中國光儲產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

劉凱 魯遙

摘要：儲能是促進可再生能源利用、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的有效手段。據(jù)統(tǒng)計，2019年全球已投運儲能項目（含物理儲能、電化學(xué)儲能以及熔融鹽儲熱）累計裝機規(guī)模達183.1GW，同比增長1.2%。儲能技術(shù)按照能量轉(zhuǎn)化機制可劃分為物理儲能、化學(xué)儲能、其他儲能等多種類型，各有不同的適合應(yīng)用領(lǐng)域。隨著新能源發(fā)電的迅猛發(fā)展，特高壓電網(wǎng)的加快建設(shè)，儲能市場將會迎來快速增長。從分布式光儲項目的共性上看，光伏發(fā)電的收益主要取決于用戶側(cè)的峰谷價差大小，在現(xiàn)有儲能技術(shù)成本條件下，峰谷價差在0.75元/（kW·h）以上的地區(qū)才具有開發(fā)此類項目的經(jīng)濟價值。高比例可再生能源是未來全球能源轉(zhuǎn)型的方向，而在高比例可再生能源結(jié)構(gòu)中光伏發(fā)電的占比是最大的。未來在向高比例可再生能源轉(zhuǎn)型和規(guī)模化發(fā)展光伏發(fā)電的進程中，光儲模式將成為儲能發(fā)展的一個主要模式。

關(guān)鍵詞：光儲項目;光伏發(fā)電;集中式分布式

峰谷價差能源轉(zhuǎn)型隨著智能電網(wǎng)時代的到來，儲能技術(shù)的作用日益明顯，其應(yīng)用范圍已涉及發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)。電力儲能不僅具有快速響應(yīng)和雙向調(diào)節(jié)的技術(shù)特點，還具有環(huán)境適應(yīng)性強、配置方式靈活且建設(shè)周期短等優(yōu)勢。預(yù)計到2050年，我國能源革命將取得階段性成果，能源生產(chǎn)和終端消費環(huán)節(jié)新能源比重將超過“兩個50%”，儲能市場空間巨大。近3年來，在技術(shù)進步、需求增長、政策支持等多重因素共同影響下，我國電力儲能技術(shù)應(yīng)用快速發(fā)展且已初具規(guī)模。在電源側(cè)，得益于能源局關(guān)于發(fā)電廠并網(wǎng)運行考核及補償機制（以下簡稱“兩個細則”）的補充完善，以及調(diào)頻輔助服務(wù)市場的加快推進，全國多家發(fā)電企業(yè)已率先開展儲能技術(shù)應(yīng)用探索，發(fā)揮儲能技術(shù)平滑出力波動、跟蹤調(diào)度計劃指令、提升新能源消納水平，參與聯(lián)合調(diào)頻輔助服務(wù)等作用。在電網(wǎng)側(cè)，為應(yīng)對新能源大發(fā)展和特高壓電網(wǎng)建設(shè)，亟需提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)靈活性及穩(wěn)定性，發(fā)揮儲能技術(shù)調(diào)峰調(diào)頻、系統(tǒng)備用、黑啟動、改善電能質(zhì)量等作用。在用戶側(cè)，主要通過峰谷價差下的“谷充峰放”模式，改善電力用戶電費結(jié)構(gòu)，發(fā)揮儲能技術(shù)削峰填谷、需量管理、需求響應(yīng)以及虛擬電廠等作用。隨著儲能技術(shù)商業(yè)化的發(fā)展，儲能項目規(guī)模會逐步增加，儲能各應(yīng)用市場領(lǐng)域?qū)⒏用魑こ虒嵺`中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如儲能工程設(shè)計、消防安全等缺少相關(guān)標準參考，儲能電池選型、電站規(guī)劃配置、系統(tǒng)集成缺少頂層設(shè)計和理論支撐，儲能系統(tǒng)調(diào)控和運行維護缺少經(jīng)驗，儲能電池SOC標定誤差較大，系統(tǒng)調(diào)控未實現(xiàn)系統(tǒng)性全局最優(yōu)等。

一、中國光儲市場規(guī)模

根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）全球儲能項目庫的不完全統(tǒng)計，截至2019年底，中國已投運的、與光伏配套建設(shè)的儲能項目（含熔融鹽儲熱項目，以下簡稱“光儲項目”）2016～2019年的累計裝機規(guī)模為800.1MW，同比增長66.8%（見圖1），占中國已投運儲能項目（含物理儲能、電化學(xué)儲能和熔融鹽儲熱項目）總規(guī)模的2.5%。2019年，新增投運光儲項目裝機規(guī)模為320.5MW，同比增長16.2%。黃河水電、魯能集團、協(xié)合新能源等新能源企業(yè)對儲能的理解和認識逐步加深，也更加認同儲能為光伏電站帶來的價值。

二、儲能主要技術(shù)

傳統(tǒng)儲能技術(shù)以蓄水儲能和電化學(xué)儲能為主，隨著國家對于儲能產(chǎn)業(yè)的重視以及技術(shù)更新速度的加快、制造工藝的發(fā)展，多種新型儲能技術(shù)已經(jīng)在實際工程中得到應(yīng)用，而且在電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。儲能技術(shù)按照其能量轉(zhuǎn)換機制可分為3類：物理儲能、化學(xué)儲能和其他儲能。各儲能技術(shù)類型等

