【壓縮機網(wǎng)】一、中國發(fā)展新型儲能的必要性
電力系統是我國當前最主要的碳排放源之一。未來(lái)電力系統建設的目標就是構建以新能 源為主體的新型電力系統，風(fēng)電、光伏、水電、核電等無(wú)碳能源將逐步取代化石能源成為發(fā)電的主力。截至2021年底，我國電力總裝機23.8億千瓦，其中風(fēng)電光伏裝機分別為3.3億千瓦以及3.1億千瓦，火電裝機（含生物質(zhì)）約13億千瓦。根據對人口變化、GDP增長(cháng)、電源裝機結構轉變及電能替代、人均用電量增加等因素的綜合預測，我們預計至2030年，我國電力裝機規模將達36億千瓦，其中風(fēng)電8億千瓦，光伏10億千瓦，占比約50%。至2060年，我國電力裝機規模將達90～95億千瓦，其中風(fēng)電33億千瓦，光伏42億千瓦，占比超過(guò) 80%。
風(fēng)電、光伏在為我們帶來(lái)綠色低碳電力的同時(shí)，天然具有隨機性、間歇性和波動(dòng)性，對電力系統的調節能力提出了更高要求。隨著(zhù)新能源占比增加，需要調節的功率變化幅度越來(lái)越大。
在電力系統新能源裝機占比不斷上升的同時(shí)，火電、核電等可靠性電源占比卻逐步降低，疊加極端氣候對水電出力的影響，大大削弱供給側響應與調節能力。此外，煤電、核電的長(cháng)時(shí)間深度負荷調節可能對機組運行安全帶來(lái)風(fēng)險，也會(huì )增加額外的煤耗與碳排放。這些額外的供給側負荷調節需求必須依靠清潔高效的儲能裝機彌補。除滿(mǎn)足調節能力需求外，儲能對于電網(wǎng)的電力傳輸與安全，還能起到減緩電網(wǎng)阻塞，提供備用和黑啟動(dòng)等作用。對于發(fā)電側，儲能能夠起到平滑新能源波動(dòng)、提高新能源消納的作用。而負荷側的儲能裝機，能夠大大提升負荷側的自我平衡能力和響應能力。
未來(lái)，我國電力系統的特征是以風(fēng)、光、水、核作為主力電源，配合足量的儲能裝機提 供調節能力，以最小化原則保留化石能源裝機作為部分基荷和保底調節，配合強大的電網(wǎng)傳輸調度能力和智能高效的負荷側響應能力，具備安全可靠、清潔高效、靈活強韌等幾個(gè)特點(diǎn)的全新電力系統。儲能在新型電力系統中將起到不可或缺的重要作用。
在各類(lèi)儲能技術(shù)當中，抽水蓄能技術(shù)成熟可靠、全生命周期儲能成本低，是當前儲能裝 機中的主力。截至2021年底，我國已投運的約4600萬(wàn)千瓦儲能裝機中，抽水蓄能約為3700 萬(wàn)千瓦，已開(kāi)工建設的抽水蓄能電站超過(guò)6000萬(wàn)千瓦。盡管如此，抽水蓄能電站存在廠(chǎng)址選擇不靈活、建設投資規模大、建設周期長(cháng)等缺點(diǎn)或限制，難以通過(guò)技術(shù)手段解決。僅靠抽水蓄能，既無(wú)法滿(mǎn)足近幾年新能源裝機快速上漲所要求的儲能裝機，也無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)電力系統對儲能靈活的時(shí)空配置和多元化技術(shù)參數的要求。這給了各類(lèi)“新型儲能”足夠的發(fā)展空間。我們認為，經(jīng)過(guò)“十四五”和“十五五”期間的充分培育與發(fā)展，未來(lái)的新型電力系統之中，成熟的“新型儲能”技術(shù)將與抽水蓄能“并駕齊驅”，在源-網(wǎng)-荷的各類(lèi)應用場(chǎng)景下發(fā)揮重要的系統調節和安全保障作用。
二、新型儲能發(fā)展現狀
1、裝機情況
截至2021年底，全球已投運儲能項目裝機規模約2.1億千瓦，同比增長(cháng)9%。其中，抽水蓄能裝機規模約1.8億千瓦，占比首次低于90%。新型儲能累計裝機規模3000萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)67.7%，其中鋰離子電池裝機約2300萬(wàn)千瓦，占據主導地位。在3000萬(wàn)千瓦的新型儲能裝機中，美國是裝機量最大的國家，約650萬(wàn)千瓦，中國緊隨其后，裝機量約580萬(wàn)千瓦。其它新型儲能裝機較多的國家包括韓國、英國、德國、澳大利亞和日本。
我國截至2021年底，電力儲能裝機約4600萬(wàn)千瓦，相比于2020年增長(cháng)30%，占全球電力系統儲能裝機量的22%。2021年全年新增電力儲能裝機約1000萬(wàn)千瓦，其中抽水蓄能增加約800萬(wàn)千瓦，新型儲能裝機增加約200萬(wàn)千瓦。在新型儲能的580萬(wàn)裝機中，鋰離子電池占比最高，接近90%，折合裝機規模約520萬(wàn)千瓦。其余新型儲能中，鉛蓄電池和壓縮空氣儲能占比相對較大。從各省已投運新型儲能裝機情況看，江蘇省裝機量第一，已超過(guò)100萬(wàn)千瓦，廣東省和山東省次之，其余有較大裝機的省份包括青海、內蒙古、湖南、安徽等。
2、技術(shù)發(fā)展現狀
