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2023中国新型储能行业发展白皮书第2期:新型储能市场概况

来源:岭南论坛 时间:2023-09-02

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从应用层面来看,目前中国新型储能主要应用场景集中在电源侧、电网侧以及用户侧。

电源侧应用主要集中在提升新能源消纳能力柔化新能源发电曲线,降低间歇性、波动性、随机性电源对电网的冲击。

电网侧主要应用在输电侧和配电侧两个方面,在输电侧配储有助于提高电网系统效率移峰填谷、降低电源侧旋转备用与调频,同时可以平衡当地电网峰谷,作为局部地区调频资源统一调度。在配电侧配储则可以组建风光储充等微电网系统,提高供电可靠性和电能质量,保持电压、频率在合理范围,隔离电网冲击。

用户侧配储则可以削峰填谷,减少电费,平滑负荷曲线,降低容量电费用,并提供应急保电,时域性负荷临时供电等功能。

应用场景分布情况

从应用场景分布情况来看,可再生能源并网是中国储能市场的主力,以2022年已并网的储能项目应用领域为例,电源侧配储占比最大,超过49%,电网侧次之,用户侧最小,仅占8.36%。其中,电源侧光伏配储占比最大,达到58.6%;电网侧主要由多个独立共享储能构成,占比超过99%;用户侧工商业储能规模占比为98.6%。

随着各省市的峰谷价差拉大,部分省市可实现两充两放,加上限电政策的影响,预计工商业储能将会更加具有经济性,在2023-2025年逐渐发展成主要的增长点


                               2022年已并网储能项目的应用领域分布(图来源:EESA储能领跑者联盟《2023中国新型储能行业发展白皮书》)

本期将集中介绍电源侧和电网侧储能应用情况。


一、电源侧

首先明确电源侧储能的概念,电源侧储能是指在发电厂建设的电力储能设备,发电厂包括火电、风电、光伏等发电上网关口。电源侧储能的主要目的是提高发电机组效率,确保发电的持续性与稳定性,并储存超额的发电量。

当大规模可再生能源接入电网时,电源侧储能可以对可再生能源发电平滑调控,并降低对电网的冲击,同时也可以降低可再生能源弃风和弃光率,提高可再生能源的利用率。

据统计,电源侧锂电储能系统工程的建设成本大概为1.5-2元/Wh左右。整个储能电站的成本主要分为储能建设成本、储能系统运维成本以及财务成本,其中储能系统建设成本占比约83%,财务成本占比12%,系统运维成本占比5%。在储能系统建设成本中,电芯成本占比最高,约为55%。未来随着电芯价格回到合理区间,储能系统整体成本也呈现下降趋势。

                                   电源侧储能成本构成(图来源:EESA储能领跑者联盟《2023中国新型储能行业发展白皮书》)
以光伏发电为例,现阶段商业模式主要包括以下场景:

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以内蒙古某100MW光伏发电项目为例,测算光伏发电的内部收益率,该光伏发电站配套20MW/40MWh储能电站,光伏发电的平均利用率为98.3%,平均年工作时长1200小时,线性衰减率为0.5%/年,寿命为24年,光伏系统价格为4.13元/W,光伏上网电价为0.44元/kWh。储能系统效率为90%,系统年衰减率2%,综合成本为1.5元/Wh。强制配储的补贴价格为0.2元/kWh。储能电站的辅助服务收入为0.5元/kWh,整个项目贷款比例为70%,贷款10年,年利率6%。

该参数下,此光伏发电站在不同场景下的内部收益率如下所示:

                                      不同场景下内部收益率测算(图来源:EESA储能领跑者联盟《2023中国新型储能行业发展白皮书》)

可以看出,目前光伏+储能的经济效益很低,但是加上政策补贴以及辅助服务收益,内部收益率有所上升,因此,目前电源侧配储经济性的实现还是需要依靠政府补贴的助推


二、电网侧

传统的电网通常是从发电站点到用电站点单向输送电能的,与传统电网相比,新型储能尤其是电化学储能具备快速响应和双向调节的技术特点,并具有环境适应性强、配置分散且短建设周期等技术优势。

