能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的全局性、戰略性問(wèn)題。2014年6月13日，習近平總書(shū)記提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰略，推動(dòng)了新時(shí)代能源革命發(fā)展進(jìn)程。我國能源轉型以保障能源安全、踐行綠色發(fā)展為核心，其中，高比例新能源的供給與消納是新型電力系統建設的主線(xiàn)任務(wù)，是實(shí)現“雙碳”目標的關(guān)鍵。我國新能源發(fā)電量和裝機占比持續提升，截至2023年底，全國并網(wǎng)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電合計裝機規模達到10.5億千瓦，在我國電力裝機總規模中占比36%，發(fā)電量占比超過(guò)15%。由于新能源發(fā)電具有隨機性、波動(dòng)性和間歇性特點(diǎn)，系統調節資源需求大，對電力系統的安全和高效運行帶來(lái)了新挑戰。儲能能夠為電網(wǎng)運行提供調峰、調頻、調壓、備用、黑啟動(dòng)等多種服務(wù)，是提升傳統電力系統靈活性、穩定性和安全性的重要手段。截至2023年底，全國已投運抽水蓄能50.6吉瓦，新型儲能31.39吉瓦，其中，鋰離子電池占新型儲能絕對主導地位，其他類(lèi)型的新型儲能技術(shù)也不斷涌現，總體呈現多元化發(fā)展態(tài)勢。新型儲能通過(guò)科技創(chuàng )新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為構建安全可靠、清潔低碳、經(jīng)濟高效的新型能源體系提供助力，成為發(fā)展能源新質(zhì)生產(chǎn)力的一個(gè)重要內容。

　　儲能定位：新型電力系統的“調節器”

　　近年來(lái)，我國政府出臺了一系列利好政策支持儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。早在2014年，國務(wù)院就發(fā)布了《能源發(fā)展戰略行動(dòng)計劃(2014~2020年)》，指出儲能是未來(lái)重點(diǎn)創(chuàng )新領(lǐng)域之一。2017年，我國大規模儲能技術(shù)及應用發(fā)展的首個(gè)指導性政策《關(guān)于促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的指導意見(jiàn)》(發(fā)改能源〔2017〕1701號)正式發(fā)布。2021年，“十四五”期間首個(gè)國家層面的綜合性?xún)δ苷摺蛾P(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》(發(fā)改能源規〔2021〕1051號)出臺，規劃了新型儲能在未來(lái)十年的總體發(fā)展目標。2024年，“發(fā)展新型儲能”首次納入政府工作報告。相關(guān)政策大力推動(dòng)了新型儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：2018年，新型儲能累計裝機規模首次突破“吉瓦”大關(guān)，2022年累計裝機突破10吉瓦，2023年累計裝機突破30吉瓦，新型儲能產(chǎn)業(yè)邁入加速發(fā)展期。

　　火電是傳統電力系統的“壓艙石”，儲能是新型電力系統的“壓艙石”。盡管火電同樣具有靈活性調節功能，但若新能源大規模發(fā)展，僅僅依靠火電的調節是遠遠不夠的，必須要有具備“儲電”和“放電”功能的儲能技術(shù)參與調節。另外，火電與新能源發(fā)電存在發(fā)電量占比的直接競爭關(guān)系。因此，隨著(zhù)儲能成本的快速下降，火電的有序退出(但不是完全退出)是新能源大規模發(fā)展的必然要求和結果。

　　儲能可分別應用于電源側、電網(wǎng)側和用戶(hù)側，具有不同的功能定位。在電源側，儲能能夠平滑功率輸出波動(dòng)，儲存高峰電力，降低其對電力系統的沖擊，提高新能源場(chǎng)站跟蹤計劃出力的能力，為新能源場(chǎng)站的建設和運行提供備用能源。在電網(wǎng)側，儲能在提高電網(wǎng)調頻能力方面，可減少因頻繁切換造成的傳統調頻電源損耗;在提升電網(wǎng)調峰能力方面，可根據電源和負荷變化及時(shí)可靠地響應調度指令，并根據指令改變其出力水平。在用戶(hù)側，儲能可以為用戶(hù)提供可靠的應急電源，改善電能質(zhì)量;或者利用峰谷電價(jià)的差價(jià)，為用戶(hù)節省開(kāi)支。

