中國儲能網訊：儲能技術是新能源規(guī)模化發(fā)展的重要配套基礎設施，本質是在解決發(fā)電供需不同步的問題，在構建以新能源為核心的新型電力系統(tǒng)中，可以起到消納新能源、削峰填谷、增強電網穩(wěn)定性和應急供電等多重作用。
新能源發(fā)電具有間歇性和不穩(wěn)定性，大規(guī)模應用接入電網，實現(xiàn)穩(wěn)定按需輸出，必須依靠儲能設施作為中介進行調配，未來儲能設備將會是新能源發(fā)電的必備品，成為能源領域的一個重要發(fā)展分野。
新型儲能是指除抽水蓄能以外的新型儲能技術，包括新型鋰離子電池、液流電池、飛輪、壓縮空氣、氫（氨）儲能、熱（冷）儲能等。相比于傳統(tǒng)抽水儲能動輒6-8年的建設期、建設條件的高要求，新型儲能建設周期短、選址簡單靈活、調節(jié)能力強，與新能源開發(fā)消納的匹配性較好，優(yōu)勢逐漸凸顯，新型儲能將是未來儲能行業(yè)發(fā)展的重要方向。
我國政策也有力支持新型儲能發(fā)展。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出，到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件。2022年6月，《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布，提出推動新型儲能規(guī)模化應用。鼓勵儲能為可再生能源發(fā)電和電力用戶提供各類調節(jié)服務，有序推動儲能與可再生能源協(xié)同發(fā)展，提升可再生能源消納利用水平。
同時，新型儲能在市場中也備受投資者矚目，大力投入研發(fā)，推動儲能技術多元化發(fā)展，寧德時代與中科院合作研發(fā)鈉離子電池技術，比爾蓋茨投資ambri 鏑儲能液態(tài)金屬技術 、軟銀孫正義投資了Energy Vault 混凝土塔儲能。
本文將主要以新能源發(fā)電基礎設施（供給側）的視角去評價和分析儲能技術產業(yè)發(fā)展，通過梳理產業(yè)現(xiàn)狀，技術瓶頸，結合行業(yè)技術發(fā)展路徑與政策調控趨勢以窺儲能未來發(fā)展趨勢，為讀者闡釋“雙碳”目標下，儲能技術對能源結構轉型和新能源行業(yè)發(fā)展帶來的價值所在。
01
儲能產業(yè)：發(fā)展脈絡
1.全球儲能產業(yè)發(fā)展趨勢
目前儲能市場主要的儲能形式，包括以抽水儲能為代表的傳統(tǒng)儲能，和以電化學儲能為代表的新型儲能。
傳統(tǒng)儲能主要以抽水儲能為代表，還包括熔融鹽儲熱、傳統(tǒng)壓縮空氣儲能等技術，主要以機械能為儲能形式，其中抽水儲能和傳統(tǒng)壓縮空氣儲能，具有規(guī)模大、壽命長、成本低的特點，但其選址受制于地理資源和環(huán)保限制。新型儲能包括鋰電池儲能、釩液流電池等電化學儲能，也包括超級電容、超導儲能等電磁儲能技術。
從應用場景來看，抽水儲能和壓縮空氣儲能適用于大規(guī)模能量調配的儲能需求，主要應用于大規(guī)?？稍偕茉床⒕W、電網側電力輔助服務等來實現(xiàn)長時段能源管理；鋰離子電池、鉛酸電池、釩液流電池等電化學儲能的功率范圍在千瓦至兆瓦級，放電時間靈活，適用于風光發(fā)電、小規(guī)模能量調度和短時電網調頻等場景；超級電容和超導儲能技術響應速度快，一般用于應急不間斷供電等領域。
從市場主流程度來看，在存量裝機中，抽水儲能占比最高。根據(jù)CNESA全球儲能數(shù)據(jù)庫，2021年全球儲能總裝機205GW，抽水儲能占比86％，達177GW。電化學儲能裝機占比10％，約達21GW。在新增裝機中，電化學儲能增量最快。2021年全球新增儲能裝機13GW，抽水蓄能占比40％，新增5.3GW，電化學儲能占比57％，新增7.5GW。
從以上數(shù)據(jù)可以看出，目前短中期趨勢下電化學儲能是全球儲能行業(yè)發(fā)展熱點，多元化是儲能技術發(fā)展特點。
2.可再生能源發(fā)展帶來儲能萬億市場
“十四五”時期是新型儲能發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期。我國的儲能裝機規(guī)模世界第一，但儲能與風電光伏新能源裝機規(guī)模的比例不到7%。隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增加，為儲能裝機帶來巨大增長空間。據(jù)中國能源研究會儲能專委會不完全統(tǒng)計，截至2021年底，中國已投運的儲能項目累計裝機容量達到45.93GW，同比增長29%。其中，抽水蓄能新增規(guī)模居首，為8.05GW；電化學儲能緊隨其后，投運規(guī)模達1.87GW/3.49GW時，規(guī)劃在建規(guī)模超過20GW。其中，新能源配置儲能是新增裝機的主要支撐。
