十余年前，當(dāng)電網(wǎng)還沒(méi)有像現(xiàn)在覆蓋到全國(guó)的各個(gè)角落時(shí)，農(nóng)牧地區(qū)的家家戶戶都會(huì)選擇安裝一架小風(fēng)機(jī)，亦或是一塊光伏板，來(lái)滿足用電需求。

當(dāng)風(fēng)勢(shì)漸漸變大，風(fēng)機(jī)吱吱呀呀地轉(zhuǎn)起來(lái)，大概是當(dāng)?shù)匦∨笥褌冏顨g樂(lè)的時(shí)候，這意味著他們又可以坐在電視前，心滿意足地觀看一集喜歡的動(dòng)畫(huà)片。

然而，風(fēng)的來(lái)去并沒(méi)有規(guī)律可循，當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí)，家里的電器就會(huì)面臨無(wú)電可用的窘境。

為了平滑風(fēng)力發(fā)電的不確定性，每家每戶還會(huì)為風(fēng)機(jī)配置一塊大電池，當(dāng)風(fēng)力較強(qiáng)時(shí)，這塊電池可以將多發(fā)的電儲(chǔ)存起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)時(shí)的用電需求。

當(dāng)然，安裝光伏的家庭也會(huì)遇到類似的問(wèn)題，因此也會(huì)配備對(duì)應(yīng)的電池，在白天儲(chǔ)存電能，進(jìn)而在夜晚放電。

通過(guò)這樣的組合，有無(wú)數(shù)農(nóng)牧地區(qū)的家庭在夜晚享受到了光明，也有無(wú)數(shù)的小朋友度過(guò)了一個(gè)記憶深刻的童年。

隨著電網(wǎng)覆蓋率的大幅提高，目前已經(jīng)幾乎沒(méi)有家庭需要再考慮供電問(wèn)題，家用風(fēng)機(jī)/光伏+電池的組合本來(lái)會(huì)逐漸淡出人們的視野，但是因?yàn)樘贾泻偷牡絹?lái)，這種組合卻正在成為全國(guó)電力系統(tǒng)必不可少的組成部分。

為什么需要儲(chǔ)能?

我國(guó)擁有一個(gè)龐大且復(fù)雜的電力系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)主要由發(fā)電、輸配電、用電三個(gè)部分組成。

在發(fā)電側(cè)，各類電站首先將電力出售給國(guó)家電網(wǎng);在輸配電側(cè)，國(guó)家電網(wǎng)再將電力輸送、配送給終端的各類用戶。

電能有一個(gè)非常明顯的特點(diǎn)，即無(wú)法被直接儲(chǔ)存，也就是說(shuō)，發(fā)出多少電，就要用掉多少電。從總量角度來(lái)看，發(fā)電量與用電量需保持一致;從瞬時(shí)角度來(lái)看，發(fā)電功率與用電功率需要保持動(dòng)態(tài)平衡。作為發(fā)電側(cè)與用電側(cè)的中間人，國(guó)家電網(wǎng)一直承擔(dān)著維護(hù)發(fā)電與用電平衡的重任。

在以火力發(fā)電為主的時(shí)代，國(guó)家電網(wǎng)實(shí)施的種種調(diào)控手段還可以勉強(qiáng)滿足電力的供需平衡。

例如，可以通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度將某個(gè)地區(qū)多發(fā)出的電力輸送至缺電的地區(qū);例如，可以對(duì)用電高峰與低谷時(shí)間段設(shè)置不同的電價(jià)來(lái)平抑需求;再不濟(jì)，還可以在發(fā)電端，通過(guò)控制發(fā)電機(jī)組的功率來(lái)匹配不同時(shí)間段的用電需求，以滿足調(diào)峰、調(diào)頻的要求。

也就是說(shuō)，盡管用電需求是不穩(wěn)定的，但火電站的電力供應(yīng)卻是穩(wěn)定且可控的。國(guó)家電網(wǎng)可以在供給側(cè)，把對(duì)電力供應(yīng)的調(diào)節(jié)作為最終的調(diào)控手段，以匹配需求端的電力變化，進(jìn)而維持電力的供需平衡。

然而，在碳中和的浪潮下，不斷提高的綠電占比，正在使電力的供應(yīng)也逐漸失去控制。

2021年，我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比約為11%左右。根據(jù)發(fā)改委預(yù)測(cè)，到2050年，僅光伏發(fā)電的占比就會(huì)達(dá)到約39%。

舉一個(gè)極端的例子，假如全國(guó)的電力結(jié)構(gòu)都以光伏發(fā)電為主，由于各地氣候條件的變化難以掌控，這導(dǎo)致光伏電站的出力(輸出功率)本身就處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。這種情況下，電網(wǎng)也就無(wú)法像控制火電機(jī)組那般，控制光伏發(fā)電的多寡以匹配當(dāng)時(shí)的用電需求。另外，當(dāng)夜幕來(lái)臨，光伏電站停止發(fā)電時(shí)，全國(guó)又將會(huì)面臨無(wú)電可用的困境。

這時(shí)候，儲(chǔ)能的出現(xiàn)就是自然且必然的。

通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以在綠電發(fā)電高峰時(shí)，將電力“消化”并儲(chǔ)存起來(lái)，同時(shí)在發(fā)電低谷時(shí)，釋放電力以滿足當(dāng)時(shí)的用電需求。也就是說(shuō)，儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上起到了在供給側(cè)對(duì)綠電的穩(wěn)定和調(diào)控作用。

就像文章開(kāi)頭時(shí)提到的農(nóng)戶在安裝風(fēng)機(jī)或光伏時(shí)一定會(huì)配備電池，當(dāng)整個(gè)國(guó)家的電力結(jié)構(gòu)開(kāi)始向綠電傾斜時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求也日漸迫切。

在光伏、風(fēng)電等項(xiàng)目如火如荼地開(kāi)展之時(shí)，與儲(chǔ)能相關(guān)的國(guó)家政策也開(kāi)始密集公布。

從政策定位來(lái)看，目前我國(guó)的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目(如電池、氫儲(chǔ)能等)尚在商業(yè)化初期，2025年將會(huì)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，直到2030年實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。不難看出，儲(chǔ)能從商業(yè)化初期到全面市場(chǎng)化將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，并非一蹴而就。

電池儲(chǔ)能為何成為了行業(yè)“明星”?

