屋顶分布式光伏政策
屋顶分布式光伏推进力度超出预期。
近日,一则署名为国家能源局综合司印发的《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》(下称《通知》)文件截图在网络上流传,引起业内广泛关注。24日上午,第一财经从知情人士处获悉,确有此通知。
《通知》提出了明确的量化指标,项目申报试点县(市、区)的党政机关建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于50%学校、医院、村委会等公共建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于40%工商业厂房屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于30%农村居民屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于20%。
华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣告诉第一财经,上述文件对于促进全国分布式能源发展具有重要意义。为了实现“双碳”(碳达峰、碳中和)目标,中国提出构建以新能源为主体的新型电力系统,这需要大规模地开发和利用可再生能源。从开发方式上看,一种是能源集中式开发,远距离通过特高压输送,特点是规模大、效率高、经济性好。另一种就是分布式开发,利用屋顶资源等实现就地消纳,特点是因地取能、靠近负荷中心、分散灵活。
发展进入“平台期”
为什么要开展整县屋顶分布式光伏开发试点?
《通知》指出,我国建筑屋顶资源丰富、分布广泛,开发建设屋顶分布式光伏潜力巨大。开展整县(市、区)推进屋顶分布式光伏建设,有利于整合资源实现集约开发,有利于削减电力尖峰负荷,有利于节约优化配电网投资,有利于引导居民绿色能源消费,是实现“碳达峰、碳中和”与乡村振兴两大国家重大战略的重要措施。
国网上海能源互联网研究院先进能源研究中心主任吴鸣认为,四个“有利于”为大面积推广分布式光伏开发提供了战略依据,可以预见这一行业将长期、稳定发展。
“目前,屋顶分布式光伏的发展已经进入了‘平台期’。‘十三五’期间,条件好的屋顶大多都装上了分布式光伏,行业发展迅速。剩下的是经济性不足、稳定性不足、环境条件不足的屋顶,叠加光伏补贴退坡和物料价格上涨的双重因素,怎么把这一部分屋顶资源调动起来,应该是这项政策真正要解决的问题。”吴鸣说。
具体而言,除了上述的量化要求,对于申报试点地区的条件,《通知》提出了五项要求:首先,具备丰富的屋顶资源,有利于规模化开发屋顶分布式光伏其次,有较高的开发利用积极性,具有整合各方面资源、以整县方式开发建设的条件第三,有较好的电力消纳能力,特别是日间电力负荷较大,有利于充分发挥分布式光伏在保障电力供应中的积极作用第四,开发市场主体基本落实,开发积极性高,有实力推进试点项目建设。
曾鸣认为,对党政机关建筑屋顶规定的可安装光伏发电比例较高,这有利于推进以当地政府作为责任主体进行统一布局,统筹考虑过去发展不协同的因素,产生规模效应,让各类用户、各种能源、各网络结构之间实现互联互通。
《通知》还明确,试点地区屋顶分布式光伏由电网企业保障并网消纳,同时鼓励地方创新政策措施,通过财政补贴、整合乡村振兴各类项目资金等方式给予支持,鼓励试点县(市、区)积极组织屋顶光伏开展分布式发电市场化交易。
五省已发通知推进试点
据第一财经不完全统计,5月以来,至少有福建、山东、广东、陕西、江西五省相继发布分布式光伏整县推进试点工作的通知。
5月20日,福建省发改委率先发布《关于开展户用光伏整县集中推进试点工作的通知》,明确以所辖县(市、区)为试点地区,结合乡村振兴、老旧小区改造、光伏惠民等工作,推进具备条件的农村、乡镇、城市住宅集中安装建设启用光伏。
6月3日,广东省能源局发布《关于报送整县(市)推进户用和屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,要求具备条件的地市原则上选取一个有代表性的县(市),提出整县(市)试点方案,充分利用农村屋顶、园区屋顶等资源条件开展试点。
此外,6月7日,山东省能源局发布就《关于促进全省可再生能源高质量发展的意见》公开征求意见的公告,提出“十四五”期间山东将规划20GW(吉瓦)(风)光储一体化基地、10GW省外来电可再生能源配套电源基地、10GW乡村分布式光伏、5GW城镇分布式光伏,以及10GW海上风电、500MW(兆瓦)生物质发电,总规模约55.5GW。
业内人士认为,各省近期接连下发文件推动屋顶分布式光伏试点,一方面与“双碳”目标下的节能减排要求密切相关,清洁能源是能源转型的重点领域另一方面,屋顶分布式光伏拥有巨大的市场潜力,探索规模化开发路径是摆在地方政府面前的必答题。
2021年一季度全国光伏发电建设运行情况显示,我国集中式光伏新增装机252万千瓦,分布式光伏新增装机281万千瓦。这是自2018年上半年后,分布式光伏增量的第二次“反超”。
国家电网公司5月发布的服务新能源发展报告,也特别提到“要支持分布式电源和微电网发展,提供一站式全流程免费服务,加强配电网互联互通和智能控制,发挥微电网就地消纳分布式电源、集成优化供需资源作用”。
中国13大能源基地:(括号内是主要能源)
山西(煤)
新疆(气)
东北(油)
宁夏(宁东能源基地)
深圳能源基地
蒙大新能源化工基地
四川(成都水电能源基地)
晋西能源基地
陇东能源基地
内蒙古能源基地
鄂尔多斯盆地能源基地
陕北能源基地
临沧全国生物能源基地
在11月5日由北极星电力网联合上海电力大学主办的“2020年中国风电产业发展大会中”,多位嘉宾表示:十四五规划建议的发布,意味着在我国低碳发展战略与转型背景下,新能源产业发展正在呈现出清晰的趋势。
·可再生能源产业发展逻辑面临转变
进入风电全面平价发展阶段,业内会发现以往我们热议的电价、补贴、年度建设规模等传统政策机制不再成为新能源行业发展的客观约束。在2030年能源消费和2060年“碳中和”目标下,我国会走一个什么样的碳减排路径?