雙碳目標確立以來，儲能政策頻頻發(fā)布。國家層面明確“十四五”及中長期新型儲能發(fā)展目標與重點任務，為儲能在“十四五”時期的發(fā)展明確了方向。中國能源研究會儲能專委會副主任委員裴哲義表示，隨著新能源裝機規(guī)模不斷增加，電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平明顯下降。以電化學為代表的新型儲能具有調節(jié)速度快、布置靈活、建設周期短等特點，對構建更加靈活高效的新型電力系統(tǒng)具有重要意義。
2022年3月21日，國家發(fā)展改革委、國家能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，提出到2025年，新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉變，到2030年，實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。22日，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》發(fā)布，明確到2025年，非化石能源消費比重提高到20%左右，非化石能源發(fā)電量比重達到39%左右；抽水蓄能裝機容量達到6200萬千瓦以上、在建裝機容量達到6000萬千瓦左右。
在能源結構轉型中，可再生能源占比不斷提升，而其中占據(jù)主要地位的風能光伏等能源具有間歇性特點。根據(jù)國際能源署（IEA）的指導意見，間歇性能源的發(fā)電占比低于15%的時候，對電網沖擊較小；占比在15%~25%的時候，對電網沖擊較大，需要引入儲能電源來調峰調頻；占比超過25%，為保證電網穩(wěn)定性，所有電廠都必須配置儲能?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》提出，2025年全國非水電消納責任權重分別達到18%左右，這表示電力系統(tǒng)消納18%的電力來自可再生能源間歇性發(fā)電，意味著儲能將成為未來新能源發(fā)電項目開發(fā)的必需品。多省市能源局出臺相關政策，對新能源配儲比例做出要求，大部分省市規(guī)定儲能比例不低于發(fā)電項目裝機容量的10%，內蒙古、湖南、河南、廣西等地，要求的配儲比例達到15%~20%。
根據(jù)此前發(fā)布的國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》，到2025年，實現(xiàn)新型儲能裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上。今年以來，各省市加快推進儲能項目的落地，有超過20個省份明確了配套儲能設備的配儲比例。據(jù)業(yè)內人士觀點，儲能市場快速增長，或將帶來一個新的萬億市場投資機遇。
3.我國儲能產業(yè)逐步進入市場化初期，政策由扶持轉向規(guī)范化管理
1）政策趨勢
2017年，《關于促進我國儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見》中提到，以“政府引導、企業(yè)參與。創(chuàng)新引領、示范先行。市場主導、改革助推。統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調發(fā)展。”為基本原則，發(fā)展儲能技術和產業(yè)?？梢钥闯鍪袌鲞€未成熟，需要以政府為中心引導企業(yè)發(fā)展市場。
2021年，《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》印發(fā)，其中基本原則變?yōu)椤敖y(tǒng)籌規(guī)劃、多元發(fā)展。創(chuàng)新引領、規(guī)模帶動。政策驅動、市場主導。規(guī)范管理、保障安全。”
2022年，《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》印發(fā)，基本原則變更為“統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜。創(chuàng)新引領，示范先行。市場主導，有序發(fā)展。立足安全，規(guī)范管理?！?
