李娟林
2020年9月,我國(guó)明確提出:2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、 2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo),即所謂的“雙碳”目標(biāo)。為早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始積極籌劃與應(yīng)對(duì),從能源領(lǐng)域入手,準(zhǔn)備打一場(chǎng)硬仗。
基于可再生能源的新型電力產(chǎn)業(yè)作為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的主力軍,快速展開(kāi)了一系列產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的升級(jí)與革新。其中儲(chǔ)能技術(shù)作為新能源發(fā)展中必不可少的核心技術(shù),被納入產(chǎn)業(yè)鏈,形成“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”一體化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。近年來(lái)以風(fēng)電和光伏發(fā)電為代表的新型發(fā)電設(shè)備裝機(jī)規(guī)模劇增,然而全國(guó)卻在用電高峰出現(xiàn)了不止一次的限電。如何利用儲(chǔ)能技術(shù)解決新能源發(fā)電過(guò)程中的供電缺陷,保障電力供應(yīng)的持續(xù)性、穩(wěn)定性,并降低用電成本,是“雙碳”目標(biāo)下迫在眉睫的問(wèn)題,引起了全社會(huì)普遍關(guān)注。
近年來(lái),包括風(fēng)能、光伏、水力、核能、生物質(zhì)能在內(nèi)的新能源電力發(fā)展蒸蒸日上,特別是光伏發(fā)電項(xiàng)目在全國(guó)展開(kāi)了大規(guī)模集中供電模式的布局。由于最初建設(shè)光伏電站大都考慮規(guī)模效應(yīng)問(wèn)題,所以大都建在光照時(shí)間長(zhǎng)的西部高原地區(qū),需占用較大規(guī)模土地資源,利用當(dāng)?shù)靥厥獾淖匀粭l件進(jìn)行規(guī)?;邪l(fā)電。然而這樣的布局必然存在遠(yuǎn)距離電力傳輸?shù)膯?wèn)題,如果不能妥善解決,會(huì)在輸送過(guò)程中造成極大的損耗和浪費(fèi);另一方面發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性以及不穩(wěn)定性,在新能源并入電網(wǎng)的過(guò)程中大大增加了系統(tǒng)調(diào)控的難度和不確定性,由此增加了不小的供電成本,一些地方甚至造成了“棄風(fēng)棄光”的電力浪費(fèi)現(xiàn)象。因此,在新能源電力系統(tǒng)中需要增加能源的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換部分,不僅要使并入電網(wǎng)的電力穩(wěn)定性增強(qiáng),更需要增加電力供應(yīng)削峰填谷的能力,保障電力持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng),進(jìn)而降低電力供應(yīng)成本。
由此,儲(chǔ)能加入到電力系統(tǒng)中,從“源—網(wǎng)—荷”到“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”,進(jìn)一步完善了新型電力系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成,儲(chǔ)能技術(shù)也在這樣的時(shí)代背景下迎來(lái)了發(fā)展的歷史性機(jī)遇。然而新型儲(chǔ)能擁有不同的發(fā)展模式,適用的應(yīng)用場(chǎng)景各不相同,本文力求從儲(chǔ)能應(yīng)用模式的效用、成本以及發(fā)展前景幾個(gè)維度入手,分析儲(chǔ)能應(yīng)用的投資價(jià)值,探索儲(chǔ)能發(fā)展模式的策略性跟蹤路徑。
一、儲(chǔ)能技術(shù)簡(jiǎn)介與市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀
所謂儲(chǔ)能,即通過(guò)一系列系統(tǒng)裝置或介質(zhì),將能量?jī)?chǔ)備留存的手段。我們?nèi)粘I钪?,小到一?jié)電池、一個(gè)充電寶,大到一個(gè)蓄水儲(chǔ)能站,都是儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物。
