新型電力系統(tǒng)：抽水蓄能和新型儲能的新機(jī)遇新挑戰(zhàn)

陳國華 徐偉 趙貴前 馬世浩 閆瀟瀟

摘 要：本文通過闡述國家為推動“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在構(gòu)建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)過程中，儲能行業(yè)面臨的新局面，說明國家連續(xù)部署儲能新政新規(guī)對中國儲能事業(yè)的推動和促進(jìn)，分析了傳統(tǒng)儲能行業(yè)抽水蓄能和新型儲能面臨的前所未有的新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng);抽水蓄能;新型儲能;新機(jī)遇;新挑戰(zhàn)

0引言

溫室氣體排放對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的重大影響和對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展構(gòu)成的重大威脅，已成為全人類面臨的重大難題。2020年12月21日國新辦的《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書顯示，中國已成為全球最大的能源生產(chǎn)國和能源消費(fèi)國。。為了貫徹2020年習(xí)主席在聯(lián)大莊嚴(yán)宣布了我國舉世矚目的“雙碳”目標(biāo)，2021年3月15日，習(xí)主席提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，而儲能作為新型電力系統(tǒng)的一部分，早已成為全球能源戰(zhàn)略的核心環(huán)節(jié)。如果說中國在應(yīng)對全球氣候變化的今天，能源是主戰(zhàn)場、電力是主力軍、電網(wǎng)是排頭兵，而儲能則是新型電力系統(tǒng)重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵支撐技術(shù)。當(dāng)前中國政府堅(jiān)持以新戰(zhàn)略引領(lǐng)新發(fā)展格局，中國儲能行業(yè)迎來了前所未有的新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)。截至2020年底，我國儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模3560萬千瓦，其中抽水蓄能裝機(jī)容量3180萬千瓦，電化學(xué)儲能總?cè)萘?27萬千瓦[1]。電化學(xué)儲能占新型儲能的絕大部分。本文將抽水蓄能列為傳統(tǒng)儲能，將抽水蓄能以外的儲能列為新型儲能，并據(jù)此開展論證。

1構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

1.1新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手

構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的一種必然趨勢，2020年12月12日，在《氣候雄心峰會上的講話》承諾的2030年風(fēng)電、光伏發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。2030年碳達(dá)峰之時，我國的新能源裝機(jī)占比超過50%，但大規(guī)模穩(wěn)定性不高的新能源上網(wǎng)，給電力系統(tǒng)的安全和電力資源優(yōu)化配置等造成突出問題，為此，政府此次首倡構(gòu)建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)，從國家層面第一次明確了新能源在未來電力系統(tǒng)中的主體地位。

1.2儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐手段

“雙碳”新戰(zhàn)略引領(lǐng)新發(fā)展的今天，新型電力系統(tǒng)面臨的“雙高”形態(tài)（高比例清潔能源、高比例電子設(shè)備接入）、“雙新”特征（新設(shè)備、新技術(shù)廣泛應(yīng)用）和“雙峰”（迎峰度夏、度冬，早高峰、晚高峰）是當(dāng)前亟待優(yōu)先解決的難題。新政新規(guī)同步提速且強(qiáng)力推進(jìn)的儲能在消除電力峰谷差，滿足新能源發(fā)電平穩(wěn)、安全接入電網(wǎng)等方面發(fā)揮著重要作用，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。儲能系統(tǒng)大規(guī)模、多場景的應(yīng)用能深刻改變電能生產(chǎn)、輸送和使用同步完成的傳統(tǒng)模式，彌補(bǔ)該模式中缺失的“儲放”功能。

2儲能的新機(jī)遇和新挑戰(zhàn)

2.1新能源發(fā)展新局面

水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院2021年6月28日發(fā)布的《中國可再生能源發(fā)展報告2020》顯示，我國風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)1.2億千瓦，創(chuàng)歷史新高;利用率水平持續(xù)提升，全年風(fēng)電、光伏發(fā)電利用率分別達(dá)到97%和98%。截至2020年底，我國風(fēng)電、光伏發(fā)電的總裝機(jī)容量約為5.3億千瓦，占比約為24%[2]。自2018年以來，我國新能源占絕大部分的陸上風(fēng)電和光伏等發(fā)電成本持續(xù)下降，在內(nèi)蒙、新疆等地的最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)的光伏發(fā)電成本已下降到低于電煤的0.2元/千瓦時，新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性凸顯，從供給端來看，中國的光伏產(chǎn)業(yè)鏈具有極強(qiáng)的國際競爭力，這些優(yōu)勢助推“新能源+儲能”雙輪驅(qū)動。

