青海省清洁能源储能、消纳问题研究

张 宽 张兴年

青海民族大学，青海 西宁 810007

能源安全是经济发展的命脉，但化石燃料已经被大量消耗，且在不久的将来会被消耗殆尽。同时，化石能源的巨大消纳给环境带来了巨大的破坏和污染。人们开始积极地寻找解决能源安全的途径，像风能和光能，这类清洁的可再生能源无污染、可持续开发，且储能丰富，因此得到大力的开发，是国家能源战略中清洁替代的典型代表[1]。青海省位于我国西北内陆地区，地处青藏高原腹地。全省平均海拔3000 m以上，空气稀薄，太阳光照充足。全省地质地貌复杂，沟壑纵横，戈壁滩、沙漠相互交错，多大风天气。青海省是长江、黄河和澜沧江三江源头，水能资源丰富。综合来看，青海省太阳能资源、风能资源和水资源富集的优越自然条件为清洁能源开发提供了良好的基础。近年来，国家大力支持青海省开发清洁能源，开启了青海省开发清洁能源的新局面。青海省立足本地的实际情况，围绕自然条件优势，全力支持、引导清洁能源发展。目前，青海省清洁能源规模化开发利用水平达到全国前列，清洁能源开发示范基地建设取得重大突破，初步构建了成形的清洁能源产业链。但是，在开发清洁能源的过程中，储能和消纳领域也暴露出了多种问题，如储能缺乏规范的指导性机制、科学研究进展缓慢、行业内尚未形成清洁能源参与电力市场化交易机制、源网荷储各部分之间联系不紧密等。这些问题已严重影响了清洁能源的可持续发展。

1 青海省清洁能源储能与消纳的现状

1.1 储能现状

清洁能源是能源产业发展的新领域和新方向，还处于发展的初级阶段，面临着众多问题与挑战[2]。青海省储能产业基本布局在海西州与海南州两大清洁能源开发示范基地。

海西州积极谋划实施“多类型”储能项目，已经取得实际成效。依托丰富的盐湖钾钠资源，积累了成熟可靠的光热储能技术，中控光热电站“熔盐储能”发电时间已经稳定在7 h以上。建成多能互补储能项目1个—鲁能海西格尔木700 MW“风光储输”多能互补“集成优化”示范项目已经投运。建成电化学储能容量90 MW，国能时代、上海诚通、京能、海博思创等多家企业共2660 MW电化学储能项目正在开展前期建设工作（图1）。

图1 海西州已建和在建储能项目统计图

海南州目前已建成“风、光、水能源互补一体式发电”的全新产业发展模式。黄河上游水电开发有限责任公司（以下简称“黄河公司”）配套建成的“水光储输互补发电储能系统”实现了水力发电和光伏发电快速补偿的功能。黄河公司是海南州清洁能源储能领域最具代表性的企业，公司把储能技术研发和产业布局作为重大战略任务。2016年开始布局和研究储能产业，建成新能源材料与储能技术研究部门，已建、在建“光伏+储能”“风电+储能”等多能互补储能电站共27座，在储能技术研究和产业布局方面具有成熟的经验和技术。黄河公司为海南州清洁能源储能发展树立了典范，是地区的标准性、示范性储能建设基地，对清洁能源的储能和开发利用起着重要的支撑作用。

虽然青海省储能产业已经取得了初步的发展成效，但现实中暴露出来的问题更值得关注。目前，青海省储能产业仍处于起步发展阶段，还未形成成熟的产业链体系，产业规模小、实力弱。另外，储能产业的布局和发展也没有明确规范的指导机制，产业政策、体制、机制还不完善，部分政策与产业发展的契合度不高，政策设计缺乏针对性与指导性。产业发展的商业模式也不清晰，市场缺乏吸引力。而清洁能源发电企业却迅速发展，发电量巨大，但现阶段的储能产业根本无法实现企业对能源储存的迫切需求，这也更突显了目前储能产业落后的问题。另外，全省目前没有专业的清洁能源储能的科研院所，在储能科学研究领域，除了黄河公司、鲁能集团、中控公司以外，全省地区储能研究毫无进展，处于一片空白、严重滞后的状况。清洁能源储能的平稳发展需要大力借助储能技术，因此，青海省目前的科研现状是一个非常严峻的问题。

