作為支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道——

圖為湖南通道侗族自治縣的百兆瓦級(jí)塘沖儲(chǔ)能電站。李尚引攝(影像中國(guó))

圖為四川雅江縣雅礱江兩河口混合式抽水蓄能項(xiàng)目。新華社記者 薛 晨攝

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裝機(jī)規(guī)模增長(zhǎng)、技術(shù)裝備提升、應(yīng)用成本下降……近年來(lái)，包括抽水蓄能、新型儲(chǔ)能等技術(shù)在內(nèi)的儲(chǔ)能技術(shù)和裝備，為促進(jìn)新能源的開發(fā)消納、提高電力系統(tǒng)的靈活性，發(fā)揮了積極作用。

未來(lái)，還需通過(guò)進(jìn)一步發(fā)力技術(shù)研發(fā)、健全市場(chǎng)機(jī)制、保障安全水平等，循序漸進(jìn)，推進(jìn)儲(chǔ)能高效應(yīng)用和高質(zhì)量發(fā)展。

山間峽谷，國(guó)網(wǎng)新源安徽桐城抽水蓄能電站加緊施工，超過(guò)21億千瓦時(shí)的設(shè)計(jì)年發(fā)電量，可滿足安徽安慶2個(gè)月的全社會(huì)用電量;

地下洞穴，百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家示范項(xiàng)目在河北張家口并網(wǎng)發(fā)電，項(xiàng)目核心裝備自主化率100%，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.2萬(wàn)噸;

張北草原，國(guó)家電投鐵鉻液流電池儲(chǔ)能電站試驗(yàn)正忙，它能將6個(gè)小時(shí)的光伏發(fā)電全部?jī)?chǔ)存下來(lái)，即便零下40攝氏度也能正常運(yùn)行，電池使用壽命可達(dá)20多年;

…………

盡管運(yùn)用了不同技術(shù)、不同裝備，這些“超級(jí)充電寶”都能改變電力系統(tǒng)即發(fā)即用的傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)方式。新能源大發(fā)或者用電低谷時(shí)充電，新能源出力小或者用電高峰時(shí)放電，既能平滑不穩(wěn)定的新能源發(fā)電、助力其開發(fā)消納，也能配合常規(guī)火電、核電等電源提供調(diào)峰調(diào)頻等服務(wù)，提高電力系統(tǒng)的靈活性。

當(dāng)前，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如何?還面臨哪些挑戰(zhàn)?記者進(jìn)行了采訪。

裝機(jī)規(guī)模增長(zhǎng)，技術(shù)裝備提升

一般來(lái)說(shuō)，除抽水蓄能外，以輸出電力為主要形式的儲(chǔ)能被稱為新型儲(chǔ)能。“抽水蓄能響應(yīng)時(shí)間在分鐘級(jí)，具有技術(shù)成熟、效率高、容量大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，但受到選址條件要求高、建設(shè)周期長(zhǎng)等因素制約。”中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)主任委員陳海生說(shuō)。而新型儲(chǔ)能選址靈活、建設(shè)周期短、響應(yīng)速度快，但目前受到成本、成熟度、安全性等因素制約。

不同儲(chǔ)能技術(shù)路線利弊兼有，卻不影響其“百花齊放”。隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)駛?cè)氚l(fā)展快車道，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國(guó)已投運(yùn)的電力儲(chǔ)能項(xiàng)目中抽水蓄能占比達(dá)77.6%，新型儲(chǔ)能占比21.4%。在新型儲(chǔ)能中，鋰離子電池裝機(jī)比重最大，達(dá)93.9%。

裝機(jī)規(guī)模顯著增長(zhǎng)。中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國(guó)抽水蓄能總裝機(jī)規(guī)模達(dá)4579萬(wàn)千瓦，是2012年底的2.2倍以上，規(guī)模位居世界首位。2022年我國(guó)投產(chǎn)28臺(tái)抽水蓄能機(jī)組，合計(jì)880萬(wàn)千瓦。初步預(yù)計(jì)，到2023年底，抽水蓄能總裝機(jī)規(guī)模將超過(guò)5000萬(wàn)千瓦。

