獨立儲能解決了配建儲能無盈利模式、充放電損耗自擔的問題,實現了利用小時數和設備質量的雙提升,成為全國主流建設方式。
截至2023年10月中旬,山東省新型儲能裝機達到323萬千瓦,其中獨立儲能236萬千瓦,成為山東儲能爆發式增長的“主力軍”。《山東省新型儲能配建轉獨立試點管理辦法(暫行)》的發布更是引發了全國的廣泛關注。
為解密山東獨立儲能爆發式增長的背后邏輯,筆者走訪調研了親身參與山東儲能發展的各界人士,揭示山東省具體舉措和儲能爆發式發展的深層次原因,希望能夠為全國各省份儲能發展提供參考。
發展背景
山東省風光資源豐富、工業發達,是全國電力裝機第一大省,截至2023年8月,電力總裝機達20246萬千瓦,甚至超過了德國。在國家“雙碳”目標的引領下,山東省新能源高速發展,“十四五”前三年新增電力裝機基本為風、光新能源,以光伏為例,近5年年均增速超過30%;截至2023年8月,山東省新能源和可再生能源發電裝機達到8625萬千瓦,同比增長28%,占電力總裝機的比重達到42.6%,同比提高5.2個百分點;到2025年,預計新能源和可再生能源發電裝機突破1億千瓦;到2030年,裝機可達到1.7億千瓦以上。
然而,在新能源高速發展的態勢下,其波動性給電網帶來的調節壓力也越來越大。目前,山東電力系統調峰資源早已消耗殆盡,火電日內啟停機等非正常調峰手段已經成為常態化;一次調頻資源逐漸緊張,相關輔助服務費用不斷上調。目前,山東省電力調峰主要依靠直調公用煤電機組及泰安、沂蒙等抽水蓄能電站,調峰手段相對單一,且調峰能力嚴重不足,尤其在冬、春季供熱期,約80%的煤電機組因需保障民生供熱使得機組靈活性調節能力下降。靈活性高、啟停響應快的燃氣機組也尚未建成投運,因此,近年來,山東省棄風、棄光率分別達到了2.1%和1.5%。隨著風電、光伏發電裝機的持續快速增長及外電規模的持續擴大,消納高比例可再生能源的任務也會愈發艱巨。
儲能是解決上述問題的有效手段,尤其是新型儲能技術的異軍突起為其提供了新的途徑。2020年,山東省首個新能源配建儲能電站——明德朝暉光伏電站配套儲能投產,實現了新型儲能零的突破,截至2020年底,山東省已建成6.96萬千瓦配建儲能,初具規模的同時,配建儲能的問題也逐漸暴露出來:
一是配建儲能質量較差。新能源企業建設儲能就是為了并網指標,在經濟利益的驅使下,使用的設備質量較差,甚至使用廢舊電池,消防設施更是能省則省。
二是儲能利用率很低。配建儲能充放電沒有收益,損耗的電量還需要新能源企業自己承擔,同時由于設備質量較差,出于安全考慮,企業選擇盡量不充放,造成設備閑置。
三是建設地點不靈活。電網中有很多關鍵節點更需要儲能,可以節省全電力系統的投資,但配建儲能只能按比例與風、光同場建設,不能按需布置在最需要儲能的地方,作用發揮打折扣。
四是調度運用不方便。由于單個儲能場站多為幾千到一萬千瓦,規模太小,占用電網調度資源比較嚴重,使用起來也比較繁瑣。
山東省能源主管部門很早就意識到了配建儲能存在的問題,在充分調研湖南省、廣東省、江蘇省儲能發展的基礎上,提出借鑒湖南省經驗,將配建儲能集中布置在電網需要的關鍵節點、新能源共享使用,以及參與電力市場盈利的思路,要求山東電力工程咨詢院、山東電力經研院等智庫機構研究并測算儲能需求和政策強度,組織國家電網有限公司、華能集團、華電集團、國家電投集團、三峽集團等企業積極布局獨立儲能項目,促進了山東省獨立儲能的發展。
落地實踐
獨立儲能是指具備獨立計量、控制等技術條件,以獨立主體身份直接與電力調度機構簽訂并網調度協議、由電力調度機構調度管理的儲能。獨立儲能想要真正落地,需要建設 “四梁八柱”,如支持政策、安全體系、市場規則、標準規范等,使其能夠融入電力系統的調度、安全、營銷、監管體系。山東省能源局聯合山東省發改委、山東省能源監管辦、國網山東省電力公司,在專業咨詢機構的技術支持下,省內規劃、調度、營銷、投資、工程各機構群策群力,構建獨立儲能落地的政策體系,在實踐中示范多種儲能技術,試驗多種安全技術和機制。開展的工作可歸納為三個堅持:
