储能研究双碳背景下发电侧储能综合价值评估及政策研究
2023年8月 双碳背景下发电侧储能综合价值评估及政策研究 （简版） 中国煤炭消费总量控制方案和政策研究(煤控研究项目) 中国是世界煤炭生产和消费第一大国。以煤炭为主的能源结构支撑了中国经济的高速发展，但也对生态环境造成了严重的破坏。为了应对气候变化、保护环境和减少空气污染，国际环保组织自然资源保护协会(NRDC)作为课题协调单位，与政府智库、科研院所和行业协会等20多家有影响力的单位合作，于 2013年10月共同启动了“中国煤炭消费总量控制方案和政策研究”项目（即“煤控研究项目”），为设定全国煤炭消费总量控制目标、实施路线图和行动计划提供政策建议和可操作措施，助力中国实现资源节约、环境保护、气候变化与经济可持续发展的多重目标。请访问网站了解更多详情http://coalcap.nrdc.cn/ 自然资源保护协会（NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于1970年。NRDC拥有700多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代中起在中国开展环保工作，中国项目现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。请访问网站了解更多详情http://www.nrdc.cn/ 中关村储能产业技术联盟创立于2010年3月，是中国第一个专注于储能领域的非营利性行业社团组织，致力于通过影响政府政策的制定和储能技术的应用推广，促进产业的健康有序可持续发展。联盟聚集了优秀的储能技术厂商、新能源产业公司、电力系统以及相关领域的科研院所和高校，覆盖储能全产业链各参与方，共有国内、国际500余家成员单位。同时，联盟还负责承担中国能源研究会储能专业委员会秘书处的相关工作。联盟在支撑政府主管部门研究制定中国储能产业发展战略、倡导产业发展模式、确定中远期产业发展重点方向、整合产业力量推动建立产业机制等工作中，发挥着举足轻重的先锋作用。 封面图片：新源智储青海格尔木100MW/200MWh储能项目 研究报告 《双碳背景下发电侧储能综合价值评估及政策研究》简版 《碳中和目标下山西省煤电产业转型发展和定位研究》 《碳中和目标下山西省焦化产业转型发展和定位研究》 《汾渭平原深入打好污染防治攻坚战煤炭总量控制研究报告》 《面向碳中和的氢冶金发展战略研究》执行摘要 《碳中和目标下中国火电上市公司低碳转型绩效评价报告 2022》简版 《山东省“十四五”重点耗煤行业减煤路径研究》 《双碳目标下的五大发电集团发电业务低碳转型研究》 《“双碳”与空气质量改善双目标下的安阳市中长期控煤路径研究》 《“双碳”背景下河南省电力行业中长期控煤路径研究报告》 《碳达峰与碳中和背景下山东电力行业低碳转型路径研》执行摘要 《内蒙古煤炭生产和消费绿色转型研究》摘要报告 《霍林郭勒产业园绿色低碳发展研究》（简本） 《内蒙古典型城市煤炭消费与大气质量的关联分析及政策建议》 《内蒙古采煤沉陷区生态修复与可再生能源利用研究》 《“十四五”山西省非煤经济发展研究》 《碳达峰碳中和背景下山西煤电行业转型发展研究》 《碳达峰碳中和背景下山西焦化行业转型发展研究》 《中国典型省份煤电转型优化潜力研究》 《碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线图研究》 《中国典型省份煤电转型优化潜力研究执行摘要》 《碳达峰碳中和目标约束下重点行业的煤炭消费总量控制路线图研究执行摘要》 《碳达峰碳中和目标约束下水泥行业的煤炭消费总量控制路线图研究》 《碳达峰碳中和目标约束下电力行业的煤炭消费总量控制路线图研究》 《碳达峰碳中和目标约束下钢铁行业的煤炭消费总量控制路线图研究》 《碳达峰碳中和目标约束下煤化工行业煤炭消费总量控制路线图研究》 《山西省“十四五”煤炭消费总量控制政策研究》 