鋰電儲能專題研究：電力系統(tǒng)儲能發(fā)展掣肘探討及海外經(jīng)驗借鑒

 　　(報告出品方/作者：川財證券，黃博、張?zhí)扉?

　　報告綜述：

　　鋰電池下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，電力系統(tǒng)儲能關(guān)注度高鋰離子電池按照應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為消費(fèi)、動力和儲能電池。近年來，鋰電池在儲 能領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。在我們的第一篇儲能系列深度報告《下游應(yīng)用場景多 點(diǎn)開花，儲能萬億級市場即將開啟》中，我們對儲能在可再生能源并網(wǎng)、電動車以 及 5G 基站備用電源三大應(yīng)用場景下的儲能新增裝機(jī)需求進(jìn)行了測算，2020-2025 年，全球磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)新增市場空間合計超萬億。落實到實際應(yīng)用場景中，儲 能在電力系統(tǒng)中的大規(guī)模發(fā)展仍受到一些客觀條件的限制，本報告將著重針對該問 題進(jìn)行探討。

　　國內(nèi)電力系統(tǒng)儲能缺乏頂層設(shè)計和合理商業(yè)模式，實際應(yīng)用受限儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價值目前已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，產(chǎn)業(yè)各方對儲能的前景都持 積極態(tài)度，儲能成本業(yè)已逐年降低，但具體到儲能應(yīng)用來看，電力系統(tǒng)各類市場參 與主體加裝儲能的積極性仍舊不高。對于發(fā)電側(cè)儲能來說，風(fēng)光新能源發(fā)電初步步 入平價，而加裝儲能將新增電站成本 7-15%，電站加裝儲能積極性受到抑制。電網(wǎng) 側(cè)缺乏理清計價機(jī)制，補(bǔ)償機(jī)制缺乏穩(wěn)定性和可持續(xù)性。用戶側(cè)，削峰填谷是用戶 側(cè)儲能目前最典型應(yīng)用場景之一,但盈利方式較為單一。地方性儲能政策大多默認(rèn) 由發(fā)電側(cè)承擔(dān)加裝儲能的目標(biāo)。我們對青海省光伏電站加裝儲能的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行測 算，測算結(jié)果顯示，青海省出臺的時限 2 年的“新能源+儲能”項目補(bǔ)貼雖然可以 在一定程度緩解由儲能需求帶來的新能源裝機(jī)壓力，但仍不足以完全覆蓋儲能成 本。因此，僅由發(fā)電側(cè)承擔(dān)加裝儲能的目標(biāo)，若未能提供強(qiáng)有力的補(bǔ)貼和高確定性 的收益保障，實則難以在現(xiàn)階段實現(xiàn)儲能大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展。但在儲能初具經(jīng)濟(jì) 性的當(dāng)下，若輔以合理的商業(yè)模式，探索儲能多方收益機(jī)制，產(chǎn)業(yè)發(fā)展可期。

　　海外儲能政策機(jī)制、商業(yè)模式較為完善，值得我國借鑒參考儲能的重要性在全球范圍內(nèi)日益增長，各國也出臺相關(guān)儲能政策支持儲能產(chǎn)業(yè)發(fā) 展。美國、歐洲、日本、澳大利亞等典型國家的儲能政策重點(diǎn)主要體現(xiàn)在：財政 補(bǔ)貼、稅收融資、市場機(jī)制、價格機(jī)制等方面。2020 年上半年，德國可再生能源 占該國凈發(fā)電量的比例已超過 55%，近年來，德國儲能市場活躍，德國的商業(yè)化 的儲能市場主要集中在電力輔助服務(wù)市場市場和戶用儲能市場，其中大型電池項 目市場主體地位明確，獨(dú)立于發(fā)電企業(yè)和輸電企業(yè)，通過與政府、輸電方、發(fā)電 方、用電方建立合作關(guān)系，獲取多方收益。澳大利亞霍恩斯代爾儲能系統(tǒng)是目前 全球最大的電池設(shè)施，由電站建設(shè)商 Neoen 負(fù)責(zé)運(yùn)營，市場地位獨(dú)立，該項目同 時為發(fā)電、電網(wǎng)、用戶多方提供服務(wù)，并按照服務(wù)效果拿到相應(yīng)的收益，明確“誰 受益、誰承擔(dān)”的原則，對我國儲能項目建設(shè)發(fā)展有一定參考價值。

