12月14日，在《能源》雜志主辦的“2023能源互聯(lián)網產業(yè)發(fā)展大會”平行論壇二“風光儲氫與智能制造發(fā)展論壇”上，清華四川能源互聯(lián)網研究院綠色儲能研究所所長陳永翀表示，從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以火電為“壓艙石”到新型電力系統(tǒng)以儲能為“壓艙石”，這個轉變需要有一個過程。
“一方面，在由‘傳統(tǒng)’到‘新型’轉變過程中，火電依然將發(fā)揮重要的調節(jié)作用，但它不能夠完全取代儲能的調節(jié)作用。另一方面，儲能是新型電力系統(tǒng)的‘壓艙石’，但并不意味著儲能產業(yè)的發(fā)展沒有天花板?！?
“不客氣地講，我們今天的儲能發(fā)展已經拖了新能源發(fā)電的后腿。”，陳永翀表示，一來，功率型儲能只是“開胃菜”，容量型儲能才是“正餐”，決定未來電化學儲能的規(guī)模發(fā)展。二來，電化學儲能電站不能再用動力電池作為替代，一定要有儲能專用電池。
“當下，儲能行業(yè)正在迎來‘大變局’?！?
儲能“壓艙石”
“從產業(yè)定位來看，火電是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的‘壓艙石’，而儲能則是新型電力系統(tǒng)的‘壓艙石’?！?
11月10日，《關于建立煤電容量電價機制的通知》政策出臺，宣布將自2024年1月1日起建立煤電容量電價機制，將現行煤電單一制電價調整為兩部制電價，引發(fā)行業(yè)參與者對新型儲能發(fā)展的擔憂。
陳永翀表示，實際上，這一政策的出臺背景并非完全是火電靈活性改造問題。
“我國煤電基本依靠國資投資，且大量煤電建設均在2000年以后完成，而煤電站的設計壽命在30—50年，如此大規(guī)模的投資怎樣獲得回報，這是非常重要的問題。”
從相關數據來看，全國煤電行業(yè)連續(xù)三年虧損，煤電企業(yè)集體步入寒冬。
2021年央企煤電業(yè)務虧損超千億元，2022年全國火電續(xù)虧660億元，行業(yè)內實力最強的上市煤電龍頭業(yè)績也逐步惡化，燃煤發(fā)電一度失去盈利能力。
※ 圖表：2021-2023H1 我國煤電企業(yè)虧損面統(tǒng)計
來源：觀研報告網（chinabaogao.com）
火電作為靈活性調節(jié)資源，一向都發(fā)揮著非常重要的作用。
陳永翀表示，就儲能產業(yè)未來發(fā)展的普遍預估來看，似乎比較偏保守。原因在于，其中還要將煤電所發(fā)揮的重要調節(jié)作用考慮進去。
近十年來，我國儲能與發(fā)電裝機總量的比值變化不大，且儲新比（即儲能與新能源裝機規(guī)模的比例）相當之低。去年僅為7.3%，與海外其他國家和地區(qū)15%左右的比例相去甚遠。
在儲新比如此之低的情況下，還能夠大規(guī)模發(fā)展新能源產業(yè)。這便與我國火電占比偏高不無關系，火電機組承擔的主要調節(jié)功能發(fā)揮了重要的作用。
當然，在“雙碳目標”的背景下，儲能勢必作為靈活性調節(jié)資源，逐步替代部分火電，發(fā)揮更大的作用。
※ 圖表：煤電靈活性改造和抽蓄調峰能力比較
來源：現場演講PPT
“盡管儲能與火電同屬靈活性調節(jié)資源，常被混為一談。然而，不容忽視的是，儲能的‘儲’與‘放’可以分開進行，火電機組卻只具備‘放’的功能，而不具備‘儲’的功能。對于‘儲電’一事，火電無能為力?！?
