《碳中和:储能产业的历史性机遇》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-23
  • 2020年9月,中国在联合国大会上承诺:二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和(以下简称“30·60目标”)。

    碳达峰是指碳排放规模达到峰值后逐步下滑的过程,碳中和则是指二氧化碳的人为排放量和消除量相抵消,最终达到净碳排放为零的效果。

    从碳排放来源看,能源消费二氧化碳排放占我国二氧化碳排放总量的近九成,占温室气体净排放量的近八成。因此能源领域的绿色转型对于碳中和目标的实现至关重要。而在能源领域中,电力部门的碳排放又约到占四成,且占比逐年增高。在电气化的大趋势下,电力系统走向零碳发展将是实现“30·60目标”之中的一大关键。因此,2020年12月,中国又在气候雄心峰会上进一步承诺:到2030年中国非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

    作为支撑可再生能源发展的关键技术,储能将迎来跨越式发展新阶段。

    “30·60目标”之下,储能产业如何抓住这一历史性机遇?2021年4月14-16日,储能联盟年度盛会第十届“储能国际峰会暨展览会”(ESIE2021)将以“支撑国家双碳新战略,共谋储能跨越式发展”为主题,沿袭“会、展、赛”3+N融合互动的形式,汇聚一线储能企业,邀请全球储能领域产、政、学、研各界精英逾万人汇聚盛会,凝识聚力共商储能发展大势,推动储能市场化长效机制建立。

    储能支撑高比例可再生能源发展

    根据国家统计局相关数据显示,2020年中国风电光伏累计装机容量已经超过5亿千瓦,到2030年风电、光伏要实现装机容量12亿千瓦的目标,未来十年还需实现约7亿千瓦的增长,即每年7000万千瓦。

    可再生能源行业普遍对实现这一目标态度乐观。中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,国内年均光伏新增装机规模一般预计是7000万千瓦,乐观预计是9000万千瓦。2020年400余家风能企业代表联合发布的《风能北京宣言》提出,“十四五”期间,须保证风电年均新增装机5000万千瓦以上,2025年后,风电年均新增装机容量应不低于6000万千瓦。

    单从数据来看,12亿千瓦的目标似乎能够轻松实现。但电力低碳化不是简单的做加法,要克服风电光伏的间歇性和波动性,整体电力系统都需要发生转变。储能,正是转型之中的关键技术。

    风力光伏发电“看天吃饭”,缺乏可调节性。过去十多年,补贴政策带动了风电光伏的高速发展,也把严重的弃风弃光问题丢给整个电力行业。为了解决可再生能源的消纳,电力系统穷尽各种手段,包括大举建设电力外送通道,压减火电发电空间,以消纳空间确定投资空间等等。经过数年努力,除了少数省份,中国大部分省区都已将弃风弃光率控制在5%以下。

    但靓丽的成绩背后仍然有深重的忧虑。随着发电装机规模的不断扩大,未来数十年风力光伏发电将从补充能源逐渐演变为主力能源,传统火电机组将会增速放缓直至减少,这意味着电力系统对灵活性资源的需求将更加迫切。储能是我国未来提升系统灵活性的重要、可靠的选择之一。自2020年以来,已有青海、内蒙古、山东、湖南等近二十个省市出台鼓励新能源配套储能的支持性文件。然而,真正落地的储能配建项目大多依靠强制,风电光伏企业往往是为了尽早并网拿到补贴,才选择配建储能。

    强制往往意味着不可持续。从发电行业角度看,建设储能只增加成本不增加收益,发电企业缺乏动力,只求用最小成本完成任务;从储能产业角度看,被迫卷入低价竞争,尽管企业短期内获得了项目,长期来看行业得不到良性发展;从整个电力系统角度看,由于源网不协调,储能可能面临缺乏规划、建而不用等问题,推高整个电力系统的消纳成本。储能与可再生能源如何高效协同发展,尚需面临成长过程中的阵痛。