從2021和2022政策基本原則的描述變更中不難看出，目前統(tǒng)籌規(guī)劃儲能行業(yè)如何發(fā)展是核心，同時隨著儲能產業(yè)市場化逐步成熟，政府逐漸從對產業(yè)政策扶持中退出，進入對市場進行規(guī)范管理的階段。在2022《實施方案》中，特別強調要因地制宜，意味著下一步規(guī)?；椖柯涞貙⒊蔀槲磥砉ぷ髦攸c所在。
國家發(fā)展改革委出臺《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，制定《關于促進新時代新能源高質量發(fā)展的實施方案》并由國辦轉發(fā)，進一步細化明確了推動水電、風電、光伏、生物質能等可再生能源發(fā)展的目標任務，明確了儲能行業(yè)的發(fā)展目標與潛力。
《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》明確了下一步要提高新能源消納水平，圍繞規(guī)劃建設新能源供給消納體系、創(chuàng)新電網結構形態(tài)和運行模式、增強電源協(xié)調優(yōu)化運行能力、加快新型儲能技術規(guī)?；瘧玫确矫嫣岢隽送苿訕嫿ㄐ滦碗娏ο到y(tǒng)的具體舉措?？萍疾坑“l(fā)《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，部署了儲能技術相關的集中攻關、示范試驗和應用推廣任務，明確了技術路線圖。對儲能行業(yè)的發(fā)展路徑做出清晰的規(guī)劃。
2）產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)國家能源局介紹，“十三五”以來，我國新型儲能實現(xiàn)由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡，實現(xiàn)了實質性進步。鋰離子電池、壓縮空氣儲能等技術已達到世界領先水平，2021年底新型儲能累計裝機超過400萬千瓦。以電化學儲能技術為例，近年來，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關鍵技術指標得到大幅提升，應用成本快速下降。近5年，鋰電池能量密度提高了1倍以上、循環(huán)壽命提高了2至3倍、應用成本下降超過60%。
根據(jù)CNESA全球儲能項目庫的不完全統(tǒng)計，截至2021年底，中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模46.1GW，占全球市場總規(guī)模的22%，同比增長30%。其中，抽水蓄能的累計裝機規(guī)模最大，為39.8GW，同比增長25%，所占比重與上年同期相比再次下降，下降了3個百分點；市場增量主要來自新型儲能，累計裝機規(guī)模達到5729.7MW，同比增長75%。
中投產業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2026年中國儲能產業(yè)深度調研及投資前景預測報告》顯示，2021年，中國新增投運電力儲能項目裝機規(guī)模首次突破10GW，達到10.5GW，其中，抽水蓄能新增規(guī)模8GW，同比增長437%；新型儲能新增規(guī)模首次突破2GW，達到2.4GW，同比增長54%；新型儲能中，鋰離子電池和壓縮空氣均有百兆瓦級項目并網運行，特別是后者，在2021年實現(xiàn)了跨越式增長，新增投運規(guī)模170MW，接近2020年底累計裝機規(guī)模的15倍。
02
儲能產業(yè)：瓶頸
1.新型儲能規(guī)?；l(fā)展面臨成本難題
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會理事長、平高集團儲能科技有限公司總經理田剛領指出，目前儲能行業(yè)原材料采購價格仍處于高位，儲能產品價格處在低位，效益指標出現(xiàn)下降，造成了內卷的局面，低價競爭問題仍在延續(xù)。當前全球通脹高企，原材料價格高居不下，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，因2021年上游原材料價格提升，儲能成本、系統(tǒng)成本上升了30%至50%左右。此外，儲能行業(yè)全球競爭激烈，加之地緣政治層面影響因素，原材料的供給穩(wěn)定性成為未來儲能行業(yè)成本不可控的風險因素。
根據(jù)今年中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會的調研，目前不同應用場景下招標價格在1.29元至1.9元之間，平均是傳統(tǒng)抽水儲能的1.6倍-1.8倍左右，在未來新能源大規(guī)模發(fā)展，配裝率提高的背景下，新型儲能的降本增效還需要技術進一步發(fā)展，突破成本制約。
2.電化學儲能發(fā)展面臨安全性問題
電化學儲能安全問題在近兩年政策中被重點關注。
當前新型儲能項目中90%以上為電化學儲能，由于電池熱穩(wěn)定問題，近年來國外儲能安全事故頻發(fā)，國內也發(fā)生了類似事故，引發(fā)社會、行業(yè)和政府的擔憂，給新型儲能的規(guī)?；l(fā)展帶來影響。
2021年4月16日，北京國軒福威斯“光儲充”一體電站發(fā)生了爆炸事故，導致2名消防員犧牲、1名消防員受傷。事后，中國電力科學研究院在事故分析報告中就有提到儲能電池安全質量和電池管理系統(tǒng)或是這場事故的兩大誘因。這場爆炸事故為整個行業(yè)敲響了警鐘，也引起了國家的高度重視。
后續(xù)政策逐漸強化安全監(jiān)管，2021年《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》多次強調了儲能安全，包括以建立安全技術標準及管理體系，強化消防安全管理，嚴守安全底線為基本原則；在高安全、低成本、高可靠、長壽命等方面取得長足進步；強化電化學儲能安全技術研究等。2022《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》也強調提出，加強新型儲能安全風險防范，明確新型儲能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)安全責任主體，建立健全新型儲能技術標準、管理、監(jiān)測、評估體系，保障新型儲能項目建設運行的全過程安全。