1.2 消纳现状

青海省相关部门通过多措并举的途径促进清洁能源消纳，消纳途径主要有4种。

1.2.1 本省范围内电能跨区域调配输送

青海省的清洁能源发电量巨大，通过电能跨区域调配，将大量能源输送至本省各地区以实现消纳。

1.2.2 居民生活供电

目前，清洁能源已成为海西州和海南州两地第一大供电电源，且供电比例还在持续增长。其中，海西州柴达木地区已经实现白天全部使用清洁能源进行供电。

1.2.3 清洁能源转换利用

借助特定的电能转化设备和电力转换使用技术，清洁能源在本省各地区的交通、取暖、医疗等领域实现了转换应用，既有效地促进了相关行业的发展，也实现了清洁能源的消纳。

1.2.4 清洁能源跨省区外送

2020年7月15日，青海—河南±800 kV特高压线路工程启动送电。该工程完全靠清洁能源自身互补能力独立供电，有效地促进了青海省清洁能源的消纳。这也是第一条专为清洁能源外送而建设的特高压通道，是中国运用特高压输电技术推动新能源大规模开发利用的一次重大创新。但是，当下青海省在清洁能源消纳方面也存在着诸多问题，如能源消纳考核、监督体制缺失，部分地区能源浪费严重；行业存在盲目投资现象，电源开发不合理，能源消纳压力巨大等。消纳问题如若得不到妥善解决，那将对清洁能源的后续开发造成重大冲击。

2 青海省清洁能源储能、消纳方面存在的问题

2.1 储能方面

2.1.1 储能产业发展缺乏明确规范的指导机制

清洁能源储能产业的发展涉及能源局部门、清洁能源企业、相关的科研院所等诸多机构，青海省政府部门虽然出台了一些支持储能产业发展的政策机制，但大多内容只是从宏观层面论述相关的政策措施，而诸如怎样具体布局储能产业，采用什么具体措施支持储能产业发展，如何建设储能产业配套的基础设施等具体问题均未涉及。部分政策设计还存在偏离储能发展实际、针对性不强等问题，对储能产业发展的实际指导效果不明显。虽然海西州和海南州也出台了一些支持清洁能源储能产业发展的具体政策，但部分政策的设计与产业发展的实际情况不协调。另外，一些政策的执行与落实不充分、不到位，服务储能产业发展的成效有限。

2.1.2 储能系统的应用没有可参考的技术标准

储能系统是一个技术参数种类广泛、设备部件繁多、结构复杂的综合技术系统。无论是系统的安装与使用，或是维修与检验，都需要专业的技术人员进行操作以及相应的技术标准作为参考。同时，储能系统有多种类型，不同类型的设备使用方法也不一样。在本省的实际情况中，没有任何类型的储能系统应用参考技术标准，这也就造成了一些配备有储能设备的企业由于没有明确的储能系统技术体系和标准，导致部分发电企业储能设备系统安装、使用、维护等各方面面临着多重难题，严重制约了清洁能源储能工作的实施。

2.1.3 储能产业发展的商业模式不清晰，市场缺乏吸引力

青海省储能产业处于起步发展阶段，产业政策、体制还不完善，部分政策与产业发展的契合度不高，政策设计缺乏针对性与指导性。体制机制方面的缺陷使产业发展的市场环境缺乏活力，商业模式不清晰，无法吸引外地的一些优势企业来青海投资办厂，这也造成本省储能产业发展缓慢。

2.1.4 清洁能源发电企业极度缺乏储能设备

清洁能源发电企业是电力能源生产的最主要承担方，也与能源储存有着直接的关系。青海省已建成运营的清洁能源发电企业达到数百家，发电总量很大。同时，大量的电力能源又不能及时地全额输送出去，这就需要储能设备将富余的电能进行储存。但在实际情况中，配备使用储能设备的清洁能源发电企业数量很少，绝大部分企业因各种因素没有配备储能设备，这远远满足不了大量电力储存的迫切需要。这种现象导致了电力能源的严重浪费，也极大地制约了企业的生产运营。

2.1.5 储能技术研究进展缓慢，成效有限

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用[3]。储能技术的种类主要包括抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、电化学储能技术、电磁储能技术、相变储能技术等。目前青海省相关机构应用的储能技术主要是电化学储能技术和相变储能技术。近年来，本省清洁能源产业发展迅速且规模还在不断扩大。但是，清洁能源产业在储能方面已经暴露出技术落后、能源浪费严重等多种问题，产业发展急需技术创新支撑。青海省虽然拥有清洁能源发展研究院、清洁能源高效利用重点实验室、新能源大数据中心等一些清洁能源研究机构，却没有一家机构专门研究清洁能源储能技术。现实存在的这种困境已经造成诸多企业发展困难，若得不到及时解决将会从整体上影响清洁能源的可持续发展。