　　一、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程綜述

　　從廣義上來講，儲能即能量的存儲，指通過某種介質(zhì)或裝置，把一種形式的 能量轉(zhuǎn)化成另一種形式的能量存儲起來，在需要時以特定能量形式釋放出來 的一系列技術(shù)和措施。狹義上講，針對電能的存儲，指利用化學(xué)或物理等方 法將電能存儲起來并在需要時釋放的一系列技術(shù)和措施。

　　對儲能的研究可以追溯到 18 世紀(jì) 80 年代，意大利物理學(xué)家 Galvani 發(fā)現(xiàn)了 生物電的存在;1799 年，意大利科學(xué)家 Volta 發(fā)明了現(xiàn)代電池;1836 年，電 池被用于通信網(wǎng)絡(luò)。到 19 世紀(jì) 80 年代，紐約市直流供電系統(tǒng)中，為了在夜 間將發(fā)電機(jī)停下，采用鉛蓄電池為路燈提供照明用電。

　　隨著電力技術(shù)的發(fā)展，抽水蓄能開始被逐漸應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰，抽水蓄能也是 目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲能技術(shù)。世界最早的抽水蓄能電站 于 1882 年建于蘇黎世;到 20 世紀(jì) 50 年代，已有 50 多座抽水蓄能電站投入 運(yùn)行。60 年代起，抽水蓄能進(jìn)入高速發(fā)展期，美國、日本等發(fā)達(dá)國家成為建 設(shè)抽水蓄能電站的先驅(qū)。進(jìn)入 90 年代，發(fā)達(dá)國家抽水蓄能建設(shè)放緩，中國等 發(fā)展中國家開始大規(guī)模建設(shè)。 近年來，電化學(xué)儲能在儲能領(lǐng)域占比逐年提升。在電化學(xué)儲能領(lǐng)域，鉛蓄電 池是最古老、最成熟的蓄電池技術(shù)，是一種低成本的通用儲能技術(shù)，缺點(diǎn)在 于壽命較短，制造過程中易產(chǎn)生環(huán)境污染，限制了鉛蓄電池在電力系統(tǒng)的大 規(guī)模應(yīng)用。在二十世紀(jì)七十年代的石油危機(jī)時期，在?？松梨诠ぷ鞯挠?化學(xué)家 Stanley Whittingham 采用硫化鈦作為正極，金屬鋰作為負(fù)極，制成 了首個鋰電池。1982 年，首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成 功。1991 年，索尼公司發(fā)布首個商用鋰離子電池。1996 年具有橄欖石結(jié)構(gòu)的 磷酸鹽被發(fā)現(xiàn)，如磷酸鐵鋰，相較傳統(tǒng)的正極材料性能更優(yōu)，已成為當(dāng)前主 流正極材料。

　　1991-2010 年，隨著索尼公司發(fā)布首個商用鋰離子電池，日本憑借其在鋰電 池領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢幾乎壟斷了全球的鋰電池市場份額，日本鋰電池企業(yè)在全 球市場份額占據(jù) 90%以上。2001 年以來，鋰電池技術(shù)發(fā)展放緩，日本技術(shù)開始外流，韓國三星 SDI 和 LG 化學(xué)異軍突起，打破了鋰電池領(lǐng)域被日本企業(yè)壟斷的競爭格局。與此同時，由于 2001 年以后，手機(jī)、MP3 等便攜電子設(shè)備發(fā) 展迅速，由此拉動了鋰電池行業(yè)需求的增長。我國是消費(fèi)電子主力市場，行 業(yè)產(chǎn)能逐步向中國轉(zhuǎn)移，日本、韓國紛紛在中國建廠。我國電池企業(yè)也抓緊 機(jī)遇，積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，2001-2010 年期間，中國完成了主要核心原 材料的國產(chǎn)化，逐漸形成了鋰電池正極、負(fù)極、隔膜、電解液四大主要環(huán)節(jié) 全產(chǎn)業(yè)鏈，涌現(xiàn)出杉杉股份、當(dāng)升科技、新宙邦、星源材質(zhì)等一批具備競爭 力的行業(yè)企業(yè)。2010 年以來，消費(fèi)類鋰電池發(fā)展進(jìn)入成熟階段，全球智能手 機(jī)、平板電腦出貨量分別自 2016、2014 年以來逐年下滑。

