產(chǎn)品分類(lèi)
Products安科瑞 陳聰
【摘要】?jì)δ芗夹g(shù)是解決電力規模存儲及調度的關(guān)鍵技術(shù),對維持電力系統的穩定性和靈活性具有重要作用。隨著(zhù)風(fēng)電、光伏發(fā)電上網(wǎng)規模的不斷增加,電力系統將面臨較大的波動(dòng)。儲能技術(shù)能夠在發(fā)電側、電網(wǎng)側和用戶(hù)側發(fā)揮平衡供需的作用,有效提高風(fēng)電、光伏發(fā)電的可靠程度。當前,我國儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈,且在國際市場(chǎng)上處于優(yōu)勢地位,具有突出的產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。為了維持并增強這種競爭優(yōu)勢,我國需要在儲能產(chǎn)業(yè)政策扶持、技術(shù)研發(fā)應用、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、加強標準建設等多個(gè)方面發(fā)力,推動(dòng)儲能技術(shù)的規?;瘧煤蛢δ墚a(chǎn)業(yè)的競爭力提升。
【關(guān)鍵詞】?jì)δ墚a(chǎn)業(yè)儲能技術(shù)能源系統
0.引言
儲能是指通過(guò)特定裝置或介質(zhì)將能量存儲并利用的技術(shù)。儲能產(chǎn)業(yè)的興起與電力發(fā)展密切相關(guān)。在電力系統中,發(fā)電、輸配電、用電需要保持實(shí)時(shí)平衡狀態(tài)。儲能技術(shù)的出現深刻地改變了電力的生產(chǎn)消費方式。例如,我們可以將儲能簡(jiǎn)單地理解為一個(gè)大型電池,其可以暫時(shí)儲存電力,當消費者需要時(shí)再供應電力。為了應對氣候變化的挑戰,在未來(lái)全球各國的新型能源系統中,風(fēng)電、光伏將成為主要的發(fā)電能源。但是,受氣溫、氣壓、風(fēng)力等氣象因素影響,風(fēng)電、光伏出力有很大的不穩定性。在“雙碳”目標下,我國風(fēng)電、光伏技術(shù)快速進(jìn)步,裝機規模不斷擴大。從成本角度來(lái)看,風(fēng)電、光伏的發(fā)電成本進(jìn)一步下降,發(fā)電經(jīng)濟性已顯著(zhù)提高。鑒于可再生能源將大規模并網(wǎng)的現實(shí)情況,儲能能夠有效地提高風(fēng)電、光伏發(fā)電的可靠程度。因此,儲能將成為新型能源系統的重要組成部分。從更多樣的應用場(chǎng)景來(lái)看,儲能技術(shù)不只是解決風(fēng)電、光伏大規模接入電網(wǎng)產(chǎn)生波動(dòng)的重要技術(shù),也是分布式能源、能源互聯(lián)網(wǎng)等新興模式發(fā)展所的技術(shù)基礎。儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界各國實(shí)現清潔能源轉型的重要戰略性新興產(chǎn)業(yè)。我國的儲能全產(chǎn)業(yè)鏈目前已經(jīng)處于國際*水平,但仍需要保持優(yōu)勢和未來(lái)競爭力。
1.儲能行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局
儲能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈分布較為廣泛。儲能產(chǎn)業(yè)的上游主要是原材料供應行業(yè)以及設備制造商等,包括儲能電池供應以及電池管理系統和儲能變流器等支持設備,主要涵蓋電化學(xué)儲能、物理儲能等主要技術(shù)。儲能產(chǎn)業(yè)的中游主要是系統集成商,部分設備制造商、專(zhuān)業(yè)集成商均參與該環(huán)節。該環(huán)節負責將不同種類(lèi)的儲能部件進(jìn)行設計、制造以及集成,*終整合為符合各類(lèi)場(chǎng)景需求的儲能系統。儲能產(chǎn)業(yè)下游包括發(fā)電側儲能、電網(wǎng)側儲能、各類(lèi)工商業(yè)分布式儲能和家庭用戶(hù)儲能等,例如鋰電池儲能電站、壓縮空氣儲能電站的運行維護等。
儲能上游產(chǎn)業(yè)中的原材料主要包括正極材料、負極材料、電解液等。鋰電池是目前儲能電池的主要生產(chǎn)方案。正極材料與鋰電池的電化學(xué)性能密切相關(guān),其決定了電池的能量密度和安全性能。一般來(lái)說(shuō),正極材料的成本占比較高,占鋰電池材料成本的30%左右。作為產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵部分,儲能電池行業(yè)的競爭十分激烈。目前,我國儲能電池行業(yè)的競爭優(yōu)勢比較明顯,以寧德時(shí)代、比亞迪為代表的企業(yè)市場(chǎng)*占比較大。
儲能的中游產(chǎn)業(yè)一般是指儲能系統集成,即根據各類(lèi)場(chǎng)景要求,設計優(yōu)化儲能系統。該環(huán)節按照用戶(hù)需求,選擇合適的儲能技術(shù)和產(chǎn)品,并針對儲能單位進(jìn)行組合利用,從而應用于工商業(yè)用戶(hù)側、發(fā)電側、電網(wǎng)側等各類(lèi)場(chǎng)景。當前,儲能系統集成一般為多樣化項目,即根據具體的應用場(chǎng)景進(jìn)行電池選擇、系統控制合成以及管理系統搭建。相比于一般的電動(dòng)汽車(chē)電池系統,儲能系統集成更為復雜精密,涵蓋電池管理、熱安全管理、智能監控運行等多個(gè)因素。從國內市場(chǎng)競爭格局來(lái)看,儲能系統集成行業(yè)的總體集中度不高。此外,當前儲能系統的商業(yè)模式多是投資、運營(yíng)一體化的方式。一些公司正進(jìn)一步進(jìn)行業(yè)務(wù)細分,轉而關(guān)注儲能電站的智能運維以及精細化管理。
