4月10-13日,第12屆儲能國際峰會暨展覽會(ESIE 2024)在北京舉行。中國工程院院士、中國電機工程學會理事長、國際電工委員會(IEC)第36屆主席舒印彪出席開幕式并做題為《新型儲能支撐新型電力系統建設》的主旨報告。

舒印彪指出,我國正在加快構建新型電力系統,電力系統的形態特征也將發生顯著改變。將從連續可控變為弱可控和高度不確定性的電源。將從大電網為主,變為大電網與分布式微電網等多種形態的電網并存。配電網也將從無源配電網變為有源多源負荷廣泛接觸,從源隨荷動向源網荷儲協調互動的轉變。
在此過程中,我國新型儲能還存在一些問題。例如:利用率不高。2023年電網側、用戶側、新能源強制配儲項目平均利用率指數分別為38%、65%、17%。安全問題時常出現,電池能量密度和容量提高,部分標準缺失,安全風險增加。
對此,舒印彪表示,聚焦新型電力系統的發展需求,需要加強統籌規劃,優化調動運行,加大政策支持力度,重點突破長時儲能關鍵技術,加快標準檢測認證體系建設,更好發揮新型儲能的支撐保障作用。
為此,舒印彪建議,要加強規劃引領,優化調度運行,完善市場運營機制,加強關鍵技術創新,加大政策支持,加快標準和認證體系建設。
以下為演講原文(有部分精簡):
發展新型儲能對推動我國能源綠色轉型,保障能源電力可靠性,實現雙碳目標意義重大,前景廣闊。
我國新型儲能的發展取得了顯著成效,并網規模實現了跨越式增長。截至2023年底,我國新型儲能的并網容量已達到了3139萬千瓦/6687萬千瓦時。平均儲能的時長達到了2.1小時,全年新增2260萬千瓦/4870萬千瓦時,是十五末既有規模的10倍,是2022年新增規模的3倍,而且連續三年新增的規模超過累計裝機規模。其中,新能源發展較快的華北、西北等區域,新型儲能的容量占到全國總容量的27%和29%。
配套政策的體系也在不斷完善。27個省區市“十四五”新型儲能規劃建設目標超8400萬千瓦,全國各地出臺的配套政策超過600余項。我國將新型儲能建設納入了“十四五”電力發展規劃和“十四五”現代能源體系規劃。預計到2030年,全國新型儲能的規模將超過1.5億千瓦。
商業模式助力了創新發展。像廣東、山西、青海等省份在保障項目的預期收益方面也都先行先試。新型儲能的容量,包括租賃共享儲能的運行模式也都相繼出現。在山東、湖南、寧夏等系統調節需求比較大的省份,一些獨立儲能、共享儲能,已經占到全國新型儲能容量的50%。
多種技術路線協同發展。我國已投運大容量鋰離子電池、鉛碳電池、液流電池、壓縮空氣儲能等技術,同步發展的還有重力儲能、液態、二氧化碳儲能等技術。
其中,鋰離子電池的技術已經達到了國際領先水平。在過去的五年,能量密度和循環壽命都增加了1倍以上,系統成本下降60%,目前已經投運的容量占新型儲能總容量的97.4%。
世界上一些主要國家也在積極推動新型儲能的發展。在應對氣候變化和能源低碳轉型的背景下,國際上大力發展新型儲能技術,提高電力系統的調節能力,提升新能源的消納能力。比如歐盟已經相繼出臺“電池2030+“研究計劃和新電池法。目的都是提升電池的安全性、能量密度、使用壽命、經濟性、環保性等關鍵的技術。
美國也聚焦長時儲能技術研發,提出10年內將10小時以上長時儲能成本降低90%。
英國鼓勵發展長時儲能,計劃2030-2050年部署2000萬千瓦。
日本也在積極推動儲能的規模化發展。預計到2030年,儲能規模也將比2019年增長10倍,其中,負荷側的儲能規模將達將達到1.2億千瓦,占總容量的60%。
我國正在加快構建新型電力系統,電力系統的形態特征也將發生顯著改變。將從連續可控變為弱可控和高度不確定性的電源。將從大電網為主,變為大電網與分布式微電網等多種形態的電網并存。配電網也將從無源配電網變為有源多源負荷廣泛接觸,從源隨荷動向源網荷儲協調互動的轉變。
在這個過程中,電力系統保持實時連續可靠供電的技術要求不會改變。因此新型電力系統離不開新型儲能的強有力的支撐。
我們要遵循電力系統的運行規律和市場的經濟規律,適應系統不同發展階段和運行場景的需求,分步驟、差異化發展新型儲能,助力新型電力系統的建設。