新型儲能所包括的技術(shù)類(lèi)型眾多，按照能量存儲方式不同主要分為機械儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能、化學(xué)儲能和儲熱等幾大類(lèi)。每大類(lèi)技術(shù)當中又有多種完全不同的技術(shù)路線(xiàn)。根據放電時(shí)長(cháng)，可將其分為功率型電儲能、能量型電儲能以及儲熱（冷）技術(shù)。
壓縮空氣儲能(Compressed Air Energy Storage，簡(jiǎn)稱(chēng) CAES)，是機械儲能的一種形式。在電網(wǎng)低谷時(shí)，利用富余的電能，帶動(dòng)壓縮機生產(chǎn)高壓空氣，并將高壓空氣存入儲氣室中，電能轉化為空氣的壓力勢能；當電網(wǎng)高峰或用戶(hù)需求電能時(shí)，空氣從儲氣室釋放，然后進(jìn)入膨脹機中對外輸出軸功，從而帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電，又將空氣的壓力勢能轉化為電能。CAES儲能系統中的高壓空氣在進(jìn)入膨脹機做功前，需要對高壓空氣進(jìn)行加熱，以提高功率密度。根據加熱的熱源不同，可以分為燃燒燃料的壓縮空氣儲能系統（即補燃式傳統壓縮空氣儲能）、帶儲熱的壓縮空氣儲能系統和無(wú)熱源的壓縮空氣儲能系統。
先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能系統（AA-CAES）在傳統CAES系統的基礎上，引入蓄熱技術(shù)，利用蓄熱介質(zhì)回收壓縮階段產(chǎn)生的壓縮熱，并將高溫蓄熱介質(zhì)儲存起來(lái)，在釋能階段時(shí)高溫蓄熱介質(zhì)通過(guò)換熱器對高壓空氣進(jìn)行預熱。蓄熱系統代替了燃燒室的補充燃燒來(lái)加熱空氣，從而達到減小系統能量損失、提高效率的目的。此外，有些AA-CAES系統采用液態(tài)壓縮空氣存儲在儲罐中的形式，擺脫了自然條件的限制。
?、賶嚎s空氣儲能
壓縮空氣儲能技術(shù)在本報告所討論的新型儲能技術(shù)中屬于相對進(jìn)展較快、技術(shù)較為成熟的技術(shù)，已進(jìn)入100MW級示范項目階段。早期壓縮空氣儲能系統依賴(lài)燃氣補燃和自然儲氣洞穴，但目前已無(wú)需補燃，并可以應用人造儲氣空間。壓縮空氣儲能技術(shù)與燃機技術(shù)同宗同源，主要痛點(diǎn)在于設備制造和性能提升。大型壓氣設備、膨脹設備、蓄熱設備、儲罐等設備的性能提升是效率、經(jīng)濟性和可靠性提升的關(guān)鍵。十四五期間壓縮空氣儲能系統效率有望提升至65%～70%，系統成本降至1000～1500元/kW·h?！笆逦濉蹦┘爸笙到y效率有望達70%及以上，系統成本降至800～1000元/kW·h。
技術(shù)優(yōu)劣勢。壓縮空氣儲能系統具有容量大、工作時(shí)間長(cháng)、經(jīng)濟性能好、充放電循環(huán)多等優(yōu)點(diǎn)。壓縮空氣儲能系統適合建造大型儲能電站（>100MW），放電時(shí)長(cháng)可達4小時(shí)以上，適合作為長(cháng)時(shí)儲能系統。壓縮空氣儲能系統的壽命很長(cháng)，可以?xún)?釋能上萬(wàn)次，壽命可達40年以上；并且其效率最高可以達到70%左右。壓縮空氣儲能技術(shù)與蒸汽輪機、燃氣輪機系統同宗同源，技術(shù)通用性強，設備開(kāi)發(fā)基礎較好，建造成本和運行成本容易控制，具有很好的經(jīng)濟性。
產(chǎn)業(yè)鏈及成本：壓縮空氣儲能的上游主要是原材料與核心部件（模具、鑄件、管道、閥門(mén)、儲罐等）的生產(chǎn)加工、裝配、制造行業(yè)，屬于機械工業(yè)的一部分，但涉及壓縮空氣儲能本身特性和性能要求，對基礎部件的設計、加工要求較為嚴格。中游主要是關(guān)鍵設備（壓縮機、膨脹機、燃燒室、儲熱/換熱器等）設計制造、系統 集成控制相關(guān)的行業(yè)，屬于技術(shù)密集型的高端制造業(yè)，具有多學(xué)科、技術(shù)交叉等特性。下游主要是用戶(hù)對壓縮空氣儲能系統的使用和需求，涉及常規電力輸配送、可再生能源大規模接入、分布式能源系統、智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。
現階段百兆瓦級壓縮空氣儲能功率成本約為4000-6000元/kW，能量成本約為 1000-2500元/kWh，循環(huán)效率可達65-70%，運行壽命約為40-60年。壓縮空氣系統初投資成本主要包括系統設備、土地費用和基建等。系統設備包括了壓縮機機組、膨脹機機組、蓄熱系統（換熱器、蓄熱器、蓄熱介質(zhì)、管道）、電氣及控制設備、儲氣室等。
三、新型儲能政策環(huán)境
1、國家政策
