中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近期，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，超20省也已明確儲(chǔ)能配置比例，“新能源+儲(chǔ)能”開發(fā)建設(shè)模式初顯成效，中國(guó)新型儲(chǔ)能進(jìn)入快速發(fā)展階段。在多元儲(chǔ)能體系的商業(yè)化運(yùn)行過程中，電化學(xué)儲(chǔ)能（以鋰離子電池為主）及光熱發(fā)電（配置熔鹽光熱儲(chǔ)能）以靈活方便、技術(shù)較為成熟、較易形成規(guī)模的特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)性配置、大基地建設(shè)等多類項(xiàng)目和豐富的商業(yè)場(chǎng)景中積極應(yīng)用。
本文就電化學(xué)儲(chǔ)能（鋰離子電池）及光熱發(fā)電（配置熔鹽光熱儲(chǔ)能）兩類儲(chǔ)能方式，從應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)造價(jià)三方面進(jìn)行初步比對(duì)，對(duì)這兩類儲(chǔ)能的配置提出建議。
電化學(xué)儲(chǔ)能部分
一、應(yīng)用概況
根據(jù)4月中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟最新發(fā)布的《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2022》，截至2021年底，我國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5729.7MW，同比增長(zhǎng)75%，其中鋰離子電池占比接近90%。2021年新增投運(yùn)新型儲(chǔ)能新增規(guī)模首次突破2GW，達(dá)到2.4GW/4.9GWh，同比增長(zhǎng)54%，鋰離子電池有百兆瓦級(jí)項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)行。
圖1 中國(guó)電力儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2021）
二、技術(shù)原理
電化學(xué)儲(chǔ)能具有能量密度高、響應(yīng)時(shí)間快、維護(hù)成本低、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向。其中，磷酸鐵鋰由于具有安全性與循環(huán)壽命優(yōu)勢(shì)、材料成本的誘惑，是電力儲(chǔ)能領(lǐng)域的熱門技術(shù)和應(yīng)用最多的鋰電技術(shù)。但是目前磷酸鐵鋰電池單個(gè)電芯壽命為4000次，電池成組后則只有3000次左右，系統(tǒng)充放電效率約85%左右，1kWh的電池生命周期內(nèi)放出電量不到2500kWh。
三、應(yīng)用場(chǎng)景
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)比較成熟，具有響應(yīng)速度快、建設(shè)周期短、施工安裝易，能夠貼近負(fù)荷、各類新能源靈活配置，成本也逐年降低，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)都有相應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景。
圖5 2021年中國(guó)新增新型儲(chǔ)能項(xiàng)目接入位置&應(yīng)用場(chǎng)景分布
1. 電源側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能結(jié)合光伏或風(fēng)電發(fā)電站建設(shè)，可提高該新能源發(fā)電站的消納比例，減少棄風(fēng)棄光給電站帶來的影響。也可提高電站調(diào)頻能力，參與電網(wǎng)調(diào)頻。
2. 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能將儲(chǔ)能配置在電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上，可參與調(diào)峰服務(wù)，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，配置在新能源送出阻塞的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可在阻塞發(fā)生時(shí)充電儲(chǔ)能，在電網(wǎng)夜間需要增加電源出力時(shí)放電，提升新能源消納能力。配置在峰谷差較大的變電站可幫助電網(wǎng)削峰填谷，延緩電網(wǎng)升級(jí)改造。
圖6 電化學(xué)儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)
3. 用戶側(cè)儲(chǔ)能作用包括分時(shí)電價(jià)管理（峰谷價(jià)差套利）、容量費(fèi)用管理、需求側(cè)響應(yīng)、提高供電可靠性、以及在微電網(wǎng)中起到穩(wěn)定系統(tǒng)輸出、提供備用電源、提高調(diào)度靈活性、能提高現(xiàn)有發(fā)輸配用電設(shè)備的利用率等。
