存糧以備荒,聚熱以御寒,人類規模化儲存能量來源的歷史可以追溯到數千年前的先民。但對于電力這一支撐著現代社會運行的二次能源來說,如何實現大規模、安全高效地存儲,卻一直是個難題。
在我國電力儲能領域," 桶裝長江水 " 的比喻一度廣為流傳。去年 9 月,中國工程院院士劉吉臻就曾在全球能源轉型高層論壇上表示:" 在電力系統的大規模新能源消納過程中,目前的新型儲能就相當于在長江里弄了幾個礦泉水桶,并沒能發揮什么顯著作用。" 南方科技大學清潔能源研究院院長劉科也曾有過 " 電網儲能就像用一萬個塑料桶裝長江水 " 的說法。
鈦媒體 APP 從一位電力從業者處了解到,上述觀點均有特定語境,但經過傳播后在行業中引起了不小的爭議," 這類說法挺形象的,但其實大家也都明白,在電力系統中,儲能起到的主要是調節作用,其體量與總體發電量本就相差懸殊,它的目的也不是把長江水全部裝入桶中 "。不過,他也表示,相比于政策支持力度和市場熱度,儲能目前發揮的實際作用確實有限,想要兌現期待,破解電力 " 易輸難儲 " 難題,還需突破利用率、成本,尤其是儲能時長等關鍵瓶頸。
在我國《" 十四五 " 新型儲能發展實施方案》中,明確提出了新型儲能到 2025 年由商業化初期步入規模化發展階段,具備大規模商業化應用條件的目標。而根據中國物理與化學電源行業協會的預測,屆時我國新型儲能產業規模將突破萬億元。時間軸線向前推移,上述節點漸行漸近,除了繼續做大 " 桶 " 的容量、增加 " 桶 " 的數量,行業對如何提升儲能時長也倍加關注。
時長焦慮
儲能的發展,與電力系統的更新息息相關。
2021 年 3 月 15 日,我國中央財經委員會第九次會議上明確提出了要 " 構建以新能源為主體的新型電力系統 "。鈦媒體 APP 在清華大學新型電力系統課程中了解到,電力被視為實現 " 雙碳 " 目標的主力軍,發展以光伏、風電為主的新能源是大勢所趨,但其波動性、間歇性特質也是建設新型電力系統過程中的最大挑戰之一。根據清華大學電機系教授康重慶的總結,新能源發電一直面臨著 " 又多又少 " 的矛盾:不同時間、季節、地區的光照、風力差別很大,電源側供應一擁而上時,電網要頭疼如何消納;風光出力少時,又需要擔心保供問題。當新能源發電比例提升到 60% 甚至更高時,如果系統的靈活性調節沒做到位,就可能在新能源出力低谷期面臨其他電源全開也滿足不了負荷需求的窘境。
而根據中國電力企業聯合會的預測,今年我國并網風電、光伏裝機總規模將會超過煤電,占總裝機比重升至 40% 左右,在 " 以新能源為主體 " 的規劃逐漸落地之際,解決 " 又多又少 " 難題變得更加迫切。
對于這一問題,康重慶認為,除了政策方面的適當調整,更多還要寄望于新型儲能,尤其是長時儲能的發展,多時把電存下來,少時把電供上去。
電力運行常講 " 源網荷儲 ",有新能源發電、新型電力系統,當然也少不了配套的新型儲能。自 2021 年 7 月國家發改委、國家能源局聯合發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》后,蟄伏數載的新型儲能迎來爆發式增長,此前在消費電池、動力電池領域已 " 大展拳腳 " 的鋰離子電池成為了主要技術方向。
根據中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)的統計,我國新型儲能市場累計裝機規模在 2022 年就實現了 128% 的同比增長,2023 年更是大增 166%。截至 2023 年底,電力儲能裝機規模中已有 40% 的新型儲能,在 2021 年還占據著超過 85% 市場的傳統抽水蓄能,份額則降至 60% 以下。而在新型儲能領域,鋰電是絕對主流,截至 2023 年底,該技術方向在新型儲能裝機中占比 97.3%。
雖然相比于控水弄潮、因勢利導的傳統抽蓄方式,以鋰電為主的新型儲能在選址靈活性、功能多樣性、響應及時性上有諸多優勢,更能適應新能源發電場景,但在儲能時長上,卻也打了不少折扣。中車株洲電力機車研究所綜合能源雙碳中心副主任黃志國曾表示,鋰電技術的儲能時長舒適區在 1-4 小時之間,遠低于抽水蓄能平均超過 6 小時的時長,也難以滿足越來越多的長時應用場景。
根據國家能源局今年 6 月公布的數據,我國新型儲能目前的平均儲能時長為 2.2 小時,而長時儲能則通常是指持續放電時間能達到 4 小時以上的儲能技術。對于負荷側來說,時間長短帶來的限制還相對較小,但對于電源側、電網側來說,儲能時長過短,就很難滿足新型電力系統靈活性調節的要求,電來了 " 存不住 ",需要用時就可能 " 供不上 ",而電力保供則是關系到能源安全、生產安全、居民生活的大事。
