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山東獨立儲能爆發(fā)式增長的背后邏輯

中國電力企業(yè)管理發(fā)布時間:2024-01-26 14:40:09  作者:裴善鵬

  獨立儲能解決了配建儲能無盈利模式、充放電損耗自擔(dān)的問題,實現(xiàn)了利用小時數(shù)和設(shè)備質(zhì)量的雙提升,成為全國主流建設(shè)方式。截至2023年10月中旬,山東省新型儲能裝機達到323萬千瓦,其中獨立儲能236萬千瓦,成為山東儲能爆發(fā)式增長的“主力軍”?!渡綎|省新型儲能配建轉(zhuǎn)獨立試點管理辦法(暫行)》的發(fā)布更是引發(fā)了全國的廣泛關(guān)注。為解密山東獨立儲能爆發(fā)式增長的背后邏輯,筆者走訪調(diào)研了親身參與山東儲能發(fā)展的各界人士,揭示山東省具體舉措和儲能爆發(fā)式發(fā)展的深層次原因,希望能夠為全國各省份儲能發(fā)展提供參考。

  發(fā)展背景

  山東省風(fēng)光資源豐富、工業(yè)發(fā)達,是全國電力裝機第一大省,截至2023年8月,電力總裝機達20246萬千瓦,甚至超過了德國。在國家“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下,山東省新能源高速發(fā)展,“十四五”前三年新增電力裝機基本為風(fēng)、光新能源,以光伏為例,近5年年均增速超過30%;截至2023年8月,山東省新能源和可再生能源發(fā)電裝機達到8625萬千瓦,同比增長28%,占電力總裝機的比重達到42.6%,同比提高5.2個百分點;到2025年,預(yù)計新能源和可再生能源發(fā)電裝機突破1億千瓦;到2030年,裝機可達到1.7億千瓦以上。

  然而,在新能源高速發(fā)展的態(tài)勢下,其波動性給電網(wǎng)帶來的調(diào)節(jié)壓力也越來越大。目前,山東電力系統(tǒng)調(diào)峰資源早已消耗殆盡,火電日內(nèi)啟停機等非正常調(diào)峰手段已經(jīng)成為常態(tài)化;一次調(diào)頻資源逐漸緊張,相關(guān)輔助服務(wù)費用不斷上調(diào)。目前,山東省電力調(diào)峰主要依靠直調(diào)公用煤電機組及泰安、沂蒙等抽水蓄能電站,調(diào)峰手段相對單一,且調(diào)峰能力嚴重不足,尤其在冬、春季供熱期,約80%的煤電機組因需保障民生供熱使得機組靈活性調(diào)節(jié)能力下降。靈活性高、啟停響應(yīng)快的燃氣機組也尚未建成投運,因此,近年來,山東省棄風(fēng)、棄光率分別達到了2.1%和1.5%。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機的持續(xù)快速增長及外電規(guī)模的持續(xù)擴大,消納高比例可再生能源的任務(wù)也會愈發(fā)艱巨。

  儲能是解決上述問題的有效手段,尤其是新型儲能技術(shù)的異軍突起為其提供了新的途徑。2020年,山東省首個新能源配建儲能電站——明德朝暉光伏電站配套儲能投產(chǎn),實現(xiàn)了新型儲能零的突破,截至2020年底,山東省已建成6.96萬千瓦配建儲能,初具規(guī)模的同時,配建儲能的問題也逐漸暴露出來:

  一是配建儲能質(zhì)量較差。新能源企業(yè)建設(shè)儲能就是為了并網(wǎng)指標(biāo),在經(jīng)濟利益的驅(qū)使下,使用的設(shè)備質(zhì)量較差,甚至使用廢舊電池,消防設(shè)施更是能省則省。

  二是儲能利用率很低。配建儲能充放電沒有收益,損耗的電量還需要新能源企業(yè)自己承擔(dān),同時由于設(shè)備質(zhì)量較差,出于安全考慮,企業(yè)選擇盡量不充放,造成設(shè)備閑置。

  三是建設(shè)地點不靈活。電網(wǎng)中有很多關(guān)鍵節(jié)點更需要儲能,可以節(jié)省全電力系統(tǒng)的投資,但配建儲能只能按比例與風(fēng)、光同場建設(shè),不能按需布置在最需要儲能的地方,作用發(fā)揮打折扣。