1.抽蓄電站是電力系統(tǒng)中的“巨型電池”，電站在夜晚用電低谷時將所發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成水的勢能，在用電高峰時期或電能短缺時將勢能轉(zhuǎn)化成電能以保證負荷的運行。其特點是：技術(shù)相對成熟、使用壽命長、功率容量大，但其響應(yīng)速度相對較慢，并且對于選址的要求也相對較高。

2.壓縮空氣儲能主要部件包括壓縮機、壓縮空氣存儲器、燃燒室、膨脹機和電動機/發(fā)電機等。在儲能過程中，空氣從大氣環(huán)境進入壓縮機，被壓縮成高壓空氣后儲存在壓縮空氣存儲器中;在能量釋放過程中，壓縮空氣存儲器中的高壓空氣首先進入燃燒室，與燃料混合燃燒，成為高溫高壓空氣，接著進入膨脹機做功輸出電能。其特點是：技術(shù)成熟、功率容量大、使用壽命長、效率高，但投資成本高，必須滿足某些地質(zhì)條件（壓力密封洞穴）。

3.鋰離子電池被認為是當下綜合性能最好的電池體系，已在儲能電站中得到廣泛使用，并迅速發(fā)展成為新一代電源，用于信息通信、電動車和混合動力車及航空航天等領(lǐng)域。其特點是：能量密度高、循環(huán)壽命長、體積小、質(zhì)量輕，但成本較高、容量會緩慢衰退、不耐受過充過放。

4.全釩液流電池的儲能介質(zhì)是含有釩離子的水溶液? 。在溶液中，釩離子的價態(tài)可以變化，通過價態(tài)的變化可以使化學(xué)能和電能之間相互轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)充電和放電的相互轉(zhuǎn)化。其特點是：使用壽命長、安全性高、容量大，但成本較高，受釩的價格變化影響較大。

5.鉛炭電池是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進來的電容型電池技術(shù)，在鉛酸電池的負極中加入了活性炭，顯著提高了鉛酸電池的壽命。其特點是：成本低、安全、原料易得、可靠、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟，但能量密度較低。

6.超級電容可以滿足多個領(lǐng)域要求，目前市場規(guī)模及應(yīng)用領(lǐng)域在不斷增長。其特點是：輸出功率高、響應(yīng)快速、免維護、壽命長、工作溫度范圍較寬，但如果使用不當會造成電解質(zhì)泄漏。

三、光儲市場發(fā)展趨勢

中國的光儲發(fā)展趨勢與光伏發(fā)展趨勢息息相關(guān)，從初期主要依靠現(xiàn)有光伏補貼政策以及個別省市的光儲補貼政策，通過峰谷價差節(jié)省電費，通過提高供電可靠性和電能質(zhì)量減少損失，逐漸向支持光伏發(fā)電的自發(fā)自用、促進光伏發(fā)電的就地消納這一模式轉(zhuǎn)變。在這個時期，光伏補貼開始退坡，市場化初現(xiàn)，光儲項目除了可以提高光伏發(fā)電的收益以外，還能延緩配網(wǎng)投資，提高供電穩(wěn)定性，另外還能提供一些配售電的增值服務(wù)。未來，用戶可以通過光儲應(yīng)用規(guī)避高電價，以降低電力成本，還可以通過光儲應(yīng)用參與輔助服務(wù)市場，參與電力市場交易，獲取額外收益。同時，這個時期還將會涌現(xiàn)出多種商業(yè)模式，正式進入全面市場化階段。全球能源轉(zhuǎn)型是大勢所趨，高比例可再生能源是未來全球能源轉(zhuǎn)型的方向，而在高比例可再生能源結(jié)構(gòu)中，光伏發(fā)電的占比是最大的。根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）預(yù)測，到2050年，全球光伏發(fā)電的裝機規(guī)模將達到8519GW，風(fēng)電的裝機規(guī)模為6014GW，二者合計占全球電力裝機的72.5%。可再生能源的大發(fā)展，需要儲能等靈活性資源作為支撐。IRENA針對全球儲能市場的預(yù)測顯示，在基準場景下，到2030年全球固定式儲能電站容量將達到100～167GW·h;在理想場景下，這一數(shù)字將達到181～421GW·h。無論哪種場景，應(yīng)用于光伏電量時移的儲能容量都是占比最大的。

結(jié)束語

結(jié)語光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，一方面是本身發(fā)展的必要要求，另一方面也可以為廣東省其他各個城市的能源消費結(jié)構(gòu)的改革提供一個很好的范本。廣東作為中國經(jīng)濟較為發(fā)達的省份之一，制造工業(yè)也是極為發(fā)達，能源結(jié)構(gòu)的不足也要求了急需的轉(zhuǎn)型。相比于國外，特別于西歐國家曰，我國的光伏產(chǎn)業(yè)相較于處于落后的狀態(tài)，發(fā)展規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)鏈不完善，技術(shù)起步晚，技術(shù)人才儲備不足，國內(nèi)的相對應(yīng)企業(yè)主要還是依賴于國外市場。所以，在國家清潔能源戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，儲能市場缺口很大，隨著儲能成本的下降、技術(shù)的不斷創(chuàng)新、商業(yè)模式的逐步豐富，儲能產(chǎn)業(yè)必將快速發(fā)展。

參考文獻

[1]肖興志李少林.光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的激勵方式、他國觀照與機制重構(gòu)田.東北財經(jīng)大學(xué)產(chǎn)業(yè)組織與企業(yè)組織研究中心2014.