　　盡管有上述重要作用，但目前新型儲能尚存在成本疏導和并網(wǎng)調度問(wèn)題，儲能電站的盈利情況普遍不及預期，新型儲能的性能水平也有待進(jìn)一步提升，因此，需要我們推進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng )新和機制創(chuàng )新，為新能源的大規模安全發(fā)展和“雙碳”目標的順利實(shí)現提供重要支撐。

　　技術(shù)創(chuàng )新：安全是基礎，經(jīng)濟是核心，綠色是保障

　　新型儲能的安全解決方案

　　安全是儲能應用的基礎。儲能設備作為含能載體，不可能做到絕對安全，但是有可能達到本質(zhì)安全，也就是在正常工況或規定濫用條件下均不會(huì )發(fā)生熱失控。而非本質(zhì)安全是：當儲能載體發(fā)生熱失控后，通過(guò)外部滅火、降溫等安全措施阻止進(jìn)一步的熱蔓延或爆炸。

　　儲能載體的本質(zhì)安全包含系統、模組和電芯三個(gè)不同級別的本質(zhì)安全。其中，系統級別的本質(zhì)安全最容易做到，只要求儲能系統內電池模組熱失控后不能蔓延到整個(gè)系統;模組級別的本質(zhì)安全則要求更高：若模組內某個(gè)電池單體發(fā)生了熱失控，必須有措施確保熱失控不會(huì )蔓延到模組里的其他電池;而電芯級別的本質(zhì)安全最難達到：要求電芯單體在正常工況及一定濫用條件下，不會(huì )發(fā)生熱失控。

　　目前，電芯級別的本質(zhì)安全技術(shù)有三個(gè)主要方向：水系電解液技術(shù)、固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)和安全劑注入電芯內部技術(shù)。前兩者是將易燃電解液改性為非易燃，從而大幅提高電池熱失控臨界溫度;后者是在不改變有機電解液屬性的前提下，通過(guò)把安全劑注入電池內部方式，在電池故障早期就切斷電池內部反應，防止其發(fā)生熱失控。只有做到電芯級別的本質(zhì)安全，新型電化學(xué)儲能才有“資格”支撐新能源的大規模發(fā)展。

　　新型儲能的成本下降趨勢

　　成本是儲能應用的核心。如果儲能的度電成本過(guò)高，那么寧愿選擇棄風(fēng)棄光，也不會(huì )采用儲能設備儲存電量。

　　2023年，受上游原材料成本下跌及產(chǎn)業(yè)規模擴大等因素的影響，鋰離子電池價(jià)格不斷下行，目前國內電芯價(jià)格已低于0.4元/瓦時(shí)，綜合考慮系統效率和運維成本等因素，鋰電儲能的全生命周期度電成本已經(jīng)降至0.40~0.45元的水平。

　　2023年，儲能電池價(jià)格大幅下降對上游和中游企業(yè)造成了一定競爭壓力，但同時(shí)也為電池儲能提供了進(jìn)一步降本增效的基礎。除了降低電池制造成本以外，采用創(chuàng )新技術(shù)提高電池循環(huán)壽命是降低儲能度電成本的另一個(gè)重要方向。未來(lái)，隨著(zhù)電池補鋰和修復再生技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用，新型儲能專(zhuān)用鋰離子電池預計儲能壽命可達15年以上，儲能度電成本在2026年可降至0.30元，2030年前降至0.20元，低于抽水蓄能的度電成本。

　　2023年，光伏和風(fēng)力發(fā)電的平均度電成本已經(jīng)低于0.3元。在一類(lèi)光照地區，光伏發(fā)電的度電成本甚至低于0.2元。因此，在2030年之前，一類(lèi)光照地區“分布式光伏+儲能”的平均度電成本將有極大的概率降至0.3元的綜合利用水平。在新型儲能的加持下，分布式能源的發(fā)展將勢不可擋。

