2017年10月11日,國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》。指導(dǎo)意見(jiàn)是我國(guó)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的首個(gè)指導(dǎo)性政策。
指導(dǎo)意見(jiàn)的編制工作自2016年初啟動(dòng),歷時(shí)近兩年,由中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟協(xié)同國(guó)家能源局科技司及中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所、物理所、中國(guó)電科院、清華大學(xué)等科研單位負(fù)責(zé)相關(guān)研究工作和政策編寫工作。是中國(guó)第一個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策文件,對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有里程碑意義。
本文重點(diǎn)從儲(chǔ)能對(duì)提升電力系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性角度,針對(duì)指導(dǎo)意見(jiàn)將對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用產(chǎn)生的重大意義進(jìn)行分析和解讀。
基于對(duì)“我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)總體上已經(jīng)初步具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)”的判斷,《指導(dǎo)意見(jiàn)》明確提出了下一階段的發(fā)展目標(biāo),即“實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過(guò)度”,并且明確了第三條重點(diǎn)任務(wù)“推進(jìn)儲(chǔ)能提升電力系統(tǒng)靈活性穩(wěn)定性應(yīng)用示范”。
電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性是支撐可再生能源消納和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ),采用儲(chǔ)能技術(shù)則可以快速有效地提高電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。為了推進(jìn)儲(chǔ)能的應(yīng)用示范,指導(dǎo)意見(jiàn)從三個(gè)方面對(duì)該重點(diǎn)任務(wù)做了說(shuō)明:
第一,支持儲(chǔ)能系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)。
目前國(guó)外開(kāi)展的大容量?jī)?chǔ)能項(xiàng)目多數(shù)都是通過(guò)變電站直接接入電網(wǎng)的,《指導(dǎo)意見(jiàn)》為什么要提出“直接接入電網(wǎng)”呢?我個(gè)人的理解是,儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的地點(diǎn)和方式大體上可以分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè),不同的接入方式一般就意味著儲(chǔ)能接入容量、建設(shè)規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行模式不一樣。
目前我國(guó)在用戶側(cè)和電源側(cè)建設(shè)儲(chǔ)能項(xiàng)目碰到的問(wèn)題相對(duì)較少,但儲(chǔ)能系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)當(dāng)前還存在一些障礙,包括主體資格認(rèn)定、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、電價(jià)政策等等,主要原因之一是我國(guó)的電力法中還沒(méi)有針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的主體認(rèn)定內(nèi)容,按照慣例,無(wú)法對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)做出“電源”或“用戶”的分類。
作為對(duì)照,美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)早在2007年就推出了《防止輸電服務(wù)中不正當(dāng)?shù)钠缫暫推蛐浴罚?90法案),其中把儲(chǔ)能技術(shù)歸類為“非傳統(tǒng)發(fā)電電源”,明確要求區(qū)域電力市場(chǎng)允許“非傳統(tǒng)發(fā)電電源”提供輔助服務(wù)。此次《指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確“支持儲(chǔ)能系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)”,并指出要研究?jī)?chǔ)能并網(wǎng)容量、運(yùn)行控制、涉網(wǎng)保護(hù)、安全防護(hù)等技術(shù)內(nèi)容,相信對(duì)促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模商用會(huì)有很積極的意義。
第二,建立健全儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制。
從電力輔助服務(wù)獲得收益,是當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)主要的商業(yè)化運(yùn)行模式之一。在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家,都有比較成熟的電力市場(chǎng),配套的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)也比較清晰透明,客觀上有利于各類企業(yè)主體參與大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目的研發(fā)、投資、建設(shè)和運(yùn)行。我國(guó)目前各地執(zhí)行的輔助服務(wù)政策是由國(guó)家能源局及其派出機(jī)構(gòu)制定,并且主要是針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組。在京津唐、山西等區(qū)域執(zhí)行的政策已經(jīng)較好地體現(xiàn)了“按效果付費(fèi)”的精神,對(duì)推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)參與輔助服務(wù)提供了良好的政策環(huán)境。
