12月14日，在《能源》雜志主辦的“2023能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會”平行論壇二“風(fēng)光儲氫與智能制造發(fā)展論壇”上，清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院綠色儲能研究所所長陳永翀表示，從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以火電為“壓艙石”到新型電力系統(tǒng)以儲能為“壓艙石”，這個轉(zhuǎn)變需要有一個過程。
“一方面，在由‘傳統(tǒng)’到‘新型’轉(zhuǎn)變過程中，火電依然將發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，但它不能夠完全取代儲能的調(diào)節(jié)作用。另一方面，儲能是新型電力系統(tǒng)的‘壓艙石’，但并不意味著儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展沒有天花板?！?
“不客氣地講，我們今天的儲能發(fā)展已經(jīng)拖了新能源發(fā)電的后腿?！保愑懒埍硎?，一來，功率型儲能只是“開胃菜”，容量型儲能才是“正餐”，決定未來電化學(xué)儲能的規(guī)模發(fā)展。二來，電化學(xué)儲能電站不能再用動力電池作為替代，一定要有儲能專用電池。
“當(dāng)下，儲能行業(yè)正在迎來‘大變局’?！?
儲能“壓艙石”
“從產(chǎn)業(yè)定位來看，火電是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的‘壓艙石’，而儲能則是新型電力系統(tǒng)的‘壓艙石’。”
11月10日，《關(guān)于建立煤電容量電價機制的通知》政策出臺，宣布將自2024年1月1日起建立煤電容量電價機制，將現(xiàn)行煤電單一制電價調(diào)整為兩部制電價，引發(fā)行業(yè)參與者對新型儲能發(fā)展的擔(dān)憂。
陳永翀表示，實際上，這一政策的出臺背景并非完全是火電靈活性改造問題。
“我國煤電基本依靠國資投資，且大量煤電建設(shè)均在2000年以后完成，而煤電站的設(shè)計壽命在30—50年，如此大規(guī)模的投資怎樣獲得回報，這是非常重要的問題?！?
從相關(guān)數(shù)據(jù)來看，全國煤電行業(yè)連續(xù)三年虧損，煤電企業(yè)集體步入寒冬。
2021年央企煤電業(yè)務(wù)虧損超千億元，2022年全國火電續(xù)虧660億元，行業(yè)內(nèi)實力最強的上市煤電龍頭業(yè)績也逐步惡化，燃煤發(fā)電一度失去盈利能力。
※ 圖表：2021-2023H1 我國煤電企業(yè)虧損面統(tǒng)計
來源：觀研報告網(wǎng)（chinabaogao.com）
火電作為靈活性調(diào)節(jié)資源，一向都發(fā)揮著非常重要的作用。
陳永翀表示，就儲能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的普遍預(yù)估來看，似乎比較偏保守。原因在于，其中還要將煤電所發(fā)揮的重要調(diào)節(jié)作用考慮進(jìn)去。
近十年來，我國儲能與發(fā)電裝機總量的比值變化不大，且儲新比（即儲能與新能源裝機規(guī)模的比例）相當(dāng)之低。去年僅為7.3%，與海外其他國家和地區(qū)15%左右的比例相去甚遠(yuǎn)。
在儲新比如此之低的情況下，還能夠大規(guī)模發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。這便與我國火電占比偏高不無關(guān)系，火電機組承擔(dān)的主要調(diào)節(jié)功能發(fā)揮了重要的作用。
當(dāng)然，在“雙碳目標(biāo)”的背景下，儲能勢必作為靈活性調(diào)節(jié)資源，逐步替代部分火電，發(fā)揮更大的作用。
※ 圖表：煤電靈活性改造和抽蓄調(diào)峰能力比較
來源：現(xiàn)場演講PPT
“盡管儲能與火電同屬靈活性調(diào)節(jié)資源，常被混為一談。然而，不容忽視的是，儲能的‘儲’與‘放’可以分開進(jìn)行，火電機組卻只具備‘放’的功能，而不具備‘儲’的功能。對于‘儲電’一事，火電無能為力?！?
“火電是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的壓艙石，不是觀點而是常識；但儲能作為新型電力系統(tǒng)的壓艙石，目前還只是一個觀點，而沒有形成常識?！?