    ESIE2021将举办“碳中和目标下储能与新能源融合发展路径”、“储能与电力辅助服务市场”、“储能安全与标准”等多场主题论坛,届时将邀请行业专家与业界精英共同探讨储能在高比例可再生能源电力系统的机遇与挑战。

    顶层设计创造发展环境

    “30·60目标”的实现离不开整个电力领域的顶层设计,将在这一过程中发挥关键作用的储能同样如此。

    顶层设计,首先是规划。

    “十四五”既是风光“平价上网”的开始,也是迈向“30·60目标”的起点,关于规划编制的种种迹象已经表明,国家层面各类“十四五”规划中,储能的战略地位进一步明确和提升。

    2020年10月发布的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》已明确提及“提升新能源消纳和存储能力”,此后多个省份公布的“十四五”规划建议稿都在能源转型、新能源发展等相关内容中明确发展储能项目促进新能源发展。

    此外,国家能源局《可再生能源发展“十四五规划》、《电力发展“十四五”规划》、《能源发展“十四五”规划》、《能源技术创新“十四五”规划》等多个规划文件中,都将储能提到前所未所有的战略高度。这些顶层规划将为储能产业十四五期间实现规模化发展的目标创造更有利的发展环境。储能联盟深度参与国家多个储能相关政策编制工作,推进储能在新的能源形势下发挥更大的作用与价值。

    顶层设计,市场机制必不可少。

    当前,储能所面临的种种困境都与市场建设的不完善相关。“谁受益,谁付费”的市场机制和补偿机制尚未形成,可再生能源配置储能的成本尚无合理的机制进行疏导,储能独立的市场主体地位还需政策进一步细化予以保障在逐步完善峰谷分时电价政策的基础上,用户侧储能若想实现多重收益,还需进一步完善需求响应机制。

    可喜的是,储能正在受到越来越多的市场政策支持。发电侧,多省辅助服务市场建设不断推进,山西广东蒙西等地区储能调频收益可观,青海省则探索“共享储能”,允许独立储能电站与可再生能源开展调峰交易;在电网侧,国家能源局对外认可“部分电网侧储能设施实现了对输电线路、变电设备的投资替代,将其建设经营成本纳入电网企业提供输配电服务的费用支出,具有一定的合理性”;在用户侧,虚拟电厂机制正在探索,储能也有望参与其中。随着储能技术的进步和行业规模的扩大,储能在电力系统的话语权正在增强。

    如何保证储能发展规划与电源、电网和清洁能源发展规划的有效衔接?如何为储能技术的发展扫清制度障碍?储能行业发展目标和重点任务是什么?ESIE2021将聚焦十四五产业规划,助力国内外企业把握政策动向,峰会期间特设中国储能产业高峰对话、储能领袖闭门会、并将举办十大主题论坛及专题研讨会,紧扣储能发展脉搏,邀请行业顶级专家及领军企业决策者分享最新观点和研究,为产业顶层设计提供政策依据。届时将有200位权威专家精英莅临演讲,预计超过10000多位行业精英共同研讨储能大计。

    即将成为下一个世界第一?

    2021年,美国总统拜登上任第一天就立即宣布重返应对气候变化的《巴黎协定》,在前总统特朗普决定退出这一国际公约的几年间,欧盟于2019年出台的碳中和计划,中国、日本和韩国于2020年底先后公布碳中和时间表。现在,美国重新加入,世界能源革命正在加速前进。

    应对气候变化不仅是代际发展伦理问题,也是国际政治议题,更是国际竞争的重要领域。气候议题催生出的低碳经济是一个诱人的经济增长点,吸引大国之间不断博弈。已有日本学者提出:“目前的国际秩序正围绕着‘绿色’迅速发生变化,各国已经围绕绿色发展进入产业政策的大竞争时代。”

