随着全球对清洁、低碳能源日益增长的需求,能源行业已经进入了转型阶段,各种能源新技术也迎来了一波发展的新浪潮。在这之中,储能系统尤其是新兴的电化学储能以其响应速度快、控制精准的特性以及在电网中既可以充电(负荷)又可以放电(电源)的双重身份,有着不可替代的作用,在能源低碳化过程中占有重要的地位。
近年来,储能技术在提高性能与降低成本方面不断进步,并且紧跟能源行业的发展不断调整自己的前进方向。电力-能源行业在改革中发展的大趋势给储能行业发展带来了重要的机遇。
2018年,在以电网侧为代表的储能浪潮驱使下,储能企业对行业的前景有着更多的期望。但2019年上半年,中国新增投运电化学储能项目的装机规模为116.9MW,同比下降了4.2%,一些细分领域如用户侧出现了萎缩,市场进入了减速调整阶段。
这对近年来习惯于快速增长的业界来说,信心无疑受到了打击。但任何产业都有其发展的规律性,对于储能市场2019年遇冷的现象,我们其实没有必要太过悲观,目前储能产业所经历的低谷其实也是整个能源行业从通过行政命令来进行资源调配向通过市场化来进行资源调配转变所经历的必然过程。
从储能诞生的时候,其能给系统所提供的价值已然清晰:峰荷转移,频率控制,电压控制,系统备用,改善电能质量等。储能这些价值如何能真正的货币化,和以下两点息息相关:
技术层面:清洁能源逐渐取代传统化石能源,以及电能替代已成为共识,在此背景下,储能在工程层面的技术经济先进性永远是自身发展的最重要因素。
除了自身技术的进步,储能的发展必须依靠于电力-能源大体系改革推动的力度,储能产业的发展不是孤立的,而是与整个电力系统的转型深度绑定。
在市场还不完善的时期,储能确实还需要“看得见的手”进行富有前瞻性的计划以及合理的激励手段来培育市场,随着市场的不断完善,电的商品属性通过更加准确合理的价格形成机制确定,由“看不见的手”实现资源的合理配置。在这样的环境下,储能的价值会得到完整的体现,并获得合理的回报。
蓝图:完全市场化的电力系统
由于能源技术的多样性,这里我们只讨论狭义的电力系统,以及相对应的电力储能。先看一组数字,按照国际可再生能源署(IRENA)最近发表的一份报告,如果全球温升控制在2摄氏度以内,要求2050年全球电力供应的85%来自可再生能源,其中间歇性电源占58%(风电36%,光伏22%),其余11%为化石能源、4%为核电。
中国目前的非水电可再生能源比例不到4%,发电侧还存在大量供给基荷的机组,但未来如果这个比例超过了30%呢?电力系统将是一个接近1000小时出现“过发电”、而化石能源机组满负荷等效小时数会下降到低于4000小时的系统,这样一个“去基荷化”的系统,如果电力系统不掌握高度灵活性的调节资源的话,保持实时平衡将会非常艰难。
根据美国能源部(DOE)国家实验室的研究显示,高比例的并网可再生能源(30%以上),并降低同等比例的基荷负载电力后,仍然能够实现与化石燃料电力系统相当的稳定性和系统灵活性,也能实现相同甚至更低的运行成本(无边际成本)。
在一个基于边际成本的电力现货市场,可再生能源通常以边际成本低的优势,以零报价上网,在压低市场价格的同时,获得市场份额,优先满足或低或高的电力需求。因此,系统中的其他电源,面临的是扣除可再生能源出力之外的净负荷。这一净负荷曲线往往比原负荷曲线的波动幅度更大(主要是由于风电的出力特性),波动更加频繁(太阳能出力在秒到分钟级别的波动)。
在可再生能源出力大出系统总负荷情况越来越多的情况下,只提供基荷的电源会逐渐减少以至于完全消失,各种发电资源将完全按照市场来完成配置,也就是“市场之手”进行主导。
随着第三产业与居民负荷的增长,可再生能源的日益增多,未来的电网,无疑会是一个更少基荷发电、更频繁的爬坡、更多备用的系统。对于实时平衡的要求会“越来越多,越来越快”,太阳能网,而除了可再生能源之外的其他电源形式,会拥有越来越少的利用水平,灵活进行上下调节的能力成为稀缺性资源。
在一个成熟的电力市场中,价格的波动反映实际的供需关系与相应的电力传输成本,波动性将为储能带来真正的盈利空间。储能不是单一的发电资源,它归根到底是一种服务载体,其服务价值将通过平抑间歇性电源和负荷之间的时间不平衡得到真正的体现,并通过市场化的定价机制获得回报。
过渡期:“看得见的手”应指向哪里?