目前,儲能格局的演變仍在加速。根據 CNESA 的預測,在新型儲能的強勢表現下,今年我國抽水蓄能規模占比很有可能降至 50% 以下。不過,即將拿下半壁江山的新貴,還面臨著如何補足時長短板的問題,根據鈦媒體APP的梳理,近一年半以來,新型儲能累計已投運規模增長了 3 倍有余,平均儲能時長卻只提高了 4% 左右,目前 4 小時以上項目裝機占比僅 12.5%。
黃志國也提示稱,儲能行業需要改變 " 一鋰獨大 " 局面,推動不同時間尺度儲能技術及應用的多元化發展,滿足中長時儲能需求。
搶灘 "4 小時 "
新興產業中,技術創新往往最引人注目,并常能在熱門賽道中催生出新的風口。根據行業垂媒星球儲能所的觀察,今年以來,市場已喊出了 "4 小時儲能元年 "" 長時儲能起飛 " 等口號。其中,壓縮空氣儲能、液流電池儲能等技術方向受到重點關注。
不同儲能技術應用場景,圖片來自儲能領跑者聯盟 EESA
鈦媒體 APP 也了解到,在國家能源局今年 1 月公布的 56 個新型儲能試點示范項目中,雖然鋰電項目數量仍最多,達到 17 個,但11 個壓縮空氣儲能項目的總規模達到了 2650MW/28757.5MWh,高于鋰電;液流電池儲能也有 8 個項目,總規模為 900MW/4300MWh。
今年 4 月 30 日,在上述示范項目名單中居首的山東肥城國際首套 300MW/1800MWh 先進壓縮空氣儲能國家示范電站并網成功完成投運,被視為行業里程碑事件,也進一步拉高了市場期待。
鈦媒體 APP 了解到,中儲國能(北京)技術有限公司是上述項目的業主,據該公司介紹,山東肥城項目利用當地豐富的地下鹽穴資源儲氣,以空氣為介質在電網側實現大規模電力儲能,能夠為電網提供調峰、調頻、調相、備用、黑啟動等功能。在論及該項目對行業的意義時,該公司表示,山東肥城項目的系統單位成本較 100MW 系統下降了 30% 以上,裝備自主化率達到 100%,在技術、產品和商業模式三個維度上都有開創性的突破,也證明了壓縮空氣儲能已具備向規模化、產業化、市場化方向發展的基礎。
根據 CNESA 的統計,截至 2023 年底,我國壓縮空氣儲能裝機規模還不到 200MW,在新型儲能裝機中占比 0.6% 左右。而到了今年,不僅產能迅速爬升,示范項目集中上馬,其單機規模也一舉跨入了 300MW 時代。而且,對于這一技術路線來說,系統規模越大,效率就越高,成本則越低,鈦媒體 APP 也從行業人士處了解到,單機 600MW 以上的壓氣儲能項目已在路上,未來還會繼續向千兆瓦規模邁進。中儲國能總經理紀律對鈦媒體APP表示,壓縮空氣儲能目前已進入了產業化發展快車道,預計今年裝機規模有望在原來多年積累的總裝機量基礎上再提高 3 倍以上。" 這項技術屬于長時大規模儲能,符合國家能源發展戰略,將廣泛應用在電網側、發電側及高耗能用電企業等場景,并發揮顯著作用,接下來有望實現更加快速地增長。" 據紀律介紹,中儲國能在寧夏中寧、河南信陽等地的先進壓縮空氣儲能項目已在施工建設,在江西、新疆、河北、湖南、陜西、青海、甘肅等地的大規模先進壓縮空氣儲能項目也在逐步啟動。
在現有條件下能夠突破 "4 小時 " 瓶頸,并接近規模化發展路口的,還有液流電池儲能,目前這一技術路線主要包括全釩液流、鐵基液流和鋅空液流。
根據中國科學院大連化學物理研究所研究員嚴川偉的介紹,液流是電化學儲能技術的主要路線之一,具備壽命長、安全性高、可循環利用等優勢,其中的全釩液流電池技術已趨于成熟,并在上中下游基本形成了包括電堆、電解液、離子交換膜等在內的產業鏈。今年 6 月 26 日,第二屆液流電池技術發展論壇在上海召開,數十家產業鏈企業參會。參會企業大連融科儲能介紹稱,近年來全釩液流電池產業化應用進展迅速,成本持續下降,已有數個百 MW 級別項目實現投運,預計到 2025 年裝機規模會達到 5GWh以上,數倍于當前水平。
在該公司總經理王曉麗眼中,液流電池是目前行業內為數不多的具有產業化能力的長時儲能技術路線之一,而且,我國釩礦儲量占到全球 23% 之多,具備雄厚的資源支撐。今年以來,越來越多的電力企業、化工企業加入這一賽道,讓行業頗為熱鬧。
碳貝司管理咨詢(上海)有限公司聯合創始人單瑞博士在與鈦媒體 APP 交流時表示,在長時儲能技術中,他更看好一些能夠先在其他場景中快速積累經驗的技術,例如液流電池,不論是鐵空還是鋅空電池,成本都相對便宜,安全性也有保障,可以先搶占園區、別墅等規模較小的分布式場景,再去大規模應用于長時儲能領域。他還表示,壓縮空氣儲能和液化空氣儲能等技術也可以與工業廢熱管理進行深度融合,搶占工業儲能市場,進一步拓寬應用場景。
曲線救 " 鋰 "
新技術的崛起往往會重塑產業格局,但對目前依托鋰電起家、已形成一定優勢的主流儲能企業來說,長時儲能風起或許并非壞事。
