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山东独立储能爆发式增长的背后逻辑

   2024-01-25 电联新媒裴善鹏22570
核心提示:独立储能236万千瓦,成为山东储能爆发式增长的“主力军”

独立储能解决了配建储能无盈利模式、充放电损耗自担的问题,实现了利用小时数和设备质量的双提升,成为全国主流建设方式。截至2023年10月中旬,山东省新型储能装机达到323万千瓦,其中独立储能236万千瓦,成为山东储能爆发式增长的“主力军”。《山东省新型储能配建转独立试点管理办法(暂行)》的发布更是引发了全国的广泛关注。为解密山东独立储能爆发式增长的背后逻辑,笔者走访调研了亲身参与山东储能发展的各界人士,揭示山东省具体举措和储能爆发式发展的深层次原因,希望能够为全国各省份储能发展提供参考。

发展背景

山东省风光资源丰富、工业发达,是全国电力装机第一大省,截至2023年8月,电力总装机达20246万千瓦,甚至超过了德国。在国家“双碳”目标的引领下,山东省新能源高速发展,“十四五”前三年新增电力装机基本为风、光新能源,以光伏为例,近5年年均增速超过30%;截至2023年8月,山东省新能源和可再生能源发电装机达到8625万千瓦,同比增长28%,占电力总装机的比重达到42.6%,同比提高5.2个百分点;到2025年,预计新能源和可再生能源发电装机突破1亿千瓦;到2030年,装机可达到1.7亿千瓦以上。

然而,在新能源高速发展的态势下,其波动性给电网带来的调节压力也越来越大。目前,山东电力系统调峰资源早已消耗殆尽,火电日内启停机等非正常调峰手段已经成为常态化;一次调频资源逐渐紧张,相关辅助服务费用不断上调。目前,山东省电力调峰主要依靠直调公用煤电机组及泰安、沂蒙等抽水蓄能电站,调峰手段相对单一,且调峰能力严重不足,尤其在冬、春季供热期,约80%的煤电机组因需保障民生供热使得机组灵活性调节能力下降。灵活性高、启停响应快的燃气机组也尚未建成投运,因此,近年来,山东省弃风、弃光率分别达到了2.1%和1.5%。随着风电、光伏发电装机的持续快速增长及外电规模的持续扩大,消纳高比例可再生能源的任务也会愈发艰巨。

储能是解决上述问题的有效手段,尤其是新型储能技术的异军突起为其提供了新的途径。2020年,山东省首个新能源配建储能电站——明德朝晖光伏电站配套储能投产,实现了新型储能零的突破,截至2020年底,山东省已建成6.96万千瓦配建储能,初具规模的同时,配建储能的问题也逐渐暴露出来:

一是配建储能质量较差。新能源企业建设储能就是为了并网指标,在经济利益的驱使下,使用的设备质量较差,甚至使用废旧电池,消防设施更是能省则省。

二是储能利用率很低。配建储能充放电没有收益,损耗的电量还需要新能源企业自己承担,同时由于设备质量较差,出于安全考虑,企业选择尽量不充放,造成设备闲置。

三是建设地点不灵活。电网中有很多关键节点更需要储能,可以节省全电力系统的投资,但配建储能只能按比例与风、光同场建设,不能按需布置在最需要储能的地方,作用发挥打折扣。

四是调度运用不方便。由于单个储能场站多为几千到一万千瓦,规模太小,占用电网调度资源比较严重,使用起来也比较繁琐。

山东省能源主管部门很早就意识到了配建储能存在的问题,在充分调研湖南省、广东省、江苏省储能发展的基础上,提出借鉴湖南省经验,将配建储能集中布置在电网需要的关键节点、新能源共享使用,以及参与电力市场盈利的思路,要求山东电力工程咨询院、山东电力经研院等智库机构研究并测算储能需求和政策强度,组织国家电网有限公司、华能集团、华电集团、国家电投集团、三峡集团等企业积极布局独立储能项目,促进了山东省独立储能的发展。

落地实践

独立储能是指具备独立计量、控制等技术条件,以独立主体身份直接与电力调度机构签订并网调度协议、由电力调度机构调度管理的储能。独立储能想要真正落地,需要建设 “四梁八柱”,如支持政策、安全体系、市场规则、标准规范等,使其能够融入电力系统的调度、安全、营销、监管体系。山东省能源局联合山东省发改委、山东省能源监管办、国网山东省电力公司,在专业咨询机构的技术支持下,省内规划、调度、营销、投资、工程各机构群策群力,构建独立储能落地的政策体系,在实践中示范多种储能技术,试验多种安全技术和机制。开展的工作可归纳为三个坚持:

