储能类负极
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“双碳”目标下储能产业发展新趋势
来源:米乐平台官网 | 作者:米乐手机登录hiveyan | 发布时间: 2024-03-11 16:20:18 | 13 次浏览 | 分享到:

  【摘要】储能技术是解决电力规模存储及调度的关键技术,对维持电力系统的稳定性和灵活性具有重要作用。随着风电、光伏发电上网规模的不断增加,电力系统将面临较大的波动。储能技术能够在发电侧、电网侧和用户侧发挥平衡供需的作用,极大地提高风电、光伏发电的可靠程度。当前,我国储能产业已经形成了完善的产业链,且在国际市场上处于领先地位,具有突出的产业链竞争力。为了维持并增强这种竞争优势,我国需要在储能产业政策扶持、技术研发应用、产业链协同发展、加强标准建设等多个方面发力,推动储能技术的规模化应用和储能产业的竞争力提升。

  储能是指通过特定装置或介质将能量存储并利用的技术。储能产业的兴起与电力发展密切相关。在电力系统中,发电、输配电、用电需要保持实时平衡状态。储能技术的出现深刻地改变了电力的生产消费方式。例如,我们可以将储能简单地理解为一个大型电池,其可以暂时储存电力,当消费者需要时再供应电力。为了应对气候变化的挑战,在未来全球各国的新型能源系统中,风电、光伏将成为主要的发电能源。但是,受气温、气压、风力等气象因素影响,风电、光伏出力有极大的不稳定性。在“双碳”目标下,我国风电、光伏技术快速进步,装机规模不断扩大。从成本角度来看,风电、光伏的发电成本进一步下降,发电经济性已显著提高。鉴于可再生能源将大规模并网的现实情况,储能能够极大地提高风电、光伏发电的可靠程度。①因此,储能将成为新型能源系统的重要组成部分。从更多样的应用场景来看,储能技术不只是解决风电、光伏大规模接入电网产生波动的关键技术,也是分布式能源、能源互联网等新兴模式发展所必需的技术基础。②储能产业已经成为世界各国实现清洁能源转型的重要战略性新兴产业。我国的储能全产业链目前已经处于国际领先水平,但仍需要保持优势和未来竞争力。

  储能相关的产业链分布较为广泛。储能产业的上游主要是原材料供应行业以及设备制造商等,包括储能电池供应以及电池管理系统和储能变流器等支持设备,主要涵盖电化学储能、物理储能等主要技术。储能产业的中游主要是系统集成商,部分设备制造商、专业集成商均参与该环节。该环节负责将不同种类的储能部件进行设计、制造以及集成,最终整合为符合各类场景需求的储能系统。储能产业下游包括发电侧储能、电网侧储能、各类工商业分布式储能和家庭用户储能等,例如锂电池储能电站、压缩空气储能电站的运行维护等。

  储能上游产业中的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解液等。锂电池是目前储能电池的主要生产方案。正极材料与锂电池的电化学性能密切相关,其决定了电池的能量密度和安全性能。一般来说,正极材料的成本占比较高,占锂电池材料成本的30%左右。作为产业链中的关键部分,储能电池行业的竞争十分激烈。目前,我国储能电池行业的竞争优势比较明显,以宁德时代、比亚迪为代表的企业市场份额占比较大。

  储能的中游产业一般是指储能系统集成,即根据各类场景要求,设计优化储能系统。该环节按照用户需求,选择合适的储能技术和产品,并针对储能单位进行组合利用,从而应用于工商业用户侧、发电侧、电网侧等各类场景。当前,储能系统集成一般为多样化项目,即根据具体的应用场景进行电池选择、系统控制合成以及管理系统搭建。相比于一般的电动汽车电池系统,储能系统集成更为复杂精密,涵盖电池管理、热安全管理、智能监控运行等多个因素。从国内市场竞争格局来看,储能系统集成行业的总体集中度不高。此外,当前储能系统的商业模式多是投资、运营一体化的方式。一些公司正进一步进行业务细分,转而关注储能电站的智能运维以及精细化管理。