陳永翀表示，是觀點就意味著其中仍然存在爭議。
就政策來看，國家層面對于新型儲能的戰(zhàn)略定位是非常清晰的。
無論是《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》特意將儲能規(guī)?；季謶?yīng)用體系與電力供應(yīng)支撐體系、新能源開發(fā)利用體系、電力系統(tǒng)智慧化運行體系并列作為四大體系建設(shè)。
還是國家發(fā)改委、國家能源局去年發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，提出到2030年，新型儲能要全面市場化發(fā)展，并全面支撐能源領(lǐng)域碳達(dá)峰目標(biāo)如期實現(xiàn)。
“這個定位是非常明確的?！?
當(dāng)然，從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以火電為“壓艙石”到新型電力系統(tǒng)以儲能為“壓艙石”，這個轉(zhuǎn)變需要有一個過程。
陳永翀著重強調(diào)：“一方面，在由‘傳統(tǒng)’的‘新型’轉(zhuǎn)變過程中，火電依然將發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，但它不能夠完全取代儲能的調(diào)節(jié)作用。另一方面，儲能是新型電力系統(tǒng)的‘壓艙石’，但并不意味著儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展沒有天花板。”
觸頂“天花板”
“我們今天普遍將儲能定義為‘萬億級戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)’，但目前顯然遠(yuǎn)未達(dá)到萬億級的規(guī)模?！?
陳永翀談到，就儲新比而言，在基準(zhǔn)情景下，2035年儲新比約15%。若要維持系統(tǒng)棄能率為基準(zhǔn)情景的7.9%不變，增加新能源裝機規(guī)模同時，儲能規(guī)模應(yīng)同步增長，比例逐步提高，最終趨近于20%。
在不同區(qū)域，這一比例將會有所變化。
※ 圖表：儲能與新能源發(fā)展規(guī)模關(guān)系變化
來源：現(xiàn)場演講PPT
當(dāng)然，這一比值在現(xiàn)階段也并非越高越好。在一定棄能率下，儲能與新能源發(fā)展規(guī)模之間存在合理配比。如果配比不夠科學(xué)或者來源于強制，也會產(chǎn)生如過去幾年間備受爭議的新能源強制配儲問題。
為滿足一定新能源消納需求，儲能發(fā)展規(guī)模和新能源規(guī)模將存在一定的正相關(guān)性。但由于新能源出力特性、負(fù)荷特性、電源結(jié)構(gòu)、跨區(qū)輸電通道規(guī)模和運行方式等差異，不同地區(qū)在不同發(fā)展階段的儲能/新能源“最優(yōu)配比”都有所不同。
實證研究發(fā)現(xiàn)，儲能/新能源合理配比與地區(qū)的新能源出力特性強相關(guān)，隨著新能源裝機規(guī)模增加，將逼近單位新能源裝機帶來的靈活調(diào)節(jié)能力需求。
※ 圖表：中國儲新比變化趨勢及預(yù)測
來源：中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會
“與世界其他國家和地區(qū)相比，我國儲新比明顯偏低。”陳永翀表示，“2020年我國儲新比數(shù)據(jù)僅有6.7%。當(dāng)時我們預(yù)判也好、呼吁也罷，都說中國的儲新比一定不能再下降了?！?
“最近幾年能夠看到，很多中心城市拉閘限電、有序用電已經(jīng)在發(fā)生，局部地區(qū)棄風(fēng)、棄光率甚至達(dá)到30%、40%，這些問題都已實實在在發(fā)生。好在儲新比從前年開始逐漸拉上來了，慢慢向10%、15%以及未來還要向20%發(fā)展。”
根據(jù)國家“雙碳”目標(biāo)，預(yù)計到2060年實現(xiàn)碳中和。到那時，中國儲能市場也將觸及天花板。
按照中國電器工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，預(yù)估2060年，我國新能源裝機達(dá)到5900GW，發(fā)電量占比超60%，煤電占比約7%。則按儲新比20%計算，2060年中國儲能裝機規(guī)模約1180GW，其中抽水蓄能規(guī)模在760GW以內(nèi)，新型儲能規(guī)模則在420GW/2500GWh及以上。
屆時，全球新型儲能規(guī)模將在2400GW/14000GWh以上。
這個數(shù)字是怎么來的？陳永翀表示，我國抽水蓄能與海外一些國家和地區(qū)的限制政策不同，基本全年開建。未來2030年的萬億規(guī)模，要包含很大一部分的抽水蓄能。全球新型儲能總量較之中國規(guī)模也不是四倍，而大致在六倍左右。
“值得區(qū)分的一點是，功率型儲能只是‘開胃菜’，容量型儲能才是‘正餐’，決定了未來電化學(xué)儲能的規(guī)模發(fā)展?！?