2013年以來(lái)睿能世紀(jì)的幾個(gè)儲(chǔ)能商業(yè)化項(xiàng)目都得益于此。但是,現(xiàn)階段的輔助服務(wù)收入主要來(lái)源于發(fā)電企業(yè)之間的分?jǐn)?,并沒(méi)有將輔助服務(wù)的成本有效地傳導(dǎo)出來(lái),因此我國(guó)的電力輔助服務(wù)定價(jià)機(jī)制對(duì)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值還存在不確定性?!吨笇?dǎo)意見(jiàn)》里面明確提出要進(jìn)一步建立“誰(shuí)受益誰(shuí)付費(fèi)”的市場(chǎng)機(jī)制,這將是形成輔助服務(wù)市場(chǎng)長(zhǎng)期良性發(fā)展局面的關(guān)鍵。
第三,探索建立儲(chǔ)能容量電費(fèi)和儲(chǔ)能參與容量市場(chǎng)的規(guī)則機(jī)制。
除了上述兩方面的內(nèi)容以外,為儲(chǔ)能設(shè)立容量電費(fèi)是決定儲(chǔ)能系統(tǒng)能否在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)良性快速發(fā)展的核心機(jī)制。當(dāng)前提高我國(guó)電網(wǎng)的靈活性除了要增加調(diào)頻能力以外,更迫切的是提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力,尤其是進(jìn)入冬季以后北方地區(qū)電網(wǎng)普遍出現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰能力不足,導(dǎo)致嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。相對(duì)于傳統(tǒng)的抽水蓄能和燃機(jī)發(fā)電,儲(chǔ)能技術(shù)正在逐步表現(xiàn)出顛覆性的能力:
成本方面,以4小時(shí)容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)為基準(zhǔn),2007年,大規(guī)模鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本大約是每千瓦時(shí)8000~10000元;到2017年,該成本已經(jīng)下降到每千瓦時(shí)1800~2000元。預(yù)計(jì)未來(lái)3年左右,鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本預(yù)計(jì)將降低到每千瓦時(shí)1500~1700元。據(jù)了解,包括液流電池、壓縮空氣等其他儲(chǔ)能企業(yè)也都把每千瓦時(shí)1500~2000元作為研發(fā)的目標(biāo)成本。
性能方面,鋰電池系統(tǒng)的充放電能量效率能夠達(dá)到約90%,系統(tǒng)使用壽命已經(jīng)能夠超過(guò)10年,未來(lái)有望達(dá)到15年以上;其他的儲(chǔ)能技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)60%~85%的能量效率,系統(tǒng)使用壽命能達(dá)到10~30年不等。
相對(duì)于燃機(jī)調(diào)峰,儲(chǔ)能技術(shù)一方面不消耗化石能源(如果忽略能量損耗的話)、沒(méi)有“三廢”排放,另一方面能夠提供兩倍裝機(jī)容量的調(diào)節(jié)范圍(1MW的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠提供2MW的調(diào)節(jié)范圍);大部分電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)部署非常靈活、占地面積小、建設(shè)周期短。如果儲(chǔ)能技術(shù)能獲得類似于抽水蓄能和燃機(jī)的容量電費(fèi)政策,相信未來(lái)幾年我國(guó)儲(chǔ)能調(diào)峰市場(chǎng)將會(huì)呈現(xiàn)巨大的發(fā)展。
指導(dǎo)意見(jiàn)的編制工作自2016年初啟動(dòng),歷時(shí)近兩年,由中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟協(xié)同國(guó)家能源局科技司及中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所、物理所、中國(guó)電科院、清華大學(xué)等科研單位負(fù)責(zé)相關(guān)研究工作和政策編寫工作。是中國(guó)第一個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策文件,對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有里程碑意義。
本文重點(diǎn)從儲(chǔ)能對(duì)提升電力系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性角度,針對(duì)指導(dǎo)意見(jiàn)將對(duì)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用產(chǎn)生的重大意義進(jìn)行分析和解讀。
基于對(duì)“我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)總體上已經(jīng)初步具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)”的判斷,《指導(dǎo)意見(jiàn)》明確提出了下一階段的發(fā)展目標(biāo),即“實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過(guò)度”,并且明確了第三條重點(diǎn)任務(wù)“推進(jìn)儲(chǔ)能提升電力系統(tǒng)靈活性穩(wěn)定性應(yīng)用示范”。
電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性是支撐可再生能源消納和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ),采用儲(chǔ)能技術(shù)則可以快速有效地提高電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。為了推進(jìn)儲(chǔ)能的應(yīng)用示范,指導(dǎo)意見(jiàn)從三個(gè)方面對(duì)該重點(diǎn)任務(wù)做了說(shuō)明:
第一,支持儲(chǔ)能系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)。
目前國(guó)外開(kāi)展的大容量?jī)?chǔ)能項(xiàng)目多數(shù)都是通過(guò)變電站直接接入電網(wǎng)的,《指導(dǎo)意見(jiàn)》為什么要提出“直接接入電網(wǎng)”呢?我個(gè)人的理解是,儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的地點(diǎn)和方式大體上可以分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè),不同的接入方式一般就意味著儲(chǔ)能接入容量、建設(shè)規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行模式不一樣。
