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俞振华:中国新型储能产业发展现状与展望

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@小白创作中心

俞振华:中国新型储能产业发展现状与展望

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1
来源
1.
https://www.esplaza.com.cn/article-8766-1.html

在全球能源转型的大背景下,大力发展新型储能的必要性得到了世界各国的广泛肯定。中国为实现碳达峰和碳中和的目标,积极推动新能源的开发和利用,发展新型储能产业成为实现这一目标的重要支撑。本文着眼于当前中国新型储能产业的发展现状,探讨其未来趋势,分析面临的挑战与问题,并提出相应的发展策略,以期为业界提供参考和启示。

一、产业现状

(一)支持政策频出,顶层设计逐步完善

自2017年我国储能产业第一部综合性文件《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》发布以来,截至2024年7月,全国已累计发布了2200余项储能政策,主要涉及发展规划、产业补贴、电力市场、新能源配储等类型。

发展规划方面,2021年发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出,到2025年全国新型储能装机规模达3000万千瓦以上;到2030年技术创新和产业水平稳居全球前列,并在规划引导、科技创新、产业发展、政策机制和规范管理等方面给出了明确指导。2022年发布的《“十四五”新型储能发展实施方案》首先明确了新型储能的战略定位,指出“新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备,是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑,也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域”,并在此基础上聚焦技术攻关、试点示范、建设布局、市场机制、规范管理和国际合作等六大方向,明确了“十四五”期间的重点任务。

各地方政府亦积极响应,纷纷制定“十四五”能源发展规划或实施方案。截至2024年7月,全国已有26个省市制定了到2025年的新型储能装机目标,总规模达到86.6GW。以广东省为例,2023年3月以来,广东陆续出台了促进新型储能产业发展的系列文件,由广东省人民政府办公厅发布的《广东省推动新型储能产业高质量发展的指导意见》,明确到2027年广东装机达到4GW、产业营收达到1万亿元。广东省各主管部门在储能产品、储能电站、科技创新等方面也积极出台配套支持政策,加之广州、深圳等地市出台的相关配套文件,全省构建了“1+N+N”新型储能产业政策体系。

科技创新方面,国家能源局及各地方能源主管部门实施了“能源领域首台(套)重大技术装备”“新型储能试点示范项目名单”等政策,实现了技术攻关和工程应用之间的畅通,对于新型储能科技成果转化和产业化水平的提高起到了非常关键的作用。与此同时,部分地区围绕关键共性技术攻关、行业关键核心技术“卡脖子”难题,推动新型储能领域重点科技攻关项目实施“揭榜挂帅”,并对新获批的各级技术创新中心、制造业创新中心、重点实验室等创新平台给予资金奖励,进一步促进了新型储能科技水平的提高。

仍以广东省为例,广东省科技厅、工信厅等部门坚持创新驱动,瞄准钠离子电池、固态电池、液流电池、构网型储能变流器、氢能等领域,先后发布《关于征集新型储能技术攻关需求建议的通知》《广东省新型储能技术创新路线图》《省重点领域研发计划“新型储能与新能源”重大专项旗舰项目》等重要政策文件,重点攻关核心技术、关键材料和工程化难题,抢占产业制高点和技术发展前沿。此外,还组建国家地方共建新型储能创新中心,加快新型储能领域关键共性技术研发、科技成果转移扩散和首次商业化应用,助力广东省打造具有全球影响力的新型储能制造业创新基地。

市场机制方面,为更好发挥市场机制作用,促进新型储能与电力系统融合,国家发展改革委、国家能源局等部门发布《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》《关于加强电网调峰储能和智能化调度能力建设的指导意见》《关于促进新型储能并网和调度运用的通知》《关于建立健全电力辅助服务市场价格机制的通知》《电力现货市场基本规则(试行)》等一系列政策文件,明确了新型储能的市场主体地位以及并网和调度运行的技术要求、管理思路和市场机制等,随着市场化机制的完善,新型储能商业模式更加多元,为储能产业的发展带来了更广阔的空间。

此外,我国新型储能政策体系还涉及新能源配储、产业补贴、电价机制、管理规范等,产业体系逐步成熟。2024年新型储能首次被纳入政府工作报告,报告指出:“积极稳妥推进碳达峰、碳中和,加快建设新型能源体系,发展新型储能。”这为新型储能的进一步发展指明了方向。