《“十四五”电力行业煤炭消费控制政策研究》 《新冠疫情后的中国电力战略路径抉择：煤电还是电力新基建》 《中国散煤综合治理研究报告2020》 《“十三五”时期重点部门煤控中期评估及后期展望》 《“十三五”电力煤控中期评估与后期展望》 《中国煤控项目“十三五”中期评估与后期展望研究报告》 《中国实现全球1.5℃目标下的能源排放情景研究》 《持续推进电力改革提高可再生能源消纳执行报告》 《2012煤炭的真实成本》 请访问网站了解更多详情http://www.nrdc.cn/ 双碳背景下发电侧储能综合价值评估及政策研究 （简版） 项目单位及研究人员 中关村储能产业技术联盟 岳芬、张兴、宁娜、李晨飞、孙佳为自然资源保护协会 黄辉、林明彻、王杨、吴婧涵 2023年8月 免责声明 研究报告内容仅供参考，不构成财务、法律、投资建议、投资咨询意见或其他意见，对任何因直接或间接使用本报告涉及的信息和内容或者据此进行投资所造成的一切后果或损失，研究团队、资助机构和发布机构不承担任何法律责任。 版权说明 版权归中关村储能产业技术联盟(CNESA)、自然资源保护协会(NRDC)所有，转载或引用请注明来源。对报告有任何意见或建议，欢迎通过邮箱联系：hhuang@nrdc-china.org 目录 执行摘要v 1.储能在发电侧的应用现状分析1 1.1中国发电侧储能应用现状 1.2中国发电侧储能典型场景 2.不同电源类型的适用储能技术评估6 2.1储能技术发展阶段及发展趋势 2.2发电侧储能需求及配置原则 2.3储能技术评价 3.发电侧储能综合价值评估20 3.1价值构成及评估方法 3.2典型省份商业模式及综合价值对比 4.发电侧储能规模化发展的政策建议36 4.1面临的挑战 4.2市场机制建议 4.3技术发展建议 4.4项目管理建议 5.结论与展望42 5.1 研究发现 5.2 发展展望 参考文献 47 附录 48 附图1附表1附表2附表3附表4 储能技术评价指标体系场景1辅助火电调频指标权重场景2新能源独配储能指标权重场景3共享储能指标权重底层指标评价标准 执行摘要 1.课题背景及意义 随着波动性、间歇性可再生能源的快速增长，电力系统将需要更大的灵活性以确保可变可再生能源能够可靠、有效地集成到电力系统中。储能被视为推动可再生能源有效整合的解决方案之一。近两年，国家多项顶层政策均提出大力发展发电侧储能，各省也相继出台了鼓励或强制新能源配建储能的政策，推动了发电侧储能装机迅猛增长，成为国内新型储能装机快速增长的主要驱动因素。 然而，发电侧储能目前更多的是为满足新能源项目并网条件而建设的强制配储项目，缺乏清晰成熟的商业模式和市场机制，储能可获得收益较为有限，难以完全反映储能所具备的多重价值。这导致了储能项目经济性较差、成本疏导不畅，社会投资意愿低，制约了发电侧储能规模化发展。 本课题以新能源配储、火储联合调频、共享储能等三个发电侧储能常见场景为线索，开展如下研究：一是通过分析发电侧储能的应用现状，提出发电侧储能的典型场景和未来规模化发展面临的挑战；二是针对三个发电侧储能常见场景，分别建立储能技术适用性评价指标体系，从多个维度定量评估不同储能技术路线和应用场景的适用程度；三是提出储能综合价值评估流程和方法，评估发电侧储能在三个常见场景下的综合价值，包括系统调节、减煤减碳等；四是通过研究山东、广东、山西、甘肃四省的储能发展需求、发电侧储能的应用情况及项目经济性，分析其在技术选择和商业模式上的特点，总结存在的不足。课题在总结发电侧储能参与电力市场的障碍并分析问题成因基础上，提出未来新型储能规模化、市场化发展的政策建议。 2.主要研究发现 （1）新能源单独配储、火储联合调频、共享储能是目前国内发电侧储能的主要应用场景。 发电侧储能从用途上看主要有两类：第一类是辅助火电动态运行，减少设备维护和设备更换的费用，提高火电机组的发电效率，进而减少碳排放，以火储联合调频场景为主。第二类是实现新能源友好并网，可减小风力和光伏发电间歇性、随机性的影响，可促进新能源的开发和利用，以单个新能源场站单独配储和多个新能源场站共享配储两个场景为主。