導(dǎo)讀
儲(chǔ)能是新能源發(fā)展的必備基礎(chǔ)設(shè)施：以風(fēng)光為例的可再生資源發(fā)電具有極強(qiáng)的不可控性，為了維持電網(wǎng)供電方和用電方的平衡，保障電網(wǎng)安全，有必要引入儲(chǔ)能作為靈活性調(diào)節(jié)資源。傳統(tǒng)的抽水蓄能和新型儲(chǔ)能例如電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù)百花齊放。目前全球儲(chǔ)能市場(chǎng)呈現(xiàn)中美大儲(chǔ)、歐洲戶(hù)儲(chǔ)的格局，未來(lái)，儲(chǔ)能將為電力部門(mén)碳中和做出巨大貢獻(xiàn)。
01 新型電力系統(tǒng)必須依靠?jī)?chǔ)能進(jìn)行調(diào)節(jié)
2021年3月15日，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，為新時(shí)代能源電力發(fā)展指明了科學(xué)方向，也為全球電力可持續(xù)發(fā)展提供了中國(guó)方案。2023年1月，國(guó)家能源局發(fā)布了《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)(征求意見(jiàn)稿)》，提出新型電力系統(tǒng)是以確保能源電力安全為基本前提，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的電力需求為首要目標(biāo)，以高比例新能源供給消納體系建設(shè)為主線(xiàn)任務(wù)，以源網(wǎng)荷儲(chǔ)多項(xiàng)協(xié)同、靈活互動(dòng)為堅(jiān)強(qiáng)支撐的新時(shí)代電力系統(tǒng)。儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)四大部門(mén)的關(guān)鍵一環(huán)，其重要性不言而喻。
圖1 光伏、風(fēng)電出力和負(fù)荷曲線(xiàn)(資料來(lái)源：《面向園區(qū)微網(wǎng)的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”一體化運(yùn)營(yíng)模式》)
電能是一種即發(fā)即用的能量，發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的功率必須匹配，才能保障電網(wǎng)的穩(wěn)定。根據(jù)EIA預(yù)測(cè)，到2050年，風(fēng)光發(fā)電將占可再生能源發(fā)電量的72%，相比2020年占比提升近一倍。與傳統(tǒng)火電可調(diào)節(jié)性強(qiáng)不同，風(fēng)光發(fā)電具有低慣量、低阻尼、弱電壓支撐的特點(diǎn)。也就是說(shuō)，風(fēng)光發(fā)電具有巨大的波動(dòng)性，會(huì)使發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的平衡更加難以實(shí)現(xiàn)。因此，為保持電網(wǎng)的平衡，很多時(shí)候風(fēng)光發(fā)電并未接入電網(wǎng)而被浪費(fèi)，產(chǎn)生“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象。2023年，我國(guó)棄風(fēng)、棄光量超過(guò)300億千瓦時(shí)，對(duì)應(yīng)價(jià)值超過(guò)100億元。配備儲(chǔ)能可以完美地解決該問(wèn)題：當(dāng)發(fā)電側(cè)功率過(guò)高時(shí)，儲(chǔ)能將多余電量?jī)?chǔ)存起來(lái);當(dāng)用電負(fù)荷過(guò)高時(shí)，儲(chǔ)能將此前儲(chǔ)存的電能釋放出去，從而實(shí)現(xiàn)能量的實(shí)時(shí)匹配，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定。
圖2 2022年各月份棄風(fēng)、棄光率(圖源：全國(guó)新能源消納監(jiān)測(cè)預(yù)警中心)
02 儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋電力系統(tǒng)的各個(gè)方面
儲(chǔ)能按照應(yīng)用場(chǎng)景可以分為發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能和用電側(cè)儲(chǔ)能。其中發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能和電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能被稱(chēng)為表前儲(chǔ)能，用電側(cè)儲(chǔ)能被稱(chēng)為表后儲(chǔ)能。用電側(cè)儲(chǔ)能按照主體不同可進(jìn)一步劃分為工商業(yè)儲(chǔ)能和戶(hù)用儲(chǔ)能。
發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能主要用于電力調(diào)峰、輔助動(dòng)態(tài)運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)頻和可再生能源并網(wǎng);電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要用于緩解電網(wǎng)阻塞、延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí)、調(diào)峰調(diào)頻;用電側(cè)儲(chǔ)能主要用于電力自發(fā)自用、峰谷價(jià)差套利、容量電費(fèi)管理和提升供電可靠性。
