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日前，中國在聯(lián)合國大會(huì)上承諾到2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這一信號(hào)的釋放，無疑會(huì)促使新能源產(chǎn)業(yè)迎來新一輪爆發(fā)。儲(chǔ)能作為支撐新能源并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，也因此備受關(guān)注。然而，由于各界對(duì)儲(chǔ)能認(rèn)識(shí)的不同，以及受人工智能、5G等新技術(shù)的影響，儲(chǔ)能發(fā)展之路仍有很多羈絆。對(duì)此，《中國科學(xué)報(bào)》推出“聚焦儲(chǔ)能發(fā)展”系列報(bào)道，嘗試?yán)迩迤渲械年P(guān)鍵科學(xué)問題。

今年年初，浙江德升新能源科技有限公司董事長孟煒預(yù)計(jì)，2020年仍是儲(chǔ)能行業(yè)的“小寒冬”，為此他正思考著應(yīng)對(duì)之策。但令孟煒萬萬沒有想到的是，這一行業(yè)很快迎來了大反彈。“公司今年的營收預(yù)計(jì)比去年至少要翻一番。”孟煒在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說。

儲(chǔ)能行業(yè)的再次爆發(fā)，讓業(yè)界興奮不已，但應(yīng)該給予儲(chǔ)能什么樣的身份仍是備受爭議的話題之一。眾所周知，新能源發(fā)電的穩(wěn)定性較差，可調(diào)、可控性較弱。新能源大規(guī)模并網(wǎng)及其高比例發(fā)展，必將引發(fā)電力系統(tǒng)對(duì)于儲(chǔ)能長期持續(xù)的需求。

那么，是否可以把儲(chǔ)能理解為僅為新能源提供服務(wù)?顯然不是。

“要從全局衡量儲(chǔ)能的價(jià)值，給予儲(chǔ)能獨(dú)立的主體地位。”水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院總工程師彭才德認(rèn)為，“在戰(zhàn)略層面，要結(jié)合國家高比例新能源發(fā)展的需要，制定儲(chǔ)能發(fā)展的路線圖、行動(dòng)計(jì)劃;在應(yīng)用層面，要統(tǒng)籌優(yōu)化儲(chǔ)能與新能源在電力系統(tǒng)中的布局。”

剛需：新能源需要儲(chǔ)能

在今年舉行的第75屆聯(lián)合國大會(huì)上，我國提出二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這一承諾引起各國的高度關(guān)注和肯定。

所謂碳中和，是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人測(cè)算在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

要達(dá)到碳中和這一目標(biāo)，目前公認(rèn)的兩種方法是使用可再生能源、減少碳排放。

近年來，我國可再生能源發(fā)展迅猛。截至2019年底，全國可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)7.94億千瓦，年發(fā)電量達(dá)2.04萬億千瓦時(shí)。這兩項(xiàng)指標(biāo)近五年的平均增速分別為13.1%和11.2%。

國家電網(wǎng)冀北電力風(fēng)光儲(chǔ)公司副總經(jīng)理兼總工程師劉漢民擔(dān)心，如果這么多的新能源發(fā)電接入電網(wǎng)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成多大的沖擊以及該如何吸納?

這種擔(dān)憂不無道理，其主要原因之一是新能源發(fā)電的間歇性特點(diǎn)，而這也導(dǎo)致新能源棄電現(xiàn)象的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全國新能源棄電量約515億千瓦時(shí)，比上年下降約395億千瓦時(shí)。在國網(wǎng)能源研究院電網(wǎng)發(fā)展綜合研究所研究員曹子健看來，“三棄”(棄風(fēng)、棄光、棄水)現(xiàn)象雖有所好轉(zhuǎn)，但依然相當(dāng)于舍棄了超過1/2個(gè)三峽電站的發(fā)電量(2019年三峽電站發(fā)電量為968.8億千瓦時(shí))，仍有相當(dāng)大的提升空間。

