新型儲能的經濟性和投資價值分析

　　在全面落實“雙碳”戰略部署，加快構建新型電力系統的背景下，儲能作為構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備，是保障電力穩定供應、提高系統安全裕度、提升新能源利用率的重要手段。

　　正在加快構建的新型電力系統最顯著的特征是新能源在電源結構中占據主導地位，這導致新型電力系統中發電、電網、用戶都發生了重大變化，對新型儲能系統有更迫切的要求。

　　電網側應用儲能可以提高系統可靠性，通過在電網關鍵節點合理布局新型儲能，可以提升系統抵御突發事件和故障后恢復能力，幫助電網穩定運行，減少波動引起電網故障的風險，增強供電保障能力，提升系統應急保障能力。

　　電源側應用儲能可以提高電站經濟性，在西北沙戈荒、西南水風光基地等新能源高滲透率區域，通過新能源與新型儲能的合理配置，有助于可再生能源的平滑調控、削峰填谷、提高電能質量，有利于建設系統友好型新能源電站，煤電通過合理配置新型儲能參與電力現貨和調頻市場競爭，可有效提升運行特性和整體效益。

　　用戶側應用儲能可以提高用能靈活性，通過在低峰時段或能源價格較低時充電，在高峰時段或能源價格較高時使用儲能系統的電力，實現靈活經濟用能，對環保和節能具有積極意義。

　　儲能產業投資拉動效應高，儲能產業從上游原材料、電芯制造、系統集成，到下游項目建設、運營維護，產業鏈長，拉動效應大，2024年《政府工作報告》首次將新型儲能寫入報告。

　　一、儲能技術類型及特點

　　目前，新型儲能技術主要有電化學儲能、機械儲能、其他儲能等三大類型。電化學儲能技術種類眾多，鋰離子電池以其高能量密度的優勢得到廣泛應用并帶動了儲能產業的發展，目前磷酸鐵鋰電池在大型儲能系統中應用最為廣泛，全釩液流電池、鉛炭電池、鈉硫電池等技術也已進入示范或初步商業應用段;機械儲能利用電能和機械能之間的轉換實現電能的存儲和輸出，主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能技術，抽水蓄能電站是目前技術最為成熟、應用最為廣泛的儲能技術;其他儲能主要有氫儲能技術和儲熱/蓄冷等技術，其中氫儲能技術是利用電力和氫能的互變性實現能源形式的轉換，儲熱/蓄冷主要用于火電和供熱改造。課題小組通過調研、查閱有關文獻和專家評估論證等方式，對三類儲能的主要技術特性進行對比分析，具體情況如下表。

　　綜合分析各類儲能的技術特點，從配置靈活性上看，電池儲能配置靈活性及可擴展性最為優異，抽水蓄能及傳統洞穴式壓縮空氣配置靈活性最差;從儲能發電時長上看，氫能發電時間可達周級，抽水蓄能及傳統洞穴式壓縮空氣次之，電池儲能放電時間基本在s-10h之間;從啟動及響應速度上看，飛輪、超級電容和電池儲能技術基本在ms-s級別，適用于快速響應的調頻領域;從安全性上看，機械儲能安全性最為優異，電化學儲能的安全性相對較弱。

　　二、經濟性分析

　　1.電站成本構成

　　儲能電站的成本主要包括初始投資和運行成本，其中初始投資成本包括儲能系統成本、功率轉換成本和建安成本，運行成本包括運維成本、回收殘值和其他附加成本。

　　電化學儲能目前以全戶外布置為主，儲能項目采購范圍一般包括儲能電池艙和儲能較大，以充放電時間2小時儲能系統為例，鋰離子電池儲能系統工程建設成本為1000～1500元/kW，儲能系統本體約占80%，儲能電池是儲能系統價格占比最高的設備，隨著市場競爭，整體呈現快速下降趨勢，目前不同品牌磷酸鐵鋰電池儲能系統的價格在0.5～0.95元/Wh左右。由于儲能系統充放電能量考核點、充放次數、能量保持率的考核方式不一，導致項目實際配置電芯能量差異很大。預計到2030年，單體成本有望降低至0.4元/Wh以內。