　　2015 年以來，在新能源汽車政策補(bǔ)貼的刺激下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速增 長階段，帶動動力鋰電池產(chǎn)業(yè)高速增長。2020 年，我國動力電池產(chǎn)量累計 83.4GWh，其中三元電池和磷酸鐵鋰電池合計占比達(dá) 99.5%。

　　根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)數(shù)據(jù)顯示，2016-2020 年，中國動力鋰電池 出貨量逐年上升。2020 年中國動力電池出貨量為 80GWh，同比增長 13%。

　　二、儲能應(yīng)用及發(fā)展掣肘分析

　　2.1 鋰電池下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，電力系統(tǒng)儲能關(guān)注度高

　　鋰離子電池按照應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為消費(fèi)、動力和儲能電池。消費(fèi)電池領(lǐng)域 市場體量相對較小，目前已經(jīng)進(jìn)入成熟發(fā)展期。逐年高增的動力鋰電池市場 需求，極大地拉動了我國動力鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　近年來，鋰電池在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。隨著風(fēng)電、光伏等新能源 平價進(jìn)程不斷推進(jìn)，新能源裝機(jī)容量的不斷提高，新能源發(fā)電具有間歇性和 不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，由此引發(fā)的能源消納問題日益凸顯。建設(shè)儲能電站，可用 于削峰填谷、提高供電可靠性。儲能可大幅平抑風(fēng)電間歇性能源的波動;同 時風(fēng)電場電網(wǎng)發(fā)生故障時，為不可中斷的重要負(fù)荷供電，提高供電可靠性; 其次通過儲能削峰填谷，為電力負(fù)荷用戶節(jié)約用電成本，緩解電網(wǎng)側(cè)變壓器 負(fù)載;此外還可以提高電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)能力。

　　新能源配置儲能的可行性主要取決于三個方面，分別是技術(shù)進(jìn)步、系統(tǒng)成本 以及商業(yè)模式。過去十余年，伴隨著行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，儲能投資成本不斷下 降。CNESA 數(shù)據(jù)顯示，儲能電池成本每年以 20-30%的幅度下降，近年來，新 能源電站項目儲能招標(biāo)價大幅降低。2020 年年初以來，風(fēng)儲項目中標(biāo)價從 2.15 元/Wh 降至 1.67 元/Wh。

　　從整個電力系統(tǒng)的角度看，儲能的商業(yè)化應(yīng)用場景可分為發(fā)電側(cè)儲能、輸配 電側(cè)儲能和用電側(cè)儲能三大場景。其中，發(fā)電側(cè)對儲能的需求場景類型較 多，包括電力調(diào)峰、輔助動態(tài)運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)等;輸配電 側(cè)儲能主要用于緩解電網(wǎng)阻塞、延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容升級等;用電側(cè)儲能主 要用于電力自發(fā)自用、峰谷價差套利、容量電費(fèi)管理和提升供電可靠性等。

　　2.2 電力系統(tǒng)儲能缺乏頂層設(shè)計和合理商業(yè)模式，實際應(yīng)用受限

　　儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價值目前已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，產(chǎn)業(yè)各方對儲能的前 景都持積極態(tài)度，儲能成本業(yè)已逐年降低，但具體到儲能應(yīng)用來看，電力系 統(tǒng)各類市場參與主體加裝儲能的積極性仍舊不高，當(dāng)前的電力市場環(huán)境還難 以反映儲能價值。