近年來(lái),我國(guó)的新型儲(chǔ)能技術(shù)正在加速?gòu)膶?shí)驗(yàn)室向商業(yè)化邁進(jìn)。根據(jù)國(guó)家能源局公布的情況來(lái)看,我國(guó)的鋰離子電池和壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù)已達(dá)世界領(lǐng)先水平。以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能為例,我國(guó)目前從電池的安全穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、能量密度等核心關(guān)鍵指標(biāo)上都取得了極大的提升,且在應(yīng)用過(guò)程中在成本的控制上取得了極大的優(yōu)勢(shì),鋰電的應(yīng)用成本在近五年內(nèi)甚至下降了六成以上。
與儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)應(yīng)的是儲(chǔ)能市場(chǎng)需求的迅速擴(kuò)張。隨著“雙碳”目標(biāo)的明確,新能源市場(chǎng)布局節(jié)奏加速,大型集中式新型發(fā)電項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工,以風(fēng)能、光伏為代表的新型能源發(fā)電設(shè)備機(jī)組裝機(jī)增速持續(xù)上升,有數(shù)據(jù)顯示,2022年全年,國(guó)內(nèi)風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)突破1.2億千瓦,創(chuàng)下歷史新高水平。
二、儲(chǔ)能市場(chǎng)三大應(yīng)用場(chǎng)景分析
從應(yīng)用場(chǎng)景角度來(lái)看,儲(chǔ)能技術(shù)可以分為以下幾種應(yīng)用場(chǎng)景:發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能;輸配電側(cè)儲(chǔ)能以及用戶側(cè)儲(chǔ)能。這三種場(chǎng)景實(shí)際上是結(jié)合電力在供應(yīng)過(guò)程中存儲(chǔ)的便利性、削峰填谷能力、損耗的最小化以及能量功率方面的要求進(jìn)行安排的。
(一)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能
發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能是指在基于諸如風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站等發(fā)電廠或多個(gè)電廠電站匯集站的發(fā)電上網(wǎng)關(guān)口建立電儲(chǔ)能設(shè)施。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的應(yīng)用一方面能夠配合發(fā)電機(jī)組的發(fā)電情況,輔助提高供電效率,另一方面參考用電負(fù)荷情況能夠及時(shí)調(diào)峰,起到削峰填谷的作用。
在“雙碳”目標(biāo)的指引下,風(fēng)、光、核電等可再生能源裝機(jī)需求預(yù)計(jì)還將持續(xù)提升,然而配套的儲(chǔ)能設(shè)備裝機(jī)量還嚴(yán)重不足。在這樣的情況下,能源并網(wǎng)將使電網(wǎng)消納功能在未來(lái)面臨更大挑戰(zhàn)。需要從發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的平衡調(diào)峰功能入手,以主導(dǎo)能源存儲(chǔ)與調(diào)配控制。這種調(diào)峰功能的工作原理非常有效,以光伏發(fā)電為例,太陽(yáng)能電池板在上午到中午陽(yáng)光最強(qiáng)時(shí),不僅可以直接供應(yīng)電力,電力能夠超出系統(tǒng)的需求,于是開(kāi)始為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電;下午隨著陽(yáng)光的減弱,儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)始放電,用于填補(bǔ)光伏發(fā)電不足的缺口。由于發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目工程普遍較大,投入成本較高,一般以政府政策引導(dǎo),主要以政府引導(dǎo)基金、上市公司主導(dǎo)進(jìn)行投融資建設(shè)與運(yùn)營(yíng),進(jìn)入門(mén)檻高但毛利水平偏低,上市公司參與更多是考慮自身業(yè)務(wù)需求的拓展所致,因此不適合社會(huì)資本的廣泛引入。