清洁能源基地外送、源网荷储一体化等场景处于发展的初级阶段。 （2）从区域上看，不同地区电源的结构类型、装机规模和出力特性等是影响发电侧储能配置的关键因素，储能技术选择及规模确定应根据本地电源基础数据，结合电网需求开展。 水电大省具有明显的丰水期和枯水期，一般有外送需求，需要重点关注氢能等跨季节储能或采用风光水互补方案，配置规模宜综合考虑利用率和经济效益，经过技术经济性比较后确定。火电大省多为负荷中心，一般有多个特高压直流落点，对储能的需求主要是满足本地新能源消纳、调峰调频、紧急功率支撑等，宜结合电源分布、负荷分布和电网网架等因素，采用就近部署原则，选择关键电网节点配置。新能源大省对储能的需求主要是在保障电网安全前提下，满足新能源本地消纳和外送，解决系统多时间尺度有功功率不平衡等，应在分析风电、光伏出力特性的基础上，结合平滑输出功率波动、跟踪计划出力曲线、削峰填谷、辅助频率调节、提供电网调峰、无功电压支撑等应用场景综合确定。 水电大省 火电大省 新能源大省 长周期能量时移、超短时抑制超低频振荡 本地新能源消纳、调频、紧急功率支撑 平滑出力、跟踪计划出力、能量时移、调频等 采用就近部署原则，重点选择在负荷密集接入、新能源密集接入、大规模分布式电源汇集、大容量直流馈入、调峰调频困难、电压支撑能力不足等关键电网节点 根据常规电源调峰能力和负荷特性，计算系统调峰需求，确定储能功率需求；根据典型年、典型月、典型周内的亏缺、盈余平衡电量，计算储能的能量需求。 在分析风电、光伏出力特性的基础上，结合平滑输出功率波动、跟踪计划出力曲线、削峰填谷、辅助频率调节、提供电网调峰、无功电压支撑等应用场景确定 储能需求 配置原则 图1:水电、火电、新能源大省储能需求和配置原则 （3）新型储能技术种类多，不同储能技术在成本、效率、规模、安全、性能等方面各有优劣。储能技术适用性评价与场景紧密相关，首先要保证技术可行性，功率等级、充放电时长、充放电倍率、响应时间是影响储能技术选型的关键指标。 本项目采用关键指标初步筛选法、层次分析法、模糊综合评价相结合的方法，针对辅助火电调频、新能源配储能、共享储能3种典型发电侧储能应用场景，进行储能技术 适用性评价，评价结果如表1所示。 表1：不同应用场景下储能技术适用性评价结果 应用场景 关键性能指标适用性初步筛选 二次综合评价得分 入选技术 未入选技术 具体评价结果 所处水平 辅助火电调频 飞轮、磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂、钠离子 抽蓄、压缩空气、铅酸、全钒液流、铁铬液流、钠硫 磷酸铁锂飞轮储能钠离子三元锂钛酸锂 “较差”和“一般”之间 新能源配储 飞轮、磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂、钠离子、钠硫 抽蓄、压缩空气、铅酸、全钒液流、铁铬液流 磷酸铁锂钠离子钠硫电池三元锂飞轮储能钛酸锂 “较差”水平 抽蓄、压缩空气、磷酸铁锂、 压缩空气抽蓄铁铬液流全钒液流 “一般”和“较好”之间 三元锂、钛酸 共享储能飞轮、铅酸 锂、钠离子、全钒液流、铁铬液流、钠硫 磷酸铁锂钠离子钛酸锂钠硫电池三元锂 “较差”和“一般”之间 注：评价流程及评价方法详见报告正文2.3储能技术评价章节。 （4）储能发挥的价值跨越了电力系统价值链（发电、输电、配电和用户）之间的界限，具有明显的“外部性”。但随着新型电力系统建设的深入推进，加之电力市场化改革进程加速，储能带来的外部价值，有望逐步得到认可。 储能系统运行带来的外部影响会通过电网传导给其他主体，部分价值由于作用主体不易清晰界定导致储能运营商未获得这部分收益。储能价值可分为“直接价值”和“间接价值”两部分，如表2所示。其中，“直接价值”指当前市场规则下，储能可获得的“可见”收益；“间接价值”指市场不完善情形下，暂时还无法货币化或无法由项目业主直接实现的价值。通过比较系统中有、无储能