堅持政策引領,先行先試破題。創新出臺獨立儲能參與電力現貨市場、長時儲能、配建儲能轉獨立儲能等多個“全國第一”的儲能支持政策,要做到儲能發展政策支撐體系全國領先;首創獨立儲能電站進入現貨市場運行方式,創造“電量交易+容量補償+容量租賃”收益模式,儲能運行經濟性要得到可靠保障;率先將儲能配置比例高低作為風光資源獲取的首要條件,并按照配儲比例依次保障并網,儲能建設積極性顯著提升;推動儲能示范項目建設,相關經驗做法在全國能源工作會議上進行交流,成為各省市儲能發展的學習樣板。
堅持技術創新,塑造發展優勢。在獨立儲能的建設中堅持電化學、壓縮空氣、儲熱、制儲氫等主流技術齊頭并進,飛輪、液流電池、固態電池等差異化技術積極實踐,多種技術路線為儲能突破發展瓶頸提供了不同的解決方案;創新獨立儲能“自調度”交易機制,探索配建儲能聯合新能源進入電力現貨市場,其多元商業模式為全國儲能市場化運作帶來了“山東示范”;把好示范項目篩選關,建立科學的評價指標體系,確保項目選得出、建得成;示范“鋰電池+”模式,“鋰電池+液流電池”“鋰電池+固態電池”“鋰電池+鈉離子電池”等示范項目先后落地,用“大帶小”的方式有效解決了各類新技術初期面臨的經濟性問題。
堅持底線思維,筑牢安全防線。先后試驗微粒子、大數據、阻抗譜等預警技術,全氟己酮、高壓細水霧等滅火技術,壓縮空氣泡沫等防復燃技術,消防預警、滅火抑制、防止復燃三級電化學儲能消防體系逐步形成;超前啟動儲能設計、生產、建設、驗收、運維、管理等全過程標準制定計劃,已實施2項、立項8項,標準規范體系日趨全面;搭建在線監測平臺,全面開展涉網安全檢測,組織專家研究儲能電站安全薄弱點,預防阻止事故發生;組織全國首次電化學儲能電站火災應急演練,通過模擬實戰檢驗應對電站火災的防控能力,事故應急處置能力顯著增強。
經過三年的建設,山東省新型儲能裝機躍居全國第一,獨立儲能引領全國。目前,山東建成的獨立儲能示范項目亮點紛呈。華電萊城是全國首個“高壓級聯+集中液冷”的儲能項目,高壓級聯大幅壓縮占地18畝,集中液冷取消集裝箱內分散式空調,轉而采用大型機組制冷,電站效率提高4~5個百分點;三峽慶云是全國首個液冷大型儲能項目,綜合利用高效液冷管路流程結構和全變頻自然冷卻技術,電芯溫差降低50%,電池壽命顯著延長;濟寧微山綜合配置“風冷鋰離子電池+液冷鋰離子電池+固態電池”技術,效率提升2%~3%、輔助能耗降低20%;國家電投海陽項目示范1兆瓦/4兆瓦時液流電池技術,為長時儲能政策的出臺積累了寶貴的數據;肥城10兆瓦先進壓縮空氣儲能示范項目,有效驗證了先進壓縮空氣儲能技術的可靠性、可行性,為后續300兆瓦項目建設打下了堅實的技術基礎。在優質政策環境和堅強支撐體系的吸引下,華能、華電、國家電投、三峽、中核、中廣核、華潤等電力央企的首個百兆瓦級儲能電站全部落戶山東,陽光電源、遠景能源、特變電工等民企巨頭也將儲能領域的首個試點落在山東。山東獨立儲能在全國率先實現了盈利,截至2023年8月,山東已經有16個獨立儲能項目進入電力現貨市場運行。
優勢發揮
獨立儲能參與電力現貨市場,報量不報價,接受現貨價格,可賺取電能量交易收益;還可獲取山東電力現貨市場特有的容量補償費用;同時,獨立儲能可作為并網條件租賃給新能源,賺取容量租賃收入。目前,在山東省建設的獨立儲能功率均在60兆瓦及以上,連續充電時間2小時及以上。
與配建儲能相比,獨立儲能具有如下優勢:
一是建設質量高。獨立儲能充放電有收益,為了保證運營,投資企業會選用優質設備,在安全投入上也遠高于配建儲能。
二是設備利用率高。獨立儲能每天預測第二日電價,實施自調度,即自行決定第二天的充放電時段。實際數據證明,山東獨立儲能利用小時數是配建儲能的3倍以上。
三是建設地點靈活。獨立儲能可根據電力系統需求,在電力系統任一點建設,規模也根據需求設置,不受新能源建設地點的限制,可最大限度發揮儲能作用。
四是調度運用方便。獨立儲能規模較大,占用調度資源少,在緊急情況下調度使用更方便,還可以更有效地發揮減少旋轉備用、緊急功率支撐等多重作用。
在山東省已投產的新型儲能項目中,相比配建儲能,獨立儲能在裝機、收益、利用率等方面實現全面領先。從裝機占比看,配建儲能占30%,獨立儲能占70%;從收益模式看,配建儲能無收益模式且損耗自擔,獨立儲能可獲得新能源租賃、現貨電能量交易、容量補償三部分收益,占比分別為60%、25%和15%;從實際利用來看,2023年上半年配建儲能發電利用小時數192小時,相當于每天0.5次充放,而獨立儲能533小時,相當于1.5次充放;從參與電力市場實際收益情況來看,山東省連續運行超過一年的儲能項目有5個,大部分保持了微利。鑒于2023年儲能價格已經下降了25%。若按2023年造價,取上述 5個項目2023年平均運行數據測算,項目收益較好。