　　對于發(fā)電側(cè)儲能來說，即便成本有所降低，但面臨儲能帶來的收益端的不確定性，加裝儲能仍舊是額外成本的增加，風(fēng)光新能源發(fā)電初步步入平價，加 裝儲能將新增電站成本 7-15%，電站加裝儲能積極性進(jìn)一步降低。在發(fā)電側(cè) 配儲能，理論上可促進(jìn)可再生能源消納，但儲能的投資回報機(jī)制存在不確定 性，體現(xiàn)在調(diào)度保障沒有形成機(jī)制，輔助服務(wù)補(bǔ)償缺少長效機(jī)制。從投資的 角度來說，項目收益存在不確定性，資本信心和市場活力難以激發(fā)。

　　電網(wǎng)側(cè)缺乏理清計價機(jī)制，補(bǔ)償機(jī)制缺乏穩(wěn)定性和可持續(xù)性。2019 年 5 月印 發(fā)的《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》提出，電儲能設(shè)施成本與電網(wǎng)企業(yè)輸配電 業(yè)務(wù)無關(guān)，不能計入輸配電成本核算。2019 年 12 月，國家電網(wǎng)發(fā)布《關(guān)于 進(jìn)一步嚴(yán)格控制電網(wǎng)投資的通知》，明確要求不得以投資、租賃或合同能源 管理等方式開展電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲能設(shè)施建設(shè)，進(jìn)一步降低了電網(wǎng)側(cè)加裝儲能 的積極性。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示，儲能參與輔助服務(wù)機(jī)制存在多重問題。第一個 是身份問題，雖然各類政策中明確了儲能參與電力市場的獨(dú)立身份，包括聯(lián) 合用戶和聯(lián)合發(fā)電企業(yè)參與輔助服務(wù)市場，但是相關(guān)規(guī)則并不明確，包括儲 能參與市場的交易、結(jié)算、調(diào)度、并網(wǎng)規(guī)則等，并未得到明確，儲能項目收 益無法保證，阻礙了進(jìn)一步商業(yè)化發(fā)展。第二個問題是補(bǔ)償機(jī)制的合理性問 題，各地出臺相應(yīng)的電力輔助服務(wù)市場運(yùn)營規(guī)則，一定程度上給予了儲能擴(kuò)展收益空間的機(jī)會，但大部分政策和規(guī)則無法做到補(bǔ)償完全覆蓋投資成本。

　　用戶側(cè)方面，削峰填谷是用戶側(cè)儲能目前最典型應(yīng)用場景之一,但盈利方式較 為單一。用戶可以在電價較低的谷期利用儲能裝置存儲電能，在電高峰期使 用存儲好的電能，避免直接大規(guī)模使用高價的電網(wǎng)電能，如此可以降低用戶 的電力使用成本，實現(xiàn)峰谷電價套利。單純依賴峰谷價差獲取收益應(yīng)用場景 較為單一，依據(jù)當(dāng)前的儲能系統(tǒng)建設(shè)成本，峰谷價差達(dá)到 0.6 元/KWh，可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。目前，峰谷價差高于 0.6 元/KWh 的地區(qū)主要集中在北京、長三角 和珠三角地區(qū)，仍有較多地區(qū)難以通過峰谷價差進(jìn)行套利，單純的峰谷套利 盈利方式較為單一。

　　目前，我國儲能缺少獨(dú)立的主體地位，基本處于依附于發(fā)電、電網(wǎng)或用戶的 狀態(tài)，風(fēng)電、光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了補(bǔ)貼扶持的階段，目前已進(jìn)入了可再生能源平 價時代，但由于其不穩(wěn)定、不可控的特性，其大規(guī)模發(fā)展仍受到一定的限 制，“新能源+儲能”的項目建設(shè)主要由發(fā)電側(cè)承擔(dān)。

　　目前，我國從中央到地方出臺多項政策支持儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但仍在探索階 段。地方性儲能政策大多默認(rèn)由發(fā)電側(cè)承擔(dān)加裝儲能的目標(biāo)。

