在能源消費中的比例是一個主要手段,100%可再生能源的提法也應運而生。

      從假設到目標和手段

      當今,100%可再生能源目標已經不再只是一個學術界的假設,許多國家和地區已經實實在在地為實現這一目標付出努力。到2019年年底,全球已經有超過60個國家宣布并實施了不同類型的100%可再生能源的目標。在城市和區域層面,全球已經有至少318個城市或區域提出了自己的100%可再生能源目標。

      可再生能源包括所有的可再生的能源來源,比如水能、風能和太陽能、生物質能、地熱能、海洋能等。100%可再生能源是指在一個特定的地點、區域或者國家,一年365天所有用戶的能源需求都來自可再生能源。這些滿足本地最終用戶的用能需求(電力、冷熱、交通)可以是由本地的可再生能源提供,也可以是從區域以外通過輔助技術設施來提供,包括電網、氫能、熱能等。所有參與能源系統平衡的儲能設施的能源來源,也必須是可再生能源。

      近10年來,可再生能源,尤其是風電和光伏的迅猛發展,讓這一目標看起來更加接近現實。2017年,全球范圍內,尤其是在電力領域,可再生能源占比達到24.4%(IRENA,2019c),預計2018年已經達到26%(REN21,2019a)。在可再生能源供熱(冷)和交通領域,2016年分別實現了24.1%和3.3%。

      如今,100%可再生能源不只是一個目標,而成為一個實現清潔可持續發展的手段,每個國家都在或多或少、或快或慢地努力前行。截至2019年年底,有58個城市或地區已經實現了100%可再生能源的目標,其中36個城市或地區已經實現了100%可再生能源供電的目標。131個城市和區域將2030年設為實現目標的截止時間,114個城市把實現目標的時間設為2050年。

      按照最終用能品類劃分的話,絕大部分的目標是聚焦在100%可再生能源電力板塊,而提出在電力、冷熱和交通三個領域全目標的城市主要集中在歐洲(42個)和北美(28個)。

      根據國際可再生能源署(IRENA)的預測,可再生能源供電會從當今的25%提高到2050年的86%。當然,這些可再生能源供電容易受氣候影響,其出力具有隨機性和波動性,同時可再生能源的大比例增加會給整個能源系統的不同環節、不同的時間尺度帶來挑戰(一天中的不同時段或者一年當中的不同季節和天氣)。其本質是,維持供需平衡將成為一個最大的挑戰。

      儲能要承擔平衡重任

      應對這些挑戰,需要多領域多維度的創新舉措,包括關鍵技術、市場設計、商業模式等方面。其核心是,在不斷變化的形勢下保持既經濟又可靠的供需平衡,提升整個系統的靈活性。儲能技術,不論是供給側(發電側)、電網側還是需求側,都是靈活性的關鍵來源。

      發電側的儲能系統,可以穩定可再生能源電源的輸出,同時通過規模儲能以及電能到其他形式的應用(如電制氫),儲存多余的可再生能源發電,減少棄風、棄光和棄水,同時增加供應側的靈活性。

      電網側的儲能系統,可以提供輔助服務,增加調頻、調峰和黑啟動的能力,改善電網側的靈活性。

      需求側的儲能系統,則通過終端用戶領域的智能電氣化來提高靈活性。

      未來,我國儲能行業要助力可再生能源發展,不能忽視以下三個關鍵驅動因素。

      一是進一步降低儲能的商業投資成本,增加儲能運營的經濟性。在大部分已建成的儲能項目中,其經濟收益、非經濟收益已經和項目投資取得了平衡,但是大部分的項目在經濟性可行性上不高。在電化學儲能中,鋰電池技術一直獨占鰲頭,也是受益于電動汽車的高速發展所帶來的電池技術提升,以及電池成本的下降(雖然動力電池和儲能電池的技術要求存在較大差別),大型鋰電儲能系統造價已經突破200美元每兆瓦時。對于儲能項目,可以借鑒可再生能源的發展模式,前期依靠一定水平的補貼,后期通過市場的充分競爭實現平價盈利。

