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储能在碳中和目标下的战略地位和发展建议

作者:王志轩 来源:中国电力企业管理 发布时间:2021-05-19 浏览:
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从2017年10月,五部委《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》印发至今,储能产业已成为能源电力领域的新热点,产业生态也跟随政策走向和形势的发展而跌宕起伏。随着碳达峰,碳中和“30·60”目标的提出,“万亿储能市场”“碳中和风口”这样的热词更是频频见诸媒体。最近,两部委发布了《国家发展改革委 国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》,公开征求意见,其中提出“到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。新型储能技术创新能力显著提高,装机规模达 3000 万千瓦以上”,又一次推高了储能发展的热度。

储能作为新型能源电力系统构建的基石和标志,受到这样的关注在情理之中,但产业发展有其必然的规律性,既要积极推动,也要理性地看待储能产业当前的发展阶段和面临的问题。因此,需要抓住储能的适用性,经济性,安全性,技术突破,规模化应用这些关键问题,不断破解储能产业发展的瓶颈。

碳达峰与碳中和目标的挑战与应对

为了应对气候变化,世界各国希望通过人类对于能源利用,索取以及生产消费方式的变革,减少生产生活中所产生的温室气体排放,抑制全球变暖的趋势。但与发达国家相比,中国实现碳达峰,碳中和目标时间更紧,困难更大,任务更加艰巨。我国承诺碳中和目标在碳达峰后30年之内,而发达国家的这一时间窗口约为60年。同时,发达国家实现碳达峰和碳中和从社会经济发展,产业结构优化来看总体上是一个水到渠成的过程。而我国当前正处于实现现代化的冲刺阶段,面临着“三期叠加”等多重矛盾,在这一阶段迎接碳达峰和碳中和挑战,其难度无疑数倍于发达国家。

但即便来自“双碳”目标的挑战如此之大,实现“双碳”仍然是中国坚定不移的决心且具有可行性。首先,我国的制度优势决定了我们可以集中力量办大事。习近平总书记提出,要“把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局”,就是要发挥制度优势,层层落实,以严格的制度来保障碳达峰,碳中和目标的推动和落实。我国能源转型已具备较为完善的框架,3月15日,第九次中央财经委员会部署了“双碳”目标实现的基本要求,其中关注度最高的就是“构建以新能源为主体的新型电力系统”,但实际上完整的表述是“要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。”这一段话为碳中和目标的实现提供了能源电力领域未来发展的遵循和框架,为能源电力转型指明了道路。

其次,经过几十年的改革发展,我国已建成崭新而强大的能源技术产业支撑体系,我国能源电力发展取得了巨大成就,发电装机,发电量,电网规模均位居世界第一。十多年来,我国可再生能源的大发展与我国拥有一个坚强的电力系统是分不开的。能源转型的核心任务,是推动以化石能源为主导的能源系统,转向以可再生能源为主导的能源系统。发达国家能源转型是沿着石油替代煤炭,再到天然气替代石油的递进规律自然形成的,而我国能源转型并没有完成油气时代就要直接进入可再生能源时代,造成电力灵活性资源先天匮乏。灵活性调节任务历史性地落到了运行年龄当前只有约12年的高效率煤电机组上来。因此,中国电力和能源转型最大难点之一是在减污降碳的大趋势下,如何发挥好煤电支撑新能源大力发展,维护电力系统稳定和兜底保供的新定位,新功能。

第三,当前全球正处于新一轮的能源技术革命之中,新能源技术发展突飞猛进,经济性不断提升,加速推进能源低碳转型。我国具有后发优势,要在发达国家由碳达峰到碳中和一半的时间里完成碳中和任务,必然需要弯道超车,也必须以创新驱动实现绿色新发展。

安全,绿色,经济的能源三角如何平衡是全球能源转型所面对的共同难题,尤其是在以低碳为核心的绿色目标已经确定的前提下,安全与经济将成为未来能源转型推进的主战场。随着更高比例可再生能源的接入,我国电力系统从煤电和水电的“二元”时代逐步迈向以新能源为主体的多元化低碳发展阶段。风电,光伏发电总量提高的速度和成本下降的趋势超出了绝大多数人的想象,也超出了配套电网的建设速度,以及可挖掘灵活性资源的规模;随之衍生出了新能源发电在并网,消纳等方面的矛盾。为了维护电力系统的稳定运行,储能在电力系统中的地位和作用逐步上升到基础性和关键性地位。在低碳,安全,经济的三重目标结构中,储能,就是促进和维系这三者之间平衡的重要物质和技术基础。

