儲能的崛起與藩籬
 

要說這兩年人類最整齊劃一的步伐，那就是基調(diào)比較統(tǒng)一的綠色可持續(xù)，生產(chǎn)與經(jīng)濟的整體方向都朝著低碳化發(fā)展。

 

而達成這樣的共識，是為了應(yīng)對近些年自然災(zāi)害、極端氣候變化帶來的危機，碳中和已然成為全世界多數(shù)國家的戰(zhàn)略目標(biāo)。我們的能源之路也從煤炭時代、油氣時代再過渡到碳中和的時代。

 

能源結(jié)構(gòu)的變革是一場人與自然博弈被動的結(jié)果，但也是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的機遇?？沙掷m(xù)的發(fā)展種子已經(jīng)開始發(fā)芽，也給人類的生產(chǎn)與生活帶來了新的故事。

 

在這個故事劇情的發(fā)展過程中，低碳綠色的產(chǎn)業(yè)變革大幕已然拉開。在人類的高碳排活動中，數(shù)據(jù)顯示，排在最前面的是能源與交通行業(yè)，幾乎四分之三的碳排來自于能源的消耗。因此開發(fā)可再生的清潔能源成為重中之重，加快發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉(zhuǎn)型的主流方向。

 

在清潔能源的有效利用中，社會各界一直反反復(fù)復(fù)強調(diào)儲能的必要性。在今年的兩會中，有二十多位代表們提出了有關(guān)儲能的三十多條建議，而在實際的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，越來越多的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)方向也在儲能領(lǐng)域開花結(jié)果。儲能在碳中和的背景中，究竟扮演的是一個什么樣的角色？

 

價值“蓄水池”

 

可再生的清潔能源中，風(fēng)能、太陽能等是可再生能源系統(tǒng)利用的重要組成部分，但因為一些客觀的物理條件，這些可再生能源不能連續(xù)延不斷地生產(chǎn)。比如太陽能、風(fēng)能就會受到天氣的影響，水力發(fā)電會受到季節(jié)的影響，在夏天汛期時水力發(fā)電帶來的能源充足，而到了枯水期就會斷崖式下滑。這些可再生能源被稱為間歇性能源，它們不會持續(xù)不斷地產(chǎn)能。

 

如果在可再生能源的豐富生產(chǎn)期中，將易浪費的能量收集存儲起來，在能源需求旺盛的高峰期，填谷利用起來，將會大大增強能源的利用效率，減少能源耗損。儲能不僅可以解決可再生清潔能源波動性與間歇性等瓶頸問題，也能在配電側(cè)實現(xiàn)發(fā)電與負荷的動態(tài)平衡。通過儲能，才能整合可再生能源，實現(xiàn)連續(xù)、有效的能源利用。儲能成為可再生能源利用的關(guān)鍵和重要支撐，從而得到世界各國政府與企業(yè)的支持與青睞。

 

在碳中和的目標(biāo)背景下，世界各國紛紛出臺儲能激勵措施，掃除市場發(fā)展障礙。美國對于補電來源自光伏的儲能實行聯(lián)邦投資稅收抵免（ITC）政策，將設(shè)備成本降低約30%。根據(jù)EIA的預(yù)測，2021～2023年，美國“儲能+新能源”的比例將從30%提升到60%。以色列、南非、愛爾蘭、烏克蘭等國都規(guī)劃了“儲能+新能源”的項目。國內(nèi)正在建設(shè)的風(fēng)電光伏項目也在快速擴大儲能的配套設(shè)施建設(shè)。

 

2020年，多地出臺政策鼓勵和支持新能源配置儲能，但幾乎不會強制配置要求。2021年，已經(jīng)有20多個省市提出可再生能源配置儲能的要求，強制與鼓勵都涉及，例如湖南、山東、湖北等地要求強制配置，山西、甘肅等地是建議配儲，配置比例都在10%-20%之間。儲能電池裝機量在政策背景下不斷增大。

 

世界各國開始大力支持儲能電池技術(shù)的發(fā)展，或者開展儲能項目示范，同時也會配套制定相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，開始建立和完善涉及儲能的法律法規(guī)等。

 

