新型電力系統(tǒng)：抽水蓄能和新型儲能的新機遇新挑戰(zhàn)

陳國華 徐偉 趙貴前 馬世浩 閆瀟瀟

摘 要：本文通過闡述國家為推動“雙碳”目標的實現(xiàn)，在構建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)過程中，儲能行業(yè)面臨的新局面，說明國家連續(xù)部署儲能新政新規(guī)對中國儲能事業(yè)的推動和促進，分析了傳統(tǒng)儲能行業(yè)抽水蓄能和新型儲能面臨的前所未有的新機遇和新挑戰(zhàn)。

關鍵詞：新型電力系統(tǒng);抽水蓄能;新型儲能;新機遇;新挑戰(zhàn)

0引言

溫室氣體排放對生態(tài)環(huán)境產生的重大影響和對經濟社會發(fā)展構成的重大威脅，已成為全人類面臨的重大難題。2020年12月21日國新辦的《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書顯示，中國已成為全球最大的能源生產國和能源消費國。。為了貫徹2020年習主席在聯(lián)大莊嚴宣布了我國舉世矚目的“雙碳”目標，2021年3月15日，習主席提出構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，而儲能作為新型電力系統(tǒng)的一部分，早已成為全球能源戰(zhàn)略的核心環(huán)節(jié)。如果說中國在應對全球氣候變化的今天，能源是主戰(zhàn)場、電力是主力軍、電網是排頭兵，而儲能則是新型電力系統(tǒng)重要基礎和關鍵支撐技術。當前中國政府堅持以新戰(zhàn)略引領新發(fā)展格局，中國儲能行業(yè)迎來了前所未有的新機遇和新挑戰(zhàn)。截至2020年底，我國儲能累計裝機規(guī)模3560萬千瓦，其中抽水蓄能裝機容量3180萬千瓦，電化學儲能總容量327萬千瓦[1]。電化學儲能占新型儲能的絕大部分。本文將抽水蓄能列為傳統(tǒng)儲能，將抽水蓄能以外的儲能列為新型儲能，并據(jù)此開展論證。

1構建新型電力系統(tǒng)

1.1新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要抓手

構建清潔低碳安全高效的能源體系是實現(xiàn)“雙碳”目標的一種必然趨勢，2020年12月12日，在《氣候雄心峰會上的講話》承諾的2030年風電、光伏發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。2030年碳達峰之時，我國的新能源裝機占比超過50%，但大規(guī)模穩(wěn)定性不高的新能源上網，給電力系統(tǒng)的安全和電力資源優(yōu)化配置等造成突出問題，為此，政府此次首倡構建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)，從國家層面第一次明確了新能源在未來電力系統(tǒng)中的主體地位。

1.2儲能是構建新型電力系統(tǒng)的重要支撐手段

“雙碳”新戰(zhàn)略引領新發(fā)展的今天，新型電力系統(tǒng)面臨的“雙高”形態(tài)（高比例清潔能源、高比例電子設備接入）、“雙新”特征（新設備、新技術廣泛應用）和“雙峰”（迎峰度夏、度冬，早高峰、晚高峰）是當前亟待優(yōu)先解決的難題。新政新規(guī)同步提速且強力推進的儲能在消除電力峰谷差，滿足新能源發(fā)電平穩(wěn)、安全接入電網等方面發(fā)揮著重要作用，是智能電網建設的重要組成部分。儲能系統(tǒng)大規(guī)模、多場景的應用能深刻改變電能生產、輸送和使用同步完成的傳統(tǒng)模式，彌補該模式中缺失的“儲放”功能。

2儲能的新機遇和新挑戰(zhàn)

