王 剛

（山西省社會科學(xué)院能源經(jīng)濟(jì)研究所，山西 太原 030032）

電力系統(tǒng)儲能主要分為機械儲能（抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等）、化學(xué)儲能（鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池）和電磁儲能（超導(dǎo)電磁儲能、超級電容器儲能等）3個大類[1]。新型儲能，是指除抽水蓄能以外的以輸出電力為主要形式的儲能項目[2]。目前新型儲能主要包括：電化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、儲氫、儲熱等。儲能是保證電網(wǎng)電能質(zhì)量穩(wěn)定的重要途徑和手段，是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備[3]。作為能源生產(chǎn)和碳排放大省，如何立足山西資源稟賦并積極推動綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展？如期實現(xiàn)雙碳目標(biāo)？構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)將為能源轉(zhuǎn)型和雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)提供有力支撐。

目前，山西省已經(jīng)形成了以煤、電為龍頭，風(fēng)、光、氣、氫等齊頭并進(jìn)的安全綠色多元能源供給體系。圖1為山西省“十三五”電力裝機規(guī)模及“十四五”電力裝機規(guī)劃。據(jù)《山西省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》顯示，到2025年山西可再生能源發(fā)電裝機將占電力總裝機容量的50%以上，其中風(fēng)光裝機將分別達(dá)到3 000萬kW和5 000萬kW，而可再生能源的發(fā)電量將從2020年的12%提升到30%左右[4]。改善風(fēng)光資源隨機性、波動性、間歇性的明顯缺點，增加可再生能源消納，使得可再生能源更好地為電網(wǎng)出力，儲能是基礎(chǔ)。對此，山西省加大了儲能的中長期發(fā)展，預(yù)計到2030年抽水蓄能裝機的容量將超過1 500萬kW，電化學(xué)儲能超過1 000萬kW。但是，由于選址困難、電站投資大、建設(shè)周期長以及氣候異常加速枯水期到來等缺點，抽水蓄能很難跟上風(fēng)光等新能源的快速發(fā)展和智慧電網(wǎng)建設(shè)步伐。同時，新型電力系統(tǒng)構(gòu)建需推動更多更廣的分布式新能源發(fā)展，并加快其與電網(wǎng)系統(tǒng)匹配。新型儲能體量小、布置靈活、響應(yīng)快速，是優(yōu)質(zhì)的靈活性調(diào)節(jié)資源。因此，為了促進(jìn)高比例可再生能源消納，新型儲能的發(fā)展不可或缺。

圖1 山西省電力裝機規(guī)模

1 新型儲能電站的特性

1.1 優(yōu)點

1）多點布置且靈活性強。傳統(tǒng)的抽水蓄能調(diào)峰、火電調(diào)峰多注重于提升電力系統(tǒng)的全網(wǎng)調(diào)峰能力，且一般規(guī)模較大，會出現(xiàn)無法響應(yīng)電網(wǎng)局部調(diào)峰需求的情況。新型儲能電站可根據(jù)新能源發(fā)電場地分布而靈活布置，也可針對新能源出力特性而靈活調(diào)整，承擔(dān)分布式儲能的角色，在微網(wǎng)和分布式電網(wǎng)中可以發(fā)揮重要作用，提升電網(wǎng)局部的調(diào)峰靈活性。同時電化學(xué)儲能電站投資小，建設(shè)周期短，相較抽水蓄能從規(guī)劃到投運需要10年時間的建設(shè)周期，可以更靈活適應(yīng)政策變化和提升電網(wǎng)靈活性。

2）響應(yīng)快速。新型儲能電站體量小，反應(yīng)速度快，具有毫秒級的充放電轉(zhuǎn)換能力和低轉(zhuǎn)動慣量優(yōu)勢，對風(fēng)光實時出力快速響應(yīng)，減少對電網(wǎng)的沖擊。同時跟蹤發(fā)電計劃，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和智能電網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。

3）應(yīng)用場景廣。新型儲能電站的應(yīng)用場景較抽水蓄能更廣，在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、能源互聯(lián)、能源管理、能源交易等場景發(fā)揮重要作用。發(fā)電側(cè)通過平抑波動、平滑輸出、調(diào)頻調(diào)壓、削峰填谷、發(fā)電預(yù)計等實現(xiàn)風(fēng)電光伏大規(guī)模并網(wǎng)；電網(wǎng)側(cè)可輔助調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓，防止大規(guī)模停電；用戶側(cè)可峰谷套利，需求響應(yīng)，充當(dāng)備用電源，提高供電能質(zhì)量和供電可靠性；能源互聯(lián)實現(xiàn)新舊能源在發(fā)輸配儲和用電安全可靠的多能互補能源體系構(gòu)建；能源管理實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲一體化智慧能源管理系統(tǒng)和新型電力系統(tǒng)；能源交易推動碳交易助力碳中和。