　　新型儲能的綠色發(fā)展之路

　　綠色是儲能可持續發(fā)展的保障。2023年8月，歐盟《電池與廢電池法規》正式生效，對電池企業(yè)提出電池護照、電池回收以及碳足跡的強制性要求。因此，進(jìn)行全生命周期碳排放管理，是企業(yè)應對綠色貿易壁壘、增強產(chǎn)品競爭力的必要途徑。綠色儲能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應從電池設計環(huán)節即考慮全生命周期的碳排放影響因素，盡量采用綠色材料和可再生材料、縮短生產(chǎn)工藝流程、延長(cháng)電池使用壽命、采用易于拆解和回收的電池結構等。制造技術(shù)的升級是新型儲能綠色化發(fā)展的重要環(huán)節，生產(chǎn)效率和管理水平的提高、綠色電力使用比例的提升都有助于降低電池生產(chǎn)過(guò)程的碳排放。此外，綠色儲能標準體系的建立有助于推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)加強綠色發(fā)展理念，構建完善的市場(chǎng)評價(jià)和選擇依據，更好地與國際市場(chǎng)接軌。

　　鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展加劇了全球各國對鋰資源的爭奪，中、日、美、歐、澳相繼將鋰列為戰略性金屬。全球鋰資源豐富，但分布不均，從儲量來(lái)說(shuō)可以滿(mǎn)足全球動(dòng)力和儲能鋰離子電池生產(chǎn)需求，但我國是全球最大的鋰離子電池生產(chǎn)國和出口國，鋰資源的供應受全球形勢影響較大。因此，保障鋰資源安全穩定供應具有重要意義，除加強鋰資源的開(kāi)采和布局外，必須對鋰離子電池材料的回收和利用率予以高度重視，開(kāi)發(fā)易回收的儲能專(zhuān)用電池。目前，我國鋰離子電池回收利用市場(chǎng)整體還處于初級發(fā)展階段，電池回收率和材料再生率不高，綠色回收產(chǎn)業(yè)技術(shù)有待突破，同時(shí)需要進(jìn)一步健全回收網(wǎng)絡(luò )和市場(chǎng)監管，落實(shí)生產(chǎn)者責任延伸機制，保障電池資源可持續發(fā)展。

　　體制創(chuàng )新：新質(zhì)生產(chǎn)力決定新型生產(chǎn)關(guān)系的發(fā)展

　　新型能源體系的變化趨勢

　　在“新能源發(fā)電+儲能”度電成本快速下降的驅動(dòng)下，能源電力系統正在發(fā)生以下變化：

　　發(fā)電側：已有火電機組逐步由主力電源向調峰電源過(guò)渡，更多的光伏和風(fēng)力發(fā)電機組將涌入發(fā)電環(huán)節。與此同時(shí)，以電化學(xué)儲能為代表的新型儲能系統，以及以就地消納新能源為主要目的的新質(zhì)生產(chǎn)力產(chǎn)業(yè)(例如算力中心、新型制造業(yè)、可再生能源制氫等)將會(huì )圍繞新能源發(fā)電側布局，形成多能互補的局面，傳統意義上的發(fā)電側將逐漸由以虛擬電廠(chǎng)為代表的分布式能源替代。

　　輸電側：我國幅員遼闊，能源生產(chǎn)和消費存在地理空間上的錯位，國內新能源豐富地區基本上在“胡煥庸線(xiàn)”的西部和北部地區，而能源消費則以東南地區為主，東西部之間的資源稟賦與能源消費需求存在巨大差異，因此大電網(wǎng)架構將一直存在，并將持續推進(jìn)柔性電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，包括超高壓和特高壓輸電網(wǎng)絡(luò )的智能控制技術(shù)改造，以及電網(wǎng)側抽水蓄能電站和大型的、獨立新型儲能電站的建設與調用。

　　用電側：傳統的用電側也將因地制宜地引入分布式電源和儲能設施，在配電網(wǎng)基礎上發(fā)展以工商業(yè)微電網(wǎng)為代表的分布式能源系統，并與輸電網(wǎng)進(jìn)行雙向互動(dòng)。通過(guò)峰谷價(jià)差等價(jià)格信號實(shí)施需求響應，微電網(wǎng)的電力用戶(hù)可根據電力價(jià)格信號和有關(guān)激勵機制以及電網(wǎng)對負荷調整的需求做出響應，電動(dòng)汽車(chē)及工商業(yè)儲能系統也可根據需要參與系統的削峰填谷。