新型電力系統的構建將分為三個階段。
碳達峰階段(從現在到2030年),全社會的用電量。達到11.8萬億千瓦時,總發電量的裝機將達到40億千瓦,新增用電需求80%由清潔能源來滿足,清潔能源的發電量占比由目前的38%提升到50%左右。
深度低碳階段(2031-2050年),全社會的用電量達到15萬億千瓦時,發電量總裝機要達到62億千瓦,新增的電力需求將全部由清潔能源來滿足并深度替代現有的存量煤電,煤電的發電量占比將降到10%以內,新能源的發電量占比將提高到80%以上。
碳中和階段(2051-2060年)全社會的用電量達到16萬億千瓦時,發電量的總裝機規模達到70億千瓦,清潔能源的發電量占比超過90%,新能源的裝機50億千瓦,其中分布式光伏占比超20%。
基于以上大背景下,新能源電力系統將面臨著巨大的調節資源的需求。新型電力系統具有高比例新能源和高比例電力電子裝備的雙高特性,增加了電力安全保供的難度,系統調節資源的需求將不斷擴大。
從日調節需求看,目前新能源最大日功率波動超過3億千瓦,占最大負荷的22%,預計到2060年,新能源最大日功率波動超過16億千瓦,占最大負荷的40%。
從季節調節的需求看,氣候變化因素和極端天氣對電力系統的規劃、生產運行的影響也在加劇。在發電側、電網側和負荷側都面臨較大的不確定性。
在急熱無風、極寒無光等情況出現的時候,電力保供和系統平衡的問題將更加困難。新能源出力和負荷預測的難度也在加大,應對長時間周期平衡的需求的儲能技術也亟待得到突破。新能源出力強波動性導致電力供應緊張和棄電情況也將同時出現,需要持續提升電網的調節能力,以解決又棄又缺的問題。
新型儲能是保障系統安全、可靠、經濟的重要技術手段。新型儲能具有建設周期短、布局靈活等優勢,應對新能源出力的波動和多源負荷的需求,能夠快速響應、動態調節提供頻率和電壓支撐,提升系統的韌性。美國可再生能源實驗室一項研究表明,當光伏的滲透率超過50%時,為實現系統安全前提下,最大限度地消納光伏發電所需的儲能容量與光伏的滲透率增長之間呈現正相關性。我國的光伏發電滲透率已經達到6%以上。儲能的容量需求也將持續增長。
在電源側,新型儲能與新能源相結合,提升新能源消納利用水平,頻率電壓支撐能力和設網的安全性能,通過風、光、水、火、儲、多能互補的模式,增強調節能力,促進新能源大規模開發、外送和就地消納。
在電網側,要發揮儲能的調頻調峰調壓,事故備用爬坡、黑啟動等多種功能,提升系統抵御突發事件和故障后的恢復能力,增強系統的關鍵節點,電網末端網架薄弱地區的供電保障能力,同時有效延緩和替代輸變電設備的投資。
在負荷側,依托分布式新能源、智能微網等配件的配置新型儲能,提升分布式新能源就地消納的能力、供電的可靠性和用戶側靈活條件能力,降低信用運行和用戶的用成本。
新型能源按照功能定位,有三個主要類型。
一是自發自用型。主要是配置在負荷側,以“分布式新能源+儲能”的形式,滿足工業園區、大工業用戶等用電需求,通過峰谷電價、尖峰電價等價格機制,使得用戶能夠回收成本并保持盈利。
二是系統保障型。主要配置在電網側,以大容量新型儲能作為系統調節性資源保障電力供需需求。增強系統的韌性,通過容量電價、輸配電價等價格機制獲取允許成本價合體收益。
三是市場經營型。主要配置在電源或負荷側的新型儲能,可獨立或接入虛擬電廠、負荷聚合商等參與市場交易,通過研判市場價格走勢和優化競價策略獲取收益。
研究表明,在我國目前價格機制和市場的環境下,用戶側分布式光伏加儲能按照合理的容量配置,當峰谷價差大于7毛錢的時候,它的回報率可以大于4%,可以在運行期內實現足額收益投資。目前全國最大峰谷價差達到7毛的省份已經有16個,用戶側分布式光伏加儲能的模式有著較好的發展前景。
我國新型儲能產業化發展水平有待提升。當前,我國已超越美國,成為全球第一大儲能市場。但作為戰略性新型產業,新型儲能目前的可持續發展還面臨著一系列問題。