針對新型儲能發(fā)展，2021年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》提出，以實(shí)現碳達峰碳中和為目標，將發(fā)展新型儲能作為提升能源電力系統調節能力、綜合效率和安全保障能力，支撐新型電力系統建設的重要舉措，以政策環(huán)境為有力保障，以市場(chǎng)機制為根本依托，以技術(shù)革新為內生動(dòng)力，加快構建多輪驅動(dòng)良好局面，推動(dòng)儲能高質(zhì)量發(fā)展?！暗?2025年，實(shí)現新型儲能從商業(yè)化初期向規?；l(fā)展轉變，裝機規模達3000萬(wàn)千瓦以上”，這是國家政策層面第一次明確儲能裝機目標。特別強調，要明確新型儲能獨立市場(chǎng)主體地位、健全新型儲能價(jià)格機制、健全“新能源+儲能”項目激勵機制。
2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方 案》，對《指導意見(jiàn)》中所提出的目標和任務(wù)進(jìn)一步明確和細化。要求“到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規?；l(fā)展階段，具備大規模商業(yè)化應用條件。新型儲能技術(shù)創(chuàng )新能力顯著(zhù)提高，核心技術(shù)裝備自主可控水平大幅提升，標準體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場(chǎng)環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟。其中，火電與核電機組抽汽蓄能等依托常規電源的新型儲能技術(shù)、百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)實(shí)現工程化應用”
在國家《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》之后，江蘇、山東、寧夏、青海、浙江、河南等多個(gè)省份均于 2022 年提出了各自的十四五新型儲能實(shí)施方案，實(shí)施方案中大都明確 了新型儲能重點(diǎn)發(fā)展的應用場(chǎng)景，從電力市場(chǎng)和調用層面針對新型儲能給予明確的政策支持，部分省份還明確了儲能的租賃價(jià)格及輔助服務(wù)價(jià)格。
四、新型儲能發(fā)展趨勢
1、新型儲能技術(shù)發(fā)展趨勢
壓縮空氣儲能未來(lái)的研發(fā)方向是改進(jìn)核心器件，優(yōu)化儲能系統設計，研究新型儲氣技術(shù) 與設備，實(shí)現設備模塊化與規?；?，提高系統效率和使用壽命，提升單位體積的儲氣密度以及降低成本。
預計2025年前，先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能技術(shù)達到成熟水平，完成百兆瓦項目示范。后續進(jìn)一步研究適用于深冷液化空氣儲能的寬范圍、高溫離心壓縮機，研發(fā)高壓高速級間再熱式透平、納微結構復合儲熱蓄冷材料。目標是將系統效率提升至70%以上，功率成本降至 5000～6000元/kW。利用洞穴的大規模壓縮空氣的儲能度電成本降至0.15元/以下，成為長(cháng)時(shí)儲能的可選技術(shù)。
2、儲能“十四五”規劃及示范項目
經(jīng)統計，當前已有十六個(gè)省公布了“十四五”期間新型儲能裝機規劃目標，總量已接近4800萬(wàn)千瓦。示范項目方面，各省在總結前期新型儲能示范項目的基礎上，2022年批準的新型儲能示 范項目的數量和裝機均大幅增加，總量約18GW/37GWh。分析已公布的示范項目信息，磷酸鐵鋰電池仍占據了絕對優(yōu)勢的裝機份額，此外，鈦酸鋰電池、鉛蓄電池、AGM鉛酸 鉛碳電池、液流電池、熔鹽儲能、液態(tài)空氣、氫儲能、鋁離子電池、鈉離子電池、重力儲能均有示范項目上榜。時(shí)長(cháng)方面，主要以1小時(shí)及2小時(shí)的儲能要求為主。但對于非鋰離子電池項目，會(huì )配置4小時(shí)以上的時(shí)長(cháng)要求。冀北電網(wǎng)要求較為特殊，均要求4小時(shí)儲能時(shí)長(cháng)。
2022及2023年在政策及市場(chǎng)的雙重驅動(dòng)下，新型儲能市場(chǎng)會(huì )有爆發(fā)式增長(cháng)，年裝機均會(huì )超過(guò)1200萬(wàn)千瓦，市場(chǎng)規模約為2021年的5～6倍。2024年及2025年，預計裝機能量會(huì )穩定在1000～1200萬(wàn)千瓦之間，至2025年，預測的新型儲能總體裝機量中值約4800萬(wàn) 千瓦。在各儲能技術(shù)的裝機量劃分方面，預計鋰離子電池（以磷酸鐵鋰為主）的市場(chǎng)會(huì ) 面臨壓縮空氣、液流電池、重力儲能等其他儲能技術(shù)的一定擠壓，在新增裝機量中的占 比以及累積裝機量占比會(huì )持續走低，從目前占比約90%降低至80%附近。
2025年壓縮空氣儲能的裝機絕對值最高，約280萬(wàn)千瓦。液流電池裝機量緊隨壓縮空氣之后，2025年預期裝機可達230萬(wàn)千瓦。其他儲能的增長(cháng)相較于前面幾種相對較慢，但也有約40%的復合增長(cháng)率。