对于碳减排路径的 探索 ,或者说作为重要支撑的可再生能源应该以哪些总量目标作为指引,首先要对我国的能源消费的目标有一定的认识。考虑新冠疫情给短期经济发展带来冲击,“十四五”我国经济年均增速5.5%,预计到2025年,全 社会 用电量在9 9.5万亿千瓦时之间,年均增速4% 4.5%。到2025年,预期全部非化石能源占一次能源消费比重达到19-20%左右(55-56亿吨标准煤)。
可以说,可再生能源电力已经成为我国碳减排路径上至关重要的支撑性力量,在“30·60碳中和”目标下,可再生能源发展将成为刚性需求,未来新能源行业不再仅是补充和替代,而将成为能源供给侧的主力,在中短期内都是一个具备很大确定性的市场。
在新时期的规划目标下,国家发展和改革委员会能源研究所主任陶冶强调,可再生能源的发展思路应该从以下几个方面随之转变:
从发展理念上,“十三五”能源规划注重环境保护,“十四五”能源规划注重生态保护,重点考虑碳减排问题
从发展思路上,“十三五”注重能源数量保障,“十四五”则更加注重能源的质量提升
在时间维度上,“十三五”注重5年发展,“十四五”注重更长远发展。需要注意的是,“十四五”能源规划是开启能源高质量发展的第一个五年计划,不但要解决“十四五”期间能源如何清洁低碳、安全高效发展的问题,还要为2035年、2050年的长期发展找准方向
从产业空间来看,“十三五”期间注重能源自身发展,“十四五”将注重能源全产业链发展而从发展实质上来看,“十三五”期间产业偏重生产力发展,“十四五”则将偏重生产关系调整。
·综合能源基地模式是重要趋势
在风电平价上网的过程中,主要制约因素在于政策约束、技术进步、消纳空间以及建设成本四个方面。其中,水风光储一体化发展将是未来重要的趋势之一,也是未来降低大基地度电成本的一种有效方式。这一点与发改委《“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”发展征求意见稿》相契合。“风光水火储一体化”建设更加侧重电源基地开发,其在强化电源侧灵活调节作用、优化各类电源规模配比、确保电源基地送电可持续性方面更具优势。
电力规划设计总院能源研究所副所长徐东杰也持有同样的观点,他认为,未来大型基地的开发将呈现“综合能源基地”的发展趋势,积极打造水能、可再生能源、储能的一体化互补基地将是未来趋势。
同时,在电力市场中,度电成本将成为决定报价的关键指标,较低的度电成本在电力市场中将具有更大的盈利空间。“十三五”期间,我国风电建设成本快速下降,2019年我国陆上风电单位千瓦建设成本较2011年下降了27%,达到6500元/kW。成本的下降主要在于自身技术水平的不断提升,以及陆上大基地开发模式的发展、大兆瓦风机技术的革新。
徐东杰提出建议表示,后补贴时代风电应以降低度电成本为目标优化全生命周期管控。建议风电企业进一步开展精细化管理,在开发、设计、建设、运行等全生命周期各环节共同发力,以降低度电成本为目标优化管控全生命周期各环节,风电规划更加注重在电力市场背景下进行。
·新能源并网技术仍需创新
高比例新能源是未来电力系统的发展趋势,预计到2030年,新能源装机占比将达38%,超过煤电成为我国装机第一大电源。但近年来,不管国内还是国外均发生过因新能源占比高、系统频率和电压支撑能力不足而引发脱网、停电事故,这些事故暴露出大规模新能源的稳态电压控制系统缺失和风电机组低/高电压穿越能力的不足。
以英国2019年“8.9”大停电为例。英国是典型高比例新能源电网,风电和光伏装机占比40%,事故发生时,机组脱网207万千瓦(占比7%),其中风电和光伏脱网规模占70%,损失负荷93万千瓦。而其新能源机组不具备惯量和一次调频能力是触发低频减载的主要原因。
通过对连锁脱网过程进行深入分析,国网冀北电科院新能源所所长刘辉指出,在稳态调压方面,构建大规模风电汇集系统无功电压多层级控制技术体系、大规模风电汇集系统无功电压协调控制技术与系统,以及开发基于RTDS/RT-Lab的无功设备与AVC系统测试平台,是缓解大规模风电汇集地区无功电压运行存在的问题的有效手段。
在主动调频/调压方面,虚拟同步发电机技术是关键。
虚拟同步发电机技术是使新能源由“被动调节”转为“主动支撑”的新一代新能源发电技术,使之具备惯量支撑、一次调频和主动调压等主动支撑电网的能力。在 探索 过程中,冀北电科院自主研制了世界最大容量的2MW风电虚拟同步机、储能直流升压并联接入的30~500kW系列光伏虚拟同步机,一次调频响应时间分别小于5s和1s,显著优于常规同步机组。同时,还依托国家风光储输示范工程,建成了世界首座百兆瓦级多类型虚拟同步发电机电站。
未来,随着风电机组高电压穿越、风电机组侧次同步谐振抑制等技术的不断完善与普及,再辅以储能装置对输出功率的控制,不断革新发展的技术将对改善发电质量、解决风电并网难题起到愈加重要的作用。
7月19日,河北张家口人民政府发布的《张家口市可再生能源示范区项目筛选工作方案》指出,张家口可再生能源示范区自2015年7月获国务院批准设立起,先后推出了《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》、《可再生能源示范区建设行动计划(2015-2017年)》等一系列规划或指导文件,规划到2020年,风电装机规模达到1300万千瓦,光伏发电规模达到600万千瓦。近几年张家口市结合示范区定位及相关规划先后推动了张家口风电基地三期、张家口光伏廊道的规划建设。
截至2017年底,张家口市风电已安排规模为1627万千瓦,已超出2020年规划目标(1300万千瓦);光伏发电已安排规模为435万千瓦,距离2020年规划目标(600万千瓦)还有一定空间。
以下为原文!
