【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、中國發(fā)展新型儲能的必要性

　　電力系統(tǒng)是我國當(dāng)前最主要的碳排放源之一。未來電力系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)就是構(gòu)建以新能 源為主體的新型電力系統(tǒng)，風(fēng)電、光伏、水電、核電等無碳能源將逐步取代化石能源成為發(fā)電的主力。截至2021年底，我國電力總裝機(jī)23.8億千瓦，其中風(fēng)電光伏裝機(jī)分別為3.3億千瓦以及3.1億千瓦，火電裝機(jī)（含生物質(zhì)）約13億千瓦。根據(jù)對人口變化、GDP增長、電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及電能替代、人均用電量增加等因素的綜合預(yù)測，我們預(yù)計至2030年，我國電力裝機(jī)規(guī)模將達(dá)36億千瓦，其中風(fēng)電8億千瓦，光伏10億千瓦，占比約50%。至2060年，我國電力裝機(jī)規(guī)模將達(dá)90～95億千瓦，其中風(fēng)電33億千瓦，光伏42億千瓦，占比超過 80%。

　　風(fēng)電、光伏在為我們帶來綠色低碳電力的同時，天然具有隨機(jī)性、間歇性和波動性，對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力提出了更高要求。隨著新能源占比增加，需要調(diào)節(jié)的功率變化幅度越來越大。

　　在電力系統(tǒng)新能源裝機(jī)占比不斷上升的同時，火電、核電等可靠性電源占比卻逐步降低，疊加極端氣候?qū)λ姵隽Φ挠绊懀蟠笙魅豕┙o側(cè)響應(yīng)與調(diào)節(jié)能力。此外，煤電、核電的長時間深度負(fù)荷調(diào)節(jié)可能對機(jī)組運行安全帶來風(fēng)險，也會增加額外的煤耗與碳排放。這些額外的供給側(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)需求必須依靠清潔高效的儲能裝機(jī)彌補。除滿足調(diào)節(jié)能力需求外，儲能對于電網(wǎng)的電力傳輸與安全，還能起到減緩電網(wǎng)阻塞，提供備用和黑啟動等作用。對于發(fā)電側(cè)，儲能能夠起到平滑新能源波動、提高新能源消納的作用。而負(fù)荷側(cè)的儲能裝機(jī)，能夠大大提升負(fù)荷側(cè)的自我平衡能力和響應(yīng)能力。

　　未來，我國電力系統(tǒng)的特征是以風(fēng)、光、水、核作為主力電源，配合足量的儲能裝機(jī)提 供調(diào)節(jié)能力，以最小化原則保留化石能源裝機(jī)作為部分基荷和保底調(diào)節(jié)，配合強(qiáng)大的電網(wǎng)傳輸調(diào)度能力和智能高效的負(fù)荷側(cè)響應(yīng)能力，具備安全可靠、清潔高效、靈活強(qiáng)韌等幾個特點的全新電力系統(tǒng)。儲能在新型電力系統(tǒng)中將起到不可或缺的重要作用。

　　在各類儲能技術(shù)當(dāng)中，抽水蓄能技術(shù)成熟可靠、全生命周期儲能成本低，是當(dāng)前儲能裝 機(jī)中的主力。截至2021年底，我國已投運的約4600萬千瓦儲能裝機(jī)中，抽水蓄能約為3700 萬千瓦，已開工建設(shè)的抽水蓄能電站超過6000萬千瓦。盡管如此，抽水蓄能電站存在廠址選擇不靈活、建設(shè)投資規(guī)模大、建設(shè)周期長等缺點或限制，難以通過技術(shù)手段解決。僅靠抽水蓄能，既無法滿足近幾年新能源裝機(jī)快速上漲所要求的儲能裝機(jī)，也無法滿足未來電力系統(tǒng)對儲能靈活的時空配置和多元化技術(shù)參數(shù)的要求。這給了各類“新型儲能”足夠的發(fā)展空間。我們認(rèn)為，經(jīng)過“十四五”和“十五五”期間的充分培育與發(fā)展，未來的新型電力系統(tǒng)之中，成熟的“新型儲能”技術(shù)將與抽水蓄能“并駕齊驅(qū)”，在源-網(wǎng)-荷的各類應(yīng)用場景下發(fā)揮重要的系統(tǒng)調(diào)節(jié)和安全保障作用。