　　風(fēng)光初步步入平價階段，要求新能源運(yùn)營商獨(dú)自承擔(dān)加裝儲能的目標(biāo)，存在經(jīng)濟(jì)效益矛盾的問題。

　　2.3 測算顯示，現(xiàn)階段新能源電站加裝儲能尚不具備經(jīng)濟(jì)性

　　2021 年 1 月 18 日，青海省下發(fā)《關(guān)于印發(fā)支持儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干措施(試 行)的通知》，為全國首個針對可再生能源+儲能項目補(bǔ)貼方案。我們在上一篇鋰電儲能專題深度報告《下游應(yīng)用場景多點(diǎn)開花，儲能萬億級市場即將開 啟》對青海省光伏電站加裝儲能的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行過測算。測算結(jié)果顯示，青海 省出臺的時限 2 年的“新能源+儲能”項目補(bǔ)貼雖然可以在一定程度緩解由儲 能需求帶來的新能源裝機(jī)壓力，但仍不足以完全覆蓋儲能成本;經(jīng)后續(xù)測 算，即便考慮儲能對棄光改善帶來的額外收益，補(bǔ)貼仍不足以覆蓋凈成本。

　　因此，僅由發(fā)電側(cè)承擔(dān)加裝儲能的目標(biāo)，若未能提供強(qiáng)有力的補(bǔ)貼和高確定 性的收益保障，實則難以實現(xiàn)儲能大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展。

　　三、海外儲能政策、商業(yè)模式、案例分析及經(jīng)驗借鑒

　　3.1 海外儲能政策體現(xiàn)在財政補(bǔ)貼、稅收融資、市場機(jī)制等方面

　　儲能的重要性在全球范圍內(nèi)日益增長，各國也出臺相關(guān)儲能政策，支持儲能 產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對美國、歐洲、日本、澳大利亞等典型國家的儲能政策進(jìn)行了分 析，主要體現(xiàn)在財政補(bǔ)貼、稅收融資、市場機(jī)制、價格機(jī)制等方面。

　　3.2 德國能源發(fā)展現(xiàn)狀及儲能市場

　　儲能在能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮著重要作用，德國擁有良好的輸電線路，與鄰 國之間也保持著良好的互聯(lián)，完善的基礎(chǔ)設(shè)施使德國電網(wǎng)可以平衡大部分可 再生能源。

　　風(fēng)電、光伏等可再生能源在能源系統(tǒng)中占比提高會導(dǎo)致發(fā)電波動性增加，光 伏并網(wǎng)具有日波動和季節(jié)性波動特征，風(fēng)電并網(wǎng)量與風(fēng)速具有高度相關(guān)性。 從德國電力生產(chǎn)消費(fèi)結(jié)構(gòu)來看，在各類可再生能源類型中，風(fēng)電每小時并網(wǎng) 曲線最不規(guī)律，光伏其次，生物質(zhì)能可控性較好。因此，風(fēng)電場和光伏電站的并網(wǎng)量難以預(yù)測。在德國的能源結(jié)構(gòu)中，可再生能源占比達(dá)到 43%;到 2030 年，預(yù)計這一比例將超過 65%，到 2050 年，電力系統(tǒng)基本全部使用可 再生能源。2020 年，我國可再生能源發(fā)電占比已接近 30%，通過對德國儲能 市場的商業(yè)模式、應(yīng)用案例和政策框架進(jìn)行分析，對于我國儲能行業(yè)未來發(fā) 展具有一定的借鑒意義。

　　2020 年上半年，德國可再生能源占該國凈發(fā)電量的比例已超過 55%，近年 來，德國儲能市場十分活躍，德國的商業(yè)化的儲能市場主要集中在電力輔助服務(wù)市場市場和戶用儲能市場。

　　電力系統(tǒng)儲能通常可以分為戶用儲能和電網(wǎng)級的并網(wǎng)儲能兩類，戶用儲能在 德國的發(fā)展更快。德國具有成熟的分布式光儲市場，也是用戶側(cè)儲能商業(yè)模 式發(fā)展最為先進(jìn)的國家之一。

　　3.3 海外儲能商業(yè)化應(yīng)用案例

　　德國儲能利用的商業(yè)模式較為靈活，主要包括大規(guī)模儲能對電網(wǎng)頻率調(diào)整、 利用儲能系統(tǒng)優(yōu)化光伏電力自發(fā)自用、儲能參與電力現(xiàn)貨市場。

