多种储能体系互补的新型电力系统助力风光等新能源发电“赢了再赢”

　　刚刚过去的2023年是中国的新能源大年。

　　截至2023年底，国内新能源发电总装机量，已经占到全球40%。新能源汽车产销量，已经连续第9年位居全球第一。

　　按照“赢学”观点，这可不是小赢，也不是大赢，而是赢麻了。

　　回想2020年的时候，中国提出2030年碳达峰、2060年碳中和目标，其中提到2030年中国风电光伏装机容量将超过12亿千瓦。

　　结果2023年的数据一拉，好么，风电4.4亿千瓦，光伏6.1亿千瓦，加起来已经干到了10.5亿千瓦。

　　今年，中国风电光伏，别说再创新高了，只要装机量达到去年的一半，我们2030年的装机目标就提前达成了。整整提前了6年。岂不是，赢得麻了又麻。

　　那么，新能源麻成这样，有没有副作用呢?

　　当然有，那就是国内的天更蓝、水更绿、雾霾更少……

　　除此外，还有没有副作用?

　　当然有。

　　新能源产业发展，不只是需要风电光伏这些急先锋。还需要充足的后勤，跟它们“打配合”。目前来看，先锋们跑得太快，后勤部队有点跟不上了。

　　比方说很多地方的变压器就被光伏接满了……

　　变压器这个东西大家在街上都见过，打个不恰当的比方，它就像一个插线板有几个孔，它能接入的容量是有限的。

　　然而，2023年一年的光伏装机量，就达到了此前4年的总和。“插板”不够用了。

　　所以，去年底，光伏行业铺天盖地的新闻就是各地电网承压、变压器满负荷、分布式光伏紧急叫停……

　　既然“插板”不够用了，加足马力生产“插板”不就行了吗?

　　不行，并不是“插板”真的不够用，而是光伏发电规律很难琢磨。阴雨天、晚上、或者多云的天气，光伏要么不发电要么发电锐减，大家都不来用变压器。等到晴天，光伏哐哐发电，又扎堆来抢变压器。

　　即便增加再多的变压器，还是出现这个现象，一会儿河床干枯一滴水也没有，一会儿又像三峡泄洪似的。新增多少变压器都不够，新增多少也都多余。

　　所以，很多人就说光伏是“垃圾电”。这实际上是一种误解。

　　单靠光伏自己，它确实比不上煤电那么稳定，发多发少都是人说了算，光伏风电都要靠天吃饭。

　　以光伏来说，对于这种时而冷淡、时而狂暴的猛兽，业内人士给出的驯服办法是，发电+储能。

　　发多了，先存起来;缺电了，再从储能池里放电。

　　专业术语就叫“削峰填谷”。

　　但是，光伏的优势就是白嫖太阳的能量，主打的就是便宜。而储能需要是另一笔成本，光伏加上储能，价格上还有优势吗?

　　现在全中国居民用电大概在一度电5毛钱左右，工商业用电更贵，能达到1块钱上下。

　　全国光伏发电平均上网电价，也就是光伏电站卖给电网的价格大概是0.38元一度电(2022年)。

　　光伏电和火电价格，按居民用电来算，这里头的空间只剩下1毛钱左右了(别忘了，国家电网也得挣钱啊)。这就是留给储能的市场空间。

　　也就是说，储能要挣钱，得做到极其便宜才行。

　　储能方式有很多。而这两年大家炒得火热的，则是锂电池储能，但事实上它的价格相当贵，储一度电收好几毛钱，这怎么行?

　　国内很多地方建的锂电池储能电站，多是拿着补贴的示范项目，市场价值还存疑。

　　越贵，电网不想用，利用率越低，新的储能项目测算的投资回报周期就会越长，储能的吸引力就越差，这是一个恶性循环。

　　是不是所有储能都这么贵呢?真正经济实惠的储能形式是什么?