　　二、新型儲能發(fā)展現(xiàn)狀

　　1、裝機(jī)情況

　　截至2021年底，全球已投運儲能項目裝機(jī)規(guī)模約2.1億千瓦，同比增長9%。其中，抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模約1.8億千瓦，占比首次低于90%。新型儲能累計裝機(jī)規(guī)模3000萬千瓦，同比增長67.7%，其中鋰離子電池裝機(jī)約2300萬千瓦，占據(jù)主導(dǎo)地位。在3000萬千瓦的新型儲能裝機(jī)中，美國是裝機(jī)量最大的國家，約650萬千瓦，中國緊隨其后，裝機(jī)量約580萬千瓦。其它新型儲能裝機(jī)較多的國家包括韓國、英國、德國、澳大利亞和日本。

　　我國截至2021年底，電力儲能裝機(jī)約4600萬千瓦，相比于2020年增長30%，占全球電力系統(tǒng)儲能裝機(jī)量的22%。2021年全年新增電力儲能裝機(jī)約1000萬千瓦，其中抽水蓄能增加約800萬千瓦，新型儲能裝機(jī)增加約200萬千瓦。在新型儲能的580萬裝機(jī)中，鋰離子電池占比最高，接近90%，折合裝機(jī)規(guī)模約520萬千瓦。其余新型儲能中，鉛蓄電池和壓縮空氣儲能占比相對較大。從各省已投運新型儲能裝機(jī)情況看，江蘇省裝機(jī)量第一，已超過100萬千瓦，廣東省和山東省次之，其余有較大裝機(jī)的省份包括青海、內(nèi)蒙古、湖南、安徽等。

　　2、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　新型儲能所包括的技術(shù)類型眾多，按照能量存儲方式不同主要分為機(jī)械儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能、化學(xué)儲能和儲熱等幾大類。每大類技術(shù)當(dāng)中又有多種完全不同的技術(shù)路線。根據(jù)放電時長，可將其分為功率型電儲能、能量型電儲能以及儲熱（冷）技術(shù)。

　　壓縮空氣儲能(Compressed Air Energy Storage，簡稱 CAES)，是機(jī)械儲能的一種形式。在電網(wǎng)低谷時，利用富余的電能，帶動壓縮機(jī)生產(chǎn)高壓空氣，并將高壓空氣存入儲氣室中，電能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢能；當(dāng)電網(wǎng)高峰或用戶需求電能時，空氣從儲氣室釋放，然后進(jìn)入膨脹機(jī)中對外輸出軸功，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，又將空氣的壓力勢能轉(zhuǎn)化為電能。CAES儲能系統(tǒng)中的高壓空氣在進(jìn)入膨脹機(jī)做功前，需要對高壓空氣進(jìn)行加熱，以提高功率密度。根據(jù)加熱的熱源不同，可以分為燃燒燃料的壓縮空氣儲能系統(tǒng)（即補燃式傳統(tǒng)壓縮空氣儲能）、帶儲熱的壓縮空氣儲能系統(tǒng)和無熱源的壓縮空氣儲能系統(tǒng)。

　　先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能系統(tǒng)（AA-CAES）在傳統(tǒng)CAES系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入蓄熱技術(shù)，利用蓄熱介質(zhì)回收壓縮階段產(chǎn)生的壓縮熱，并將高溫蓄熱介質(zhì)儲存起來，在釋能階段時高溫蓄熱介質(zhì)通過換熱器對高壓空氣進(jìn)行預(yù)熱。蓄熱系統(tǒng)代替了燃燒室的補充燃燒來加熱空氣，從而達(dá)到減小系統(tǒng)能量損失、提高效率的目的。此外，有些AA-CAES系統(tǒng)采用液態(tài)壓縮空氣存儲在儲罐中的形式，擺脫了自然條件的限制。