　　德國大型電池項目主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：提供調(diào)頻調(diào)峰、電壓支撐、黑啟動等 輔助服務(wù);提供電能時移大容量能源服務(wù);提供零售電能時移客戶能源管理 服務(wù);提供系統(tǒng)穩(wěn)定服務(wù)，促進(jìn)可再生能源占比提高。其中，一次調(diào)頻服務(wù) 是德國大型電池儲能項目最重要的收入來源。

　　德國電力市場遵循“廠網(wǎng)分開”和交易機(jī)構(gòu)獨(dú)立原則，輸電企業(yè)既不可以從 事發(fā)電業(yè)務(wù)，也不可以成為交易商;但需要負(fù)責(zé)電網(wǎng)頻率的調(diào)度并且要維護(hù) 電網(wǎng)的穩(wěn)定性。所以對于輸電企業(yè)來說，可以通過調(diào)頻市場進(jìn)行電力交易， 實現(xiàn)對電網(wǎng)的充放電;也可以增加硬件投資，擴(kuò)充電網(wǎng)。

　　調(diào)頻市場通過網(wǎng)上公開拍賣形式進(jìn)行，每周進(jìn)行一次拍賣，過去主要由發(fā)電站會預(yù)留一些發(fā)電設(shè)備，從而為電網(wǎng)提供充放電服務(wù)，或者，電力服務(wù)公司 會整合工業(yè)用戶的資源，從而為電網(wǎng)提供充放電的商業(yè)化服務(wù)。隨著儲能電 池成本的大幅降低，將電池儲能運(yùn)用于調(diào)峰領(lǐng)域已具備可行性，也是最適用 于調(diào)頻的手段。

　　服務(wù)于一次調(diào)頻市場，電池儲能服務(wù)商需要與輸電企業(yè)之間進(jìn)行緊密的研發(fā) 調(diào)試配合，在商業(yè)化運(yùn)作之前，儲能服務(wù)提供商需先滿足輸電企業(yè)的安全要 求，證明自己能夠安全有效地進(jìn)行調(diào)頻服務(wù)后，才能接入全國高壓電網(wǎng)的一 次調(diào)頻市場。除了服務(wù)于一次調(diào)頻市場，儲能服務(wù)商對可再生能源微電網(wǎng)系 統(tǒng)也給予了高度關(guān)注。

　　過去德國的微電網(wǎng)系統(tǒng)主要依靠柴油或汽油發(fā)電機(jī)維持電壓、頻率穩(wěn)定，德 國可再生能源目標(biāo)的提升為儲能市場提供了廣闊的應(yīng)用前景。 上述大型電池項目的收益來源主要包括調(diào)峰調(diào)頻收入、電能時移套利收入、 平滑可再生能源出力波動收入，同時可以節(jié)約電網(wǎng)投入，減少稅收、附加費(fèi) 等。

　　德國的大型電池項目市場主體地位更加明確，獨(dú)立于發(fā)電企業(yè)和輸電企業(yè)， 通過與政府、輸電方、發(fā)電方、用電方建立合作關(guān)系，獲取多方收益。

　　3.4 南澳州大型儲能項目-霍恩斯代爾儲能系統(tǒng)案例分析

　　具體到項目而言，可參考在南澳大利亞建設(shè)的霍恩斯代爾儲能系統(tǒng)，該儲能 系統(tǒng)服務(wù)于集中式風(fēng)能電站、電網(wǎng)、以及用電方，業(yè)主及運(yùn)營商是全球可再 生能源供應(yīng)商 Neoen。2016 年 9 月 28 日下午，南澳大利亞州發(fā)生大規(guī)模停電事故，強(qiáng)臺風(fēng)伴隨暴風(fēng)雨、閃電、冰雹襲擊了南澳大利亞州，風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)等一系列故障造成了時間長達(dá) 50 小時的全州大停電。2016 年，澳大利亞南部地區(qū)新能源發(fā)電占比高達(dá) 48.36%，此次停電事故是世界上第一次由極端天氣誘發(fā)新能源大規(guī)模脫網(wǎng)導(dǎo)致的局部電網(wǎng)大停電事件。