“火電是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的壓艙石，不是觀點而是常識；但儲能作為新型電力系統(tǒng)的壓艙石，目前還只是一個觀點，而沒有形成常識。”
陳永翀表示，是觀點就意味著其中仍然存在爭議。
就政策來看，國家層面對于新型儲能的戰(zhàn)略定位是非常清晰的。
無論是《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》特意將儲能規(guī)?；季謶皿w系與電力供應支撐體系、新能源開發(fā)利用體系、電力系統(tǒng)智慧化運行體系并列作為四大體系建設。
還是國家發(fā)改委、國家能源局去年發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，提出到2030年，新型儲能要全面市場化發(fā)展，并全面支撐能源領域碳達峰目標如期實現。
“這個定位是非常明確的?！?
當然，從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以火電為“壓艙石”到新型電力系統(tǒng)以儲能為“壓艙石”，這個轉變需要有一個過程。
陳永翀著重強調：“一方面，在由‘傳統(tǒng)’的‘新型’轉變過程中，火電依然將發(fā)揮重要的調節(jié)作用，但它不能夠完全取代儲能的調節(jié)作用。另一方面，儲能是新型電力系統(tǒng)的‘壓艙石’，但并不意味著儲能產業(yè)的發(fā)展沒有天花板?！?
觸頂“天花板”
“我們今天普遍將儲能定義為‘萬億級戰(zhàn)略新興產業(yè)’，但目前顯然遠未達到萬億級的規(guī)模?！?
陳永翀談到，就儲新比而言，在基準情景下，2035年儲新比約15%。若要維持系統(tǒng)棄能率為基準情景的7.9%不變，增加新能源裝機規(guī)模同時，儲能規(guī)模應同步增長，比例逐步提高，最終趨近于20%。
在不同區(qū)域，這一比例將會有所變化。
※ 圖表：儲能與新能源發(fā)展規(guī)模關系變化
來源：現場演講PPT
當然，這一比值在現階段也并非越高越好。在一定棄能率下，儲能與新能源發(fā)展規(guī)模之間存在合理配比。如果配比不夠科學或者來源于強制，也會產生如過去幾年間備受爭議的新能源強制配儲問題。
為滿足一定新能源消納需求，儲能發(fā)展規(guī)模和新能源規(guī)模將存在一定的正相關性。但由于新能源出力特性、負荷特性、電源結構、跨區(qū)輸電通道規(guī)模和運行方式等差異，不同地區(qū)在不同發(fā)展階段的儲能/新能源“最優(yōu)配比”都有所不同。
實證研究發(fā)現，儲能/新能源合理配比與地區(qū)的新能源出力特性強相關，隨著新能源裝機規(guī)模增加，將逼近單位新能源裝機帶來的靈活調節(jié)能力需求。
※ 圖表：中國儲新比變化趨勢及預測
來源：中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會
“與世界其他國家和地區(qū)相比，我國儲新比明顯偏低?！标愑懒埍硎荆?020年我國儲新比數據僅有6.7%。當時我們預判也好、呼吁也罷，都說中國的儲新比一定不能再下降了?！?
“最近幾年能夠看到，很多中心城市拉閘限電、有序用電已經在發(fā)生，局部地區(qū)棄風、棄光率甚至達到30%、40%，這些問題都已實實在在發(fā)生。好在儲新比從前年開始逐漸拉上來了，慢慢向10%、15%以及未來還要向20%發(fā)展?！?
根據國家“雙碳”目標，預計到2060年實現碳中和。到那時，中國儲能市場也將觸及天花板。
按照中國電器工業(yè)協(xié)會數據，預估2060年，我國新能源裝機達到5900GW，發(fā)電量占比超60%，煤電占比約7%。則按儲新比20%計算，2060年中國儲能裝機規(guī)模約1180GW，其中抽水蓄能規(guī)模在760GW以內，新型儲能規(guī)模則在420GW/2500GWh及以上。
屆時，全球新型儲能規(guī)模將在2400GW/14000GWh以上。
這個數字是怎么來的？陳永翀表示，我國抽水蓄能與海外一些國家和地區(qū)的限制政策不同，基本全年開建。未來2030年的萬億規(guī)模，要包含很大一部分的抽水蓄能。全球新型儲能總量較之中國規(guī)模也不是四倍，而大致在六倍左右。
“值得區(qū)分的一點是，功率型儲能只是‘開胃菜’，容量型儲能才是‘正餐’，決定了未來電化學儲能的規(guī)模發(fā)展?！?