五、新型儲能發(fā)展面臨的問(wèn)題
1、新型儲能示范（首臺套）項目落地實(shí)施困難重重
示范項目代表著(zhù)創(chuàng )新技術(shù)的首次規?；瘜?shí)際應用，特別是首臺套項目的建設，沒(méi)有可參照對比的成熟案例，相關(guān)技術(shù)標準、安全標準等往往缺失或與現有標準不一致，在項目立項審批時(shí)會(huì )觸及到很多原有規章制度的空白，地方政府和主管部門(mén)在項目審批過(guò)程中 缺乏依據難以決策，使得應用新技術(shù)的項目落地難度增大，不利于新型技術(shù)的發(fā)展和示范。市場(chǎng)對于創(chuàng )新技術(shù)也存在較多“歧視”現象，出于規避未知風(fēng)險的考慮，相關(guān)項目市場(chǎng) 招標會(huì )對歷史業(yè)績(jì)等提出明確要求，示范（首臺套）項目難以通過(guò)市場(chǎng)化方式推動(dòng)落地；另一方面，示范（首臺套）項目存在較多的不確定性，需要通過(guò)實(shí)際項目進(jìn)行驗證和優(yōu)化，經(jīng)濟性無(wú)法保證，難以獲得市場(chǎng)和投資者的青睞，在資金、應用場(chǎng)景、審批流程等多重因素制約下，項目落地困難重重。
2、新型儲能價(jià)格機制未建立，商業(yè)模式仍有待探索
“雙碳”目標引發(fā)了電力系統結構的深度變革，電力供應可靠性、電網(wǎng)安全穩定運行、 新能源高效利用等成為未來(lái)電力系統發(fā)展的主線(xiàn)，儲能作為提升系統調節能力、促進(jìn)新能源消納的重要措施，是新型電力系統中不可或缺的組成部分，電力系統中增加儲能已成為共識，但沒(méi)有完善的價(jià)格機制支撐，額外增加的儲能設備缺乏投資回收渠道，難以吸引更多的資本投入，無(wú)法實(shí)現產(chǎn)業(yè)的穩定可持續發(fā)展。當前只有部分省份對獨立共享儲能建立了較為明確的市場(chǎng)規則，但相關(guān)規則基本只著(zhù)眼當下，無(wú)法長(cháng)期適用。對新能源項目配置的儲能裝機來(lái)說(shuō)，其受調度機制與回報機制不明確影響，不僅不能發(fā)揮儲能裝機的作用、更無(wú)投資回收機制和渠道。對于用戶(hù)側儲能，除峰谷差套利外尚無(wú)其它盈利模式?？傮w來(lái)看，適合國內儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)機制和商業(yè)模式仍有待進(jìn)一步探索。
3、新能源配置儲能標準缺失，監管難度加大
隨著(zhù)對儲能在電力系統中重要性的認識不斷加深，新能源項目要求配置儲能逐漸成為常態(tài)。自2020年起，地方各省對于新能源項目配置儲能的政策要求力度已逐漸加強。沒(méi)有價(jià)格機制的支撐，儲能設備的配置屬于純成本開(kāi)支，對于平價(jià)上網(wǎng)后盈利能力有限的新能源發(fā)電項目造成極大壓力，從實(shí)際情況來(lái)看，目前缺乏統籌規劃和管理，小規模的儲能難以真正發(fā)揮作用，造成資源的極大浪費。
新型儲能的市場(chǎng)發(fā)展速度快于標準和監管制度體系的建設速度，使得當前儲能行業(yè)監管 難度加大，個(gè)別地方為了招商引資，要求新能源必須配置儲能，增加項目投資成本，項目業(yè)主為降低成本使用低價(jià)劣質(zhì)產(chǎn)品，造成低端技術(shù)憑借價(jià)格擠壓先進(jìn)技術(shù)、參數虛標作假等劣幣驅逐良幣的現象，嚴重影響行業(yè)健康發(fā)展。
4、新型儲能在國家法律層面的支持不夠
盡管近年來(lái)國務(wù)院、各部委和各級地方政府對于發(fā)展儲能的政策密集出臺，一再強調發(fā)展儲能（特別是新型儲能）的重要性，但缺乏頂層設計和統籌規劃、標準缺失等系列問(wèn)題。目前新型儲能產(chǎn)業(yè)正面臨商業(yè)化發(fā)展初期向規?；l(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，需要政策作出更強有力的支持。自2010年《中華人民共和國可再生能源法（修正案）》提出了“電網(wǎng)企業(yè)應發(fā)展和應用儲能技術(shù)”的原則性要求，至此再未從立法層面對儲能作出規定，相對概括的要求無(wú)法對儲能企業(yè)參與市場(chǎng)活動(dòng)提供明確的指導和規范作用。雖然在《電力中長(cháng)期交易市場(chǎng)規則》等政策中明確支持儲能企業(yè)是電力交易市場(chǎng)的獨立主體，但具體的權利義務(wù)等交易規則并未明確，仍體現出明顯的原則性和指導性特征，儲能企業(yè)的獨立市場(chǎng)地位仍未真正落實(shí)，亟需從法律層面給予明確定位，為新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供法律保障。