坚持政策引领,先行先试破题。创新出台独立储能参与电力现货市场、长时储能、配建储能转独立储能等多个“全国第一”的储能支持政策,要做到储能发展政策支撑体系全国领先;首创独立储能电站进入现货市场运行方式,创造“电量交易+容量补偿+容量租赁”收益模式,储能运行经济性要得到可靠保障;率先将储能配置比例高低作为风光资源获取的首要条件,并按照配储比例依次保障并网,储能建设积极性显著提升;推动储能示范项目建设,相关经验做法在全国能源工作会议上进行交流,成为各省市储能发展的学习样板。

坚持技术创新,塑造发展优势。在独立储能的建设中坚持电化学、压缩空气、储热、制储氢等主流技术齐头并进,飞轮、液流电池、固态电池等差异化技术积极实践,多种技术路线为储能突破发展瓶颈提供了不同的解决方案;创新独立储能“自调度”交易机制,探索配建储能联合新能源进入电力现货市场,其多元商业模式为全国储能市场化运作带来了“山东示范”;把好示范项目筛选关,建立科学的评价指标体系,确保项目选得出、建得成;示范“锂电池+”模式,“锂电池+液流电池”“锂电池+固态电池”“锂电池+钠离子电池”等示范项目先后落地,用“大带小”的方式有效解决了各类新技术初期面临的经济性问题。

坚持底线思维,筑牢安全防线。先后试验微粒子、大数据、阻抗谱等预警技术,全氟己酮、高压细水雾等灭火技术,压缩空气泡沫等防复燃技术,消防预警、灭火抑制、防止复燃三级电化学储能消防体系逐步形成;超前启动储能设计、生产、建设、验收、运维、管理等全过程标准制定计划,已实施2项、立项8项,标准规范体系日趋全面;搭建在线监测平台,全面开展涉网安全检测,组织专家研究储能电站安全薄弱点,预防阻止事故发生;组织全国首次电化学储能电站火灾应急演练,通过模拟实战检验应对电站火灾的防控能力,事故应急处置能力显著增强。

经过三年的建设,山东省新型储能装机跃居全国第一,独立储能引领全国。目前,山东建成的独立储能示范项目亮点纷呈。华电莱城是全国首个“高压级联+集中液冷”的储能项目,高压级联大幅压缩占地18亩,集中液冷取消集装箱内分散式空调,转而采用大型机组制冷,电站效率提高4~5个百分点;三峡庆云是全国首个液冷大型储能项目,综合利用高效液冷管路流程结构和全变频自然冷却技术,电芯温差降低50%,电池寿命显著延长;济宁微山综合配置“风冷锂离子电池+液冷锂离子电池+固态电池”技术,效率提升2%~3%、辅助能耗降低20%;国家电投海阳项目示范1兆瓦/4兆瓦时液流电池技术,为长时储能政策的出台积累了宝贵的数据;肥城10兆瓦先进压缩空气储能示范项目,有效验证了先进压缩空气储能技术的可靠性、可行性,为后续300兆瓦项目建设打下了坚实的技术基础。在优质政策环境和坚强支撑体系的吸引下,华能、华电、国家电投、三峡、中核、中广核、华润等电力央企的首个百兆瓦级储能电站全部落户山东,阳光电源、远景能源、特变电工等民企巨头也将储能领域的首个试点落在山东。山东独立储能在全国率先实现了盈利,截至2023年8月,山东已经有16个独立储能项目进入电力现货市场运行。

优势发挥

独立储能参与电力现货市场,报量不报价,接受现货价格,可赚取电能量交易收益;还可获取山东电力现货市场特有的容量补偿费用;同时,独立储能可作为并网条件租赁给新能源,赚取容量租赁收入。目前,在山东省建设的独立储能功率均在60兆瓦及以上,连续充电时间2小时及以上。

与配建储能相比,独立储能具有如下优势:

一是建设质量高。独立储能充放电有收益,为了保证运营,投资企业会选用优质设备,在安全投入上也远高于配建储能。

二是设备利用率高。独立储能每天预测第二日电价,实施自调度,即自行决定第二天的充放电时段。实际数据证明,山东独立储能利用小时数是配建储能的3倍以上。

三是建设地点灵活。独立储能可根据电力系统需求,在电力系统任一点建设,规模也根据需求设置,不受新能源建设地点的限制,可最大限度发挥储能作用。

四是调度运用方便。独立储能规模较大,占用调度资源少,在紧急情况下调度使用更方便,还可以更有效地发挥减少旋转备用、紧急功率支撑等多重作用。

在山东省已投产的新型储能项目中,相比配建储能,独立储能在装机、收益、利用率等方面实现全面领先。从装机占比看,配建储能占30%,独立储能占70%;从收益模式看,配建储能无收益模式且损耗自担,独立储能可获得新能源租赁、现货电能量交易、容量补偿三部分收益,占比分别为60%、25%和15%;从实际利用来看,2023年上半年配建储能发电利用小时数192小时,相当于每天0.5次充放,而独立储能533小时,相当于1.5次充放;从参与电力市场实际收益情况来看,山东省连续运行超过一年的储能项目有5个,大部分保持了微利。鉴于2023年储能价格已经下降了25%。若按2023年造价,取上述 5个项目2023年平均运行数据测算,项目收益较好。

独立储能最大的盈利来源就是租赁,但存在的最大不确定性也是租赁。目前,山东储能租赁价格由市场定价,2023年上半年平均为每年266元/千瓦,随着储能设备价格下降,储能租赁价格也有下降的趋势。而各项目租赁比例变化与企业内部需求紧密相关,华能、华电等企业集团风光电站自有率高,租赁有保障,项目收益稳定;有的企业自有风光电站少,靠市场全部租赁出去有困难,项目盈利较差。

创新政策

2023年,随着山东省独立储能政策的逐渐稳定成熟,山东省能源主管部门又开始了新一轮的政策创新,主要包括长时储能政策和配建储能转独立储能政策。

长时储能政策

2023年7月23日,山东省发布《关于支持长时储能试点应用的若干措施》,制定了全国首套长时储能支持政策。长时储能政策与山东独立储能政策框架相同,其收益仍然由电量交易、容量补偿、容量租赁三部分组成,给予的政策和调整包括:电量交易上损耗部分不缴纳输配电价和基金附加,容量补偿费用暂按其月度可用容量补偿标准的2倍执行,容量租赁上按其功率的1.2倍折算配储规模。

长时储能是指连续满功率放电时间在4小时及以上的储能,是未来电力系统储能的主力军,包括但不限于压缩空气储能、液流电池储能等。长时储能单位千瓦造价较高,按照现行独立储能政策盈利比较困难,为了扶持长时储能尽早落地,打下良好的技术基础和政策基础,山东省能源主管部门出台了该政策。在政策的编制过程中,山东省以压缩空气长时储能造价、效率等指标为参考,结合山东独立储能支持政策进行了政策设计和技术经济测算,对单位瓦时造价不高于1.25元、效率不低于66%的长时储能项目有很好的支持效果,其他长时储能应逐步达到此标准。

配建转独立政策

2023年8月23日,山东省发布《关于开展我省配建储能转为独立储能试点工作的通知》,建立了全国首套配建储能转独立储能的执行细则,明确了配建储能转独立储能的试点条件、申报程序及建设验收方法等内容。其中,同一地点3万千瓦及以上、改造后接入电压等级110千伏及以上是配建储能转独立储能的基本条件。

独立储能通过实践已经证明了其具有的巨大优势,但如何盘活存量的配建储能资产是摆在管理者面前的重大问题。国家发改委、国家能源局印发的《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》(发改办运行〔2022〕475号)要求:“具备独立计量、控制等技术条件,接入调度自动化系统可被电网监控和调度,符合相关标准规范和电力市场运营机构等有关方面要求,具有法人资格的新型储能项目,可转为独立储能,作为独立主体参与电力市场。”根据国家要求,山东省制定了配建储能转独立储能的相关具体措施,从技术条件、安全方案、申报程序、建设验收等方面明确了配建储能转独立储能的技术标准、操作方法和享受权利,在全国引起了很大反响。目前,华润东营等项目正积极申请示范转独立,成为全国首批配建储能转独立储能的项目,为全国储能发展探索了新的道路。

未来展望

展望未来,前景可期。创新是山东独立储能发展的根本动力,山东储能已经走过规划创新、政策创新、标准创新、安全创新阶段,即将迈入新的发展阶段。下一步,山东省将出台《关于加强新型储能入库项目管理工作的通知》《分布式储能支持政策》等常态化支持政策,开创分布式储能新格局;发布《电化学储能发电工程设计规范》《电化学储能电站建设安全规范》《山东省建设工程消防审查验收技术指南(电化学储能电站)》《电化学储能电站涉网性能技术监督管理规定》等系列标准,不断完善新型储能特别是独立储能的支撑体系,推动山东建成全国新型储能先行区,为全国新型电力系统建设和“双碳”目标的实现开创山东道路、贡献山东力量。

 
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