(二)輸配電側(cè)儲(chǔ)能
作為能源運(yùn)輸轉(zhuǎn)換中間的一個(gè)環(huán)節(jié),輸配電側(cè)主要是指發(fā)電企業(yè)在電動(dòng)車(chē)用電等場(chǎng)景所建立的輸配電體系,例如充電站、換電站,在這個(gè)過(guò)程中,需要增加儲(chǔ)能環(huán)節(jié),并依托智能平臺(tái)和智能微網(wǎng)等數(shù)字化手段協(xié)調(diào)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”平衡的實(shí)現(xiàn)。
輸配電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的核心優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)壁壘相對(duì)較高,毛利率較發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能更高。然而儲(chǔ)能的應(yīng)用在電網(wǎng)側(cè)還并不完善,由于輸配電價(jià)格中尚未體現(xiàn)儲(chǔ)能成本,因此儲(chǔ)能獲利空間受到了一定程度的限制,投資出現(xiàn)了滯漲局面。然而隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)的日漸成熟,后續(xù)盈利空間會(huì)隨著盈利模式的多樣化而得以釋放。需要注意的是,儲(chǔ)能供應(yīng)商在輸配電網(wǎng)側(cè)需要和電網(wǎng)公司形成一定的營(yíng)利性合作模式,才能夠長(zhǎng)期良好發(fā)展。
(三)用戶側(cè)儲(chǔ)能
我國(guó)目前的用戶側(cè)儲(chǔ)能主要面向工商業(yè),小規(guī)模家用用戶儲(chǔ)能在試行中,沒(méi)有大面積推廣。從用戶側(cè)來(lái)看,我國(guó)新能源發(fā)電的電價(jià)主要是按照用電負(fù)荷壓力征收三種電價(jià),峰、平、谷三個(gè)時(shí)段用電價(jià)格不同。目前的用戶側(cè)儲(chǔ)能主要是光伏為主,建立了儲(chǔ)能系統(tǒng)的用戶也是通過(guò)用電高峰時(shí)供電、用電低谷時(shí)充電的方式,不僅能夠調(diào)峰保障供電平穩(wěn)充足,還能依靠峰谷價(jià)差進(jìn)行套利,縮減用電成本。此外,如果有留存的余電,可以入網(wǎng)供應(yīng),提供給需要用電的其他用戶,通過(guò)該方式實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的交易獲利。
用戶側(cè)儲(chǔ)能的投資門(mén)檻相對(duì)較低,投資額度相對(duì)小,利潤(rùn)也比較可觀。由于更接近用戶端,變現(xiàn)方式多樣。用戶側(cè)儲(chǔ)能的應(yīng)用適合大型生產(chǎn)制造商,這些企業(yè)作為用電大戶,以降低成本為導(dǎo)向,將更多考慮用戶側(cè)儲(chǔ)能的布局。由此來(lái)看,社會(huì)資本更適合通過(guò)用戶側(cè)儲(chǔ)能模式參與到儲(chǔ)能市場(chǎng)中來(lái)。
三、分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用與投資分析
分布式儲(chǔ)能分布式能源是一種布置在用戶側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng),集能源生產(chǎn)與消費(fèi)為一體,具有就近利用、靈活高效、多元互動(dòng)等特征,是具有較高市場(chǎng)投資價(jià)值的能源供給模式。
(一)分布式新能源模式
分布式儲(chǔ)能的提出是建立在分布式新能源的出發(fā)點(diǎn)之上的,是為了提升電力供應(yīng)的區(qū)域性便利性、穩(wěn)定性,與集中供電儲(chǔ)電的模式相比,將能源傳輸?shù)膿p耗量降到最低,以小規(guī)模投入在區(qū)域性高負(fù)荷用戶之間進(jìn)行高效率供電。分布式新能源是將分散的新能源資源加以協(xié)同利用,通過(guò)小型發(fā)電設(shè)備發(fā)電并連入電網(wǎng)的模式,以滿足附近用戶的用電需求。與一般我們認(rèn)知的新能源發(fā)電不同,這種方式不再以集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離規(guī)?;瘋鬏斀尤腚娋W(wǎng)方式進(jìn)行電力供應(yīng),而是在用戶用電高負(fù)荷區(qū)域的核心位置,能夠最大限度地向用戶提供便利的電力供應(yīng),且避免了傳輸過(guò)程中的電力消耗,很大程度提升了電力供應(yīng)效率,從而降低供電成本。光伏是最適合進(jìn)行分布式新能源布局的發(fā)電種類(lèi)之一,在分布式能源的實(shí)踐中得到了充分的關(guān)注與重視。由于太陽(yáng)能電池板體積小,可以利用建筑物頂端等場(chǎng)地進(jìn)行建設(shè),規(guī)??筛鶕?jù)用電情況隨時(shí)調(diào)整。對(duì)于大型的商業(yè)辦公區(qū)、工業(yè)區(qū)而言,這樣的電力供應(yīng)安排能夠形成穩(wěn)定高效的供電,在區(qū)域范圍內(nèi)自產(chǎn)自用,有效防止區(qū)域內(nèi)工商企業(yè)受到大規(guī)模限電停電的影響造成經(jīng)濟(jì)損失。
