行業政策 | 全球儲能(néng)的演進(jìn)趨勢

在全球儲能(néng)需求激增的刺激下，2022年前三季度美國(guó)新增儲能(néng)裝機規模接近7.0吉瓦，歐洲新增儲能(néng)裝機容量逼近6.0吉瓦，而同期中國(guó)新增儲能(néng)裝機規模更是放量增長(cháng)超過(guò)7.0吉瓦，全球儲能(néng)市場高景氣度由此顯著提升。據國(guó)際能(néng)源署預測，未來5年全球儲能(néng)裝機容量將(jiāng)增長(cháng)56%，到2026年達到270吉瓦以上。

能(néng)源轉型的定海神針

2050年或2060年是全球主要經(jīng)濟體爲實現“碳中和”目标所劃定的時(shí)間上限，以清潔能(néng)源替代傳統化石能(néng)源成(chéng)爲了不二的選擇，其中可以展示出強大替代功能(néng)與廣闊應用前景的清潔能(néng)源主要有水能(néng)、氫能(néng)、太陽能(néng)與風能(néng)，但是，水能(néng)不僅全球分布不平衡，而且資源禀賦數量十分有限；同時(shí)受制于技術條件的不成(chéng)熟，氫能(néng)資源短期内還(hái)不能(néng)做到大規模開(kāi)發(fā)和利用。這(zhè)樣(yàng)，稀釋傳統火電與創造未來綠電并最終實現能(néng)源轉型目标的重任就(jiù)落在了風能(néng)與太陽能(néng)身上。

可是，風能(néng)與太陽能(néng)雖然看上去取之不竭，但要真正用于發(fā)電，其自身的短闆明顯。拿風能(néng)而論，日内出力波幅最高可達80%，淩晨前後(hòu)是高峰，午後(hòu)便減弱到最低點，“逆負荷”特性異常明顯；同樣(yàng)，光能(néng)日内波動幅度更是高達100%，正午達到當日波峰，正午前後(hòu)均呈均勻回落态勢，夜間出力降至零，峰谷特性鮮明；不僅如此，光能(néng)還(hái)易受天氣擾動，天氣陰晴對(duì)光能(néng)的實際有功功率釋放的影響十分強烈，每日的實際有功功率也具有一定随機性。正是風能(néng)和光能(néng)的波動性、間歇性與随機性所形成(chéng)的不穩定的出力電源極易導緻發(fā)電側的電力輸出不均勻和不連續，電網側也難以平衡發(fā)電側與用戶側的電力供求，整個電力系統的波動性劇烈，社會(huì)生産與民衆生活必然受到風險波及。

總體評判，清潔能(néng)源對(duì)化石能(néng)源的替代力度越強，綠電的輸出功率就(jiù)越大，但同時(shí)電力供求的平衡難度也將(jiāng)明顯提升，對(duì)此，隻有借助儲能(néng)的力量機制才能(néng)將(jiāng)風能(néng)、光能(néng)等清潔能(néng)源轉化爲綠電的風險降到最小。客觀上說，在沒(méi)有收納之前，風能(néng)與光能(néng)都(dōu)處于閑置與過(guò)剩狀态，但通過(guò)收儲，無形的能(néng)源就(jiù)變成(chéng)了有價值的資源，特别是當動力能(néng)源不足或者用電側需求量增大時(shí)，將(jiāng)儲備的能(néng)源釋放出去并轉化爲電力，每一個單位的風能(néng)、光能(néng)便得到了充分利用與開(kāi)發(fā)；與此同時(shí)，將(jiāng)風能(néng)、光能(néng)儲存起(qǐ)來，既可以大大減少後(hòu)續天氣因素的意外幹擾，增強發(fā)電側輸電的連續性與穩定性，并且借助于儲能(néng)，電網側（企業）可在供電側旺盛時(shí)及時(shí)購進(jìn)電力，用電側需求旺盛時(shí)迅疾售出電力，削峰填谷，還(hái)可大大提高電網系統的靈活性，實踐過(guò)程中也能(néng)夠高效消納清潔能(néng)源的電力，防止因供求失衡而倒逼出“棄風棄光”的行爲。