    在可再生能源发电领域,中国光伏产业花了十余年时间,从严重依赖进口,到实现制造业世界第一、光伏发电装机量世界第一、光伏发电量世界第一,大幅降低了光伏发电成本,并牢牢把整个产业链握在中国手中。在汽车电动化领域,中国强力推动电动汽车发展,动力锂电池产能已达到世界第一,并继续与日韩展开竞争,全球锂电池产业链目前主要集中在中日韩三国。

    而在电力储能技术发展上,国家间的竞争还尚未见分晓。中国的科研机构与企业是否能够在储能前沿技术和核心产业链领域,再次成为世界第一,值得期待。

    由于储能是支持可再生能源发展的关键技术,目前欧美等国均十分重视电池及储能技术的研发。在中国,“储能与智能电网技术”也已被科技部列入“十四五”国家重点研发计划。

    锂电池在目前的储能应用中占主导地位,其成本在过去十年也实现了快速下降。不过,就各国实现碳中和的雄心而言,锂电池还不能包打天下。电力系统需要更大容量、更长充放电时间、更长寿命以及价格更低廉的储能技术,以支撑高比例可再生能源的发展。锂电池储能、液流电池储能、物理储能、储热等技术都有可能在电力系统中创造价值。科技进步将为储能发展和碳中和目标的实现带来新的想象空间。