一、工作背景
张家口市位于我国“三北”地区交汇处,是“一带一路”中蒙俄经济走廊重要节点城市,是京津冀地区重要的生态涵养区和规划的新能源基地之一。依托张家口的独特优势开展可再生能源应用综合示范,对引领可再生能源创新发展,推动能源革命,促进经济落后地区转型升级,推进生态文明建设具有重要意义。
为贯彻落实《京津冀协同发展规划纲要》要求,确保完成《张家口可再生能源示范区发展规划》主要任务,尽快将张家口市可再生能源示范区(以下简称“示范区”)打造成深化能源体制机制改革和推动能源消费革命的标杆区、京津冀协同发展的窗口区、河北省绿色发展的先导区,为河北乃至全国能源体制改革积累经验,提供示范,以“技术先进、模式创新、绿色示范”为目标,坚持“统筹协调,优中选优”的基本原则,在统筹考虑示范区可再生能源发电项目消纳能力的情况下,建立适用于示范区的可再生能源发电项目筛选及运行监测评估机制,充分做好示范区可再生能源发电项目的管理,促进示范区顺利实施,特制定本工作方案。
二、基本情况
张家口可再生能源示范区自2015年7月获国务院批准设立起,先后推出了《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》、《可再生能源示范区建设行动计划(2015-2017年)》等一系列规划或指导文件,规划到2020年,风电装机规模达到1300万千瓦,光伏发电规模达到600万千瓦。近几年张家口市结合示范区定位及相关规划先后推动了张家口风电基地三期、张家口光伏廊道的规划建设。
截至2017年底,张家口市风电已安排规模为1627万千瓦,已超出2020年规划目标(1300万千瓦);光伏发电已安排规模为435万千瓦,距离2020年规划目标(600万千瓦)还有一定空间。
张家口可再生能源建设已取得巨大成就,但随着大气污染防治行动计划的全面实施及电源结构性矛盾的加剧,地方推动新能源产业发展的动力与电网消纳能力的矛盾日益凸显,成为示范区可再生能源的进一步发展需重点关注要素。当前,做好可再生能源电源项目建设和并网友好协调发展,以及推动技术进步是促进张家口市可再生能源产业健康发展的当务之急。一方面应着力提高可再生能源项目自身技术先进性和经济竞争性,另一方面应加快协调解决可再生能源项目并网消纳和送出问题。
三、工作目标
根据《能源局综合司关于做好张家口可再生能源示范区项目建设管理有关工作的通知》(国能综通新能〔2018〕54号)的要求,结合张家口市可再生能源发展基本情况及示范区2020年规划目标,开展示范区可再生能源发电项目筛选工作。本次项目筛选工作将在不超过示范区2020年光伏规划目标的前提下,以《河北省发展和改革委员会关于呈报张家口市可再生能源示范区推进示范工程建设实施方案的请示》(冀发改能源〔2017〕552号)所申报的20个示范工程项目、基于百兆瓦压缩空气储能系统的综合能源应用示范项目及涿鹿县可脱网运行的100%可再生能源多能互补黄帝城示范小镇项目为基础,对具备接入条件的项目,综合项目已开展前期工作深度、技术与产业先进性、项目创新性及示范性等因素进行筛选排序,并结合《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》规划目标及电网相关规划,合理确定可实施项目及其开发规模、开发时序,提出示范区可再生能源发电项目实施方案。在明确示范区建设和运行监测评估机制后,有序推进示范区可再生能源发电项目的建设,提高示范区可再生能源利用水平。
四、工作原则
(一)公平竞争、项目优选
建立示范区可再生能源发电项目筛选体系,营造比学赶超的市场化竞争氛围。针对各能源品种特性,采用技术类和经济类等筛选指标,纵向分类,横向比较,评判项目前期工作深度、工程设计方案、技术先进程度、项目方案合理性、成本效益,遴选出一批技术先进、成本优化的示范项目,促进科技创新成果转化,发挥市场在资源配置中的决定性作用。
(二)创新驱动、维度升级
建立强调技术创新、模式创新、体制机制创新的筛选方法,在筛选过程中,不仅考虑单体项目的技术可行性和经济合理性;同时,应从先进技术引领、绿色转型示范、京津冀能源协同发展等多维度评判项目先进性、创新性和示范性,提升可再生能源发展质量。
(三)规划引领、分步实施
根据《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》,规划期为2015—2030 年,其中近期为2015—2020 年,2020年可再生能源建设规模达到2000万千瓦,本筛选方案暂适用于近期2018—2020 年新建项目筛选工作。
五、工作程序
(一)筛选主体
在《河北省发展和改革委员会关于呈报张家口市可再生能源示范区推进示范工程建设实施方案的请示》(冀发改能源〔2017〕552号)所申报的20个示范工程项目、基于百兆瓦压缩空气储能系统的综合能源应用示范项目及涿鹿县可脱网运行的100%可再生能源多能互补黄帝城示范小镇项目中,对国网冀北电力有限公司在《国网冀北电力有限公司关于对张家口市可再生能源示范区示范项目电网接入系统条件的复函》、《国网冀北电力有限公司关于对张家口市可再生能源示范区新增示范项目电网接入系统条件确认的复函》、《国网冀北电力有限公司关于支持张家口市涿鹿县可脱网运行的100%可再生能源多能互补黄帝城示范小镇建设的复函》中确认的13个项目进行筛选排序。项目清单见附件。
(二)筛选工作流程
确认项目筛选工作方案→公开发布筛选文件→企业编制并递交申报材料→项目筛选排序→确定实施方案。各步骤依次为:
1. 确认项目筛选工作方案
河北省发展改革委确认项目筛选工作方案,并将确认的项目筛选工作方案报备能源局。此外,由张家口市发展改革委在张家口市人民政府网站对项目筛选工作方案予以发布,水电总院予以转发。
2. 公开发布筛选文件