　?、賶嚎s空氣儲能

　　壓縮空氣儲能技術(shù)在本報告所討論的新型儲能技術(shù)中屬于相對進(jìn)展較快、技術(shù)較為成熟的技術(shù)，已進(jìn)入100MW級示范項目階段。早期壓縮空氣儲能系統(tǒng)依賴燃?xì)庋a燃和自然儲氣洞穴，但目前已無需補燃，并可以應(yīng)用人造儲氣空間。壓縮空氣儲能技術(shù)與燃機(jī)技術(shù)同宗同源，主要痛點在于設(shè)備制造和性能提升。大型壓氣設(shè)備、膨脹設(shè)備、蓄熱設(shè)備、儲罐等設(shè)備的性能提升是效率、經(jīng)濟(jì)性和可靠性提升的關(guān)鍵。十四五期間壓縮空氣儲能系統(tǒng)效率有望提升至65%～70%，系統(tǒng)成本降至1000～1500元/kW·h?！笆逦濉蹦┘爸笙到y(tǒng)效率有望達(dá)70%及以上，系統(tǒng)成本降至800～1000元/kW·h。

　　技術(shù)優(yōu)劣勢。壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有容量大、工作時間長、經(jīng)濟(jì)性能好、充放電循環(huán)多等優(yōu)點。壓縮空氣儲能系統(tǒng)適合建造大型儲能電站（>100MW），放電時長可達(dá)4小時以上，適合作為長時儲能系統(tǒng)。壓縮空氣儲能系統(tǒng)的壽命很長，可以儲/釋能上萬次，壽命可達(dá)40年以上；并且其效率最高可以達(dá)到70%左右。壓縮空氣儲能技術(shù)與蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)同宗同源，技術(shù)通用性強(qiáng)，設(shè)備開發(fā)基礎(chǔ)較好，建造成本和運行成本容易控制，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

　　產(chǎn)業(yè)鏈及成本：壓縮空氣儲能的上游主要是原材料與核心部件（模具、鑄件、管道、閥門、儲罐等）的生產(chǎn)加工、裝配、制造行業(yè)，屬于機(jī)械工業(yè)的一部分，但涉及壓縮空氣儲能本身特性和性能要求，對基礎(chǔ)部件的設(shè)計、加工要求較為嚴(yán)格。中游主要是關(guān)鍵設(shè)備（壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、燃燒室、儲熱/換熱器等）設(shè)計制造、系統(tǒng) 集成控制相關(guān)的行業(yè)，屬于技術(shù)密集型的高端制造業(yè)，具有多學(xué)科、技術(shù)交叉等特性。下游主要是用戶對壓縮空氣儲能系統(tǒng)的使用和需求，涉及常規(guī)電力輸配送、可再生能源大規(guī)模接入、分布式能源系統(tǒng)、智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)等多個行業(yè)領(lǐng)域。

　　現(xiàn)階段百兆瓦級壓縮空氣儲能功率成本約為4000-6000元/kW，能量成本約為 1000-2500元/kWh，循環(huán)效率可達(dá)65-70%，運行壽命約為40-60年。壓縮空氣系統(tǒng)初投資成本主要包括系統(tǒng)設(shè)備、土地費用和基建等。系統(tǒng)設(shè)備包括了壓縮機(jī)機(jī)組、膨脹機(jī)機(jī)組、蓄熱系統(tǒng)（換熱器、蓄熱器、蓄熱介質(zhì)、管道）、電氣及控制設(shè)備、儲氣室等。

　　三、新型儲能政策環(huán)境

　　1、國家政策

　　針對新型儲能發(fā)展，2021年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，以實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和為目標(biāo)，將發(fā)展新型儲能作為提升能源電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、綜合效率和安全保障能力，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要舉措，以政策環(huán)境為有力保障，以市場機(jī)制為根本依托，以技術(shù)革新為內(nèi)生動力，加快構(gòu)建多輪驅(qū)動良好局面，推動儲能高質(zhì)量發(fā)展?！暗?2025年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上”，這是國家政策層面第一次明確儲能裝機(jī)目標(biāo)。特別強(qiáng)調(diào)，要明確新型儲能獨立市場主體地位、健全新型儲能價格機(jī)制、健全“新能源+儲能”項目激勵機(jī)制。

　　2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方 案》，對《指導(dǎo)意見》中所提出的目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)一步明確和細(xì)化。要求“到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。新型儲能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，核心技術(shù)裝備自主可控水平大幅提升，標(biāo)準(zhǔn)體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟。其中，火電與核電機(jī)組抽汽蓄能等依托常規(guī)電源的新型儲能技術(shù)、百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)實現(xiàn)工程化應(yīng)用”