技術(shù)裝備不斷提升。水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院院長(zhǎng)李昇介紹，我國(guó)抽水蓄能在壩工、庫(kù)盆防滲、高水頭壓力管道、復(fù)雜地下洞室群等方面達(dá)到了世界先進(jìn)或領(lǐng)先水平，機(jī)組朝著大容量、高水頭、高轉(zhuǎn)速、可變速方向發(fā)展。國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，目前儲(chǔ)能用鋰離子電池能量密度較10年前提高了一倍以上，全釩液流電池的隔膜、電解液等關(guān)鍵材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展迅速，飛輪儲(chǔ)能突破了大容量飛輪及高速電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，具有成本低、原材料豐富特點(diǎn)的鈉離子電池也嶄露頭角。

應(yīng)用成本穩(wěn)步下降。隨著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用成本穩(wěn)步下降。陳海生介紹，過(guò)去10年新型儲(chǔ)能成本平均每年下降10%至15%。其中，鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能成本快速下降，逐步向抽水蓄能接近，“目前先進(jìn)的壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目每千瓦裝機(jī)成本為5000至6000元，折算成度電成本為每千瓦時(shí)0.25元至0.3元，未來(lái)5年有望再降20%至30%。”根據(jù)水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院發(fā)布的報(bào)告，2021年核準(zhǔn)抽水蓄能電站平均單位千瓦靜態(tài)總投資為5367元。

應(yīng)用場(chǎng)景多樣，滿足不同需求

白天屋頂光伏發(fā)電，晚上儲(chǔ)能電池吸收低谷電，在用電高峰時(shí)“反哺”給廠區(qū)——在江蘇海基新能源公司，這套光儲(chǔ)一體化系統(tǒng)每年能為廠區(qū)省下不少成本。“無(wú)錫的工業(yè)低谷電價(jià)每千瓦時(shí)只有0.28元左右，而高峰電價(jià)每千瓦時(shí)為1.15元左右，儲(chǔ)能利用這樣的峰谷價(jià)差，每年能為海基新能源節(jié)省五六十萬(wàn)元電費(fèi)。”國(guó)網(wǎng)無(wú)錫供電公司工作人員李向超算了筆賬。

這只是儲(chǔ)能多種應(yīng)用場(chǎng)景之一。通過(guò)與電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷等各環(huán)節(jié)融合發(fā)展，儲(chǔ)能有助于提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率。

陳海生介紹，在電源側(cè)，儲(chǔ)能可以提升新能源并網(wǎng)友好性和容量支撐能力，助力高比例可再生能源基地外送，促進(jìn)沙漠戈壁荒漠大型風(fēng)電光伏基地、大規(guī)模海上風(fēng)電開發(fā)消納，提升常規(guī)電源調(diào)節(jié)能力;

在電網(wǎng)側(cè)，儲(chǔ)能可以提供調(diào)峰、調(diào)頻等多種服務(wù)，提升系統(tǒng)抵御突發(fā)事件和故障后恢復(fù)能力，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，同時(shí)還能增強(qiáng)電網(wǎng)薄弱區(qū)域供電保障能力，延緩和替代輸變電設(shè)施投資，提升系統(tǒng)應(yīng)急保障能力;

在用戶側(cè)，儲(chǔ)能可以用于分布式供能系統(tǒng)，提高用能質(zhì)量、降低用能成本，同時(shí)通過(guò)用戶側(cè)儲(chǔ)能以及充換電設(shè)施、智慧用電設(shè)施等，提升用戶靈活調(diào)節(jié)能力。

中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年，新增投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中，依舊是電網(wǎng)側(cè)新增裝機(jī)規(guī)模最大，占比約47%;此外，電源側(cè)占比45%、用戶側(cè)占比8%。目前來(lái)看，我國(guó)華北、西北區(qū)域以新能源配儲(chǔ)能為主，華東區(qū)域新能源配儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能與用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用分布較為均衡，南方區(qū)域以火電廠配儲(chǔ)能為主。

不同的儲(chǔ)能技術(shù)因其性能特點(diǎn)不同，適用不同的應(yīng)用場(chǎng)景。國(guó)網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所副所長(zhǎng)黃碧斌分析，抽水蓄能電站選址往往需要找地勢(shì)落差較大的地方，但容量效益強(qiáng)、單站規(guī)模大，適宜電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模、系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用;新型儲(chǔ)能單站體量可大可小，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能夠靈活部署于電源、電網(wǎng)和用戶側(cè)等各類應(yīng)用場(chǎng)景，可以作為抽水蓄能的增量補(bǔ)充。

加快完善機(jī)制，保障安全水平

加快推動(dòng)儲(chǔ)能規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化發(fā)展，成為能源行業(yè)的共識(shí)。