儲能下游產(chǎn)業(yè)按照應用場(chǎng)景可以分為發(fā)電側、電網(wǎng)側和用戶(hù)側。發(fā)電側儲能主要由華能、華電、大唐、國電投、能源集團等國有電力集團完成。目前電網(wǎng)側的集成廠(chǎng)商主要是以南瑞、中天、許繼為代表的電力企業(yè)。這些電力企業(yè)是電網(wǎng)的長(cháng)期合作伙伴,了解電網(wǎng)的實(shí)際運行情況。目前,我國用戶(hù)側儲能項目規模較小,且多為工商業(yè)用戶(hù),家庭用戶(hù)較少。此外,電化學(xué)儲能的資源回收和利用還未得到充分的市場(chǎng)發(fā)掘和重視,未來(lái)這將會(huì )成為儲能下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要增長(cháng)點(diǎn)。
2.當前我國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展環(huán)境
儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到外部市場(chǎng)、政策支持和技術(shù)進(jìn)步等多方面的影響。本文主要選取儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)環(huán)境、政策環(huán)境和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。
在市場(chǎng)環(huán)境方面,儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭較好,未來(lái)發(fā)展前景較為廣闊。當前,儲能技術(shù)已經(jīng)逐步邁入大規模商業(yè)化應用階段,不同應用場(chǎng)景下的儲能技術(shù)迎來(lái)加速增長(cháng)。隨著(zhù)“雙碳”目標的提出,新能源電力的快速發(fā)展帶動(dòng)了儲能的規?;鲩L(cháng)。從宏觀(guān)層面來(lái)看,全社會(huì )整體用電量還在持續增長(cháng)。同時(shí),由于發(fā)電側的風(fēng)電、光伏等可再生能源技術(shù)快速進(jìn)步,新能源裝機的比例上升將加劇電力供給的波動(dòng)性。此外,從電力需求端來(lái)看,居民用電和三產(chǎn)業(yè)用電占比不斷提高。電力系統需要從適應工業(yè)負荷逐漸過(guò)渡到適應民用負荷。工商業(yè)用電規模較大、運行規律穩定,相對容易預測負荷。而居民用電規模小、運行不規律,所以難以準確預測電力需求。在居民電力需求不斷上升與電力需求波動(dòng)增大的新形勢下,儲能市場(chǎng)將會(huì )迎來(lái)更大的發(fā)展機遇。
在政策環(huán)境方面,近年來(lái),我國出臺了一系列的利好政策支持儲能產(chǎn)業(yè)提高自身競爭力。早在2014年,國務(wù)院就發(fā)布了《能源發(fā)展戰略行動(dòng)計劃(2014—2020年)》,指出儲能是未來(lái)重點(diǎn)創(chuàng )新領(lǐng)域之一。2016年,能源局發(fā)布《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》,嘗試將儲能與電力市場(chǎng)改革進(jìn)程相結合。2017年,發(fā)改委、能源局等五部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見(jiàn)》,該指導意見(jiàn)是針對儲能產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展的鼓勵性政策。當前,主要的儲能扶持政策可以分為兩類(lèi),一是給予儲能補貼,二是劃定配儲比例。全國多地都對電網(wǎng)側或者用戶(hù)側儲能實(shí)施補貼政策,主要針對固定投資、技術(shù)研發(fā)、調峰運營(yíng)等多個(gè)方面進(jìn)行支持。在劃定配儲比例上,目前我國正從鼓勵建立可再生能源配套儲能試點(diǎn),轉向要求新建光伏、風(fēng)電項目同時(shí)配置批量化的儲能設施。值得一提的是,歐美也在針對儲能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行政策扶持。目前,美國主要通過(guò)市場(chǎng)化的手段來(lái)推動(dòng)儲能的規?;l(fā)展。美國要求電力公司支持大客戶(hù)利用儲能來(lái)替代電網(wǎng)調峰,建立了電力零售市場(chǎng)的服務(wù)補償機制,制定出了一套適用于儲能市場(chǎng)化的電力市場(chǎng)規則。此外,歐盟各國紛紛頒布了多樣化的扶持政策推動(dòng)用戶(hù)側儲能的普及。具體來(lái)說(shuō),歐盟使用的扶持手段主要包括直接補貼終端客戶(hù)、對儲能系統安裝實(shí)施稅收減免等。