實際上,面對漸成氣候的長時市場,鋰電頭部企業早有布局。2023 年 12 月以來,已有包括億緯鋰能、海辰儲能在內的至少 9 家鋰電公司發布了電芯容量在 600Ah 以上的大電池新品," 為大規模、長時儲能量身打造 "" 實現 1 至 8 小時儲能場景的全覆蓋應用 "" 滿足電力儲能調峰需求 " 等成為了相關產品的關鍵詞,其中最高的電芯容量高達 1130Ah,是當前市場主流產品的 4 倍有余。據鈦媒體 APP 了解,這些長時儲能專用電池多數在今年三季度到年末就會陸續投入市場。
不過,對于鋰電能否突破 4 小時瓶頸,并在長時賽道形成規模效應,目前仍有爭議。從事儲能電站投資的楊殷對鈦媒體APP表示,鋰電池近來在能量密度、循環次數等方面確實進步顯著,但從其技術本征來講,肯定不如液流電池或壓縮空氣、抽水蓄能等適合長時儲能。目前鋰電產品在長時市場中的優勢還是在成本、價格方面,畢竟其他技術路線還在商業化、規模化的門前排隊。不過,對于鋰電長時產品最終使用起來表現如何,目前還難有定論。單瑞博士則強調,他并不認為長時儲能技術能靠單一場景實現快速規模化迭代進而降低成本,在各類技術中,鋰電池不僅能用于儲能,也能用于電動車等場景,雖然在電網側長時儲能場景中一開始并不占優勢,但隨著電動車產業鏈不斷成熟,經驗不斷積累,成本快速下降,也可能最終取得綜合的比較優勢。
也有聲音認為,新型儲能的大盤在不斷增長,長時儲能的爆發、其他技術形態的發展,反而會推動鋰電流向更適合自己的領域。實際上,今年以來 " 工商業儲能元年 " 的說法就風行一時,劉吉臻也曾提及,鋰電新型儲能更適合大型商場、分布式屋頂光伏等用戶側需求場景。
甚至,儲能技術多元化、長時儲能的發展,還可能為鋰電儲能破解 " 價格戰 "" 盈利失血 " 困局助上一臂之力。
近兩年來,熱錢涌入鋰電賽道,隨之而來的 " 擴產潮 " 引發了行業 " 低價混戰 ",根據大東時代智庫的統計,去年至今方形磷酸鐵鋰儲能電芯均價降了 6 成以上。儲能系統方面,今年 6 月 17 日,中國華電集團磷酸鐵鋰電化學儲能系統框架采購開標,出現 0.495 元 /Wh 的報價,再次刷新最低紀錄,與去年相比直接打了對折。此外,行業還面臨著產能利用率低、企業盈利受損等困境,科陸電子儲能海外業務中心總經理張韶文曾表示,國內新型儲能目前處于一個高度內卷的階段,多數企業失血嚴重,今年年底前,可能就會有不少企業出局。而同質化產能過多、放棄技術創新 " 卷 " 價格往往被認為是造成當前困局的重要原因。楊殷認為,沒有外部的刺激," 內卷 " 終將演變成 " 剩者生存 " 的 " 肉搏戰 ",對行業和企業都有極大的風險和損害,而技術的多元化發展正有利于刺激 " 卷 " 著的企業改變現狀,去求新求變,近來鋰電頭部企業已愈發關注大容量、高功率、長壽命方面的技術突破和應用落地。鈦媒體 APP 還關注到,工信部官網于 6 月 19 日發布了征求意見后定稿的《鋰電池行業規范條件(2024 年本)》和《鋰電池行業規范公告管理辦法(2024 年本)》,其中著重提及要引導鋰電企業減少單純擴大產能的制造項目,加強技術創新,對儲能電池的能量密度、循環壽命等也都提出了具體要求。
在技術多元化發展的預期下,近期飛輪儲能、重力儲能等技術路線也引起了關注,此前早已 " 聲名在外 " 的鈉電儲能更是備受矚目,前述國家能源局新型儲能試點示范項目名單中就包括 2 個鈉電儲能項目。今年 6 月 30 日,全國首個 100MWh 級鈉電儲能項目—大唐湖北 100MW/200MWh 鈉離子新型儲能電站科技創新示范項目一期工程建成投運,成為全球最大的鈉電儲能項目。為該項目提供鈉離子電芯的中科海鈉對鈦媒體 APP 介紹稱,我國鈉電儲能已成功跨越了從理論探索到實際應用的關鍵門檻,構建起了相對完整的產業鏈體系,目前鈉離子電池的產能正以前所未有的速度擴張,今年 MWh 級鈉電儲能系統在實際應用中的成功落地,已為未來更大規模的商業化應用奠定了堅實基礎。
鋰電與鈉電的比較,一度是行業熱門話題。鈦媒體 APP 從儲能領跑者聯盟(EESA)處了解到,鈉電在在性能、技術原理和應用場景上與鋰電類似,雖然能量密度相對較底,但因成本、安全性和高低溫性能上的優勢而被視為電化學儲能領域下一個有潛力的技術。根據中科海鈉的介紹,相比于鋰電,鈉電原材料儲量豐富、全球分布廣泛,而且成本低廉、自主可控,有助于從根本上打破鋰資源儲量有限、分布不均及價格波動帶來的供應鏈瓶頸與 " 卡脖子 " 風險。在電力儲能領域,鈉電能夠更有效地平衡電網的供需矛盾,增強電力系統的韌性與靈活性,顯著提升能源的綜合利用效率。
不過,EESA 的相關研究也指出,去年起鋰電產業鏈價格大跌,導致鈉電的預期成本優勢和性價比還無法完全體現出來,產業化程度仍有待提高。目前也有觀點認為,鋰電企業經營 " 失血 " 愈發嚴重之時,也是鈉電發展的難得機遇。根據中投產業研究院的統計,今年上半年已有 20 個以上的鈉電項目完成了簽約、備案或開工,總投資額逼近 400 億元大關。在中科海鈉的展望中,鈉電儲能系統也將在 2025 年實現質的飛躍,邁入 GWh 級別應用的新時代。