储能产业发展初期需正视各种不确定因素和挑战

发展储能技术和产业,是推动可再生能源规模化,高质量开发应用的关键,是促进多能互补,减少用能峰谷差,强化电力系统安全的核心要素之一。同时,储能也是破解新能源并网,新能源与电动汽车等新兴产业融合发展难题的钥匙。因此,推动能源电力向清洁低碳,安全高效的现代化能源体系转型,储能不可或缺。总体来看,储能产业目前还处于“从0到1”的阶段,在“30·60”目标强制性要求大背景下,未来爆发和发展的潜力巨大。

但深究当前储能产业的商业之路,却又面临着重重困难,投资回报并不乐观。这其中有多方面原因。

其一,我国压缩型工业进程使得低碳转型面临多重矛盾,从产业和技术的发展规律来看,储能暂时无法达到媒体描述中的“理想的春天”,诚然储能是解决能源转型进程和程度的关键指标和决定性因素,但任何技术与产业都无法超越全局发展的阶段而存在。储能产业发展忽高忽低,忽冷忽热,恰恰反映出储能产业自身发展的客观规律。现阶段,储能还属于典型的政策性产业,技术创新,商业模式的培育,以及配套政策的完善还都需要不断地摸索和尝试。当我们在讨论储能发展中遇到的种种问题时,需要从我国电力系统的实际情况出发,将储能自身的技术特性与电力系统紧密结合起来,分析问题与矛盾产生的深层次的原因(电力系统需求,储能功能,成本,安全,效益,技术标准等);权衡多种电力系统灵活性调节手段,市场调节手段,电力需求响应手段,以及电价可承受能力等多重因素,制定好储能战略和策略。既要认识到储能的巨大作用,也要认识到它受限于发展的阶段性,把握好当前储能发展节奏,有步骤地加以解决储能所面临的问题。

其次,在过去的行业发展中,各专业与各地区间形成了根深蒂固的壁垒,而当前能源转型的一大特征是融合。从电力系统形态和运行模式来看,我国的电力系统逐步从传统的源网荷纵向一体化集中式电网,转向以特高压为主干的大电网与分布式电力系统并重发展的模式,电力的供给,传输和消费融合不断加大,传统意义上的生产者与消费者间的边界逐渐模糊,在源网荷相互交叉融合部分不断涌现出包括储能在内的微网,虚拟电厂,电动汽车充电设施等新的技术和商业模式。储能的应用可以遍及电力,能源,汽车等多个产业,因此更需要打破行业壁垒,使融合发展的理念自上而下地贯彻到行业发展的方方面面。

第三,储能目前仍处在技术和商业发展的初期,还有一些技术处于试验示范,甚至是实验室阶段,但低碳转型将对储能技术提出了更高的要求。目前我国储能主要应用的领域,或者说是其主要承担的功能,就是调节和平抑系统的波动性,无论是在源侧还是网侧,抑或者是负荷侧,核心任务就是促进新能源发展下的安全稳定并具有经济性的供电。但是,不同地区的源,网,荷特性对储能的要求是不同的。从能源转型的总体目标和我国中长期电力行业高质量发展的目标来看,储能对于季节间电力平衡也要发挥重大作用。显然,对于不同储能技术及规模,其政策支撑是不同的,商业模式也不相同。现阶段,一些储能技术的应用,在局部地区,特定场景,特定时段具有优越的技术竞争优势,但是从普遍性来说,目前储能的经济性还不具备与其他调节方式相抗衡的能力。储能若想“杀出重围”成为“主流”,需要从高可替代性中实现自我突破,因此,进一步实现技术的突破和成本的降低对于储能发展至关重要。

第四,当前我国对储能产业的发展已经制定了有关政策标准,导向是清晰的,但是政策在具体落实中存在不到位,不匹配,不及时问题。比如储能标准问题。众所周知,产业发展需要标准引领,完善的标准体系是产业成熟的标志,建立健全储能技术标准是产业健康发展的重要前提。当前,储能技术发展日新月异,很多储能产业正处于由研发示范向商业化过渡的关键时期,标准还难以及时建立健全,即使有了一些标准,还需要随着技术的发展不断更新标准,避免标准滞后,无法指导实际项目。同时,储能系统具有丰富而广阔的应用场景,但不同场景对于储能装置的技术与安全要求也不尽相同,因此标准的制定需要精准和细致。