  储能下游产业按照应用场景可以分为发电侧、电网侧和用户侧。发电侧储能主要由华能、华电、大唐、国电投、国家能源集团等国有电力集团完成。目前电网侧的集成厂商主要是以南瑞、中天、许继为代表的电力企业。这些电力企业是电网的长期合作伙伴,了解电网的实际运行情况。目前,我国用户侧储能项目规模较小,且多为工商业用户,家庭用户较少。此外,电化学储能的资源回收和利用还未得到充分的市场发掘和重视,未来这将会成为储能下游产业发展的重要增长点。

  储能产业的发展受到外部市场、政策支持和技术进步等多方面的影响。本文主要选取储能产业发展的市场环境、政策环境和关键技术进行分析。

  在市场环境方面,储能产业发展势头较好,未来发展前景较为广阔。当前,储能技术已经逐步迈入大规模商业化应用阶段,不同应用场景下的储能技术迎来加速增长。随着“双碳”目标的提出,新能源电力的快速发展带动了储能的规模化增长。从宏观层面来看,全社会整体用电量还在持续增长。同时,由于发电侧的风电、光伏等可再生能源技术快速进步,新能源装机的比例上升将加剧电力供给的波动性。此外,从电力需求端来看,居民用电和第三产业用电占比不断提高。电力系统需要从适应工业负荷逐渐过渡到适应民用负荷。工商业用电规模较大、运行规律稳定,相对容易预测负荷。而居民用电规模小、运行不规律,所以难以准确预测电力需求。在居民电力需求不断上升与电力需求波动增大的新形势下,储能市场将会迎来更大的发展机遇。

  在政策环境方面,近年来,我国政府出台了一系列的利好政策支持储能产业提高自身竞争力。早在2014年,国务院就发布了《能源发展战略行动计划(20142020年)》,指出储能是未来重点创新领域之一。2016年,国家能源局发布《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿(市场)机制试点工作的通知》,首次尝试将储能与电力市场改革进程相结合。2017年,国家发改委、国家能源局等五部门联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,该指导意见是第一个针对储能产业整体发展的鼓励性政策。当前,主要的储能扶持政策可以分为两类,一是给予储能补贴,二是划定配储比例。全国多地都对电网侧或者用户侧储能实施补贴政策,主要针对固定投资、技术研发、调峰运营等多个方面进行支持。在划定配储比例上,目前我国正从鼓励建立可再生能源配套储能试点,转向要求新建光伏、风电项目必须同时配置批量化的储能设施。

  值得一提的是,欧美国家也在针对储能产业进行政策扶持。目前,美国主要通过市场化的手段来推动储能的规模化发展。美国要求电力公司支持大客户利用储能来替代电网调峰,建立了电力零售市场的服务补偿机制,制定出了一套适用于储能市场化的电力市场规则。此外,欧盟各国纷纷颁布了多样化的扶持政策推动用户侧储能的普及。具体来说,欧盟使用的扶持手段主要包括直接补贴终端客户、对储能系统安装实施税收减免等。

  在技术发展方面,储能技术目前以抽水蓄能技术最为成熟,电池储能技术处于快速发展阶段,其他一些储能技术发展较为缓慢,有的仍处于示范阶段。从电池储能累计装机规模看,锂电池仍是装机规模最大的储能技术。锂电池在电化学储能中占有绝对优势,最主要原因是电动汽车产业的发展,其通过规模经济显著降低了动力锂电池的综合成本。其他如压缩空气储能示范项目仍处于技术验证的示范阶段,且都没有商业投运,仍处于小规模的示范中。飞轮储能虽然有商用项目,但是容量较小,其固有的技术特征导致成本较高,难以实现大规模商业化应用。总体来看,在各类储能技术中,电化学储能的应用前景最好,锂电池已经成为储能的中坚力量。

  随着气候治理的迫切性加大,储能技术正成为推动全球能源系统实现低碳转型的重要引擎。早期,储能市场主要集中于抽水蓄能。如今,电化学储能已经展现出巨大的增长潜力。根据中关村储能产业技术联盟的不完全统计,截至2022年底,全球已经运行的储能项目中,以电化学储能为代表的新型储能累计装机年增长率达到80%。其中,锂离子电池展现出强劲的增长势头,其年增长率超过85%。具体到我国情况来看,截至2022年底,我国已投运电力储能项目累计装机规模占全球市场总规模的25%。其中,新型储能项目的年增长率达120%。综合而言,当前我国储能市场正处于快速发展阶段,其中电化学储能将成为关键的市场增长点。我国作为新兴储能市场将迎来蓬勃发展。

