現(xiàn)階段全球能源消費結(jié)構(gòu)正向低碳化轉(zhuǎn)型,以風(fēng)電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源開發(fā)利用正在大規(guī)模爆發(fā),而儲能是新能源發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。近年來我國加速出臺相關(guān)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的鼓勵政策,加之動力電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)的強勁帶動,促進了新型儲能技術(shù)創(chuàng)新、降低了生產(chǎn)制造成本,使得新型儲能產(chǎn)業(yè)進入市場化、規(guī)?;l(fā)展階段。
電化學(xué)儲能進入商業(yè)化階段
儲能,是指通過不同方式、利用特定的裝置或物理介質(zhì),將不同形式的能量儲存起來,以便在需要時利用的技術(shù)。通過將能量在時間和空間上進行儲存和釋放,實現(xiàn)能源供需的平衡和可持續(xù)能源的利用。由于電力是現(xiàn)今主要的能源載體之一,而電力是即發(fā)即用、無法直接存儲的能源形態(tài),因此,儲能現(xiàn)階段主要是指電能的儲存。隨著國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的推進,儲能技術(shù)已然成為平衡能源供需、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活性的關(guān)鍵解決方案。以電化學(xué)儲能為主的新型儲能市場,逐漸步入商業(yè)化、規(guī)模化的發(fā)展階段。
1.裝機規(guī)??焖僭鲩L
根據(jù)CNESA(中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟)全球儲能數(shù)據(jù)庫的不完全統(tǒng)計,截止到2023年底,中國已投入運營的電力儲能項目累計裝機達86.5GW,同比增長45%。其中,抽水蓄能累計裝機達51.3GW,占比從2022年77.1%降至59.4%。新型儲能累計裝機34.5GW/74.5GWh,同比增長18.2%。新型儲能裝機年增幅創(chuàng)規(guī)模化發(fā)展以來的新高,提前兩年達成國家“十四五”規(guī)劃3000萬千瓦新型儲能裝機目標(biāo)。
2023年,中國新增投入運營新型儲能項目裝機規(guī)模21.5GW/46.6GWh,功率和能量規(guī)模同比增長均超150%,首次超過抽水蓄能新增投運近四倍之多。從項目規(guī)模等級來看,超過100個百兆瓦級項目實現(xiàn)投運,同比增長370%。從技術(shù)路線來看,鋰電占比進一步提高,從2022年的94%增長至2023年的97%;非鋰儲能技術(shù)逐漸實現(xiàn)應(yīng)用突破,多種長時儲能技術(shù)路線被納入省級示范項目清單。從應(yīng)用區(qū)域來看,新能源占比較高的西北地區(qū)整體引領(lǐng)全國;各省市中,新疆新增并網(wǎng)裝機規(guī)模全國第一(按能量規(guī)模計算)。
2.技術(shù)創(chuàng)新不斷突破
雖然當(dāng)前我國新型儲能技術(shù)路線仍以鋰離子電池儲能為主,占比超過95%,但各類新技術(shù)路線的工程化應(yīng)用正在加快。2023年以來,多個300兆瓦等級壓縮空氣儲能項目、100兆瓦等級液流電池儲能項目、兆瓦級飛輪儲能項目開工,重力儲能、液態(tài)空氣儲能、二氧化碳儲能等新技術(shù)落地。
3.應(yīng)用場景更加豐富
電源側(cè),加快推動系統(tǒng)友好型新能源電站建設(shè),提升新能源并網(wǎng)友好性;電網(wǎng)側(cè),提供調(diào)峰、調(diào)頻等多種服務(wù),在電網(wǎng)薄弱區(qū)域增強供電保障能力;用戶側(cè),通過降低用能成本和提高用能質(zhì)量來實現(xiàn)效益最大化。新型儲能可與電力系統(tǒng)的源、網(wǎng)、荷等各環(huán)節(jié)融合發(fā)展,提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運行效率。
4.成為發(fā)展動能轉(zhuǎn)換新抓手
“十二五”以來,儲能產(chǎn)業(yè)從研發(fā)示范向商業(yè)化初期演變發(fā)展,在項目規(guī)劃、政策支持和產(chǎn)能布局等方面均加快了發(fā)展步伐,行業(yè)發(fā)展也更加規(guī)范。儲能成為各地政府發(fā)展新動能的重要抓手,政策頻度和力度持續(xù)加力。2023年,我國共發(fā)布653項儲能直接和間接相關(guān)政策,其中國家層面政策60項,廣東、浙江、山東和江蘇發(fā)布政策數(shù)量較多。