　　有一头房间里的大象，业内的人都知道，老百姓却对它知之甚少，就是抽水蓄能。

　　事实上大家现在一说储能想到的就是锂电池，但锂电池为代表的电化学储能在整个储能市场中占比并不高。

　　截至2021年末，全世界和全中国超过86%的储能装机量都是抽水蓄能，讨论热火朝天的电化学储能只占个位数百分比。

　　有人说，你说的这个是水电站吗?

　　还真不是。像我们熟悉的葛洲坝、三峡，都是水电站，是大坝一拦，利用上下游水位差来发电。

　　而抽水蓄能电站是干嘛的呢?是人为修出来俩水库，一高一低，上下水库并不会像长江黄河那样奔流不息，而是大部分时候像静止的湖泊一样。

　　电网里电太多，比如光伏中午发很多电，价格便宜的时候，用电从下水库抽水，装到上水库里。

　　当电网缺电的时候，比如晚上光伏不发电，这时候电价可能更贵，就从上水库放水，驱动上下水库之间的机组发电送给电网，水流到下水池里。

　　就这么来回倒腾，像电池的充放电一样。

　　像我们熟悉的锂电池、钠电池，那个叫电化学储能，一般充放电效率能达到90%以上。

　　抽水蓄能的效率是多少呢?大概75%，也就是“抽四发三”。

　　听起来是不是有点浪费?但即便如此，抽水蓄能也是目前我们可以利用的所有储能形式当中最便宜的一种。

　　如果利用得好，一度电一两毛钱，甚至几分钱一度电都有可能的，要看具体的建设成本和电站利用率。

　　而且不知道你听说过没有，锂电池储能跟电动车里的锂电池一样，也有安全风险，可能会起火。

　　但是抽水蓄能就非常安全。

　　而且这种巨型充电宝，它的储电容量一般都很大。

　　一座典型的抽水蓄能电站储存的能量，可以充满大约12万辆电动车。

　　全中国只需要2800座这样的抽水蓄能电站，就足够支撑中国100%采用可再生能源电力系统了。

　　还有一点很重要，我们往往会忽略，就是充放电功率。

　　锂电池储能，往往要求储能器件以恒定功率充放电。

　　但是居民区，或者工厂，用电需求很复杂，人家有时需要8个小时、12个小时持续地大功率用电，有时需要低功率用电。锂电池储能，很难满足这种需求。

　　但抽水蓄能就不一样，它充放电时长非常灵活，比如一池子水，可以1小时就抽上去，也可以1小时就把水放干净，充放电功率都很大。它还能“慢悠悠”地充放，比如12小时充电+12小时放电，还有很多种灵活的组合来配合你电网的需求，基本做到“想咋的就咋的”。

　　而且无论是中国还是全球，适合开发抽水蓄能的(潜在)站点都很多，2020年底中国普查一共筛选出了抽水蓄能资源站点1500多个，总装机规模可达1600GW(百万千瓦)，这是啥概念呢?

　　如果我们真的在这些地方建成了这么大规模的抽水蓄电站，它们全部满负荷工作，充放电功率能达到16亿千瓦。

　　也就是说，假设某一时刻中国发电功率很大，用电功率很小，所有这些抽水蓄能电站能让中国的发电功率瞬间减少54.8%，为电网削峰。

　　反之，如果全国大范围阴天、少风、枯水(光伏、风电、水电不给力)，发电功率很小，用电功率很大，那么这些抽水蓄能电站能让中国发电功率瞬间提升一大半，给电网填谷。

　　当然这是一个非常理想化的状态，只是为了表明抽水蓄能调节电网的巨大潜力，事实上并不会出现这样的“极限操作”。

　　但是现在大家都明白了，以后新能源发电比例越来越高，发电功率输出容易不稳定的时候，抽水蓄能能起到多么“给力”的作用。

　　并且，建好抽水蓄能更像是“铁公基”建设，我们很擅长。也不需要大规模征用稀缺矿产资源，不像大量生产锂电池，还要考虑锂资源卡不卡脖子的问题。

　　这个东西的好处到这还没完呢。

　　我们知道光伏电站一般寿命能达到25年以上，这只是一般来说。实际上，现在中国服役时间最长的光伏电站寿命甚至超过了40年，还在发电。

　　但是锂电池储能根本做不到这么久，就像电动车的电池一样，可能十几年就得报废了。

　　那抽水蓄能呢?