※ 圖表：功率型儲能與容量型儲能
來源：現(xiàn)場演講PPT
陳永翀指出，目前新能源配儲一般是配1h或2h，僅僅起到調(diào)峰的作用，還沒有完全達(dá)到白天儲夜間放的功能。未來新能源大規(guī)模發(fā)展，到那時就要真刀真槍地解決間歇性的問題。而功率型儲能只足以解決波動性問題，間歇性問題還要靠容量型儲能來解決。
“不客氣地講，我們今天的儲能發(fā)展已經(jīng)拖了新能源發(fā)電的后腿。”
陳永翀表示，去年，中國光伏發(fā)電的平均成本在0.34元左右，西部、北部地區(qū)已經(jīng)達(dá)到0.2元左右。度電成本下降到0.1到0.25元，這完全是可以預(yù)見的。然而今天儲能的度電成本，即便在比較好的情況下，也要大約0.45到0.6元。
如果新型儲能未來度電成本能夠降到跟抽水蓄能差不多，在0.25元左右。光伏加儲能的度電成本也就只有0.3到0.55元，真正意義上的分布式能源已經(jīng)能夠大規(guī)模地發(fā)展起來了。
“我們今天常說需要這樣的政策、那樣的政策進(jìn)行扶持，這也是沒有辦法。光伏上網(wǎng)需要電網(wǎng)的調(diào)度，需要火電解決不穩(wěn)定性的支撐，而儲能現(xiàn)在實在是太貴了?！?
鋰電“新思路”
現(xiàn)階段，鋰離子電池在新型儲能的應(yīng)用當(dāng)中已經(jīng)占據(jù)了絕對的主流。
“但與此同時，我們可以看到電化學(xué)儲能電站應(yīng)用的電池基本上都還是動力電池。所以我在很多場合都說過這樣一個邏輯，相當(dāng)于十多年前，新能源汽車沒有動力電池的時候，就用數(shù)千顆18650電池來做替代，現(xiàn)在已經(jīng)沒有人會這樣做?！?
陳永翀表示：“同樣的道理，過去幾年，電化學(xué)儲能電站沒有儲能專用電池，只好用動力電池先行先試。但到五年以后、十年以后，電化學(xué)儲能電站肯定不會再拿動力電池來做儲能電站，一定需要有儲能專用電池。”
他認(rèn)為，在今天采用大量動力電池來做儲能電站的情況下，就難免有安全差、成本高、回收難三大問題亟待解決。
※ 圖表：電化學(xué)儲能系統(tǒng)的危險性參數(shù)
來源：現(xiàn)場演講PPT
當(dāng)然，只要產(chǎn)業(yè)有需要，技術(shù)創(chuàng)新總是不斷前進(jìn)的，鋰電總體發(fā)展以安全、經(jīng)濟、綠色為綜合目標(biāo)。特別是綠色和經(jīng)濟，這二者在過去被認(rèn)為是矛盾的，但是在“雙碳”背景下，這不再是一個口號，而是已經(jīng)開始得到融合發(fā)展
陳永翀解釋道，首先是安全問題。許多工商業(yè)用戶不惜倒退回去用鉛酸電池來做儲能，核心原因仍在于對鋰電池安全的顧慮——鋰電儲能仍未能達(dá)到電芯級別的本質(zhì)安全。
從鋰電安全的風(fēng)險級別來看：第一級是本質(zhì)安全設(shè)計，第二級是預(yù)警與保護裝置，第三級才是通知終端用戶問題已非常嚴(yán)峻。
“什么是本質(zhì)安全？本質(zhì)安全不等于絕對安全，任何含能量的載體不可能做到100%的絕對安全，所以這并非我們的追求目標(biāo)。如果沿著絕對安全的路線走，只會越走越糟。”
通過對鋰電池滅火效果的研究發(fā)現(xiàn)，滅火后，鋰電池雖然明火被撲滅，但內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)仍在進(jìn)行，當(dāng)溫度上升到臨界溫度后，又會引發(fā)新的燃燒并引發(fā)鄰近電池發(fā)生連鎖反應(yīng)。
特別是在2021年的4·16事件之后，目前電化學(xué)儲能電站安全措施已逐步趨向模組級別，但依然面臨滅火后復(fù)燃的風(fēng)險，關(guān)鍵還是在于缺乏電芯級別的安全控制。
“實際上，一個電芯在熱失控之前，有著非常豐富的信息，但是我們今天的技術(shù)沒有辦法提前檢測。能不能把這些信號用起來，提前進(jìn)行遏制，不要讓它走到熱失控的地步，這也就是電芯級別的本質(zhì)安全控制?！?