一是利用率不高,一些地區獨立儲能電站的上網電價和充電電價沒有明確定位,容量電價政策尚未出臺,現貨市場的價格波動,儲能收益模式不穩定,平均利用率低,備而不建,建而不用的一些問題不同程度的存在。據統計,2023年電網側,用戶側和新能源強配項目的利用率分別是:38%、65%、17%。
二是安全問題不容忽視。隨著電池能量密度的提高,儲能裝備能量的擴大,特別是電化學儲能串并聯的數量多,不斷增加安全風險。此外,部分通用規劃設計、壽命檢測等標準不完善,儲能電站系統級別的安全、可靠性的測試和驗證標準還屬于空白。
我國電池出口企業面臨綠色貿易壁壘下的碳足跡核算認證難題。這體現在一是我國碳排放核算邊界與歐盟的規定有所不同,造成企業無法獲得歐盟要求下部分供應鏈環節碳排放數據;二是納入碳排放核算的重點行業也不大一致,造成我國現有碳足跡核算的指南和標準覆蓋的范圍缺口比較大;三是數據支撐體系和基礎數據庫還正在創建當中,導致產品的碳排放量被“高估”;四是國內核算認證能力不足,帶來高額費用和技術信息泄露的風險。
根據歐盟的規則,報送的產品核算數據需要有資質的機構進行認證。而我們國內有一些頭部認證機構正在開展相關工作,但機構的國際認可度不高,出口企業主要選擇歐洲第三方機構進行認證。這些機構收費昂貴,除了附加購買軟件、數據庫等條件,還需收取高額咨詢費。此外,由于出口企業需要強制性披露,產品生產全過程中碳排放信息可能導致企業的技術秘密泄露。
聚焦新型電力系統的發展需求,需要加強統籌規劃,優化調動運行,加大政策支持力度,重點突破長時儲能關鍵技術,加快標準檢測認證體系建設,更好發揮新型儲能的支撐保障作用。
一是要加強規劃引領,制定我國新型儲能發展的專項規劃,進一步明確中長期的發展目標、空間布局和重點任務,結合城鎮化、鄉村振興等國家戰略任務,加強新型儲能與配電網、新能源、電動汽車等產業發展規劃的聯動和銜接,政府牽頭組織電網企業根據新能源資源的特點,調節需求,網架結構和負荷特性,預測并及時向全社會發布新型儲能的需求,以市場手段引導各類儲能的投資建設。
二是優化調度運行。堅持以市場化方式優化儲能的調度運行,完善新型儲能調用機制,制定新型儲能調動運行規則和標準,明確調動技術要求,調動關系,功能定位和運行方式。
持續提升儲能的使用率,依托“大云物移智鏈”等現代信息通信技術,實施規模化儲能集群、智慧交通和分布式儲能的聚合,適應源網荷儲協調互動需求,推動儲能向隨沖隨放運行模式的改變。
三是完善市場運營機制,加快現貨市場的建設,完善新型儲能電站參與電能量市場和輔助服務市場的有關細則,通過實施尖峰電價,適度拉大峰谷價差,合理擴大現貨市場的限價區間,提高輔助服務補償水平等方式,促進新型儲能電站一體多用、分時復用,綜合考慮系統調節需求和終端電價承受能力,健全儲能電量+容量價格的形成機制,探索建立電網替代性儲能成本納入輸配電價回收等機制。
四是加強關鍵技術創新。建立健全以企業為主體、市場為導向,產學研用融合的新型儲能新技術創新體系,圍繞提升安全性、循環壽命等關鍵技術指標,加強電化學儲能熱穩定性、系統集成、梯次利用、納米技術材料等技術研發。探索鈉離子電池、固態鋰離子電池等新一代高能量密度的儲能技術路線。要發展氫儲能、機械儲能、熔巖儲能等超過6-10小時的儲能技術,以及支撐系統運行的主動構網行儲能技術、推廣“光儲直柔”建筑。
五是加大政策支持力度,要降低稅費、融資、利率等非技術成本。在并網調度、綠色金融等方面,給予政策支持。依托具有核心競爭力的龍頭企業,培育和延伸上下游產業,吸引更多人才、技術、信息等要素向新型儲能產業的聚集。
六是加快標準和認證體系的建設,強化標準的規范引領和安全的保障作用。建立健全新型儲能全產業鏈標準體系,重點推進安全、質量、環保等標準的研制,完善接入電網系統的安全設計測試驗收證管理等標準,針對國際綠色貿易壁壘,加快構建新型儲能產品碳足跡核算標準體系,建立碳足跡技術數據庫,加強雙邊多邊能源國際合作與主要貿易伙伴建立碳足跡及檢測認證機構資質互認機制,促進電力綠色價值國際互認。
(儲能100人根據演進速記整理,未經本人審核)






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