　　电站坝体可以使用100年左右，电机设备使用寿命也能达到50年左右。

　　中国上个世纪90年代开始建设的天荒坪抽水蓄电站就是个很好的例子，到现在依然在稳定运行着，如果它是个电化学储能电站早就已经报废或者更换电芯了。

　　更加值得一提的是，现在天荒坪抽水蓄电站所在的地方已经被评为了4A级景区，被称作“江南天池”。一张门票80元，经常有游客骑行、散步、开车登山来这里游玩。

　　你瞅瞅，建一座抽水蓄电站，还顺带搞出了“外快”。

　　事实上，除了挣外快，在远离自然河流的地方，修建离河的抽水蓄能电站，还能起到类似湿地公园的效果。

　　众所周知，湿地被称为“城市之肺”。正如我们初中物理课上学的，水的比热容，夏天能起到降温作用，冬天起到增温作用。因此，抽水储能甚至可以算作一项城市工程。

　　之所以猛夸离河抽水储能电站，还有一个原因就是，传统的沿河而建的抽水蓄能电站，剩余的潜在点位不断减少，开发成本不断提升。并且，沿河抽水蓄能电站建设太多，不论是发生自然灾害还是人为灾害，容易对下游居民造成次生灾害。

　　说到这，肯定有读者会质疑，离河抽水储能电站这么好的“充电宝”，又便宜又大又灵活又安全又皮实资源又多对环境又好，那还发展啥锂电池储能，玩命建它不就完事了?

　　事实上，即便抽水蓄能千好万好，我们也要做一套包含多种储能体系互补的新型电力系统。

　　因为，抽水蓄能电站有一个缺点，就是作为大型的基建项目，从早期的立项、踩点、可行性研究，到项目建成投产，可能要经历8~10年的时间。

　　如果你今天光伏、风电建设规模过大，导致电网消纳新能源电力压力很大，这时候你拍脑袋说我们要建设抽水蓄能电站，远水解不了近渴。

　　所以这个东西必须要做到适度的超前规划，就像特高压工程一样，你不能西北地区风、光大基地都建好了，眼巴巴等着把电送出去(或者存起来)，你再张罗建设，就不赶趟了。

　　所以我们用储能，就像用新能源发电本身一样，要做到“多能互补”，做到未雨绸缪。

　　例如，随着锂电池价格不断降低，锂电储能新增装机规模大幅提升，同样具备了大规模应用的经济性。

　　此外，我国作为电动汽车产销量世界第一大国，每一辆电动汽车也可能成为一个微型储能电站，利用闲置时间和冗余充放电次数，用电高峰时向电网反向售电，用电低谷时存储过剩电量，不但为电网稳定作出贡献，还能获得充放电价差收益。

　　最近全国两会就要召开了，在众多碳中和制造业领域的参会代表中，我看到来自于通威集团董事局主席刘汉元的议案，很是不同寻常，也很让人敬佩。

　　很多人都知道通威和隆基是光伏双雄，但很多人不知道的是，通威一家企业囊括了三项“世界第一”：水产饲料世界第一、光伏多晶硅世界第一、太阳能电池片世界第一。2022年更是成为全球首个跻身世界500强的光伏企业。