  四是調(diào)度運用不方便。由于單個儲能場站多為幾千到一萬千瓦,規(guī)模太小,占用電網(wǎng)調(diào)度資源比較嚴重,使用起來也比較繁瑣。

  山東省能源主管部門很早就意識到了配建儲能存在的問題,在充分調(diào)研湖南省、廣東省、江蘇省儲能發(fā)展的基礎(chǔ)上,提出借鑒湖南省經(jīng)驗,將配建儲能集中布置在電網(wǎng)需要的關(guān)鍵節(jié)點、新能源共享使用,以及參與電力市場盈利的思路,要求山東電力工程咨詢院、山東電力經(jīng)研院等智庫機構(gòu)研究并測算儲能需求和政策強度,組織國家電網(wǎng)有限公司、華能集團、華電集團、國家電投集團、三峽集團等企業(yè)積極布局獨立儲能項目,促進了山東省獨立儲能的發(fā)展。

 

  落地實踐

  獨立儲能是指具備獨立計量、控制等技術(shù)條件,以獨立主體身份直接與電力調(diào)度機構(gòu)簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議、由電力調(diào)度機構(gòu)調(diào)度管理的儲能。獨立儲能想要真正落地,需要建設(shè) “四梁八柱”,如支持政策、安全體系、市場規(guī)則、標(biāo)準規(guī)范等,使其能夠融入電力系統(tǒng)的調(diào)度、安全、營銷、監(jiān)管體系。山東省能源局聯(lián)合山東省發(fā)改委、山東省能源監(jiān)管辦、國網(wǎng)山東省電力公司,在專業(yè)咨詢機構(gòu)的技術(shù)支持下,省內(nèi)規(guī)劃、調(diào)度、營銷、投資、工程各機構(gòu)群策群力,構(gòu)建獨立儲能落地的政策體系,在實踐中示范多種儲能技術(shù),試驗多種安全技術(shù)和機制。開展的工作可歸納為三個堅持:

  堅持政策引領(lǐng),先行先試破題。創(chuàng)新出臺獨立儲能參與電力現(xiàn)貨市場、長時儲能、配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能等多個“全國第一”的儲能支持政策,要做到儲能發(fā)展政策支撐體系全國領(lǐng)先;首創(chuàng)獨立儲能電站進入現(xiàn)貨市場運行方式,創(chuàng)造“電量交易+容量補償+容量租賃”收益模式,儲能運行經(jīng)濟性要得到可靠保障;率先將儲能配置比例高低作為風(fēng)光資源獲取的首要條件,并按照配儲比例依次保障并網(wǎng),儲能建設(shè)積極性顯著提升;推動儲能示范項目建設(shè),相關(guān)經(jīng)驗做法在全國能源工作會議上進行交流,成為各省市儲能發(fā)展的學(xué)習(xí)樣板。

  堅持技術(shù)創(chuàng)新,塑造發(fā)展優(yōu)勢。在獨立儲能的建設(shè)中堅持電化學(xué)、壓縮空氣、儲熱、制儲氫等主流技術(shù)齊頭并進,飛輪、液流電池、固態(tài)電池等差異化技術(shù)積極實踐,多種技術(shù)路線為儲能突破發(fā)展瓶頸提供了不同的解決方案;創(chuàng)新獨立儲能“自調(diào)度”交易機制,探索配建儲能聯(lián)合新能源進入電力現(xiàn)貨市場,其多元商業(yè)模式為全國儲能市場化運作帶來了“山東示范”;把好示范項目篩選關(guān),建立科學(xué)的評價指標(biāo)體系,確保項目選得出、建得成;示范“鋰電池+”模式,“鋰電池+液流電池”“鋰電池+固態(tài)電池”“鋰電池+鈉離子電池”等示范項目先后落地,用“大帶小”的方式有效解決了各類新技術(shù)初期面臨的經(jīng)濟性問題。

  堅持底線思維,筑牢安全防線。先后試驗微粒子、大數(shù)據(jù)、阻抗譜等預(yù)警技術(shù),全氟己酮、高壓細水霧等滅火技術(shù),壓縮空氣泡沫等防復(fù)燃技術(shù),消防預(yù)警、滅火抑制、防止復(fù)燃三級電化學(xué)儲能消防體系逐步形成;超前啟動儲能設(shè)計、生產(chǎn)、建設(shè)、驗收、運維、管理等全過程標(biāo)準制定計劃,已實施2項、立項8項,標(biāo)準規(guī)范體系日趨全面;搭建在線監(jiān)測平臺,全面開展涉網(wǎng)安全檢測,組織專家研究儲能電站安全薄弱點,預(yù)防阻止事故發(fā)生;組織全國首次電化學(xué)儲能電站火災(zāi)應(yīng)急演練,通過模擬實戰(zhàn)檢驗應(yīng)對電站火災(zāi)的防控能力,事故應(yīng)急處置能力顯著增強。