　　全釩液流電池儲能系統價格大約在2.63元/Wh，主要包括電堆成本、電解質成本以及周邊設備成本，釩電解液是全釩液流電池系統中的核心材料之一，在系統成本占比中達到40%以上，其性能將直接影響到電池系統的工作效率、運行工況和使用壽命等;電堆成本占全釩液流電池總成本的35%以上，主要成本源于離子交換膜的成本;其它構件成本占比25%左右。液流電池初期成本高，但其服役周期長，長期而言在度電成本上具有一定優勢。全釩液流電池儲能系統價格預計“十四五”末期能夠控制在2元/Wh以內，隨著規?；瘧?，到2030年有望降低至1～1.5元/Wh。

　　鈉硫電池工程建設成本為2000～2800元/kW，鈉硫電池本體成本約占75%，陶瓷管的制造成本約占電池本體總成本的40%。目前，由于鈉離子電池未開始量產，鈉離子電池原材料、正負極配套尚未進入規模化供應，電芯材料成本偏高。如果鈉硫電池降本進度不及預期，仍然難以替代磷酸鐵鋰在電化學儲能中的首選地位。

　　儲能應用場景多，技術路線多樣化，不同的項目在充放電時間、設備品牌和設備采購范圍差異較大，導致價格水平差別較多，同時還存在諸多非價格因素，例如企業的競爭策略、項目間的分攤等。對于項目建設單位，不能僅僅關注儲能系統的初始投資價格，更應關注儲能系統本身的“硬實力”，綜合考慮其性能、安全、價格等綜合影響因子，從全壽命周期探索性價比最高以及安全可靠的儲能產品。

　　2.度電成本分析

　　度電成本是對儲能電站全生命周期內的成本和發電量進行平準化后計算所得成本(即總投資/總充放電量)，對于容量型場景的儲能技術經濟性評估有重要意義，能夠直接判斷儲能項目是否具有投資經濟性。針對儲能電站度電成本計算，還要綜合考慮電站能量轉換效率、容量衰減和放電深度等因素。

　　目前除抽水蓄能以外，其它類型儲能技術成本仍然較為昂貴，電化學儲能技術中經濟性較好的是磷酸鐵鋰電池和鉛炭電池，技術成本較高是制約儲能產業規模化發展的關鍵因素。以當前典型項目邊界條件測算，抽水蓄能電站度電成本為0.21～0.25元/kWh，容量型磷酸鐵鋰儲能電站的度電成本為0.49～0.68元/kWh，壓縮空氣儲能電站度電成本約為0.43～0.56元/kWh，隨著技術快速進步，壓縮空氣儲能電站度電成本會隨效率提升而快速下降。

　　3.里程成本分析

　　里程成本是指調頻儲能電站在全生命周期內平均到單位調頻里程的總投資成本，里程成本是評價調頻型儲能電站經濟性的重要指標。根據課題組實地調研及相關文獻，目前調頻型儲能電站主要采用電化學和飛輪儲能兩種技術路線，其中功率型磷酸鐵鋰儲能在AGC調頻場景典型應用的里程成本約為4.93～8.40元/MW，在部分調頻輔助服務價格較高的地區，火電配置調頻儲能項目能夠獲得較好收益。

　　飛輪儲能響應速度快，非常適用于調頻場景，但是僅僅依靠飛輪儲能達到AGC調頻所規定的出力，需要配置的容量會較大，目前飛輪儲能的成本相對較高，導致大容量飛輪儲能系統的造價非常高，折算里程成本不具有競爭優勢，一般多用于混合儲能調頻項目。

　　4.應用能效分析

　　根據中電聯2023年統計數據，電化學儲能充電電量3680GWh、放電電量3195GWh、平均轉換效86.82%，下網電量1869GWh、上網電量1476GWh、平均綜合效率78.98%，整體利用情況均好于2022年。

　　三、投資價值排序建議

　　各種儲能的技術特性和經濟性各異，根據不同應用場景有不同的投資價值，能量型儲能和功率型儲能的技術經濟性評價也各有側重，課題組以某能量型儲能項目邊界條件、遵循投資收益相對較優的原則，總體評價如下：

　　(1)根據技術經濟性評估，新型儲能投資價值排序為“壓縮空氣儲能>鋰離子電池儲能>釩液流電池儲能>飛輪儲能”。

　　(2)根據應用場景比較評估，新型儲能投資價值排序為“工商業配儲>獨立儲能>新能源配儲”。

　　來源：能源新媒 文/中國華電集團有限公司黨校

　　(課題組成員：趙羽斌、王峰、溫盛元、魏成偉、汪波、方福銘、田雨森、葉易)

作者：趙羽斌、王峰 等