效率是否為儲(chǔ)能關(guān)鍵？安全性和適用場(chǎng)景才是。

01可再生能源裝機(jī)和火電裝機(jī)同樣在增長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能迫在眉睫

十四五期間，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)發(fā)電側(cè)快速轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)側(cè)承受較大壓力。一方面，可再生能源快速成長(zhǎng)為主流發(fā)電來(lái)源。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2022年底我國(guó)可再生能源總裝機(jī)量首次超過(guò)了火電。另一方面，電網(wǎng)調(diào)度能力受到挑戰(zhàn)�？稍偕�能源發(fā)電“靠天吃飯”，不但發(fā)電小時(shí)遠(yuǎn)短于火電，而且發(fā)電高峰與下游用電高峰錯(cuò)位，傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度能力難以滿(mǎn)足需求。據(jù)國(guó)家能源局披露，2022年底我國(guó)電力消費(fèi)中可再生電力尚不足30%。

為緩解發(fā)電結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型給電網(wǎng)帶來(lái)的壓力，近年來(lái)我國(guó)火電裝機(jī)不降反增。為彌補(bǔ)可再生能源發(fā)電缺口，各地方需要 “火電調(diào)峰”兜底。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2017年至2022年我國(guó)火電裝機(jī)總量與發(fā)電量持續(xù)增長(zhǎng)，2022年火電發(fā)電量同比增長(zhǎng)2.7%左右。

在此背景下，沒(méi)有火電的企業(yè)在獲取風(fēng)電、光伏項(xiàng)目開(kāi)發(fā)指標(biāo)時(shí)將十分被動(dòng)。在2018年國(guó)家發(fā)改委印發(fā)的《清潔能源消納行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》中，首次將各地火電靈活性改造規(guī)模與新能源規(guī)�？偭繏煦^。相應(yīng)地，為保障可再生能源利用率，部分地區(qū)分配可再生能源開(kāi)發(fā)指標(biāo)時(shí)會(huì)與企業(yè)的調(diào)峰能力進(jìn)行捆綁，且傾向于擁有“火電調(diào)峰”資源的企業(yè)。如國(guó)家能源集團(tuán)，既是我國(guó)最大火力發(fā)電企業(yè)，也是我國(guó)風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大企業(yè)之一。

配儲(chǔ)成為“解綁”火電調(diào)峰的方案，各地長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能政策呼之欲出。2022年發(fā)改委等部門(mén)發(fā)布的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中，提出要明確新型儲(chǔ)能的獨(dú)立市場(chǎng)主體地位。在地方層面，新能源開(kāi)發(fā)“強(qiáng)制配儲(chǔ)”政策也已常見(jiàn)不鮮，且有向著長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展的趨勢(shì)。尤其甘肅、福建、湖北、吉林、遼寧、黑龍江、安徽等省份的配儲(chǔ)政策中，明確要求電源側(cè)配儲(chǔ)的調(diào)峰時(shí)長(zhǎng)超過(guò)4小時(shí)。

02效率是否為儲(chǔ)能關(guān)鍵？安全性和適用場(chǎng)景才是

從電到氫再到電的氫能儲(chǔ)能模式一直被詬病能量效率較低等問(wèn)題，但其發(fā)展前景應(yīng)綜合考慮儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展階段與需求，以及其可行性和適用性。

儲(chǔ)能并網(wǎng)運(yùn)行的前提是安全可靠，相關(guān)政策也開(kāi)始聚焦儲(chǔ)能安全。目前主流的鋰電儲(chǔ)能在中低容量?jī)?chǔ)能場(chǎng)景下優(yōu)勢(shì)較為突出，但鋰電儲(chǔ)能技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，安全性對(duì)電堆等的加工工藝等要求較高。在國(guó)家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022年版）（征求意見(jiàn)稿）》中，曾提出在大中型儲(chǔ)能電站禁用三元鋰，可見(jiàn)政府對(duì)安全性的重視高于技術(shù)、效率等。