当大规模可再生能源接入电网时,搭建电网侧储能系统可以为电网提供无功电压支撑,辅助调整系统频率,并通过添加新的节点于电网架构上,增加电力输送的多样性,提高电网的可靠性。

此外,储能技术的应用可以通过实时调整充放电功率以及自身系统状态,为电网侧提供储能系统装机容量的约2倍的调峰能力。尤其是在形成一定规模配置后,可以有效地缓解地区电网的调峰压力,提高高效的削峰填谷服务。

从定价机制划分,调峰补偿分为固定补偿和市场化补偿两种。早期国内主要对辅助服务进行固定补偿,后于2015年开始对辅助服务市场化的探索。市场化调峰流程主要包括:服务提供方在日前申报调峰价格和电量,调度机构以服务成本最小为原则进行排序,形成出清价格即最后一名中标者申报的价格,所有中标者均以出清价格结算。调峰当日,服务提供方执行调度指令并最终获得补偿。

调频补偿主要分为里程补偿和容量补偿,部分地区还有现货补偿等其他形式,里程补偿主要依据调频里程计算,容量补偿主要依据调用容量计算,不同地区补偿标准差异较大。从价格机制看,调频市场化程度总体上低于调峰,部分地区未设立调频市场,也未明确储能的市场主体地位。

盈利模式方面,以独立储能盈利模式为例,目前各省普遍的收益模式为深度调峰补偿模式,在湖南、宁夏、河南、广西等地区存在“调峰补偿+容量租赁”模式,在山东、广州可以实现“现货市场+容量租赁+辅助服务补偿”的收益模式。

以电力现货市场发展较好的山东省为例,根据山东能源监管办等联合发布的《关于2022年山东省电力现货市场结算试运行工作有关事项的补充通知》,新型储能等新型市场主体积极参与电力现货交易,按月度可用容量给予适当容量补偿费用,容量补偿电价基准价为99.1元/兆瓦时,并按照电力系统发用电平衡情况根据谷系数、峰系数进行容量补偿调整。根据山东电力交易中心公开数据,有八个共计712MW/1504MWh的储能电站参与了电力市场,参与现货交易电量超2亿千瓦时。 

                                     独立储能电站(图来源:EESA储能领跑者联盟《2023中国新型储能行业发展白皮书》)

八个储能电站中,截至2023年1月29日,前五家电站合计参与市场天数为1590天,若2亿千瓦时是储能电站在现货市场的发电量,则每家电站每日平均发电量为125786度电/天。相比200MWh(200000度电)容量,仅实现0.62次/每天这反映了储能设施效利用率低的现状

选取《山东电力现货市场2023年1月结算试运行工作日报》中的发、用电侧电价和0.62次/天的调用数据,估算储能电站的效益情况。取0.6元/度的估计平均价差计算,项目运营周期按照10年,项目造价按照均值2250元/kWh,10年共计调用次2263次,单次调用成本=0.994元/次。

因此,若不考虑政策补贴和新能源配储容量租赁的收益在当前利用现状下距离静态的收益达成相距甚远。但目前山东独立(共享)储能的收益主要来自于电力现货市场套利、容量租赁和容量补偿三部分。假设山东储能租赁价格为150元/kWh每年,租赁比例为80%,100MW/20OMWh的储能电站每年租赁收益2400万元。根据山东省容量补偿计算规则,参照地方政府对光伏、风电行业的补贴政策,100MW/200MWh项目一年可获得的容量补偿约为330万元。

不过,随着鼓励优惠政策的到期,在容量补偿上的预期收益将不断走低要提高储能电站的经济性最直接地还是提升整体系统效率结合市场预测、充放策略、尖峰时段以及根据性能开展辅助服务,以获得增值收益。

下一期,我们讲介绍用户侧储能中的工商业储能的应用和收益情况。

(本文内容为笔者对EESA储能领跑者联盟《2023中国新型储能行业发展白皮书》报告的部分摘录以及笔者阅读过程中的个人观点,欢迎大家批评指正。)