圖3 儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景(圖源：派能科技)
一般而言，表前儲(chǔ)能和大工商業(yè)儲(chǔ)能功率往往大于30MW且能量大于30MWh，在國(guó)標(biāo)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中被定義為大儲(chǔ)，戶(hù)用儲(chǔ)能和小型工商業(yè)儲(chǔ)能被定義為小儲(chǔ)。
03新型儲(chǔ)能技術(shù)百花齊放
鋰電池儲(chǔ)能商業(yè)化程度最好
儲(chǔ)能，即把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能力儲(chǔ)存起來(lái)，需要使用時(shí)再將其轉(zhuǎn)化為電能。儲(chǔ)能根據(jù)能量形式可分為抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、機(jī)械能儲(chǔ)能等多種技術(shù)種類(lèi)。
一、抽水儲(chǔ)能
抽水蓄能是最主流的傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)。抽水蓄能電站由存在一定落差的上水庫(kù)、下水庫(kù)和連接兩個(gè)水庫(kù)的引水系統(tǒng)、地下廠房(可逆式水輪機(jī)組)組成。利用下半夜過(guò)剩的電力驅(qū)動(dòng)水泵，將水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存，在白天和前半夜將水放出發(fā)電，并流入下水庫(kù)。抽水蓄能具有技術(shù)成熟、儲(chǔ)能容量大、系統(tǒng)效率高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、安全性能高等優(yōu)勢(shì)，是目前最主流的儲(chǔ)能方式。抽水蓄能的造價(jià)已相對(duì)平穩(wěn)，單GW靜態(tài)投資額為53.67億元。截至2022年底，我國(guó)抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到45GW，占所有儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的79%，同比增長(zhǎng)24%，裝機(jī)規(guī)模據(jù)全球首位。
圖4 抽水蓄能原理(圖源：數(shù)字經(jīng)濟(jì)網(wǎng))
圖5 我國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)結(jié)構(gòu)(圖源：CNESA)
然而，由于水庫(kù)建設(shè)周期長(zhǎng)，抽水蓄能電站建設(shè)的地理?xiàng)l件苛刻(上下水庫(kù)需達(dá)到40-600m的高度差)等因素，抽水蓄能未來(lái)的發(fā)展空間相對(duì)有限?！缎滦碗娏ο到y(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)(征求意見(jiàn)稿)》計(jì)劃，2030年裝機(jī)規(guī)模達(dá)到120GW，相比2022年年化增長(zhǎng)13%
圖6 全球主要國(guó)家抽水蓄能裝機(jī)容量(GW)(圖源：IRENA，Statista)
二、電化學(xué)儲(chǔ)能
如圖5所示，以鋰離子電池為代表的的電化學(xué)儲(chǔ)能是新型儲(chǔ)能中目前占比最高的儲(chǔ)能技術(shù)。完整的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲(chǔ)能變流器(PCS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。
圖7 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(圖源：派能科技)
電池組是儲(chǔ)能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分，用來(lái)儲(chǔ)存能量;電池管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等;能量管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度;儲(chǔ)能變流器是連接交流和直流的裝置，實(shí)現(xiàn)交直流的雙向轉(zhuǎn)換，可控制蓄電池的充電和放電過(guò)程。從成本結(jié)構(gòu)來(lái)看，儲(chǔ)能電池成本占比60%以上，儲(chǔ)能PCS成本占比約10%
圖8 儲(chǔ)能系統(tǒng)工作原理圖(圖源：陽(yáng)光電源官網(wǎng))
圖9 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本構(gòu)成(資料來(lái)源：高工鋰電)