儲能涉及領(lǐng)域比較廣泛，用便于理解的角度來分類的話，可將儲能技術(shù)分為物理儲能和化學(xué)儲能。物理儲能主要分為機械類儲能、電氣類儲能、熱儲能等?；瘜W(xué)儲能是通過化學(xué)變化將能儲存于物質(zhì)中，主要包括電化學(xué)儲能，也就是咱們了解的電池類儲能的總稱。目前行業(yè)內(nèi)機械類儲能和電化學(xué)儲能技術(shù)是發(fā)展的重點方向，也是目前產(chǎn)業(yè)布局擴增和技術(shù)不斷升級的領(lǐng)域，如果經(jīng)常關(guān)注低碳排與新能源行業(yè)，我們會明顯感受到這波發(fā)展熱潮。

 

儲能崛起

   

儲能的崛起中，如果從政策的發(fā)布頻率來看的話，也能看出一些跡象，關(guān)注能源相關(guān)的政策的話，會發(fā)現(xiàn)有關(guān)儲能的發(fā)展和規(guī)劃支持政策逐年都更新和增加。從2016年儲能首次進入國家發(fā)展規(guī)劃開始，在國務(wù)院及各部委歷年發(fā)布的《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《中國制造2025——能源裝備實施方案》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等國家重大發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃中，均明確提出加快發(fā)展高效儲能、先進儲能技術(shù)創(chuàng)新、積極推進儲能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用、攻克儲能關(guān)鍵技術(shù)等任務(wù)和目標(biāo)。

 

政策的鼓勵下，儲能的裝機量也在增大。根據(jù)CNESA在《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》中的預(yù)測數(shù)據(jù)，保守情形下，電化學(xué)儲能2021年新增裝機量為2.52-3.35GW，到2025年累計裝機量有望達到35.52-55.88GW，2021-2025年CAGR（復(fù)合年均增長率）為57.38%-70.48%。

 

當(dāng)然，裝機量的增長中，儲能核心的技術(shù)也在不斷突破。以核心的電化學(xué)技術(shù)舉例來說，近幾年也發(fā)生了許多較大的性能升階。例如寧德時代利用全生命周期陽極補鋰技術(shù)開發(fā)了滿足12000次循環(huán)的儲能專用磷酸鐵鋰電池。比亞迪推出“刀片”電池進一步提升單體電池的容量，而新的電池儲能領(lǐng)域也在不斷地更新中，如固態(tài)電池、鈉離子電池等也在不斷研發(fā)中。儲能用鋰電池的企業(yè)以寧德時代、蜂巢能源、億緯鋰能等國內(nèi)動力電池巨頭的參與為主。這些企業(yè)早已提前布局儲能電池相關(guān)領(lǐng)域。

 

根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，截至2020 年，全球電化學(xué)儲能累計裝機14.2GW，同比增長49.2%，占儲能系統(tǒng)裝機的7.4%；中國電化學(xué)儲能累計裝機3.27GW，同比增長91.2%，占整體儲能的9.2%。值得注意的是，2020年我國新增電化學(xué)儲能裝機達1.56GW，同比增長145%。在電化學(xué)儲能領(lǐng)域，鋰離子電池占主導(dǎo)地位，占比達92%。 

 

機械類儲能的話，技術(shù)的升級主要攻關(guān)方向是向更大規(guī)模壓縮空氣儲能行進。以中科院工程熱物理所的百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目為例，目前其已經(jīng)順利并網(wǎng)，并且單位裝機的成本幾乎接近抽水蓄能電站的效率與成本，這也意味著壓縮空氣儲能的技術(shù)在未來會廣泛地使用。

 

儲能的技術(shù)除了在清潔能源電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)配應(yīng)用外，在二次能源氫能的制備上，也被眾多光伏企業(yè)青睞，作為打開新增長的空間。風(fēng)光伏在豐盛的產(chǎn)能期間，可以將多余的能量通過電解水轉(zhuǎn)化為綠氫儲存。

 

2021年3月，隆基股份通過全資子公司隆基綠能創(chuàng)投與上海朱雀投資合資成立西安隆基氫能科技有限公司，計劃大力發(fā)展光伏制氫；同月，陽光電源也發(fā)布大功率的SEP50 PEM制氫電解槽；5月晶科科技公布了布局光伏制氫的消息；協(xié)鑫新能源隨后也成立高達100億元的氫能產(chǎn)業(yè)投資基金。氫能儲存被光伏風(fēng)電企業(yè)們作為價值投資錨定，爭相布局。

 