對(duì)氫儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，氫的物理及化學(xué)性質(zhì)決定了其具有較高的安全性。首先氫質(zhì)量輕，泄露后向上擴(kuò)散較快，不易產(chǎn)生可爆炸氣霧；而且氫點(diǎn)燃后火焰向上，波及范圍較小。其次氫燃燒后產(chǎn)物為水，無(wú)污染。而且氫在化工領(lǐng)域已有較長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用基礎(chǔ)，已形成了相對(duì)完善的安全管理方案與標(biāo)準(zhǔn)體系。

我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展多路線(xiàn)并行，最終的技術(shù)使用取決于新型電力系統(tǒng)中多元化的儲(chǔ)能適用場(chǎng)景。如抽水蓄能，儲(chǔ)能容量大、效率高，在電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行削峰填谷優(yōu)勢(shì)突出。但一方面抽水蓄能僅適合在水資源相對(duì)豐富的東部地區(qū)展開(kāi)，另一方面規(guī)模、地點(diǎn)不夠靈活，在發(fā)電側(cè)、用戶(hù)側(cè)等仍需鋰電、氫儲(chǔ)能等進(jìn)行補(bǔ)充。

對(duì)氫儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，其技術(shù)路徑豐富多樣，可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景靈活應(yīng)用。如可采用固態(tài)儲(chǔ)氫制造儲(chǔ)氫模塊，用于戶(hù)用儲(chǔ)能；采用管道輸氫，實(shí)現(xiàn)西北邊遠(yuǎn)地區(qū)、海上風(fēng)電等場(chǎng)景低成本電力外送；采用液氫、醇氨儲(chǔ)氫、鹽穴儲(chǔ)氫等，用于氫儲(chǔ)能電站大規(guī)�？缂緝�(chǔ)能等。

儲(chǔ)能本質(zhì)是通過(guò)存儲(chǔ)能量或者換一種方式存儲(chǔ)能量來(lái)減小損失，后者必將帶來(lái)一定的效率損失。對(duì)氫儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，由電到氫再到電，能量損失約60%以上，若采用熱電聯(lián)供則總能量損失可減少到35%左右。從主流的儲(chǔ)能效率比較來(lái)看，鋰電儲(chǔ)能電能損失在10%以下，但在長(zhǎng)時(shí)保存下存在自放電、容量上限減損問(wèn)題；其他可長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)存電力的機(jī)械儲(chǔ)能如抽水蓄能等，能量損失一般在25%以上。

效率是影響綜合用能成本的關(guān)鍵。對(duì)發(fā)電站配儲(chǔ)而言，儲(chǔ)能扎根于整體項(xiàng)目中，更似輔助作用。

一方面因其可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模存儲(chǔ)的特點(diǎn)，幫助將無(wú)法上網(wǎng)的、無(wú)法利用的“棄電”、“指標(biāo)”利用起來(lái)，讓多數(shù)發(fā)電企業(yè)能從捆綁火電等的路徑中解放出來(lái)。

二是其綜合成本更與發(fā)電成本掛鉤，隨著風(fēng)電、光伏等技術(shù)成本的快速下降，新疆內(nèi)蒙等地的光伏、風(fēng)電發(fā)電成本接近0.1元/kwh，如不算其他建設(shè)投入，考慮能量轉(zhuǎn)化損失，儲(chǔ)能部分發(fā)電成本不到0.2元/kwh，卻帶來(lái)了更多發(fā)電量的利用。

氫儲(chǔ)能成本與收益受應(yīng)用場(chǎng)景、商業(yè)模式、并網(wǎng)離網(wǎng)使用情況、可再生能源及并網(wǎng)電價(jià)、地區(qū)用電消納情況等多維度因素影響，不同考慮情況下，成本不同。關(guān)于更多細(xì)節(jié)及測(cè)算，歡迎咨詢(xún)能景研究。