　　按道理说，这样的领军企业代表一般会站在自己行业的角度来作两会议案，但刘汉元与众不同。

　　他的议案主题是加快多种储能建设，推进低碳中国进程。其中大力呼吁构建以抽水蓄能、新型储能为主，电动汽车等其他多种储能形式为辅的综合性储能系统。

　　换句话说，他的议案跟他的企业主营业务看上去“毫无关系”。从经济受益层面来说，通威也很难染指抽水蓄能这样大型的基建工程项目，因为主要是央国企在布局建设。

　　没想到，当很多商业领袖还在代表自己的行业找国家要政策、要支持的时候，刘汉元和通威想到的已经不只是光伏行业自己了，而是站在国家、站在全局的高度，俯瞰中国以新能源为主体的新型电力系统还需要做好哪些工作。

　　事实上，也只有整个新型电力系统发展好了，这个系统内的每个细分行业、每个企业，才能有更美好的未来。

　　可以说，在光伏“之外”，思考中国还需要做好哪些工作的刘汉元和通威，做的是长期主义的规划。

　　更难得是，光伏行业现在的日子并不好过。

　　中国光伏冠绝全球这已经是毋庸置疑的了。不过，当下阶段性地产能过剩，早晚会迎来落后产能的出清。在光伏行业面临集体“寒冬”的当下，一个光伏企业家不为自己产业呼吁，还能站在全局谋划，能做到这一点是殊为不易的。

　　前面我们大篇幅讲了抽水储能的好处，其实，抽水储能也面临很大的挑战。正如刘汉元的议案中所说，国内抽水储能产业，当下面临三大问题：

　　第一，抽水储能的发展规模，远远跟不上新能源发电装机增长的速度。

　　截至2023年9月底，中国抽水蓄能已建装机规模仅有5000万千瓦，在电力装机中的占比不到2%。靠这点储能，国内新能源产业怎么能赢麻呢?

　　第二，抽水储能存在空间上的矛盾。

　　粤港澳大湾区，占中国国土面积总量不到1%，但是靠近用电市场，抽水蓄能装机量接近全国装机总量的1/5。而广阔的西北、华东、华北这些地方，抽水蓄能的发展严重滞后。

　　第三，就是经济发展和环境保护的问题如何协调。

　　比如，在类似雅砻江这样水风光资源条件都较好的地区，是否可以考虑推广抽水蓄能与风电、光伏的一体化建设，对这类项目的生态保护问题如何进行规划。

　　无论存在多少困难，我们都要充分意识到，中国抽水蓄能产业已经是一个势不可挡的重点行业。因为这是事关能源安全的大事。

　　有件事，值得反复提醒，中国的石油70%依赖于进口，这是我们能源安全无法回避的痛。

　　而过去我们是利用时间能源来发电，是生物质在地下沉积几十亿年形成的化石能源，我们在极短时间内通过燃烧的方式，让它们的能量得到集中释放，支撑工业革命以后人类对能源爆炸式增长的需求。

　　在未来，我们在走向碳中和的路上，我们将大范围地利用空间能源——光伏、风电、水电、抽水蓄能、大范围的电化学储能……它们单位面积土地上可以利用的功率比化石能源矿产更低，但利用它们不是一次性开采式地竭泽而渔，而是绵延不绝的久久为功，是功在当代，利在千秋。

　　并且在开发可再生能源的过程中，我们有着得天独厚的优势：中国不仅是全世界国土面积第三的国家，而且是一个地理环境丰富多样的国家。抽水蓄能就是中国利用好空间能源的一种极佳的形式，这一种空间能源恰恰弥补了光伏、风电这些空间能源间歇性、波动性强的特点，让不同的空间能源交错互补，共同形成可以大范围替代化石能源的稳定能源供给。

　　总书记说，绿水青山，都是金山银山。在新能源时代，祖国的山川河流、草原沙漠，皆可为我所用。

　　大国能源，要有纵横捭阖、吞吐四方的气魄。不要把新能源的目光局限在光伏、风电上，未来40年的碳中和之路，抽水蓄能必将大有可为、大放异彩。