碳達峰碳中和目標下儲能發展的研究

季鵬程

（中國華電集團有限公司上海公司，上海 200126）

0 引言

中國的“碳達峰碳中和”路徑走的是一條中國特色的道路。第一在于，規模巨大，減排時間很短，只有40年，速度快。第二，要實現能源、經濟、環境同步調整。新發展格局下，對于儲能產業未來發展有整體性的影響。新能源是儲能發展的重大動力。過去，能源轉型強度越大，新能源發展越高，儲能需要越大。現在，雙碳下儲能發展增加了新的動力。未來，新能源和儲能會有更加跨越式的發展。

1 儲能發展現狀評價

1.1 儲能發展規模

參考中關村儲能產業專業應用技術聯盟的數據統計，直到2020年底，全世界儲能裝機設備早已實現191GW，在這其中，抽水蓄能裝機設備占據儲能總裝機設備的90.30%，電化學儲能裝機設備比例為7.50%，熔融鹽儲熱裝機設備比例為1.80%，壓縮處理空氣儲能與飛輪控制部件儲能比例都是0.20%。2020年新加儲能裝機設備6.4GW，雖然有疫情影響仍逆勢增長，在這其中，電化學儲能打破10GW。直到2020年底，中國已經投入儲能項目積累35.6GW，新加裝機設備3.2GW，相比同時間增加9.80%。我國抽水蓄能裝機占儲能總裝機的89.3%，電化學儲能裝機設備比例為9.20%，熔融鹽儲熱裝機設備比例為1.50%，壓縮空氣儲能裝機占比為0.03%。

1.2 儲能發展特點

目前，抽水蓄能主導作用地位不變，電化學儲能提升發展非常迅速，儲能產業發展具有以下具體特點。

（1）運營費用低廉的大型儲能專業應用技術，抽水蓄能主導作用地位不變。抽水蓄屬于大型、集中型能量保存，其專業應用技術十分成熟穩定，運行工作成本費用偏低。抽水蓄能在儲能應用過程里的主導作用地位，短時間內依然不會被動搖。

（2）電化學儲能迅速提升發展，是儲能交易市場提升發展的全新推動力。電化學儲能專業應用技術持續獲得突破，儲能設備設施的投資維護保修成本費用大幅減少，儲能容量上限進一步提升，使用壽命期限延遲。電化學儲能未來規模化開發具有重要意義，（低成本）高效率的電化學儲能專業應用技術為中國儲能產業提升發展明確分布方向[1]。

2 儲能技術及成本趨勢

2.1 儲能技術類型

儲能專業應用技術，是表示使用一定的方式或設備把電能轉變成為其他方式的能量并且展開高效的保存。一般實際狀況下儲能專業應用技術，包括本體專業應用技術和使用專業應用技術，在這其中本體專業應用技術是儲能專業應用技術的根本基礎。儲能專業應用技術路線多樣，包含電儲能、熱儲能與氫儲能三大種類，在這其中電儲能是重要的儲能模式，也劃分為兩大類方式，依次是電化學儲能與機械設備儲能。在電化學儲能里，通常包含各種工作電池專業應用技術，當前通常包括鋰工作電池儲能、鉛化學蓄電池儲能與鈉硫工作電池儲能；機械設備儲能通常都是經過物理模式展開水平保存，當前通常包括抽水蓄能、壓縮處理空氣儲能與飛輪控制部件儲能[2-5]。各儲能技術特點如表1所示。

2.2 儲能技術成本趨勢分析

平準化度電成本（Levelized Cost of Elcctricity，簡稱LCOE）是衡量各種能源新技術經濟性的常用方法，其指為考慮資金時間價值的儲能設備每kWh發電量的全生命周期成本。計算儲能系統成本時需要考慮各生命周期部分，包建設、運行、維護、退役等。儲能電站的工作周期成本費用，通常都是由安裝設置成本費用與運行工作成本費用組成，在這其中，安裝設置成本費用劃分為體系成本費用、額定有效功率轉化處理成本費用以及土建成本費用三大部分，運行工作成本費用劃分為運行流通維護成本費用、電站回收重復利用殘值以及其他成本費用。通過建立成本學習曲線模型預測儲能成本的變化，分析機械類儲能、電氣儲能專業應用技術等不同種類儲能成本費用，具體如下：