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【壓縮機網(wǎng)】一、中國發(fā)展新型儲能的必要性
電力系統是我國當前最主要的碳排放源之一。未來(lái)電力系統建設的目標就是構建以新能 源為主體的新型電力系統，風(fēng)電、光伏、水電、核電等無(wú)碳能源將逐步取代化石能源成為發(fā)電的主力。截至2021年底，我國電力總裝機23.8億千瓦，其中風(fēng)電光伏裝機分別為3.3億千瓦以及3.1億千瓦，火電裝機（含生物質(zhì)）約13億千瓦。根據對人口變化、GDP增長(cháng)、電源裝機結構轉變及電能替代、人均用電量增加等因素的綜合預測，我們預計至2030年，我國電力裝機規模將達36億千瓦，其中風(fēng)電8億千瓦，光伏10億千瓦，占比約50%。至2060年，我國電力裝機規模將達90～95億千瓦，其中風(fēng)電33億千瓦，光伏42億千瓦，占比超過(guò) 80%。
風(fēng)電、光伏在為我們帶來(lái)綠色低碳電力的同時(shí)，天然具有隨機性、間歇性和波動(dòng)性，對電力系統的調節能力提出了更高要求。隨著(zhù)新能源占比增加，需要調節的功率變化幅度越來(lái)越大。
在電力系統新能源裝機占比不斷上升的同時(shí)，火電、核電等可靠性電源占比卻逐步降低，疊加極端氣候對水電出力的影響，大大削弱供給側響應與調節能力。此外，煤電、核電的長(cháng)時(shí)間深度負荷調節可能對機組運行安全帶來(lái)風(fēng)險，也會(huì )增加額外的煤耗與碳排放。這些額外的供給側負荷調節需求必須依靠清潔高效的儲能裝機彌補。除滿(mǎn)足調節能力需求外，儲能對于電網(wǎng)的電力傳輸與安全，還能起到減緩電網(wǎng)阻塞，提供備用和黑啟動(dòng)等作用。對于發(fā)電側，儲能能夠起到平滑新能源波動(dòng)、提高新能源消納的作用。而負荷側的儲能裝機，能夠大大提升負荷側的自我平衡能力和響應能力。
未來(lái)，我國電力系統的特征是以風(fēng)、光、水、核作為主力電源，配合足量的儲能裝機提 供調節能力，以最小化原則保留化石能源裝機作為部分基荷和保底調節，配合強大的電網(wǎng)傳輸調度能力和智能高效的負荷側響應能力，具備安全可靠、清潔高效、靈活強韌等幾個(gè)特點(diǎn)的全新電力系統。儲能在新型電力系統中將起到不可或缺的重要作用。
在各類(lèi)儲能技術(shù)當中，抽水蓄能技術(shù)成熟可靠、全生命周期儲能成本低，是當前儲能裝 機中的主力。截至2021年底，我國已投運的約4600萬(wàn)千瓦儲能裝機中，抽水蓄能約為3700 萬(wàn)千瓦，已開(kāi)工建設的抽水蓄能電站超過(guò)6000萬(wàn)千瓦。盡管如此，抽水蓄能電站存在廠(chǎng)址選擇不靈活、建設投資規模大、建設周期長(cháng)等缺點(diǎn)或限制，難以通過(guò)技術(shù)手段解決。僅靠抽水蓄能，既無(wú)法滿(mǎn)足近幾年新能源裝機快速上漲所要求的儲能裝機，也無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)電力系統對儲能靈活的時(shí)空配置和多元化技術(shù)參數的要求。這給了各類(lèi)“新型儲能”足夠的發(fā)展空間。我們認為，經(jīng)過(guò)“十四五”和“十五五”期間的充分培育與發(fā)展，未來(lái)的新型電力系統之中，成熟的“新型儲能”技術(shù)將與抽水蓄能“并駕齊驅”，在源-網(wǎng)-荷的各類(lèi)應用場(chǎng)景下發(fā)揮重要的系統調節和安全保障作用。
二、新型儲能發(fā)展現狀
1、裝機情況
截至2021年底，全球已投運儲能項目裝機規模約2.1億千瓦，同比增長(cháng)9%。其中，抽水蓄能裝機規模約1.8億千瓦，占比首次低于90%。新型儲能累計裝機規模3000萬(wàn)千瓦，同比增長(cháng)67.7%，其中鋰離子電池裝機約2300萬(wàn)千瓦，占據主導地位。在3000萬(wàn)千瓦的新型儲能裝機中，美國是裝機量最大的國家，約650萬(wàn)千瓦，中國緊隨其后，裝機量約580萬(wàn)千瓦。其它新型儲能裝機較多的國家包括韓國、英國、德國、澳大利亞和日本。
我國截至2021年底，電力儲能裝機約4600萬(wàn)千瓦，相比于2020年增長(cháng)30%，占全球電力系統儲能裝機量的22%。2021年全年新增電力儲能裝機約1000萬(wàn)千瓦，其中抽水蓄能增加約800萬(wàn)千瓦，新型儲能裝機增加約200萬(wàn)千瓦。在新型儲能的580萬(wàn)裝機中，鋰離子電池占比最高，接近90%，折合裝機規模約520萬(wàn)千瓦。其余新型儲能中，鉛蓄電池和壓縮空氣儲能占比相對較大。從各省已投運新型儲能裝機情況看，江蘇省裝機量第一，已超過(guò)100萬(wàn)千瓦，廣東省和山東省次之，其余有較大裝機的省份包括青海、內蒙古、湖南、安徽等。
2、技術(shù)發(fā)展現狀