陳永翀介紹，當(dāng)前也在開發(fā)相應(yīng)的技術(shù)，針對“高安全”目標(biāo)變革性創(chuàng)新的半開放式鋰漿儲能電池。
“將電池做成半開放結(jié)構(gòu)，就足以把前期豐富的氣壓、溫度、電壓等信號捕捉到，不等到安全閥破損之后再采取動作，就徹底不需要擔(dān)心電化學(xué)儲能電站的安全問題了?！?
※ 半開放式鋰漿儲能電池
來源：現(xiàn)場演講PPT
第二個，是成本問題。當(dāng)然成本是相對的，在海外市場定價背景下，有些地方已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)很好的盈利。
2023年以來，隨著儲能電池等設(shè)備價格快速下跌，磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)和EPC價格持續(xù)快速下跌。
截至2023年10月，以主流的280Ah大容量電芯為例，廠家報價在0.47-0.6元/Wh左右，相比年初電芯價格0.73-0.85元/Wh，下跌幅度超過30%。1h、2h、4h時長儲能系統(tǒng)設(shè)備均價則為1.12元/Wh、0.9元/Wh和0.85元/Wh，相比年初價格下降幅度超過30%。
盡管產(chǎn)業(yè)已經(jīng)卷得不得了，加之新能源汽車的帶動，將鋰電儲能成本下降到今天的位置。但也已經(jīng)接近盈虧的平衡點，未來將要何去何從？
※ 圖表：電池包與電芯價格變動趨勢
來源：現(xiàn)場演講PPT
“如果僅靠材料，盡管今年材料整體成本下降很多，但后面想要降到三毛以下，也還是很難。因而還要看除了降低材料成本以外，有沒有其他的創(chuàng)新方式，比如有沒有可能在生命周期內(nèi)進(jìn)行修復(fù)和再生。”
陳永翀表示，當(dāng)前的電化學(xué)儲能電站，實際壽命能做到八年就已經(jīng)很不錯了，然而光伏電站的設(shè)計壽命卻能達(dá)到25年。僅靠材料想要實現(xiàn)儲能與光伏電站的同壽，也非常難做到。
“因此，我們也在嘗試開發(fā)針對‘低成本’目標(biāo)的變革性創(chuàng)新，利用鋰漿儲能電池原位修復(fù)再生實現(xiàn)電池超長壽命。以避免將降成本的壓力一直給到材料，產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化競爭壓力也會非常大?！?
第三個，是回收問題。陳永翀認(rèn)為，目前行業(yè)對回收問題還不夠重視，但是五年之后，回收將成為產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展下去的關(guān)鍵問題。
2022年6月，歐洲議會經(jīng)過投票對“碳邊境調(diào)節(jié)機制”（CBAM）條例草案提出修訂意見。今年6月，歐洲全體議會投票通過了《歐盟電池與廢電池法規(guī)》（以下簡稱“歐盟電池法”），規(guī)范在當(dāng)?shù)厥袌鲣N售的所有類型電池的整個生命周期，包括設(shè)計、生產(chǎn)和回收，以確保產(chǎn)業(yè)價值鏈的可持續(xù)性和競爭力，對整個電池產(chǎn)業(yè)鏈包括中國出口的儲能產(chǎn)品影響非常巨大。
而就碳市場平均交易價格來看，我國試點的7個碳交易市場平均碳價約為40元人民幣/噸，歐盟65~100歐元/噸，相差巨大。
“綠色發(fā)展問題已然相當(dāng)嚴(yán)峻，所以去年《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》也提出‘加快建立以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的綠色儲能技術(shù)創(chuàng)新體系’”，陳永翀說道。
“綠色儲能發(fā)展的一個最核心的環(huán)節(jié)就是回收?，F(xiàn)今的鋰電回收還是比較麻煩，需要用酸、用堿去處理它，先后做溶解和提取。”
※ 鋰漿儲能電池水洗回收實現(xiàn)鋰資源的綠色循環(huán)再利用
來源：現(xiàn)場演講PPT
“現(xiàn)在也有很多國內(nèi)國外的團隊在思考如何發(fā)展修復(fù)再生，顆粒不要溶解行不行？修復(fù)之后再用到新型電池制造，肯定是未來的大勢所趨。目前鋰電池也還沒有做到易回收設(shè)計，其中都有很大創(chuàng)新空間。”