目前我國(guó)在用戶側(cè)和電源側(cè)建設(shè)儲(chǔ)能項(xiàng)目碰到的問(wèn)題相對(duì)較少,但儲(chǔ)能系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)當(dāng)前還存在一些障礙,包括主體資格認(rèn)定、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、電價(jià)政策等等,主要原因之一是我國(guó)的電力法中還沒(méi)有針對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的主體認(rèn)定內(nèi)容,按照慣例,無(wú)法對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)做出“電源”或“用戶”的分類。
作為對(duì)照,美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(FERC)早在2007年就推出了《防止輸電服務(wù)中不正當(dāng)?shù)钠缫暫推蛐浴罚?90法案),其中把儲(chǔ)能技術(shù)歸類為“非傳統(tǒng)發(fā)電電源”,明確要求區(qū)域電力市場(chǎng)允許“非傳統(tǒng)發(fā)電電源”提供輔助服務(wù)。此次《指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確“支持儲(chǔ)能系統(tǒng)直接接入電網(wǎng)”,并指出要研究?jī)?chǔ)能并網(wǎng)容量、運(yùn)行控制、涉網(wǎng)保護(hù)、安全防護(hù)等技術(shù)內(nèi)容,相信對(duì)促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模商用會(huì)有很積極的意義。
第二,建立健全儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制。
從電力輔助服務(wù)獲得收益,是當(dāng)前儲(chǔ)能技術(shù)主要的商業(yè)化運(yùn)行模式之一。在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家,都有比較成熟的電力市場(chǎng),配套的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)也比較清晰透明,客觀上有利于各類企業(yè)主體參與大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目的研發(fā)、投資、建設(shè)和運(yùn)行。我國(guó)目前各地執(zhí)行的輔助服務(wù)政策是由國(guó)家能源局及其派出機(jī)構(gòu)制定,并且主要是針對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組。在京津唐、山西等區(qū)域執(zhí)行的政策已經(jīng)較好地體現(xiàn)了“按效果付費(fèi)”的精神,對(duì)推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)參與輔助服務(wù)提供了良好的政策環(huán)境。
2013年以來(lái)睿能世紀(jì)的幾個(gè)儲(chǔ)能商業(yè)化項(xiàng)目都得益于此。但是,現(xiàn)階段的輔助服務(wù)收入主要來(lái)源于發(fā)電企業(yè)之間的分?jǐn)?,并沒(méi)有將輔助服務(wù)的成本有效地傳導(dǎo)出來(lái),因此我國(guó)的電力輔助服務(wù)定價(jià)機(jī)制對(duì)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值還存在不確定性?!吨笇?dǎo)意見(jiàn)》里面明確提出要進(jìn)一步建立“誰(shuí)受益誰(shuí)付費(fèi)”的市場(chǎng)機(jī)制,這將是形成輔助服務(wù)市場(chǎng)長(zhǎng)期良性發(fā)展局面的關(guān)鍵。
第三,探索建立儲(chǔ)能容量電費(fèi)和儲(chǔ)能參與容量市場(chǎng)的規(guī)則機(jī)制。
除了上述兩方面的內(nèi)容以外,為儲(chǔ)能設(shè)立容量電費(fèi)是決定儲(chǔ)能系統(tǒng)能否在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)良性快速發(fā)展的核心機(jī)制。當(dāng)前提高我國(guó)電網(wǎng)的靈活性除了要增加調(diào)頻能力以外,更迫切的是提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力,尤其是進(jìn)入冬季以后北方地區(qū)電網(wǎng)普遍出現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰能力不足,導(dǎo)致嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。相對(duì)于傳統(tǒng)的抽水蓄能和燃機(jī)發(fā)電,儲(chǔ)能技術(shù)正在逐步表現(xiàn)出顛覆性的能力:
成本方面,以4小時(shí)容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)為基準(zhǔn),2007年,大規(guī)模鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本大約是每千瓦時(shí)8000~10000元;到2017年,該成本已經(jīng)下降到每千瓦時(shí)1800~2000元。預(yù)計(jì)未來(lái)3年左右,鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本預(yù)計(jì)將降低到每千瓦時(shí)1500~1700元。據(jù)了解,包括液流電池、壓縮空氣等其他儲(chǔ)能企業(yè)也都把每千瓦時(shí)1500~2000元作為研發(fā)的目標(biāo)成本。
性能方面,鋰電池系統(tǒng)的充放電能量效率能夠達(dá)到約90%,系統(tǒng)使用壽命已經(jīng)能夠超過(guò)10年,未來(lái)有望達(dá)到15年以上;其他的儲(chǔ)能技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)60%~85%的能量效率,系統(tǒng)使用壽命能達(dá)到10~30年不等。
相對(duì)于燃機(jī)調(diào)峰,儲(chǔ)能技術(shù)一方面不消耗化石能源(如果忽略能量損耗的話)、沒(méi)有“三廢”排放,另一方面能夠提供兩倍裝機(jī)容量的調(diào)節(jié)范圍(1MW的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠提供2MW的調(diào)節(jié)范圍);大部分電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)部署非常靈活、占地面積小、建設(shè)周期短。如果儲(chǔ)能技術(shù)能獲得類似于抽水蓄能和燃機(jī)的容量電費(fèi)政策,相信未來(lái)幾年我國(guó)儲(chǔ)能調(diào)峰市場(chǎng)將會(huì)呈現(xiàn)巨大的發(fā)展。