根據(jù)《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2021》，“十四五”期間抽水蓄能電站的建設(shè)數(shù)量將超過(guò)200個(gè)，已建和在建規(guī)模將躍升至億千瓦級(jí)，預(yù)計(jì)到2025年我國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量將達(dá)到6200萬(wàn)千瓦，這相當(dāng)于近3個(gè)三峽電站的總裝機(jī)容量。新型儲(chǔ)能方面，國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，預(yù)計(jì)到2025年末裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到3000萬(wàn)千瓦以上，年均增長(zhǎng)50%以上，有效支撐清潔低碳、安全高效的能源體系建設(shè)。

盡管市場(chǎng)前景廣闊，但儲(chǔ)能的發(fā)展規(guī)模和質(zhì)量還有很大挖潛空間——

技術(shù)研發(fā)還需發(fā)力。盡管我國(guó)在鋰離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù)方面已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但鈉離子電池儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等其他新型儲(chǔ)能技術(shù)，尚處于應(yīng)用示范階段或大規(guī)模應(yīng)用起步階段。陳海生認(rèn)為，儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，要在高安全、低成本、高可靠、長(zhǎng)壽命等方面取得進(jìn)步，并且做到核心技術(shù)裝備自主可控。

市場(chǎng)機(jī)制有待健全。“新能源+儲(chǔ)能”是新型儲(chǔ)能重要應(yīng)用場(chǎng)景。一名新能源電站負(fù)責(zé)人告訴記者，如果電站按照20%比例、2小時(shí)時(shí)長(zhǎng)配備儲(chǔ)能，總體投資增加約20%，內(nèi)部收益率降低約4個(gè)百分點(diǎn)，目前來(lái)看仍然面臨較大的投資壓力，希望能夠穩(wěn)步推進(jìn)新型儲(chǔ)能成本合理疏導(dǎo)，鼓勵(lì)儲(chǔ)能的多元價(jià)值釋放。

“還需要進(jìn)一步完善市場(chǎng)機(jī)制，加快完善儲(chǔ)能電站參與電力市場(chǎng)相關(guān)配套政策及實(shí)施細(xì)則，保障新型儲(chǔ)能更好地融入電力市場(chǎng);通過(guò)價(jià)格信號(hào)激勵(lì)各類經(jīng)營(yíng)主體自發(fā)配置儲(chǔ)能資源，引導(dǎo)社會(huì)資本參與新型儲(chǔ)能建設(shè);盡快完善新型儲(chǔ)能商業(yè)模式，促進(jìn)新型儲(chǔ)能、靈活性煤電、抽水蓄能等各類靈活性資源合理競(jìng)爭(zhēng)。”中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人建議。

安全水平要有保障。現(xiàn)有技術(shù)水平下，安全問(wèn)題是新型儲(chǔ)能規(guī)模化健康穩(wěn)定發(fā)展不容忽視的因素。“儲(chǔ)能模塊、電池柜等方面的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程有待規(guī)范，要進(jìn)一步明確、細(xì)化政府和儲(chǔ)能生產(chǎn)者、集成商、項(xiàng)目業(yè)主等產(chǎn)業(yè)鏈條中各主體的安全責(zé)任，加強(qiáng)全過(guò)程安全管理。”黃碧斌建議，還要加強(qiáng)儲(chǔ)能產(chǎn)品檢測(cè)認(rèn)證能力建設(shè)，健全電化學(xué)儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)體系，加快制修訂儲(chǔ)能質(zhì)量和安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

此外，還有專家表示，接下來(lái)加快推動(dòng)儲(chǔ)能發(fā)展，要注意科學(xué)安排發(fā)展規(guī)模、建設(shè)布局和建設(shè)時(shí)序，避免“一刀切”按比例配置儲(chǔ)能。針對(duì)部分新能源配儲(chǔ)能調(diào)用頻次、利用率低的情況，要加強(qiáng)新型儲(chǔ)能調(diào)度運(yùn)用，提高已建成新型儲(chǔ)能設(shè)施的利用率。

國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，“十四五”期間，將持續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)、多元發(fā)展，強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)主導(dǎo)、安全高效，鼓勵(lì)創(chuàng)新示范、先行先試，積極推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)，結(jié)合新型電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，以提高終端用戶用電可靠性、提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性為導(dǎo)向，因地制宜，循序漸進(jìn)，推進(jìn)儲(chǔ)能高效應(yīng)用和高質(zhì)量發(fā)展。