《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出,“到2025年,新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?;l(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件”。截至2023年底,全國各地進一步明確“十四五”及中長期新型儲能發(fā)展目標(biāo)和重點任務(wù),27個省、自治區(qū)、直轄市出臺新能源配儲政策,發(fā)布儲能裝機目標(biāo),總規(guī)模達84GW。內(nèi)蒙古、河南、廣東、湖北、廣西等地更是進一步提高了新型儲能裝機目標(biāo)。各省市在布局風(fēng)電、光電大型項目及工商業(yè)分布式光伏等項目時,一般需要10%—20%的“強制配儲”,隨著越來越多省市地區(qū)發(fā)布“強制配儲”要求,近中期將帶來儲能市場大幅擴容的機會。
電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及機遇
自21世紀初起,中國儲能電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了“技術(shù)驗證—示范應(yīng)用—商業(yè)化初期—規(guī)?;l(fā)展”等階段。2016—2020年,儲能電池產(chǎn)業(yè)進入商業(yè)化初期階段,政策支持力度加大,裝機規(guī)模快速增加,多領(lǐng)域融合滲透,商業(yè)模式逐步建立。截至2020年底,中國電化學(xué)儲能累計裝機規(guī)模達3.27GW。根據(jù)戴德梁行研究預(yù)測,2021—2025年電化學(xué)儲能裝機規(guī)模將持續(xù)增長,年化復(fù)合增長率達50%以上,儲能電池產(chǎn)業(yè)將形成完整產(chǎn)業(yè)體系,達到產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展階段。
1.技術(shù)發(fā)展趨勢
從技術(shù)路徑來看,鋰離子電池商業(yè)化成熟,在新型儲能項目累計裝機規(guī)模中占比97%以上;鈉離子電池在成本、安全性、高低溫性能等方面有明顯優(yōu)勢,在新能源低速交通工具、大規(guī)模儲能、工程機械等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,有望在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用;鈉硫電池是另一種相對成熟的技術(shù)路線,但由于價格和安全性等因素,無法用于大中型儲能電站建設(shè);鉛炭電池從傳統(tǒng)鉛酸電池演進而來,性能有明顯優(yōu)化,但商業(yè)推廣仍要解決成本問題;壓縮空氣儲能如能降低單位造價,加快相關(guān)技術(shù)突破,將能有效解決大規(guī)模長時儲能問題。此外還有液流電池、超級電容等儲能技術(shù)有待開發(fā)和實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展。
2.產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局
從產(chǎn)能看,目前全國動力電池及儲能電池規(guī)劃產(chǎn)能約5000GWh(含中國企業(yè)海外布局),以動力電池為主,純動力電池項目約2800GWh,動力及儲能電池項目約2000GWh,純儲能電池項目約200GWh。而2023年前三季度儲能鋰電池累計出貨量近127GWh,行業(yè)產(chǎn)能利用率普遍低于50%。
從區(qū)域布局看,華東區(qū)域產(chǎn)能規(guī)劃動力和儲能電池超2300GWh,集中全國近50%產(chǎn)能,華中和西北地區(qū)分別為850GWh和860GWh,華南地區(qū)約380GWh,海外約330GWh。其中純儲能電池產(chǎn)能主要分布在華東和西南地區(qū)。
從企業(yè)競爭格局看,按照企業(yè)2023年儲能電池出貨量劃分,中國儲能電池行業(yè)主要分三個競爭梯隊,其中寧德時代以出貨量超過70GWh、37%的市場占比處于絕對領(lǐng)先地位,比亞迪、億緯鋰能出貨量均在20GWh以上,瑞浦蘭鈞、海辰儲能均在10GWh以上,位列第二梯隊。國軒高科、中創(chuàng)新航、南都電源、鵬輝能源、遠景動力等出貨量小于10GWh,位列第三梯隊。
3.細分領(lǐng)域分析
鋰電池發(fā)展概況。盡管鋰電池占儲能電池市場的90%以上,但在其細分領(lǐng)域中,受新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶動,動力電池占比超過七成。隨著儲能應(yīng)用的滲透,儲能電池將快速增長,2021—2025年有望實現(xiàn)80%以上增幅,預(yù)計2030年儲能鋰電池將占鋰電池市場的四分之一,接近550GWh。
長三角、珠三角、京津冀等東部地區(qū)憑借完善的產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新資源形成鋰電產(chǎn)業(yè)集群。由于電力、人力和原材料成本上漲,鋰電產(chǎn)業(yè)正向青海、宜賓、遂寧、重慶等中部地區(qū)轉(zhuǎn)移。未來,中西部地區(qū)將利用資源和成本優(yōu)勢,完善上游原材料和鋰電制造,東部地區(qū)則聚焦鋰電研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)梯度分工將更加明顯。