(二)分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景
作為“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的最后一環(huán),分布式儲(chǔ)能力求為新能源供應(yīng)體系建設(shè)與運(yùn)營(yíng)提供配套儲(chǔ)能體系,輔助提高能源供給效率,并有效地實(shí)現(xiàn)削峰填谷的供電需求。實(shí)際上,分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景多種多樣,在用戶側(cè)、配電網(wǎng)側(cè)以及分布式能源側(cè)皆可進(jìn)行應(yīng)用。而無(wú)論布局如何,分布式儲(chǔ)能核心目標(biāo)是提升區(qū)域供電自給水平,提高供電效率減少損耗,將新能源供電成本縮減到合理空間,從而降低電價(jià),早日實(shí)現(xiàn)新能源對(duì)于傳統(tǒng)能源的全面替代,進(jìn)而完成“雙碳”目標(biāo)。由此判斷,分布式儲(chǔ)能將成為國(guó)家儲(chǔ)能發(fā)展的戰(zhàn)略性方向。從目前看,分布式儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模還很有限,增長(zhǎng)空間廣闊。
從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看,投資建設(shè)分布式儲(chǔ)能,一方面通過(guò)削峰填谷、縮小輸電距離來(lái)進(jìn)行電價(jià)在不同時(shí)間段內(nèi)的套利,以降低用電成本,另一方面可以出售余電盈利。與一般的用戶側(cè)儲(chǔ)能不同,分布式儲(chǔ)能更加適合工商業(yè)聚集區(qū)域的調(diào)配輸電,分布式能源的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化保障了電力供應(yīng)控制與調(diào)配的平穩(wěn)性,該模式更加適合一般生產(chǎn)制造業(yè)和商業(yè)集群的推廣,容易形成區(qū)域內(nèi)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益,更適合我國(guó)國(guó)情與工商業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
(三)分布式能源的盈利模式及投資策略
1.以租代售模式
開(kāi)發(fā)商將儲(chǔ)能系統(tǒng)向用戶出租,用戶一方面通過(guò)電費(fèi)時(shí)間價(jià)差套利,降低高峰電費(fèi),一方面擁有了備用電源。在該模式中,投資人可參與投資儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目,以該模式投資具有穩(wěn)定租金回款,現(xiàn)金流充足的優(yōu)勢(shì)。
2.共享節(jié)約收益
該模式是以儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商與用戶即業(yè)主共享儲(chǔ)能資源共同獲益為盈利模式。用戶作為儲(chǔ)能項(xiàng)目的使用者,需要向儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商支付電費(fèi),而該儲(chǔ)能項(xiàng)目以消納方式形成的收益則以電費(fèi)節(jié)約的數(shù)額形式按比例分配到開(kāi)發(fā)商與用戶。該模式的主要用戶大多是工商企業(yè)用戶,家庭用戶極少。該模式從投資角度來(lái)看與以租代售模式相似,不僅有穩(wěn)定的現(xiàn)金流收入,而且企業(yè)用戶更容易形成規(guī)模,合同期限更長(zhǎng)更穩(wěn)定,更加適合投資人參與。
3.虛擬電廠模式