此外,在更長時間尺度上,氫儲能近來也頗受關注,被認為是跨季節、長周期儲能的最佳技術選擇,雖然這一方案在降低運行成本、突破技術瓶頸、明晰商業定位上還有較長的路要走,但國內也已有相關示范項目投運,布局或試水的企業、資本亦不在少數(詳見氫儲能 " 前哨戰 ":一場事先張揚的技術路線變革)。
對于新型儲能未來格局的演變,紀律認為市場很可能會保持長時間 " 百花齊放 " 的狀態,幾種主流儲能技術路線因特點、功能及應用場景不同而各有市場空間,未來多種技術相結合的綜合型儲能電站也是一種發展趨勢。
跨過 " 元年檻 "
作為新能源領域近兩年風頭最勁的賽道,新型儲能發展速度很快,熱門概念很多,但與此同時,行業遇到的挫折同樣不少,想兌現爭相涌現的 " 風口 "" 元年 ",讓不同技術路線、應用市場進入商業化、規模化發展階段,也并不那么容易。
對于離產業化 " 高速路入口 " 最近的壓縮空氣儲能來說,除了政策支持、空間利用等技術繼續發展外,還需進一步壓低生產成本,打造更成熟的產業鏈供應鏈,建立更完善的標準體系,并擴寬應用場景,更要緊的則是形成可見可靠的商業價值。
對于液流電池儲能來說,王曉麗曾表示,在通向規模化發展的道路上,除了技術迭代,還需解決初始投資成本過高,產業鏈鏈供需、價格波動大等問題。
此外,對于鋰電頭部企業來說,出海已成為繞不開的選擇。而根據證券日報的報道,鋰電儲能龍頭寧德時代曾在近期分析行業趨勢時稱,目前國內配儲時長有逐漸增長之勢,而海外配儲時長需求則多已達 4-6 小時。張韶文也曾對鈦媒體 APP 表示,未來除了北美儲能市場會繼續增長外,歐洲、中東北非等市場預計將以更快的復合增長率迎來爆發。而這些地區的大儲項目,尤其是中東北非地區,往往都需要匹配長時儲能。
鈦媒體 APP 了解到,除了鋰電企業外,其他技術方向,尤其是能滿足長時儲能需求的技術,也很有可能逐漸加碼布局出海業務。根據伍德麥肯錫的預測,2025 年全球長時儲能裝機和市場會迎來顯著增長,累計投資額達到 500 億美元左右;2030 年左右可能會進一步增至 2000-5000 億美元。紀律也對鈦媒體APP透露,海外市場對于大規模長時儲能有一定需求,且項目的利潤率相對較高,目前公司也在積極尋找海外的項目機會,希望聯合合作單位一同拓展海外市場。他還表示,我國新型儲能技術在規模、成本、性能等方面具有優勢,但海外市場對知識產權、工程建設、設備質量等均有較高要求,在出海企業充分參與國際市場競爭的同時,也需注意相關問題。
著眼國內市場,對于大部分還處在爬坡或初創階段的儲能企業來說,想順利步入產業化發展之路,最關鍵的還是形成明晰、穩定的商業模式。而這更多要依賴我國電力市場化的進一步改革。根據楊殷的介紹,儲能項目的盈利模式并不復雜,核心邏輯是在電價波谷時儲電,在波峰時發電,以峰谷價差形成利潤,但以往我國電價機制缺乏彈性,儲能電站的經濟效益也難以顯現。他也表示,相信在這一輪電力市場化改革中,儲能會迎來新的發展機遇。
單瑞博士則提示,電改的進一步深化首先會拉大日內電價差,相對更利好短時儲能。在長時儲能場景中,改革可能會帶來更大的季節價格差異,進一步提高其經濟性,但同時,想要真正體現長時儲能的商業價值,還需要更復雜、全面的考量。
" 我個人更傾向于認為,長時儲能系統應依靠容量市場或類似的機制,來獲得可能更低但也更為穩定的收益。" 單瑞博士對長時儲能的商業化方向給出了自己的判斷,他還對鈦媒體 APP 舉例說明稱,假設某地大量依賴太陽能,但出現了長期的陰天,如果在完全市場化的情況下,電力價格就會飆升,長時儲能系統會在短期內攫取大量收益,然而這樣的高電價并不符合社會期望,也會給缺乏市場敏感性的群體帶來很多不必要的負擔,而從長期來看,這樣的不確定性也可能抑制當地經濟活動,導致工廠搬遷或需求承壓,當下次出現類似長陰天時,生產、需求反而下降,電價也不再上升,最終影響的是儲能收益的穩定性。
聚焦當下,值得注意的是,我國電改近來有提速跡象,推動儲能等新型主體融入電力市場也是其中重要一環。
國家能源局近一年來數次強調將研究建立新型儲能價格機制,指導地方進一步完善峰谷分時電價機制。今年 7 月 1 日,國家發改委發布的《電力市場運行基本規則》正式施行,其中明確提及儲能企業、虛擬電廠等是我國電力市場的新型經營主體,高工產業研究院分析稱,儲能項目的商業價值將由此得到提升,行業上下游都會受益。鈦媒體 APP 也注意到,近一年來,廣東、陜西、貴州等多地都印發了新型儲能參與電力市場交易的實施方案,7 月初陜西電力交易中心發布《陜西電力市場新型儲能參與交易實施細則》,成為了全國首個發布相關細則的省份,其中明確了儲能調度運行規則,要求調度機構優先按照市場出清結果安排新型儲能運行。
今年 5 月 23 日,在山東省濟南市召開的企業和專家座談會上,再次釋放出進一步深入推動電力體制改革的信號。電改、儲能、虛擬電廠等概念在行業、市場中愈發受到關注。新型電力系統加速轉型之際,長時儲能等技術也期待著跨過 " 元年檻 ",實現規模化,讓時間真正成為電的朋友。