水电总院根据河北省发展改革委确认的项目筛选工作方案,研究编制包括申报资格、评分标准、申报企业须知、资料格式等要求的项目筛选文件。由张家口发展改革委在张家口市人民政府网站发布项目筛选公告,水电总院予以转发,具备申报资格的企业可向水电总院报名,购买项目筛选文件,参与项目筛选。
3. 企业编制并递交申报材料
申报企业应按筛选文件要求编制对应项目申报文件,在指定时间和地点递交申报文件。具体申报文件递交要求将在递交申报文件前另行通知。
4. 项目筛选排序
项目筛选排序工作自企业递交申报文件截止后开始。筛选排序具体分为两个阶段,第一阶段为合格性评审,第二阶段为详细评审。
(1)合格性评审
合格性评审主要审核申报项目是否在筛选项目清单中、各申报投资企业递交的材料是否完整。
(2)详细评审
通过合格性评审的申报项目由专家根据评分标准进行客观评分并排序。
5. 确定实施方案
结合《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》规划目标、电网相关规划,以及张家口市可再生能源电力送出和消纳方案,依据专家筛选排序结果,由张家口市发展改革委提出项目实施方案,报河北省发展改革委审定后,由河北省发展改革委公示(网址:www.hbdrc.gov.cn),公示时间为5天。公众如对公示内容有异议,需在公示期间以实名书面写明事实依据和理由,反馈河北省发展改革委。实施方案确定后由河北省发展改革委报备能源局。
六、项目筛选标准
(一)项目基本要求
结合《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》及《河北省发展和改革委员会关于呈报张家口市可再生能源示范区推进示范工程建设实施的请示》,按照“先进性、创新性、示范性”的原则,本次示范工程项目应满足以下条件:
1. 申报企业应与具备筛选资格项目清单中的开发业主相对应,且不得变更。开发业主为联合体的,应明确各方权益比例,同时需有绝对控股方(业绩按权益考核),联合体入选后按申报权益比例注册合资公司,合资比例不得调整。
2.申报企业应承诺项目整个建设经营期不得进行变更和转让。
3.申报企业应承诺按照“先进性、创新性、示范性”的原则,严格按照项目建设方案有关工程技术指标实施项目建设,做好项目验收和运行工作,并接受相关方的监督和检查。
4.项目已开展土地利用、林地、环保、压矿、文物等颠覆性因素排查,不得位于基本农田、生态红线范围、自然保护区和规定其他不允许建设的范围。对于已取得相关职能部门支持性文件的优先考虑。
5.入选项目应承诺按照示范区可再生能源发电项目实施方案的时间及规模要求如期开展工作。对于未能如期开展工作的企业,取消其规模配置,此外该企业不得参与后续张家口市的可再生能源项目竞争或优选工作。
6.入选项目中涉及的风电建设规模,在2020年前建成的,按平价上网安排;在2020年后建成的,届时根据可安排建设规模统筹安排。
水电水利规划设计总院:按照河北省发展改革委的要求,提出项目筛选工作方案,公平公正地组织开展示范区项目筛选工作,并配合做好实施方案。
八、工作要求
1.公平公正。各参与组织项目筛选的人员要认真学习领会项目筛选有关文件要求,坚持竞争配置资源,不搞区别对待,对所有市场主体一视同仁、公平对待。
2.严格规范。在组织申报和筛选的各个环节,坚决做到政策严、操作严、纪律严、执行严和要求严。全部参与项目筛选排序人员接受监督,遵守廉政和保密要求。
九、时间安排
2018年7月20日前,公开项目筛选工作方案;7月25日前,张家口市发展改革委、水电水利规划设计总院发布项目筛选文件; 8月10日企业申报材料提交截止;8月15日前,完成项目筛选排序工作;8月20日前,张家口市发展改革委提出项目实施方案意见,并报送请示文件;8月25日前,河北省发展改革委审定项目实施方案,并在省发改委网站公示,公示时间为5天;8月31日前,下达张家口市示范区项目实施方案。
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一是: “碳达峰”、“碳中和”以及国内2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右目标明确,可再生能源将加速发展,光伏、风电接入应用比例提升;同时,分布式电站、充电桩、微电网等应用衍生新型生态系统,发电侧、电网侧、用户侧储能均将迎来新增应用需求。
二是: 储能相关配套政策逐步完善,包括明确规模目标、市场地位、商业模式、优化电价机制以及鼓励配套等方面,为储能创造有效的电力市场及政策支持环境。
基于以上观点,我们将在本篇讨论以下内容:
什么是储能技术 储能的应用场景 全球和中国的储能发展现状 “碳中和”趋势下的储能发展机遇 国内储能政策的持续完善 国内电化学储能发展空间。
电储能是实现电力存储与转换的技术,电化学储能是未来发展的重要方向。
储能即能量的存储;电储能是实现电力存储且包含电能与其他能量形式单向或双向转换的技术(本篇内容主要讨论电储能)。
电储能按照存储原理的不同又分为电化学储能和机械储能两种:
电化学储能是指各种二次电池储能,主要包括锂离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等;
机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。
电化学储能不受自然条件影响,特别是锂电池储能,具有充电速度快、放电功率大、系统效率高等优点。
我们认为,随着系统成本的不断下降,电化学储能是未来储能产业重要的发展方向。
电力系统是储能领域的主要的应用场景
电力系统中储能可提供: 调频、备用、黑启动、调峰、需求响应、峰谷放冲等多种服务,是储能的重要应用领域。
储能在电力系统中根据应用场景可分为: 发电侧、输配电侧和用户侧;CNESA根据电力储能项目的主要用途进一步细化,将储能应用场景划分为:电源侧、辅助服务、集中式可再生能源并网、电网侧和用户侧。