虛擬電廠是以電力需求側(cè)為核心建立具備發(fā)電廠功能特性的虛擬主體,利用先進(jìn)的通信、控制以及管理技術(shù),整合分散的分布式電源、用戶側(cè)儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等需求側(cè)資源,形成完整的小型供電系統(tǒng),并且可以像電力供應(yīng)側(cè)的傳統(tǒng)電廠一樣參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易。它以中央控制室為核心,將所有覆蓋范圍內(nèi)工商業(yè)和居民用戶與智能電網(wǎng)相關(guān)的儲(chǔ)能系統(tǒng)集結(jié)在一起,進(jìn)行分析控制,并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化,從而在電網(wǎng)服務(wù)中獲取相應(yīng)的收益。“虛擬電廠”模式的提出使儲(chǔ)能成了一個(gè)具有多重應(yīng)用價(jià)值的綜合服務(wù)中心。作為分布式儲(chǔ)能的一種形式,將所有可調(diào)動(dòng)的資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配與管理,一方面參與電力市場(chǎng)通過(guò)調(diào)頻、備用容量等應(yīng)用形成收益,另一方面也可以對(duì)輸配電體系發(fā)揮電壓支持、延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí)、需求響應(yīng)等方面的應(yīng)用價(jià)值。虛擬電廠更適合社會(huì)資本的引入。
4.投資核心控制技術(shù)
除上述以日常儲(chǔ)能項(xiàng)目的盈利作為投資標(biāo)的外,針對(duì)儲(chǔ)能的核心應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行投資也是不錯(cuò)的選擇。盡管儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)日漸成熟,但在投資過(guò)程中,有一些必要的核心點(diǎn)依然是成功投資的關(guān)鍵因素,需要進(jìn)行深入考量。其中最關(guān)鍵的即分布式儲(chǔ)能的控制系統(tǒng)。由于儲(chǔ)能系統(tǒng)承擔(dān)著電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰控制職能,在對(duì)波動(dòng)性極高的新型能源電力并入電網(wǎng)的過(guò)程中,單一分布式儲(chǔ)能能力有限,需要調(diào)集和協(xié)同區(qū)域內(nèi)的多個(gè)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)單元共同響應(yīng)并協(xié)同控制,因此控制系統(tǒng)需要從智能化角度入手,提升控制系統(tǒng)相互聯(lián)動(dòng)、響應(yīng)速度等需求,需要對(duì)每個(gè)最小單元形成精準(zhǔn)控制,才能提高調(diào)控效率,從而提升供電質(zhì)量、持續(xù)性與穩(wěn)定性。
以虛擬電廠為例,投資人除了可以獲取參與虛擬電廠建設(shè)投資與盈利分紅外,還可以圍繞中央控制室的核心控制軟件企業(yè)進(jìn)行投資。以軟件的出售或SAAS線上應(yīng)用流量等方式盈利。
結(jié)語(yǔ):
隨著雙碳目標(biāo)的提出,我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)開(kāi)始加速變革,這場(chǎng)如長(zhǎng)跑一般的變革將逐漸通過(guò)新技術(shù)、新模式的不斷探索,最終將可再生能源推廣到每個(gè)終端用戶,形成對(duì)傳統(tǒng)能源的完全替代。以新型電力為主導(dǎo)的可再生能源還有極大的發(fā)展空間,在這個(gè)過(guò)程中,儲(chǔ)能將伴隨新型電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的布局同步擴(kuò)張。作為新能源發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵一環(huán),儲(chǔ)能體系承擔(dān)著極為重要的職能。加速推進(jìn)儲(chǔ)能的技術(shù)攻關(guān),不斷探索創(chuàng)新的發(fā)展模式,才能更快地解決新能源價(jià)格高、穩(wěn)定性差、供應(yīng)不足等一系列障礙,為新型供電系統(tǒng)的建設(shè)與推廣鋪平道路。特別是下沉至各級(jí)地方政府有序推進(jìn)分布式儲(chǔ)能的規(guī)劃建設(shè),統(tǒng)籌資源,引導(dǎo)社會(huì)資本向著高效率、低成本的項(xiàng)目自主匯集,才能夠從根本上推進(jìn)能源改革進(jìn)程,達(dá)成“雙碳”目標(biāo)。
(作者單位:國(guó)家能源集團(tuán)青海電力有限公司)