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可再生能源发展提速电网侧储能已重启 中国储能行业未来可期

时间:2020-04-15    来源:澳门新莆京娱乐网站    点击次数:0     字体:【大】 【中】 【小】    打印本页

      所有参与能源系统平衡的储能设施的能源来源,也必须是可再生能源。

      2015年签署的《巴黎协定》让世界各国达成共识,一同应对气候变化,将全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在低于2℃的目标,并为1.5℃温控目标而努力。为实现这一目标,进一步提高可再生能源在能源消费中的比例是一个主要手段,100%可再生能源的提法也应运而生。

      从假设到目标和手段

      当今,100%可再生能源目标已经不再只是一个学术界的假设,许多国家和地区已经实实在在地为实现这一目标付出努力。到2019年年底,全球已经有超过60个国家宣布并实施了不同类型的100%可再生能源的目标。在城市和区域层面,全球已经有至少318个城市或区域提出了自己的100%可再生能源目标。

      可再生能源包括所有的可再生的能源来源,比如水能、风能和太阳能、生物质能、地热能、海洋能等。100%可再生能源是指在一个特定的地点、区域或者国家,一年365天所有用户的能源需求都来自可再生能源。这些满足本地最终用户的用能需求(电力、冷热、交通)可以是由本地的可再生能源提供,也可以是从区域以外通过辅助技术设施来提供,包括电网、氢能、热能等。所有参与能源系统平衡的储能设施的能源来源,也必须是可再生能源。

      近10年来,可再生能源,尤其是风电和光伏的迅猛发展,让这一目标看起来更加接近现实。2017年,全球范围内,尤其是在电力领域,可再生能源占比达到24.4%(IRENA,2019c),预计2018年已经达到26%(REN21,2019a)。在可再生能源供热(冷)和交通领域,2016年分别实现了24.1%和3.3%。

      如今,100%可再生能源不只是一个目标,而成为一个实现清洁可持续发展的手段,每个国家都在或多或少、或快或慢地努力前行。截至2019年年底,有58个城市或地区已经实现了100%可再生能源的目标,其中36个城市或地区已经实现了100%可再生能源供电的目标。131个城市和区域将2030年设为实现目标的截止时间,114个城市把实现目标的时间设为2050年。

      按照最终用能品类划分的话,绝大部分的目标是聚焦在100%可再生能源电力板块,而提出在电力、冷热和交通三个领域全目标的城市主要集中在欧洲(42个)和北美(28个)。

      根据国际可再生能源署(IRENA)的预测,可再生能源供电会从当今的25%提高到2050年的86%。当然,这些可再生能源供电容易受气候影响,其出力具有随机性和波动性,同时可再生能源的大比例增加会给整个能源系统的不同环节、不同的时间尺度带来挑战(一天中的不同时段或者一年当中的不同季节和天气)。其本质是,维持供需平衡将成为一个最大的挑战。

      储能要承担平衡重任

      应对这些挑战,需要多领域多维度的创新举措,包括关键技术、市场设计、商业模式等方面。其核心是,在不断变化的形势下保持既经济又可靠的供需平衡,提升整个系统的灵活性。储能技术,不论是供给侧(发电侧)、电网侧还是需求侧,都是灵活性的关键来源。

      发电侧的储能系统,可以稳定可再生能源电源的输出,同时通过规模储能以及电能到其他形式的应用(如电制氢),储存多余的可再生能源发电,减少弃风、弃光和弃水,同时增加供应侧的灵活性。

      电网侧的储能系统,可以提供辅助服务,增加调频、调峰和黑启动的能力,改善电网侧的灵活性。

      需求侧的储能系统,则通过终端用户领域的智能电气化来提高灵活性。

      未来,我国储能行业要助力可再生能源发展,不能忽视以下三个关键驱动因素。

      一是进一步降低储能的商业投资成本,增加储能运营的经济性。在大部分已建成的储能项目中,其经济收益、非经济收益已经和项目投资取得了平衡,但是大部分的项目在经济性可行性上不高。在电化学储能中,锂电池技术一直独占鳌头,也是受益于电动汽车的高速发展所带来的电池技术提升,以及电池成本的下降(虽然动力电池和储能电池的技术要求存在较大差别),大型锂电储能系统造价已经突破200美金每兆瓦时。对于储能项目,可以借鉴可再生能源的发展模式,前期依靠一定水平的补贴,后期通过市场的充分竞争实现平价盈利。

