近年來,隨著太陽能和風能等間歇性可再生能源在電網中的占比越來越高,儲能成為一個爭論不休的焦點話題。傳統的電力系統是為處理持續、穩定的能源流而設計的,面對高比例間歇性能源的接入,電力系統消納能力的短板凸顯,面臨著全新的挑戰。如果把電力系統看做一個巨人,那么從冒著黑煙的黑鐵巨人向長出綠葉花藤的綠樹巨人的蛻變,無疑是一個洗筋伐髓的艱難過程,其間肯定會產生諸多陣痛。
作為一種能夠在不需要時儲存能量,然后在需要時釋放能量的技術,儲能對電力系統的諸多益處已得到公認,其調頻、平滑出力、調峰、穩壓的功效已得到理論和實踐的證明。但是,當下儲能的系統級大規模應用仍然是一個非常昂貴的選擇,因此其對于實現“雙碳”目標和新型電力系統落地的作用如何有效發揮,仍需要深究。這個情況有點像保健品之于人體,相對于治療藥物的劑量和效果,完全不在一個量級上,雖然無論是宣傳上還是理論上,儲能都幾乎全能,但如果用類似藥品檢驗的標準去量化考量,則可能并沒有想象中那么美好。那么,問題來了,當新型電力系統面對新型儲能,如何掌握“用藥之道”?
儲能配置:對癥下藥,量體裁衣
根據實際情況配置適應儲能容量,需要對能源系統和當地環境的具體特征進行詳細分析。主要考慮因素包括當地的能源規劃、氣候資源和能源供需狀況。其中,能源規劃既包括能源結構的總體設計,也包括對并網消納、靈活調節、節能降碳等方面的具體要求,還涉及到能源相關的上下游產業布局;氣候資源既影響到負荷曲線的變化趨勢,也關系到當地風光資源的開發潛力和出力特點;能源供需在一天和一年中都會發生一定周期性和隨機性的變化,這種變化會通過調峰缺口、分時電價或現貨電價呈現出來,繼而影響儲能容量的最佳配置。為了科學合理配置儲能容量,必須綜合考慮上述因素,并對能源系統進行詳細分析計算,再基于結果制定儲能技術類型和容量的配置方式。
這是一個量體裁衣、對癥下藥的過程,即使同一省份,在不同的阻塞區,儲能的運行模式和使用效果也會大相徑庭,“一刀切”的儲能配置并不能保證解決任何實質性的運行問題。要以最終成效作為包括儲能在內的能源投資建設的評價標準,只有實際利用率高才能說明儲能或其他裝置容量配置的合理性。“源網荷儲”協同規劃和有機融合有助于確保儲能系統以綜合和協調的方式部署,關鍵是優化能源系統的整體效率和可靠性。協同規劃的一方面是可再生能源與電網的融合,基于其可變性和間歇性,考慮包括儲能在內的所有可用靈活性資源的需求;另一方面是儲能與整個系統的協調,需要考慮儲能系統自身部署的位置和容量,與電力系統交互的技術和監管要求,以及相關的市場規則等。
雖然儲能的規劃和配置應該因地制宜地通過測算確定合理規模和形式,但從大的發展階段可以分為兩個階段。第一個階段是仍主要以火電等傳統能源參與調節支撐可再生能源消納的時期,該階段儲能還不具備大規模經濟使用的條件,應該作為系統的一種有效補充,作為電力系統的“保健品”酌情使用,不需要強制配置,以最終見效為目標理性自主配置;第二個階段,隨著可再生能源并網比例突破臨界點,無法繼續依靠傳統能源作為常態支撐時,儲能和需求側響應,甚至可再生能源本身,都要作為靈活性調節資源的一部分參與其中,該階段儲能將成為系統所必需的處方藥,但此時市場機制應能夠納入靈活性價值的考量,使儲能投資運營能夠通過直接參與市場得到回報,形成良性的商業模式。
近日,由國家能源局牽頭制定發布的《新能源基地跨省區送電配置新型儲能規劃技術導則》(征求意見稿)指出,儲能的配置規模應綜合考慮配套支撐電源的調峰能力和其他調控手段后,通過生產模擬測算分析確定。其中,配套支撐電源包括煤電、氣電、水電、抽水蓄能等,因而對于煤電裝機豐富和擁有大型抽水蓄能電站,以及負荷與新能源出力匹配較好的區域,儲能的配置規模需求會相對降低。
“儲能+”模式:良方活用,無限組合
儲能技術本身具有一專多能的特點和靈活多樣的技術路線,主要體現在促進可再生能源的消納并網、改善電網的穩定性和可靠性、實現交通電氣化、改善偏遠或離網地區的電力供應、提升能源利用效率等方面。而除儲能技術外,可再生能源發電技術、智能電網技術、能源優化運行管理等技術,也都成為未來更可持續的新型能源體系的關鍵組成部分。儲能和其他技術的結合,可以重構出一個更加靈活、可靠和可持續的新型能源系統,從而在滿足社會需求的同時,減少溫室氣體排放、應對氣候變化,因而“儲能+”模式有著近乎無限的可能。
