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該給儲能一個什么身份?

   2020-10-14 中國科學報
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核心提示:專家建議在新能源規(guī)劃時將配套儲能納入考慮。蔣志海制圖編者按日前,中國在聯(lián)合國大會上承諾到2060年前實現(xiàn)碳中和,這一信號的釋

專家建議在新能源規(guī)劃時將配套儲能納入考慮。蔣志海制圖

編者按

日前,中國在聯(lián)合國大會上承諾到2060年前實現(xiàn)碳中和,這一信號的釋放,無疑會促使新能源產業(yè)迎來新一輪爆發(fā)。儲能作為支撐新能源并網的關鍵技術,也因此備受關注。然而,由于各界對儲能認識的不同,以及受人工智能、5G等新技術的影響,儲能發(fā)展之路仍有很多羈絆。對此,《中國科學報》推出“聚焦儲能發(fā)展”系列報道,嘗試厘清其中的關鍵科學問題。

今年年初,浙江德升新能源科技有限公司董事長孟煒預計,2020年仍是儲能行業(yè)的“小寒冬”,為此他正思考著應對之策。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。“公司今年的營收預計比去年至少要翻一番。”孟煒在接受《中國科學報》采訪時說。

儲能行業(yè)的再次爆發(fā),讓業(yè)界興奮不已,但應該給予儲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、可控性較弱。新能源大規(guī)模并網及其高比例發(fā)展,必將引發(fā)電力系統(tǒng)對于儲能長期持續(xù)的需求。

那么,是否可以把儲能理解為僅為新能源提供服務?顯然不是。

“要從全局衡量儲能的價值,給予儲能獨立的主體地位。”水電水利規(guī)劃設計總院總工程師彭才德認為,“在戰(zhàn)略層面,要結合國家高比例新能源發(fā)展的需要,制定儲能發(fā)展的路線圖、行動計劃;在應用層面,要統(tǒng)籌優(yōu)化儲能與新能源在電力系統(tǒng)中的布局。”

剛需:新能源需要儲能

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

所謂碳中和,是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節(jié)能減排等形式,以抵消自身產生的二氧化碳排放量,實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

要達到碳中和這一目標,目前公認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)電裝機達7.94億千瓦,年發(fā)電量達2.04萬億千瓦時。這兩項指標近五年的平均增速分別為13.1%和11.2%。

國家電網冀北電力風光儲公司副總經理兼總工程師劉漢民擔心,如果這么多的新能源發(fā)電接入電網,會對電網造成多大的沖擊以及該如何吸納?

這種擔憂不無道理,其主要原因之一是新能源發(fā)電的間歇性特點,而這也導致新能源棄電現(xiàn)象的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計,2019年全國新能源棄電量約515億千瓦時,比上年下降約395億千瓦時。在國網能源研究院電網發(fā)展綜合研究所研究員曹子健看來,“三棄”(棄風、棄光、棄水)現(xiàn)象雖有所好轉,但依然相當于舍棄了超過1/2個三峽電站的發(fā)電量(2019年三峽電站發(fā)電量為968.8億千瓦時),仍有相當大的提升空間。

發(fā)展儲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)網研究院系統(tǒng)分析與混合仿真研究所所長張東輝所說,“因為電力系統(tǒng)消納能力有限,風、光往哪個地方開發(fā)、開發(fā)哪種類型,必須要通過儲能進行調節(jié)和優(yōu)化”。

在諸多儲能類型中,抽水蓄能仍是當前及今后一段時間主流的技術類型,但電化學儲能顯示出更大的發(fā)展?jié)撃堋>?019年而言,我國儲能項目新增裝機共計1228.4萬千瓦。其中,電化學儲能項目新增裝機678.4萬千瓦,占比高達54.5%;抽水蓄能和蓄熱蓄冷新增裝機分別占比24.4%和20.4%。

今年,部分省區(qū)要求或鼓勵新上馬的光伏和風電新能源項目配置儲能。彭才德從當前新能源與儲能的布局發(fā)現(xiàn),光伏發(fā)電配置儲能的效益要優(yōu)于風電配置儲能,新能源匯集區(qū)配置儲能要優(yōu)于各個新能源場站配置儲能。