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    • 2020年9月22日,我国在联合国大会上向世界承诺,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”(以下简称“30·60双碳目标”)。2020年12月13日,我国在气候雄心峰会上进一步阐述碳达峰、碳中和目标,提出到2030年中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。 国家能源局公布的数据显示,2020年全国新增风电装机7167万千瓦、太阳能发电4820万千瓦,风光新增装机之和约为1.2亿千瓦。此前国家能源局公布2020年1-11月新增风电装机2462万千瓦,新增太阳能发电装机2590万千瓦。这意味着,仅2020年12月的风电、太阳能新增装机容量就分别高达4705万千瓦、2330万千瓦。截至2020年底,风电、太阳能发电累计装机总容量超过5.3亿千瓦。 国家能源局已发布2021年新增风电、太阳能发电1.2亿千瓦的目标,如果按照新能源装机的5%来配置储能,那么2021年新能源侧储能规模将新增6GW。 按照2030年风电、太阳能发电总装机12亿千瓦以上的目标,预计未来10年,风电、太阳能发电合计年均至少新增规模6700万千瓦以上,才能实现12亿千瓦以上的目标。若按5%的配置储能比例测算,2030年风光新能源将新增配套储能34GW以上。 中国投资协会联合落基山研究所预测,在“碳中和”目标下,2050年,中国光伏和风电将占到电力总装机量的70%。相应地,电化学储能将由2016年的189MW增长到510GW,年均增长率达26%。 “30·60双碳目标”的提出必将加快推动风电、太阳能发电等新能源的跨越式发展,高比例可再生能源对电力系统灵活调节能力将提出更高要求,给储能发展带来新机遇。储能装置可实现负荷削峰填谷,增加电网调峰能力,也可参与系统调频调压,提高电网安全稳定性。加快储能有效融入电力系统发、输、用各环节进程,对于保障电力可靠供应与新能源高效利用,实现“30·60双碳目标”具有重要意义。 “新能源+储能”问题不少 一是灵活性资源不足。 由于我国资源禀赋和用能负荷不均衡,加之新能源的时空不匹配,风光大规模接入电网,其波动性和间歇性给电网带来的影响也被日趋放大。电网的调峰、消纳压力巨大,需要更多灵活性资源为电力系统的安全稳定高效运行提供支撑。目前,我国电力系统灵活性较差,远不能满足波动性风光电并网规模快速增长的要求。我国灵活调节电源,包括燃油机组、燃气机组以及抽蓄机组占比远低于世界平均水平。特别是新能源富集的三北地区,灵活调节占比不到4%。高比例可再生能源电力系统运行的最大风险就是灵活性可调节资源不足,调频调峰资源明显不足,安全稳定问题凸显。 最新发布的《电力系统安全稳定导则》(GB38755-2019)要求,电源均应具备一次调频、快速调压、调峰能力。随着光伏风电发电比例不断增大,电网的调频需求越来越大。截至2020年底,已有18个省市出台了鼓励或要求新能源配储能的有关文件。湖南、湖北、内蒙、山东、山西、河北、贵州明确规定了储能配比比例,配置储能的比例从5%到20%不等。辽宁、河南、西藏三地虽未要求具体储能配置比例,但相关文件明确在新能源项目审核过程中“优先考虑”新能源配置储能项目。 目前新能源配置储能项目普遍被认为是新能源配电储能装置,尤其是化学电池。但灵活性资源有多种,既包括灵活性火电、抽水蓄能电站、燃气电站、燃油电站、储能,还包括可调节负荷等,应从系统的角度统筹优化,共同参与到电力系统的运行调节过程中。 二是市场机制和相关激励机制不健全。 受体制改革不到位、市场机制不健全、市场化程度低等影响,我国新能源发电一直存在消纳难题。目前储能存在技术经济性不高、位置独立分散、利用率低,成本疏导途径及盈利能力受限等问题。 由于各地新能源发展规模、电网结构、调峰资源缺口程度有所不同,强配储能给新能源企业带来较大的成本压力。尽管电化学储能成本呈逐年下降趋势,但目前仍高达0.6-0.8元/kWh,远高于抽水蓄能电站0.21-0.25元/kWh的度电成本。安装、运行成本之外,融资成本、项目管理费等附加费用也很高。由于补贴退坡、资金拖欠、平价上网等因素,新能源项目盈利空间逐步压缩,配置储能缺乏合理的机制和明确的投资回收渠道,带来的收益有限,企业建设积极性较低,导致部分省份新能源与电网企业矛盾加剧。 三是电化学储能相关标准缺失。 电化学储能产业已发展十几年,相关标准却没有得到完善,储能系统从设计、运输到安装、投运、验收和后期运维,以及储能系统的灾后处理、电池回收等,都没有非常完善的标准和政策来支撑。 新能源配储要抓住四个关键点 首先,加强储能与“源—网—荷”协调规划。 政府应统筹规划所有灵活性资源的发展,如果一拥而上、泛滥式发展,其结果只会造成无序竞争和社会资源的浪费。 