在我國電力儲能領域," 桶裝長江水 " 的比喻一度廣為流傳。去年 9 月,中國工程院院士劉吉臻就曾在全球能源轉型高層論壇上表示:" 在電力系統的大規模新能源消納過程中,目前的新型儲能就相當于在長江里弄了幾個礦泉水桶,并沒能發揮什么顯著作用。" 南方科技大學清潔能源研究院院長劉科也曾有過 " 電網儲能就像用一萬個塑料桶裝長江水 " 的說法。
鈦媒體 APP 從一位電力從業者處了解到,上述觀點均有特定語境,但經過傳播后在行業中引起了不小的爭議," 這類說法挺形象的,但其實大家也都明白,在電力系統中,儲能起到的主要是調節作用,其體量與總體發電量本就相差懸殊,它的目的也不是把長江水全部裝入桶中 "。不過,他也表示,相比于政策支持力度和市場熱度,儲能目前發揮的實際作用確實有限,想要兌現期待,破解電力 " 易輸難儲 " 難題,還需突破利用率、成本,尤其是儲能時長等關鍵瓶頸。
在我國《" 十四五 " 新型儲能發展實施方案》中,明確提出了新型儲能到 2025 年由商業化初期步入規模化發展階段,具備大規模商業化應用條件的目標。而根據中國物理與化學電源行業協會的預測,屆時我國新型儲能產業規模將突破萬億元。時間軸線向前推移,上述節點漸行漸近,除了繼續做大 " 桶 " 的容量、增加 " 桶 " 的數量,行業對如何提升儲能時長也倍加關注。
時長焦慮
儲能的發展,與電力系統的更新息息相關。
2021 年 3 月 15 日,我國中央財經委員會第九次會議上明確提出了要 " 構建以新能源為主體的新型電力系統 "。鈦媒體 APP 在清華大學新型電力系統課程中了解到,電力被視為實現 " 雙碳 " 目標的主力軍,發展以光伏、風電為主的新能源是大勢所趨,但其波動性、間歇性特質也是建設新型電力系統過程中的最大挑戰之一。根據清華大學電機系教授康重慶的總結,新能源發電一直面臨著 " 又多又少 " 的矛盾:不同時間、季節、地區的光照、風力差別很大,電源側供應一擁而上時,電網要頭疼如何消納;風光出力少時,又需要擔心保供問題。當新能源發電比例提升到 60% 甚至更高時,如果系統的靈活性調節沒做到位,就可能在新能源出力低谷期面臨其他電源全開也滿足不了負荷需求的窘境。
而根據中國電力企業聯合會的預測,今年我國并網風電、光伏裝機總規模將會超過煤電,占總裝機比重升至 40% 左右,在 " 以新能源為主體 " 的規劃逐漸落地之際,解決 " 又多又少 " 難題變得更加迫切。
對于這一問題,康重慶認為,除了政策方面的適當調整,更多還要寄望于新型儲能,尤其是長時儲能的發展,多時把電存下來,少時把電供上去。
電力運行常講 " 源網荷儲 ",有新能源發電、新型電力系統,當然也少不了配套的新型儲能。自 2021 年 7 月國家發改委、國家能源局聯合發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》后,蟄伏數載的新型儲能迎來爆發式增長,此前在消費電池、動力電池領域已 " 大展拳腳 " 的鋰離子電池成為了主要技術方向。
根據中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)的統計,我國新型儲能市場累計裝機規模在 2022 年就實現了 128% 的同比增長,2023 年更是大增 166%。截至 2023 年底,電力儲能裝機規模中已有 40% 的新型儲能,在 2021 年還占據著超過 85% 市場的傳統抽水蓄能,份額則降至 60% 以下。而在新型儲能領域,鋰電是絕對主流,截至 2023 年底,該技術方向在新型儲能裝機中占比 97.3%。
雖然相比于控水弄潮、因勢利導的傳統抽蓄方式,以鋰電為主的新型儲能在選址靈活性、功能多樣性、響應及時性上有諸多優勢,更能適應新能源發電場景,但在儲能時長上,卻也打了不少折扣。中車株洲電力機車研究所綜合能源雙碳中心副主任黃志國曾表示,鋰電技術的儲能時長舒適區在 1-4 小時之間,遠低于抽水蓄能平均超過 6 小時的時長,也難以滿足越來越多的長時應用場景。
根據國家能源局今年 6 月公布的數據,我國新型儲能目前的平均儲能時長為 2.2 小時,而長時儲能則通常是指持續放電時間能達到 4 小時以上的儲能技術。對于負荷側來說,時間長短帶來的限制還相對較小,但對于電源側、電網側來說,儲能時長過短,就很難滿足新型電力系統靈活性調節的要求,電來了 " 存不住 ",需要用時就可能 " 供不上 ",而電力保供則是關系到能源安全、生產安全、居民生活的大事。
目前,儲能格局的演變仍在加速。根據 CNESA 的預測,在新型儲能的強勢表現下,今年我國抽水蓄能規模占比很有可能降至 50% 以下。不過,即將拿下半壁江山的新貴,還面臨著如何補足時長短板的問題,根據鈦媒體APP的梳理,近一年半以來,新型儲能累計已投運規模增長了 3 倍有余,平均儲能時長卻只提高了 4% 左右,目前 4 小時以上項目裝機占比僅 12.5%。