2.2新政新規(guī)推出新導(dǎo)向

2021年度，國家發(fā)展改革委員會、國家能源局和地方為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)建設(shè)，強(qiáng)化規(guī)劃科學(xué)引領(lǐng)作用，統(tǒng)籌推進(jìn)儲能的健康發(fā)展，連續(xù)頒發(fā)諸多新政新規(guī)，包括如下：

2.2.1抽水蓄能方面的新政新規(guī)

2021年4月30日，國家發(fā)改委頒發(fā)《國家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步完善抽水蓄能價格形成機(jī)制的意見》（下稱“《意見》”），規(guī)定抽水蓄能容量電價納入輸配電價回收，以競爭性方式形成電量電價，完善了容量電價核定機(jī)制，促進(jìn)抽水蓄能電站加快發(fā)展，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。國家能源局于2021年9月9日發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（下稱“《發(fā)展規(guī)劃》”），要求加快抽水蓄能電站核準(zhǔn)建設(shè)，到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模達(dá)到6200萬千瓦以上，2030年投產(chǎn)總規(guī)模達(dá)到1.2億千瓦左右，2035年，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。

2.2.2新型儲能方面新政新規(guī)

2021年7月15日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》（下稱“《指導(dǎo)意見》”），第一階段（至2025年），新型儲能將實(shí)現(xiàn)從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，新型儲能裝機(jī)規(guī)模超過3000萬千瓦;第二階段（至2030年）實(shí)現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展，新型儲能裝機(jī)規(guī)模基本滿足新型電力系統(tǒng)相應(yīng)需求。國家發(fā)展改革委、國家能源局于2021年7月29日發(fā)布《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》（下稱“通知”），規(guī)定超過電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛鉤比例（時長4小時以上）配建調(diào)峰能力，按照20%以上掛鉤比例進(jìn)行配建的優(yōu)先并網(wǎng)。

2.3儲能的新機(jī)遇

2.3.1抽水蓄能的政策利好分析

上述《意見》從進(jìn)一步完善抽水蓄能價格形成機(jī)制，促進(jìn)國家政策延續(xù)性方面反映出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的迫切要求，有利于解決影響中國抽水蓄能企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的最大制約因素。《發(fā)展規(guī)劃》明確至2030年，抽水蓄能電站投產(chǎn)總規(guī)模將達(dá)到1.2億千瓦左右，未來抽水蓄能發(fā)展空間打開。該《發(fā)展規(guī)劃》將推進(jìn)抽水蓄能快速發(fā)展，確保新型電力系統(tǒng)建設(shè)和大規(guī)模高比例新能源發(fā)展需要，推進(jìn)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.3.2抽水蓄能跨越式發(fā)展新突破

抽水蓄能具有一百多年歷史，是已知儲能技術(shù)中最成熟、應(yīng)用最廣泛、經(jīng)濟(jì)性最好、安全性最高、規(guī)模最大的主流儲能技術(shù)，是電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效調(diào)控手段，長期以來在調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和大面積停電后系統(tǒng)自恢復(fù)以及為系統(tǒng)提供備用容量等方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。截至目前，中國的抽水蓄能電站在建裝機(jī)5243萬千瓦，是全球抽水蓄能電站規(guī)模最大的國家，已建成投產(chǎn)的30余座電站運(yùn)行穩(wěn)定，在保障電力安全、推動新能源健康發(fā)展中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[3]。依據(jù)上述《發(fā)展規(guī)劃》，2030年，投產(chǎn)總規(guī)模將達(dá)1.2億千瓦左右，電網(wǎng)企業(yè)立足新起點(diǎn)、把握新局面、落實(shí)新政策，多方聯(lián)動、多措并舉、多點(diǎn)發(fā)力的抽水蓄能行業(yè)將迎來歷史上最好的發(fā)展新機(jī)遇。電網(wǎng)企業(yè)以構(gòu)建新型電力系統(tǒng)為契機(jī)，借助政府頂層設(shè)計(jì)、政策推進(jìn)，開展科學(xué)調(diào)度，大力發(fā)展以抽水蓄能為主的儲能系統(tǒng)，推進(jìn)配電網(wǎng)成為有源網(wǎng)，推進(jìn)微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、電網(wǎng)側(cè)儲能等發(fā)展，與交直流混聯(lián)的大電網(wǎng)互通互濟(jì)、運(yùn)行，將倍增的直流電新能源發(fā)電機(jī)組和抽水蓄能發(fā)電機(jī)組組成運(yùn)行聯(lián)合體，直接用直流電抽水，形成局部直流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2.3.3新型儲能的政策利好分析

