中国光储产业发展现状及趋势

刘凯 鲁遥

摘要：储能是促进可再生能源利用、保证电网安全稳定运行的有效手段。据统计，2019年全球已投运储能项目（含物理储能、电化学储能以及熔融盐储热）累计装机规模达183.1GW，同比增长1.2%。储能技术按照能量转化机制可划分为物理储能、化学储能、其他储能等多种类型，各有不同的适合应用领域。随着新能源发电的迅猛发展，特高压电网的加快建设，储能市场将会迎来快速增长。从分布式光储项目的共性上看，光伏发电的收益主要取决于用户侧的峰谷价差大小，在现有储能技术成本条件下，峰谷价差在0.75元/（kW·h）以上的地区才具有开发此类项目的经济价值。高比例可再生能源是未来全球能源转型的方向，而在高比例可再生能源结构中光伏发电的占比是最大的。未来在向高比例可再生能源转型和规模化发展光伏发电的进程中，光储模式将成为储能发展的一个主要模式。

关键词：光储项目;光伏发电;集中式分布式

峰谷价差能源转型随着智能电网时代的到来，储能技术的作用日益明显，其应用范围已涉及发、输、配、用各个环节。电力储能不仅具有快速响应和双向调节的技术特点，还具有环境适应性强、配置方式灵活且建设周期短等优势。预计到2050年，我国能源革命将取得阶段性成果，能源生产和终端消费环节新能源比重将超过“两个50%”，储能市场空间巨大。近3年来，在技术进步、需求增长、政策支持等多重因素共同影响下，我国电力储能技术应用快速发展且已初具规模。在电源侧，得益于能源局关于发电厂并网运行考核及补偿机制（以下简称“两个细则”）的补充完善，以及调频辅助服务市场的加快推进，全国多家发电企业已率先开展储能技术应用探索，发挥储能技术平滑出力波动、跟踪调度计划指令、提升新能源消纳水平，参与联合调频辅助服务等作用。在电网侧，为应对新能源大发展和特高压电网建设，亟需提高电网调节灵活性及稳定性，发挥储能技术调峰调频、系统备用、黑启动、改善电能质量等作用。在用户侧，主要通过峰谷价差下的“谷充峰放”模式，改善电力用户电费结构，发挥储能技术削峰填谷、需量管理、需求响应以及虚拟电厂等作用。随着储能技术商业化的发展，储能项目规模会逐步增加，储能各应用市场领域将更加明晰，但工程实践中也发现了一些问题，如储能工程设计、消防安全等缺少相关标准参考，储能电池选型、电站规划配置、系统集成缺少顶层设计和理论支撑，储能系统调控和运行维护缺少经验，储能电池SOC标定误差较大，系统调控未实现系统性全局最优等。

一、中国光储市场规模

根据中关村储能产业技术联盟（CNESA）全球储能项目库的不完全统计，截至2019年底，中国已投运的、与光伏配套建设的储能项目（含熔融盐储热项目，以下簡称“光储项目”）2016～2019年的累计装机规模为800.1MW，同比增长66.8%（见图1），占中国已投运储能项目（含物理储能、电化学储能和熔融盐储热项目）总规模的2.5%。2019年，新增投运光储项目装机规模为320.5MW，同比增长16.2%。黄河水电、鲁能集团、协合新能源等新能源企业对储能的理解和认识逐步加深，也更加认同储能为光伏电站带来的价值。

二、储能主要技术

传统储能技术以蓄水储能和电化学储能为主，随着国家对于储能产业的重视以及技术更新速度的加快、制造工艺的发展，多种新型储能技术已经在实际工程中得到应用，而且在电力系统各个环节发挥重要作用。储能技术按照其能量转换机制可分为3类：物理储能、化学储能和其他储能。各储能技术类型等

1.抽蓄电站是电力系统中的“巨型电池”，电站在夜晚用电低谷时将所发出的电能转换成水的势能，在用电高峰时期或电能短缺时将势能转化成电能以保证负荷的运行。其特点是：技术相对成熟、使用寿命长、功率容量大，但其响应速度相对较慢，并且对于选址的要求也相对较高。