在技術(shù)發(fā)展方面,儲能技術(shù)目前以抽水蓄能技術(shù)*為成熟,電池儲能技術(shù)處于快速發(fā)展階段,其他一些儲能技術(shù)發(fā)展較為緩慢,有的仍處于示范階段。從電池儲能累計裝機規???,鋰電池仍是裝機規模*大的儲能技術(shù)。鋰電池在電化學(xué)儲能中占有優(yōu)勢,*主要原因是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其通過(guò)規模經(jīng)濟顯著(zhù)降低了動(dòng)力鋰電池的綜合成本。其他如壓縮空氣儲能示范項目仍處于技術(shù)驗證的示范階段,且都沒(méi)有商業(yè)投運,仍處于小規模的示范中。飛輪儲能雖然有商用項目,但是容量較小,其固有的技術(shù)特征導致成本較高,難以實(shí)現大規模商業(yè)化應用??傮w來(lái)看,在各類(lèi)儲能技術(shù)中,電化學(xué)儲能的應用前景*好,鋰電池已經(jīng)成為儲能的中堅力量。
3.儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊
隨著(zhù)氣候治理的迫切性加大,儲能技術(shù)正成為推動(dòng)全球能源系統實(shí)現低碳轉型的重要引擎。早期,儲能市場(chǎng)主要集中于抽水蓄能。如今,電化學(xué)儲能已經(jīng)展現出巨大的增長(cháng)潛力。根據中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟的不完*統計,截至2022年底,全球已經(jīng)運行的儲能項目中,以電化學(xué)儲能為代表的新型儲能累計裝機年增長(cháng)率達到80%。其中,鋰離子電池展現出強勁的增長(cháng)勢頭,其年增長(cháng)率超過(guò)85%。具體到我國情況來(lái)看,截至2022年底,我國已投運電力儲能項目累計裝機規模占全球市場(chǎng)總規模的25%。其中,新型儲能項目的年增長(cháng)率達120%。綜合而言,當前我國儲能市場(chǎng)正處于快速發(fā)展階段,其中電化學(xué)儲能將成為關(guān)鍵的市場(chǎng)增長(cháng)點(diǎn)。我國作為新興儲能市場(chǎng)將迎來(lái)蓬勃發(fā)展。
儲能回收市場(chǎng)具有較大的發(fā)展潛力。從生命周期流程來(lái)看,隨著(zhù)鋰電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,未來(lái)電池回收產(chǎn)業(yè)也將有較大發(fā)展空間。電池梯次利用是提高資源使用效率、實(shí)現綠色循環(huán)發(fā)展的重要手段。梯次利用的回收收益高于原材料的直接回收收益,不少布局電池回收的企業(yè)已經(jīng)實(shí)現了在回收業(yè)務(wù)上的盈利。未來(lái)電池回收產(chǎn)業(yè)將通過(guò)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步和回收利用機制的不斷完善實(shí)現快速發(fā)展。
儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)政策的大力支持和黨戰略部署。一直以來(lái),我國對儲能產(chǎn)業(yè)都有積極的政策支持。2021年,發(fā)展改革委、能源局出臺了“十四五”期間層面的綜合性?xún)δ苷?mdash;—《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》,規劃了新型儲能在未來(lái)十年的總體發(fā)展目標,進(jìn)一步提出到2025年我國新型儲能裝機規模要達到3000萬(wàn)千瓦以上的發(fā)展目標。在《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》中,提出了新型儲能發(fā)展目標,到2025年做到規?;l(fā)展、具備大規模商業(yè)化應用條件,到2030年做到緊跟市場(chǎng)化發(fā)展。這些政策明確了儲能裝機規模目標、市場(chǎng)地位、商業(yè)模式,未來(lái)隨著(zhù)可再生能源加速發(fā)展,我國儲能產(chǎn)業(yè)規模將持續擴大。
具體到相關(guān)儲能技術(shù)來(lái)看,電化學(xué)儲能中的鋰電儲能將成為先鋒力量。電化學(xué)儲能的靈活性使其在發(fā)電側、電網(wǎng)側、用戶(hù)側以及微電網(wǎng)側都可以得到廣泛應用。近年來(lái),由于電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,鋰電池的成本水平已逐步下降,初步具備規模商業(yè)化應用的可行性。在鋰電池中,從電力系統安全性、穩定性要求以及電池成本綜合來(lái)看,磷酸鐵鋰電池是*具優(yōu)勢的。中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟公布的數據顯示,2020年磷酸鐵鋰電池占據我國鋰電池出貨量的九成以上,預計未來(lái)磷酸鐵鋰電池在鋰電儲能應用的地位將進(jìn)一步得到延續。
未來(lái),儲能可能會(huì )向以下三個(gè)方向發(fā)展,分別是發(fā)電側平衡電網(wǎng)調峰、用戶(hù)側備用調峰以及回收端再利用。