※ 圖表：功率型儲能與容量型儲能
來源：現場演講PPT
陳永翀指出，目前新能源配儲一般是配1h或2h，僅僅起到調峰的作用，還沒有完全達到白天儲夜間放的功能。未來新能源大規(guī)模發(fā)展，到那時就要真刀真槍地解決間歇性的問題。而功率型儲能只足以解決波動性問題，間歇性問題還要靠容量型儲能來解決。
“不客氣地講，我們今天的儲能發(fā)展已經拖了新能源發(fā)電的后腿?！?
陳永翀表示，去年，中國光伏發(fā)電的平均成本在0.34元左右，西部、北部地區(qū)已經達到0.2元左右。度電成本下降到0.1到0.25元，這完全是可以預見的。然而今天儲能的度電成本，即便在比較好的情況下，也要大約0.45到0.6元。
如果新型儲能未來度電成本能夠降到跟抽水蓄能差不多，在0.25元左右。光伏加儲能的度電成本也就只有0.3到0.55元，真正意義上的分布式能源已經能夠大規(guī)模地發(fā)展起來了。
“我們今天常說需要這樣的政策、那樣的政策進行扶持，這也是沒有辦法。光伏上網需要電網的調度，需要火電解決不穩(wěn)定性的支撐，而儲能現在實在是太貴了?！?
鋰電“新思路”
現階段，鋰離子電池在新型儲能的應用當中已經占據了絕對的主流。
“但與此同時，我們可以看到電化學儲能電站應用的電池基本上都還是動力電池。所以我在很多場合都說過這樣一個邏輯，相當于十多年前，新能源汽車沒有動力電池的時候，就用數千顆18650電池來做替代，現在已經沒有人會這樣做?！?
陳永翀表示：“同樣的道理，過去幾年，電化學儲能電站沒有儲能專用電池，只好用動力電池先行先試。但到五年以后、十年以后，電化學儲能電站肯定不會再拿動力電池來做儲能電站，一定需要有儲能專用電池?！?
他認為，在今天采用大量動力電池來做儲能電站的情況下，就難免有安全差、成本高、回收難三大問題亟待解決。
※ 圖表：電化學儲能系統(tǒng)的危險性參數
來源：現場演講PPT
當然，只要產業(yè)有需要，技術創(chuàng)新總是不斷前進的，鋰電總體發(fā)展以安全、經濟、綠色為綜合目標。特別是綠色和經濟，這二者在過去被認為是矛盾的，但是在“雙碳”背景下，這不再是一個口號，而是已經開始得到融合發(fā)展
陳永翀解釋道，首先是安全問題。許多工商業(yè)用戶不惜倒退回去用鉛酸電池來做儲能，核心原因仍在于對鋰電池安全的顧慮——鋰電儲能仍未能達到電芯級別的本質安全。
從鋰電安全的風險級別來看：第一級是本質安全設計，第二級是預警與保護裝置，第三級才是通知終端用戶問題已非常嚴峻。
“什么是本質安全？本質安全不等于絕對安全，任何含能量的載體不可能做到100%的絕對安全，所以這并非我們的追求目標。如果沿著絕對安全的路線走，只會越走越糟?！?