發(fā)展儲(chǔ)能是解決上述問題的重要措施之一。正如清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院系統(tǒng)分析與混合仿真研究所所長張東輝所說，“因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)消納能力有限，風(fēng)、光往哪個(gè)地方開發(fā)、開發(fā)哪種類型，必須要通過儲(chǔ)能進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化”。

在諸多儲(chǔ)能類型中，抽水蓄能仍是當(dāng)前及今后一段時(shí)間主流的技術(shù)類型，但電化學(xué)儲(chǔ)能顯示出更大的發(fā)展?jié)撃?。?019年而言，我國儲(chǔ)能項(xiàng)目新增裝機(jī)共計(jì)1228.4萬千瓦。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目新增裝機(jī)678.4萬千瓦，占比高達(dá)54.5%;抽水蓄能和蓄熱蓄冷新增裝機(jī)分別占比24.4%和20.4%。

今年，部分省區(qū)要求或鼓勵(lì)新上馬的光伏和風(fēng)電新能源項(xiàng)目配置儲(chǔ)能。彭才德從當(dāng)前新能源與儲(chǔ)能的布局發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電配置儲(chǔ)能的效益要優(yōu)于風(fēng)電配置儲(chǔ)能，新能源匯集區(qū)配置儲(chǔ)能要優(yōu)于各個(gè)新能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能。

尷尬：只是調(diào)節(jié)作用

中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心主管王皓懷參與了2011年、2012年深圳寶清儲(chǔ)能電站和張北風(fēng)光儲(chǔ)示范工程的相關(guān)論證。“當(dāng)時(shí)是以科技示范項(xiàng)目的形式，打造輸配電系統(tǒng)，這是業(yè)界第一次認(rèn)識(shí)到有儲(chǔ)能電站這件事可以做。”

2013年至2015年儲(chǔ)能電站建設(shè)成本過高，導(dǎo)致儲(chǔ)能電站沒有辦法得到大規(guī)模應(yīng)用，其價(jià)值也就無法體現(xiàn)。

降成本就成為首要工作。2015年，新能源汽車的出現(xiàn)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)，其快速發(fā)展帶動(dòng)了動(dòng)力電池成本迅速下降。直到2016年，發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)的成本下降趨勢(shì)明顯，業(yè)界也探索到一些運(yùn)營模式，相繼出現(xiàn)火儲(chǔ)調(diào)頻、用戶側(cè)儲(chǔ)能峰谷電價(jià)套利，形成了現(xiàn)在有商業(yè)價(jià)值運(yùn)營模式的第一波儲(chǔ)能的發(fā)展。

之后，儲(chǔ)能開始步入迅速發(fā)展階段。與此同時(shí)，業(yè)界也開始思考是否可以在電力系統(tǒng)應(yīng)用儲(chǔ)能，即發(fā)展電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能。2018年，我國儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)最大的亮點(diǎn)就是電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)的崛起。

這樣一來，儲(chǔ)能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)都打開了局面。

直到2019年，隨著電力體制改革的推進(jìn)，電力市場(chǎng)化使得儲(chǔ)能原有的商業(yè)模式不可為繼，但儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并沒有就此停止。

根據(jù)《2020儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報(bào)告》，2019年我國新增投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，集中式新能源+儲(chǔ)能、電源側(cè)輔助服務(wù)、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、分布式及微網(wǎng)、用戶側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模占比依次是22.4%、44.5%、21.2%、0.8%、11.3%。

那么，現(xiàn)在儲(chǔ)能到底有多大價(jià)值?“要回答這個(gè)問題，首先要搞清楚電力系統(tǒng)價(jià)值是如何計(jì)量的。”王皓懷介紹，電力系統(tǒng)價(jià)值分為輔助服務(wù)和電能量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，99%的電力系統(tǒng)價(jià)值都計(jì)在電能量里。

