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储能行业 碳中和背景下能源转型升级的助推器!

来源:中关村产业研究院作者:Bradley Tang、周易等2021/11/1 9:59:16我要投稿

北极星碳管家网讯:《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,加快推进抽水蓄能和新型储能规模化应用,统筹推进氢能“制储输用”全链条发展,加快形成以储能和调峰能力为基础支撑的新增电力装机发展机制,为储能行业发展指明重要方向。

01储能行业现状

储能技术根据技术特点的不同,可划分为机械储能、电化学储能、电磁储能、热储能和化学储能。其中,机械储能以抽水蓄能为主,是目前最为成熟、成本最低、使用规模最大的储能技术;电化学储能以锂离子电池为主,是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术;电磁储能成本较高,目前占比较低【1】。

从全球看,全球储能市场持续稳定发展。据《德国莱茵TUV2021年储能白皮书》,截至到2020年底,全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW,同比增长5.2%。其中,抽水蓄能的累计装机规模最大,为172.5GW,同比增长0.9%;电化学储能的累计装机规模紧随其后,为14.2GW;在各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机规模最大,为13.1GW,电化学储能和锂离子电池的累计规模均首次突破10GW大关【2】。

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中国储能产业虽然起步较晚,但近几年发展速度令人侧目。2015-2019 年,中国储能项目累计装机规模从23.2GW增长至32.3GW。根据CNESA,截至2020年底中国已投运储能项目累计装机规模达到35.6GW,占全球的18.6%,同比增长9.8%。其中抽水蓄能的累计装机规模最大,为31.79GW,同比增长4.9%;电化学储能的累计装机规模位列第二,为3.27GW,同比增长91.2%;在各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机规模最大,为2.9GW。从发展趋势看,电化学储能占比虽较低,但技术优势决定了其广阔的发展前景。电化学储能相比抽水储能效率更高,对外部环境条件依赖更小,相比电磁储能,技术相对更为成熟,成本更低,应用范围也更广,具有广阔发展前景。

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02存在问题

机械储能:对地理条件要求相对较高。极其依赖地势导致选址困难;投资周期长、回收慢,包括抽蓄损耗+线路损耗较高导致经济性较差;此外现阶段还受到中国电价政策的制约。

电磁储能:依赖新材料但材料成本过高。超导储能的成本目前很高(材料和低温制冷系统),使得它的应用受到很大限制,未来发展依赖于新材料的诞生,比如石墨烯等,商业化应用还较远。

电化学储能:环保与安全性问题仍存。市场上主流的动力锂电池分为三大类:钴酸锂电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。从发展情况看,前者能量密度高,但是安全性稍差;后者相反。从应用看,国内电动汽车比如比亚迪,目前大多采用磷酸铁锂电池。

03发展趋势

根据国际能源署IEA的测算模型显示,要在2050年实现净零排放的目标,风电、光伏发电在发电量中的占比需提升至接近70%。随着传统化石能源逐渐退出历史舞台,电力系统将发生彻底重构,储能技术作为相对独立的主体,迎来重要发展期。具体来看:

抽水储能技术:仍有较大发展空间。抽水储能电站被称为电力系统的稳定器、调节器,具有技术成熟、应用广泛等特点,2020年我国是目前全球在运营、在建设抽水储能发展规模最大的国家,拥有22座在运营的抽水储能电站和30座在建的抽水储能电站,并且在十四五期间,我国仍有较大规模的抽水储能电站建设投产计划。

电化学储能技术:成为未来发展重点,具体看:

动力电池梯级利用为储能电池有市场发展空间。

电动汽车装载的动力电池由于受到车身重量、车辆启动加速度等要求的限制,动力电池比普通电池具有更高的性能要求,若动力电池容量低于80%就无法满足新能源汽车的性能要求,但是拥有80%左右容量的动力电池通过拆分、切割、在组装等工序,依旧可以满足普通电力系统的储能需求。在目前能源转型的大背景下,退役动力电池梯级利用为储能电池的技术将打开庞大的潜在市场。

·全钒液流电池可能异军突起,成为未来大规模储能的最佳选择。

大规模储能的核心要求主要为安全和全生命周期的经济性,钒电池的安全性能突出且无燃烧风险;从全生命周期的经济性来看,钒电池充放电对容量几乎没有损耗,全生命周期性价比较为突出;此外,钒电池的电解液只需经过简单的点解后就能够重新使用,拥有环境友好的特点。虽然钒电池目前的技术成本较高,仍处于商业化初步阶段,但随着技术的不断进步,成本的逐渐下降,全钒液流电池或成为未来大规模储能的最佳选择。

钠离子电池或成为后续技术发展方向。

从资源总量上来看,钠离子的储量是锂离子储量的420倍,存量丰富且价格低廉;从性能方面来看,钠离子电池的安全性、高低温性和快充性能等更具优势。但是钠离子电池的能量密度和循环次数相较于锂电池偏低,经过研究测算,若钠离子电池的循环次数提升到4500次,则具备一定的经济性,未来或成为后续技术发展的重要方向【4】。

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长远来看,氢储能有望成为一种重要的电力储能形式。目前,氢储能在能量转换过程中效率偏低(电-氢-电),储能周期中初始能量损耗约为60%,相对于锂电池约为15%较高,尚不具备快速发展的优势。但作为极具潜力的新型大规模储能技术,氢能具有能量密度高、运行维护成本低的特点,由于氢储能的储能时长可达数月,可同时适用于极短或极长时间的供电能量储备,是极少数能够达到上百GWh级的储能形式,因此,氢储能被认为是极具潜力的大规模储能技术。

