儲能市場(chǎng)2018年大熱，了解儲能市場(chǎng)的歷史，才能把握好未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢。
作者：覃理，電氣工程師
一、儲能概況及前景簡(jiǎn)析
隨著(zhù)清潔能源發(fā)電滲透率的增大，發(fā)展儲能技術(shù)、建設儲能項目成為解決清潔能源間歇性缺點(diǎn)，保證電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵方法。據CNESA統計，至2017年底，全球的儲能裝機總容量為175.4GW，其中抽水蓄能電站的容量占比重最大，達到95％，新興的電化學(xué)儲能總裝機容量為2926.6MW，占全球儲能裝機總容量的1.7％。
圖1 2017年全球各類(lèi)儲能裝機容量比例
（數據來(lái)源：CNESA）
抽水蓄能電站自1882年面世后，其發(fā)展歷史已過(guò)百年。各國發(fā)展的抽水蓄能電站，廣泛應用于大電網(wǎng)的調峰調頻，利用水電黑啟動(dòng)、頻繁啟停成本低的優(yōu)點(diǎn)存儲火電機組計劃過(guò)剩的電能，降低了火力發(fā)電的計劃成本。
但是抽水蓄能電站也存在一般水電共有的缺點(diǎn)：
1、工程建設受地理條件限制；
2、項目用地受當地政策影響；
3、電能存放受設備環(huán)境制約。
這使抽水蓄能電站開(kāi)發(fā)受限。抽水蓄能電站的出現，是對火力發(fā)電和季度性水力發(fā)電的電補充，其本質(zhì)是一種水力發(fā)電，響應速度和消納能力難與具有間歇性和分布性的風(fēng)能和太陽(yáng)能等清潔能源發(fā)電相匹配。而新興的電化學(xué)儲能，具有響應快和模塊化等優(yōu)點(diǎn)，在集中式和分布式清潔能源發(fā)電并網(wǎng)中均能應用，也是未來(lái)儲能發(fā)展的一個(gè)趨勢。
二、各國激勵儲能裝機容量增長(cháng)的相關(guān)政策
發(fā)展清潔能源發(fā)電的國家在經(jīng)過(guò)了裝機容量爆炸式增長(cháng)后，各國針對本國的情況，均制定了一系列激勵儲能發(fā)展的政策。
美國
自發(fā)電激勵計劃（SGIP）：自2011年9月起，以2美元/瓦對獨立的儲能系統進(jìn)行補貼，2017年5月1日起實(shí)行修改后的計劃，綜合考慮規劃容量，儲能成本和項目經(jīng)濟性核算等因素，按項目的儲能裝機電量（kWh）進(jìn)行補貼。
公用事業(yè)公司儲能強制采購計劃：2013年10月，CPUC制定1325MW儲能強制采購目標計劃，對部分州內的公用事業(yè)公司實(shí)施定額儲能采購目標。
調頻輔助服務(wù)系列政策：美國聯(lián)邦稱(chēng)儲能管理委員會(huì )（FERC）自2005年起針對輔助服務(wù)市場(chǎng)制定了一系列的結算和付費機制，奠定了儲能在調頻輔助服務(wù)領(lǐng)域商業(yè)化的基礎。
德國
小型戶(hù)用光伏儲能投資補貼計劃：該政策2013年發(fā)布，為功率30kW以下，與戶(hù)用光伏配套的儲能系統提供30%的安裝補貼，通過(guò)“275計劃”對購買(mǎi)光伏儲能設備的單位和個(gè)人提供低息貸款。
分布式光伏儲能補貼計劃： 2016年初，對2012年12月之后安裝且低于30kWp的光伏系統進(jìn)行儲能安裝或改造提供補貼。
日本
可再生能源儲能相關(guān)支持政策：為了降低因可再生能源發(fā)電項目勢頭過(guò)猛，降低棄風(fēng)棄光率，2015年，日本政府劃撥744億日元，對安裝儲能電池的太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電公司給與補貼。