除电力系统外,储能在其他应用领域也具备增长空间
通信: 储能在通信基站、数据中心和UPS等领域起到备用电源的作用,并可利用峰谷电价差进行套利以降低设备用电成本。
据GGII统计,2020年中国通信储能锂电池出货量为7.4GWh,同比增长23.3%,未来5G基站建设规模加大有望打开通信储能市场空间。
数据中心: 随着移动互联网的快速发展及新基建、数字经济等建设推动,数据中心行业有望持续快速发展。
据36氪研究院统计,2020年我国数据中心市场规模为1958亿元,预计到2025年有望接近6000亿元。储能作为数据中心的备用电源,前期数据中心的应用以铅酸电池为主,随着锂离子电池性价比持续提升,未来有望逐步取代铅酸电池成为数据中心主流的储能形式。
其他: 储能应用领域多样,例如,轨道交通领域配置储能可实现列车再生制动能量的高效利用等。
全球储能项目规模持续增长,抽水蓄能是过去最广泛的储能形式
累计装机规模方面: 根据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累计装机规模191.1GW;
已投运抽水蓄能项目累计装机规模为172.5GW,占比达90.3%,是过去最广泛的储能应用形式;
已投运电化学储能项目累计装机规模为14.3GW,占比为7.5%;
其中,已投运锂离子电池储能项目累计装机规模为13.1GW,占电化学储能项目规模的的92.0%,是最主要的电化学储能形式。
电化学储能增长迅速,锂离子电池储能是主要的新增储能形式
新增装机规模方面: 2020年全球储能项目新增装机规模6.5GW,同比增长80.6%。
抽水蓄能新增装机规模为1.5GW,占新增储能项目装机规模的23.0%;
电化学储能新增装机规模为4.73GW,同比增长63.1%,占新增储能项目装机规模的72.8%;
其中锂离子电池储能新增装机规模4.65GW,同比增长69.6%,占电化学储能新增装机规模的98%。
中国是全球最大的新增电化学储能市场之一,未来有望持续领先
据CNESA全球储能项目库统计,在2020年全球电化学储能新增的4.73GW中,
地区结构:中国、美国和欧洲占据2020年全球储能市场的主导地位,投运规模占比分别为33%、30%和23%,合计占比达86%,且均突破GW级大关。
项目结构:辅助服务、新能源发电侧、用户侧安装较多,占比分别为29.3%、28.8%和27.3%,电网侧为14.7%;
在2020年全球电化学储能新增的1.56GW中,新能源发电侧装机规模超0.58MW,同比增长438%,未来随着中国新能源装机规模的不断扩大,中国储能发展将持续全球领先。
累计装机规模方面: 根据CNESA全球储能项目库的不完全统计,截至2020年底,中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW;
已投运抽水蓄能项目累计装机规模为31.8GW,占比达89.3%,是过去应用最广泛的储能形式;
已投运电化学储能项目累计装机规模为3.27GW,占比为9.2%;
其中,已投运锂离子电池储能项目累计装机规模为2.90GW,占电化学储能项目规模的的88.8%,是最主要的电化学储能形式。
电化学储能高速发展,新增贡献接近一半
新增装机规模方面: 2020年中国储能项目新增装机规模3.2GW,同比增长190.9%。
抽水蓄能新增装机规模为1.49GW,2020年全球新增的抽水蓄能项目几乎都来自中国;
电化学储能新增装机规模为1.56GW,同比增长144.9%,占中国全部新增储能项目的48.8%;其中锂离子电池储能新增装机规模1.52GW,同比增长146.0%,占电化学储能新增装机规模的97.4%,是主要的电化学储能项目新增方式。
气候变化威胁形势严峻,“碳中和”势在必行
随着工业的发展和人类活动规模的扩大,对化石能源和自然资源的过度开发利用导致温室气体排放显著增长,造成全球温升和自然灾害。
2016年4月,175个国家和地区的领导人签署《巴黎协定》,成为全球应对气候变化的标志性事件之一;
2018年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布《全球1.5 升温特别报告》指出,要将全球变暖限制在1.5 C,到2030年,全球人为二氧化碳净排放量必须比2010年的水平减少约45%,到2050年左右实现“净零”排放,即“碳中和”。
根据ECIU的统计,除了已经达成“碳中和”的苏里南和不丹外,已有超50个国家和地区已经公布“碳中和”相关目标,以应对全球气候变化的威胁。
新能源应用是碳减排的重要实现方式,储能有望同步受益
据CAIT,2018年全球能源活动排放量占全球温室气体总排放量的76.1%,是碳排放的主要来源。推动清洁能源转型、加大新能源应用比例是未来能源发展的主要方向。
2020年12月,进一步宣布“到2030年,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右”、“风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”等目标。
据IRENA预测,到2050年全球49%的能源消费将来自电力,其中86%来自可再生能源,预计将以风电和光伏为主;到2050年全球光伏和风电的累计装机容量将有望超过8500GW和6000GW,光伏、风电装机规模具备可观发展空间。
新能源应用规模加大,新生态下电力系统对储能配备需求加大
新能源具备随机性、间歇性、波动性等特点,大规模新能源接入会对电力系统带来挑战。
储能配置将助力新能源消纳,并有效保障电网的稳定运行,我们预计未来随着新能源应用规模加大,储能技术将迎来高速发展。
储能在新能源比例提升的新型电力系统中可发挥多重作用:
发电侧:新能源发电侧配储能可以对新能源的波动性、间歇性等进行平滑,提升新能源的电网友好性,推动新能源的高质量发展。
电网侧:可提供调峰、调频、调压等功能,提升电网的新能源消纳能力,利于电网的稳定运行;
用户侧:随着峰谷电价差的拉大及分时电价政策的不断完善,分布式电站、充电桩、微电网等应用衍生出新型生态系统,将打开市场储能配置需求,以实现降低综合用电成本、促进电能优化配置利用、提高电力自发自用率、支撑微电网稳定运行等功能。
地方储能相关政策陆续出台
目前国内多地加大对可再生能源配套储能的支持政策或相关要求,多省份要求储能容量配比在10%-20%、储能时长在2小时及以上。
此外,青海省对“新能源+储能”、“水电+新能源+储能”项目中自发自储设施所发售的省内电网电量,给予0.10元/Kwh运营补贴。
各省对于储能政策落实将进一步加大储能在新能源发电侧的应用,有望加快储能系统的发展。
国家级储能政策密集发布,为储能的规模化发展铺平道路
近期国家发改委、国家能源局针对新型储能、分时电价、以及新能源消纳等政策进行了完善。
新型储能的商业模式和市场地位进一步明确。
7月15日,国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,其中提出“到2025年装机规模达3000万千瓦以上”的目标,以及从“明确新型储能独立市场主体地位”、“健全新型储能价格机制”以及“健全‘新能源+储能’项目激励机制”三个方面进行政策机制完善。
拉大峰谷电价差,推动用户侧储能发展。
7月26日,国家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知》,其中提出了“合理确定峰谷电价价差,上年或当年预计最大系统峰谷差率超过40%的地方,峰谷电价价差原则上不低于4:1;其他地方原则上不低于3:1”的要求,以及建立尖峰电价机制、健全季节性电价机制,优化分时电价机制,并提出建立动态调整机制等。
明确新增新能源并网消纳规模和储能配比,发电侧储能配套作用凸显。
8月10日,国家发改委、国家能源局发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》,其中明确:“每年新增的并网消纳规模中,电网企业应承担主要责任,电源企业适当承担可再生能源并网消纳责任”,并在电网企业承担风电和太阳能发电等可再生能源保障性并网责任以外,仍有投资建设意愿的可再生能源发电企业,提出“鼓励发电企业自建储能或调峰能力增加并网规模”、“允许发电企业购买储能或调峰能力增加并网规模”,并对自建调峰资源的“超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例(时长4小时以上)配建调峰能力,按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。”
我们认为,随着光伏、风电等新能源装机规模的不断增长以及分布式能源应用扩大,无论是发电侧、电网侧还是用户侧配备储能的必要性和需求均大幅上升,政策的逐步完善将为储能发展创造良好的市场环境,有利于推动储能产业的高速发展。
国内电化学储能装机规模预计迎来可观增长空间
我们认为,随着可再生能源装机规模的持续增长、储能及电价相关政策的不断完善,以锂电池为主的新型储能技术有望在相关机制的推动下迎来高速发展契机。
国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》明确了2025年新型储能装机规模达3000万千瓦以上的目标。以此计算,2020-2025年均复合增长率将超50%。
据CNESA预测:
保守场景下,2025年中国电化学储能累计投运规模有望达35.5GW; 随着“碳达峰”和“碳中和”目标和储能相关政策的推动,理想场景下2025年中国电化学储能累计投运规模有望达55.9GW。
据赛迪智库预测:到2025年我国锂电储能累计装机规模有望达50GW;到2035年我国锂电储能累计装机规模有望达600GW。
我们认为,在新能源大规模接入的新型电力系统体系下,储能有望迎来大规模发展机遇:
“碳达峰”、“碳中和”以及2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右目标明确,可再生能源将加速发展,同时分布式电站、充电桩、微电网等应用衍生新型生态系统,发电侧、电网侧、用户侧储能均将迎来新增应用需求;
国家级及地方相关政策进一步完善,2025年储能装机规模目标、市场地位、商业模式得到明确;峰谷电价价差的拉大有望推动用 户侧配置储能,项目经济性提升将加大储能市场需求;鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模利于进一步扩 大储能在发电侧的需求和应用空间。行业相关政策的逐步完善将有利于推动储能产业的高速发展。
储能发展机遇下的锂电池、逆变器、储能系统集成三条主线:
锂电池:储能系统装机规模的快速增长将直接推动锂电池需求,具备性能成本优势、销售渠道以及技术实力的企业有望受益;
逆变器:PCS与光伏逆变器技术同源性强,且用户侧储能与户用逆变器销售渠道较为一致,逆变器技术领先和具备渠道优势的企业有望受益;
储能系统集成:储能系统集成看重集成商的集成效率、成本控制以及对零部件和下游应用的理解,在系统优化、效率管理、成本管控以及应用经验具备竞争优势的供应商有望受益于市场规模扩大。
行业公司:阳光电源、锦浪 科技 、德业股份、科士达、宁德时代、亿纬锂能、鹏辉能源、国轩高科、派能 科技 等。
储能装机不及预期;
储能政策不及预期;
设备安全性风险;
储能成本下降速度不及预期等。
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报告属于原作者,我们不做任何投资建议!