圖7 工商業(yè)儲(chǔ)能峰谷價(jià)差套利、減少電費(fèi)成本
四、安全風(fēng)險(xiǎn)
目前應(yīng)用廣泛的鋰離子電池由于其固有的充放電工作原理，該類電化學(xué)儲(chǔ)能存在天然的安全隱患。因生產(chǎn)工藝、運(yùn)行操作等原因，國(guó)際國(guó)內(nèi)已有多起鋰電池類的電化學(xué)儲(chǔ)能起火爆炸安全事故發(fā)生。其他類型的電化學(xué)儲(chǔ)能也有相似情況。因此，電化學(xué)儲(chǔ)能的建設(shè)需滿足防火和防爆的要求。
五、建設(shè)條件
1. 電化學(xué)儲(chǔ)能電站總體規(guī)劃應(yīng)與當(dāng)?shù)氐某擎?zhèn)規(guī)劃或工業(yè)區(qū)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，宜充分利用就近的交通、給排水及防洪等公用設(shè)施。站區(qū)內(nèi)設(shè)備的布置應(yīng)緊湊合理，方便操作，并應(yīng)設(shè)置檢修場(chǎng)地及放置備品備件、檢修工具的場(chǎng)所，以及相應(yīng)的消防及運(yùn)輸通道和起吊空間。
2. 電化學(xué)儲(chǔ)能電站站址選擇應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷分布、應(yīng)用對(duì)象、應(yīng)用位置、城鄉(xiāng)規(guī)劃、征地拆遷的要求進(jìn)行，并應(yīng)滿足防火和防爆要求，且應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇站址方案。站址應(yīng)有方便、經(jīng)濟(jì)的交通運(yùn)輸條件，與站外公路連接應(yīng)短捷，且工程量??；站址宜靠近可靠的水源。
六、經(jīng)濟(jì)性分析
根據(jù)相關(guān)研究，延長(zhǎng)電池壽命是LCOS下降的核心影響因素。根據(jù)寧德時(shí)代估算，對(duì)于6000次儲(chǔ)能系統(tǒng)，若電池壽命延長(zhǎng)到10000次，LCOS可下降60%以上。同時(shí)，降低損耗是降本的有效路徑，具體包括提升能量效率、改善冷卻方式、提升能量密度等。
圖8 電池儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步空間大
根據(jù)相關(guān)研究資料及實(shí)際工作開展情況，現(xiàn)收集若干經(jīng)濟(jì)性測(cè)算案例以供參考。
案例1——儲(chǔ)能系統(tǒng)成本簡(jiǎn)單計(jì)算
（1）案例來源
2021年11月武漢儲(chǔ)能會(huì)議，水發(fā)興業(yè)能源（珠海）有限公司李晟主講《儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展困境與思考》
（2）案例詳情
目前磷酸鐵鋰電池單個(gè)電芯壽命為4000次，電池成組后則只有3000次左右，容量從100%到80%損耗，系統(tǒng)85%左右的充放電效率，1kWh的電池生命周期內(nèi)放出電量不到2500kWh。
假如收入為0.8元/度電（目前所謂的可以賺錢的峰谷差），則毛收入為2000元，加上運(yùn)維費(fèi)用，稅費(fèi)等損耗，1kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)成本如果在1500元以上就會(huì)賠錢。
案例2——光伏+電化學(xué)儲(chǔ)能
（1）案例來源
2021年11月武漢儲(chǔ)能會(huì)議，浙江浙能技術(shù)研究院馬福元主講《電化學(xué)儲(chǔ)能助力碳中和》
（2）案例詳情
2021年電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本約1.5元/Wh左右，是儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的拐點(diǎn)，大電站配儲(chǔ)在某些地區(qū)具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。假設(shè)光伏電站100MW的運(yùn)營(yíng)規(guī)模，配儲(chǔ)20%*2h，循環(huán)次數(shù)為7000次，每天充放電一次，按照配儲(chǔ)后電站4.5元/W的綜合成本計(jì)算：一類地區(qū)發(fā)電小時(shí)1100h，上網(wǎng)電價(jià)為0.51元/kWh，具備經(jīng)濟(jì)性；二類地區(qū)發(fā)電小時(shí)為1300h，上網(wǎng)電價(jià)為0.42元/kWh，具備經(jīng)濟(jì)性；三類地區(qū)發(fā)電小時(shí)為1600h，上網(wǎng)電價(jià)為0.36元/kWh，具備經(jīng)濟(jì)性。
圖9 不同場(chǎng)景下大電站配儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)性彈性測(cè)算
數(shù)據(jù)來源：中國(guó)能源網(wǎng)