“氫能社會(huì )”戰略路線(xiàn)圖：2014年6月發(fā)布，為日本氫燃料電池的發(fā)展和普及做出規劃，是日本建立清潔能源體系的重要支撐，也是其培育下一個(gè)全球領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)的基石。
澳大利亞
隨著(zhù)高電價(jià)的作用和大部分州的光伏FiT補貼模式進(jìn)入尾聲，同時(shí)為了推動(dòng)光儲市場(chǎng)的發(fā)展，出臺了一系列居民和商業(yè)用戶(hù)儲能安裝計劃，主要包括：澳大利亞綠黨“電池儲能安裝激勵計劃”，按澳大利亞州和阿德萊市儲能安裝激勵計劃等。
中國：
《關(guān)于促進(jìn)我國儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見(jiàn)》：2017年10月11日發(fā)布，作為中國儲能產(chǎn)業(yè)第一個(gè)指導性政策，支出我國現階段儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的政策支持不足、研發(fā)師范不足、技術(shù)標準不足、統籌規劃不足等問(wèn)題，提出未來(lái)十年中國儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標和重點(diǎn)任務(wù)。
《關(guān)于促進(jìn)電儲能參與“三北”地區電力輔助服務(wù)補償（市場(chǎng)）機制試點(diǎn)工作的通知》：2016年6月發(fā)布，從明確儲能身份、納入示范性項目管理、確定應用價(jià)值三個(gè)方面支持電儲能在“三北”地區電力輔助服務(wù)的發(fā)展，鼓勵發(fā)電側和用戶(hù)側儲能參與調峰調頻輔助服務(wù)，鼓勵發(fā)電、售電、電儲能企業(yè)和用戶(hù)等投資建設電儲能設施。
美國是首先實(shí)行儲能激勵的國家，從最初強制大功率用戶(hù)通過(guò)電力市場(chǎng)采購一定比例的儲能容量，到現在針對不同側的儲能激勵，使其儲能建設不斷跟上電網(wǎng)的發(fā)展。最早發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的國家現均出臺了相應的儲能激勵政策，美國、德國、澳大利亞分布式清潔能源滲透率高，對用戶(hù)側儲能的激勵措施較為完善。
用戶(hù)側儲能主要形式為電化學(xué)儲能，發(fā)展用戶(hù)側儲能，能提高分布式清潔能源發(fā)電的消納率，減少電網(wǎng)對大規模集中儲能的依賴(lài)，在未來(lái)，用戶(hù)側分布式儲能必然會(huì )成為電力市場(chǎng)的重要組成部分。
三、影響電化學(xué)儲能普及的因素
（1）清潔能源發(fā)電滲透率增大是電化學(xué)儲能成為剛需的根本原因
近些年的對清潔能源電價(jià)補貼和相應政策宣傳，使國內分布式清潔能源發(fā)電裝機容量大幅度增長(cháng)。
圖2 2014-2017年度全國發(fā)電裝機總容量比例
（數據來(lái)源：國家統計局，作者整理）
2017年末全國發(fā)電裝機容量177703萬(wàn)千瓦，比上年末增長(cháng)7.6%。其中并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量16367萬(wàn)千瓦，增長(cháng)10.5%，占比9.2%；并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機容量13025萬(wàn)千瓦，增長(cháng)68.7%，占比7.3%。
圖3 2017年全國總發(fā)電量結構
（數據來(lái)源：國家統計局，作者整理）
2017年，全國共計發(fā)電64951億千瓦時(shí)，其中風(fēng)力發(fā)電量2950億千瓦時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電量967億千瓦時(shí)，共占比為6.03%。