新型儲能所包括的技術(shù)類(lèi)型眾多，按照能量存儲方式不同主要分為機械儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能、化學(xué)儲能和儲熱等幾大類(lèi)。每大類(lèi)技術(shù)當中又有多種完全不同的技術(shù)路線(xiàn)。根據放電時(shí)長(cháng)，可將其分為功率型電儲能、能量型電儲能以及儲熱（冷）技術(shù)。
壓縮空氣儲能(Compressed Air Energy Storage，簡(jiǎn)稱(chēng) CAES)，是機械儲能的一種形式。在電網(wǎng)低谷時(shí)，利用富余的電能，帶動(dòng)壓縮機生產(chǎn)高壓空氣，并將高壓空氣存入儲氣室中，電能轉化為空氣的壓力勢能；當電網(wǎng)高峰或用戶(hù)需求電能時(shí)，空氣從儲氣室釋放，然后進(jìn)入膨脹機中對外輸出軸功，從而帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電，又將空氣的壓力勢能轉化為電能。CAES儲能系統中的高壓空氣在進(jìn)入膨脹機做功前，需要對高壓空氣進(jìn)行加熱，以提高功率密度。根據加熱的熱源不同，可以分為燃燒燃料的壓縮空氣儲能系統（即補燃式傳統壓縮空氣儲能）、帶儲熱的壓縮空氣儲能系統和無(wú)熱源的壓縮空氣儲能系統。
先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能系統（AA-CAES）在傳統CAES系統的基礎上，引入蓄熱技術(shù)，利用蓄熱介質(zhì)回收壓縮階段產(chǎn)生的壓縮熱，并將高溫蓄熱介質(zhì)儲存起來(lái)，在釋能階段時(shí)高溫蓄熱介質(zhì)通過(guò)換熱器對高壓空氣進(jìn)行預熱。蓄熱系統代替了燃燒室的補充燃燒來(lái)加熱空氣，從而達到減小系統能量損失、提高效率的目的。此外，有些AA-CAES系統采用液態(tài)壓縮空氣存儲在儲罐中的形式，擺脫了自然條件的限制。
?、賶嚎s空氣儲能
壓縮空氣儲能技術(shù)在本報告所討論的新型儲能技術(shù)中屬于相對進(jìn)展較快、技術(shù)較為成熟的技術(shù)，已進(jìn)入100MW級示范項目階段。早期壓縮空氣儲能系統依賴(lài)燃氣補燃和自然儲氣洞穴，但目前已無(wú)需補燃，并可以應用人造儲氣空間。壓縮空氣儲能技術(shù)與燃機技術(shù)同宗同源，主要痛點(diǎn)在于設備制造和性能提升。大型壓氣設備、膨脹設備、蓄熱設備、儲罐等設備的性能提升是效率、經(jīng)濟性和可靠性提升的關(guān)鍵。十四五期間壓縮空氣儲能系統效率有望提升至65%～70%，系統成本降至1000～1500元/kW·h?！笆逦濉蹦┘爸笙到y效率有望達70%及以上，系統成本降至800～1000元/kW·h。
技術(shù)優(yōu)劣勢。壓縮空氣儲能系統具有容量大、工作時(shí)間長(cháng)、經(jīng)濟性能好、充放電循環(huán)多等優(yōu)點(diǎn)。壓縮空氣儲能系統適合建造大型儲能電站（>100MW），放電時(shí)長(cháng)可達4小時(shí)以上，適合作為長(cháng)時(shí)儲能系統。壓縮空氣儲能系統的壽命很長(cháng)，可以?xún)?釋能上萬(wàn)次，壽命可達40年以上；并且其效率最高可以達到70%左右。壓縮空氣儲能技術(shù)與蒸汽輪機、燃氣輪機系統同宗同源，技術(shù)通用性強，設備開(kāi)發(fā)基礎較好，建造成本和運行成本容易控制，具有很好的經(jīng)濟性。
產(chǎn)業(yè)鏈及成本：壓縮空氣儲能的上游主要是原材料與核心部件（模具、鑄件、管道、閥門(mén)、儲罐等）的生產(chǎn)加工、裝配、制造行業(yè)，屬于機械工業(yè)的一部分，但涉及壓縮空氣儲能本身特性和性能要求，對基礎部件的設計、加工要求較為嚴格。中游主要是關(guān)鍵設備（壓縮機、膨脹機、燃燒室、儲熱/換熱器等）設計制造、系統 集成控制相關(guān)的行業(yè)，屬于技術(shù)密集型的高端制造業(yè)，具有多學(xué)科、技術(shù)交叉等特性。下游主要是用戶(hù)對壓縮空氣儲能系統的使用和需求，涉及常規電力輸配送、可再生能源大規模接入、分布式能源系統、智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。
現階段百兆瓦級壓縮空氣儲能功率成本約為4000-6000元/kW，能量成本約為 1000-2500元/kWh，循環(huán)效率可達65-70%，運行壽命約為40-60年。壓縮空氣系統初投資成本主要包括系統設備、土地費用和基建等。系統設備包括了壓縮機機組、膨脹機機組、蓄熱系統（換熱器、蓄熱器、蓄熱介質(zhì)、管道）、電氣及控制設備、儲氣室等。
三、新型儲能政策環(huán)境
1、國家政策
