挽風光儲能之臂推進碳達峰與碳中和

張銳

日前在杭州落下帷幕的第十一屆中國國際儲能大會被稱為“中國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展風向標”，無論是會議期間舉辦的十余場專家論壇，還是會議上發(fā)布的《2021年度儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》，都充分展示了國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展?jié)摿εc寬泛商業(yè)前景，公眾也能從中感知到了我國儲能規(guī)模尤其是風光儲能的穩(wěn)步擴容對于實現(xiàn)碳達峰與碳中和的強大助推之力。

定量配置的角度看，2030年之前碳達峰意味著到時風電、太陽能發(fā)電總裝機容量須達到12億千瓦以上，而截至2020年底，我國風電與光伏發(fā)電裝機合計5.4億千瓦，距離峰值目標還差6.6億千瓦，等于未來10年風光發(fā)電每年需新增6600萬千瓦。按照過往增速，2030年之前填平風光發(fā)電缺口應(yīng)該有很大可能性，但問題是，風光是“靠天吃飯”項目，不穩(wěn)定性很高，在這種情況下，如果能夠在風能、光能十分充足時候?qū)⑵鋬Υ嫫饋?，就可大大減少天氣因素的意外干擾，到時實現(xiàn)或者超過12億千瓦的風光電裝機容量也就沒有任何差池。從這個意義上說，實現(xiàn)碳達峰與碳中和，除了大力增加風能、光能等非化石能源使用比重外，更應(yīng)發(fā)揮儲能市場的重要作用，甚至我們將儲能作為碳達峰與碳中和的標配也不過分。

就風能與光能的本身而言，正因為波動性較大，同時過去10多年雖然依靠補貼政策給養(yǎng)風電光電也未能實現(xiàn)平價上網(wǎng)，性價比與與火電相比差了不少，也就很難吊起電網(wǎng)側(cè)、配電側(cè)以及用電側(cè)的胃口，需求端熱情的低落倒逼風光電供給端一度出現(xiàn)十分嚴重的棄風棄光現(xiàn)象。后來政策層面加強了對風電光電的消納需求導向，市場（主要是電網(wǎng)企業(yè)壓縮火電給風電光電留出空間）出現(xiàn)被動響應(yīng)，棄風棄光問題才有所減弱。但必須正視的是，全國棄風棄光現(xiàn)象依然零星存在，而且我國風光能源分布不均，生產(chǎn)“西富東貧”與消費“東多西少”的逆向排列特征非常顯著，在新能源富集地區(qū)難以就地消納風光電力、以及電網(wǎng)發(fā)展滯后和跨省跨區(qū)通道能力不足的情況下，棄風棄光問題隨時可能產(chǎn)生。不過，借助于儲能力量展開及時與連續(xù)的消納，稀缺的風光電生產(chǎn)資源便可以充分地利用與常態(tài)性運作起來，作為電力“蓄水池”，儲能對于風電與光電的存續(xù)實際發(fā)揮著十分重要的護航作用。

理論上判斷，棄風棄光不應(yīng)該是一種持久性行為，因為碳達峰與碳中和也代表未來非化石能源將替代化石能源而成為電力生產(chǎn)的主角，而且按照研究機構(gòu)的普遍預(yù)測，2030年碳達峰前我國全社會用電量年均增速將超過4%，相應(yīng)地也會釋放出對光電風電的穩(wěn)定需求;不過，從實踐層面看，如同火電一樣，風電、光電都需經(jīng)過電網(wǎng)即所謂的并網(wǎng)后才能發(fā)送了配電側(cè)和用電側(cè)，但風能與光能的波動性和間歇性又必然令電網(wǎng)企業(yè)可以接收到的電力穩(wěn)定性受到?jīng)_擊，因此，在專家看來，新能源的隨機性、波動性，決定了新能源并網(wǎng)規(guī)模越大，協(xié)調(diào)平衡調(diào)節(jié)需求越大。研究表明，當系統(tǒng)新能源電量占比達到10%時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求將隨新能源占比提高而陡增。為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，需要大量的調(diào)節(jié)和儲能電源。對于電網(wǎng)企業(yè)來說，借助于儲能既可以獲得消納風電光電的效果，也能夠得心應(yīng)手地進行削峰填谷，即在供電側(cè)旺盛時低價購進電力，用電側(cè)需求旺盛時高價售出電力，同時電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、靈活性和可調(diào)性也顯著增強。

按照儲能的技術(shù)路線，儲能主要分為電化學儲能和機械儲能兩種類型，目前來看，國內(nèi)儲能主要還是機械儲能中的抽水蓄能（將水從地處抽到高處，需要時再放水發(fā)電），以鋰離子電池、鉛蓄電池為主的電化學儲能占比還不大，但電化學儲能具備了不受地域條件限制、成本低與壽命長等商業(yè)性優(yōu)勢，成為了風光儲能的主流方向，市場規(guī)模呈逐年擴大趨勢。從應(yīng)用主體看，儲能包括生產(chǎn)風光電力企業(yè)為主的發(fā)電側(cè)、輸配電企業(yè)為主的電網(wǎng)側(cè)和家庭、工業(yè)、商業(yè)組成的用戶側(cè)三大類，且以上三大類按照儲能方式又可區(qū)分為集中式儲能與分布式儲能兩種，前者包括發(fā)電側(cè)與電網(wǎng)側(cè)企業(yè)，后者除了家庭、工業(yè)、商業(yè)等用戶外，還包括5G基站與數(shù)據(jù)中心等。此外，儲能還組成了一個緊密關(guān)聯(lián)的產(chǎn)業(yè)鏈，上游有電池原材料和生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商;中游有電池組、電池管理系統(tǒng)（主管電池狀態(tài)）、能量管理系統(tǒng)（主管能量調(diào)度）以及儲能變流器（主管電流轉(zhuǎn)換）等設(shè)備供應(yīng)商;下游有儲能系統(tǒng)集成商、安裝商以及終端用戶等。

