随着碳中和目标的提出,新能源发电作为清洁发电技术得到快速的发展,然而新能源的波动性与电网的安全性矛盾凸显,发展储能成为解决电力能源供需匹配问题的关键。
储能技术分类:常用储能方式概览
从能量的角度分类, 储能技术主要可以分为热储能 、电储能和氢储能 几大类,其中电储能包括机械储能、电化学储能和电磁储能,是最常用的储能方式。根据储能时长的不同,可以将储能的应用场景分为 容量型、能量型、功率型和备用型。不同的储能技术适用于不同的场景。

电磁储能技术应用范围最窄,在实际应用中面临包括高能耗、安全性等一系列问题;抽水蓄能在传统电力系统调频调峰中发挥着重要作用。但抽蓄电站建设需要兼具水能和势能,选址限制较大,可能对生态环境造成潜在的负面影响。此外,抽水蓄能与新能源发电不能很好的适配,需要发展新型储能。
需求拉动:发展储能是可再生能源加速渗透的必由之路
为了实现双碳目标,新能源发电装机快速增长。2020 年 9 月,习近平主席在第 75 届联合国大会上 提出中国将力争在 2030 年前实现碳排放达峰、2060 年前实现碳中和的目标。为了实现碳中和碳达峰的目标。新能源发电技术受益于其零排放的优势,得到了快速发展。截至 2020 年末,全国风电、光伏累计装机规模达 253.4GW 和 281.7GW,同比增长 24.1%和 34.1%;2020 年全国光伏、风电新增装机达 48.2GW 和 71.7GW,同比大幅增长 60.1%和 177.9%。新能源发电方面,2020 年光伏、风电发电量占比进一步提高至 3.5%和 6.3%。
传统的电力系统中,电能输出曲线相对稳定,但用电曲线(需求曲线)在一天之内存在多次的峰谷波动,使得电力系统的供需曲线难以匹配。以火电机组为主体的发电系统,可以通过“了解需求侧、控制发电侧”的基本策略,在预先设置发电出力计划的情况下,日内电压/频率的波动通常控制在±5%以内,实现供需基本匹配。
但是, 可再生能源发电的引入使得发电侧变得不可控且不稳 定。例如:光伏发电高峰集中在白天,无法直接匹配傍晚和夜间用电需求高峰;风电发电高峰在一日内很不稳定,且存在季节性差异等;能源本身还存在地区分布的巨大差异等等。
根据国家电网的测算,2035 年前,风、光装机规模分别将达到 7 亿、6.5 亿千瓦,全国风电、太阳能日最大波动率预计分别达 1.56 亿、4.16 亿千瓦,大大超出电源调节能力,迫切需要重新构建调峰体系,以具备应对新能源 5 亿千瓦左右的日功率波动的调节能力。
在风电和光电装机量不断提升的大背景下,发展储能技术是解决供需匹配问题、减小风光波动性对电网冲击的必由之路。
一方面,通过削峰填谷,可以解决峰谷时段发电量与用电负荷不匹配的问题;另一方面,可以参与提供电力辅助服务,解决风光发电的波动性和随机性导致的电网不稳定;此外,通过储能系统的存储和释放能量,提供了额外的容量支撑;在一定程度上,储能可以增加电量本地消纳,减少输电系统的建设成本。储能可以应用在发电侧、电网侧和用电侧,在不同场景下具有不同的价值和意义。
储能政策频出,推动行业发展
2021 年 7 月 23 日,国家发展改革委、国家能源局近日联合印发了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,文件明确指出,到 2025 年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达 3000 万千瓦以上。到 2030 年,实现新型储能全面市场化发展。指导意见是“十四五”时期的第一份储能产业综合性政策文件,从市场化发展、技术进步、市场环境、政策监管等方面做出引导,对行业发展重大利好,预期未来国家会出台一系列政策,破除产业发展中的难题,实现储能的市场化发展。
电价是电力系统的市场化结果,通过深化电价改革、完善电价形成机制,可进一步推动新能源为主题的新型电力系统建设。2021 年 7 月 29 日,国家发改委发布了《关于进一步完善分时电价机制的通知》,主要内容包括分时电价机制的优化、执行和实施保障等三个方面。这一政策再能源消费、能源生产、能源技术和能源体制方面都具有重要意义,通过优化分时电价机制,引导用户改变用能习惯,提升电网友好性;峰谷电价差更高会推动用电侧储能等分布式灵活资源的发展,储能利用峰谷电价差盈利的空间增大;储能等多种灵活能源加强互动,发展多样的商业模式。
此外,各省市也都推出了相关政策文件,对储能配置比例和充电小时数有一定要求,对新能源项目配置储能从鼓励到要求配置。截至 2021 年 6 月,我国已有 25 个省份发布文件明确新能源配置储能,青海、新疆、陕西西安三地区推出了地方性补贴政策。有 10 个省份公布了储能参与调峰服务的价格文件,鼓励了电网侧储能的发展。