（1）壓縮空氣儲能。2021-2030年，成本降至800-1000元/kWh；到2050年，成本降至600-800元/kWh。

（2）鋰離子電池。2021-2030年，成本降至1000-1500元/kWh。到2050年，成本降至600-800元/kWh。

（3）液流電池。2021-2030年，成本降至2200-2500元/kWh；到2050年，成本降至1800-2000元/kWh。

（4）鉛蓄電池。2021-2030年，成本降至500-600元/kWh。到2050年，成本降至400-500元/kWh。

表1 各類儲能技術特點專業應用技術種類

3 “雙碳”目標下儲能發展

碳達峰、碳中和，是國家通過反復思考做出的重大策略，事情影響關乎華夏民族永續提升發展與建設人類命運共同體。我國實施“碳達峰、碳中和”途徑，不僅需要完成“碳達峰、碳中和”目標，又要保障國家能源安全，我國面臨巨大挑戰。因此，實現“雙碳”目標，其主要實施路徑包括三個方面：①減少高碳能源的使用和消費（主要為化石能源）；②用低碳或零碳的可再生能源來替代一部分傳統高碳能源；③通過碳匯和CCUS來實現CO2的吸收與封存。如圖1所示。

充分保障國家的物質能源安全，第一步要求減少油氣的依存度。中國石油、天然氣的對外依存已經分別超過了70%和40%，要充分保障國家物質能源安全，應該減少油氣的依賴；此外，需要在不穩定的可再生能源成為主體能源的情景下，保障國家能源體系的運行安全。降低油氣依存度和可再生能源成為主體能源必然引起多方面的挑戰：（1）可再生重復利用物質能源成為核心主要體物質能源，需要投資建設以可再生重復利用物質能源為核心主要體的物質能源系統，要求經過儲能處理和解決其間斷周期性、不固定性與工作周期性的主要矛盾；（2）減少化石能源，使化石能源由主體能源變為輔助能源，需要通過儲能技術大幅提高原有化石能源系統靈活性；（3）降低油氣依存度，其主要手段是交通的電氣化，需要大力發展動力電池技術。因此，在可再生重復利用物質能源成為核心主要體物質能源、化石礦物自然能源轉化為輔助物質能源與動力工作電池專業應用技術的發展歷程里，對儲能提出了重大需求。

4 儲能發展的優化策略

4.1 明確政策導向，推動產業應用

第一，明確責任主體。確定儲能項目的綜合管理法律責任與主體法律責任，增強對儲能體系的安全綜合管理，持續更換革新、改善提升有關參考應用標準與標準規范。其次，明確市場主體身份。確定儲能項目的操作應用流程與手續，包括消防、環境、土地、并網等。第三，確定科學合理市場實際價格體制。堅持“誰受益、誰擔負”的根本原則，成立發電、高壓傳輸工作電網、客戶一起擔負的科學合理的市場交易化市場實際價格體制。在結尾，加快提速推進電力市場交易化發展進度。使用市場交易化方式處理和解決儲能體系使用里的難題矛盾問題，在市場交易化前期要求對儲能完成社會收益，并且賦予一定的資產補償。

4.2 建立長效機制，促進成本疏導

落實好前瞻性策劃分析探究，規避物質資源無效配備設計；認真貫徹落實配套支持國家管理政策，推進友好型可再生重復利用物質能源方式提升發展。在電力交易市場與市場實際價格體制，還沒有好辦法表現配套體系使用價值的時候，需要宣傳推廣抽水蓄能國家管理政策，并且頒布實行逐步過渡轉化國家管理政策，從而充分保障可再生重復利用物質能源和儲能聯合提升發展；分析探究儲能配額體制，提升“綠色電力”認證比例權重，參考中國綠證交易與可再生重復利用物質能源配額體制。與此同時，推進成立市場交易化長效體制與全局衡定的儲能市場實際價格體制，完成“綠色價值”的費用成本疏導。

5 結語

綜上所述，完成“雙碳”發展目標是一場深入的物質能源與第二產業社會革命，將會對社會交易市場經濟日常生活產生深遠影響。儲能是完成“雙碳”發展目標與物質能源革命的重點支撐專業應用技術，提升發展儲能具備重大的戰略發展實踐影響意義。