2021年以来,资本市场上,储能概念股表现极为抢眼,宁德时代、阳光电源、科华数据等相关公司的股价均实现了翻倍增长。资本市场热潮背后,中国新型储能装机规模也在爆发式增长。据不完全统计,2021年上半年,国内新增新型储能装机规模超10GW,同比增长超600%。
2021年10月,华为数字能源技术有限公司与山东电力建设第三工程有限公司签约沙特红海新城储能项目。据介绍,沙特红海新城储能项目的储能规模达到1300MWh,是迄今为止全球规模最大的储能项目,也是全球最大的离网储能项目,未来整座城市的电力将完全来自新能源,对全球储能产业的发展具有战略意义和标杆示范效应。
储能市场广阔
近年来,无论是新能源汽车、光伏、芯片还是高端制造的发展,都需要使用大量的电力,这就在一定程度上造成了用电量的持续增加。据信达证券研究,截至2021年7月14日,全国日用电量达到271.87亿千瓦,比去年同期最高值增长超过10%,再次创造用电量历史。由于电力供需偏紧,2021年在部分地区采取了一定的有序用电管控措施——“拉闸限电”。其中东北缺电的情况最为严重,这与当地风电占比过高有关。以风电为代表的可再生能源发电受天气因素影响较大,具有随机性、波动性和间歇性的特点,这就导致其难以保证区域内居民的持续稳定用电。
当前,我国大多数水光风资源分布在西南和西北偏远地区,远离需求巨大的经济发达地区,具有一定的地域性。除了地区问题外,水电、太阳能和风能发电另外一个主要问题就是供电时间具有周期性、不确定性,太阳能只是在白天晴天才有,风力也变化无常,从而导致我国水电、太阳能和风能发电常常遇到弃水弃光弃风的问题。
根據国家规划,预计到“十四五”末,新能源将成为各地的主力电源。当新能源成为发电来源时,解决其供电时间上的周期性和不确定性的一个重要解决方案就是储能,依靠储能可以很好地对风电、光电等进行保存,从而实现“削峰填谷”的调节作用。
储能,简单来说就是通过特殊的设备,在发电高峰时将部分电储存起来,在发电低谷时将储存的电释放出来。储能包括物理储能,比如抽水蓄能、飞轮储能等,还包括电化学储能,比如铅酸电池、锂离子电池等,还有电磁储能,比如超级的电容器、超导储能等。
一方面,激增的用电需求促使煤电以外的其他可再生能源发电得到了增长,另一方面,“双碳”目标的提出也倒逼着储能行业的进一步发展。2021年10月24日,中共中央、国务院正式发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,明确提出“加强电化学、压缩空气等新型储能技术攻关、示范和产业化应用”要求以及坚持“全国统筹、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险”的原则。“新能源+储能”项目激励机制以及各项储能发展政策的发布实施,为新型储能产业的快速发展提供了重大机遇。
新型储能是指,除抽水蓄能外的新型电储能技术,包括电化学储能、压缩空气储能、熔融盐储能等。目前来看,国内的新型储能主要指电化学储能,即通过电池完成能量储存、释放与管理的过程。与抽水储能对比,电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短、成本持续下降等优势,而且应用场景最为广泛,主要分电源侧、电网侧、用户侧三类,比如风电、光伏电源侧配储能,解决新能源波动性问题;电网侧的储能,主要用于电网调峰、调频等。
新型储能是提高电力系统调节能力、提升清洁能源消纳和存储能力的重要举措,是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要支撑,对促进清洁低碳、安全高效的能源体系建设意义重大。因此,新型储能被认为是未来的主流储能技术,会占据90%以上的储能市场。
2020年,我国新型储能新增投运规模就已经突破百万千瓦大关,新型储能基本实现了由研发示范向商业化初期过渡。中国已投运电力储能项目累计装机容量(物理储能、电化学储能以及熔融盐储热)达到35.1GW,尤其是电化学储能应用呈现爆发式增长态势,已投运电化学储能项目累计装机规模为3.2GW,较2019年同比增长了91.2%。2020年首次超过美国,在全球市场的占有率达到了33%。2015年—2020年,中国电化学储能装机复合增长率超过80%,2020年电化学储能的同比增长甚至达到了91.2%,中国成为全球最大的电化学储能市场。如果说全球电化学储能还只是在高速路上奔跑,中国的电化学储能称得上是在“飞”。
2021年,我国进入“十四五”发展的新阶段,新型储能也随之进入了新的发展阶段,国家政策也第一次明确了新型储能装机目标。2021年7月,国家发改委、国家能源局首次提出加快推动新型储能发展的意见,下发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,提出到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达3000万千瓦以上。
政策的强势推动下,2021年11月,浙江发布《关于浙江省加快新型储能示范应用的实施意见》,提出2021年—2023年,全省建成并网100万千瓦新型储能示范项目,“十四五”期间力争实现200万千瓦左右新型储能示范项目发展目标。12月,内蒙古自治区发布《加快推动新型储能发展的实施意见》,到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,建成并网新型储能装机规模达到500万千瓦以上。