政府新政導(dǎo)向統(tǒng)籌新型儲能發(fā)展，上述《指導(dǎo)意見》是國家層面首次明確提出量化的儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，以支撐新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，促進(jìn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。該《指導(dǎo)意見》明確到2025年裝機(jī)容量要達(dá)到3000萬千瓦，接近2020年新型儲能裝機(jī)規(guī)模的10倍。2021年5月國家能源局印發(fā)《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，提出保障性并網(wǎng)、市場化并網(wǎng)等多元保障機(jī)制，上述二個文件形成新型儲能政策合力，此系今年國家針對新型儲能產(chǎn)業(yè)打出的又一波重磅利好政策，明確了在電網(wǎng)企業(yè)承擔(dān)消納主體責(zé)任的基礎(chǔ)上，企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的具體方式。2021年8月31日，國家能源局印發(fā)了《并網(wǎng)主體并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定（征求意見稿）》和《電力系統(tǒng)輔助服務(wù)管理辦法（征求意見稿）》（以下二文簡稱《新辦法》），擬對我國輔助服務(wù)管理的頂層設(shè)計(jì)進(jìn)行重大調(diào)整。《新辦法》將新型儲能納入提供輔助服務(wù)的主體范圍，首次在國家層面正式明確新型儲能和用戶可調(diào)節(jié)負(fù)荷的輔助服務(wù)地位，明確參與市場化交易的電力用戶與其他并網(wǎng)主體一同分?jǐn)傒o助服務(wù)補(bǔ)償費(fèi)用。

2.3.4技術(shù)進(jìn)步加速、成本逐步下降

通過國家頒發(fā)新政新規(guī)，在全國城鄉(xiāng)大面積推廣構(gòu)建高比例、泛在化、可共享、可廣域協(xié)同的新型儲能系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)提供毫秒到數(shù)天的寬時間尺度上的靈活雙向調(diào)節(jié)能。新型儲能中的電化學(xué)儲能由于受地理空間條件影響小，建設(shè)周期短，且具有快速精確的功率響應(yīng)能力，可在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中靈活部署運(yùn)用。新型儲能技術(shù)基本達(dá)到了儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的拐點(diǎn)，未來仍有較大的成本下降空間，依靠商業(yè)模式及應(yīng)用場景盈利，利用峰谷電價差套利，儲能跨界融合應(yīng)用價值逐漸顯現(xiàn)，借助政策引導(dǎo)，參與電力輔助服務(wù)收費(fèi)，新型儲能電站具有良好的盈利前景。隨著強(qiáng)制配儲政策密集落地，新型儲能產(chǎn)業(yè)體系正在壯大，通過商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，將形成一個全新的萬億藍(lán)海市場，正在醞釀大變局和新機(jī)遇。

2.4儲能的新挑戰(zhàn)

2.4.1傳統(tǒng)抽水蓄能的新挑戰(zhàn)

隨著新型儲能中的電化學(xué)中的鋰電池儲能實(shí)現(xiàn)快速增長，長期來看，在儲能裝機(jī)結(jié)構(gòu)中，抽蓄電站占比將呈現(xiàn)減小的趨勢。今年隨著重大新政利好，各類社會資本深度參與，對抽水蓄能有序發(fā)展帶來一定的新影響。上述《通知》明確提出了鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建合建、購買調(diào)峰資源等方式，改變了一向主要由電網(wǎng)公司通過傳統(tǒng)抽水蓄能電站削峰填谷的做法，新能源發(fā)電企業(yè)開始承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰責(zé)任。2021年7月29日國家發(fā)改委印發(fā)完善分時電價機(jī)制的通知，優(yōu)化完善分時電價機(jī)制，火電通過靈活性改造成為調(diào)峰電源后，有望獲得更高的調(diào)峰收益，經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步增強(qiáng)，這對傳統(tǒng)抽水蓄能的主導(dǎo)地位進(jìn)一步影響。抽水蓄能一次投入大、建設(shè)周期長，回收利潤時間長，投資回報低，導(dǎo)致投資主體單一，上述《意見》解決了抽蓄企業(yè)電費(fèi)的“疏導(dǎo)”問題，但抽蓄參與市場的方式存在一定的不確定性，電量僅依靠調(diào)度進(jìn)行管控，給后續(xù)盈利方式帶來不利因素。