“從目前技術(shù)水平來看，儲(chǔ)能只能是電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的提供者。”王皓懷表示，調(diào)節(jié)能力分為調(diào)頻、備用、調(diào)峰、黑啟動(dòng)，“最大的作用可能是調(diào)峰”。但王皓懷也提醒，對(duì)于調(diào)峰，除了儲(chǔ)能之外，現(xiàn)有很多運(yùn)行模式也能夠提供這種能力。

按照電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式，“首先要確定身份問題。”王皓懷反問道，是該把儲(chǔ)能核定為發(fā)電還是用電，抑或是輸電環(huán)節(jié)?“好像都不行，這就帶來核準(zhǔn)難的問題，備案時(shí)不知找誰，接下來的計(jì)量就沒法進(jìn)行。沒有計(jì)量，導(dǎo)致的后果就是沒有結(jié)算。”

路徑：規(guī)劃引領(lǐng)市場(chǎng)

在張東輝看來，如果國家要進(jìn)入高比例可再生能源系統(tǒng)，非抽水蓄能規(guī)劃配置的組成在相當(dāng)程度上決定了我國電力清潔能源開發(fā)的進(jìn)度。

在我國，抽水蓄能已納入能源規(guī)劃，可在電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度。但目前儲(chǔ)能類型多、應(yīng)用場(chǎng)景廣，且商業(yè)模式不確定，在技術(shù)發(fā)展較快的情況下，上述特點(diǎn)導(dǎo)致政策調(diào)整較快。“政策不清晰，儲(chǔ)能規(guī)劃研究滯后。”張東輝說。

事實(shí)上，國家和各地方也出臺(tái)相關(guān)措施。但在王皓懷看來，這些文件大部分是從宏觀層面鼓勵(lì)儲(chǔ)能發(fā)展，按照價(jià)值趨向來計(jì)量，最后發(fā)現(xiàn)執(zhí)行效果不好。

《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)也了解到，業(yè)界對(duì)政策變化比較敏感。如何保證一個(gè)靈活、穩(wěn)定的政策性環(huán)境，是業(yè)界在構(gòu)建儲(chǔ)能商業(yè)模式時(shí)比較關(guān)心的問題。

王皓懷以分布式光伏發(fā)展為例介紹，當(dāng)時(shí)國家出臺(tái)了一個(gè)非常明確的指向性意見，就是規(guī)定分布式光伏的身份怎么界定，然后每度電怎么補(bǔ)貼、計(jì)量。解決了這兩個(gè)問題后，分布式光伏才有了后來的飛躍式發(fā)展。

專家認(rèn)為，如果對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不提前規(guī)劃和研究，等到真正大爆發(fā)之時(shí)，從監(jiān)管和調(diào)度運(yùn)行層面來講，可能會(huì)比較被動(dòng)。

為此，張東輝建議，首先在新能源規(guī)劃時(shí)將配套儲(chǔ)能納入考慮，否則消納和計(jì)量完全是兩個(gè)概念、兩個(gè)結(jié)論。其次，可以在電網(wǎng)側(cè)給儲(chǔ)能一個(gè)身份，通過第三方主體，結(jié)合市場(chǎng)機(jī)制合理規(guī)劃、合理回收。此外，在用戶側(cè)儲(chǔ)能方面，可以根據(jù)政策趨勢(shì)預(yù)測(cè)規(guī)模和策略，按照修改負(fù)荷特性角度納入電網(wǎng)規(guī)劃。

在規(guī)劃中，標(biāo)準(zhǔn)是支持儲(chǔ)能規(guī)?；l(fā)展的重要保障。“如何構(gòu)成整個(gè)并網(wǎng)的流程體系，身份確定了之后去找誰，假設(shè)國家能源局審批，建設(shè)時(shí)找誰、并網(wǎng)時(shí)找誰，這些都需要明確。”王皓懷補(bǔ)充道。