加强储能与“源—网—荷”协调规划,促进“源—网—荷-储”协调发展。根据不同地区对灵活调节资源的需求、发展定位和特点,明确储能发展规模和布局,实现“源—网—荷—储 ”协调发展,合理确定储能发展规模、设施布局、接入范围和建设时序并滚动调整,引导储能合理布局、有序发展。 其次,加快电力市场建设。 应进一步加快建设电力中长期电力市场、现货市场、辅助服务市场和可能的容量市场等,使各种电力资源都能在市场交易中实现其经济价值,以促进新能源在更大范围、全电量市场化消纳,最终提高新能源发电占比。 要建立能够充分反映储能价值的市场化机制,合理科学地评估储能配置规模和储能服务价值,针对市场化过渡阶段和全面市场化阶段分别设计市场规则,最终形成“谁受益,谁付费”的市场化长效机制。可以先从允许储能系统运营商作为独立市场主体提供多元化服务入手,使其能够参与调峰、调频、黑启动等各类服务。除了拉大峰谷价差外,储能的价格机制可按照容量电价、电量电价、辅助服务电价予以制定,且以对电能质量的影响作为电价的评估标准。在出台相应价格政策的同时,也要通过其实践情况进行调整和修正。 再次,推动储能云平台建设。 以互联网思维看待储能服务,推动储能云平台建设,以共享经济、平台经济的发展模式创新储能运营的体制机制,充分挖掘储能云的利用潜力,积极探索综合能源服务、绿电交易、需求响应、能源托管等新型商业模式,通过设备共享、资源共享和服务共享最大限度地发挥储能设备的利用价值,实现储能设备资源优化配置和高效利用。 最后,制定和完善储能相关标准。 进一步完善储能规划设计、设备试验、并网检测、安全运维、消防等技术标准,建立储能实施门槛。推进储能技术创新与标准化协同发展,解决储能设施参与系统运行的关键问题,有效保障我国储能产业高质量发展。
  • 《完善顶层设计 加快氢能储能产业发展》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-03-11
    • 新发展催生新产业,新产业造就新机遇。包括氢能、储能在内的新能源产业发展成为今年两会期间的热门话题之一。多位代表委员及专家建言,完善氢能、储能产业发展顶层设计,推动有效实施,推进产业发展驶上“快车道”。 储能产业发展迎来新机遇 在“双碳”目标引领下,储能产业迎来历史性发展机遇。业内人士透露,《“十四五”新型储能发展实施方案》已印发。业界预期,今后几年,新型储能将由商业化初期逐渐步入规模化发展阶段,逐步具备大规模商业化应用条件,万亿元储能产业有望照进现实。有机构统计,目前全国已有超过20个省区市明确了新型储能发展目标。 全国人大代表、天能集团董事长张天任建议,加快推进制定新型储能系统安全规范,鼓励发展多种技术路线的储能电池。全国政协委员、宁德时代董事长曾毓群建议,破除制约市场竞争的各类障碍和隐性壁垒,参照抽水蓄能,建立适应新型储能特点的容量电价政策,形成稳定合理的收益空间,构建公平竞争的市场发展环境,促进各类储能的健康发展。 在技术突破方面,全国人大代表、中国工程院院士潘复生建议,加大对颠覆性、前沿性新一代储能材料与装备技术的开发投入,特别是要高度重视具有战略意义的镁储能材料的开发应用。 氢能产业驶入“快车道” 氢能产业发展热潮同样势不可挡。日前公布的《内蒙古自治区“十四五”氢能发展规划》提出,到2025年,建成60座加氢站,推广燃料电池汽车5000辆,氢能产业总产值达1000亿元,打造10个以上氢能应用示范项目。 粗略统计,目前已有30余个省区市在其“十四五”规划中提及氢能发展,50多个城市出台了地方氢能产业发展专项规划。根据各地规划目标,到2025年全国将建成加氢站超1000座,推广氢燃料车5.5万辆。 全国政协委员、中国石化董事长马永生表示,应加强氢能产业顶层设计、关键核心技术攻关,加快制定标准体系,加大产业政策扶持力度。 “国家应尽快制定出台氢能产业发展规划。”张天任建议,加快完善顶层设计,引导产业健康发展。进一步拓宽氢燃料电池示范应用的领域、行业和区域,提高工业副产氢利用率,多渠道拓宽氢源,以更大的力度鼓励企业开展技术创新。 立足产业发展趋势,结合推动区域经济发展的考量,全国人大代表、宝泰隆董事长焦云建议,对氢燃料汽车特别是作为生产资料的重卡、物流运输车等在东北地区推广给予特别补贴,以推动当地产业发展;建议对东北地区建设加氢站给予特别补贴,助推东北地区氢能源基础设施加速完善。 “在碳达峰碳中和战略驱动下,我国氢能开发和应用将驶入发展快车道。”北京师范大学政府管理研究院副院长、产业经济研究中心主任宋向清说,氢能应用范围不断扩大,市场容量不断增加。 目前,一批上市公司在加速布局氢能、储能板块。“预计三到五年内,千亿元规模以上的资本将投向氢能和储能领域。”宋向清建议,加速推动氢能产业化、规模化、品牌化、标准化进程,尽快出台国家氢能产业发展规划、国家氢能行业标准,建立国家氢能产业发展基金,加快加氢站布局,扶持一批自主知识产权领先的氢能产业龙头企业,支持氢能企业上市融资。