各國發(fā)展清潔能源發(fā)電的模式有相似之處：在風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電容量占據一定比例，均出現了較高的棄風(fēng)率和棄光率，為了充分利用清潔能源發(fā)電，隨之而來(lái)的便是激勵電網(wǎng)多側儲能的發(fā)展。因此可以借鑒其他國家電力發(fā)展的進(jìn)程，來(lái)對我國的儲能發(fā)展進(jìn)行預判。
以德國的光儲市場(chǎng)為例。德國于2004年開(kāi)始對光伏進(jìn)行補貼，以促進(jìn)光伏裝機容量的增長(cháng)，起初上網(wǎng)電價(jià)補貼為0.57歐元/千瓦時(shí)，至2014年，光伏發(fā)電出力比重增大，影響到電網(wǎng)的穩定性，為降低裝機容量的增長(cháng)速率，政府降低對光伏發(fā)電的補貼，上網(wǎng)電價(jià)補貼降至0.12歐元/千瓦時(shí)，同年開(kāi)始便實(shí)施了小型戶(hù)用光伏儲能投資補貼計劃，到2017年，德國光伏發(fā)電解決了間歇性出力的影響，已基本實(shí)現平價(jià)上網(wǎng)。
我國光伏發(fā)電發(fā)展模式類(lèi)似于德國，近年來(lái)也是通過(guò)補貼，鼓勵用戶(hù)側增設一定容量的光伏發(fā)電。如廣東一些地區按向電網(wǎng)輸入的電能量，對自建光伏發(fā)電的用戶(hù)進(jìn)行補貼。補貼主要包括供電企業(yè)收購價(jià)和國家補貼兩部分。在2018年1月前，供電企業(yè)收購價(jià)為0.4022元/千瓦時(shí)，國家補貼部分為0.376元/千萬(wàn)時(shí)，在2018年5月后，國家補貼部分降低為0.279元/千瓦時(shí)，光伏補貼整體呈下降趨勢，有部分地區還為了防止潮流倒送，限制了用戶(hù)側光伏的并網(wǎng)時(shí)間。目前我國還未出臺類(lèi)似德澳兩國的光儲激勵政策，但是仍可預見(jiàn)到，未來(lái)用戶(hù)側儲能具有很大的市場(chǎng)。
（2）儲能電池成本是制約電化學(xué)儲能容量快速增長(cháng)的關(guān)鍵因素
電化學(xué)儲能目前主要以鉛蓄電池，鋰電池，液流電池和鈉硫電池四種儲能電池的形式實(shí)現工業(yè)應用。
表1 儲能電池技術(shù)經(jīng)濟指標現狀對比
（資料來(lái)源：《儲能科學(xué)與技術(shù)》）
鉛蓄電池為目前發(fā)展最為成熟的儲能電池，具有成本低，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也受到壽命短，不環(huán)保等缺點(diǎn)的制約。
液流電池壽命長(cháng)，可深度充放電，但功率密度低，體積大，其運行時(shí)需要的大量管路、閥門(mén)、循環(huán)泵等輔助設備也使其成本居高不下。鈉硫電池能量密度較高，但成本高，運行安全問(wèn)題也有待改進(jìn)。
鋰電池能量密度高，壽命長(cháng)，體積小，技術(shù)壁壘和適用條件相對液流電池和鈉硫電池要低，使其在近年新增儲能容量中占據了較大的比例。但較高的成本，仍是其普及取代鉛蓄電池路上的一大障礙。
鈉硫電池，雖然具有高比功率和比能量的優(yōu)點(diǎn)，但其工作溫度需要維持在300~350攝氏度，電池的保溫及大規模投運的安全問(wèn)題也有待考究。
目前，儲能電池主要應用于電網(wǎng)輔助服務(wù)（調峰調頻），集中式清潔能源并網(wǎng)和用戶(hù)側（主要為配合光伏發(fā)電應用）。在不同的場(chǎng)合下，其成本也不同。根據Lazard的統計數據可知，儲能鋰電池現今在輔助服務(wù)方面發(fā)展更具經(jīng)濟優(yōu)勢，在用戶(hù)側應用的成本偏高。
圖4 美國儲能鋰電池的平準化度電成本（$/kWh）
（數據來(lái)源：Lazard，作者整理）