  經(jīng)過三年的建設(shè),山東省新型儲能裝機躍居全國第一,獨立儲能引領(lǐng)全國。目前,山東建成的獨立儲能示范項目亮點紛呈。華電萊城是全國首個“高壓級聯(lián)+集中液冷”的儲能項目,高壓級聯(lián)大幅壓縮占地18畝,集中液冷取消集裝箱內(nèi)分散式空調(diào),轉(zhuǎn)而采用大型機組制冷,電站效率提高4~5個百分點;三峽慶云是全國首個液冷大型儲能項目,綜合利用高效液冷管路流程結(jié)構(gòu)和全變頻自然冷卻技術(shù),電芯溫差降低50%,電池壽命顯著延長;濟寧微山綜合配置“風(fēng)冷鋰離子電池+液冷鋰離子電池+固態(tài)電池”技術(shù),效率提升2%~3%、輔助能耗降低20%;國家電投海陽項目示范1兆瓦/4兆瓦時液流電池技術(shù),為長時儲能政策的出臺積累了寶貴的數(shù)據(jù);肥城10兆瓦先進壓縮空氣儲能示范項目,有效驗證了先進壓縮空氣儲能技術(shù)的可靠性、可行性,為后續(xù)300兆瓦項目建設(shè)打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。在優(yōu)質(zhì)政策環(huán)境和堅強支撐體系的吸引下,華能、華電、國家電投、三峽、中核、中廣核、華潤等電力央企的首個百兆瓦級儲能電站全部落戶山東,陽光電源、遠景能源、特變電工等民企巨頭也將儲能領(lǐng)域的首個試點落在山東。山東獨立儲能在全國率先實現(xiàn)了盈利,截至2023年8月,山東已經(jīng)有16個獨立儲能項目進入電力現(xiàn)貨市場運行。

  優(yōu)勢發(fā)揮

  獨立儲能參與電力現(xiàn)貨市場,報量不報價,接受現(xiàn)貨價格,可賺取電能量交易收益;還可獲取山東電力現(xiàn)貨市場特有的容量補償費用;同時,獨立儲能可作為并網(wǎng)條件租賃給新能源,賺取容量租賃收入。目前,在山東省建設(shè)的獨立儲能功率均在60兆瓦及以上,連續(xù)充電時間2小時及以上。

  與配建儲能相比,獨立儲能具有如下優(yōu)勢:

  一是建設(shè)質(zhì)量高。獨立儲能充放電有收益,為了保證運營,投資企業(yè)會選用優(yōu)質(zhì)設(shè)備,在安全投入上也遠高于配建儲能。

  二是設(shè)備利用率高。獨立儲能每天預(yù)測第二日電價,實施自調(diào)度,即自行決定第二天的充放電時段。實際數(shù)據(jù)證明,山東獨立儲能利用小時數(shù)是配建儲能的3倍以上。

  三是建設(shè)地點靈活。獨立儲能可根據(jù)電力系統(tǒng)需求,在電力系統(tǒng)任一點建設(shè),規(guī)模也根據(jù)需求設(shè)置,不受新能源建設(shè)地點的限制,可最大限度發(fā)揮儲能作用。

  四是調(diào)度運用方便。獨立儲能規(guī)模較大,占用調(diào)度資源少,在緊急情況下調(diào)度使用更方便,還可以更有效地發(fā)揮減少旋轉(zhuǎn)備用、緊急功率支撐等多重作用。

  在山東省已投產(chǎn)的新型儲能項目中,相比配建儲能,獨立儲能在裝機、收益、利用率等方面實現(xiàn)全面領(lǐng)先。從裝機占比看,配建儲能占30%,獨立儲能占70%;從收益模式看,配建儲能無收益模式且損耗自擔(dān),獨立儲能可獲得新能源租賃、現(xiàn)貨電能量交易、容量補償三部分收益,占比分別為60%、25%和15%;從實際利用來看,2023年上半年配建儲能發(fā)電利用小時數(shù)192小時,相當(dāng)于每天0.5次充放,而獨立儲能533小時,相當(dāng)于1.5次充放;從參與電力市場實際收益情況來看,山東省連續(xù)運行超過一年的儲能項目有5個,大部分保持了微利。鑒于2023年儲能價格已經(jīng)下降了25%。若按2023年造價,取上述 5個項目2023年平均運行數(shù)據(jù)測算,項目收益較好。

  獨立儲能最大的盈利來源就是租賃,但存在的最大不確定性也是租賃。目前,山東儲能租賃價格由市場定價,2023年上半年平均為每年266元/千瓦,隨著儲能設(shè)備價格下降,儲能租賃價格也有下降的趨勢。而各項目租賃比例變化與企業(yè)內(nèi)部需求緊密相關(guān),華能、華電等企業(yè)集團風(fēng)光電站自有率高,租賃有保障,項目收益穩(wěn)定;有的企業(yè)自有風(fēng)光電站少,靠市場全部租賃出去有困難,項目盈利較差。