报告原名:《 新能源发展+政策双轮驱动,国内储能行业迈入快车道 》
作者、分析师: 华西证券 杨睿 李唯嘉
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阳光电源自1997年成立以来,始终以技术创新作为企业发展的动力源。公司每年投入的研发经费不低于销售收入的10%,建立了一支专业的研发队伍,具有可再生能源电源行业丰富的研发经验和领先的自主创新能力。先后承担了近10项国家重大科技攻关项目,主持起草了多项国家标准,取得了多项重要成果和专利。
产品先后成功应用于敦煌20MW特许权光伏电站、宁夏太阳山30MW光伏电站、京沪高铁上海虹桥站、东汽集团风电项目、北车风电项目、内蒙古通辽风场、国家送电到乡工程、南疆铁路、青藏铁路等众多重大光伏和风力发电项目。阳光电源在保持国内领先的同时,积极拓展国际市场。产品现已通过TÜV、CE、ETL、DK5940、AS4777、CEC、“金太阳”等多项国际权威认证,并批量销往意大利、法国、比利时、德国、澳大利亚、加拿大、韩国等多个国家和地区。
阳光电源在自主创新和产业化方面的突出成绩受到了社会各界的广泛关注和赞誉。吴邦国、贾庆林、蒋正华等党和国家领导人先后对公司表示亲切关怀,并给予了充分肯定。公司先后荣获“国家重点新产品”、国家发改委“技术进步优秀项目奖”、安徽省“115产业创新团队”、“优秀民营科技企业”、“安徽着名商标”、“安徽十佳雇主”等荣誉;是国家博士后科研工作站设站企业、国家高技术产业化示范基地、省级企业技术中心、“省可再生能源电源工程(技术)研究中心”依托单位、安徽省 “产学研”联合培养研究生基地、《福布斯》“2010中国潜力企业榜”百强企业、“中国新能源企业30强”。
未来,阳光电源秉承“致力于清洁高效”的发展使命,持续创新,积极参与全球竞争,不断提升客户满意度,努力把公司打造成为对社会有更大贡献、全球一流的可再生能源发电设备及系统接入方案供应商。
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公司网站:http://www.sungrowpower.com
联 系 人:翟小姐
电 话:(0551)5327812
传 真:(0551)5327800
地 址:合肥市高新技术开发区天湖路2号
法定代表人:曹仁贤
成立日期:2007-07-11
注册资本:144827.86万元人民币
所属地区:安徽省
统一社会信用代码:913401001492097421
经营状态:迁出
所属行业:制造业
公司类型:有限责任公司(台港澳与境内合资)
英文名:Hefei Sunshine Power Supply Co., Ltd.
人员规模:100-499人
企业地址:安徽省合肥市高新区天湖路2号
经营范围:电源设备研制、生产、销售和新能源发电电源、绿色环保节能电源的研制、生产、技术服务及转让(该公司原于1997年11月28日注册,为内资企业,2007年7月11日变更为外商投资企业)。
国务院将支持山东大力发展可再生能源,目前当地的可再生能源处于发展当中的一个阶段。
国务院发表了一些信息,在信息中可以了解到山东将转换新旧能源之间的变动,会推动绿色低碳的能源发展,这也是高质量发展的一种情况。也会支持山东去发展可再生能源,这样就能够打造出海上风电基地,也可以利用鲁北的盐碱滩土地还有鲁西南的一些沉陷区,将这些规模建设出来,变成风电光伏基地,在探索的过程中,这种发展方式也会融合当地的一些发展。
在发展的过程中,为了确保相对的安全,会在交通半岛也会有序的发展核电,在推动自主先进核电发展的规模当中,也会有一些其他规模的发展,这样就能够拓展供热以及海水淡化这些方面的发展,最后达到综合利用,这样的发展是绿色的一种发展方式,也会推动绿电入鲁,这样就能够加强山东与相邻省份之间的合作,还能够积极参与大型的风电光伏基地的相关建设。
在陇东以及山东这一阶段会有特高压的输入电通道建设在输特高压的时候就拥有再生能源的电量比例也是不会低的,在原则上会不低于50%。在构建的过程中,在构建的过程中也会有智能的能源系统,也会推动水速能电站的建设,通过这些方式会有新的应用水平。发带新,能源是一种绿色的发展,对当地来说更是好的,发展在光伏电站以及风力电站这些领域内都会有具体的产品。现在都提倡绿色低碳环保的发展方式,当山东支持可再生能源的发展就是一种正确的发展方式,不仅能够解决能源问题,也能够让一些能源得到充分的利用。
“十二五”期间,国家电网将投资5000亿元,建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。
国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》,明确了坚强智能电网技术标准路线图,是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。国网公司的规划是,到2015年基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网,形成以华北、华中、华东为受端,以西北、东北电网为送端的三大同步电网,使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。
(1)智能电网是电网技术发展的必然趋势。通讯、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用,并与传统电力技术有机融合,极大地提升了电网的智能化水平。传感器技术与信息技术在电网中的应用,为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持,使电网自愈成为可能。调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展,为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用,促进了电网与用户的双向互动。随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成,智能电网应运而生。
(2)发展智能电网是社会经济发展的必然选择。为实现清洁能源的开发、输送和消纳,电网必须提高其灵活性和兼容性。为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰,电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。为降低运营成本,促进节能减排,电网运行必须更为经济高效,同时须对用电设备进行智能控制,尽可能减少用电消耗。分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展,改变了传统的供用电模式,促使电力流、信息流、业务流不断融合,以满足日益多样化的用户需求。 日本计划在2030年全部普及智能电网,同时官民一体全力推动在海外建设智能电网。在蓄电池领域,日本企业的全球市场占有率目标是力争达到50%,获得约10万亿日元的市场。日本经济产业省已经成立“关于下一代能源系统国际标准化研究会”,日美已确立在冲绳和夏威夷进行智能电网共同实验的项目。