关于未来储能产业发展的建议

储能的发展,需要深刻契合能源转型的方向,要求与规律。

一是要降成本。在如此短的时间内我国要进行如此巨大的转型,在转型的初期,低碳能源的全社会成本会比传统能源高,要有这样的客观意识。单方面强调某一新能源技术在一定条件下的经济性而忽略了系统支撑成本,对于决策和商业化模式创新是不利的,会造成新能源看起来很好,但大规模用起来艰难的窘境。尽管目前市场并不能完全解决储能商业化应用的问题,但是通过市场盈利是储能未来发展的既定方向。因此,储能发展的核心问题还是成本。一方面通过稳步推进的辅助服务市场,现货市场建设,逐步化解电力市场建设与低碳转型在时间和空间上的不匹配,不同步,通过鼓励商业模式上的创新和摸索,在市场无歧视地向所有可以提供电力服务的主体开放的基础上,不断给予储能等新型技术产业内生的发展动力;同时,储能的发展也不能坐等政策的出台和完善,需要不断在技术曲线积累,商业价值实践上进行突破,在科技和安全上加强创新,增强自身适应市场的能力,尽早突围价格约束与规模化应用的悖论。实际上,储能在电力系统之外,也还有更为广泛的应用空间和场景。

二是强化标准的引领和支撑作用。近几年,我国储能产业取得了扎实的理论经验和实践基础;部分储能技术从研发到应用也已经形成了相对完整的产业链。但在产业规模迅速膨胀的同时,也暴露出了产业相关政策和顶层设计机制上的不足。技术标准的意义,实际上是连接不同领域,不同设备共同参与系统时的重要节点和纽带。从近几年国家陆续出台的储能产业政策相关文件和不断加强的国际标准合作也可以看出,储能标准体系的建设,完善与有效运用,已经成为增强储能在国际国内“双市场”竞争力的关键支撑。

标准体系的构建需要从宏观到微观,体现不同层次的逻辑构架;标准的制定既要加速推进,也要尊重标准质量的严谨性和严肃性。国家在鼓励标准制定的同时,也需要加强监督和引导,促成各方在统一的全局观下求同存异,协调推进。同时,相关部门需要持续开展对储能标准的宣贯,让更多应用方和设备提供商认识到电力系统和电动汽车对储能应用的技术区别,意识到采信储能技术标准的益处和必要性。

三是着力多策并举,营造健康发展环境。当下,全球各国都在能源转型技术的“金字塔”上奋力攀爬。欧美等地区国家已经将鼓励基础性创新定位为国家战略型技术资源储备的重要环节,各国已实施的产业政策也值得我们借鉴。首先,对于储能这样总体上从0到1的产业,基础性的研究持续时间长,短时间内难以见到效益,这需要国家在技术研发层面不断给予资金支持。第二,包括储能在内的新技术,新商业模式需要开展示范应用,在示范项目中寻找共性问题,通过挖掘普遍适用的规律促进技术,产业发展。储能在能源转型中之所以有基础性地位,是因为储能无处不在,形式千变万化,发展潜力巨大。之所以总体上是从0到1,主要指从认识,技术,产业,融合,标准,政策,尤其是支撑新能源为主体的新型电力系统来说,还有很长的路要走。同时,在储能领域,跟随式的技术创新进入到引领式的技术创新阶段,特别是应用前景广阔的电池储能还待进一步取得关键性突破。此外,产业在保持一定投资强度的同时,也需要做好产业内部的分工协作。第三,国家政策层面对于源网荷侧的储能技术都应当秉持包容共进的态度,让储能不同技术路线在实践中发展,为基础性创新营造良好的市场和舆论氛围,在以划定底线为原则的基础上允许试错,把属于市场的交还给市场。

储能支撑着未来具有划时代意义的两大革命,一是能源革命,一是汽车革命。而“30·60”目标的提出已经使得这两大革命成为必须完成的强制性任务。储能产业任重道远,但未来可期,这需要产业同仁共同努力,推动并见证中国储能产业即将到来的美好春天。

本文刊载于《中国电力企业管理》2021年04期,作者系中国电力企业联合会专职副理事长

关键字:储能

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