2.1新能源發(fā)展新局面

水電水利規(guī)劃設計總院2021年6月28日發(fā)布的《中國可再生能源發(fā)展報告2020》顯示，我國風電、光伏發(fā)電新增裝機1.2億千瓦，創(chuàng)歷史新高;利用率水平持續(xù)提升，全年風電、光伏發(fā)電利用率分別達到97%和98%。截至2020年底，我國風電、光伏發(fā)電的總裝機容量約為5.3億千瓦，占比約為24%[2]。自2018年以來，我國新能源占絕大部分的陸上風電和光伏等發(fā)電成本持續(xù)下降，在內蒙、新疆等地的最環(huán)保、最經濟的光伏發(fā)電成本已下降到低于電煤的0.2元/千瓦時，新能源技術經濟性凸顯，從供給端來看，中國的光伏產業(yè)鏈具有極強的國際競爭力，這些優(yōu)勢助推“新能源+儲能”雙輪驅動。

2.2新政新規(guī)推出新導向

2021年度，國家發(fā)展改革委員會、國家能源局和地方為構建新型電力系統(tǒng)建設，強化規(guī)劃科學引領作用，統(tǒng)籌推進儲能的健康發(fā)展，連續(xù)頒發(fā)諸多新政新規(guī)，包括如下：

2.2.1抽水蓄能方面的新政新規(guī)

2021年4月30日，國家發(fā)改委頒發(fā)《國家發(fā)展改革委關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》（下稱“《意見》”），規(guī)定抽水蓄能容量電價納入輸配電價回收，以競爭性方式形成電量電價，完善了容量電價核定機制，促進抽水蓄能電站加快發(fā)展，助力構建新型電力系統(tǒng)。國家能源局于2021年9月9日發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（下稱“《發(fā)展規(guī)劃》”），要求加快抽水蓄能電站核準建設，到2025年，抽水蓄能投產總規(guī)模達到6200萬千瓦以上，2030年投產總規(guī)模達到1.2億千瓦左右，2035年，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業(yè)。

2.2.2新型儲能方面新政新規(guī)

2021年7月15日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》（下稱“《指導意見》”），第一階段（至2025年），新型儲能將實現(xiàn)從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉變，新型儲能裝機規(guī)模超過3000萬千瓦;第二階段（至2030年）實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展，新型儲能裝機規(guī)?；緷M足新型電力系統(tǒng)相應需求。國家發(fā)展改革委、國家能源局于2021年7月29日發(fā)布《關于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調峰能力增加并網規(guī)模的通知》（下稱“通知”），規(guī)定超過電網企業(yè)保障性并網以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛鉤比例（時長4小時以上）配建調峰能力，按照20%以上掛鉤比例進行配建的優(yōu)先并網。

2.3儲能的新機遇

2.3.1抽水蓄能的政策利好分析

上述《意見》從進一步完善抽水蓄能價格形成機制，促進國家政策延續(xù)性方面反映出構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的迫切要求，有利于解決影響中國抽水蓄能企業(yè)長遠發(fā)展的最大制約因素。《發(fā)展規(guī)劃》明確至2030年，抽水蓄能電站投產總規(guī)模將達到1.2億千瓦左右，未來抽水蓄能發(fā)展空間打開。該《發(fā)展規(guī)劃》將推進抽水蓄能快速發(fā)展，確保新型電力系統(tǒng)建設和大規(guī)模高比例新能源發(fā)展需要，推進雙碳目標的實現(xiàn)。