黃志國也提示稱,儲能行業需要改變 " 一鋰獨大 " 局面,推動不同時間尺度儲能技術及應用的多元化發展,滿足中長時儲能需求。
搶灘 "4 小時 "
新興產業中,技術創新往往最引人注目,并常能在熱門賽道中催生出新的風口。根據行業垂媒星球儲能所的觀察,今年以來,市場已喊出了 "4 小時儲能元年 "" 長時儲能起飛 " 等口號。其中,壓縮空氣儲能、液流電池儲能等技術方向受到重點關注。
不同儲能技術應用場景,圖片來自儲能領跑者聯盟 EESA
鈦媒體 APP 也了解到,在國家能源局今年 1 月公布的 56 個新型儲能試點示范項目中,雖然鋰電項目數量仍最多,達到 17 個,但11 個壓縮空氣儲能項目的總規模達到了 2650MW/28757.5MWh,高于鋰電;液流電池儲能也有 8 個項目,總規模為 900MW/4300MWh。
今年 4 月 30 日,在上述示范項目名單中居首的山東肥城國際首套 300MW/1800MWh 先進壓縮空氣儲能國家示范電站并網成功完成投運,被視為行業里程碑事件,也進一步拉高了市場期待。
鈦媒體 APP 了解到,中儲國能(北京)技術有限公司是上述項目的業主,據該公司介紹,山東肥城項目利用當地豐富的地下鹽穴資源儲氣,以空氣為介質在電網側實現大規模電力儲能,能夠為電網提供調峰、調頻、調相、備用、黑啟動等功能。在論及該項目對行業的意義時,該公司表示,山東肥城項目的系統單位成本較 100MW 系統下降了 30% 以上,裝備自主化率達到 100%,在技術、產品和商業模式三個維度上都有開創性的突破,也證明了壓縮空氣儲能已具備向規模化、產業化、市場化方向發展的基礎。
根據 CNESA 的統計,截至 2023 年底,我國壓縮空氣儲能裝機規模還不到 200MW,在新型儲能裝機中占比 0.6% 左右。而到了今年,不僅產能迅速爬升,示范項目集中上馬,其單機規模也一舉跨入了 300MW 時代。而且,對于這一技術路線來說,系統規模越大,效率就越高,成本則越低,鈦媒體 APP 也從行業人士處了解到,單機 600MW 以上的壓氣儲能項目已在路上,未來還會繼續向千兆瓦規模邁進。中儲國能總經理紀律對鈦媒體APP表示,壓縮空氣儲能目前已進入了產業化發展快車道,預計今年裝機規模有望在原來多年積累的總裝機量基礎上再提高 3 倍以上。" 這項技術屬于長時大規模儲能,符合國家能源發展戰略,將廣泛應用在電網側、發電側及高耗能用電企業等場景,并發揮顯著作用,接下來有望實現更加快速地增長。" 據紀律介紹,中儲國能在寧夏中寧、河南信陽等地的先進壓縮空氣儲能項目已在施工建設,在江西、新疆、河北、湖南、陜西、青海、甘肅等地的大規模先進壓縮空氣儲能項目也在逐步啟動。
在現有條件下能夠突破 "4 小時 " 瓶頸,并接近規模化發展路口的,還有液流電池儲能,目前這一技術路線主要包括全釩液流、鐵基液流和鋅空液流。
根據中國科學院大連化學物理研究所研究員嚴川偉的介紹,液流是電化學儲能技術的主要路線之一,具備壽命長、安全性高、可循環利用等優勢,其中的全釩液流電池技術已趨于成熟,并在上中下游基本形成了包括電堆、電解液、離子交換膜等在內的產業鏈。今年 6 月 26 日,第二屆液流電池技術發展論壇在上海召開,數十家產業鏈企業參會。參會企業大連融科儲能介紹稱,近年來全釩液流電池產業化應用進展迅速,成本持續下降,已有數個百 MW 級別項目實現投運,預計到 2025 年裝機規模會達到 5GWh以上,數倍于當前水平。
在該公司總經理王曉麗眼中,液流電池是目前行業內為數不多的具有產業化能力的長時儲能技術路線之一,而且,我國釩礦儲量占到全球 23% 之多,具備雄厚的資源支撐。今年以來,越來越多的電力企業、化工企業加入這一賽道,讓行業頗為熱鬧。
碳貝司管理咨詢(上海)有限公司聯合創始人單瑞博士在與鈦媒體 APP 交流時表示,在長時儲能技術中,他更看好一些能夠先在其他場景中快速積累經驗的技術,例如液流電池,不論是鐵空還是鋅空電池,成本都相對便宜,安全性也有保障,可以先搶占園區、別墅等規模較小的分布式場景,再去大規模應用于長時儲能領域。他還表示,壓縮空氣儲能和液化空氣儲能等技術也可以與工業廢熱管理進行深度融合,搶占工業儲能市場,進一步拓寬應用場景。
曲線救 " 鋰 "
新技術的崛起往往會重塑產業格局,但對目前依托鋰電起家、已形成一定優勢的主流儲能企業來說,長時儲能風起或許并非壞事。
實際上,面對漸成氣候的長時市場,鋰電頭部企業早有布局。2023 年 12 月以來,已有包括億緯鋰能、海辰儲能在內的至少 9 家鋰電公司發布了電芯容量在 600Ah 以上的大電池新品," 為大規模、長時儲能量身打造 "" 實現 1 至 8 小時儲能場景的全覆蓋應用 "" 滿足電力儲能調峰需求 " 等成為了相關產品的關鍵詞,其中最高的電芯容量高達 1130Ah,是當前市場主流產品的 4 倍有余。據鈦媒體 APP 了解,這些長時儲能專用電池多數在今年三季度到年末就會陸續投入市場。