還(hái)值得強調的是，無論是發(fā)電側還(hái)是電網側抑或是用戶側，借助于儲能(néng)還(hái)可以獲得較爲理想的溢價收益，即當電力峰谷狀态出現導緻電價走高時(shí)，三者可以通過(guò)綠電交易市場有償讓渡出富餘儲電并從中獲利，由此便可大大增強各儲能(néng)主體的積極性，最終形成(chéng)“儲能(néng)—發(fā)電—交易—增值—再儲能(néng)”的商業市場閉環與良性循環機制，同時(shí)促進(jìn)電力供求的平衡，清潔能(néng)源替代傳統能(néng)源的轉型風險便可得到有效稀釋與消除，從這(zhè)個意義而言，我們可以將(jiāng)儲能(néng)視爲能(néng)源轉型的定海神針。

新型儲能(néng)後(hòu)來居上

按照儲能(néng)所依賴的資源工具及其性能(néng)，全球各國(guó)的儲能(néng)主要分爲傳統儲能(néng)與新型儲能(néng)兩(liǎng)種(zhǒng)，前者主要是指抽水儲能(néng)，後(hòu)者則包括電化學(xué)儲能(néng)以及壓縮空氣儲能(néng)等。抽水儲能(néng)是利用電力負荷低谷時(shí)的電能(néng)抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電；電化學(xué)儲能(néng)是借助大功率與高性能(néng)電池正負極進(jìn)行儲電與放電，壓縮空氣儲能(néng)則主要利用電網負荷低谷時(shí)的剩餘電力壓縮空氣，并將(jiāng)其儲藏在高壓密封設施内，在用電高峰釋放出來驅動燃氣輪機發(fā)電。目前來看，全球範圍内抽水蓄能(néng)累計裝機規模最大，電化學(xué)儲能(néng)累計裝機規模次之，壓縮空氣儲能(néng)處于緩慢擴展狀态。

抽水儲能(néng)不僅曆史悠久，技術積累與商業模式也較爲成(chéng)熟，但作爲最主要的儲能(néng)方式，抽水儲能(néng)卻受到地理位勢空間的嚴格限制，不僅啓動速度慢、建設周期長(cháng)，而且資源禀賦有限、成(chéng)本較高，相比之下，電化學(xué)儲能(néng)受到的外部因素影響較少，項目啓動與建設靈活，且響應速度較快，而更重要的是，作爲目前布局最廣泛的電化學(xué)儲能(néng)方式，锂電儲能(néng)不僅工藝成(chéng)熟，而且成(chéng)本降低的邊際趨勢越來顯著。數據顯示，截至2021年底，全球抽水儲能(néng)的累計裝機規模首次低于90%，同比下降了4.1%，而電化學(xué)儲能(néng)的占比提高至12.2%，累計裝機規模爲25.4吉瓦，同比增長(cháng)了67.7%，且基于電化學(xué)儲能(néng)的靈活性以及其對(duì)人口集中區的高适配性，未來伸展的空間還(hái)將(jiāng)更廣泛。

進(jìn)一步分析可以發(fā)現，目前锂電池儲能(néng)的市場份額全球超過(guò)了90%，但數據顯示，鈉元素儲量豐富，在地殼中占比高達2.75%，并遍布全球，而相比之下，锂元素僅爲0.0065%，主要分布于美洲；反映在價格上，鈉的價格隻有0.29美元/公斤，而锂價格目前約爲21.5美元/公斤，受到影響，鈉電池的原材料成(chéng)本相比锂電池要低30%~40%；不僅如此，鈉離子電池在-20℃的低溫環境中可以實現90%以上的放電保持率，-40℃低溫下可放出70%以上的容量，高溫80℃還(hái)能(néng)循環充放使用，項目落地與場景應用更具靈活性，因此鈉電池取代锂電池將(jiāng)是大勢所趨；另外，釩電池壽命在10年以上，循環次數可超過(guò)萬次，且不會(huì)發(fā)生熱失控、燃燒和爆炸，全球已探明的釩金屬儲量多達2200萬噸，釩電池儲能(néng)同樣(yàng)可能(néng)後(hòu)來居上。