(二)项目规模实现爆发式增长

根据CNESA DataLink全球储能数据库的不完全统计,截至2024年6月底,我国累计新型储能装机首次超过百吉瓦时,达到48.18GW/107.86GWh,功率规模同比增长129%,能量规模同比增长142%(见图1)。


图1 中国已投运新型储能累计装机情况(截至2024年6月底)
数据来源:CNESA DataLink

新型储能在电力总装机中占比达到46.6%,其中锂离子电池占比最大达到96.4%,压缩空气储能、铅蓄电池、液流电池、飞轮储能等技术路线装机均有一定规模投运(见图2)。


图2 中国电力储能项目累计装机分布(截至2024年6月底),单位:MW%
数据来源:CNESA DataLink

就地域分布而言,新疆、内蒙古、山东和江苏等地区累计装机规模较高,前十省份合计功率规模占比达到72%,能量规模占比达到73%。

2024上半年,中国新增新型储能投运装机规模13.67GW/33.41GWh,功率规模和能量规模同比均增长71%。前十省份装机均超吉瓦时,新疆和江苏分列能量规模和功率规模第一。新增新型储能项目达到1171个(合计72.1GW,含新增投运、规划和在建),投运项目数量同比上升95%,装机规模同比上升71%,百兆瓦级项目数量增速明显,50余个投运,同比上升30%。新增项目中,2—4小时项目数最多。

就新型储能项目的应用分布情况而言,目前仍以源网侧应用为主,其中,电网侧占比达到62%,以独立储能为主;电源侧占比为30%;用户侧占比比去年同期提升6个百分点,达到8%,装机规模同比增长650%,以工商业储能为主(见图3)。


图3 中国新塔投运新型储能项目的应用分布情况(2024.H1)单位:MW%
数据来源:CNESA DataLink

(三)多个技术路线取得突破性进展

新型储能按照技术路线可以分为电化学储能(锂离子电池、钠离子电池、液流电池等),物理储能(压缩空气储能、飞轮储能、重力储能等),电磁储能(超导储能、超级电容器等)等,包括几十种不同的储能技术。各类储能技术均具有一定的独特性,可以满足不同的应用场景需求。如飞轮储能、超级电容等具有反应快速的特征,可以满足秒级的调频需求;压缩空气储能、液流电池储能等作为长时储能可以更好地应用长时储电力调峰;钠离子电池凭借广泛的原材料来源,随着产业链建设的成熟,有望对锂电实现部分的替代。

我国是新型储能技术基础研究、装备研发和集成示范最活跃的国家,在液流电池、压缩空气储能、钠离子电池和固态电池等多个领域已取得了突破性进展。如全钒液流电池领域实现全产业链自主可控,并建成全球最大100MW/400MWh级全钒液流电池储能调峰电站;压缩空气储能领域,掌握1—300MW先进压缩空气储能系统研发设计、装备制造、工程实施和投资运营全套技术及应用,成功投运全球最大300MW压缩空气储能电站,额定设计效率高达72.1%;钠离子电池领域,首次将钠离子电池技术应用于大容量储能电站,成功投运广西付林10MWh、湖北潜江100MWh钠离子新型储能电站;固态电池领域,在国际上率先解决固固接触难题,建设全球首套原位固态化固态电池电网侧大规模储能电站——浙江龙泉磷酸铁锂储能示范项目。多个“全球首个”先后投运表明,我国已成为全球新型储能技术落地验证的“热土”。

2024年初,国家能源局正式发布了56个新型储能试点示范项目名单,其中锂电项目数量占比仅为30%,其他技术路线涵盖压缩空气储能、液流电池、飞轮储能、重力储能、钠离子电池以及混合储能等项目,这一举措旨在推动储能技术的多元化发展。随着我国加快构建以新能源为主体的新型电力系统,新型储能技术呈现多元发展、加快迭代,应用场景不断拓展,新型储能从试点示范逐步转向规模化应用。

(四)储能企业数量快速增长

近年来,新型储能产业投资热情高涨,产业规模持续扩大,各类投资主体纷纷加入赛道,注册企业呈现爆发式增长态势。根据CNESA DataLink全球储能数据库和企查查等大数据平台的不完全统计,截至2024年3月底,全国涉及储能业务的企业已达到17万余家,存续在营企业近16万家,与2022年同期相比增长79%,约是“十四五”初期的4.5倍。存续在营企业最多的省市包括广东、江苏、浙江、北京、山东、安徽、河南等。