一,有效利用大型儲能系統,通過(guò)“風(fēng)光儲一體化”保障可再生能源的有效消納。隨著(zhù)電氣化在各行各業(yè)的深入推進(jìn),以風(fēng)電、光伏為主的可再生能源電力需要大規模并網(wǎng)消納。由于風(fēng)電和光伏的間歇性特征,其出力存在較大的波動(dòng),因此發(fā)電側需要建立相對應的儲能系統。業(yè)界普遍認為電化學(xué)儲能是解決可再生能源電力消納、穩定其出力曲線(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。我國電力系統正加快向新型能源系統方向轉變,電力系統總體靈活性要求逐年提升。③由于風(fēng)電、光伏發(fā)電輸出依賴(lài)于可預測性較差的自然資源,出力波動(dòng)性較大。以新能源為主體的電力系統無(wú)法與用電負荷及時(shí)匹配,所以需要搭配具有調頻、調峰功能的靈活性電源。例如,可以在發(fā)電側部署電池儲能、抽水蓄能、燃氣電站等靈活調節電源。但是,我國此類(lèi)靈活電源裝機比例較低,靈活調節能力仍然存在短板。因此,為了增強電力系統的靈活性,電池儲能等靈活調節電源需要大規模布局。2021年發(fā)展改革委、能源局發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見(jiàn)》,明確提出要積極利用存量常規電源,合理配置儲能,統籌各類(lèi)電源規劃、設計、建設、運營(yíng),優(yōu)先發(fā)展新能源。未來(lái)在政策引導和市場(chǎng)需求的共同作用下,大型儲能系統將迎來(lái)更多發(fā)展機遇。
二,用戶(hù)側儲能迎來(lái)新的發(fā)展機遇。用戶(hù)側儲能是指在用戶(hù)側安裝儲能設備,通過(guò)儲存用戶(hù)產(chǎn)生或購買(mǎi)的電力來(lái)滿(mǎn)足用電需求,從而降低用電成本并提高可靠性。簡(jiǎn)而言之,用戶(hù)可以在需要用電時(shí)釋放儲存在電池中的能量,從而避免在用電高峰時(shí)購買(mǎi)高價(jià)電力,節省用電成本。此外,用戶(hù)側儲能還可用于應對突發(fā)情況,如在停電時(shí),提供備用電力以維持關(guān)鍵設施運行和滿(mǎn)足基本生活需求,減少在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)的保供壓力。對于支持新能源發(fā)電,用戶(hù)側儲能也能發(fā)揮重要作用,通過(guò)存儲多余的可再生能源并在需要時(shí)釋放,以維持供電系統的穩定運行。工商業(yè)主和家庭用戶(hù)是用戶(hù)側儲能的主要目標客戶(hù)群體,他們使用儲能的目的主要是緊急備用、分時(shí)電價(jià)管理等。目前,用戶(hù)側儲能在工商業(yè)和個(gè)人用戶(hù)等下游應用中逐漸擴大。在工商業(yè)方面,商場(chǎng)和辦公大樓等可以利用用戶(hù)側儲能項目,在谷時(shí)儲存電量以降低成本。對于個(gè)人用戶(hù),用戶(hù)側儲能同樣能有效降低用電成本,節約家庭用電支出。此外,用戶(hù)側儲能還可以與分布式光伏、風(fēng)電等可再生能源設備結合,提高工商業(yè)和個(gè)人用戶(hù)的自給自足能力。例如,在數據等場(chǎng)景中建立儲能電站模式。除了提供備電服務(wù)外,還可以利用儲能容量參與調峰,參與需求側響應。儲能電源既可以做不間斷電源,又可以做儲能電站發(fā)電,在不改變配電系統結構的情況下,用戶(hù)可以通過(guò)儲能系統削峰填谷,產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
三,未來(lái)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展*點(diǎn)還包括動(dòng)力電池回收梯次利用,這是我國循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。一般來(lái)說(shuō),退役動(dòng)力電池具有一定的額定容量,可以對動(dòng)力電池進(jìn)行多情景利用。當前,我國鼓勵新能源汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、梯次利用企業(yè)共同參與退役動(dòng)力電池的回收利用。相關(guān)企業(yè)可以將動(dòng)力電池應用基站備電、儲能、充電等領(lǐng)域,從而提高綜合利用經(jīng)濟效益。在“分布式光伏+儲能+充電樁”及“可再生能源+儲能”進(jìn)行并網(wǎng)等較為常見(jiàn)的應用場(chǎng)景中,動(dòng)力電池梯次利用可以降低項目成本,提高項目收益。退役動(dòng)力電池可以回收,并配套應用于分布式或集中式可再生能源發(fā)電站,起到儲能的作用。退役動(dòng)力電池可以在用戶(hù)側(家庭、小型工作場(chǎng)地)作為儲能電源發(fā)揮備用作用。結合智能電網(wǎng)系統,退役動(dòng)力電池也可以作為調節峰谷的用戶(hù)端儲能系統,幫助用戶(hù)削峰填谷。另外,集中式的動(dòng)力電池可以與風(fēng)電、光伏發(fā)電進(jìn)行結合,從而實(shí)現低成本儲能,降低風(fēng)電、光伏的上網(wǎng)成本。將退役動(dòng)力電池轉為集中式儲能主要是因為其有以下兩大優(yōu)點(diǎn)。一方面,退役動(dòng)力電池的成本低廉,可以降低因大規模新建電化學(xué)儲能系統產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟成本;另一方面,充分利用電動(dòng)汽車(chē)的儲能性作用,可以降低動(dòng)力電池淘汰產(chǎn)生的污染問(wèn)題。
當前我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問(wèn)題
儲能作為一種新興技術(shù),在發(fā)展過(guò)程中面臨安全事故頻發(fā)、安裝運行成本較高、獨立市場(chǎng)主體地位缺乏等諸多挑戰。當前,除了儲能的安全性和經(jīng)濟性問(wèn)題亟待解決,污染問(wèn)題也需要關(guān)注。另外,儲能的商業(yè)化安裝運營(yíng)經(jīng)濟性較低,參與儲能產(chǎn)業(yè)的投資較少,這都限制了儲能產(chǎn)業(yè)的大規模發(fā)展。