1.2 缺點

1）儲能技術(shù)有待突破。新型儲能技術(shù)的發(fā)展還處于起步階段，尚未完全成熟。鋰電池的安全技術(shù)、變流器的壽命和效率、EMS的信息化智慧化技術(shù)、退役電池的回收利用技術(shù)都需要加快突破。

2）面臨安全及二次污染問題。就電化學(xué)儲能來說，安全和環(huán)保是目前無法避免的兩大問題。鋰電池資源消耗大，并且制造過程會產(chǎn)生污染。此外，退役電池又有可能產(chǎn)生新的環(huán)境問題。在安全方面，近10年間，儲能電站事故頻發(fā)，造成了嚴(yán)重的財產(chǎn)損失和人員傷亡，這其中多起事故是由電池系統(tǒng)缺陷造成的，電化學(xué)儲能技術(shù)的安全性還有待進(jìn)一步的研究和探索。

綜上所述，新型儲能電站具備地理位置限制小、一次性投資低、成本持續(xù)下降、建設(shè)周期短、靈活性強、應(yīng)用場景廣等優(yōu)勢，更適應(yīng)新能源發(fā)電波動性、間歇性的特點，是支持風(fēng)電光伏大規(guī)模發(fā)展的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲一體化建設(shè)的必要條件。隨著技術(shù)的進(jìn)步，電化學(xué)儲能不僅成本會進(jìn)一步降低，還會向著更加安全環(huán)保的方向發(fā)展。

2 山西新型儲能發(fā)展的現(xiàn)狀

2.1 新型儲能規(guī)?？焖僭鲩L

山西新型儲能主要集中在電源側(cè)，已投運電源側(cè)儲能11項，總?cè)萘?1.1萬kW，多采用三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，主要用于火電廠聯(lián)合調(diào)頻。電源側(cè)儲能的配置提升了火電機組調(diào)節(jié)性能，提高了山西電網(wǎng)整體調(diào)頻效率。

山西省“十四五”期間將投建33項新型儲能項目，裝機容量達(dá)到4.783 GW，其中15項已獲批山西省“新能源+儲能”試點示范項目。同時，獨立儲能在建項目8項，總?cè)萘?00萬kW，“新能源+儲能”在建項目82項，總?cè)萘?5.9萬kW，預(yù)計2023年底全部投產(chǎn)。

2.2 多種儲能技術(shù)并行

在新型儲能技術(shù)路線上，山西省在已投運或規(guī)劃建設(shè)儲能項目上，采用電化學(xué)儲能系統(tǒng)40項、飛輪儲能5項、壓縮空氣儲能1項、熔融鹽儲能1項、電儲熱1項、超級電容器儲能1項。其中，磷酸鐵鋰電池儲能技術(shù)的儲能裝機容量超過40%，成為繼抽水蓄能之后的第二大儲能技術(shù)。多種儲能技術(shù)路線已經(jīng)在山西省扎根，并將帶動山西儲能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及裝備制造的快速發(fā)展。

山西省積極推動各類應(yīng)用場景下儲能工程的試點示范，在山西省發(fā)布的《關(guān)于首批“新能源+儲能”試點示范項目的公示》中，項目涉及的技術(shù)類型包括磷酸鐵鋰電池、飛輪儲能、全釩液流電池、壓縮空氣儲能、超級電容和鈉離子電池[5]。第36頁圖2為山西公布的首批“新能源+儲能”試點示范項目中儲能技術(shù)類型與模式。多種儲能技術(shù)的試點示范將推動山西儲能技術(shù)進(jìn)步。山西省也積極推動多種儲能技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，在此次示范項目中有多項復(fù)合型儲能試點示范。在示范項目中，單一儲能技術(shù)有8項，兩種儲能技術(shù)復(fù)合模式有7項，包括磷酸鐵鋰+飛輪儲能、磷酸鐵鋰+全釩液流電池、鈉離子+飛輪儲能、鋰離子電池+超級電容。

圖2 山西首批“新能源+儲能”試點示范項目技術(shù)類型及模式

此外，全球首套1 MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)已在山西省投運，同時全國第一條鈉離子電池生產(chǎn)線已進(jìn)入調(diào)試并開始試產(chǎn)。山西省也將繼續(xù)向鈉離子電池、飛輪儲能、高比能鋰硫電池、20 MW級鋰電池獨立儲能電站運行控制技術(shù)、退役動力電池梯次利用和再生利用生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)展開攻關(guān)。