受益于锂电行业的发展,我国储能产业链成熟度全球领先,涌现出了一批在全球居于主导地位的储能企业。根据CNESA DataLink全球储能数据库统计,2023年度全球市场中,储能电池(不含基站/数据中心备电类电池)出货量排名前10位的中国企业依次为:宁德时代、比亚迪、亿纬储能、瑞浦兰钧、海辰储能、国轩高科、力神、中创新航、远景动力和鹏辉能源。同期国内市场中,储能PCS出货量排名前10位的中国企业依次为:科华数能、上能电气、索英电气、盛弘股份、汇川技术、株洲中车、时代电气、南瑞继保、英博电气和禾望电气。而国内市场储能系统出货量排名前10位的中国企业则依次为:中车株洲所、海博思创、新源智储、远景能源、电工时代、融和元储、金风零碳、平高、许继和智光储能。

未来趋势

(一)建设新型电力系统对长时储能和构网型储能需求迫切

当前锂离子电池在储能装机中仍占据主体地位,未来随着新能源占比的逐步提高,电力系统对于灵活性资源提出更高要求,需要更短时间尺度的响应能力和更长时间尺度的调节支撑能力,技术路线多元化发展的态势将会进一步显现。

压缩空气储能和液流电池储能作为长时储能技术的代表,可以在一定程度上解决更长时间尺度的电力供需平衡难题,有效应对季节性气候或极端的天气条件下的风光波动,在未来以高比例可再生能源为主的能源系统中的重要性将会日益凸显。此外,构网型储能技术通过超配PCS方式提高过载能力构建起支撑大电网稳定运行的电压源,可以起到快速调频调压、增加惯量和短路容量支撑、抑制宽频振荡等作用,从而增强电力系统稳定性,能够有效解决具有“双高”特征的新型电力系统缺乏“惯量”支撑等问题。因此,构网型储能在高比例新能源外送基地、电压支撑能力不足、供电可靠性较低的地区具有良好的应用前景,目前包括新疆、西藏和内蒙古等多地已积极开展构网型储能试点示范。

(二)储能电站智慧运营是提升竞争力的关键

未来,随着反映新型储能真实价值的多层次市场体系的进一步建立和完善,储能电站的收益会得到改善。与此同时,对电站运营策略的要求也会逐渐提高。随着现代信息技术和先进通信技术的快速发展,储能与信息技术深度融合,充分利用人工智能和大数据技术在功率预测、电力交易等领域的应用,通过各类数据整合处理、智能分析优化、实时监控预警、智能调度控制等方式,结合电力市场动态优化充放电策略,能够实现对电池组和储能设备的最优配置,从而降低双细则考核费用、提升现货市场收益、减少弃电损失等,提高储能系统的整体利用率和收益水平。

(三)绿色发展是储能实现可持续发展的必要条件

绿色发展强调资源的可再生性与环境保护,随着全球对可持续发展的关注,储能解决方案将越来越重视环保,推进绿色发展的储能解决方案有助于企业在市场中占据优势。一方面,需推动资源回收和材料的可持续利用,通过建立完善的回收体系,能有效减少废旧电池对环境的危害,将电池中有价值材料再次回收,也能减少对自然资源的开采与消耗,从而实现资源的循环利用。但当前电池的回收技术尚未成熟,回收率和再利用效率亟待提高。另一方面,降低储能电池碳足迹是打破绿色壁垒的重要举措,未来需围绕生产原辅材料、能源消耗、环境排放等环节,采取加大可再生原材料使用、提升可再生能源使用比例、建设低碳工厂等措施,以进一步降低产品碳足迹。

面临问题

(一)储能技术成熟度仍需提高

除锂电外,多项储能技术尚未完全实现商业化,其性能、效率和安全性仍需进一步验证。锂电池是新型储能中最为成熟的技术,但其安全性问题仍是制约发展的关键问题之一;液流电池具有长寿命、高安全的特征,仍需进一步提升能量效率、降低产品成本;钠离子电池仍需突破能量密度低、循环寿命不够长等问题;固态电池则存在固固接触稳定性差、离子传导率低等缺点,需要在材料技术、制备技术等方面进一步发力。总体而言,加速储能科技创新,提升技术成熟度,是解决储能产业面临系列难题的关键,也是储能更好服务于新型电力系统建设的必要途径。

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