　　為避免 2016 年夏季的大規(guī)模停電再次重演，提升南澳州電網(wǎng)穩(wěn)定性，南澳州 政府廣泛尋求解決方案，計劃部署電網(wǎng)級儲能方案，儲能容量至少要達(dá)到 100MW。參與儲能項目的競標(biāo)者有 90 多位，最終特斯拉中標(biāo)，提供容量為 100MW/129MWh 的 Powerpack 儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)與南澳詹姆斯敦附近的霍恩斯 代爾風(fēng)電場(所有者 Neoen)進(jìn)行連接，配備了全球最大的鋰離子電池組， 儲能項目由特斯拉負(fù)責(zé)建設(shè)，Neoen 負(fù)責(zé)運(yùn)營管理。

　　使用結(jié)果顯示，該電池系統(tǒng)可有效解決電力中斷問題、縮短供電中斷時間、有效應(yīng)對夏季負(fù)荷高峰，從而保障南澳電力基礎(chǔ)設(shè)施的有效運(yùn)行，大大降低 了全州電網(wǎng)的不穩(wěn)定性，并大大降低了頻率控制輔助服務(wù)(FCAS)市場的成 本。

　　根據(jù)合同，該設(shè)施可向政府提供 70 兆瓦、持續(xù)時間 10 分鐘(11.7MWh)的電 力服務(wù)，以確保電網(wǎng)穩(wěn)定，并防止風(fēng)力突然下降或出現(xiàn)其他電網(wǎng)問題時，啟 動其他發(fā)電機(jī)時切負(fù)荷造成的停電;將 30 兆瓦、持續(xù) 3 個小時(90MWh)用 于客戶能源管理服務(wù)，在低價時儲電，在需求高時售電。

　　從儲能系統(tǒng)盈利模式來看，特斯拉公司在霍恩斯代爾(Hornsdale)部署的電池 儲能系統(tǒng)在無補(bǔ)貼的情況下建造，從設(shè)計到全面運(yùn)營用時 4.5 個月，耗資 9100 萬美元。項目運(yùn)營以來年收入約為 2400 萬美元。收入主要來自客戶能 源管理服務(wù)、維持電網(wǎng)穩(wěn)定收入、頻率控制和輔助服務(wù)(FCAS)收入。特斯 拉通過與南澳大利亞州政府簽訂的每年 400 萬美元的合同(10 年)來獲利。

　　霍恩斯代爾由特斯拉建造，法國可再生能源公司 Neoen 為其業(yè)主并負(fù)責(zé)運(yùn) 營，與儲能系統(tǒng)連接的霍恩斯代爾風(fēng)電場同屬 Neoen。霍恩斯代爾儲能系統(tǒng) 雖然由電站建設(shè)商 Neoen 負(fù)責(zé)運(yùn)營，但市場地位獨(dú)立，可參與多項服務(wù)。儲 能系統(tǒng)可以通過提供頻率控制和輔助服務(wù)、平滑可再生能源出力、確保電網(wǎng) 穩(wěn)定運(yùn)行獲取收入以及通過低價儲電、需求高時售電賺取收入。該項目同時 為發(fā)電、電網(wǎng)、用戶多方提供服務(wù)，并按照服務(wù)效果拿到相應(yīng)的收益，明確 了“誰受益、誰承擔(dān)”的原則。

　　2019 年 11 月，Neoen 公司確認(rèn)將該設(shè)施的容量增加 50 兆瓦/64.5 兆瓦時， 總計達(dá)到 185 兆瓦時。新增容量于 2020 年 3 月 23 日安裝完成?；舳魉勾鸂?電池儲能系統(tǒng)目前擁有 150MW 裝機(jī)容量，其穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)營和避免電價波動 的能力也得到增強(qiáng)。澳大利亞清潔能源協(xié)會與 Neoen 公司、澳大利亞可再生 能源署以及南澳大利亞政府合作，承諾為擴(kuò)容項目提供 5000 萬美元的項目 融資。