2.3 政策支撐力度大

山西為新型儲能的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境，先后出臺10多項相關(guān)政策文件，明確了儲能的市場主體地位和市場準(zhǔn)入條件，細(xì)化了獨立儲能參與市場交易的規(guī)則，在儲能項目管理、市場干預(yù)、交易規(guī)則、試點示范、要素保障上形成了基本政策體系架構(gòu)，為“十四五”山西新型儲能發(fā)展提供了支持和保障。

2017年，發(fā)布《關(guān)于鼓勵電儲能參與山西省調(diào)頻調(diào)峰輔助服務(wù)有關(guān)事項的通知》，明確了電儲能參與輔助服務(wù)的基本要求。2020年，下發(fā)《山西獨立儲能和用戶可控負(fù)荷參與電力調(diào)峰市場交易實施細(xì)則（試行）》，鼓勵市場主體建設(shè)獨立儲能設(shè)施并參與輔助服務(wù)市場[6]。2021年12月，《山西省發(fā)展和改革委員會關(guān)于完善分時電價機制有關(guān)事項的通知》提出進(jìn)一步完善山西省分時電價政策，擴大峰谷價差，上調(diào)尖峰電價，擴大了儲能電價盈利空間，鼓勵工商業(yè)用戶配儲[7]。2022年5月，發(fā)布《山西電力一次調(diào)頻市場交易實施細(xì)則（試行）》的通知，鼓勵新能源企業(yè)通過雙邊協(xié)商交易向獨立儲能運營商購買一次調(diào)頻服務(wù)，是全國首個正式發(fā)布的新型儲能參與一次調(diào)頻有償服務(wù)的地方政策[8]。這些政策全面覆蓋新型儲能發(fā)展的各個方面，尤其是新型儲能的市場化發(fā)展，對新型儲能的市場主體地位、準(zhǔn)入條件、市場交易規(guī)則、參與輔助服務(wù)、定價機制、補貼補償、要素保障等予以明確支持。

2.4 面臨的問題

1）成本相對較高。隨著新型儲能發(fā)展步伐的加快，成本依然是所面臨的巨大挑戰(zhàn)。電池作為儲能系統(tǒng)核心，成本占整個系統(tǒng)的一半以上。從2020年10月開始，電池上游金屬材料價格飆升，目前上漲勢頭放緩但短期內(nèi)下降空間不大。同時，儲能系統(tǒng)的安全性、成本以及面對IT設(shè)備和新能源車領(lǐng)域?qū)﹄姵氐男枨笤龃螅箖δ軓S商面臨被動局面，短期內(nèi)新型儲能項目的商業(yè)化進(jìn)程放緩。山西省儲能行業(yè)主要集中在上游電池的制造，而原材料價格上漲導(dǎo)致山西電池企業(yè)利率降低、項目建設(shè)延期等，對儲能產(chǎn)業(yè)及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成了沖擊。

2）產(chǎn)業(yè)鏈不完整。近年來，山西省加大儲能產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，目前主要集中在上游鋰電池的電極材料、隔膜、全釩液流電池制造以及連接設(shè)備、設(shè)計咨詢等方面，以及下游發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的應(yīng)用。對于儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游儲能變流器（Power Conversion System，PCS）和中游電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）、儲能系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)集成及投資運營等環(huán)節(jié)有所欠缺。

3）安全隱患大。安全是發(fā)展的前提，面對儲能建設(shè)規(guī)模不斷增大，數(shù)量不斷增加，應(yīng)用越來越廣，安全隱患也在不斷增加。近些年，儲能電站事故偶有發(fā)生，山西省在2017年發(fā)生了兩起儲能電站著火事件，安全性面臨嚴(yán)峻考驗。究其原因是還沒形成統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，儲能安全不僅是電池等儲能技術(shù)問題，還涉及設(shè)計、施工、運維、退役等各個環(huán)節(jié)，需各方提高重視程度，完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計建設(shè)、運行維護(hù)中加強防范。

4）體制機制有待完善。新型儲能應(yīng)用規(guī)?？焖贁U大的同時，也面臨市場機制不完善，如電化學(xué)儲能容量電價及容量補償機制未建立，儲能收益模式缺乏。激勵性政策欠缺，對于投入較大的儲能項目，短期內(nèi)投資回報困難，需政府激勵與扶持。