2.压缩空气储能主要部件包括压缩机、压缩空气存储器、燃烧室、膨胀机和电动机/发电机等。在储能过程中，空气从大气环境进入压缩机，被压缩成高压空气后储存在压缩空气存储器中;在能量释放过程中，压缩空气存储器中的高压空气首先进入燃烧室，与燃料混合燃烧，成为高温高压空气，接着进入膨胀机做功输出电能。其特点是：技术成熟、功率容量大、使用寿命长、效率高，但投资成本高，必须满足某些地质条件（压力密封洞穴）。

3.锂离子电池被认为是当下综合性能最好的电池体系，已在储能电站中得到广泛使用，并迅速发展成为新一代电源，用于信息通信、电动车和混合动力车及航空航天等领域。其特点是：能量密度高、循环寿命长、体积小、质量轻，但成本较高、容量会缓慢衰退、不耐受过充过放。

4.全钒液流电池的储能介质是含有钒离子的水溶液  。在溶液中，钒离子的价态可以变化，通过价态的变化可以使化学能和电能之间相互转化，实现储能系统充电和放电的相互转化。其特点是：使用寿命长、安全性高、容量大，但成本较高，受钒的价格变化影响较大。

5.铅炭电池是从传统的铅酸电池演进来的电容型电池技术，在铅酸电池的负极中加入了活性炭，显著提高了铅酸电池的寿命。其特点是：成本低、安全、原料易得、可靠、产业化技术成熟，但能量密度较低。

6.超级电容可以满足多个领域要求，目前市场规模及应用领域在不断增长。其特点是：输出功率高、响应快速、免维护、寿命长、工作温度范围较宽，但如果使用不当会造成电解质泄漏。

三、光储市场发展趋势

中国的光储发展趋势与光伏发展趋势息息相关，从初期主要依靠现有光伏补贴政策以及个别省市的光储补贴政策，通过峰谷价差节省电费，通过提高供电可靠性和电能质量减少损失，逐渐向支持光伏发电的自发自用、促进光伏发电的就地消纳这一模式转变。在这个时期，光伏补贴开始退坡，市场化初现，光储项目除了可以提高光伏发电的收益以外，还能延缓配网投资，提高供电稳定性，另外还能提供一些配售电的增值服务。未来，用户可以通过光储应用规避高电价，以降低电力成本，还可以通过光储应用参与辅助服务市场，参与电力市场交易，获取额外收益。同时，这个时期还将会涌现出多种商业模式，正式进入全面市场化阶段。全球能源转型是大势所趋，高比例可再生能源是未来全球能源转型的方向，而在高比例可再生能源结构中，光伏发电的占比是最大的。根据国际可再生能源署（IRENA）预测，到2050年，全球光伏发电的装机规模将达到8519GW，风电的装机规模为6014GW，二者合计占全球电力装机的72.5%。可再生能源的大发展，需要储能等灵活性资源作为支撑。IRENA针对全球储能市场的预测显示，在基准场景下，到2030年全球固定式储能电站容量将达到100～167GW·h;在理想场景下，这一数字将达到181～421GW·h。无论哪种场景，应用于光伏电量时移的储能容量都是占比最大的。

结束语

结语光伏发电产业的快速发展，一方面是本身发展的必要要求，另一方面也可以为广东省其他各个城市的能源消费结构的改革提供一个很好的范本。广东作为中国经济较为发达的省份之一，制造工业也是极为发达，能源结构的不足也要求了急需的转型。相比于国外，特别于西欧国家曰，我国的光伏产业相较于处于落后的状态，发展规模小，产业链不完善，技术起步晚，技术人才储备不足，国内的相对应企业主要还是依赖于国外市场。所以，在国家清洁能源战略的引导下，储能市场缺口很大，随着储能成本的下降、技术的不断创新、商业模式的逐步丰富，储能产业必将快速发展。

参考文献

[1]肖兴志李少林.光伏发电产业的激励方式、他国观照与机制重构田.东北财经大学产业组织与企业组织研究中心2014.