　　上述能源電力系統發(fā)展趨勢正是未來(lái)能源革命的趨勢，體現了能源新質(zhì)生產(chǎn)力的崛起和發(fā)展。“生產(chǎn)力決定生產(chǎn)關(guān)系”，為了適應新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展要求，生產(chǎn)關(guān)系也必須隨之發(fā)生變化。

　　“管住中間，放開(kāi)兩頭”

　　“中間”是包含電網(wǎng)側儲能在內的輸電網(wǎng)，“兩頭”在傳統意義上是指發(fā)電側和用戶(hù)側，在新型電力系統中還包含了新能源和儲能在內的分布式能源系統(虛擬電廠(chǎng)和工商業(yè)微電網(wǎng))。

　　“管住中間”的目的是打破電網(wǎng)壟斷，確保電網(wǎng)企業(yè)不參與市場(chǎng)競爭性業(yè)務(wù)，保證電網(wǎng)運營(yíng)的公正性和透明度。新能源電力的并網(wǎng)調度和新型儲能電站的調用是新型電力系統建設面臨的重要挑戰。新能源發(fā)電比例的提升增加了電網(wǎng)調度的難度，分布式電源和新型儲能快速發(fā)展帶來(lái)大量分散調控對象的接入需求，同時(shí)終端用電負荷呈現增長(cháng)快、變化大、多樣化的新趨勢，使電力負荷預測和協(xié)調難度加大。另外，在電力體制方面，電網(wǎng)企業(yè)作為輸配電環(huán)節的主體機構，缺乏主動(dòng)調用新能源電力和新型儲能的底層動(dòng)力，電力市場(chǎng)化程度有待提高。為了適應未來(lái)的能源發(fā)展需求，應在全國統一電力市場(chǎng)體系的基礎上，持續推進(jìn)區域電網(wǎng)建設和輸配電分離體制改革，改變傳統大電網(wǎng)集中調度模式，建立適應分布式能源系統的輸電、配電和售電機制。通過(guò)壟斷性業(yè)務(wù)(輸電網(wǎng))和競爭性業(yè)務(wù)(配售電公司)的徹底分離，鼓勵配電網(wǎng)投資建設運營(yíng)的市場(chǎng)化競爭，基于配電網(wǎng)的需求響應價(jià)格機制，引導分布式能源、虛擬電廠(chǎng)等向電網(wǎng)滲透，通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格反映真實(shí)供求關(guān)系，為新能源市場(chǎng)交易創(chuàng )造條件。

　　“放開(kāi)兩頭”是引入市場(chǎng)競爭機制，形成多元化的供電和售電主體結構，增強電力市場(chǎng)的活力和效率。新能源發(fā)電側，需抓緊修訂《可再生能源法》，出臺考慮儲能在內的新能源發(fā)電并網(wǎng)指導規范。結合陸地“一帶一路”建設發(fā)展分布式能源，推動(dòng)制造業(yè)和能耗產(chǎn)業(yè)向西部和北部等富能地區轉移，突破能源“胡煥庸線(xiàn)”，在新能源豐富地區積極引入新質(zhì)生產(chǎn)力產(chǎn)業(yè)(如算力中心、新型制造業(yè)等)。用戶(hù)側儲能的核心價(jià)值在于用電的應急需求，以及與分布式光伏、風(fēng)電匹配的支撐價(jià)值，因此，需打破隔墻售電壁壘，推進(jìn)輸配分離，因地制宜、因時(shí)制宜發(fā)展以工商業(yè)微網(wǎng)為代表的分布式能源系統，加大推動(dòng)“分布式光伏+儲能”、臺區配儲、離網(wǎng)配儲、海島多能互補、園區微電網(wǎng)、光儲充、通信基站、數據中心等典型細分應用場(chǎng)景建設。

　　“還原能源的商品屬性”

　　得益于我國能源保供能力的不斷提升和強大的宏觀(guān)調控能力，我國電力價(jià)格長(cháng)期穩定，為用戶(hù)提供了相對穩定的能源供應環(huán)境。但同時(shí)行政干預未完全破除，導致市場(chǎng)缺乏充分競爭，非公資本在能源市場(chǎng)中處于不公平競爭狀態(tài)，能源行業(yè)市場(chǎng)集中度高、壟斷等現象依舊存在。未來(lái)，新能源發(fā)電占比大幅提升，包括新型儲能在內的靈活性調節資源將成為新型電力系統的重要支撐，分布式能源系統的建設也將加快發(fā)展。