不過,對于鋰電能否突破 4 小時瓶頸,并在長時賽道形成規模效應,目前仍有爭議。從事儲能電站投資的楊殷對鈦媒體APP表示,鋰電池近來在能量密度、循環次數等方面確實進步顯著,但從其技術本征來講,肯定不如液流電池或壓縮空氣、抽水蓄能等適合長時儲能。目前鋰電產品在長時市場中的優勢還是在成本、價格方面,畢竟其他技術路線還在商業化、規模化的門前排隊。不過,對于鋰電長時產品最終使用起來表現如何,目前還難有定論。單瑞博士則強調,他并不認為長時儲能技術能靠單一場景實現快速規模化迭代進而降低成本,在各類技術中,鋰電池不僅能用于儲能,也能用于電動車等場景,雖然在電網側長時儲能場景中一開始并不占優勢,但隨著電動車產業鏈不斷成熟,經驗不斷積累,成本快速下降,也可能最終取得綜合的比較優勢。
也有聲音認為,新型儲能的大盤在不斷增長,長時儲能的爆發、其他技術形態的發展,反而會推動鋰電流向更適合自己的領域。實際上,今年以來 " 工商業儲能元年 " 的說法就風行一時,劉吉臻也曾提及,鋰電新型儲能更適合大型商場、分布式屋頂光伏等用戶側需求場景。
甚至,儲能技術多元化、長時儲能的發展,還可能為鋰電儲能破解 " 價格戰 "" 盈利失血 " 困局助上一臂之力。
近兩年來,熱錢涌入鋰電賽道,隨之而來的 " 擴產潮 " 引發了行業 " 低價混戰 ",根據大東時代智庫的統計,去年至今方形磷酸鐵鋰儲能電芯均價降了 6 成以上。儲能系統方面,今年 6 月 17 日,中國華電集團磷酸鐵鋰電化學儲能系統框架采購開標,出現 0.495 元 /Wh 的報價,再次刷新最低紀錄,與去年相比直接打了對折。此外,行業還面臨著產能利用率低、企業盈利受損等困境,科陸電子儲能海外業務中心總經理張韶文曾表示,國內新型儲能目前處于一個高度內卷的階段,多數企業失血嚴重,今年年底前,可能就會有不少企業出局。而同質化產能過多、放棄技術創新 " 卷 " 價格往往被認為是造成當前困局的重要原因。楊殷認為,沒有外部的刺激," 內卷 " 終將演變成 " 剩者生存 " 的 " 肉搏戰 ",對行業和企業都有極大的風險和損害,而技術的多元化發展正有利于刺激 " 卷 " 著的企業改變現狀,去求新求變,近來鋰電頭部企業已愈發關注大容量、高功率、長壽命方面的技術突破和應用落地。鈦媒體 APP 還關注到,工信部官網于 6 月 19 日發布了征求意見后定稿的《鋰電池行業規范條件(2024 年本)》和《鋰電池行業規范公告管理辦法(2024 年本)》,其中著重提及要引導鋰電企業減少單純擴大產能的制造項目,加強技術創新,對儲能電池的能量密度、循環壽命等也都提出了具體要求。
在技術多元化發展的預期下,近期飛輪儲能、重力儲能等技術路線也引起了關注,此前早已 " 聲名在外 " 的鈉電儲能更是備受矚目,前述國家能源局新型儲能試點示范項目名單中就包括 2 個鈉電儲能項目。今年 6 月 30 日,全國首個 100MWh 級鈉電儲能項目—大唐湖北 100MW/200MWh 鈉離子新型儲能電站科技創新示范項目一期工程建成投運,成為全球最大的鈉電儲能項目。為該項目提供鈉離子電芯的中科海鈉對鈦媒體 APP 介紹稱,我國鈉電儲能已成功跨越了從理論探索到實際應用的關鍵門檻,構建起了相對完整的產業鏈體系,目前鈉離子電池的產能正以前所未有的速度擴張,今年 MWh 級鈉電儲能系統在實際應用中的成功落地,已為未來更大規模的商業化應用奠定了堅實基礎。
鋰電與鈉電的比較,一度是行業熱門話題。鈦媒體 APP 從儲能領跑者聯盟(EESA)處了解到,鈉電在在性能、技術原理和應用場景上與鋰電類似,雖然能量密度相對較底,但因成本、安全性和高低溫性能上的優勢而被視為電化學儲能領域下一個有潛力的技術。根據中科海鈉的介紹,相比于鋰電,鈉電原材料儲量豐富、全球分布廣泛,而且成本低廉、自主可控,有助于從根本上打破鋰資源儲量有限、分布不均及價格波動帶來的供應鏈瓶頸與 " 卡脖子 " 風險。在電力儲能領域,鈉電能夠更有效地平衡電網的供需矛盾,增強電力系統的韌性與靈活性,顯著提升能源的綜合利用效率。
不過,EESA 的相關研究也指出,去年起鋰電產業鏈價格大跌,導致鈉電的預期成本優勢和性價比還無法完全體現出來,產業化程度仍有待提高。目前也有觀點認為,鋰電企業經營 " 失血 " 愈發嚴重之時,也是鈉電發展的難得機遇。根據中投產業研究院的統計,今年上半年已有 20 個以上的鈉電項目完成了簽約、備案或開工,總投資額逼近 400 億元大關。在中科海鈉的展望中,鈉電儲能系統也將在 2025 年實現質的飛躍,邁入 GWh 級別應用的新時代。