附:近期双碳领域政策行动信息汇总10月16日-10月31日近期双碳政策

10月17日,生态环境部发布《关于在产业园区规划环评中开展碳排放评价试点》的通知。

10月21日,国家发展改革委等五部门发布《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》。

10月21日,福建省人民政府办公厅发布《关于印发福建省“十四五”生态环境保护专项规划》的通知,清单包括九大重点工程53类重点项目,估算投资约4500亿元。

10月22日,河南省人民政府办公厅印发《河南省先进制造业集群培育行动方案(2021~2025年)》,明确未来5年先进制造业发展目标和培育重点。

10月24日,中共中央国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,对碳达峰碳中和工作进行系统谋划和总体部署。

10月25日,生态环境部发布《关于做好全国碳排放权交易市场数据质量监督管理相关工作》的通知。

10月26日,生态环境部发布《关于做好全国碳排放权交易市场第一个履约周期碳排放配额清缴工作的通知》。

10月26日,国务院对外印发《2030年前碳达峰行动方案》。

10月28日,最高人民法院正式对外发布《关于新时代加强和创新环境资源审判工作为建设人与自然和谐共生的现代化提供司法服务和保障的意见》。

10月29日,生态环境部发布关于征求《“三线一单”减污降碳协同管控试点工作方案(征求意见稿)》意见的函。

政府层面行动

10月21日,由河南省人民政府主办、华为数字能源技术有限公司承办、郑州中原科技城管理委员会协办的“数字经济峰会暨零碳中国行2021·河南”在郑州举行。

10月29日,浙江省能源局、嘉兴市人民政府召开“全力打造绿色低碳循环城市金名片----嘉兴市能源转型与低碳发展研讨会”。

10月29日,香港特区政府环境局举行“碳中和”伙伴启动礼,约60个分别来自物业发展、公用事业、金融、专业组织等界别的伙伴参与启动礼,致力支持香港于2050年前实现碳中和。

行业企业行动

10月20日,云南首个“碳中和”智慧型综合加能站在昆明广福B站建成投营。

10月22日,由中国标准化研究院资源环境研究分院组织编写的《碳达峰碳中和标准体系建设进展报告》在“绿色低碳转型标准化技术研讨会暨第七届绿色生产与消费交流会”上正式发布。

10月25日,由中国石油和化学工业联合会主办的“2021中国国际石油化工大会”上,《石油与化学工业园区碳中和评价技术导则》、《石油与化学工业企业碳中和评价技术导则》正式发布。

10月25日,中国科学院科技战略咨询研究院在北京正式揭牌成立碳中和战略研究中心,同时发布的《2020中国可持续发展报告:探索迈向碳中和之路》提出,到2050年争取实现二氧化碳近零排放,初步形成零碳社会。

10月29日,全国首家更名成立的碳中和支行—中国邮政储蓄银行高州市长坡碳中和支行正式挂牌成立。

10月29日,全国首单碳中和新能源汽车租赁资产支持专项计划——“蔚来租赁-华泰-甬证-新能源融资租赁绿色资产支持专项计划(专项用于碳中和)”在上海证券交易所成功发行。

社会各界行动

10月15日,由云南省科学技术院和中国工程科技发展战略云南研究院主办的云南省碳达峰碳中和高端论坛在昆举行。

10月16日,2021碳中和愿景下京津冀协同发展论坛在河北省石家庄市举行。

10月19日,“2021碳达峰碳中和烟台论坛”在山东省烟台市国际博览中心开幕,中国气候变化事务特使解振华以视频形式出席开幕式并致辞。

10月22日,以“‘碳’论新生态 ‘智’惠新发展”为主题的首届中国(重庆)广阳湾绿色低碳发展高峰会在广阳湾智创生态城举行。

10月22日,万众瞩目的2021长江中游城市群碳达峰与碳中和峰会、湖南国际绿色发展博览会在长沙市湖南国际会展中心开幕。

10月26日,太原师范学院举办了碳中和研究院成立大会暨首届碳中和高端论坛,是山西省高校系统成立的首个关于碳中和研究的科研机构。

10月26日,第五届国际城市可持续发展高层论坛在成都开幕,论坛以“公园城市迈向碳中和”为主题,探讨城市绿色转型及低碳可持续发展的经验,并展望未来合作。

10月26日,中国生物多样性保护与绿色发展基金会与交科院环境科技(北京)有限公司达成战略合作协议,双方商定共同设立“交通碳中和研究中心”。

10月27日,由东南大学和英国伯明翰大学共同倡议发起的“碳中和世界大学联盟”成立仪式在南京举行。

10月28日,新能源云服务山东省新能源高质量发展研讨会在山东省潍坊市举行。

10月28日,以“构建新型电力系统,服务碳达峰碳中和”为主题的博鳌新型电力系统国际论坛在海南博鳌亚洲论坛国际会议中心举行。

10月28日,广东省低碳产业技术协会第四届会员大会第一次会议暨碳达峰碳中和研究高峰论坛圆满举办。

10月29日,以“绿色金融助力‘碳达峰、碳中和’”为主题的“2021天府金融论坛”在成都举办。

参考文献:

1.南方电网,西部证券研发中心。储能分类情况介绍。

2.国能源研究会储能专委会与中关村储能产业技术联盟。德国莱茵2021年储能白皮书。

3.能源情报中心。储能行业的瓶颈与痛点。能源情报中心。

4.东吴证券。储能行业深度报告:聚势前行,如日方升,开启万亿蓝海新篇章。

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