碳中和目标下储能发展前景综述

碳中和目标下储能发展前景综述

王雅迪

新疆新能源研究院有限责任公司 新疆维吾尔自治区 830026

摘要：随着碳中和目标的明确，能源领域将迎来一场巨大的革命，新能源必将取代传统化石能源，成为能源领域的支柱。2021年3月，中央财经委员会第九次会议提出，构建以新能源为主体的新型电力系统。新型储能技术基本满足新型电力系统基本需求，对今后电力系统稳定、高效运行具有重要意义。

关键词：碳中和；储能；发展前景

储能作为构建新能源电力系统的基石和贸易标志受到关注是理所当然的，但是产业发展有其规律，因此，要积极推进，同时理性地看待储能产业的现在发展阶段和面临的问题。因此，要继续抓住储能的适合性、经济性、安全性、技术突破、规模化应用等核心问题，不断破解储能产业发展的瓶颈。

1碳中和背景的必要性

碳中和的背景提出具有广泛的世界因素和既定的国情政策，中国是世界上第一大电力生产国和消费国，这是由我国的人口基数所决定的，而在消费过程当中，燃煤火电机组占全国总装机容量的60%以上，所以中国的能源结构是富煤、少气、缺油，这种原始的地理能源结构决定了煤电，在我国已经占有长期的主导发电地位，所以为了能够响应碳中和的背景，发电行业进行低碳化发展，可以进行有步骤，有阶段的进行碳交易行业探索。因为煤电等化石能源是节能减排的重大责任，适当减少化石能源的排放，最终能够有效降低二氧化碳的排放，从而大幅度降低温室效应，而我国的发电企业为国有企业所有，为了能够确保民生的发展，国有企业在发展过程当中必然要进行目标的统筹合作，与国家未来的发展步骤相协调，所以在清洁能源大力发展的过程当中，二氧化碳的排放量也能够得到有效的控制，因此碳中和在发电企业的表现可以作为数字革命与能源革命的21世纪深度融合表现，推动发电企业的高质量发展。

2碳中和建设规划概况

2021年4月，国家能源局发布《2021年能源工作指导意见》，提出积极推进以新能源为主体的新型电力系统建设，稳步有序推进储能项目试验示范，加快清洁绿色低碳转型发展，落实碳达峰、碳中和目标。随后在各个地区公布的规划和建议中，目前已有多个省份发布有关碳中和、碳达峰在能源领域的文件政策，并推动建设了一批“可再生能源发电+储能”的典型示范工程。2021年4月，云南省能源局指出，云南能源将以碳达峰碳中和示范省、新型电力系统建设试点省、金沙江下游“风光水储”一体化国家级示范工程和澜沧江中下游“风光水储”一体化国家级示范基地为目标，不断推进可再生能源发电装机利用率，持续做大做强清洁能源。同年6月，湖南电网二期电池储能示范工程竣工，该示范工程包含4座储能电站，总规模达6万kW/12万kW·h，投运后将与一期储能电站示范工程共同服务电网。届时，将显著提升湖南地区新能源消纳能力和供电可靠性与灵活性，同时为夏季用电高峰的平稳供电提供有力的保障。2021年7月，陕西省工信厅发布《2021年全省工业稳增长促投资若干措施》，强调将加快发展光伏、风力等可再生能源发电，推动陕北—湖北配套光伏发电、风电项目建设，积极谋划集中式储能项目。此外，福建、山东、青海、浙江和西藏等地也相继开展储能方面示范工程的建设与投运，各个地区结合当地可再生能源情况，积极探索“光伏发电+储能”与“风力发电+储能”的灵活性运用，对电力系统的稳定运行和碳中和目标的实现具有重要意义。

3碳中和目标下储能技术的研究

3.1新型储能技术发展现状

新型储能技术是指除抽水蓄能外的储能技术。随着储能元年的到来，国家层面相关政策频出，自2014年国务院发布《能源发展战略行动计划》并首次将储能列入9个重点创新领域以来，各种新型储能技术获得了持续的发展。锂离子电池所具备的低成本、高效率、应用范围广和响应时间快等优点使其领先其他电化学储能技术；与锂离子电池储能相比，压缩空气储能能量转换效率过低，飞轮储能和超级电容器储能技术受限于能量密度，而超导储能成本过高，因此，锂离子电池储能成为储能装机的首要选择。截至2020年年底，我国已投运的锂离子电池储能装机规模占电化学储能总规模的88.8%。锂离子电池关键技术的突破推动锂离子电池储能成本下降的速度超过预期，同时鉴于锂离子电池所具备的性能优势，预计电化学储能将成为我国储能装机规模的重要增长动力。

