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电化学储能如何在储能市场杀出重围?

2021-08-27 14:59
前瞻网
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电化学储能行业主要上市公司:宁德时代(300750);比亚迪(002594);亿纬锂能(300014);欣旺达(300207)等。

本文核心数据:全球储能行业细分市场结构、全球电化学储能装机规模、全球电化学储能技术路线、上海咖啡投融资

电化学储能的发展空间较大

1、电化学储能在储能技术路线中占7.5%

因成本低、寿命长、技术成熟,物理机械储能,尤其是抽水蓄能应用广泛,但受地理环境制约、投资髙、建设周期长等影响发展渐缓;电化学储能性价比高,不受自然环境影响,装机便捷,使用灵活,已经进入商业化阶段,随成本的逐渐降低,电化学储能发展将步入快车道。

根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库的不完全统计,截至2020年底,全球已投运储能项目中,抽水蓄能占比达90.3%;电化学储能的累计装机规模紧随其后,占比为7.5%;熔盐热储能、压缩空气储能、飞轮储能的规模占比较小,分别为1.8%、0.2%、0.2%。

图表1:2020年全球储能行业细分市场结构(单位:%)

图表2:储能技术各对比

2、全球电化学储能将保持高速增长

根据彭博新能源官方公众号和彭博新能源发布的《Long- Term Energy Storage Outlook  2020》,彭博新能源表示2019年全球累计储能装机仅有11GW/22GWh,未来在电池技术和新能源技术的共同进步下,储能将在未来电力结构中扮演非常重要的角色,负责电网灵活性调整,彭博新能源中性预测,2050年,全球储能累计装机或将达到1676GW/5827GWh,未来三十年间全球投资额预计达6620亿美元。

图表3:2019-2050年全球电化学储能装机规模(单位:GW,GWh)

电化学储能技术发展现状分析

1、储能电池行业发展处于铁锂成势时期

在2012年之前,在电化学储能领域,主要使用的是铅蓄电池、纳基电池和液流电池,由于电池寿命较系统效率等问题,2012-2020年,锂电池开始被广泛应用,2020年之后,由于磷酸铁锂具有相对较长的循环寿命、相对较好的安全性、相对较低的成本,预计在未来将是储能的主流技术。

图表4:中国储能电池产业发展历程

2、锂电池储能综合性价比高

储能电池主要包括锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池等。

由于价格便宜,铅蓄电池是过去的主流技术,但由于循环寿命短、能量密度低、造成污染等问题,目前使用逐渐减少。钠硫电池最大优点在于资源禀赋较高,其原材料钠、硫比较容易获得,缺点是生产成本高,且存在安全隐患。相比之下,锂电池比能高、效率高,从综合性价比来看,最适合储能场景。

图表5:储能技术各对比

3、锂离子电池是电化学储能的主要技术形态

根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库的不完全统计,截至2020年底,锂离子电池是电化学储能的主要技术形态,占比达92%,其次是钠硫电池和铅蓄电池占比相当,分别为3.6%和3.5%。

图表6:2020年全球电化学储能技术路线分布(单位:%)

储能锂电池技术要求

1、储能锂电池看重经济性和高循环次数

目前,消费锂电市场趋于饱和,进入存量竞争时代,而由于新能源汽车和储能电池行业的蓬勃发展,锂电池细分领域中储能电池和动力锂电池将得到较快发展。

由于应用场景不同,电池的性能要求也有所不同。锂电池是锂电储能系统的最主要组成部分,更看重经济性和高循环次数,而动力锂电池更看重高能量密度。

图表7:储能锂电池和动力锂电池参数对比

图表8:2020年中国锂离子电池产品结构(单位:%)

2、磷酸铁锂电池是当下储能用锂电池的最优选择

按照正极材料的类型划分,锂离子电池分为三元锂电池、磷酸铁锂电池,其中,磷酸铁锂相对三元锂电更适合储能场景。2019年我国电力系统储能锂电池出货量中磷酸铁锂电池占比达95.5%。

磷酸铁锂优势在于循环寿命、安全性,成本方面优于三元锂电池,虽然磷酸铁锂电池能量密度低于三元锂电池,但相对动力系统,储能系统对尺寸及重量设计要求低,对冲了磷酸铁锂电池在灵活性上的劣势。因此,是当下储能用锂电池的最优选择,是目前电化学储能的发展趋势。

图表9:三元电池与磷酸铁锂电池参数对比

图表10:2019年我国电力系统储能锂电池细分出货量分布(单位:%)

电化学储能技术新动向

1、钠离子电池或成为未来技术方向

在未来与锂离子电池的PK中,钠离子电池被寄予厚望。钠离子电池与锂离子电池是同属于一个时期发展起来的,与锂离子电池相比,钠离子电池有着钠资源更丰富、电解液成本更低、无过放电特性等一系列优点。但钠离子电池却一直发展迟滞,其重要原因就是没有找到合适的负极材料,让钠离子变身为低成本、可实际应用的电池。

随着钠电池实现材料体系创新,2021年研究逐渐走向成熟。2021年7月,宁德时代正式推出钠离子电池。尽管相比于三元锂电池约300Wh/kg的能量密度,钠离子电池并无优势。但在宁德时代将能量密度提高至160Wh/kg后,钠离子电池已经可以和铁锂电池(能量密度约180Wh/kg)相竞争。

2、混合储能

由于单一技术路线受限较多,混合储能系统(HESS)指的是几种不同类型的储能系统的混合应用,其共同点是将两种或多种类型的储能组合在一起形成一个单一的储能系统。

目前主要有以下组合:热储能+电池,不同技术类型的电池+电池,超级电容器+电池,飞轮+电池。

经过两年多的坚持与探索,“飞轮+锂电混合储能”模式在新能源场站调频领域的应用取得实质性进展,在国内已有示范项目落地。

但混合储能系统仍然面临着不利因素,例如混合系统本身会有更复杂的电源管理要求,目前的混合储能系统的平均成本还没有一些具体数据。混合储能系统是机会还是风险?人们对其未来的发展也有着不同的预测。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国储能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》,同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业研究、产业链咨询、产业图谱、产业规划、园区规划、产业招商引资、IPO募投可研、招股说明书撰写等解决方案。

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来源:前瞻产业研究院

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