按照正極材料的不同，鋰離子電池儲(chǔ)能可分為磷酸鐵鋰儲(chǔ)能和三元鋰電池儲(chǔ)能。其中磷酸鐵鋰安全性好、低溫性能好、循環(huán)性能好、成本較低，是我國(guó)鋰電池儲(chǔ)能的主要技術(shù)路線(xiàn)。而三元鋰電池憑借能量密度高、空間占用小、發(fā)展較早的優(yōu)勢(shì)，在歐美等地區(qū)仍然占據(jù)較大的市場(chǎng)空間，例如特斯拉在北美的儲(chǔ)能業(yè)務(wù)依然主要是三元鋰電池。除了鋰離子電池，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括全釩液流電池、鈉離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池等。全釩液流電池是目前產(chǎn)業(yè)鏈成熟度最高的液流電池。
圖10 全釩液流電池原理(圖源：中和儲(chǔ)能、電氣時(shí)代)
與鋰離子電池能量載體是固態(tài)的正負(fù)極材料不同，全釩液流電池以不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液作為正負(fù)極，電解液決定容量大小，電堆決定功率大小。因此，液流電池不會(huì)受到固態(tài)正極材料因充放電導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)破壞、容量降低的問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。目前的主要制約因素是原料五氧化二釩的價(jià)格較高，并會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
表1 電化學(xué)儲(chǔ)能數(shù)據(jù)對(duì)比(表源：蔡世超《儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用》)
由于鋰離子電池能量密度高、效率高、循環(huán)性能好、適用范圍廣，且因?yàn)閯?dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)積累了先發(fā)優(yōu)勢(shì)，成本控制較好，其已經(jīng)成為目前最主流、最成熟的新型儲(chǔ)能技術(shù)。2023年以后，碳酸鋰價(jià)格快速下跌，使得鋰離子電池儲(chǔ)能的成本進(jìn)一步下降，目前建造成本為0.8-2元/Wh，平準(zhǔn)化全壽命度電成本(LCOE)約為0.5-0.8元/W·h。預(yù)計(jì)未來(lái)隨著碳酸鋰價(jià)格的下跌，鋰離子電池成本進(jìn)一步下降，鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)或可長(zhǎng)期保持。
圖11 2023年后電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格快速下跌(元/噸)(資料來(lái)源：Wind資訊)
三、壓縮空氣儲(chǔ)能
壓縮空氣儲(chǔ)能在電網(wǎng)負(fù)荷低谷通過(guò)壓縮機(jī)壓縮空氣儲(chǔ)能能量，并將壓縮空氣運(yùn)輸至廢棄鹽洞等壓力容器保存，在電力負(fù)荷較大時(shí)，放出儲(chǔ)氣庫(kù)內(nèi)的高壓氣體，并將氣體加熱至一定溫度后輸送到膨脹劑，將壓縮空氣的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為膨脹機(jī)的機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能放電時(shí)長(zhǎng)可達(dá)4小時(shí)以上，適合作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，且壽命較長(zhǎng)，可循環(huán)上萬(wàn)次，使用期長(zhǎng)達(dá)40年。壓縮空氣儲(chǔ)能在我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入100MW級(jí)示范項(xiàng)目階段，十四五期間效率有望提升至65%-70%，建造成本降至1000-1500元/kWh，平準(zhǔn)化全壽命度電成本0.68元/Wh。目前的主要制約因素是大型壓氣設(shè)備、膨脹設(shè)備、蓄熱設(shè)備和儲(chǔ)罐等性能的提升。
圖12 壓縮空氣儲(chǔ)能原理(圖源：《壓縮空氣儲(chǔ)能中的蓄熱技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性研究》)
四、機(jī)械能儲(chǔ)能
機(jī)械能儲(chǔ)能目前包括重力儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。重力儲(chǔ)能通過(guò)電力將重物提升至高處，將電能儲(chǔ)存起來(lái);需要放電時(shí)將中午下落，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。重力儲(chǔ)能安全性強(qiáng)，且不會(huì)造成地質(zhì)生態(tài)破壞，目前基于全生命周期測(cè)算其儲(chǔ)能度電成本約為0.5-0.8元/kWh，經(jīng)濟(jì)性較好。但重力儲(chǔ)能規(guī)模相較抽水蓄能較小，且響應(yīng)速度為秒級(jí)，不及電化學(xué)儲(chǔ)能。目前國(guó)內(nèi)在建的首個(gè)重力儲(chǔ)能項(xiàng)目為中國(guó)天楹于2022年一季度在江蘇如東建設(shè)的100MWh項(xiàng)目。
圖13 重力儲(chǔ)能原理(圖源：陳云良等《重力儲(chǔ)能發(fā)電現(xiàn)狀、技術(shù)構(gòu)想及關(guān)鍵問(wèn)題》)
