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图 1 传统视角和能源系统视角下的储能产业发展
五、储能经济性的持续改善在于“开源节流”
当前“新能源+储能”相较于传统化石能源的经济性不高是限制储能进一步发展的关键因素2,为促进能源转型,需通过“开源”“节流”实现储能经济性的不断改善。
节流方面,主要通过提升储能全寿命周期的技术经济性从而达到降低储能成本的目的。可通过提高储能循环寿命、研发新型廉价替代材料、标准化生产流程、储能资源梯级利用和回收循环利用等手段实现储能全寿命周期的技术经济性的改善。如实现锂电池80%充放电深度下循环寿命超万余次;研发替代贵金属镍和钴电极的新型电池技术;拓展储能梯次利用场景,同时在技术层面上实现物尽其用,尽可能降低储能退役时的剩余容量(如将原先80%剩余容量即退役的电池改善到剩余容量60%时再退役),从源头上延缓电池退役;通过电池生产端的标准制定实现电池回收阶段自动化生产线的标准化统一筛选、拆解、匹配等流程。
开源方面,需通过多样化储能应用场景、丰富商业模式,实现储能多功能复用下的价值挖掘;此外,借助新型能源技术进一步激发储能价值发挥。储能作为一种灵活性极强的调节资源,其具备功率价值(power value)、容量价值(capacity value)和能量价值(energy value),在电力系统不同环节、不同场景通过单种或多种功能组合发挥不同作用。
图 2 储能在各应用场景、环节的价值体现
当前由于市场机制不完善、储能价值评估方法欠缺、受益对象难以识别、各利益主体间价值分摊原则尚未明确等因素,导致储能存在“打黑工”的情况,储能的灵活性未能充分发挥出来,且其价值未能全部量化补偿,故应从以下两方面着手推进储能经济性的改善。
首先,建立完善储能价值评价体系。研究储能系统提供各类服务的直接效益和间接效益;基于储能受益对象识别方法,研究多元受益主体间的价值分摊技术,并提出适合不同储能应用场景的储能价值评估方法,为储能价值量化评估提供新思路,进一步丰富储能价值发挥。
其次,盈利模式丰富方面,可通过完善市场机制、开发储能灵活BMS、EMS管理系统实现储能的多功能复用,实现储能价值叠加。基于多场景复用盈利模式下的储能综合价值不再是原先从项目角度分析的单一直接价值,而是从单一价值到综合价值的拓展。单个储能多功能复用、多个储能集中调度管控及多渠道成本回收的多元价值构成是未来储能主要盈利模式。由单一商业价值到综合商业价值,不仅储能成本回收渠道拓宽,而且利益分配模式及其衍生出的一系列价格机制将带来储能商业逻辑的根本性变化。
图 3 基于多功能复用下的储能综合价值发挥
六、能源新技术的应用将成激发储能发展的催化剂
在能源领域,各国都在积极抢占能源技术创新和商业模式创新的制高点,如何将人工智能、区块链、大数据、物联网、5G等现代信息通信技术和控制技术深度融合能源系统,解决能源电力转型中的新困难、新挑战,并促进储能相关产业链发展,是当前亟需解决的又一难题。新技术的引入正在为储能综合解决方案及商业模式创新提供新的思考维度。
例如,通过引入区块链等新技术实现将主体不同(电网企业、用户自建、社会资本投资等)、位置分散(电源侧、电网侧、用户侧)、类型各异(集中式储能、分散式储能、移动式储能)的储能资源聚合,促进分散储能的跨时空功能共享,发挥储能系统级价值。构建电网与“新能源—储能—用户”的共享网络体系,依托区块链技术为广域储能交易构建安全接入、公开透明的系统平台,实现储能的跨时空功能共享,最终达到源网荷储多方利益共赢的利益共享。
图 4 广域储能跨时空功能共享示意图
上图中各情景定义如下:
情景1:单个储能电站在不同时段以多功能复用的方式实现时间上的功能共享;情景2:归属同一主体但地理位置分散的分布式储能,其通过在多个分布式储能间进行同种功能的分摊实现空间上的功能共享,如河南16个储能电站同时进行河南电网调峰,实现单个储能电站难以发挥的功能;情景3:归属不同主体且地理位置分散的多种储能形式,通过场景1和场景2中功能共享模式实现多主体储能的跨时空功能共享。
随着储能发展及电力市场的不断完善,储能发展逐渐从单个储能电站发挥单种功能过渡到情景1中单个储能电站发挥多种功能共享和情景2位置分散储能的功能分摊和聚合;未来,随着储能商业模式的不断丰富及储能云的兴起,储能与新能源电站及用户将进入多主体储能的跨时空功能共享阶段。
七、储能的安全性、标准化及评价机制将是约束储能发展的三大关键因素
安全性方面,储能本体的安全性及其与能源电力系统交互时的安全性是影响储能发展的关键制约因素。标准化方面,标准化涵盖储能技术(储能本体技术、集成应用、运维技术、梯次利用及回收技术等)的标准化及储能数据库标准化。评价机制方面,应包含储能建模仿真平台评价、储能可行性评价、储能价值评价等方面。
表1 储能发展面临的三大关键制约因素
1.从物理活性及熵原理角度考虑,能源的利用形式越高级其对应的物理活性越大,存储的难度也越大。如火电厂中的煤可视为一种原料形式的储能,其存储时长、成本都较储电更容易实现。由于当前风光无法实现直接存储,故风光的存储更多以储电的形式存在。
2.化石能源经济性好主要是未考虑化石能源形成的漫长时间成本。
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