通過對鋰電池滅火效果的研究發(fā)現，滅火后，鋰電池雖然明火被撲滅，但內部化學反應仍在進行，當溫度上升到臨界溫度后，又會引發(fā)新的燃燒并引發(fā)鄰近電池發(fā)生連鎖反應。
特別是在2021年的4·16事件之后，目前電化學儲能電站安全措施已逐步趨向模組級別，但依然面臨滅火后復燃的風險，關鍵還是在于缺乏電芯級別的安全控制。
“實際上，一個電芯在熱失控之前，有著非常豐富的信息，但是我們今天的技術沒有辦法提前檢測。能不能把這些信號用起來，提前進行遏制，不要讓它走到熱失控的地步，這也就是電芯級別的本質安全控制?！?
陳永翀介紹，當前也在開發(fā)相應的技術，針對“高安全”目標變革性創(chuàng)新的半開放式鋰漿儲能電池。
“將電池做成半開放結構，就足以把前期豐富的氣壓、溫度、電壓等信號捕捉到，不等到安全閥破損之后再采取動作，就徹底不需要擔心電化學儲能電站的安全問題了?！?
※ 半開放式鋰漿儲能電池
來源：現場演講PPT
第二個，是成本問題。當然成本是相對的，在海外市場定價背景下，有些地方已經能夠實現很好的盈利。
2023年以來，隨著儲能電池等設備價格快速下跌，磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)和EPC價格持續(xù)快速下跌。
截至2023年10月，以主流的280Ah大容量電芯為例，廠家報價在0.47-0.6元/Wh左右，相比年初電芯價格0.73-0.85元/Wh，下跌幅度超過30%。1h、2h、4h時長儲能系統(tǒng)設備均價則為1.12元/Wh、0.9元/Wh和0.85元/Wh，相比年初價格下降幅度超過30%。
盡管產業(yè)已經卷得不得了，加之新能源汽車的帶動，將鋰電儲能成本下降到今天的位置。但也已經接近盈虧的平衡點，未來將要何去何從？
※ 圖表：電池包與電芯價格變動趨勢
來源：現場演講PPT
“如果僅靠材料，盡管今年材料整體成本下降很多，但后面想要降到三毛以下，也還是很難。因而還要看除了降低材料成本以外，有沒有其他的創(chuàng)新方式，比如有沒有可能在生命周期內進行修復和再生?！?
陳永翀表示，當前的電化學儲能電站，實際壽命能做到八年就已經很不錯了，然而光伏電站的設計壽命卻能達到25年。僅靠材料想要實現儲能與光伏電站的同壽，也非常難做到。
“因此，我們也在嘗試開發(fā)針對‘低成本’目標的變革性創(chuàng)新，利用鋰漿儲能電池原位修復再生實現電池超長壽命。以避免將降成本的壓力一直給到材料，產業(yè)同質化競爭壓力也會非常大?！?
第三個，是回收問題。陳永翀認為，目前行業(yè)對回收問題還不夠重視，但是五年之后，回收將成為產業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展下去的關鍵問題。
2022年6月，歐洲議會經過投票對“碳邊境調節(jié)機制”（CBAM）條例草案提出修訂意見。今年6月，歐洲全體議會投票通過了《歐盟電池與廢電池法規(guī)》（以下簡稱“歐盟電池法”），規(guī)范在當地市場銷售的所有類型電池的整個生命周期，包括設計、生產和回收，以確保產業(yè)價值鏈的可持續(xù)性和競爭力，對整個電池產業(yè)鏈包括中國出口的儲能產品影響非常巨大。
而就碳市場平均交易價格來看，我國試點的7個碳交易市場平均碳價約為40元人民幣/噸，歐盟65~100歐元/噸，相差巨大。
“綠色發(fā)展問題已然相當嚴峻，所以去年《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》也提出‘加快建立以企業(yè)為主體、市場為導向、產學研用相結合的綠色儲能技術創(chuàng)新體系’”，陳永翀說道。
“綠色儲能發(fā)展的一個最核心的環(huán)節(jié)就是回收?，F今的鋰電回收還是比較麻煩，需要用酸、用堿去處理它，先后做溶解和提取?！?