針對新型儲能發(fā)展，2021年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》提出，以實(shí)現碳達峰碳中和為目標，將發(fā)展新型儲能作為提升能源電力系統調節能力、綜合效率和安全保障能力，支撐新型電力系統建設的重要舉措，以政策環(huán)境為有力保障，以市場(chǎng)機制為根本依托，以技術(shù)革新為內生動(dòng)力，加快構建多輪驅動(dòng)良好局面，推動(dòng)儲能高質(zhì)量發(fā)展?！暗?2025年，實(shí)現新型儲能從商業(yè)化初期向規?；l(fā)展轉變，裝機規模達3000萬(wàn)千瓦以上”，這是國家政策層面第一次明確儲能裝機目標。特別強調，要明確新型儲能獨立市場(chǎng)主體地位、健全新型儲能價(jià)格機制、健全“新能源+儲能”項目激勵機制。
2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方 案》，對《指導意見(jiàn)》中所提出的目標和任務(wù)進(jìn)一步明確和細化。要求“到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規?；l(fā)展階段，具備大規模商業(yè)化應用條件。新型儲能技術(shù)創(chuàng )新能力顯著(zhù)提高，核心技術(shù)裝備自主可控水平大幅提升，標準體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場(chǎng)環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟。其中，火電與核電機組抽汽蓄能等依托常規電源的新型儲能技術(shù)、百兆瓦級壓縮空氣儲能技術(shù)實(shí)現工程化應用”
在國家《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》之后，江蘇、山東、寧夏、青海、浙江、河南等多個(gè)省份均于 2022 年提出了各自的十四五新型儲能實(shí)施方案，實(shí)施方案中大都明確 了新型儲能重點(diǎn)發(fā)展的應用場(chǎng)景，從電力市場(chǎng)和調用層面針對新型儲能給予明確的政策支持，部分省份還明確了儲能的租賃價(jià)格及輔助服務(wù)價(jià)格。
四、新型儲能發(fā)展趨勢
1、新型儲能技術(shù)發(fā)展趨勢
壓縮空氣儲能未來(lái)的研發(fā)方向是改進(jìn)核心器件，優(yōu)化儲能系統設計，研究新型儲氣技術(shù) 與設備，實(shí)現設備模塊化與規?；?，提高系統效率和使用壽命，提升單位體積的儲氣密度以及降低成本。
預計2025年前，先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能技術(shù)達到成熟水平，完成百兆瓦項目示范。后續進(jìn)一步研究適用于深冷液化空氣儲能的寬范圍、高溫離心壓縮機，研發(fā)高壓高速級間再熱式透平、納微結構復合儲熱蓄冷材料。目標是將系統效率提升至70%以上，功率成本降至 5000～6000元/kW。利用洞穴的大規模壓縮空氣的儲能度電成本降至0.15元/以下，成為長(cháng)時(shí)儲能的可選技術(shù)。
2、儲能“十四五”規劃及示范項目
經(jīng)統計，當前已有十六個(gè)省公布了“十四五”期間新型儲能裝機規劃目標，總量已接近4800萬(wàn)千瓦。示范項目方面，各省在總結前期新型儲能示范項目的基礎上，2022年批準的新型儲能示 范項目的數量和裝機均大幅增加，總量約18GW/37GWh。分析已公布的示范項目信息，磷酸鐵鋰電池仍占據了絕對優(yōu)勢的裝機份額，此外，鈦酸鋰電池、鉛蓄電池、AGM鉛酸 鉛碳電池、液流電池、熔鹽儲能、液態(tài)空氣、氫儲能、鋁離子電池、鈉離子電池、重力儲能均有示范項目上榜。時(shí)長(cháng)方面，主要以1小時(shí)及2小時(shí)的儲能要求為主。但對于非鋰離子電池項目，會(huì )配置4小時(shí)以上的時(shí)長(cháng)要求。冀北電網(wǎng)要求較為特殊，均要求4小時(shí)儲能時(shí)長(cháng)。
2022及2023年在政策及市場(chǎng)的雙重驅動(dòng)下，新型儲能市場(chǎng)會(huì )有爆發(fā)式增長(cháng)，年裝機均會(huì )超過(guò)1200萬(wàn)千瓦，市場(chǎng)規模約為2021年的5～6倍。2024年及2025年，預計裝機能量會(huì )穩定在1000～1200萬(wàn)千瓦之間，至2025年，預測的新型儲能總體裝機量中值約4800萬(wàn) 千瓦。在各儲能技術(shù)的裝機量劃分方面，預計鋰離子電池（以磷酸鐵鋰為主）的市場(chǎng)會(huì ) 面臨壓縮空氣、液流電池、重力儲能等其他儲能技術(shù)的一定擠壓，在新增裝機量中的占 比以及累積裝機量占比會(huì )持續走低，從目前占比約90%降低至80%附近。
2025年壓縮空氣儲能的裝機絕對值最高，約280萬(wàn)千瓦。液流電池裝機量緊隨壓縮空氣之后，2025年預期裝機可達230萬(wàn)千瓦。其他儲能的增長(cháng)相較于前面幾種相對較慢，但也有約40%的復合增長(cháng)率。