  储能回收市场具有较大的发展潜力。从生命周期流程来看,随着锂电池产业的快速发展,未来电池回收产业也将有较大发展空间。电池梯次利用是提高资源使用效率、实现绿色循环发展的重要手段。梯次利用的回收收益高于原材料的直接回收收益,不少布局电池回收的企业已经实现了在回收业务上的盈利。未来电池回收产业将通过相关技术的进步和回收利用机制的不断完善实现快速发展。

  储能产业的发展离不开国家政策的大力支持和党中央的战略部署。一直以来,我国对储能产业都有积极的政策支持。2021年,国家发展改革委、国家能源局出台了“十四五”期间首个国家层面的综合性储能政策《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,规划了新型储能在未来十年的总体发展目标,进一步提出到2025年我国新型储能装机规模要达到3000万千瓦以上的发展目标。在《“十四五”新型储能发展实施方案》中,政府提出了新型储能发展目标,到2025年做到规模化发展、具备大规模商业化应用条件,到2030年做到全面市场化发展。这些政策明确了储能装机规模目标、市场地位、商业模式,未来随着可再生能源加速发展,我国储能产业规模将持续扩大。

  具体到相关储能技术来看,电化学储能中的锂电储能将成为先锋力量。电化学储能的灵活性使其在发电侧、电网侧、用户侧以及微电网侧都可以得到广泛应用。近年来,由于电动汽车产业快速发展,锂电池的成本水平已逐步下降,初步具备规模商业化应用的可行性。在锂电池中,从电力系统安全性、稳定性要求以及电池成本综合来看,磷酸铁锂电池是最具优势的。中关村储能产业技术联盟公布的数据显示,2020年磷酸铁锂电池占据我国锂电池出货量的九成以上,预计未来磷酸铁锂电池在锂电储能应用的主导性地位将进一步得到延续。

  未来,储能可能会向以下三个方向发展,分别是发电侧平衡电网调峰、用户侧备用调峰以及回收端再利用。

  第一,有效利用大型储能系统,通过“风光储一体化”保障可再生能源的有效消纳。随着电气化在各行各业的深入推进,以风电、光伏为主的可再生能源电力需要大规模并网消纳。由于风电和光伏的间歇性特征,其出力存在较大的波动,因此发电侧需要建立相对应的储能系统。业界普遍认为电化学储能是解决可再生能源电力消纳、稳定其出力曲线的关键技术。我国电力系统正加快向新型能源系统方向转变,电力系统总体灵活性要求逐年提升。③由于风电、光伏发电输出依赖于可预测性较差的自然资源,出力波动性较大。以新能源为主体的电力系统无法与用电负荷及时匹配,所以需要搭配具有调频、调峰功能的灵活性电源。例如,可以在发电侧部署电池储能、抽水蓄能、燃气电站等灵活调节电源。但是,我国此类灵活电源装机比例较低,灵活调节能力仍然存在短板。因此,为了增强电力系统的灵活性,电池储能等灵活调节电源需要大规模布局。2021年国家发展改革委、国家能源局发布了《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》,明确提出要积极利用存量常规电源,合理配置储能,统筹各类电源规划、设计、建设、运营,优先发展新能源。未来在政策引导和市场需求的共同作用下,大型储能系统将迎来更多发展机遇。

  第二,用户侧储能迎来新的发展机遇。用户侧储能是指在用户侧安装储能设备,通过储存用户产生或购买的电力来满足用电需求,从而降低用电成本并提高可靠性。简而言之,用户可以在需要用电时释放储存在电池中的能量,从而避免在用电高峰时购买高价电力,节省用电成本。此外,用户侧储能还可用于应对突发情况,如在停电时,提供备用电力以维持关键设施运行和满足基本生活需求,减少政府在发生突发事件时的保供压力。对于支持新能源发电,用户侧储能也能发挥重要作用,通过存储多余的可再生能源并在需要时释放,以维持供电系统的稳定运行。工商业主和家庭用户是用户侧储能的主要目标客户群体,他们使用储能的目的主要是紧急备用、分时电价管理等。目前,用户侧储能在工商业和个人用户等下游应用中逐渐扩大。在工商业方。


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