2.3.2抽水蓄能跨越式發(fā)展新突破

抽水蓄能具有一百多年歷史，是已知儲能技術中最成熟、應用最廣泛、經濟性最好、安全性最高、規(guī)模最大的主流儲能技術，是電網安全、經濟運行的有效調控手段，長期以來在調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用和大面積停電后系統(tǒng)自恢復以及為系統(tǒng)提供備用容量等方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。截至目前，中國的抽水蓄能電站在建裝機5243萬千瓦，是全球抽水蓄能電站規(guī)模最大的國家，已建成投產的30余座電站運行穩(wěn)定，在保障電力安全、推動新能源健康發(fā)展中發(fā)揮了至關重要的作用[3]。依據(jù)上述《發(fā)展規(guī)劃》，2030年，投產總規(guī)模將達1.2億千瓦左右，電網企業(yè)立足新起點、把握新局面、落實新政策，多方聯(lián)動、多措并舉、多點發(fā)力的抽水蓄能行業(yè)將迎來歷史上最好的發(fā)展新機遇。電網企業(yè)以構建新型電力系統(tǒng)為契機，借助政府頂層設計、政策推進，開展科學調度，大力發(fā)展以抽水蓄能為主的儲能系統(tǒng)，推進配電網成為有源網，推進微電網、分布式能源系統(tǒng)、電網側儲能等發(fā)展，與交直流混聯(lián)的大電網互通互濟、運行，將倍增的直流電新能源發(fā)電機組和抽水蓄能發(fā)電機組組成運行聯(lián)合體，直接用直流電抽水，形成局部直流電網，實現(xiàn)經濟效益最大化。

2.3.3新型儲能的政策利好分析

政府新政導向統(tǒng)籌新型儲能發(fā)展，上述《指導意見》是國家層面首次明確提出量化的儲能產業(yè)發(fā)展目標，以支撐新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構建，促進碳達峰碳中和目標實現(xiàn)。該《指導意見》明確到2025年裝機容量要達到3000萬千瓦，接近2020年新型儲能裝機規(guī)模的10倍。2021年5月國家能源局印發(fā)《關于2021年風電、光伏發(fā)電開發(fā)建設有關事項的通知》，提出保障性并網、市場化并網等多元保障機制，上述二個文件形成新型儲能政策合力，此系今年國家針對新型儲能產業(yè)打出的又一波重磅利好政策，明確了在電網企業(yè)承擔消納主體責任的基礎上，企業(yè)自建或購買調峰能力增加并網規(guī)模的具體方式。2021年8月31日，國家能源局印發(fā)了《并網主體并網運行管理規(guī)定（征求意見稿）》和《電力系統(tǒng)輔助服務管理辦法（征求意見稿）》（以下二文簡稱《新辦法》），擬對我國輔助服務管理的頂層設計進行重大調整。《新辦法》將新型儲能納入提供輔助服務的主體范圍，首次在國家層面正式明確新型儲能和用戶可調節(jié)負荷的輔助服務地位，明確參與市場化交易的電力用戶與其他并網主體一同分攤輔助服務補償費用。

2.3.4技術進步加速、成本逐步下降

通過國家頒發(fā)新政新規(guī)，在全國城鄉(xiāng)大面積推廣構建高比例、泛在化、可共享、可廣域協(xié)同的新型儲能系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)提供毫秒到數(shù)天的寬時間尺度上的靈活雙向調節(jié)能。新型儲能中的電化學儲能由于受地理空間條件影響小，建設周期短，且具有快速精確的功率響應能力，可在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中靈活部署運用。新型儲能技術基本達到了儲能系統(tǒng)經濟性的拐點，未來仍有較大的成本下降空間，依靠商業(yè)模式及應用場景盈利，利用峰谷電價差套利，儲能跨界融合應用價值逐漸顯現(xiàn)，借助政策引導，參與電力輔助服務收費，新型儲能電站具有良好的盈利前景。隨著強制配儲政策密集落地，新型儲能產業(yè)體系正在壯大，通過商業(yè)化規(guī)模應用，將形成一個全新的萬億藍海市場，正在醞釀大變局和新機遇。

2.4儲能的新挑戰(zhàn)

2.4.1傳統(tǒng)抽水蓄能的新挑戰(zhàn)