      二是搭建一個讓儲能產生經濟價值的政策框架?,F有的電網系統設計邏輯是實現供需平衡,而儲能的作用是存儲或者釋放電能,和現有的框架較難融合。未來,儲能系統的所有權、經營模式等系列問題還需要逐步明晰,以確保儲能服務提供商能夠有廣泛并順暢的收入渠道和來源。

      三是需要更多的示范項目來提升全系統對儲能的認知。對于一項剛剛發展的技術,示范項目對理解技術功能、積累運營經驗、探討商業模式特別重要。這方面我國具備天然優勢:我們有足夠大的市場和應用場景,也有足夠多的市場參與方。有一些地區會要求可再生能源發電企業配備一定比例的儲能設施,對配有儲能設施的電源進行優先調度。這在客觀上給可再生能源發電企業增加了成本,但也讓更多的企業直接參與到儲能業務的拓展中來,成為儲能市場化的重要推動力量。比如金風科技正在從一家風電企業向綜合能源服務企業轉型,在金風科技園中就建有儲能示范項目,把風電、光伏和不同類型的儲能系統進行耦合調試,積累了大量的運營經驗。陽光電源也從一家提供光伏逆變系統的供應商,變身提供儲能解決方案的提供商,進一步延伸至全套清潔能源解決方案的提供商。

      不能忽視的表后儲能

      我國的儲能產業發展一直在波折中不斷前行。2017年,五部委聯合發布《關于促進儲能產業與技術發展的指導意見》,中國儲能產業正式啟動。2018年儲能產業取得了爆發式的發展,眾多民營企業和市場主體紛紛登場。2019年5月,國家發改委明確儲能設施投資不能計入輸配電定價成本,儲能行業遇冷,2019年上半年新增投運的電化學儲能裝機規模僅為116.9兆瓦,環比2018年下半年下降79.2%。

      據中關村儲能產業技術聯盟發布的最新報告顯示,截止到2019年年底,我國已投運儲能項目累計裝機規模為32.3吉瓦,占全球的18%,其中抽水蓄能累計裝機占比為93.7%,電化學儲能累計裝機1592.3兆瓦,占比4.9%。

      需要提醒業界重視的是,雖然當今的儲能裝機以電網側和發電側的大型儲能設施為主,但在未來,電表前的大型儲能(FTM,in front of the meter,包括電網側和發電側)和電表后的需求側儲能(BTM, behind the meter)應該是兩分天下的。

      原因在于,其一,需求側的電氣化水平越來越高,需求側提供靈活性的潛力也越來越大,自然會帶動儲能的需求;其二,電動汽車的快速發展,讓V2G(Vehicle to Grid)技術的實現指日可待,未來基于此技術的電動汽車,通過充換電平臺可能成為巨大的儲能基礎設施。

      最為重要的是,儲能是未來能源體系中的重要環節,區別于傳統能源的資源和路徑依賴,技術創新和突破會是儲能行業發展的最大動力。需求側的創新也會來自跨界企業的推動,比如特斯拉近日就高調進軍分布式光伏市場,打造完全能源獨立的分布式家庭能源系統。需求側的創新會倒逼電網企業更加快速地向綜合能源服務商轉型??梢灶A見,在未來會有越來越多的需求側儲能設施納入電力系統,成為靈活性資源,助力實現發電、電網和需求側的有機耦合。

      儲能是實現100%可再生能源目標眾多解決之道中最直接、最有效也是最有基礎的一個。今年2月份,國家電網有限公司投資近80億元的山西垣曲抽水蓄能電站正式開工,進一步釋放電網投資儲能的樂觀信號。3月17日,國家發展改革委聯合司法部發布了《關于加快建立綠色生產和消費法規政策體系的意見》,將促進能源清潔發展作為一項主要任務,并重點強調“加大對分布式能源、智能電網、儲能技術、多能互補的政策支持力度”。

      政策東風已來,可再生能源發展在提速,電網側儲能已重啟,中國儲能行業的未來可期。

(作者系中國能源研究會分布式能源專業委員會秘書長)

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