2.1.6 产学研政合作程度低，相对分散

产学研政相结合是科研、教育、生产、调控不同社会分工在功能与资源优势上的协同与集成化，是技术创新上、中、下游的对接与耦合。这种各部门协同合作的机制已经推广运用到诸多领域。而在青海省清洁能源储能领域却没有成形的产学研政协同合作的机制与平台，大多情况下，各部门都是分散开展工作的，虽然不同机构之间也有技术方面的合作和交流，但产生的实际效果仍不理想。

2.2 消纳方面

2.2.1 行业存在盲目投资现象，电源开发不合理

青海省具备发展光伏、光热、风电和水电产业的天然优势条件。同时，为实现创建国家清洁能源示范省的目标，政府出台了一系列支持清洁能源产业发展的政策。在各类政策的积极引导和支持下，清洁能源产业投资迅速增加，风电、光伏发电的装机整体均保持着较快的增长速度。伴随着清洁能源发电企业的大批量建成投产，这些发电企业每年都能生产出巨量的电力能源，电源开发极度不合理，远超全社会用电量的增速，供需不匹配问题造成了较大的消纳压力。

2.2.2 本省地区电力能源消纳量小

2020年，青海省发电量948.4亿kW·h，同比增长7.4%。其中，清洁能源发电量847亿kW·h，占比超过80%[4]。青海省人口数量大约为580万，全省居民对电能的需求量和消耗量有限。青海省拥有两市六州，西宁、海东两个地区发展良好，两地每年的电能需求量较大。而其他六州由于自然环境条件较差，地形限制等因素，人口稀少，发展落后，地区总体的电力消纳总量小。本省一直以来都注重生态环境保护，优先发展第三产业，工业产业规模偏小，产业整体用电量不大，消纳不足，无法实现大量电能就地消纳。

2.2.3 行业内尚未形成清洁能源参与电力市场化交易机制

电力市场交易分为电力批发交易和电力零售交易。电力批发交易是指发电企业、售电公司、电力大用户等市场主体通过双边协商、集中竞争等方式开展的中长期电量交易。电力零售交易是指售电公司与中小型终端电力用户开展的电力交易活动的总称。市场化交易商品的价格波动是必然的，电价亦然[5]。青海省目前还没有形成电力市场化交易机制。各发电企业生产的电力统一交易到青海省电网公司，这是当下的电力交易方法，每度电价格是统一规定的。这种固定的电力能源交易模式使大量企业的盈利和发展受到影响。

2.2.4 源网荷储各部系统之间联系不紧密，信息不畅

可再生能源开发利用规模的增加及其在电源结构中占比的日益上升，使得电力系统的形态结构以及运行控制方式发生了根本性变化，逐步形成了新能源电力系统[6]。清洁能源消纳利用是一个涉及电源、电网、储能设备以及用电负荷的系统性问题，每个部分都对能源消纳发挥着重要的支撑作用。青海省在这方面的现状是储能设备缺乏、电网线路建设不充分、负荷系统压力大，且4个部分之间并没有形成紧密的联系，相对分散，电力信息的传递、交流极为不便，极大限制了能源消纳工作的平稳推进。

2.2.5 能源消纳考核、监督体制缺失，部分地区能源浪费严重

电力行业是中国节能减排的重点领域，如何促进清洁能源的大力发展和广泛消纳是电力行业急需解决的重点问题[7]。得益于光照充足、风能资源富足等自然条件和政府政策的支持与引导，青海省各市州地区清洁能源发电企业实现了批量的投资创立和运营生产，清洁能源实现规模化、批量化开发。但是，无序的能源开发也带来了诸多问题，能源浪费就是当下一种很严重的现象。同时，大部分地区由于缺乏能源消纳监管监察机制，一些部门和企业过于追求经济效益，仍在无定量地盲目生产清洁能源，加之输电线网条件无法满足大量电能输送的需求，从而造成能源的严重浪费。