飛輪儲(chǔ)能是用電能將一個(gè)放在真空外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子加速，從而將電能以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，利用大轉(zhuǎn)輪所儲(chǔ)存的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能和電能的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)充放電。
圖14 飛輪儲(chǔ)能工作原理(圖源：高春輝等《飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電調(diào)頻中的應(yīng)用研究》)
飛輪儲(chǔ)能具有響應(yīng)速度快、功率密度高、不受充放電次數(shù)限制、綠色無(wú)污染的特點(diǎn)。其相應(yīng)可達(dá)毫秒級(jí)，主要用于調(diào)頻，單機(jī)功率2-3MW，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能0.5-100kWh。但目前飛輪儲(chǔ)能使用的飛輪和磁懸浮軸承價(jià)格較高，投資成本達(dá)100-150億元/GW。飛輪儲(chǔ)能也面臨安全風(fēng)險(xiǎn)，2021年8月，弘慧能源在進(jìn)行飛輪實(shí)驗(yàn)時(shí)飛輪脫離造成人員傷亡。
五、熔融鹽光熱儲(chǔ)能
熔融鹽光熱儲(chǔ)能通過(guò)光伏發(fā)電加熱和太陽(yáng)能聚光集熱加熱，將能量轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存在熔融鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。需要發(fā)電時(shí)在換熱系統(tǒng)中將高溫熔鹽(主要是二元硝酸鹽)與水進(jìn)行換熱，釋放熱量。光熱儲(chǔ)能具有規(guī)模大、時(shí)間長(zhǎng)、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具備單日10小時(shí)儲(chǔ)熱能力，儲(chǔ)能規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)百兆瓦。此外，熱交換系統(tǒng)具有較好的可控性和調(diào)節(jié)能力，能支持汽輪機(jī)組進(jìn)行快速出力調(diào)節(jié)，具有與燃?xì)鈾C(jī)組類(lèi)似的爬坡能力。根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)，截至2021年，光熱熔融鹽儲(chǔ)熱占我國(guó)儲(chǔ)能規(guī)模的1.2%，達(dá)到0.5GW。截至2022年10月，我國(guó)西北風(fēng)光大基地已經(jīng)有4.5GW風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目配套光熱儲(chǔ)能項(xiàng)目。
圖15 熔融鹽光熱儲(chǔ)能原理(圖源：西勘院規(guī)劃研究中心)
表2 已建成的熔融鹽光熱儲(chǔ)能項(xiàng)目(資料來(lái)源：公開(kāi)資料整理)
由于該技術(shù)先將光能轉(zhuǎn)化為熱能，再用熱能加熱水，產(chǎn)生水蒸氣驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電，涉及能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，導(dǎo)致總體能量轉(zhuǎn)化效率較低，約為不到60%，此時(shí)度電成本達(dá)到0.738元/kWh，成本較高。
六、氫儲(chǔ)能
氫氣能量密度140.4MJ/kg(39kWh/kg),約為汽油、柴油、天然氣的3倍?？砷L(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)且可實(shí)現(xiàn)過(guò)程無(wú)污染，是少有的能夠儲(chǔ)存上百吉瓦時(shí)以上的能量?jī)?chǔ)備。氫儲(chǔ)能的環(huán)節(jié)包括主要包含電解制氫、儲(chǔ)氫、燃料電池發(fā)電。
圖16 風(fēng)光發(fā)電+氫儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
盡管目前氫儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性較差，平準(zhǔn)化全壽命度電成本約1.8元/Wh，但氫儲(chǔ)能具備其他儲(chǔ)能技術(shù)不具有的長(zhǎng)時(shí)性的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)能量的跨季節(jié)周期的調(diào)配。2022年1月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，提出到2025年氫儲(chǔ)能等長(zhǎng)時(shí)間尺度的儲(chǔ)能技術(shù)取得突破。
04 全球儲(chǔ)能呈現(xiàn)“中美大儲(chǔ)+歐洲戶(hù)儲(chǔ)”齊爆發(fā)的格局