一,儲能的安全性問(wèn)題值得重視。一直以來(lái),安全都是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展*為重要的前提。目前,儲能的安全性問(wèn)題主要集中于電化學(xué)儲能的安全隱患。盡管電化學(xué)儲能表現出強勁的發(fā)展潛力以及應用優(yōu)勢,但是其電池存在較大的失控風(fēng)險。儲能電站的整體安全需要集電氣安全、火災安全、化學(xué)安全等多方面于一體。不同儲能形式所對應的安全風(fēng)險也不同。當前,國內儲能安全標準體系尚未形成,相關(guān)政策制度亦需完善。盡管全球儲能安全準則體系正在形成,但目前仍不足以保障儲能安全。這就導致儲能企業(yè)在安全標準上存在較大的偏差,無(wú)法滿(mǎn)足對安全標準和質(zhì)量監控的更高要求。此外,儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的污染問(wèn)題也較為嚴重。隨著(zhù)電化學(xué)儲能系統的廣泛部署,如何處理生產(chǎn)及報廢階段產(chǎn)生的污染物成為一個(gè)重要問(wèn)題。當前,企業(yè)缺乏足夠的技術(shù)手段來(lái)應對這一挑戰,可能會(huì )影響儲能產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展。
二,目前建設與運行儲能系統的成本相對較高,限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應用。同時(shí),儲能時(shí)間和能量密度的局限性是一些儲能技術(shù)面臨的問(wèn)題,特別是在那些對儲能性能要求較高的應用場(chǎng)景中。進(jìn)一步地,儲能技術(shù)的生命周期和維護需求各異,這要求實(shí)施更為精細化的管理和維護策略,以保障其高效運行。儲能技術(shù)作為一項新興技術(shù),其發(fā)展需要持續的資金投入以支持技術(shù)創(chuàng )新。但在當前的電力系統中,儲能參與輔助服務(wù)的補償機制尚不充分,峰谷電價(jià)套利的機會(huì )也相對有限,再加上用電側輔助服務(wù)市場(chǎng)的不完善,這些都對儲能技術(shù)的盈利模式構成了挑戰。為此,降低成本、提高盈利能力成為推動(dòng)儲能技術(shù)普及的關(guān)鍵。
三,儲能的市場(chǎng)主體地位缺乏保障,尚缺乏成熟的商業(yè)模式。為了推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)的大規模發(fā)展,除了政策導向外,還需確保其盈利模式得到保障,使其在電力市場(chǎng)中獲得收益。2022年6月,發(fā)展改革委、能源局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲能參與電力市場(chǎng)和調度運用的通知》,明確要建立完善適應儲能參與的市場(chǎng)機制,鼓勵新型儲能自主選擇參與電力市場(chǎng),堅持以市場(chǎng)化方式形成價(jià)格。盡管已提出明確新型儲能的獨立市場(chǎng)主體地位,但在具體應用場(chǎng)景中,如共享儲能和新能源場(chǎng)站輔助服務(wù),仍缺乏針對性的政策制度保障。受電力市場(chǎng)改革進(jìn)程緩慢等因素限制,儲能尚未以獨立市場(chǎng)參與者的身份進(jìn)入電力市場(chǎng)交易。雖然我國電力體制經(jīng)歷了多次改革,但電力現貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)建設仍有待完善。儲能的商品屬性在價(jià)格中未能完*體現,限制了儲能技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢。盡管各地已建立峰谷電價(jià)和季節性電價(jià)制度,但價(jià)格機制仍不夠靈活,未能充分體現電力在不同時(shí)段的價(jià)值差異,限制了儲能的套利空間,并降低了電力系統的運行效率。此外,儲能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式尚不明晰,限制了儲能產(chǎn)業(yè)的靈活發(fā)展,導致儲能的多元價(jià)值尚未得到充分體現。
5.推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的建議
一,完善促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策機制,加大扶持力度。政策支持目前仍是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素,并決定了儲能技術(shù)路線(xiàn)的前進(jìn)方向。⑤建議各級加大對儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度。例如,降低儲能應用的市場(chǎng)準入條件,可以考慮對配置儲能的新能源電力進(jìn)行優(yōu)先并網(wǎng)和優(yōu)先發(fā)放相應的減排配額。同時(shí),可以考慮對儲能產(chǎn)業(yè)提供直接的財政支持。例如,向儲能應用的示范項目提供資助,對儲能裝機提供容量補貼或者電量補貼,對儲能投資采取稅收減免等政策。此外,儲能產(chǎn)業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)具有緊密的聯(lián)系。對新能源的政策扶持和激勵,如電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)崛起、電池技術(shù)革新、電力體制改革等因素都是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力。