與電化學(xué)儲能(néng)相比，壓縮空氣儲能(néng)的規模化程度盡管低得多，但如同抽水儲能(néng)一樣(yàng)，壓縮空氣儲能(néng)也有相當長(cháng)的曆史，德國(guó)、美國(guó)很早就(jiù)利用洞穴（岩石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等）進(jìn)行空氣壓縮儲能(néng)，隻是傳統壓縮空氣儲能(néng)依賴化石燃料、依賴天然儲氣洞穴的短闆制約了擴展空間，而針對(duì)相關瓶頸因素，世界各國(guó)都(dōu)積極研發(fā)新型壓縮空氣儲能(néng)技術，包括等溫壓縮空氣儲能(néng)系統、液化空氣儲能(néng)系統、恒壓壓縮空氣儲能(néng)系統等。目前來看，新型壓縮空氣儲能(néng)系統效率逼近75%，項目造價720~850美元/千瓦，與抽水蓄能(néng)相當，同時(shí)還(hái)有壽命長(cháng)、清潔無污染、儲能(néng)周期不受限制、不依賴化石燃料及地理條件等優勢，未來可能(néng)大顯身手。

放量擴身與主流趨勢

數據顯示，至2021年底，全球已投運儲能(néng)項目累計裝機規模209.4吉瓦，其中2021年新增投運儲能(néng)項目裝機規模18.3吉瓦，同比增長(cháng)185%。進(jìn)入2022年，受到地緣政治因素的影響，歐洲能(néng)源價格不斷走高，由此推動當地電價接續創出曆史新高，同時(shí)，由大宗商品價格上漲所引緻的成(chéng)本推動式通貨膨脹也擡高了全球企業與居民的傳統能(néng)源消費成(chéng)本，由此刺激儲能(néng)需求井噴式增長(cháng)。市場研究機構HIS Markit公司指出，未來5年全球儲能(néng)新增需求量將(jiāng)達到630吉瓦時(shí)，受到牽引，全球儲能(néng)規模化與商業化程度勢必繼續放大。而更值得關注的是，在總量規模擴張的同時(shí)，未來全球儲能(néng)還(hái)將(jiāng)顯示出幾條十分清晰的脈絡與趨勢。

其一，新型儲能(néng)占比越來越大。在2021年全球新增投運儲能(néng)項目裝機規模中，新型儲能(néng)的新增投運規模首次突破10吉瓦，達到10.3吉瓦，同比增長(cháng)119%，至2021年底，全球新型儲能(néng)累計裝機約25吉瓦，同比增長(cháng)約68%，在全部儲能(néng)裝機中的占比提高到12%。依據美國(guó)國(guó)家可再生能(néng)源實驗室發(fā)布的研究報告，到2030年，作爲新型儲能(néng)最主要成(chéng)本的電池儲能(néng)系統，成(chéng)本將(jiāng)持續和快速地大幅降低，直到2050年下降速度才有可能(néng)放緩，由此將(jiāng)引發(fā)新型儲能(néng)的加速擴面(miàn)壯身。目前美國(guó)已經(jīng)完全停止新建抽水蓄能(néng)發(fā)電設施，基于節約與保護水資源的目的，全球主要經(jīng)濟體有望率先跟進(jìn)，傳統儲能(néng)最終將(jiāng)退出市場。