03國(guó)內(nèi)氫儲(chǔ)能已進(jìn)入示范階段，在政策、技術(shù)、模式上仍需探索

目前，國(guó)內(nèi)至少已有3項(xiàng)氫儲(chǔ)能示范項(xiàng)目建成。其中2項(xiàng)已成功并網(wǎng)發(fā)電，一項(xiàng)是國(guó)家電網(wǎng)在安徽六安建設(shè)的MW級(jí)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目，2022年投運(yùn)；一項(xiàng)是南方電網(wǎng)在廣州與昆明進(jìn)行的固態(tài)儲(chǔ)氫并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目，2023年投運(yùn)。此外，2023年9月克拉瑪依一項(xiàng)氫儲(chǔ)能調(diào)峰電站項(xiàng)目開(kāi)工，氫儲(chǔ)能調(diào)峰規(guī)模2.64GWh，規(guī)劃2024年建成，建成后或?qū)⒊蔀槲覈?guó)最大氫儲(chǔ)能項(xiàng)目。

總體來(lái)看，國(guó)內(nèi)氫儲(chǔ)能仍處于小規(guī)�？蒲惺痉俄�(xiàng)目階段。六安項(xiàng)目、南方電網(wǎng)項(xiàng)目等在氫儲(chǔ)能技術(shù)、商業(yè)模式等方面初步進(jìn)行了一些驗(yàn)證與突破，但在進(jìn)入商業(yè)化開(kāi)展上也還存在一些問(wèn)題需要解決：

一是政策上總體尚停留在發(fā)展規(guī)劃階段。典型如發(fā)改委等發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》中，提到培育“風(fēng)光發(fā)電+ 氫儲(chǔ)能”一體化應(yīng)用新模式，在廣東、山東等各省級(jí)的氫能發(fā)展規(guī)劃中氫儲(chǔ)能也屬于標(biāo)配，但尚未有具體補(bǔ)貼細(xì)則等政策落地。

二是技術(shù)上大規(guī)模儲(chǔ)氫、發(fā)電方案等仍待更多驗(yàn)證。目前國(guó)內(nèi)氫儲(chǔ)能技術(shù)鏈條已初步打通，如南方電網(wǎng)項(xiàng)目，采用固態(tài)儲(chǔ)氫存儲(chǔ)200立方氫氣，可持續(xù)穩(wěn)定出力12小時(shí)、發(fā)供電1200度。但當(dāng)儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)到商業(yè)化的百兆瓦級(jí)后，電解槽達(dá)到數(shù)十臺(tái)，儲(chǔ)氫容量需求將達(dá)10萬(wàn)立方，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到百兆瓦，此時(shí)如何靈活調(diào)度電解槽及燃料電池容量，能否安全實(shí)現(xiàn)氫電耦合等，目前國(guó)內(nèi)外均尚無(wú)參考案例。

三是在商業(yè)模式上定位不明確。氫儲(chǔ)能商業(yè)模式相對(duì)靈活豐富，如六安兆瓦級(jí)氫儲(chǔ)能項(xiàng)目，制取的氫氣既用于加氫站也用于并網(wǎng)調(diào)峰。但模式靈活也意味著需在不同應(yīng)用及技術(shù)方向上進(jìn)行平衡與取舍。如是首先保障對(duì)加氫站每日相對(duì)穩(wěn)定的供應(yīng)量，還是及時(shí)準(zhǔn)備響應(yīng)并網(wǎng)調(diào)峰突發(fā)性較強(qiáng)的調(diào)度需求；是選擇配備大規(guī)模儲(chǔ)氫罐，還是選擇構(gòu)建柔性制氫-發(fā)電系統(tǒng)等。歸根到底，問(wèn)題的核心在于發(fā)掘最具經(jīng)濟(jì)性的模式方案。

來(lái)源：能景研究

作者：南枝

       原文標(biāo)題 : 洞見(jiàn)|為什么說(shuō)氫作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能將發(fā)揮重要作用？