3 青海省清洁能源储能、消纳问题的解决措施

3.1 储能方面

3.1.1 制定出台支持储能产业发展的政策机制

结合地区的实际情况，探索清洁能源储能产业发展方向，制定科学规范的政策机制，推动配套政策落地。各相关部门要按照职责分工认真抓好各项政策措施细化落实。各有关部门进一步加强沟通协调，切实形成工作合力，扎实稳妥推进储能产业健康发展。各地要结合本地实际，与牵头部门加强对接，细化各项政策和措施，扎实推动各类政策措施及行动计划施行见效。各地区能源行业主管部门牵头做好统计与信息反馈工作，定期向省级能源部门上报产业发展情况，过程中有关重大事项及时反馈给有关牵头部门，确保储能产业长久平稳发展。

3.1.2 推进储能标准化建设

会同有关部门，出台推进储能标准化建设工作方案，建立储能标准化协调工作机制，协调解决工作中出现的问题。政府要主导成立储能标准化技术工作组织，建立与发达地区接轨、涵盖储能系统与设备全生命周期、相互支撑、协同发展的标准体系，并建设清洁能源储能标准化示范项目。组织具有重大引领作用的储能标准化工程项目建设，依托国网青海省电力公司、黄河上游水电开发有限责任公司、浙江中控太阳能技术有限公司、青海大学、中科院青海盐湖研究所等单位开展相关工作的研究与施行，为储能提供技术标准和参考依据。

3.1.3 优化储能产业发展的市场环境

政府要发挥主导作用，完善支持储能产业发展的政策和措施；树立服务意识，认真协调、解决企业在经营过程中的问题和困难；注重与企业沟通交流，定期举办企业家座谈会、论坛，推动企业家交流合作和企业创新发展；深化营商环境改革，激发市场主体的活力；做好清洁能源产业布局、发展规划，策划主导建立清洁能源上下游产业集群项目园区；完善招商引资政策，灵活实行税收减免、低息贷款等经济政策，促进实现吸引外地强势企业在青海投资并与本地现有企业一同发展壮大的双重良性效果；设立专项基金，引导支持储能设备制造企业长期健康发展。

3.1.4 购买引入储能设备系统

光伏、光热发电企业应加快引入电池储能系统和超级电容器储能设备，并充分利用青海省丰富的熔盐资源，打造电池储能系统+超级电容器+相变储能系统的多元复合储能技术系统，实现规模化储能的效果。风力发电企业可引入飞轮储能设备系统和压缩空气储能系统，构建飞轮储能系统+压缩空气储能设备+电池储能设备+超级电容器复合电力储存技术系统。水力发电企业可充分借助水能资源丰富的优势，采用抽水蓄能系统+液态电池储能设备进行电能储存。

3.1.5 整合资源，开展针对性的储能技术研究工作

广义上说，储能技术是采用某种装置或方法储存能量，并实现能量在空间维度移动后释放或者是在时间维度滞留后释放[8]。青海省有关部门应着眼现实问题，加快整合科研资源，加快成立储能研究科研机构；立足本地区清洁能源发展实际，强化科研交流合作，开展针对性的储能技术研究；加大科研投入，力争实现科研成果助推清洁能源高质量发展；相关单位需深化与外地高校和科研院所在清洁能源发展和储能技术方面的交流合作，学习借鉴其他地区的经验和技术，提升自身的技术短板；同时要争取建立共研共建工作站，联合开展科研活动，提高科研效率。

3.1.6 构建产学研政协同合作的科研机制和研究平台

青海省清洁能源储能技术亟待升级改进，政府相关部门应做好规划和组织引导工作，建立研发投入机制，联合骨干能源企业、高校和科研院所共同开展储能研究活动，探索建立新型的组织结构和运行机制，完善能源领域技术融合政策制度[9]。政府应发挥主导作用，组建新能源企业、高校、科研院所共同构建储能技术科研平台，加强各方的协同合作，共同开展科研活动，推动本省储能技术创新升级。

3.2 消纳方面

3.2.1 优化产业布局，合理控制电源开发节奏

省级政府部门要做好宏观层面的清洁能源产业发展规划，制定合理的清洁能源开发计划。各市州地区要围绕各自的地方实际情况科学布局清洁能源产业，优化各类清洁能源发电装机规模，合理控制清洁能源产业规模。同时，有序推进清洁能源开发企业投产运营。各地区要围绕充分实现清洁能源电力消纳这一目标和条件，合理安排本区域新增投产的清洁能源项目，制定并执行清洁能源发电投资监测预警机制，坚决打击一切违反规定的乱建项目活动，构建良好的产业发展环境。