2022年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模50GWh，其中美國(guó)、EMEA(歐洲、中東、非洲三地區(qū)的合稱(chēng))和中國(guó)分別占比49.8%、14.2%、26.7%。預(yù)計(jì)到2026年三者占比將為34.3%、19.2%、33.7%。占比由高到低從美國(guó)、EMEA、中國(guó)變?yōu)槊绹?guó)、中國(guó)、EMEA。
圖17 2022年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)結(jié)構(gòu)
圖18 預(yù)計(jì)2026年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)結(jié)構(gòu)
一、強(qiáng)制配儲(chǔ)+獨(dú)立儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性改善，中國(guó)大儲(chǔ)高速發(fā)展
2022年中國(guó)新增儲(chǔ)能裝機(jī)6.9GW，其中以電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)為主，占比約90%。目前中國(guó)的總發(fā)電量中，4%來(lái)自光伏，8%來(lái)自風(fēng)電，相對(duì)較高的風(fēng)光發(fā)電占比對(duì)電網(wǎng)造成了巨大負(fù)擔(dān)。通過(guò)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)可再生能源消納，已經(jīng)成為我國(guó)必須面臨的問(wèn)題。截至2022年底，全國(guó)已有24個(gè)省級(jí)行政區(qū)在全省或部分地區(qū)明確了新增新能源發(fā)電項(xiàng)目規(guī)制性配儲(chǔ)能比例以及配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)。3個(gè)省份出臺(tái)鼓勵(lì)配儲(chǔ)政策。綜合來(lái)看，平均配儲(chǔ)比例約為10%，配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)約為2h。這些省份2022年風(fēng)電光伏裝機(jī)量達(dá)到全國(guó)風(fēng)光裝機(jī)量的81%，是儲(chǔ)能裝機(jī)量增加的主要來(lái)源。
表3 各省強(qiáng)制配儲(chǔ)比例及時(shí)長(zhǎng)
表4 儲(chǔ)能項(xiàng)目假設(shè)
2022年11月25日，國(guó)家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則(征求意見(jiàn)稿)》，第一次從國(guó)家層面提出容量補(bǔ)償機(jī)制。我國(guó)大儲(chǔ)有望獲得“現(xiàn)貨市場(chǎng)峰谷套利+輔助服務(wù)調(diào)頻等+容量補(bǔ)償”的多樣化收益模式。若考慮同時(shí)參與調(diào)峰和調(diào)頻服務(wù)，基于表4的假設(shè)，測(cè)算得到全生命周期的IRR超過(guò)20%(表5)，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。
表5 儲(chǔ)能項(xiàng)目IRR測(cè)算
基于對(duì)強(qiáng)制配儲(chǔ)和光伏建設(shè)進(jìn)度的預(yù)測(cè)，如表6所示，預(yù)計(jì)2023年中國(guó)儲(chǔ)能新增裝機(jī)超過(guò)40GWh，其中大儲(chǔ)占比90%以上;2024年中國(guó)儲(chǔ)能新增裝機(jī)超過(guò)70GWh。
表6 中國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模測(cè)算
二、彌補(bǔ)電網(wǎng)缺陷+各級(jí)政府補(bǔ)貼，美國(guó)大儲(chǔ)領(lǐng)跑全球
美國(guó)是全球最大的大儲(chǔ)市場(chǎng)，結(jié)構(gòu)上也以大儲(chǔ)為主導(dǎo)。根據(jù)BNEF，美國(guó)2022年電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)4.99GW/13.58GWh，其中大儲(chǔ)新增裝機(jī)3.5GW，占裝機(jī)總功率的88.2%。戶(hù)用、工商業(yè)分別占比8.6%和3.2%。2022年在光伏降速背景下繼續(xù)高增長(zhǎng)，前三季度美國(guó)儲(chǔ)能新增裝機(jī)達(dá)3.57GW(10.67GWh)，同比增102%(93%)。從滲透率來(lái)看，2022Q3新增裝機(jī)光儲(chǔ)滲透率已達(dá)31.5%(其中地面51.1%，分布式27.2%)，去年同期2021Q3光儲(chǔ)滲透率21.2%(地面26.3%，分布式9%)。根據(jù)Berkeley Lab，美國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目備案正在不斷加速，截至2022年11月底總備案為22.53GW去年同期水平為13.13GW同比增長(zhǎng)71.6%。
全國(guó)范圍內(nèi)，美國(guó)的ITC稅收抵免政策進(jìn)行了延長(zhǎng)和抵免比例的提高。2022年8月，美國(guó)《通脹削減法案》發(fā)布ITC新政，在儲(chǔ)能方面的主要政策為延長(zhǎng)ITC十年和提升基礎(chǔ)抵免比例。核心區(qū)別1：過(guò)去儲(chǔ)能只能跟著光伏配套享受，新政中獨(dú)立大儲(chǔ)或戶(hù)儲(chǔ)均可享受;核心區(qū)別2：過(guò)去最高抵稅比例為26%，無(wú)額外補(bǔ)償條款，新政中最高比例提高到70%。