其二，頭部效應越來越顯著。截至2021年底，美國(guó)、中國(guó)與歐洲三大主要經(jīng)濟體在全球已投運儲能(néng)項目的占比分别爲34%、24%和22%，合計占比高達80%，并且這(zhè)種(zhǒng)頭部方陣趨勢還(hái)會(huì)繼續強化。BNEF（彭博新能(néng)源财經(jīng)）預計，未來五年，美國(guó)儲能(néng)系統新增裝機規模複合增速將(jiāng)達118.3%，中國(guó)速度更快，增幅爲174.3%，歐洲則爲76.3%。

其三，應用場景越來越迥異。按照應用領域的不同，儲能(néng)可以分爲表前儲能(néng)和表後(hòu)儲能(néng)，其中表前儲能(néng)可以分爲發(fā)電側儲能(néng)與電網側儲能(néng)，表後(hòu)儲能(néng)則包括由工商業儲能(néng)與家庭儲能(néng)的用戶側儲能(néng)。基于電網建設的剛性需求、成(chéng)熟的商業模式以及政策補貼的重心傾斜，美國(guó)的儲能(néng)主要表現爲表前儲能(néng)，未來五年相應的儲能(néng)裝機規模年化複合增速高達125%；同樣(yàng)，源于發(fā)電側政策要求下的強制配儲，中國(guó)未來新增儲能(néng)也主要集中于表前儲能(néng)，相應的儲能(néng)新增裝機年化複合增速有望達到190%；除中美之外，歐洲、日本以及澳大利亞等主要儲能(néng)國(guó)家和地區的新增儲能(néng)則集中體現爲表後(hòu)儲能(néng)，尤其是歐洲地區特殊的屋頂結構，外加長(cháng)期高電價的制約，分布式的光伏+戶儲（家庭儲能(néng)）將(jiāng)是極其重要的儲能(néng)主體，未來五年整個歐洲表後(hòu)儲能(néng)裝機年化複合增速可達142%，其中戶儲增速有望超過(guò)150%。

其四，長(cháng)時(shí)儲能(néng)越來越突出。目前全球新型儲能(néng)所提供的服務響應需求一般爲4小時(shí)，有的甚至更短，但随著(zhe)未來超長(cháng)時(shí)間尺度和中長(cháng)時(shí)間尺度儲能(néng)技術和高比例可再生能(néng)源主動支持技術的進(jìn)步，長(cháng)時(shí)儲能(néng)（時(shí)長(cháng)10小時(shí)以上甚至以天爲單位）將(jiāng)成(chéng)爲行業主要發(fā)展趨勢，同時(shí)，按照美國(guó)能(néng)源部發(fā)起(qǐ)的Energy Earthshots計劃，未來十年内可將(jiāng)長(cháng)時(shí)儲能(néng)的成(chéng)本降低90%，長(cháng)時(shí)儲能(néng)更會(huì)進(jìn)一步凸顯出商業應用的優勢，與此相對(duì)應，可支持長(cháng)時(shí)儲能(néng)的壓縮空氣儲能(néng)等新型儲能(néng)的覆蓋面(miàn)有望加速擴展。

其五，儲能(néng)安全性越來越受到重視。據不完全統計，過(guò)去10年全球儲能(néng)安全事(shì)故已發(fā)生50餘起(qǐ)，而今年韓國(guó)SK能(néng)源公司電池儲能(néng)大樓發(fā)生的火災給市場再次敲響了警鍾，儲能(néng)安全問題成(chéng)爲全球共同面(miàn)對(duì)的難題。爲此，建立儲能(néng)技術應用的标準體系，限制低價低質競争，明确儲能(néng)安全主體責任，完善相關安全制度規範等基礎設施建設議題也將(jiāng)快速提到國(guó)際社會(huì)關注與各國(guó)政府決策的前台。

責任編輯：周依馨/15821220670（微信同号）
文章來源 : 陽光工匠儲能(néng)網
咨詢熱線：400-103-2166
聯系郵箱：info@hoenergy.com.cn
公司網址：/
聯系地址：上海市奉賢區金益路1号
免責聲明：本号目的在于傳遞更多信息，不做商業用途。如涉及作品文字内容、圖片版權等問題，請及時(shí)聯系我。