此外,在更長時間尺度上,氫儲能近來也頗受關注,被認為是跨季節、長周期儲能的最佳技術選擇,雖然這一方案在降低運行成本、突破技術瓶頸、明晰商業定位上還有較長的路要走,但國內也已有相關示范項目投運,布局或試水的企業、資本亦不在少數(詳見氫儲能 " 前哨戰 ":一場事先張揚的技術路線變革)。
對于新型儲能未來格局的演變,紀律認為市場很可能會保持長時間 " 百花齊放 " 的狀態,幾種主流儲能技術路線因特點、功能及應用場景不同而各有市場空間,未來多種技術相結合的綜合型儲能電站也是一種發展趨勢。
跨過 " 元年檻 "
作為新能源領域近兩年風頭最勁的賽道,新型儲能發展速度很快,熱門概念很多,但與此同時,行業遇到的挫折同樣不少,想兌現爭相涌現的 " 風口 "" 元年 ",讓不同技術路線、應用市場進入商業化、規模化發展階段,也并不那么容易。
對于離產業化 " 高速路入口 " 最近的壓縮空氣儲能來說,除了政策支持、空間利用等技術繼續發展外,還需進一步壓低生產成本,打造更成熟的產業鏈供應鏈,建立更完善的標準體系,并擴寬應用場景,更要緊的則是形成可見可靠的商業價值。
對于液流電池儲能來說,王曉麗曾表示,在通向規模化發展的道路上,除了技術迭代,還需解決初始投資成本過高,產業鏈鏈供需、價格波動大等問題。
此外,對于鋰電頭部企業來說,出海已成為繞不開的選擇。而根據證券日報的報道,鋰電儲能龍頭寧德時代曾在近期分析行業趨勢時稱,目前國內配儲時長有逐漸增長之勢,而海外配儲時長需求則多已達 4-6 小時。張韶文也曾對鈦媒體 APP 表示,未來除了北美儲能市場會繼續增長外,歐洲、中東北非等市場預計將以更快的復合增長率迎來爆發。而這些地區的大儲項目,尤其是中東北非地區,往往都需要匹配長時儲能。
鈦媒體 APP 了解到,除了鋰電企業外,其他技術方向,尤其是能滿足長時儲能需求的技術,也很有可能逐漸加碼布局出海業務。根據伍德麥肯錫的預測,2025 年全球長時儲能裝機和市場會迎來顯著增長,累計投資額達到 500 億美元左右;2030 年左右可能會進一步增至 2000-5000 億美元。紀律也對鈦媒體APP透露,海外市場對于大規模長時儲能有一定需求,且項目的利潤率相對較高,目前公司也在積極尋找海外的項目機會,希望聯合合作單位一同拓展海外市場。他還表示,我國新型儲能技術在規模、成本、性能等方面具有優勢,但海外市場對知識產權、工程建設、設備質量等均有較高要求,在出海企業充分參與國際市場競爭的同時,也需注意相關問題。
著眼國內市場,對于大部分還處在爬坡或初創階段的儲能企業來說,想順利步入產業化發展之路,最關鍵的還是形成明晰、穩定的商業模式。而這更多要依賴我國電力市場化的進一步改革。根據楊殷的介紹,儲能項目的盈利模式并不復雜,核心邏輯是在電價波谷時儲電,在波峰時發電,以峰谷價差形成利潤,但以往我國電價機制缺乏彈性,儲能電站的經濟效益也難以顯現。他也表示,相信在這一輪電力市場化改革中,儲能會迎來新的發展機遇。
單瑞博士則提示,電改的進一步深化首先會拉大日內電價差,相對更利好短時儲能。在長時儲能場景中,改革可能會帶來更大的季節價格差異,進一步提高其經濟性,但同時,想要真正體現長時儲能的商業價值,還需要更復雜、全面的考量。
" 我個人更傾向于認為,長時儲能系統應依靠容量市場或類似的機制,來獲得可能更低但也更為穩定的收益。" 單瑞博士對長時儲能的商業化方向給出了自己的判斷,他還對鈦媒體 APP 舉例說明稱,假設某地大量依賴太陽能,但出現了長期的陰天,如果在完全市場化的情況下,電力價格就會飆升,長時儲能系統會在短期內攫取大量收益,然而這樣的高電價并不符合社會期望,也會給缺乏市場敏感性的群體帶來很多不必要的負擔,而從長期來看,這樣的不確定性也可能抑制當地經濟活動,導致工廠搬遷或需求承壓,當下次出現類似長陰天時,生產、需求反而下降,電價也不再上升,最終影響的是儲能收益的穩定性。
聚焦當下,值得注意的是,我國電改近來有提速跡象,推動儲能等新型主體融入電力市場也是其中重要一環。
國家能源局近一年來數次強調將研究建立新型儲能價格機制,指導地方進一步完善峰谷分時電價機制。今年 7 月 1 日,國家發改委發布的《電力市場運行基本規則》正式施行,其中明確提及儲能企業、虛擬電廠等是我國電力市場的新型經營主體,高工產業研究院分析稱,儲能項目的商業價值將由此得到提升,行業上下游都會受益。鈦媒體 APP 也注意到,近一年來,廣東、陜西、貴州等多地都印發了新型儲能參與電力市場交易的實施方案,7 月初陜西電力交易中心發布《陜西電力市場新型儲能參與交易實施細則》,成為了全國首個發布相關細則的省份,其中明確了儲能調度運行規則,要求調度機構優先按照市場出清結果安排新型儲能運行。
今年 5 月 23 日,在山東省濟南市召開的企業和專家座談會上,再次釋放出進一步深入推動電力體制改革的信號。電改、儲能、虛擬電廠等概念在行業、市場中愈發受到關注。新型電力系統加速轉型之際,長時儲能等技術也期待著跨過 " 元年檻 ",實現規模化,讓時間真正成為電的朋友。