獨立儲能最大的盈利來源就是租賃,但存在的最大不確定性也是租賃。目前,山東儲能租賃價格由市場定價,2023年上半年平均為每年266元/千瓦,隨著儲能設備價格下降,儲能租賃價格也有下降的趨勢。而各項目租賃比例變化與企業內部需求緊密相關,華能、華電等企業集團風光電站自有率高,租賃有保障,項目收益穩定;有的企業自有風光電站少,靠市場全部租賃出去有困難,項目盈利較差。
創新政策
2023年,隨著山東省獨立儲能政策的逐漸穩定成熟,山東省能源主管部門又開始了新一輪的政策創新,主要包括長時儲能政策和配建儲能轉獨立儲能政策。
長時儲能政策
2023年7月23日,山東省發布《關于支持長時儲能試點應用的若干措施》,制定了全國首套長時儲能支持政策。長時儲能政策與山東獨立儲能政策框架相同,其收益仍然由電量交易、容量補償、容量租賃三部分組成,給予的政策和調整包括:電量交易上損耗部分不繳納輸配電價和基金附加,容量補償費用暫按其月度可用容量補償標準的2倍執行,容量租賃上按其功率的1.2倍折算配儲規模。
長時儲能是指連續滿功率放電時間在4小時及以上的儲能,是未來電力系統儲能的主力軍,包括但不限于壓縮空氣儲能、液流電池儲能等。長時儲能單位千瓦造價較高,按照現行獨立儲能政策盈利比較困難,為了扶持長時儲能盡早落地,打下良好的技術基礎和政策基礎,山東省能源主管部門出臺了該政策。在政策的編制過程中,山東省以壓縮空氣長時儲能造價、效率等指標為參考,結合山東獨立儲能支持政策進行了政策設計和技術經濟測算,對單位瓦時造價不高于1.25元、效率不低于66%的長時儲能項目有很好的支持效果,其他長時儲能應逐步達到此標準。
配建轉獨立政策
2023年8月23日,山東省發布《關于開展我省配建儲能轉為獨立儲能試點工作的通知》,建立了全國首套配建儲能轉獨立儲能的執行細則,明確了配建儲能轉獨立儲能的試點條件、申報程序及建設驗收方法等內容。其中,同一地點3萬千瓦及以上、改造后接入電壓等級110千伏及以上是配建儲能轉獨立儲能的基本條件。
獨立儲能通過實踐已經證明了其具有的巨大優勢,但如何盤活存量的配建儲能資產是擺在管理者面前的重大問題。國家發改委、國家能源局印發的《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》(發改辦運行〔2022〕475號)要求:“具備獨立計量、控制等技術條件,接入調度自動化系統可被電網監控和調度,符合相關標準規范和電力市場運營機構等有關方面要求,具有法人資格的新型儲能項目,可轉為獨立儲能,作為獨立主體參與電力市場。”根據國家要求,山東省制定了配建儲能轉獨立儲能的相關具體措施,從技術條件、安全方案、申報程序、建設驗收等方面明確了配建儲能轉獨立儲能的技術標準、操作方法和享受權利,在全國引起了很大反響。目前,華潤東營等項目正積極申請示范轉獨立,成為全國首批配建儲能轉獨立儲能的項目,為全國儲能發展探索了新的道路。
未來展望
展望未來,前景可期。創新是山東獨立儲能發展的根本動力,山東儲能已經走過規劃創新、政策創新、標準創新、安全創新階段,即將邁入新的發展階段。下一步,山東省將出臺《關于加強新型儲能入庫項目管理工作的通知》《分布式儲能支持政策》等常態化支持政策,開創分布式儲能新格局;發布《電化學儲能發電工程設計規范》《電化學儲能電站建設安全規范》《山東省建設工程消防審查驗收技術指南(電化學儲能電站)》《電化學儲能電站涉網性能技術監督管理規定》等系列標準,不斷完善新型儲能特別是獨立儲能的支撐體系,推動山東建成全國新型儲能先行區,為全國新型電力系統建設和“雙碳”目標的實現開創山東道路、貢獻山東力量。
來源:電聯新媒 文|裴善鵬
注:本文作者裴善鵬系山東電力工程咨詢院山東省能源大數據中心副主任、中國能源研究會儲能專委會委員。
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