自2015年起，我國的電化學(xué)儲能裝機容量保持每年10%以上的增幅逐年遞增。根據CNESA統計，2017年我國新增的電化學(xué)儲能裝機容量中，用戶(hù)側的新增容量比例最大，為59%；新增容量中，用于輔助服務(wù)和集中式清潔能源并網(wǎng)的主要為鋰電池，而能量成本較低的鉛蓄電池主要集中在用戶(hù)側，占用戶(hù)側新增裝機容量的77%。
圖5 2017年我國電化學(xué)儲能新增容量結構
（數據來(lái)源：CNESA）
根據Lazard的統計數據和我國電化學(xué)儲能發(fā)展的情況，可知目前鋰電池儲能應用能夠先具備經(jīng)濟效益的領(lǐng)域，是在集中式清潔能源并網(wǎng)和輔助服務(wù)中的應用，而用戶(hù)側應用，成本偏高，還需要依靠政策的支持和鋰電池生產(chǎn)成本的降低。
四、用戶(hù)側儲能用途及價(jià)值實(shí)現
（1）峰谷電價(jià)套利
用戶(hù)側儲能多數以配合小功率光伏應用的光儲形式存在，用戶(hù)增設儲能容量，實(shí)現價(jià)值的最直接方式是對峰谷電價(jià)的套利。用戶(hù)可以在負荷低谷時(shí)，以較便宜的谷電價(jià)對自有儲能電池進(jìn)行充電，在負荷高峰時(shí)，將部分或全部負荷轉由自有儲能電池供電。其所能獲取的利潤可用峰電價(jià)減谷電價(jià)和儲能度電成本之和進(jìn)行估算。利潤的大小取決于峰谷電價(jià)差和電池成本的大小。
（2）提高自建光伏發(fā)電的利用率
光伏發(fā)電具有周期性，只能在白天光照條件合適的時(shí)候出力。加裝儲能電池，可以將光伏的發(fā)電量存儲起來(lái)，在適時(shí)的時(shí)候使用，消除了光伏發(fā)電與居民用電時(shí)間不同步的限制，大大提高光伏發(fā)電利用率。
（3）保證電網(wǎng)運行的穩定性
我國這兩年居民自建光伏裝機容量增長(cháng)迅猛，不帶儲能的光伏發(fā)電滲透率增大，必然會(huì )影響到電網(wǎng)的穩定性。若光伏發(fā)電出力過(guò)大，必然會(huì )在電網(wǎng)局部形成潮流倒送的現象，這會(huì )增大電網(wǎng)調度的難度，影響電網(wǎng)運行的安全。用戶(hù)側加裝儲能電池，可以在低壓側形成緩沖層，吸收部分出力過(guò)大的光伏發(fā)電，便于調度部門(mén)對潮流進(jìn)行控制，保證電網(wǎng)運行穩定性。
五、用戶(hù)側儲能普及需要解決的問(wèn)題
電力系統以電壓等級劃分，其潮流應盡可能在同一電壓等級內流動(dòng)，不同電壓等級的電力系統均需發(fā)展儲能，不能僅重視高壓電力系統的集中式大儲能站建設，還需重視用戶(hù)側儲能的發(fā)展。
（1）政策性問(wèn)題
由上述數據分析可知，用戶(hù)側儲能的成本相對較高，激勵用戶(hù)側儲能發(fā)展需要一定的政策性支持和補貼。在清潔能源發(fā)電容量擴大到一定階段時(shí)，必須重視儲能容量的同步增長(cháng)。
（2）管理性問(wèn)題
用戶(hù)側儲能容量的增大，將會(huì )對電網(wǎng)的調度帶來(lái)新的變革和挑戰。用戶(hù)側儲能為分布式儲能，充分調配用戶(hù)側儲能，能大大減少對大型儲能站的建設數量，在保證電網(wǎng)安全運行的同時(shí)，實(shí)現經(jīng)濟效益最優(yōu)化。
（3）技術(shù)性問(wèn)題
儲能電池有其響應速度快，便于模塊化生產(chǎn)的優(yōu)勢，但同時(shí)也具有一個(gè)缺點(diǎn)，其充放電次數決定了儲能電池是一個(gè)消耗品。提高儲能電池的利用率，降低生產(chǎn)成本，可以從提高生產(chǎn)工藝，優(yōu)化充放電管理程序，發(fā)展儲能電池回收再利用技術(shù)三個(gè)方面著(zhù)手。
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