鈉離子電池發(fā)展概況。與鋰電池相比,鈉離子電池具有原材料成本低、安全性高、適應(yīng)高低溫環(huán)境、快充性能好等優(yōu)勢,適用于家庭和商業(yè)儲能、新能源電站、基站電源等領(lǐng)域,市場前景廣闊。2024年5月11日,廣西南寧伏林鈉離子電池儲能電站一期已成功投運,一期投產(chǎn)規(guī)模為10MWh,項目整體建成規(guī)??蛇_100MWh。這是我國首個規(guī)?;瘧?yīng)用的鈉離子電池儲能項目,系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率超過92%。隨著新技術(shù)路線開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,未來鈉離子電池有望在技術(shù)、性能方面有大幅提升,市場規(guī)模預(yù)計年增長42%,在2025年有望實現(xiàn)裝機量273GWh。
目前全球鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進程仍在導(dǎo)入期,而我國企業(yè)的鈉離子電池技術(shù)水平已處于國際領(lǐng)先地位。中國布局鈉離子電池業(yè)務(wù)的企業(yè)大致可分為兩大類,一是以寧德時代為代表的鋰電巨頭企業(yè),其出于搶占新興市場先機的考量發(fā)展鈉離子電池業(yè)務(wù);二是以中科海納、江蘇眾納等為代表的背靠國家研究院、高校科研團隊,其業(yè)務(wù)方向更為聚焦。
全釩液流電池發(fā)展概況。全釩液流電池具備安全性高、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢,被視為大規(guī)模、長時儲能的重要解決方案,主要在4小時及以上、百兆瓦時以上容量的儲能場景進行推廣,有望成為鋰電池的有效補充。盡管仍處于商業(yè)化初期,但隨著國產(chǎn)離子交換膜和其他電堆材料成本的逐步降低,全釩液流電池的商業(yè)化進程將加速。
2022年全釩液流電池整個行業(yè)還處于商業(yè)化進程緩慢階段,全球僅有日本住友電工、美國UniEnergy Technologies、奧地利Gildemeister和中國大連融科能提供成熟的產(chǎn)品。2023年,隨著我國在長時儲能、價格補償、鼓勵釩資源開發(fā)等支持政策的落地生效以及資本市場的追捧,全釩液流電池賽道創(chuàng)新企業(yè)涌現(xiàn),推動我國全釩液流儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展向世界領(lǐng)先水平邁進。
中國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展障礙
盡管目前儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,但依然存在一些問題。
市場運營方面,一是盡管政策明確了儲能作為獨立市場主體的身份并肯定了其容量價值,但儲能在電力系統(tǒng)中的市場機制價值尚未完全體現(xiàn)。二是儲能進入電力市場后,雖然優(yōu)化了能源結(jié)構(gòu)并降低了損耗,但其收益主要來自于削峰填谷的價差,未能實現(xiàn)“誰受益,誰付費”的原則,缺乏標(biāo)準的電力輔助市場機制。三是低價競爭頻繁,運營安全隱患不斷,導(dǎo)致“劣幣驅(qū)逐良幣”現(xiàn)象。
技術(shù)壁壘方面,除抽水蓄能、鋰電儲能外,其他儲能技術(shù)仍處于起步階段,尚未實現(xiàn)大規(guī)模標(biāo)準化應(yīng)用,需要持續(xù)研發(fā)和優(yōu)化。此外,由于缺乏有效的行業(yè)安全標(biāo)準規(guī)范和項目系統(tǒng)集成水平偏低,儲能電站存在安全風(fēng)險,且由于規(guī)模化發(fā)展不足,成本仍較高。
政策設(shè)計方面,當(dāng)前電力市場和體制缺乏對儲能快速發(fā)展的足夠響應(yīng),儲能成本被內(nèi)部化。同時,不同業(yè)態(tài)和應(yīng)用市場中,儲能所提供的靈活性價值及給各類主體帶來的收益存在差異,增加了政府在設(shè)計儲能政策時的困難。
儲能在推動可再生能源發(fā)展、提高能源利用效率和實現(xiàn)能源系統(tǒng)的可靠性方面發(fā)揮著重要作用。隨著多樣化儲能技術(shù)的逐步成熟和市場需求的快速增長,儲能產(chǎn)業(yè)將迎來廣闊的發(fā)展前景。未來新型儲能技術(shù)將呈現(xiàn)多元梯級協(xié)同發(fā)展的態(tài)勢,向高安全、低成本、大容量、高效率、集中式、數(shù)字化、智能化和綠色化的方向發(fā)展。各方需共同努力,抓住機遇,迎接挑戰(zhàn),為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)和推動綠色能源革命做出貢獻。
責(zé)任編輯_趙曉璐