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过去,当电网还没有像现在覆盖到全国的各个角落时,农牧地区的家家户户都会选择安装一架小风机,亦或是一块光伏板,来满足用电需求。
当风势渐渐变大,风机吱吱呀呀地转起来,大概是当地小朋友们最欢乐的时候,这意味着他们又可以坐在电视前,心满意足地观看一集喜欢的动画片。
然而,风的来去并没有规律可循,当无风时,家里的电器就会面临无电可用的窘境。
为了平滑风力发电的不确定性,每家每户还会为风机配置一块大电池,当风力较强时,这块电池可以将多发的电储存起来,从而实现无风时的用电需求。
当然,安装光伏的家庭也会遇到类似的问题,因此也会配备对应的电池,在白天储存电能,进而在夜晚放电。
通过这样的组合,有无数农牧地区的家庭在夜晚享受到了光明,也有无数的小朋友度过了一个记忆深刻的童年。
我国拥有一个庞大且复杂的电力系统,简单来说,这个系统主要由发电、输配电、用电三个部分组成。
在发电侧,各类电站首先将电力出售给国家电网;在输配电侧,国家电网再将电力输送、配送给终端的各类用户。
我国电力系统构成,资料来源:36氪整理
电能有一个非常明显的特点,即无法被直接储存,也就是说,发出多少电,就要用掉多少电。
从总量角度来看,发电量与用电量需保持一致;从瞬时角度来看,发电功率与用电功率需要保持动态平衡。
作为发电侧与用电侧的中间人,国家电网一直承担着维护发电与用电平衡的重任。
在以火力发电为主的时代,国家电网实施的种种调控手段还可以勉强满足电力的供需平衡。
例如,可以通过电网调度将某个地区多发出的电力输送至缺电的地区;例如,可以对用电高峰与低谷时间段设置不同的电价来平抑需求;再不济,还可以在发电端,通过控制发电机组的功率来匹配不同时间段的用电需求,以满足调峰、调频的要求。
也就是说,尽管用电需求是不稳定的,但火电站的电力供应却是稳定且可控的。国家电网可以在供给侧,把对电力供应的调节作为最终的调控手段,以匹配需求端的电力变化,进而维持电力的供需平衡。
然而,在碳中和的浪潮下,不断提高的绿电占比,正在使电力的供应也逐渐失去控制。
2021年,我国风电、光伏发电量占全社会用电量的比约为11%左右。根据发改委预测,到2050年,仅光伏发电的占比就会达到约39%。
举一个极端的例子,假如全国的电力结构都以光伏发电为主,由于各地气候条件的变化难以掌控,这导致光伏电站的出力(输出功率)本身就处于不稳定的状态。这种情况下,电网也就无法像控制火电机组那般,控制光伏发电的多寡以匹配当时的用电需求。另外,当夜幕来临,光伏电站停止发电时,全国又将会面临无电可用的困境。
这时候,储能的出现就是自然且必然的。
通过储能系统,可以在绿电发电高峰时,将电力“消化”并储存起来,同时在发电低谷时,释放电力以满足当时的用电需求。也就是说,储能系统实质上起到了在供给侧对绿电的稳定和调控作用。
就像文章开头时提到的农户在安装风机或光伏时一定会配备电池,当整个国家的电力结构开始向绿电倾斜时,对储能系统的需求也日渐迫切。
在光伏、风电等项目如火如荼地开展之时,与储能相关的国家政策也开始密集公布。
从政策定位来看,目前我国的新型储能项目(如电池、氢储能等)尚在商业化初期,2025年将会实现储能从商业化初期向规模化发展转变,直到2030年实现储能全面市场化发展。不难看出,储能从商业化初期到全面市场化将会是一个长期的过程,并非一蹴而就。
储能目标规划 ,资料来源:36氪整理
按技术路径分类,储能系统主要分为化学储能和物理储能两大类。
储能分类,资料来源:招商银行,36氪整理
因此,应用场景更加灵活、度电成本仅次于抽水蓄能的电池储能,就成为了未来储能的主力。当然,短期内抽水蓄能仍将在储能市场占据重要地位。
储能长期的空间是确定的,但短期的起步却是艰难的。作为绿电的刚需配套,储能目前主要还是一个成本项目,而非盈利项目。
在我国的电力系统中,尽管储能可灵活参与从发电侧到用户侧的各个环节,但资本进场的意愿并不强。
储能参与电力系统的方式,资料来源:36氪整理