3.2碳中和目标下储能的灵活性应用

根据国家能源局发布的2020年度全国可再生能源电力发展监测评价的通报，截至2020年年底，全国可再生能源发电累计装机容量占全部电力装机的42.5%，而全国可再生能源发电量却只占全部发电量的29.1%，其中，风力发电、光伏发电装机利用效率分别约占全部发电量的6.1%和3.4%，部分地区弃风、弃光现象突出，导致可再生能源发电装机利用率明显偏低。由于风力发电和光伏发电受地理位置、光照时长以及负荷变动等因素的影响，导致我国部分地区弃风弃光现象比较严重，同时个别省份因可再生能源大规模发电装机并网，导致电力系统对可再生能源的消纳能力大幅减弱，而储能技术的大规模应用具有改善弃风弃光现象、平滑新能源出力以及提高系统灵活性等优势。电力系统的灵活性主要体现在系统可以减少或者增加出力，实现与负荷的供需平衡。储能技术对电力系统的灵活性调节可以应用于电源侧、电网测以及电力用户侧，也可以体现在辅助服务与可再生能源并网方面。储能电站在与水电站、火电站以及其他新能源电站结合时，可以充分发挥调节能力，促进可再生能源消纳，即时响应负荷，大幅提高电力系统灵活性。伴随着储能技术的不断发展，储能应用场景也日益趋于多元化，调节性能好、调节速度快且安装位置灵活的储能电站成为了电力系统重要的灵活性来源。

3.3碳中和目标下储能的经济性分析

目前，储能在电力辅助服务和需求响应方面还处于示范运营阶段，商业模式尚不明确。在储能产业中广泛应用的峰谷电价套利方式虽然具有经济性，但也存在模式单一、回收期长等问题。经过不断探索，目前储能技术的应用服务类型逐渐增加，根据服务类型，储能也拥有不同的收益模式。当储能与风电、光伏发电等可再生能源发电搭配时，能够有效减少因电力系统负荷用电量与电站发电量不匹配而造成的弃风弃光问题，并且可以平滑可再生能源出力而提高电网稳定性，进而增加电站收益；当储能与火电、水电等常规能源发电搭配时，可以使得调频、调峰等辅助服务更为优质高效，通过参与当地调峰、调频等辅助服务进而增加电站收益。电网侧储能具有对电网调峰以及延缓输配电扩容等潜在收益。用户侧储能具有峰谷价差套利以及减少电费成本等商业模式。在电量均衡机制不足的情况下，现货市场无法正确反映电力供求状况，迫切需要完善的电力现货交易市场。现货交易市场成熟后，通过发电计划完善发电资源的最佳配置，形成相应的峰谷差，最终给储能在发电侧和用电侧带来削峰填谷的应用机会。经济性是影响储能发展的重要因素，碳中和目标下储能在不同的应用环境中研究相应收益模式，对今后储能发展具有重要意义。

4结语

光伏发电、风力发电等可再生能源发电具备间歇性、波动性和随机性等不利于电力系统正常稳定运行的特性，可以通过配置合适容量的储能电站进行灵活调节。碳达峰、碳中和目标的提出，将推动能源领域的变革，可再生能源的装机规模也将逐年增加，同时新型电力系统针对可再生能源发电并网的灵活性、可靠性要求也将更高。储能在“双碳”目标下将发挥重要作用，分析新能源领域相关政策以及“双碳”目标下的储能技术具有重要的现实意义。

参考文献

[1]陈海生，刘畅，徐玉杰，岳芬，刘为，俞振华.储能在碳达峰碳中和目标下的战略地位和作用[J].储能科学与技术，2021，10（05）：1477-1485.

[2]王志轩.储能在碳中和目标下的战略地位和发展建议[J].新能源科技，2021，（06）：24-26.