總體而言,“儲能+”分為兩類:一是儲能技術與其他領域的結合,包括“儲能+光伏”“儲能+風能”“儲能+電動汽車”“儲能+氫燃料電池”等,通過儲能的加持突破對應領域技術上的既有限制,在新模式下形成合力;二是不同儲能技術之間的混合,包括:“鋰電+超級電容”“鋰電+液流電池”“飛輪+電池”“儲熱+儲電”等組合方式,使得功率型儲能與能量型儲能以合適的配比應對特定的應用場景,輔以狀態預測和優化控制技術,達到取長補短的效果。
充滿希望和可能性的東西總是讓人向往,但能否落地的關鍵因素還是盈利能力,上述每一種模式都有賴于有利的政策和市場環境的改善,以及儲能系統成本的繼續降低。值得說明的是,“儲能+”是非常靈活的,并不局限于“1+1”式的結合。隨著應用場景的細分,在有限的壽命和容量下,考慮到不同技術本身對使用強度、運行環境的要求,不同儲能技術與其他技術的疊加混合形式將形成不同成分構成的“藥方”,如同在單方和復方之間選擇的藝術。
商業模式:適量用藥,以終為始
配儲不是為配而配,是為了靈活調節。儲能到底需要上多少,應該按照最終能有效利用多少、發揮多少價值來確定。
國際可再生能源署(IRENA)在其發布的《電儲能估值框架》中從系統價值、項目成本和項目收入三個維度評估電儲能的價值。只有當項目收入適當高于項目成本時,項目才有商業落地的可行性,若此時項目的系統價值還能高于項目收入,則該項目除了滿足運營者自身商業回報之外,也對社會提供了額外的貢獻,是比較理想的狀態,儲能及相關行業必然能夠自發快速成長。但是,如果項目收入不足以回收成本,即使系統價值已被廣泛認可,仍然存在一個“誰來買單”的問題。況且,儲能項目的系統價值并不是可以完全顯性量化的,諸如延緩系統擴容、效率提升、燃料節約、運維降本等,都涉及到太多的變量,短期內難以形成一套能被社會接受的認定和補償標準。
現階段電力系統在靈活調節上的缺口成為促使各地推出配儲政策的直接原因,但至今沒有形成公認的關于該缺口及所需靈活性資源的測算方法和統計結果,配儲要求卻水漲船高地卷了起來,讓人有一種囤藥搶購的既視感,雖然不知道最終需要吃多少,拿到手里卻是更安心的。但儲能這劑好藥,對于電力系統這個超級巨人似乎囤多少都不夠用,但錢袋子卻眼見得變空了。“儲能曬太陽”或者“劣幣逐良幣”的怪象都是源于容量恐慌,糾結于以始為終,卻沒有從最終如何利用去考慮,勢必會造成巨大的浪費。
近年來,國家發改委和國家能源局宣布了大力發展新型儲能電站的總體規劃。我國各地積極跟進,紛紛推出利好儲能的優惠政策,如新能源強配儲能、儲能補貼、分時電價政策等。目前,全國各地正在執行的儲能補貼政策共有32項,其中2022年共發布20項。2022年的儲能補貼政策主要集中在用戶側,注重與分布式光伏相結合,因為地方招商產業需求較為旺盛。補貼方式主要包括容量補貼、放電補貼和投資補貼,其中以分布式光伏結合為主。浙江、江蘇、四川、安徽和廣東等地政策出臺最為密集,浙江省龍港市、北京市、重慶市銅梁區等地方政策支持力度較大。強配儲能的政策執行至今,已暴露出諸如一刀切、惡性競爭、利用率低下等方面的問題;分時電價的修訂,擴大了峰谷價差,從而增加了儲能電站的套利空間,未來將過渡為現貨電價;儲能補貼則在一定程度上緩解了當前儲能投資的資金壓力,但也受到資金來源和執行規范的限制。無論何種措施,均要注意避開強配已呈現出的問題,形成正向的精準激勵,從而促使儲能技術的進步、模式的創新和成本的下降。
儲能是一個處于快速發展期的技術密集型產業,同時也是一個面對不確定風險的資金密集型產業,在電力系統的綠色轉型期,儲能承載著眾多的期待,卻也難以掩飾尚不成熟的商業模式帶來的窘境。儲能這一味好藥要真正發揮藥效,既要悉心培育,也要去蕪存菁;既要精心調配,也需辨證施治;既要有主材打底,也要有輔料搭配,從而避免讓“一擁而上囤積、一哄而散丟棄”的故事重演。