随着可再生能源发电占比的不断提升,以及锂电池成本的持续降低,电化学储能的必要性与经济性进一步凸显,未来的成长空间也较为可观,长期发展前景巨大。据相关部门预测,未来10年电化学储能装机将持续高增长,预测年复合增长率将达31%。业内人士估计,我国电化学储能装机累计规模在“十四五”期间将保持57%年复合增长率,理想状态下能够达到70.5%。可以预见,规模化储能产业将实现跨越式发展。
“安全”二字高悬于顶
储能行业快速发展的同时,多发的国内外安全事故也为行业发展敲响警钟,仅2021年以来,就有多起储能安全事件发生。
2021年4月6日,韩国一光伏电站储能系统(ESS)起火,这场大火烧毁了太阳能发电设施,烧毁面积达22平方米,共造成约4.4亿韩元损失。相关部门初步調查后指出,着火点在储能单元内部发生。
2021年4月16日,北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站施工调试过程中起火,消防员在对电站南区进行处置过程中,电站北区在毫无征兆的情况下突发爆炸,最终导致2名消防员牺牲,1名消防员受伤,电站内1名员工失联,火灾造成直接财产损失1660.81万元,这也是目前我国发生的最严重的储能安全事故。事故调查分析,最初是由电池过放电(即电池放电超过截止电压后继续放电)导致热失控,电池热失控后在整个系统中蔓延,继而发生爆燃,最后导致事故不可控。
2021年7月底,全球最大的电池储能项目之一的澳大利亚维多利亚储能项目调试期间起火后燃爆,大火连烧4天才被扑灭。维多利亚消防管理局方面表示,该火灾是由一个装载有13吨锂离子电池的特斯拉Megapack电池组起火引起的,火势随即蔓延至其他电池组。
根据中关村储能产业技术联盟不完全统计,从2011年至2021年9月,全球储能安全事故共发生50余起,其中,事故起数排名前4位的是:韩国30余起、美国10起、中国4起、澳大利亚3起。从多次发生的储能事故来看,大多数事故发生在电站运行过程中或检修运维环节,只有少数发生在建设环节或者安装调试环节。有报告经过对多起储能安全事故原因进行分析,总结出以下四个方面原因,即电池系统缺陷、应对电气故障的保护系统不周、运营环境管理不足、储能系统综合管理体系欠缺。
电化学储能属于能量高度密集的化学集成设备,安全风险较高,加之储能安全相关的系列法规标准存在滞后和缺失,储能电站在项目规划、市场准入、电池安全质量管控、建设运营、维护管理、退役回收等各环节都存在事故风险,同时相应的安全管理和监督机制不健全、风险感知预警能力较弱、消防应急处置难等问题尚未解决,这些都有可能导致储能事故的发生。
频发的安全事故加重了民众和政府对此类项目安全的担忧,这对储能行业安全可持续快速发展造成严峻挑战。目前,国内电化学储能电站装机容量快速增长,电站安全运行压力和安全隐患也随之显著上升。不管外界如何热炒概念,业内深知,安全问题是储能不可逾越的技术门槛。
中关村储能产业技术联盟常务副理事长俞振华谈到:“储能作为新兴事物,在迅猛发展之时,一定会遭遇新的风险挑战。而目前国内外都非常关注的储能产品质量和安全风险就是其中不容忽视的挑战之一。衡量产品质量及安全风险无疑需要标准作为支撑。”
当前储能产业正处于发展窗口期,安全有序是产业行稳致远的首要前提。中关村储能产业技术联盟2021年6月发布的《2020年中国光储市场发展报告》称,目前储能电站仍缺乏系统性的标准和规范,存在唯低价中标、忽略系统安全的现象,需要国家尽快出台系统性规范及安全标准。
“高质量发展新型储能,不能为了配储能而配储能。要高度重视新型储能产品的技术标准和质量问题。”电力规划设计总院院长杜忠明建议,“下一步应将新型储能纳入新型电力系统规划设计里,以形成完整的理论体系。”
习近平总书记多次强调 ,“发展决不能以牺牲人的生命为代价,这必须作为一条不可逾越的红线”。为此要坚持统筹储能产业发展和安全,坚决守牢安全底线。安全、成本和软件是制约储能行业健康可持续发展的主要障碍,其中安全是储能行业高质量发展的底线,要将安全理念渗透到储能设计研发、生产制造、安装调试、运行管理和维修退役的每一个过程和环节,实现储能安全系统化、精细化的管控,建立储能系统的“本征安全”“主动安全”和“被动安全”三道安全防护策略。俞振华表示,近几年,在各国环保政策及激励政策的影响下,储能行业正在朝着规范化、有序化方向迈进。
山东省已经打响了切实加强电化学储能电站安全管理“第一枪”。2021年7月,山东省能源局、国家能源局山东监管办公室发布《关于我省化学储能电站项目督导检查的工作方案》,明确了山东化学储能电站项目的督导检查对象、督导检查时间、督导检查内容、督导检查方式及有关要求。其中,强调要重点检查化学储能电站安全管理情况,包括关键设备质量、电站设计、施工、运维、并网、安全管理等。
2021年8月,国家发改委发布《电化学储能电站安全管理暂行办法(征求意见稿)》,明确提出电化学储能电站安全管理应建立“企业负责、行业自律、政府监管、社会监督”的管理机制。迈出了对电化学储能电站安全管理的关键一步。
凡事预则立,不预则废。俞振华表示:“确保储能安全,必须在设计建设之初,严格依照标准执行。一是在建筑设计阶段,要按照相关标准综合协调,考虑周全。二是在电站实际运行阶段,安装全方位的监控设施,实时监控,发现问题及时解决。总的来说,事前防范是成败的关键。”