  創(chuàng)新政策

  2023年,隨著山東省獨立儲能政策的逐漸穩(wěn)定成熟,山東省能源主管部門又開始了新一輪的政策創(chuàng)新,主要包括長時儲能政策和配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能政策。

  長時儲能政策

  2023年7月23日,山東省發(fā)布《關(guān)于支持長時儲能試點應(yīng)用的若干措施》,制定了全國首套長時儲能支持政策。長時儲能政策與山東獨立儲能政策框架相同,其收益仍然由電量交易、容量補償、容量租賃三部分組成,給予的政策和調(diào)整包括:電量交易上損耗部分不繳納輸配電價和基金附加,容量補償費用暫按其月度可用容量補償標(biāo)準的2倍執(zhí)行,容量租賃上按其功率的1.2倍折算配儲規(guī)模。

  長時儲能是指連續(xù)滿功率放電時間在4小時及以上的儲能,是未來電力系統(tǒng)儲能的主力軍,包括但不限于壓縮空氣儲能、液流電池儲能等。長時儲能單位千瓦造價較高,按照現(xiàn)行獨立儲能政策盈利比較困難,為了扶持長時儲能盡早落地,打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)和政策基礎(chǔ),山東省能源主管部門出臺了該政策。在政策的編制過程中,山東省以壓縮空氣長時儲能造價、效率等指標(biāo)為參考,結(jié)合山東獨立儲能支持政策進行了政策設(shè)計和技術(shù)經(jīng)濟測算,對單位瓦時造價不高于1.25元、效率不低于66%的長時儲能項目有很好的支持效果,其他長時儲能應(yīng)逐步達到此標(biāo)準。

  配建轉(zhuǎn)獨立政策

  2023年8月23日,山東省發(fā)布《關(guān)于開展我省配建儲能轉(zhuǎn)為獨立儲能試點工作的通知》,建立了全國首套配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能的執(zhí)行細則,明確了配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能的試點條件、申報程序及建設(shè)驗收方法等內(nèi)容。其中,同一地點3萬千瓦及以上、改造后接入電壓等級110千伏及以上是配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能的基本條件。

  獨立儲能通過實踐已經(jīng)證明了其具有的巨大優(yōu)勢,但如何盤活存量的配建儲能資產(chǎn)是擺在管理者面前的重大問題。國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于進一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運用的通知》(發(fā)改辦運行〔2022〕475號)要求:“具備獨立計量、控制等技術(shù)條件,接入調(diào)度自動化系統(tǒng)可被電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度,符合相關(guān)標(biāo)準規(guī)范和電力市場運營機構(gòu)等有關(guān)方面要求,具有法人資格的新型儲能項目,可轉(zhuǎn)為獨立儲能,作為獨立主體參與電力市場。”根據(jù)國家要求,山東省制定了配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能的相關(guān)具體措施,從技術(shù)條件、安全方案、申報程序、建設(shè)驗收等方面明確了配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能的技術(shù)標(biāo)準、操作方法和享受權(quán)利,在全國引起了很大反響。目前,華潤東營等項目正積極申請示范轉(zhuǎn)獨立,成為全國首批配建儲能轉(zhuǎn)獨立儲能的項目,為全國儲能發(fā)展探索了新的道路。

  未來展望

  展望未來,前景可期。創(chuàng)新是山東獨立儲能發(fā)展的根本動力,山東儲能已經(jīng)走過規(guī)劃創(chuàng)新、政策創(chuàng)新、標(biāo)準創(chuàng)新、安全創(chuàng)新階段,即將邁入新的發(fā)展階段。下一步,山東省將出臺《關(guān)于加強新型儲能入庫項目管理工作的通知》《分布式儲能支持政策》等常態(tài)化支持政策,開創(chuàng)分布式儲能新格局;發(fā)布《電化學(xué)儲能發(fā)電工程設(shè)計規(guī)范》《電化學(xué)儲能電站建設(shè)安全規(guī)范》《山東省建設(shè)工程消防審查驗收技術(shù)指南(電化學(xué)儲能電站)》《電化學(xué)儲能電站涉網(wǎng)性能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定》等系列標(biāo)準,不斷完善新型儲能特別是獨立儲能的支撐體系,推動山東建成全國新型儲能先行區(qū),為全國新型電力系統(tǒng)建設(shè)和“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)開創(chuàng)山東道路、貢獻山東力量。

  本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2023年12期,作者系山東電力工程咨詢院山東省能源大數(shù)據(jù)中心副主任、中國能源研究會儲能專委會委員


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