二,增加儲能關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)投入,進(jìn)一步降低儲能系統應用成本。具體來(lái)說(shuō),應該關(guān)注鋰電池儲能技術(shù)的研究。目前,電化學(xué)儲能技術(shù)中鋰電池技術(shù)發(fā)展*為迅猛,前景*為廣闊。但是,鋰電池技術(shù)還存在安全性不高、效率較低等多方面的問(wèn)題。因此,相關(guān)的技術(shù)研發(fā)應該基于提高技術(shù)安全程度與充放電效率的總體目標,由科研機構和企業(yè)共同組織實(shí)施儲能關(guān)鍵材料、模塊、系統和回收技術(shù)的攻關(guān)研究。在企業(yè)生產(chǎn)層面,鼓勵儲能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)采用制造技術(shù)和理念,開(kāi)發(fā)應用的儲能系統集成、能量管理系統與智能控制技術(shù)。此外,儲能技術(shù)較高的應用成本也是阻礙當前儲能技術(shù)大規模商用的重要因素。因此,有必要通過(guò)政策推動(dòng)和技術(shù)研發(fā)等方式進(jìn)一步降低儲能技術(shù)的成本,盡快推動(dòng)低成本、安全性高的儲能技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)。
三,推動(dòng)儲能上下游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,保持目前全產(chǎn)業(yè)鏈的競爭力,進(jìn)一步加強儲能賽道不同環(huán)節的布局。尤其是要加快發(fā)展儲能下游回收產(chǎn)業(yè)。目前,我國儲能電池的回收梯級利用剛剛起步,商業(yè)模式還不夠成熟。部門(mén)可以針對不同行業(yè)進(jìn)行動(dòng)力電池梯級利用的試點(diǎn),并依據試點(diǎn)項目的實(shí)際效果,總結發(fā)展經(jīng)驗并制定更加完善的發(fā)展規劃。同時(shí),要鼓勵市場(chǎng)主體積極探索儲能電池多情景梯級利用方案。另外,面對未來(lái)儲能電池市場(chǎng)爆發(fā)式的增長(cháng)模式,部門(mén)應提前規劃市場(chǎng)管理方案,確立準入標準,以確保儲能電池回收過(guò)程中的安全性。部門(mén)、行業(yè)組織以及*企業(yè)還可以共同構建儲能項目全生命周期管理體系,保障儲能系統長(cháng)期安全運行和回收利用。
四,完善儲能標準體系建設,支持儲能產(chǎn)業(yè)安全、規?;l(fā)展。一直以來(lái),儲能在生產(chǎn)、集成運營(yíng)、*終回收等環(huán)節沒(méi)有形成統一標準。因此,許多儲能產(chǎn)品出現了令人擔憂(yōu)的安全質(zhì)量問(wèn)題,不利于儲能產(chǎn)業(yè)長(cháng)期的良性發(fā)展。因此,應建立完善儲能安全標準相關(guān)規定,加強各主體的儲能安全意識,將儲能安全主體責任落實(shí)到位,為儲能的安全應用提供有力的法律法規保障。具體來(lái)說(shuō),有關(guān)部門(mén)應該盡快建立完善儲能項目準入標準,指導行業(yè)、企業(yè)共同建設包括安全、質(zhì)量、環(huán)保標準等在內的儲能綜合評價(jià)體系。同時(shí),我國儲能行業(yè)標準體系也要主動(dòng)對接國際化標準,主動(dòng)制定相關(guān)的技術(shù)規范。
五,提高儲能獨立市場(chǎng)主體地位,鼓勵儲能行業(yè)以新商業(yè)模式參與電力市場(chǎng)。我國已經(jīng)初步明確了儲能的獨立市場(chǎng)主體地位,并鼓勵探索建設共享儲能。獨立市場(chǎng)主體地位的初步確立釋放了儲能的靈活性,能夠推動(dòng)儲能系統的優(yōu)化配置。在此基礎上,要進(jìn)一步提高儲能以獨立市場(chǎng)主體地位參與電力市場(chǎng)交易的積極性。當前,儲能的多元價(jià)值還無(wú)法完*體現在價(jià)格中,無(wú)法高效地調動(dòng)儲能企業(yè)參與投資的積極性。因此,儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展亟待一個(gè)制度更加規范、市場(chǎng)化程度更高的電力市場(chǎng)。目前國內電力市場(chǎng)改革進(jìn)程較為緩慢,關(guān)于輔助服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展的具體規則也在進(jìn)一步探索中。具體來(lái)說(shuō),在電力市場(chǎng)改革進(jìn)程中,應考慮將儲能以獨立盈利主體的角色納入改革考量。通過(guò)協(xié)同推進(jìn)電力市場(chǎng)改革和輔助服務(wù)市場(chǎng)建設,進(jìn)一步明確電力市場(chǎng)中儲能的準入條件、交易機制以及技術(shù)標準。通過(guò)明晰輔助服務(wù)市場(chǎng)的市場(chǎng)價(jià)格、出清算法等規則體系,幫助各投資主體更加充分地認識到儲能的市場(chǎng)價(jià)值,從而推進(jìn)儲能的規?;瘧?。