從電網(wǎng)系統(tǒng)的用戶側(cè)調(diào)峰，到二次能源的制備存儲，新能源的微電網(wǎng)等，儲能相關(guān)的其他配套技術(shù)都在這股崛起的浪潮中被加速。儲能產(chǎn)業(yè)開始進入加速發(fā)展的快車道

   

全面商業(yè)化的卡頓

 

在這場向碳中和奔赴的過程中，儲能技術(shù)的智造升級，并沒有形成哪個技術(shù)主導(dǎo)的情形出現(xiàn)。機械儲能技術(shù)如抽水蓄能、壓縮空氣儲能，電化學(xué)儲能這些技術(shù)目前處于并行發(fā)展的情形。因為不同儲能技術(shù)特性差異明顯，適用范圍也有所不同。機械類的抽水蓄能、壓縮空氣儲能技術(shù)等主要應(yīng)用于大電網(wǎng)的輸配電環(huán)節(jié)，而電化學(xué)儲能則主要運用于風(fēng)光發(fā)電等波動較大的清潔能源電網(wǎng)系統(tǒng)。

 

不同的地理條件、氣候條件以及成本約束等，造就了這些關(guān)鍵技術(shù)在不同領(lǐng)域的特色應(yīng)用。對于行業(yè)內(nèi)人士來說，技術(shù)之外，最關(guān)心的是如何提升儲能的市場參與和盈利能力，這也是行業(yè)能不能健康發(fā)展的前提。畢竟靠著補貼過活不是長久之計，必須要有自我造血的能力。

 

而這一部分的主要限制是市場化相關(guān)的政策細則不到位，導(dǎo)致市場化的程度較低。對于宏觀的儲能政策，政府出臺的不少，但是對于行業(yè)市場化的改革政策處于空白，比如一些市場內(nèi)容量的補償機制、峰谷電價的合理定位、儲能的投資回報機制等，這些規(guī)范的細則沒有建立，一定程度上制約了儲能商業(yè)模式的拓展和完善。

 

另外一個制約行業(yè)全面商業(yè)化的限制是技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)的升級仍然有較大的空間。例如在儲能電池方面，冬天鋰電池的低溫性能就會限制光伏能源的存儲，如何提升鋰電池的低溫性能、循環(huán)壽命等，需要儲能電池的技術(shù)不停迭代完善。與此同時，也需要豐富儲能的單一短時系統(tǒng)。雖然動力電池技術(shù)因為新能源汽車的發(fā)展得到了極大地提升。在長時儲能層面，也需要發(fā)力深研，滿足電池儲能系統(tǒng)更長時間的放電需求。

 

再者就是電池?zé)崾Э叵碌陌踩?。因為涉及化學(xué)電池，也會帶來不少的安全事故。2021年4月16日，北京國軒福威斯光儲充技術(shù)有限公司位于北京市豐臺區(qū)大紅門的儲能電站發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致2名消防員犧牲，1名員工失聯(lián)。事故調(diào)查報告顯示，直接原因是電池間內(nèi)的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障，引發(fā)電池?zé)崾Э仄鸹?。?jù)悉，目前國內(nèi)尚未出臺針對儲能電站電池系統(tǒng)的安全規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，僅有部分團標(biāo)提及儲能集裝箱安全間距、防火要求。嚴格的電池檢測標(biāo)準(zhǔn)測試方法及細則欠缺。

 

這些主要的限制點卡住了儲能全面商業(yè)化的輻射，不過事物發(fā)展的規(guī)律就是不斷地從谷底到谷峰的轉(zhuǎn)換。無論是多元化儲能技術(shù)層面的開發(fā)與深耕，還是政策的不斷細化，儲能全面商業(yè)化的目標(biāo)需要時間踏踏實實打磨這些卡點。不過可以肯定的趨勢是儲能產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)已經(jīng)在前夜，整個行業(yè)的布局、技術(shù)的突破等相較三年前有了極大地提升。

 

頂層設(shè)計的戰(zhàn)略與政策疏導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的進階，各地政府紛紛落地的示范項目等，儲能的每個環(huán)節(jié)都如吸氧般獲得了充足的生命力。碳中和時代里，這個大號的“充電寶”，將能源吸足，再反哺到儲能的各個配電側(cè)環(huán)節(jié)中，不斷向外延伸自己的觸角，觸達著碳中和終極目標(biāo)。