　　3.5 海外儲能政策、商業(yè)模式經(jīng)驗借鑒

　　國際上很多儲能獲得了市場主體地位，但我國缺少相應(yīng)的儲能身份或者主體 的定位，受益者付費(fèi)機(jī)制仍不完善。從服務(wù)對象來看，我國儲能項目暫未同 時為發(fā)電、電網(wǎng)、用戶等多方提供服務(wù)，根據(jù)國家能源局 2020 年 12 月公布 的《首批科技創(chuàng)新(儲能)試點(diǎn)示范項目》，選取的示范項目共 8 個，分別 涵蓋可再生能源發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、配合常規(guī)火電參與輔助服務(wù)等 4 個應(yīng)用場景。我國現(xiàn)存儲能項目應(yīng)用場景還較為單一，暫未形成多方收益機(jī) 制，儲能項目盈利模式不清晰。

　　海外儲能項目的融資模式、商業(yè)模式、多方服務(wù)機(jī)制值得我國借鑒。對比霍 恩斯代爾等海外項目，在項目建設(shè)成本方面，政府、官方協(xié)會提供部分項目 融資，減輕發(fā)電企業(yè)儲能項目建設(shè)壓力。儲能系統(tǒng)可以通過提供頻率控制和 輔助服務(wù)、平滑可再生能源出力、確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行獲取收入以及通過低價 儲電、需求高時售電賺取收入，項目同時為發(fā)電、電網(wǎng)、用戶等多方提供服 務(wù)，并按照服務(wù)效果拿到相應(yīng)的收益，明確了“誰受益、誰承擔(dān)”的原則。

　　政策方面，儲能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策的實施根據(jù)各國儲能所處發(fā)展階段的不同而有 所差異。在儲能尚未推廣或剛剛起步的國家或地區(qū)，發(fā)展儲能逐漸被納入國 家戰(zhàn)略規(guī)劃，政府開始制定儲能的發(fā)展路線圖。在儲能已具備一定規(guī)?；虍a(chǎn) 業(yè)相對發(fā)達(dá)的國家或地區(qū)，政府多采用稅收優(yōu)惠或補(bǔ)貼的方式，以促進(jìn)儲能 成本下降和規(guī)模應(yīng)用。在儲能逐步深入?yún)⑴c輔助服務(wù)市場的國家或地區(qū)，政 府通過開放區(qū)域電力市場，為儲能應(yīng)用實現(xiàn)多重價值、提供高品質(zhì)服務(wù)創(chuàng)造 平臺。

　　儲能政策逐步完善，示范項目、補(bǔ)貼政策相繼出臺。我國儲能發(fā)展已初具經(jīng) 濟(jì)性，初步具備大規(guī)模發(fā)展應(yīng)用的條件，相關(guān)政策也逐步由鼓勵性質(zhì)的宏觀 框架性的引導(dǎo)，向更加適應(yīng)儲能規(guī)模化應(yīng)用的補(bǔ)貼政策轉(zhuǎn)移。2021 年 1 月 18 日，青海省下發(fā)《關(guān)于印發(fā)支持儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干措施(試行)的通知》， 為全國首個針對“可再生能源+儲能”項目補(bǔ)貼方案。“可再生能源+儲能” 項目補(bǔ)貼方案能夠在一定程度解決電站加裝儲能的經(jīng)濟(jì)性問題，有助于新能 源產(chǎn)業(yè)鏈打破消納瓶頸，同時，也有助于儲能行業(yè)加速發(fā)展。國家能源局 2020 年 12 月公布《首批科技創(chuàng)新(儲能)試點(diǎn)示范項目》，通過對試點(diǎn)示 范項目進(jìn)行跟蹤評估，為儲能產(chǎn)業(yè)提供實際的運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)營經(jīng)驗，掌握項 目實際運(yùn)營情況，進(jìn)一步總結(jié)成功經(jīng)驗和教訓(xùn)，歸納出可行的技術(shù)體系和發(fā) 展模式，更好地從根本上設(shè)計儲能發(fā)展框架，制定儲能政策機(jī)制，未來更完 善、具體、合理的儲能政策值得期待。

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