3.缺乏有效的市場機制，社會資本參與度不足
發(fā)改委價格成本調查中心指出，新型儲能正處于商業(yè)化發(fā)展初期。目前除抽水蓄能外，新型儲能相關的電價政策和市場機制還不夠完善，存在成本疏導不暢、有效利用率不高、社會主動投資意愿較低等問題。
我國電力市場建設處于起步階段，市場機制難以準確反映新型儲能的多重價值，新型儲能參與市場收益方式單一，尚未形成可持續(xù)的商業(yè)模式。據(jù)相關專家稱，新型儲能的應用場景廣泛、投資門檻低、統(tǒng)籌管理難，新型儲能電源和負荷雙重屬性使其參與市場身份難以界定，價格機制的形成難度很大。
目前儲能利潤的主要來源是峰谷電價差，目前只有抽水蓄能滿足盈利價差，而新型儲能則需進一步降低自身建設成本才能實現(xiàn)轉虧為盈，然而投入的成本讓許多社會資本望而卻步。
03
儲能產業(yè)：前景與展望
1.技術創(chuàng)新、多元化發(fā)展仍是儲能發(fā)展的重中之重
2021年以來，多項政策對儲能技術發(fā)展路徑作出規(guī)劃。
《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出，推動多元化技術開發(fā)，包括開展鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、壓縮空氣、氫（氨）儲能、熱（冷）儲能等關鍵核心技術、裝備和集成優(yōu)化設計研究，集中攻關超導、超級電容等儲能技術，研發(fā)儲備液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度儲能技術。
此外，《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，在儲能技術創(chuàng)新方向，將針對電網削峰填谷、新能源并網開發(fā)能量型/容量型儲能技術，針對電網調頻、平滑可再生能源波動開發(fā)功率型/備用型儲能技術：
能量型/容量型儲能技術裝備及系統(tǒng)集成技術：
集中攻關：針對電網削峰填谷、集中式可再生能源并網等儲能應用場景，開展大容量長時儲能器件與系統(tǒng)集成研究；研發(fā)長壽命、低成本、高安全的鋰離子電池，突破鉛碳電池專用模塊均衡和能量管理技術，開展高功率液流電池關鍵材料、電堆設計以及系統(tǒng)模塊的集成設計等研究，研發(fā)鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、鈉硫電池、固態(tài)鋰離子電池、儲能型鋰硫電池、水系電池等新一代高性能儲能技術，開發(fā)儲熱蓄冷、儲氫、機械儲能等儲能技術。
功率型/備用型儲能技術裝備與系統(tǒng)集成技術：
集中攻關：針對增強電網調頻、平滑間歇性可再生能源功率波動以及容量備用等儲能應用場景，開展長壽命大功率儲能器件和系統(tǒng)集成研究；開展超導、電介質電容器等電磁儲能技術攻關，研發(fā)電化學超級電容器、高倍率鋰離子電池等各類功率型儲能器件；研發(fā)大功率飛輪材料以及高速軸承等關鍵技術，突破大功率飛輪與高慣性同步調相機集成關鍵技術，以及 50MW 級基于飛輪的高慣性同步調相機技術。
目前，我國在鈉離子電池領域具有領先地位，寧德時代與中科院合作研發(fā)鈉離子電池技術已經初步成熟，可以進入市場化階段。鈉離子電池是新型儲能中繼鋰離子電池后，中期發(fā)展重點的儲能技術，具有高性能、低成本、高循環(huán)壽命等潛在優(yōu)勢，另外規(guī)?；瘧煤髮⒂行П苊饽壳叭蜾囯x子供應不足的風險。
2.政策支持深化電力市場化發(fā)展，推動儲能多元主體加速入場
國家能源局大力推動新型儲能商業(yè)化應用發(fā)展，將帶動更多社會資本進入儲能行業(yè)，促進儲能市場高質量發(fā)展。
2022年9月，國家能源局答復政協(xié)十三屆全國委員會第五次會議第00021號提案。其中提到，就持續(xù)推進電力中長期市場、現(xiàn)貨市場和輔助服務市場體系建設，下一步工作重點，國家能源局將持續(xù)深化電力、油氣體制機制改革，加強事中事后監(jiān)管，加快現(xiàn)代能源市場建設，更多依靠市場機制促進節(jié)能減排降碳。會同有關部門持續(xù)深化電力市場建設，進一步完善市場化電價形成機制，推動各類發(fā)電企業(yè)直接參與市場。
2022年7月，在國務院新聞辦舉行的“加快建設能源強國 全力保障能源安全”新聞發(fā)布會上，國家能源局電力司司長何洋表示，針對不同的應用場景，會同有關部門一塊研究新型儲能成本的疏導機制，建立新型儲能的成本疏導機制可以推動新型儲能的商業(yè)化應用和發(fā)展。
2022年6月，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司發(fā)布《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》，明確要建立完善適應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，持續(xù)完善調度運行機制，發(fā)揮儲能技術優(yōu)勢，提升儲能總體利用水平，保障儲能合理收益，促進行業(yè)健康發(fā)展。《通知》提出，新型儲能可作為獨立儲能參與電力市場。對于以配建形式存在的新型儲能項目，《通知》明確將鼓勵與所配建的其他類型電源聯(lián)合并視為一個整體參與電力市場。業(yè)內人士稱，《通知》進一步明確了新型儲能市場定位，意味著將帶動更多社會資本投入到新型儲能行業(yè)，提升新型儲能利用水平和效益，引導行業(yè)健康快速發(fā)展。