　　在國家《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》之后，江蘇、山東、寧夏、青海、浙江、河南等多個省份均于 2022 年提出了各自的十四五新型儲能實施方案，實施方案中大都明確 了新型儲能重點發(fā)展的應(yīng)用場景，從電力市場和調(diào)用層面針對新型儲能給予明確的政策支持，部分省份還明確了儲能的租賃價格及輔助服務(wù)價格。

　　四、新型儲能發(fā)展趨勢

　　1、新型儲能技術(shù)發(fā)展趨勢

　　壓縮空氣儲能未來的研發(fā)方向是改進(jìn)核心器件，優(yōu)化儲能系統(tǒng)設(shè)計，研究新型儲氣技術(shù) 與設(shè)備，實現(xiàn)設(shè)備模塊化與規(guī)?；?，提高系統(tǒng)效率和使用壽命，提升單位體積的儲氣密度以及降低成本。

　　預(yù)計2025年前，先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能技術(shù)達(dá)到成熟水平，完成百兆瓦項目示范。后續(xù)進(jìn)一步研究適用于深冷液化空氣儲能的寬范圍、高溫離心壓縮機(jī)，研發(fā)高壓高速級間再熱式透平、納微結(jié)構(gòu)復(fù)合儲熱蓄冷材料。目標(biāo)是將系統(tǒng)效率提升至70%以上，功率成本降至 5000～6000元/kW。利用洞穴的大規(guī)模壓縮空氣的儲能度電成本降至0.15元/以下，成為長時儲能的可選技術(shù)。

　　2、儲能“十四五”規(guī)劃及示范項目

　　經(jīng)統(tǒng)計，當(dāng)前已有十六個省公布了“十四五”期間新型儲能裝機(jī)規(guī)劃目標(biāo)，總量已接近4800萬千瓦。示范項目方面，各省在總結(jié)前期新型儲能示范項目的基礎(chǔ)上，2022年批準(zhǔn)的新型儲能示 范項目的數(shù)量和裝機(jī)均大幅增加，總量約18GW/37GWh。分析已公布的示范項目信息，磷酸鐵鋰電池仍占據(jù)了絕對優(yōu)勢的裝機(jī)份額，此外，鈦酸鋰電池、鉛蓄電池、AGM鉛酸 鉛碳電池、液流電池、熔鹽儲能、液態(tài)空氣、氫儲能、鋁離子電池、鈉離子電池、重力儲能均有示范項目上榜。時長方面，主要以1小時及2小時的儲能要求為主。但對于非鋰離子電池項目，會配置4小時以上的時長要求。冀北電網(wǎng)要求較為特殊，均要求4小時儲能時長。

　　2022及2023年在政策及市場的雙重驅(qū)動下，新型儲能市場會有爆發(fā)式增長，年裝機(jī)均會超過1200萬千瓦，市場規(guī)模約為2021年的5～6倍。2024年及2025年，預(yù)計裝機(jī)能量會穩(wěn)定在1000～1200萬千瓦之間，至2025年，預(yù)測的新型儲能總體裝機(jī)量中值約4800萬 千瓦。在各儲能技術(shù)的裝機(jī)量劃分方面，預(yù)計鋰離子電池（以磷酸鐵鋰為主）的市場會 面臨壓縮空氣、液流電池、重力儲能等其他儲能技術(shù)的一定擠壓，在新增裝機(jī)量中的占 比以及累積裝機(jī)量占比會持續(xù)走低，從目前占比約90%降低至80%附近。

　　2025年壓縮空氣儲能的裝機(jī)絕對值最高，約280萬千瓦。液流電池裝機(jī)量緊隨壓縮空氣之后，2025年預(yù)期裝機(jī)可達(dá)230萬千瓦。其他儲能的增長相較于前面幾種相對較慢，但也有約40%的復(fù)合增長率。