3.2.2 拓宽清洁能源使用领域，促进能源消纳

青海省生态环境敏感而脆弱，环境保护压力巨大。在如此严格的环境保护要求下，要做到“既要绿水青山，又要金山银山”，必须大力发展清洁能源，并且在满足本省需求的基础上向全国供应清洁能源[10]。相关部门可加快研究并实施清洁能源电力配额制度。具体说来，省级能源主管部门确定各州县地区用电量中清洁能源电力消费量最低比重指标。省级能源主管部门、电网企业、售电公司和电力用户共同承担可再生能源电力配额工作和义务。同时，要加强电网线路建设，促进电力能源在全省范围内畅通输送。为了更好地促进电能消纳，可在各地区大力推广使用电动汽车、公交车等交通工具，扩大电力供暖、供热等应用规模，助力清洁能源消纳。鉴于青海省地区总体消纳量不足致使能源大量富余的现实，还可将电能输送至外省地区促进能源消纳。

3.2.3 制定出台清洁电力能源市场化交易机制

深化体制机制改革，打通能源发展快车道，建立现代能源体系、保障能源消纳的市场化交易制度环境。推进电力交易机构规范化建设，组建相对独立、规范运行的电力交易中心。培育售电业务主体，促进售电公司参与市场化交易。落实新能源优先发电制度，建立优先购电、发电制度，制定放开发用电计划实施方案，积极推进清洁能源参与电力市场化交易。

3.2.4 促进源网荷储互动，强化各部分之间的联系

构建源网荷储信息传递系统，强化各部分之间的互联互通。开展电网动态增容改造工程，在输电线路等设备上安装智慧导线精灵、微气象等前端感知设备，动态调整电网输送限额，提高电网的输电能力。针对年度尖峰负荷、电网利用率不足的问题，可在电网侧、电源侧、用户侧配套建设储能设施，聚合分布式电源、充电站和储能等资源组成虚拟电网，参与负荷调节，实现削峰填谷，助力清洁能源消纳。

3.2.5 制定实施清洁能源消纳考核监管机制

清洁能源消纳是关乎整个清洁能源产业能否健康可持续发展的关键问题，必须引起各地区、各部门的充分重视。省级能源部门应针对不同地区分类制定清洁能源消纳考核监管机制，确立考核原则和标准，加强对各地区的监管。同时，科学测算清洁能源消纳省级层面年度总体目标和各类地区的细化目标，明确各地区的年度能源消纳总量计划。建立清洁能源消纳信息公开和报送机制。电网企业、电力交易机构定期向能源主管部门提供发电计划、跨区通道的送电情况和清洁能源交易情况以进行备查。能源主管部门可以组织第三方技术机构对清洁能源消纳进行监测评估，并向社会公布，对政策执行不力和达不到消纳目标的地区依法予以追责。

4 结 论

青海是清洁能源大省，水电资源丰富，太阳能、风能资源得天独厚，是发展清洁能源的理想之地。近年来，国家大力倡导减少使用传统能源并保护生态环境，这也为发展清洁能源提供了政策方面的引导与支持。同时，伴随着一些地区清洁能源的开发不断取得良好成效，这更加激发了有条件的省份和地区发展清洁能源的积极性。作为三江源头之地，青海省在生态环保方面具有重大的责任和义务。国家层面也多次强调青海省维护地区生态环境的重大意义，这种现实的情况也决定了青海省坚定不移实行生态发展的道路。围绕地区独特的资源优势，充分借助国家政策的支持，青海省在开发清洁能源方面走在了全国前列并且已经取得了规模化成效，形成了成熟的清洁能源产业体系，引起了国内各方的广泛关注。但发展到现在，清洁能源在储能、消纳方面也暴露出了一些问题。本文着眼于青海省在清洁能源储能和消纳两方面的发展情况，结合一些掌握的资料和数据，认真分析了其中存在的问题和困难。同时，通过查阅清洁能源方面的研究成果，立足于青海省的实际情况，提出了一些相对应的措施和建议，以期能够为青海省清洁能源的健康发展和深入开发起到良好的推动作用。清洁能源是朝阳行业，具有光明的发展前景，希望青海省发挥好“排头兵”作用，充分利用地区资源优势，多措并举促进清洁能源开发，为国家发展清洁能源贡献青海力量。