所有參與能源係統平衡的儲能設施的能源來源,也必須是可再生能源。
2015年簽署的《巴黎協定》讓世界各國達成共識,一同應對氣候變化,將全球平均氣溫較工業化前水平升高幅度控製在低於2℃的目標,並為1.5℃溫控目標而努力。為實現這一目標,進一步提高可再生能源在能源消費中的比例是一個主要手段,100%可再生能源的提法也應運而生。
從假設到目標和手段
當今,100%可再生能源目標已經不再隻是一個學術界的假設,許多國家和地區已經實實在在地為實現這一目標付出努力。到2019年年底,全球已經有超過60個國家宣布並實施了不同類型的100%可再生能源的目標。在城市和區域層麵,全球已經有至少318個城市或區域提出了自己的100%可再生能源目標。
可再生能源包括所有的可再生的能源來源,比如水能、風能和太陽能、生物質能、地熱能、海洋能等。100%可再生能源是指在一個特定的地點、區域或者國家,一年365天所有用戶的能源需求都來自可再生能源。這些滿足本地最終用戶的用能需求(電力、冷熱、交通)可以是由本地的可再生能源提供,也可以是從區域以外通過輔助技術設施來提供,包括電網、氫能、熱能等。所有參與能源係統平衡的儲能設施的能源來源,也必須是可再生能源。
近10年來,可再生能源,尤其是風電和光伏的迅猛發展,讓這一目標看起來更加接近現實。2017年,全球範圍內,尤其是在電力領域,可再生能源占比達到24.4%(IRENA,2019c),預計2018年已經達到26%(REN21,2019a)。在可再生能源供熱(冷)和交通領域,2016年分別實現了24.1%和3.3%。
如今,100%可再生能源不隻是一個目標,而成為一個實現清潔可持續發展的手段,每個國家都在或多或少、或快或慢地努力前行。截至2019年年底,有58個城市或地區已經實現了100%可再生能源的目標,其中36個城市或地區已經實現了100%可再生能源供電的目標。131個城市和區域將2030年設為實現目標的截止時間,114個城市把實現目標的時間設為2050年。
按照最終用能品類劃分的話,絕大部分的目標是聚焦在100%可再生能源電力板塊,而提出在電力、冷熱和交通三個領域全目標的城市主要集中在歐洲(42個)和北美(28個)。
根據國際可再生能源署(IRENA)的預測,可再生能源供電會從當今的25%提高到2050年的86%。dangran,zhexiekezaishengnengyuangongdianrongyishouqihouyingxiang,qichulijuyousuijixinghebodongxing,tongshikezaishengnengyuandedabilizengjiahuigeizhenggenengyuanxitongdebutonghuanjie、不同的時間尺度帶來挑戰(一天中的不同時段或者一年當中的不同季節和天氣)。其本質是,維持供需平衡將成為一個最大的挑戰。
儲能要承擔平衡重任
應對這些挑戰,需要多領域多維度的創新舉措,包括關鍵技術、市場設計、商業模式等方麵。其核心是,在不斷變化的形勢下保持既經濟又可靠的供需平衡,提升整個係統的靈活性。儲能技術,不論是供給側(發電側)、電網側還是需求側,都是靈活性的關鍵來源。
發電側的儲能係統,可以穩定可再生能源電源的輸出,同時通過規模儲能以及電能到其他形式的應用(如電製氫),儲存多餘的可再生能源發電,減少棄風、棄光和棄水,同時增加供應側的靈活性。
電網側的儲能係統,可以提供輔助服務,增加調頻、調峰和黑啟動的能力,改善電網側的靈活性。
需求側的儲能係統,則通過終端用戶領域的智能電氣化來提高靈活性。
未來,我國儲能行業要助力可再生能源發展,不能忽視以下三個關鍵驅動因素。
一是進一步降低儲能的商業投資成本,增加儲能運營的經濟性。在大部分已建成的儲能項目中,其經濟收益、非fei經jing濟ji收shou益yi已yi經jing和he項xiang目mu投tou資zi取qu得de了le平ping衡heng,但dan是shi大da部bu分fen的de項xiang目mu在zai經jing濟ji性xing可ke行xing性xing上shang不bu高gao。在zai電dian化hua學xue儲chu能neng中zhong,鋰li電dian池chi技ji術shu一yi直zhi獨du占zhan鼇ao頭tou,也ye是shi受shou益yi於yu電dian動dong汽qi車che的de高gao速su發fa展zhan所suo帶dai來lai的de電dian池chi技ji術shu提ti升sheng,以yi及ji電dian池chi成cheng本ben的de下xia降jiang(雖然動力電池和儲能電池的技術要求存在較大差別),大型鋰電儲能係統造價已經突破200美元每兆瓦時。對於儲能項目,可以借鑒可再生能源的發展模式,前期依靠一定水平的補貼,後期通過市場的充分競爭實現平價盈利。