      二是搭建一个让储能产生经济价值的政策框架。现有的电网系统设计逻辑是实现供需平衡,而储能的作用是存储或者释放电能,和现有的框架较难融合。未来,储能系统的所有权、经营模式等系列问题还需要逐步明晰,以确保储能服务提供商能够有广泛并顺畅的收入渠道和来源。

      三是需要更多的示范项目来提升全系统对储能的认知。对于一项刚刚发展的技术,示范项目对理解技术功能、积累运营经验、探讨商业模式特别重要。这方面我国具备天然优势:大家有足够大的市场和应用场景,也有足够多的市场参与方。有一些地区会要求可再生能源发电企业配备一定比例的储能设施,对配有储能设施的电源进行优先调度。这在客观上给可再生能源发电企业增加了成本,但也让更多的企业直接参与到储能业务的拓展中来,成为储能市场化的重要推动力量。比如金风科技正在从一家风电企业向综合能源服务企业转型,在金风科技园中就建有储能示范项目,把风电、光伏和不同类型的储能系统进行耦合调试,积累了大量的运营经验。阳光电源也从一家提供光伏逆变系统的供应商,变身提供储能解决方案的提供商,进一步延伸至全套清洁能源解决方案的提供商。

      不能忽视的表后储能

      我国的储能产业发展一直在波折中不断前行。2017年,五部委联合发布《关于促进储能产业与技术发展的引导意见》,中国储能产业正式启动。2018年储能产业取得了爆发式的发展,众多民营企业和市场主体纷纷登场。2019年5月,国家发改委明确储能设施投资不能计入输配电定价成本,储能行业遇冷,2019年上半年新增投运的电化学储能装机规模仅为116.9兆瓦,环比2018年下半年下降79.2%。

      据中关村储能产业技术联盟发布的最新报告显示,截止到2019年年底,我国已投运储能项目累计装机规模为32.3吉瓦,占全球的18%,其中抽水蓄能累计装机占比为93.7%,电化学储能累计装机1592.3兆瓦,占比4.9%。

      需要提醒业界重视的是,虽然当今的储能装机以电网侧和发电侧的大型储能设施为主,但在未来,电表前的大型储能(FTM,in front of the meter,包括电网侧和发电侧)和电表后的需求侧储能(BTM, behind the meter)应该是两分天下的。

      原因在于,其一,需求侧的电气化水平越来越高,需求侧提供灵活性的潜力也越来越大,自然会带动储能的需求;其二,电动汽车的快速发展,让V2G(Vehicle to Grid)技术的实现指日可待,未来基于此技术的电动汽车,通过充换电平台可能成为巨大的储能基础设施。

      最为重要的是,储能是未来能源体系中的重要环节,区别于传统能源的资源和路径依赖,技术创新和突破会是储能行业发展的最大动力。需求侧的创新也会来自跨界企业的推动,比如特斯拉近日就高调进军分布式光伏市场,打造完全能源独立的分布式家庭能源系统。需求侧的创新会倒逼电网企业更加快速地向综合能源服务商转型。可以预见,在未来会有越来越多的需求侧储能设施纳入电力系统,成为灵活性资源,助力实现发电、电网和需求侧的有机耦合。

      储能是实现100%可再生能源目标众多解决之道中最直接、最有效也是最有基础的一个。今年2月份,国家电网有限企业投资近80亿元的山西垣曲抽水蓄能电站正式开工,进一步释放电网投资储能的乐观信号。3月17日,国家发展改革委联合司法部发布了《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》,将促进能源清洁发展作为一项主要任务,并重点强调“加大对分布式能源、智能电网、储能技术、多能互补的政策支撑力度”。

      政策东风已来,可再生能源发展在提速,电网侧储能已重启,中国储能行业的未来可期。

(编辑系中国能源研究会分布式能源专业委员会秘书长)

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