2.4.2新型儲能的新挑戰(zhàn)

（1）盈利模式不清晰

在近十多年技術(shù)進(jìn)步快而且逐步成熟，發(fā)展前景良好，成本穩(wěn)步下降，但其造價、壽命與抽水蓄能相比目前存劣勢。國家層面雖已連續(xù)出臺了多項(xiàng)新型儲能的利好政策，但都為引導(dǎo)性政策，尚欠缺核心的價格疏導(dǎo)機(jī)制，當(dāng)前我國的新型儲能盈利模式還不夠清晰，收益還難以完全收回儲能的成本，配套儲能建設(shè)的盈虧拐點(diǎn)還沒有到來，新型儲能系統(tǒng)解決方案也有待改進(jìn)，筆者預(yù)計(jì)在5年內(nèi)電網(wǎng)側(cè)新型儲能容量電價仍將高于抽水蓄能。

（2）制約因素較多

新型儲能尤其是電化學(xué)儲能的多項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)亟待制定，行業(yè)相關(guān)規(guī)范不完善的問題較為突出，隨著電化學(xué)儲能的迅猛發(fā)展，引來全球原材料（如鋰）價格暴漲，新型儲能的礦產(chǎn)資源主要在海外，一些發(fā)展中國家的產(chǎn)地政局動蕩，地緣政治復(fù)雜等多種因素造成原材料的價格不穩(wěn)定，都將影響新型儲能的經(jīng)濟(jì)性和競爭力。化學(xué)儲能電池的回收處理仍存在問題。新型儲能的安全性、可用性面臨極大挑戰(zhàn)。標(biāo)準(zhǔn)不健全和管理不規(guī)范引起新型儲能電站安全事故頻發(fā)影響了化學(xué)儲能的發(fā)展。

3結(jié)語

傳統(tǒng)儲能抽水蓄能電站具備的經(jīng)濟(jì)性、安全性以及規(guī)模效應(yīng)，在2030年前，仍有望保持儲能行業(yè)的主導(dǎo)地位，但由于投資回報率低導(dǎo)致社會資本參與積極性不高的問題仍存在，筆者認(rèn)為近10年，中國抽水蓄能的發(fā)展關(guān)鍵是如何通過政策導(dǎo)向解決項(xiàng)目盈利問題。我國新型儲能必須通過技術(shù)取得重大突破，解決安全性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性這兩個問題，才能成為我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展新的增長點(diǎn)。新型儲能企業(yè)如何用足政策紅利，積極應(yīng)對挑戰(zhàn)，盡快解決新型儲能的安全問題是關(guān)鍵所在，新型儲能企業(yè)尚需解放思想，開拓進(jìn)取，再鑄輝煌。

參考文獻(xiàn)：

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[2]湯廣福.未來的電網(wǎng)一定要柔性化.[M]北京國家電網(wǎng)雜志，2021

[3]蘇南.國網(wǎng)“十四五”新增2000萬千瓦抽蓄，直逼世界最大水電站裝機(jī)量[N].中國能源報北京.2021

作者簡介：

陳國華（1963—）男，副譯審，本科，研究方向：經(jīng)濟(jì)政策研究、物資管理

徐偉（1974—）男，高級工程師，本科，研究方向：經(jīng)濟(jì)政策研究、抽水蓄能工程建設(shè)管理、物資管理

趙貴前（1971—）男，本科，高級工程師，主要研究方向：抽水蓄能設(shè)備監(jiān)造、運(yùn)行等

馬世浩（1996—）男，碩士，研究方向：水力學(xué)與河流動力學(xué)等

閆瀟瀟（1993—）女，碩士，研究方向：抽水蓄能運(yùn)行和管理