除了全國(guó)范圍內(nèi)的政策，各州也出臺(tái)了眾多鼓勵(lì)政策。加州、內(nèi)華達(dá)州、弗羅里達(dá)州等17州出臺(tái)了明晰的儲(chǔ)能補(bǔ)貼制度。加州的SGIP政策補(bǔ)貼力度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，加州成為美國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)增長(zhǎng)最快的州。2020年，內(nèi)華達(dá)州發(fā)布了NV儲(chǔ)能激勵(lì)政策，最高每瓦時(shí)0.5美元的非戶(hù)用儲(chǔ)能補(bǔ)貼，對(duì)非戶(hù)用儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性有較大提升，內(nèi)華達(dá)州2021年成為美國(guó)分州儲(chǔ)能裝機(jī)前五。
表7 美國(guó)各州儲(chǔ)能激勵(lì)政策
表8 美國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模測(cè)算
美國(guó)2023年儲(chǔ)能新增裝機(jī)約為36GWh，大儲(chǔ)占比接近90%，預(yù)計(jì)2024年儲(chǔ)能裝機(jī)60GWh，大儲(chǔ)占比84%。
三、高居民電價(jià)仍將維持，歐洲戶(hù)儲(chǔ)穩(wěn)步成長(zhǎng)
短期來(lái)看，目前歐洲短期居民電價(jià)仍處于高位。歐洲采取居民電價(jià)長(zhǎng)協(xié)機(jī)制，2023年新簽居民電價(jià)合約明顯漲價(jià)。以德國(guó)為例，2022年及以前居民電價(jià)合約價(jià)格穩(wěn)定在20-30歐分/kWh，因此2022年批發(fā)電價(jià)的大幅上漲并未傳導(dǎo)至居民端，但2023年新簽合約電價(jià)大幅上漲，電價(jià)平均為50歐分/kWh以上，同比提高80-120%。從長(zhǎng)期來(lái)看，歐洲居民電價(jià)仍將處于較高水平。盡管歐洲電價(jià)回落顯著，但可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性勢(shì)必推高電價(jià)。俄烏沖突前，德國(guó)批發(fā)電價(jià)在10歐分/kWh，但居民電價(jià)接近30歐分/kWh，主要是各種稅費(fèi)(綠色能源附加費(fèi)、生態(tài)稅等)占比超過(guò)50%，且為了補(bǔ)貼綠電仍在持續(xù)增加。長(zhǎng)期看，即使歐洲批發(fā)電價(jià)回落到俄烏沖突前，整體居民電價(jià)仍將維持在20-40歐分/kWh。
圖19 德國(guó)居民電價(jià)結(jié)構(gòu)(圖源：EMBER)
表9 歐洲儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模測(cè)算
05 碳中和遠(yuǎn)景下的儲(chǔ)能發(fā)展展望
在實(shí)現(xiàn)碳中和的未來(lái)，電力部門(mén)作為碳排放占比最高的部門(mén)將發(fā)生革命性的改變。可再生能源發(fā)電將支撐幾乎整個(gè)社會(huì)的用電量，為了實(shí)現(xiàn)電能發(fā)生與消納的同時(shí)性，既能作為電源，也能作為電器的儲(chǔ)能，將得到極大的發(fā)展。展望未來(lái)，儲(chǔ)能的分布將遍布發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)，發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能將賦予可再生能源電站超越火電站的靈活性，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能與智慧電網(wǎng)建設(shè)將實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的電力供需匹配，用電側(cè)儲(chǔ)能將提高家庭和企業(yè)的供電穩(wěn)定性，甚至形成“光伏+儲(chǔ)能”自發(fā)自用、各戶(hù)獨(dú)立的離網(wǎng)模式。從儲(chǔ)能技術(shù)上看，抽水蓄能仍將是儲(chǔ)能的重要組成部分，電化學(xué)儲(chǔ)能等可實(shí)現(xiàn)日內(nèi)的靈活調(diào)節(jié)，飛輪儲(chǔ)能等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)極短時(shí)間內(nèi)的調(diào)頻，壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能將作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)能量跨日乃至跨季度的匹配。至此，整個(gè)電力從產(chǎn)生到運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存、使用的環(huán)節(jié)將不再涉及碳的排放，電力部門(mén)減碳將為碳中和提供最強(qiáng)大的助力。
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