6.安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統
6.1概述
Acrel-2000MG儲能能量管理系統是安科瑞專(zhuān)門(mén)針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統,可實(shí)現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢(xún)與分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理、歷史曲線(xiàn)等功能。其中策略管理,支持多種控制策略選擇,包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統不僅可以實(shí)現下級各儲能單元的統一監控和管理,還可以實(shí)現與上級調度系統和云平臺的數據通訊與交互,既能接受上級調度指令,又可以滿(mǎn)足遠程監控與運維,確保儲能系統安全、穩定、可靠、經(jīng)濟運行。
6.2應用場(chǎng)景
適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。
6.4系統功能
(1)實(shí)時(shí)監管
對微電網(wǎng)的運行進(jìn)行實(shí)時(shí)監管,包含市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及用電負荷,同時(shí)也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。
(2)智能監控
對系統環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,掌握微電網(wǎng)系統的運行狀況。
(3)功率預測
對分布式發(fā)電系統進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預測,并展示合格率及誤差分析。
(4)電能質(zhì)量
實(shí)現整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態(tài)數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數據進(jìn)行監測分析及錄波展示,并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監測。
(5)可視化運行
實(shí)現微電網(wǎng)無(wú)人值守,實(shí)現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進(jìn)行不間斷監控。
(6)優(yōu)化控制
通過(guò)分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進(jìn)行功率預測,并結合分布式電源出力與儲能狀態(tài),實(shí)現經(jīng)濟優(yōu)化調度,以降低尖峰或者高峰時(shí)刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。
(7)收益分析
用戶(hù)可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據,同時(shí)可以切換年報查看每個(gè)月的電量和收益。
(8)能源分析
通過(guò)分析光伏、風(fēng)電、儲能設備的發(fā)電效率、轉化效率,用于評估設備性能與狀態(tài)。
(9)策略配置
微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統組成、基礎參數、運行策略及統計值進(jìn)行設置。其中策略包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。
7.硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設備 | 型號 | 圖片 | 說(shuō)明 |
1 | 能量管理系統 | Acrel-2000MG | | 內部設備的數據采集與監控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數據采集、上傳及轉發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計劃曲線(xiàn)、需量控制、削峰填谷、備用電源等 |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 | | 系統軟件顯示載體 |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS | | 為監控主機提供后備電源 |
4 | 打印機 | HP108AA4 | | 用以打印操作記錄,參數修改記錄、參數越限、復限,系統事故,設備故障,保護運行等記錄,以召喚打印為主要方式 |
5 | 音箱 | R19U | | 播放報警事件信息 |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò )交換機 | D-LINKDES-1016A16 | | 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò )交換機解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò )安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問(wèn)題 |