產(chǎn)業(yè)“大變局”
“當(dāng)前的儲能行業(yè)，依舊存在非常多的問題”，陳永翀談到。
如新能源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲能市場機制和盈利機制仍不健全，成本疏導(dǎo)困難，儲能系統(tǒng)利用率不高，儲能投資方收益水平整體偏低等。
以電網(wǎng)側(cè)共享儲能為例，容量租賃和電力市場收益（電力現(xiàn)貨市場或輔助服務(wù)市場）為主要收益。但容量租賃率和租賃價格偏低，容量租賃費僅為年均0.09-0.15元/Wh左右，部分項目租賃率不到10%；現(xiàn)貨市場或輔助服務(wù)市場收益水平偏低，山東某100MW/200MWh共享儲能電站今年以來在電力現(xiàn)貨市場月均收益大概150萬。
當(dāng)前，儲能行業(yè)競爭加劇，產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重等問題突出，部分企業(yè)出現(xiàn)停產(chǎn)、減產(chǎn)、大規(guī)模裁員等現(xiàn)象。
在資本市場上，儲能企業(yè)也在“失寵”，市值普遍大幅縮水，部分上市公司利潤下降，行業(yè)內(nèi)卷嚴(yán)重，洗牌的危機隱然若現(xiàn)。
與此同時，儲能產(chǎn)業(yè)也在迎來“大變局”。
“在新能源領(lǐng)域，光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電是第一大產(chǎn)業(yè)，新能源汽車是第二大產(chǎn)業(yè)，儲能則是第三大產(chǎn)業(yè)。因此，讀懂儲能今天所面臨的變局，我們不妨以史為鑒?！?
陳永翀表示，光伏行業(yè)已然經(jīng)歷過幾輪大的洗牌。
復(fù)雜的競爭對企業(yè)融資能力和投資決策等提出了非常高的要求；研發(fā)能力是企業(yè)能否長久的根本；過剩也似乎成為常態(tài)，甚至貢獻(xiàn)了驅(qū)動行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的核心動力之一。過往十余年，在技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動下，光伏發(fā)電成本下降90%以上。厘清儲能行業(yè)的成本下降，光伏行業(yè)的發(fā)展歷史非常值得學(xué)習(xí)借鑒。
而在新能源汽車行業(yè)，變局也馬上就要到來。
2023年1-5月，我國新能源汽車總出口額已逾165億美元。其中，對歐盟出口新能源汽車總額超過73.2億美元，占比約44%，幾乎占據(jù)中國新能源汽車出口額的一半。
※ 圖表：新能源汽車出口國家及地區(qū)占比情況
來源：現(xiàn)場演講PPT
2023年1-5月，我國新能源汽車對單一國家出口額最高的是比利時，金額超過32億美元，占同期我國新能源汽車總出口額的近20%。相比之下，我國新能源汽車對同為主要汽車消費市場的美國的出口額占比僅有0.5%。
“過去在汽車行業(yè)，技術(shù)都在別人手里，我們只能高價購買別人的技術(shù)、裝備，苦哈哈地生產(chǎn)產(chǎn)品。但是如今，在新能源領(lǐng)域，不僅產(chǎn)品在我們手上，技術(shù)、裝備也都攥在我們自己手里。所以我們常說擔(dān)心國外卡我們的脖子，難道他們就不擔(dān)心被中國卡脖子嗎？”
陳永翀說道：“所以，行業(yè)面臨的另一個變局是什么？無論主動還是被動，我們已由過去的原料出口、產(chǎn)品出口形式走到了今天的技術(shù)出口，甚至標(biāo)準(zhǔn)出口，而后兩者也就是我們的產(chǎn)業(yè)出口。”
“我們需要站在國際角度建設(shè)中國技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)體系和‘融合國際、對接未來’的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，以促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，服務(wù)中國和世界的碳中和進(jìn)程?！?
“‘產(chǎn)品服務(wù)國內(nèi)市場，技術(shù)服務(wù)海外市場’，正是我們今天中國儲能產(chǎn)業(yè)所面對的另一變局?！?