尷尬:只是調節(jié)作用

中國南方電網電力調度控制中心主管王皓懷參與了2011年、2012年深圳寶清儲能電站和張北風光儲示范工程的相關論證。“當時是以科技示范項目的形式,打造輸配電系統(tǒng),這是業(yè)界第一次認識到有儲能電站這件事可以做。”

2013年至2015年儲能電站建設成本過高,導致儲能電站沒有辦法得到大規(guī)模應用,其價值也就無法體現(xiàn)。

降成本就成為首要工作。2015年,新能源汽車的出現(xiàn)帶來了轉機,其快速發(fā)展帶動了動力電池成本迅速下降。直到2016年,發(fā)電側、用戶側的成本下降趨勢明顯,業(yè)界也探索到一些運營模式,相繼出現(xiàn)火儲調頻、用戶側儲能峰谷電價套利,形成了現(xiàn)在有商業(yè)價值運營模式的第一波儲能的發(fā)展。

之后,儲能開始步入迅速發(fā)展階段。與此同時,業(yè)界也開始思考是否可以在電力系統(tǒng)應用儲能,即發(fā)展電網側儲能。2018年,我國儲能應用市場最大的亮點就是電網側儲能市場的崛起。

這樣一來,儲能在電源側、電網側和用戶側都打開了局面。

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

根據(jù)《2020儲能產業(yè)應用研究報告》,2019年我國新增投運的電化學儲能項目中,集中式新能源+儲能、電源側輔助服務、電網側儲能、分布式及微網、用戶側儲能裝機規(guī)模占比依次是22.4%、44.5%、21.2%、0.8%、11.3%。

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

“從目前技術水平來看,儲能只能是電力系統(tǒng)調節(jié)能力的提供者。”王皓懷表示,調節(jié)能力分為調頻、備用、調峰、黑啟動,“最大的作用可能是調峰”。但王皓懷也提醒,對于調峰,除了儲能之外,現(xiàn)有很多運行模式也能夠提供這種能力。

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

路徑:規(guī)劃引領市場

在張東輝看來,如果國家要進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程度上決定了我國電力清潔能源開發(fā)的進度。

在我國,抽水蓄能已納入能源規(guī)劃,可在電網系統(tǒng)調度。但目前儲能類型多、應用場景廣,且商業(yè)模式不確定,在技術發(fā)展較快的情況下,上述特點導致政策調整較快。“政策不清晰,儲能規(guī)劃研究滯后。”張東輝說。

事實上,國家和各地方也出臺相關措施。但在王皓懷看來,這些文件大部分是從宏觀層面鼓勵儲能發(fā)展,按照價值趨向來計量,最后發(fā)現(xiàn)執(zhí)行效果不好。

《中國科學報》采訪時也了解到,業(yè)界對政策變化比較敏感。如何保證一個靈活、穩(wěn)定的政策性環(huán)境,是業(yè)界在構建儲能商業(yè)模式時比較關心的問題。

王皓懷以分布式光伏發(fā)展為例介紹,當時國家出臺了一個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,然后每度電怎么補貼、計量。解決了這兩個問題后,分布式光伏才有了后來的飛躍式發(fā)展。

專家認為,如果對儲能產業(yè)的發(fā)展不提前規(guī)劃和研究,等到真正大爆發(fā)之時,從監(jiān)管和調度運行層面來講,可能會比較被動。

為此,張東輝建議,首先在新能源規(guī)劃時將配套儲能納入考慮,否則消納和計量完全是兩個概念、兩個結論。其次,可以在電網側給儲能一個身份,通過第三方主體,結合市場機制合理規(guī)劃、合理回收。此外,在用戶側儲能方面,可以根據(jù)政策趨勢預測規(guī)模和策略,按照修改負荷特性角度納入電網規(guī)劃。

在規(guī)劃中,標準是支持儲能規(guī)?;l(fā)展的重要保障。“如何構成整個并網的流程體系,身份確定了之后去找誰,假設國家能源局審批,建設時找誰、并網時找誰,這些都需要明確。”王皓懷補充道。



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