7 | GPS時(shí)鐘 | ATS1200GB | | 利用gps同步衛星信號,接收1pps和串口時(shí)間信息,將本地的時(shí)鐘和gps衛星上面的時(shí)間進(jìn)行同步 |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC | | 電力參數測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率,頻率、功率因數等)、復費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現斷路器開(kāi)關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能 |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE | | 可測量直流系統中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數據轉換、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能 |
10 | 電能質(zhì)量監測 | APView500 | | 實(shí)時(shí)監測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類(lèi)電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS | | 防孤島保護裝置,當外部電網(wǎng)停電后斷開(kāi)和電網(wǎng)連接 |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC | | 置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控,通訊一體化裝置,具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置 |
13 | 通信管理機 | ANet-2E851 | | 能夠根據不同的采集規的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據果集匯總: 提供規約轉換、透明轉發(fā)、數據加密壓縮、數據轉換、邊緣計算等多項功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數據采集和數據轉發(fā),可多鏈路上送平臺據: |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport | | 功能:轉換“輔助系統"的狀態(tài)數據,反饋到能量管理系統中。 1)空調的開(kāi)關(guān),調溫,及完*斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現) 2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號 3)上傳UPS內部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設備 |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 | | 1)反饋各個(gè)設備狀態(tài),將相關(guān)數據到串口服務(wù)器:讀消防VO信號,并轉發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉發(fā) 3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門(mén)禁程傳感器信息,并轉發(fā) |
8.結論
儲能產(chǎn)業(yè)作為推動(dòng)能源結構轉型的關(guān)鍵力量,已經(jīng)成為全球范圍互相競爭的戰略性新興產(chǎn)業(yè)。在我國,發(fā)展新型儲能不僅是實(shí)現“雙碳”目標和推動(dòng)能源綠色低碳轉型的關(guān)鍵支撐,也是產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟發(fā)展的重要驅動(dòng)力。④儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅有助于促進(jìn)制造業(yè)轉型升級并構建完善的能源供給體系,還能夠增強我國在全球能源轉型中的發(fā)展優(yōu)勢??梢酝ㄟ^(guò)產(chǎn)業(yè)政策扶持、技術(shù)研發(fā)應用、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、加強標準建設以及完善市場(chǎng)體系等多個(gè)方面協(xié)同發(fā)力,推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)的規?;鲩L(cháng),增強我國在全球儲能領(lǐng)域的競爭優(yōu)勢。
參考文獻
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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版
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