　　五、新型儲能發(fā)展面臨的問題

　　1、新型儲能示范（首臺套）項目落地實施困難重重

　　示范項目代表著創(chuàng)新技術(shù)的首次規(guī)?；瘜嶋H應(yīng)用，特別是首臺套項目的建設(shè)，沒有可參照對比的成熟案例，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等往往缺失或與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)不一致，在項目立項審批時會觸及到很多原有規(guī)章制度的空白，地方政府和主管部門在項目審批過程中 缺乏依據(jù)難以決策，使得應(yīng)用新技術(shù)的項目落地難度增大，不利于新型技術(shù)的發(fā)展和示范。市場對于創(chuàng)新技術(shù)也存在較多“歧視”現(xiàn)象，出于規(guī)避未知風(fēng)險的考慮，相關(guān)項目市場 招標(biāo)會對歷史業(yè)績等提出明確要求，示范（首臺套）項目難以通過市場化方式推動落地；另一方面，示范（首臺套）項目存在較多的不確定性，需要通過實際項目進(jìn)行驗證和優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)性無法保證，難以獲得市場和投資者的青睞，在資金、應(yīng)用場景、審批流程等多重因素制約下，項目落地困難重重。

　　2、新型儲能價格機(jī)制未建立，商業(yè)模式仍有待探索

　　“雙碳”目標(biāo)引發(fā)了電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的深度變革，電力供應(yīng)可靠性、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、 新能源高效利用等成為未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主線，儲能作為提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、促進(jìn)新能源消納的重要措施，是新型電力系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，電力系統(tǒng)中增加儲能已成為共識，但沒有完善的價格機(jī)制支撐，額外增加的儲能設(shè)備缺乏投資回收渠道，難以吸引更多的資本投入，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前只有部分省份對獨立共享儲能建立了較為明確的市場規(guī)則，但相關(guān)規(guī)則基本只著眼當(dāng)下，無法長期適用。對新能源項目配置的儲能裝機(jī)來說，其受調(diào)度機(jī)制與回報機(jī)制不明確影響，不僅不能發(fā)揮儲能裝機(jī)的作用、更無投資回收機(jī)制和渠道。對于用戶側(cè)儲能，除峰谷差套利外尚無其它盈利模式?？傮w來看，適合國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場機(jī)制和商業(yè)模式仍有待進(jìn)一步探索。

　　3、新能源配置儲能標(biāo)準(zhǔn)缺失，監(jiān)管難度加大

　　隨著對儲能在電力系統(tǒng)中重要性的認(rèn)識不斷加深，新能源項目要求配置儲能逐漸成為常態(tài)。自2020年起，地方各省對于新能源項目配置儲能的政策要求力度已逐漸加強(qiáng)。沒有價格機(jī)制的支撐，儲能設(shè)備的配置屬于純成本開支，對于平價上網(wǎng)后盈利能力有限的新能源發(fā)電項目造成極大壓力，從實際情況來看，目前缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和管理，小規(guī)模的儲能難以真正發(fā)揮作用，造成資源的極大浪費。

　　新型儲能的市場發(fā)展速度快于標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管制度體系的建設(shè)速度，使得當(dāng)前儲能行業(yè)監(jiān)管 難度加大，個別地方為了招商引資，要求新能源必須配置儲能，增加項目投資成本，項目業(yè)主為降低成本使用低價劣質(zhì)產(chǎn)品，造成低端技術(shù)憑借價格擠壓先進(jìn)技術(shù)、參數(shù)虛標(biāo)作假等劣幣驅(qū)逐良幣的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響行業(yè)健康發(fā)展。

　　4、新型儲能在國家法律層面的支持不夠

　　盡管近年來國務(wù)院、各部委和各級地方政府對于發(fā)展儲能的政策密集出臺，一再強(qiáng)調(diào)發(fā)展儲能（特別是新型儲能）的重要性，但缺乏頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)缺失等系列問題。目前新型儲能產(chǎn)業(yè)正面臨商業(yè)化發(fā)展初期向規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵時期，需要政策作出更強(qiáng)有力的支持。自2010年《中華人民共和國可再生能源法（修正案）》提出了“電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)發(fā)展和應(yīng)用儲能技術(shù)”的原則性要求，至此再未從立法層面對儲能作出規(guī)定，相對概括的要求無法對儲能企業(yè)參與市場活動提供明確的指導(dǎo)和規(guī)范作用。雖然在《電力中長期交易市場規(guī)則》等政策中明確支持儲能企業(yè)是電力交易市場的獨立主體，但具體的權(quán)利義務(wù)等交易規(guī)則并未明確，仍體現(xiàn)出明顯的原則性和指導(dǎo)性特征，儲能企業(yè)的獨立市場地位仍未真正落實，亟需從法律層面給予明確定位，為新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供法律保障。

來源：本站原創(chuàng)