五、新型儲能發(fā)展面臨的問(wèn)題
1、新型儲能示范（首臺套）項目落地實(shí)施困難重重
示范項目代表著(zhù)創(chuàng )新技術(shù)的首次規?；瘜?shí)際應用，特別是首臺套項目的建設，沒(méi)有可參照對比的成熟案例，相關(guān)技術(shù)標準、安全標準等往往缺失或與現有標準不一致，在項目立項審批時(shí)會(huì )觸及到很多原有規章制度的空白，地方政府和主管部門(mén)在項目審批過(guò)程中 缺乏依據難以決策，使得應用新技術(shù)的項目落地難度增大，不利于新型技術(shù)的發(fā)展和示范。市場(chǎng)對于創(chuàng )新技術(shù)也存在較多“歧視”現象，出于規避未知風(fēng)險的考慮，相關(guān)項目市場(chǎng) 招標會(huì )對歷史業(yè)績(jì)等提出明確要求，示范（首臺套）項目難以通過(guò)市場(chǎng)化方式推動(dòng)落地；另一方面，示范（首臺套）項目存在較多的不確定性，需要通過(guò)實(shí)際項目進(jìn)行驗證和優(yōu)化，經(jīng)濟性無(wú)法保證，難以獲得市場(chǎng)和投資者的青睞，在資金、應用場(chǎng)景、審批流程等多重因素制約下，項目落地困難重重。
2、新型儲能價(jià)格機制未建立，商業(yè)模式仍有待探索
“雙碳”目標引發(fā)了電力系統結構的深度變革，電力供應可靠性、電網(wǎng)安全穩定運行、 新能源高效利用等成為未來(lái)電力系統發(fā)展的主線(xiàn)，儲能作為提升系統調節能力、促進(jìn)新能源消納的重要措施，是新型電力系統中不可或缺的組成部分，電力系統中增加儲能已成為共識，但沒(méi)有完善的價(jià)格機制支撐，額外增加的儲能設備缺乏投資回收渠道，難以吸引更多的資本投入，無(wú)法實(shí)現產(chǎn)業(yè)的穩定可持續發(fā)展。當前只有部分省份對獨立共享儲能建立了較為明確的市場(chǎng)規則，但相關(guān)規則基本只著(zhù)眼當下，無(wú)法長(cháng)期適用。對新能源項目配置的儲能裝機來(lái)說(shuō)，其受調度機制與回報機制不明確影響，不僅不能發(fā)揮儲能裝機的作用、更無(wú)投資回收機制和渠道。對于用戶(hù)側儲能，除峰谷差套利外尚無(wú)其它盈利模式?？傮w來(lái)看，適合國內儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)機制和商業(yè)模式仍有待進(jìn)一步探索。
3、新能源配置儲能標準缺失，監管難度加大
隨著(zhù)對儲能在電力系統中重要性的認識不斷加深，新能源項目要求配置儲能逐漸成為常態(tài)。自2020年起，地方各省對于新能源項目配置儲能的政策要求力度已逐漸加強。沒(méi)有價(jià)格機制的支撐，儲能設備的配置屬于純成本開(kāi)支，對于平價(jià)上網(wǎng)后盈利能力有限的新能源發(fā)電項目造成極大壓力，從實(shí)際情況來(lái)看，目前缺乏統籌規劃和管理，小規模的儲能難以真正發(fā)揮作用，造成資源的極大浪費。
新型儲能的市場(chǎng)發(fā)展速度快于標準和監管制度體系的建設速度，使得當前儲能行業(yè)監管 難度加大，個(gè)別地方為了招商引資，要求新能源必須配置儲能，增加項目投資成本，項目業(yè)主為降低成本使用低價(jià)劣質(zhì)產(chǎn)品，造成低端技術(shù)憑借價(jià)格擠壓先進(jìn)技術(shù)、參數虛標作假等劣幣驅逐良幣的現象，嚴重影響行業(yè)健康發(fā)展。
4、新型儲能在國家法律層面的支持不夠
盡管近年來(lái)國務(wù)院、各部委和各級地方政府對于發(fā)展儲能的政策密集出臺，一再強調發(fā)展儲能（特別是新型儲能）的重要性，但缺乏頂層設計和統籌規劃、標準缺失等系列問(wèn)題。目前新型儲能產(chǎn)業(yè)正面臨商業(yè)化發(fā)展初期向規?；l(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，需要政策作出更強有力的支持。自2010年《中華人民共和國可再生能源法（修正案）》提出了“電網(wǎng)企業(yè)應發(fā)展和應用儲能技術(shù)”的原則性要求，至此再未從立法層面對儲能作出規定，相對概括的要求無(wú)法對儲能企業(yè)參與市場(chǎng)活動(dòng)提供明確的指導和規范作用。雖然在《電力中長(cháng)期交易市場(chǎng)規則》等政策中明確支持儲能企業(yè)是電力交易市場(chǎng)的獨立主體，但具體的權利義務(wù)等交易規則并未明確，仍體現出明顯的原則性和指導性特征，儲能企業(yè)的獨立市場(chǎng)地位仍未真正落實(shí)，亟需從法律層面給予明確定位，為新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供法律保障。
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