3 政策建議

山西省要充分利用能源革命綜合改革試點的契機，積極出臺有利于儲能項目建設(shè)的價格、財稅、融資等方面的政策，形成支持儲能技術(shù)發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新的政策環(huán)境，繼續(xù)推動新型儲能項目試點示范，鼓勵新能源配儲，發(fā)揮新型儲能在山西新型電力系統(tǒng)構(gòu)建和實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵支撐作用。

3.1 完善新型儲能價格形成機制

進(jìn)一步確立新型儲能獨立市場主體地位，支持新型儲能作為獨立市場主體參與中長期交易、現(xiàn)貨和輔助服務(wù)等電力市場。完善新型儲能參與輔助服務(wù)市場運營規(guī)則。支持獨立儲能作為單獨市場主體參與調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)市場，完善獨立儲能項目申報、出清、結(jié)算等交易機制。完善峰谷分時電價機制，引導(dǎo)需求側(cè)靈活調(diào)節(jié)資源參與電能、輔助服務(wù)等市場交易，擴大需求側(cè)資源參與電力市場的規(guī)模，促進(jìn)“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2 完善儲能技術(shù)創(chuàng)新支持政策

加快儲能產(chǎn)業(yè)與發(fā)展的研究，鼓勵研發(fā)極具商業(yè)化應(yīng)用前景的儲能系統(tǒng)集成技術(shù)和能源管理技術(shù)等，加速儲能技術(shù)落地轉(zhuǎn)化和成果應(yīng)用推廣，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合。在山西省形成儲能工藝設(shè)計、系統(tǒng)集成、運行維護(hù)完整的產(chǎn)業(yè)體系，在中長期新型儲能發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮積極作用。

3.3 健全新型儲能項目激勵機制

完善初裝補貼和電價補貼機制。圍繞儲能發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)、配電側(cè)、用電側(cè)，積極探索研究制定適合山西省實際的儲能補貼政策，重點在設(shè)備的采購和儲能放電的上網(wǎng)電價方面實施補貼。完善新型儲能示范項目補貼機制。對具備發(fā)展?jié)摿ΑO具創(chuàng)新的技術(shù)示范項目給予技術(shù)攻關(guān)研發(fā)、優(yōu)惠稅費和低息融資補貼。拓展儲能融資渠道。針對儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，鼓勵各類金融機構(gòu)為儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供精準(zhǔn)化、差異化金融服務(wù)。支持將新型儲能納入綠色金融體系，推動建立儲能發(fā)展基金，鼓勵社會資本投資新型儲能產(chǎn)業(yè)，健全社會資本融資手段。此外，要加大招商引資力度，給予儲能產(chǎn)業(yè)更加優(yōu)惠的招商引資政策，引導(dǎo)全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)來山西省發(fā)展，補全儲能產(chǎn)業(yè)鏈。

3.4 完善安全標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管體系

構(gòu)建儲能全鏈條技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。按照儲能發(fā)展和安全運行需求，研究完善儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的頂層設(shè)計，強化標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范引領(lǐng)和安全保障作用。健全儲能項目準(zhǔn)入、應(yīng)急管理、環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)，開展不同應(yīng)用場景儲能標(biāo)準(zhǔn)制修訂，促進(jìn)協(xié)調(diào)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理機構(gòu)，以及儲能領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織間的溝通及協(xié)作，建立健全儲能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。對退役電池回收企業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一資質(zhì)認(rèn)定，同時構(gòu)建嚴(yán)格的退役電池回收再利用檢查審核標(biāo)準(zhǔn)，降低因退役電池帶來的安全隱患。

加強儲能安全監(jiān)管，完善安全監(jiān)管規(guī)則。政府部門要明確監(jiān)管職責(zé)，在項目準(zhǔn)入、檢查、審核、規(guī)劃設(shè)計、質(zhì)量控制、并網(wǎng)調(diào)度、應(yīng)急消防等環(huán)節(jié)主動落實監(jiān)管責(zé)任，形成合力，降低安全風(fēng)險。建立新型儲能并網(wǎng)檢測準(zhǔn)入機制，從源頭杜絕安全隱患，提升電網(wǎng)安全運行水平。企業(yè)要發(fā)揮安全責(zé)任主體作用，明確儲能項目在各個環(huán)節(jié)、要素的安全風(fēng)險點，制定應(yīng)對措施。

3.5 強化要素保障

加大用地支持，儲能電站作為公共設(shè)施優(yōu)先安排土地供應(yīng)。對儲能示范項目用能指標(biāo)給予支持，能耗指標(biāo)予以傾斜。加強人才培養(yǎng)，打破學(xué)科和專業(yè)壁壘，加快多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉融合、協(xié)同創(chuàng)新。