※ 鋰漿儲能電池水洗回收實現鋰資源的綠色循環(huán)再利用
來源：現場演講PPT
“現在也有很多國內國外的團隊在思考如何發(fā)展修復再生，顆粒不要溶解行不行？修復之后再用到新型電池制造，肯定是未來的大勢所趨。目前鋰電池也還沒有做到易回收設計，其中都有很大創(chuàng)新空間?！?
產業(yè)“大變局”
“當前的儲能行業(yè)，依舊存在非常多的問題”，陳永翀談到。
如新能源側、電網側儲能市場機制和盈利機制仍不健全，成本疏導困難，儲能系統(tǒng)利用率不高，儲能投資方收益水平整體偏低等。
以電網側共享儲能為例，容量租賃和電力市場收益（電力現貨市場或輔助服務市場）為主要收益。但容量租賃率和租賃價格偏低，容量租賃費僅為年均0.09-0.15元/Wh左右，部分項目租賃率不到10%；現貨市場或輔助服務市場收益水平偏低，山東某100MW/200MWh共享儲能電站今年以來在電力現貨市場月均收益大概150萬。
當前，儲能行業(yè)競爭加劇，產業(yè)鏈產能過剩、產品同質化嚴重等問題突出，部分企業(yè)出現停產、減產、大規(guī)模裁員等現象。
在資本市場上，儲能企業(yè)也在“失寵”，市值普遍大幅縮水，部分上市公司利潤下降，行業(yè)內卷嚴重，洗牌的危機隱然若現。
與此同時，儲能產業(yè)也在迎來“大變局”。
“在新能源領域，光伏、風電等新能源發(fā)電是第一大產業(yè)，新能源汽車是第二大產業(yè)，儲能則是第三大產業(yè)。因此，讀懂儲能今天所面臨的變局，我們不妨以史為鑒?！?
陳永翀表示，光伏行業(yè)已然經歷過幾輪大的洗牌。
復雜的競爭對企業(yè)融資能力和投資決策等提出了非常高的要求；研發(fā)能力是企業(yè)能否長久的根本；過剩也似乎成為常態(tài)，甚至貢獻了驅動行業(yè)技術創(chuàng)新的核心動力之一。過往十余年，在技術創(chuàng)新驅動下，光伏發(fā)電成本下降90%以上。厘清儲能行業(yè)的成本下降，光伏行業(yè)的發(fā)展歷史非常值得學習借鑒。
而在新能源汽車行業(yè)，變局也馬上就要到來。
2023年1-5月，我國新能源汽車總出口額已逾165億美元。其中，對歐盟出口新能源汽車總額超過73.2億美元，占比約44%，幾乎占據中國新能源汽車出口額的一半。
※ 圖表：新能源汽車出口國家及地區(qū)占比情況
來源：現場演講PPT
2023年1-5月，我國新能源汽車對單一國家出口額最高的是比利時，金額超過32億美元，占同期我國新能源汽車總出口額的近20%。相比之下，我國新能源汽車對同為主要汽車消費市場的美國的出口額占比僅有0.5%。
“過去在汽車行業(yè)，技術都在別人手里，我們只能高價購買別人的技術、裝備，苦哈哈地生產產品。但是如今，在新能源領域，不僅產品在我們手上，技術、裝備也都攥在我們自己手里。所以我們常說擔心國外卡我們的脖子，難道他們就不擔心被中國卡脖子嗎？”
陳永翀說道：“所以，行業(yè)面臨的另一個變局是什么？無論主動還是被動，我們已由過去的原料出口、產品出口形式走到了今天的技術出口，甚至標準出口，而后兩者也就是我們的產業(yè)出口?！?
“我們需要站在國際角度建設中國技術知識產權體系和‘融合國際、對接未來’的產業(yè)標準體系，以促進儲能產業(yè)的高質量發(fā)展，服務中國和世界的碳中和進程?！?
“‘產品服務國內市場，技術服務海外市場’，正是我們今天中國儲能產業(yè)所面對的另一變局。”