二er是shi搭da建jian一yi個ge讓rang儲chu能neng產chan生sheng經jing濟ji價jia值zhi的de政zheng策ce框kuang架jia。現xian有you的de電dian網wang係xi統tong設she計ji邏luo輯ji是shi實shi現xian供gong需xu平ping衡heng,而er儲chu能neng的de作zuo用yong是shi存cun儲chu或huo者zhe釋shi放fang電dian能neng,和he現xian有you的de框kuang架jia較jiao難nan融rong合he。未wei來lai,儲chu能neng係xi統tong的de所suo有you權quan、經營模式等係列問題還需要逐步明晰,以確保儲能服務提供商能夠有廣泛並順暢的收入渠道和來源。
三是需要更多的示範項目來提升全係統對儲能的認知。對於一項剛剛發展的技術,示範項目對理解技術功能、積累運營經驗、探討商業模式特別重要。這方麵我國具備天然優勢:我(wo)們(men)有(you)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)市(shi)場(chang)和(he)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing),也(ye)有(you)足(zu)夠(gou)多(duo)的(de)市(shi)場(chang)參(can)與(yu)方(fang)。有(you)一(yi)些(xie)地(di)區(qu)會(hui)要(yao)求(qiu)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)企(qi)業(ye)配(pei)備(bei)一(yi)定(ding)比(bi)例(li)的(de)儲(chu)能(neng)設(she)施(shi),對(dui)配(pei)有(you)儲(chu)能(neng)設(she)施(shi)的(de)電(dian)源(yuan)進(jin)行(xing)優(you)先(xian)調(tiao)度(du)。這(zhe)在(zai)客(ke)觀(guan)上(shang)給(gei)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)企(qi)業(ye)增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben),但(dan)也(ye)讓(rang)更(geng)多(duo)的(de)企(qi)業(ye)直(zhi)接(jie)參(can)與(yu)到(dao)儲(chu)能(neng)業(ye)務(wu)的(de)拓(tuo)展(zhan)中(zhong)來(lai),成(cheng)為(wei)儲(chu)能(neng)市(shi)場(chang)化(hua)的(de)重(zhong)要(yao)推(tui)動(dong)力(li)量(liang)。比(bi)如(ru)金(jin)風(feng)科(ke)技(ji)正(zheng)在(zai)從(cong)一(yi)家(jia)風(feng)電(dian)企(qi)業(ye)向(xiang)綜(zong)合(he)能(neng)源(yuan)服(fu)務(wu)企(qi)業(ye)轉(zhuan)型(xing),在(zai)金(jin)風(feng)科(ke)技(ji)園(yuan)中(zhong)就(jiu)建(jian)有(you)儲(chu)能(neng)示(shi)範(fan)項(xiang)目(mu),把(ba)風(feng)電(dian)、光guang伏fu和he不bu同tong類lei型xing的de儲chu能neng係xi統tong進jin行xing耦ou合he調tiao試shi,積ji累lei了le大da量liang的de運yun營ying經jing驗yan。陽yang光guang電dian源yuan也ye從cong一yi家jia提ti供gong光guang伏fu逆ni變bian係xi統tong的de供gong應ying商shang,變bian身shen提ti供gong儲chu能neng解jie決jue方fang案an的de提ti供gong商shang,進jin一yi步bu延yan伸shen至zhi全quan套tao清qing潔jie能neng源yuan解jie決jue方fang案an的de提ti供gong商shang。