國家能源局發(fā)布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，去年我國儲能行業(yè)突破七年反復狀態(tài)并迎來了爆發(fā)增長，年度新增新增裝機規(guī)模2358.7兆瓦，至2020年底國內(nèi)已投運儲能項目裝機規(guī)模35.6吉瓦，以此為基礎(chǔ)，國家發(fā)改委前不久發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》提出，到2025年國內(nèi)風光新型儲能裝機規(guī)模須增長30吉瓦的目標，相當于在現(xiàn)有3.27吉瓦風光儲能裝機規(guī)模的基礎(chǔ)增長10倍。

市場力量應(yīng)當是撬動儲能規(guī)模持續(xù)放大的直接原因。分析發(fā)現(xiàn)，鋰電池成本近六年下降71%，而且電池成本約占整個儲能產(chǎn)品系統(tǒng)的60%，由此帶動了儲能成本年均下降10%至15%，且未來在技術(shù)因素的作用下還會繼續(xù)下行。供給側(cè)成本持續(xù)下降將為儲能市場提供了長期動力，一方面是降低了風能與光能的發(fā)電成本，從而強化了裝機動力，另一方面使得風電光電得以在“十四五”期間全面平價上網(wǎng)，從而刺激電網(wǎng)側(cè)與用電側(cè)對光電風電的需求。據(jù)權(quán)威機構(gòu)測算，2021-2030年國內(nèi)儲能累計需求為3.9TWh（億千瓦時），2030-2060年擴展至94TWh。

伴隨著市場力量對儲能驅(qū)動發(fā)揮重要作用的還是行政手段。目前全國有超20個省份紛紛出臺儲能配置的約束與鼓勵政策，不僅明確了光電風電消納的主體，劃定了各主體的消納責任權(quán)重，而且確定了配儲比例，即將上網(wǎng)風光電項目與儲能緊緊捆綁，配儲比例范圍為5%-20%，據(jù)此許多地方還確立了“十四五”期間儲能設(shè)施按照容量不低于風光電裝機10%的總目標。另外，在風能、光能集中的“三北”（西北、華北、東北）地區(qū)，地方政府還對新增儲能設(shè)施投資進行財政補貼，從而有效地拉動了整個儲能規(guī)模的擴展。

但不得不承認的是，采取強制性地儲能并非長久之計，做大儲能規(guī)模還需最大程度上發(fā)揮市場機制的決定性作用。一方面，要放大電力市場化交易的規(guī)模，允許新能源電站將電直接銷售給配電公司或通過電網(wǎng)銷售給終端用戶，發(fā)電側(cè)與電網(wǎng)側(cè)形成競爭格局，從而增大新能源電站儲能配備的主動權(quán)，根據(jù)市場需求及時充放電，并在用電高峰期能夠賺取額外收益，以此調(diào)動更多的發(fā)電側(cè)擴大儲能。另一方面，要支持與鼓勵儲能通過綠證交易市場展開跨地區(qū)交易、大用戶直接交易、發(fā)電權(quán)置換、調(diào)峰輔助服務(wù)市場交易，讓儲能方通過二級市場交易獲得更多的收益，同時降低風光電稀缺地區(qū)儲能成本居高的掣肘。再者，目前國內(nèi)儲能主要表現(xiàn)為集中式儲能，而在分布式儲能中，家庭儲能占比較小，但除了發(fā)電側(cè)之外，家用儲能將是未來延展空間最大的市場，為此需要借助峰谷價差機制予以牽引，在用電側(cè)倒逼出主動儲能的力量。

還須正視的是，目前儲能的度電成本大約為0.7元/Wh（千瓦時），比0.5元/Wh火電成本價高出不少，說明儲電還不能與風光電一樣實現(xiàn)平價上網(wǎng)，既然如此，電網(wǎng)側(cè)與用電側(cè)依然在短期內(nèi)就很難對儲能電產(chǎn)生較大的需求，從而反過來又會抑制儲能腳步。對此，一方面，須以產(chǎn)業(yè)鏈的高速發(fā)展與結(jié)構(gòu)優(yōu)化比如增加電池循環(huán)次數(shù)、提高原材料的國產(chǎn)化程度來帶動儲能產(chǎn)品造價的下調(diào)，另一方面要通過提高發(fā)電利用小時數(shù)來降低儲能度電成本。對于儲電來說，只有自身完成了平價上網(wǎng)，才能真正實現(xiàn)了“風光儲一體化”的平價上網(wǎng)，才能最終形成風電光電對標火電的實力，也才能讓儲能在碳達峰與碳中和的長旅中盡展風姿。

（作者系中國市場學會理事、經(jīng)濟學教授）