　　當前，我國電力市場(chǎng)靈活性調節資源價(jià)值還沒(méi)有充分體現，為了加快推進(jìn)新能源和新型儲能參與電力市場(chǎng)交易，應加快推動(dòng)形成由市場(chǎng)決定能源價(jià)格的交易機制，完善電力現貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)的建設，促進(jìn)市場(chǎng)主體多元化競爭，充分發(fā)揮市場(chǎng)化價(jià)格機制對電力資源的配置作用。分布式能源的建設應考慮其單體容量小、數量多、布點(diǎn)分散的特點(diǎn)，積極探索創(chuàng )新商業(yè)模式和多元化盈利模式，以虛擬電廠(chǎng)、工商業(yè)微電網(wǎng)等形式進(jìn)行能源的有效聚合和集中調控，提供靈活多樣的供需資源匹配服務(wù)。

　　在市場(chǎng)主導的交易體系中，能源價(jià)格充分反映自身的稀缺程度和供需關(guān)系，同時(shí)也要滿(mǎn)足綠色發(fā)展的需求。目前，新能源的綠色價(jià)值還沒(méi)有充分體現，綠證自愿認購的激勵機制不足、綠色電力消費的環(huán)境溢價(jià)效用未能得到體現，因此，應盡快建立和完善體現新能源綠色價(jià)值的政策體系，實(shí)現電力市場(chǎng)和碳市場(chǎng)的協(xié)同發(fā)展。

　　前景展望：“新能源發(fā)電+儲能”，春天即將到來(lái)

　　根據國家能源局發(fā)布數據，2023年，中國火力發(fā)電仍然是絕對的主力，占據了全國發(fā)電量的69.95%，發(fā)電量高達62318億千瓦時(shí)，不降反升，同比增長(cháng)了6.10%。而太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)出2939.68億千瓦時(shí)，雖然同比增長(cháng)了17.17%，但總發(fā)電量只占3.3%。新能源發(fā)展任重道遠。因此，在光伏和儲能成本迅速下降的產(chǎn)業(yè)背景下，以及近幾年極端天氣風(fēng)險和地緣政治沖突風(fēng)險驟升的情況下，希望火電的有序退出能夠成為戰略性的能源發(fā)展方向，從政策方向上推動(dòng)包含儲能和就地消納因素在內的分布式能源的發(fā)展。

　　最近三年，各地在“全面開(kāi)花”建設抽水蓄能電站，電站建設成本也由早期的50~65億元/吉瓦，上升到70~80億元/吉瓦，換算成全生命周期度電成本，已經(jīng)接近0.30元了?？紤]新型儲能度電成本的快速下降(2026年約0.30元，2030年約0.20元)，以及新型儲能安全性和綠色度的提升，預計在2030年碳達峰之前，新型儲能的優(yōu)勢將超過(guò)抽水蓄能，成為新能源大規模發(fā)展、特別是分布式能源發(fā)展的支撐技術(shù)。因此，需要我們前瞻性考慮抽水蓄能的建設規模和合理布局，避免造成2030年后抽水蓄能產(chǎn)能的結構性過(guò)剩。

　　對于能源革命，我們要有信心，千萬(wàn)不能以“能源安全”為由，拒絕調整生產(chǎn)關(guān)系，阻礙新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。與能源行業(yè)同等重要的糧食食品行業(yè)在上世紀九十年代完成了市場(chǎng)改革，并在過(guò)去的30年里持續改進(jìn)和完善，很好地支撐了中國式現代化的進(jìn)程。在儲能、特別是新型儲能的支持下，新能源的大規模發(fā)展是必然趨勢，這需要我們從技術(shù)創(chuàng )新和體制創(chuàng )新兩方面做好準備，推動(dòng)能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力和新型生產(chǎn)關(guān)系的協(xié)調發(fā)展，順利實(shí)現“雙碳”目標。

　　(本文僅代表作者個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，不代表本刊立場(chǎng))

　　本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2024年05期，作者陳永翀、馮彩梅、何穎源供職于清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院綠色儲能研究所，作者劉勇供職于中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )儲能應用分會(huì )