不能忽視的表後儲能
我國的儲能產業發展一直在波折中不斷前行。2017年,五部委聯合發布《關於促進儲能產業與技術發展的指導意見》,中國儲能產業正式啟動。2018年儲能產業取得了爆發式的發展,眾多民營企業和市場主體紛紛登場。2019年5月,國家發改委明確儲能設施投資不能計入輸配電定價成本,儲能行業遇冷,2019年上半年新增投運的電化學儲能裝機規模僅為116.9兆瓦,環比2018年下半年下降79.2%。
據中關村儲能產業技術聯盟發布的最新報告顯示,截止到2019年年底,我國已投運儲能項目累計裝機規模為32.3吉瓦,占全球的18%,其中抽水蓄能累計裝機占比為93.7%,電化學儲能累計裝機1592.3兆瓦,占比4.9%。
需要提醒業界重視的是,雖然當今的儲能裝機以電網側和發電側的大型儲能設施為主,但在未來,電表前的大型儲能(FTM,infrontofthemeter,包括電網側和發電側)和電表後的需求側儲能(BTM,behindthemeter)應該是兩分天下的。
原因在於,其一,需求側的電氣化水平越來越高,需求側提供靈活性的潛力也越來越大,自然會帶動儲能的需求;其二,電動汽車的快速發展,讓V2G(VehicletoGrid)技術的實現指日可待,未來基於此技術的電動汽車,通過充換電平台可能成為巨大的儲能基礎設施。
最zui為wei重zhong要yao的de是shi,儲chu能neng是shi未wei來lai能neng源yuan體ti係xi中zhong的de重zhong要yao環huan節jie,區qu別bie於yu傳chuan統tong能neng源yuan的de資zi源yuan和he路lu徑jing依yi賴lai,技ji術shu創chuang新xin和he突tu破po會hui是shi儲chu能neng行xing業ye發fa展zhan的de最zui大da動dong力li。需xu求qiu側ce的de創chuang新xin也ye會hui來lai自zi跨kua界jie企qi業ye的de推tui動dong,比bi如ru特te斯si拉la近jin日ri就jiu高gao調tiao進jin軍jun分fen布bu式shi光guang伏fu市shi場chang,打da造zao完wan全quan能neng源yuan獨du立li的de分fen布bu式shi家jia庭ting能neng源yuan係xi統tong。需xu求qiu側ce的de創chuang新xin會hui倒dao逼bi電dian網wang企qi業ye更geng加jia快kuai速su地di向xiang綜zong合he能neng源yuan服fu務wu商shang轉zhuan型xing。可ke以yi預yu見jian,在zai未wei來lai會hui有you越yue來lai越yue多duo的de需xu求qiu側ce儲chu能neng設she施shi納na入ru電dian力li係xi統tong,成cheng為wei靈ling活huo性xing資zi源yuan,助zhu力li實shi現xian發fa電dian、電網和需求側的有機耦合。
儲能是實現100%可再生能源目標眾多解決之道中最直接、最有效也是最有基礎的一個。今年2月份,國家電網有限公司投資近80億元的山西垣曲抽水蓄能電站正式開工,進一步釋放電網投資儲能的樂觀信號。3月17日,國家發展改革委聯合司法部發布了《關於加快建立綠色生產和消費法規政策體係的意見》,將促進能源清潔發展作為一項主要任務,並重點強調“加大對分布式能源、智能電網、儲能技術、多能互補的政策支持力度”。
政策東風已來,可再生能源發展在提速,電網側儲能已重啟,中國儲能行業的未來可期。
(作者係中國能源研究會分布式能源專業委員會秘書長)能源評論•首席能源觀 作者:王子佳
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