隨著新型儲能中的電化學中的鋰電池儲能實現(xiàn)快速增長，長期來看，在儲能裝機結構中，抽蓄電站占比將呈現(xiàn)減小的趨勢。今年隨著重大新政利好，各類社會資本深度參與，對抽水蓄能有序發(fā)展帶來一定的新影響。上述《通知》明確提出了鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建合建、購買調峰資源等方式，改變了一向主要由電網公司通過傳統(tǒng)抽水蓄能電站削峰填谷的做法，新能源發(fā)電企業(yè)開始承擔電網調峰責任。2021年7月29日國家發(fā)改委印發(fā)完善分時電價機制的通知，優(yōu)化完善分時電價機制，火電通過靈活性改造成為調峰電源后，有望獲得更高的調峰收益，經濟性進一步增強，這對傳統(tǒng)抽水蓄能的主導地位進一步影響。抽水蓄能一次投入大、建設周期長，回收利潤時間長，投資回報低，導致投資主體單一，上述《意見》解決了抽蓄企業(yè)電費的“疏導”問題，但抽蓄參與市場的方式存在一定的不確定性，電量僅依靠調度進行管控，給后續(xù)盈利方式帶來不利因素。

2.4.2新型儲能的新挑戰(zhàn)

（1）盈利模式不清晰

在近十多年技術進步快而且逐步成熟，發(fā)展前景良好，成本穩(wěn)步下降，但其造價、壽命與抽水蓄能相比目前存劣勢。國家層面雖已連續(xù)出臺了多項新型儲能的利好政策，但都為引導性政策，尚欠缺核心的價格疏導機制，當前我國的新型儲能盈利模式還不夠清晰，收益還難以完全收回儲能的成本，配套儲能建設的盈虧拐點還沒有到來，新型儲能系統(tǒng)解決方案也有待改進，筆者預計在5年內電網側新型儲能容量電價仍將高于抽水蓄能。

（2）制約因素較多

新型儲能尤其是電化學儲能的多項技術標準亟待制定，行業(yè)相關規(guī)范不完善的問題較為突出，隨著電化學儲能的迅猛發(fā)展，引來全球原材料（如鋰）價格暴漲，新型儲能的礦產資源主要在海外，一些發(fā)展中國家的產地政局動蕩，地緣政治復雜等多種因素造成原材料的價格不穩(wěn)定，都將影響新型儲能的經濟性和競爭力?；瘜W儲能電池的回收處理仍存在問題。新型儲能的安全性、可用性面臨極大挑戰(zhàn)。標準不健全和管理不規(guī)范引起新型儲能電站安全事故頻發(fā)影響了化學儲能的發(fā)展。

3結語

傳統(tǒng)儲能抽水蓄能電站具備的經濟性、安全性以及規(guī)模效應，在2030年前，仍有望保持儲能行業(yè)的主導地位，但由于投資回報率低導致社會資本參與積極性不高的問題仍存在，筆者認為近10年，中國抽水蓄能的發(fā)展關鍵是如何通過政策導向解決項目盈利問題。我國新型儲能必須通過技術取得重大突破，解決安全性和技術經濟性這兩個問題，才能成為我國經濟高質量發(fā)展新的增長點。新型儲能企業(yè)如何用足政策紅利，積極應對挑戰(zhàn)，盡快解決新型儲能的安全問題是關鍵所在，新型儲能企業(yè)尚需解放思想，開拓進取，再鑄輝煌。

參考文獻：

[1]楊再敏，蒙文川，孫思揚.關于推動儲能跨越式發(fā)展的思考[N].南方電網報廣東.2021

[2]湯廣福.未來的電網一定要柔性化.[M]北京國家電網雜志，2021

[3]蘇南.國網“十四五”新增2000萬千瓦抽蓄，直逼世界最大水電站裝機量[N].中國能源報北京.2021

作者簡介：

陳國華（1963—）男，副譯審，本科，研究方向：經濟政策研究、物資管理

徐偉（1974—）男，高級工程師，本科，研究方向：經濟政策研究、抽水蓄能工程建設管理、物資管理

趙貴前（1971—）男，本科，高級工程師，主要研究方向：抽水蓄能設備監(jiān)造、運行等

馬世浩（1996—）男，碩士，研究方向：水力學與河流動力學等

閆瀟瀟（1993—）女，碩士，研究方向：抽水蓄能運行和管理