按技術(shù)路徑分類，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為化學(xué)儲(chǔ)能和物理儲(chǔ)能兩大類。其中，化學(xué)儲(chǔ)能通過(guò)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，“消耗”電能并將其儲(chǔ)存，主流的技術(shù)路徑包括電池儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能，目前資本市場(chǎng)上大熱的鋰電池、鈉電池、釩電池就是化學(xué)儲(chǔ)能的代表作。物理儲(chǔ)能主要包括飛輪儲(chǔ)能、電容儲(chǔ)能，以及大家耳熟能詳?shù)摹袄弦惠厓?chǔ)能”抽水蓄能。飛輪儲(chǔ)能的工作原理是在電力富裕條件下，由電能驅(qū)動(dòng)飛輪到高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能儲(chǔ)存，但儲(chǔ)能時(shí)間短。抽水蓄能則是用電能將水抽至高處，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓?shì)能儲(chǔ)存。按儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用分類，又主要分為功率型儲(chǔ)能與容量?jī)?chǔ)能。功率型儲(chǔ)能主要通過(guò)瞬時(shí)的充電與放電維持時(shí)點(diǎn)上電力系統(tǒng)的功率平衡，而容量?jī)?chǔ)能則主要用于平滑峰谷的電力需求。

從知名度來(lái)看，電池儲(chǔ)能無(wú)疑是市場(chǎng)上的“香餑餑”，而從市場(chǎng)占比來(lái)看，目前背后的贏家卻是抽水蓄能。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年，我國(guó)已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模35.6GW，其中抽水蓄能占絕對(duì)主導(dǎo)地位，達(dá)到31.79GW。新型儲(chǔ)能中的電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模位列第二，為3.3GW，在電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，又以鋰離子電池的規(guī)模最大，累計(jì)規(guī)模為2.9GW。

不難發(fā)現(xiàn)，最“高大上”的電磁儲(chǔ)能與氫儲(chǔ)能反而在實(shí)際應(yīng)用中默默無(wú)聞。

這是因?yàn)椋G電行業(yè)時(shí)刻被一只無(wú)形的大手操控，那就是控制成本。只有綠電行業(yè)整體的成本和價(jià)格行成對(duì)火電的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，才可以被用電市場(chǎng)有效接納，從而更迅速地實(shí)現(xiàn)碳中和。

因此，成本是綠電行業(yè)最優(yōu)先考慮的因素，技術(shù)進(jìn)步亦是為降本服務(wù)，儲(chǔ)能作為綠電重要的組成部分，自然也不例外。

對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本的衡量，市場(chǎng)上常常使用全生命周期度電成本(LOCE)這個(gè)指標(biāo)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把儲(chǔ)能系統(tǒng)在其生命周期內(nèi)發(fā)生的所有支出折現(xiàn)(包括購(gòu)置支出、運(yùn)維支出等)，再除以其生命周期內(nèi)累計(jì)放電量而得來(lái)。

據(jù)測(cè)算，抽水蓄能的度電成本約為0.23- 0.34元/kWh，電池儲(chǔ)能約為0.67元/kWh(未來(lái)鈉電池/釩電池最低有望下探至0.27/0.44元)。而在目前的應(yīng)用場(chǎng)景下，氫儲(chǔ)能的度電成本則達(dá)到1元以上，電磁儲(chǔ)能還未完全達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用條件。很明顯，抽水蓄能擁有最領(lǐng)先的成本優(yōu)勢(shì)，因此也獲得了最大的市場(chǎng)份額。

為何電池儲(chǔ)能卻成為了資本市場(chǎng)的“香餑餑”?

一個(gè)重要的原因是，受地理環(huán)境的限制，抽水蓄能的增長(zhǎng)空間有天花板，長(zhǎng)期看無(wú)法滿足儲(chǔ)能龐大的需求。

另一個(gè)重要的原因是，抽水蓄能主要應(yīng)用于容量?jī)?chǔ)能，在功率儲(chǔ)能方面尚有欠缺，而電池儲(chǔ)能在容量?jī)?chǔ)能與功率儲(chǔ)能均有不錯(cuò)的表現(xiàn)。

另外，從初始投資成本(購(gòu)置支出)的角度來(lái)看，建設(shè)一個(gè)抽水蓄能電站的初始投資成本動(dòng)輒數(shù)億甚至數(shù)十億，而電池儲(chǔ)能卻可根據(jù)需求靈活安排規(guī)模大小，也可以吸引更多的社會(huì)資本參與。

因此，應(yīng)用場(chǎng)景更加靈活、度電成本僅次于抽水蓄能的電池儲(chǔ)能，就成為了未來(lái)儲(chǔ)能的主力。當(dāng)然，短期內(nèi)抽水蓄能仍將在儲(chǔ)能市場(chǎng)占據(jù)重要地位。