在中电联获悉,2020年中国将建成以华北、华东、华中特高压同步电网为中心,东北特高压电网、西北750千伏电网为送端,联结各大煤电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地,各级电网协调发展的坚强智能电网。华北、华东、华中特高压同步电网形成“五纵六横”主网架。 在绿色节能意识的驱动下,智能电网成为世界各国竞相发展的一个重点领域。
智能电网是电力网络,是一个自我修复,让消费者积极参与,能及时从袭击和自然灾害复原,容纳所有发电和能量储存,能接纳新产品,服务和市场,优化资产利用和经营效率,为数字经济提供电源质量。
智能电网建立在集成的、高速双向通信网络基础之上,旨在利用先进传感和测量技术、先进设备技术、先进控制方法,以及先进决策支持系统技术,实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的高效运行。
它的发展是一个渐进的逐步演变,是一场彻底的变革,是现有技术和新技术协同发展的产物,除了网络和智能电表外还饱含了更广泛的范围。
建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网,全面提高电网的安全性、经济性、适应性和互动性,坚强是基础, 智能是关键。 其重要意义体现在以下几个方面:
(1)具备强大的资源优化配置能力。我国智能电网建成后,将实现大水电、大煤电、大核电、大规模可再生能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送,区域间电力交换能力明显提升。
(2)具备更高的安全稳定运行水平。电网的安全稳定性和供电可靠性将大幅提升,电网各级防线之间紧密协调,具备抵御突发性事件和严重故障的能力,能够有效避免大范围连锁故障的发生,显著提高供电可靠性,减少停电损失。
(3)适应并促进清洁能源发展。电网将具备风电机组功率预测和动态建模、低电压穿越和有功无功控制以及常规机组快速调节等控制机制,结合大容量储能技术的推广应用,对清洁能源并网的运行控制能力将显著提升,使清洁能源成为更加经济、高效、可靠的能源供给方式。
(4)实现高度智能化的电网调度。全面建成横向集成、纵向贯通的智能电网调度技术支持系统,实现电网在线智能分析、预警和决策,以及各类新型发输电技术设备的高效调控和交直流混合电网的精益化控制。
(5)满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。将形成完善的电动汽车充放电配套基础设施网,满足电动汽车行业的发展需要,适应用户需求,实现电动汽车与电网的高效互动。
(6)实现电网资产高效利用和全寿命周期管理。可实现电网设施全寿命周期内的统筹管理。通过智能电网调度和需求侧管理,电网资产利用小时数大幅提升,电网资产利用效率显著提高。
(7)实现电力用户与电网之间的便捷互动。将形成智能用电互动平台,完善需求侧管理,为用户提供优质的电力服务。同时,电网可综合利用分布式电源、智能电能表、分时电价政策以及电动汽车充放电机制,有效平衡电网负荷,降低负荷峰谷差,减少电网及电源建设成本。
(8)实现电网管理信息化和精益化。将形成覆盖电网各个环节的通信网络体系,实现电网数据管理、信息运行维护综合监管、电网空间信息服务以及生产和调度应用集成等功能,全面实现电网管理的信息化和精益化。
(9)发挥电网基础设施的增值服务潜力。在提供电力的同时,服务国家“三网融合”战略,为用户提供社区广告、网络电视、语音等集成服务,为供水、热力、燃气等行业的信息化、互动化提供平台支持,拓展及提升电网基础设施增值服务的范围和能力,有力推动智能城市的发展。
(10)促进电网相关产业的快速发展。电力工业属于资金密集型和技术密集型行业,具有投资大、产业链长等特点。建设智能电网,有利于促进装备制造和通信信息等行业的技术升级,为我国占领世界电力装备制造领域的制高点奠定基础。
随着下游应用领域的不断拓展和 需求增长,对锂电池行业提出了愈来 愈高的要求,锂电池技术也由此不断 进步,向更高的比能与安全性进发。从锂电池技术发展的路径来看,液态 锂电池能够实现的能量密度已经逐渐 接近了它的极限,固态锂电池因其高 安全性、高能量密度、高循环寿命、宽 温工作环境等优势将是后锂电时代发 展的必经乃至终极之路。中国实现 “3060”双碳目标的政策要求以及新能 源车用动力系统、储能系统两大应用 领域对安全型固态电池的消费正在形 成巨大的市场需求。
国家对固态电池的应用发展政策频出 从国家动力电池政策方面来看, 2019 年 12 月,我国发布了《新能源汽 车产业发展规划(2021-2035)》(征求 意见稿),提出了加强固态电池研发和 产业化进程的要求,首次将固态电池 上 升 到 了 国 家 层 面 。 2020 年 11 月 2 日,国务院办公厅正式发布《新能源汽 车产业发展规划(2021-2035 年)》。到 2025 年,纯电动乘用车新车平均电耗 降至 12 千瓦时/百公里,新能源 汽车 新 车销售量达到 汽车 新车销售总量的 20% 左 右 。 固 态 电 池 产 业 化 被 列 为 “新能源 汽车 核心技术攻关工程”。 从国家储能产业政策方面来看, 我国力争在 2030 前实现二氧化碳达 峰,在 2060 前实现碳中和的目标(简称 “3060”目标)已经确定,实现“双碳”目 标是国家的重大决策部署,是一场广 泛 而 深 刻 的 经 济 社 会 系 统 性 变 革 。
2021 年 3 月 15 日,中央 财经 委员会第 九次会议研究实现碳达峰、碳中和的 基本思路和主要举措,会议指出要“构 建以新能源为主体的新型电力系统” (简称“构建新型电力系统”)。 在碳达峰、碳中和国家战略目标 驱动下,储能作为支撑新型电力系统 的重要技术和基础装备,其规模化发 展 已 成 为 必 然 趋 势 。 2021 年 4 月 21 日,国家发改委、国家能源局发布了 《关于加快推动新型储能发展的指导 意见(征求意见稿)》(以下简称《指导 意见》),引起了储能行业乃至能源行 业的广泛关注,业界对《指导意见》的 发布给与了高度的肯定,并积极反馈 意见。7 月 23 日,国家发改委、国家能 源局在充分征求各界建议的基础上, 正式发布了《指导意见》。自此,我国 储能领域出现了储能政策发布的三波 段。 储能政策第一波。7 月 23 日,国 家发展改革委、国家能源局正式联合 发布《国家发展改革委 国家能源局关 于加快推动新型储能发展的指导意 见》。《指导意见》从国家层面首次提出 装机规模目标:预计到 2025 年,新型储 能装机规模达 3000 万千瓦以上,接近 当前新型储能装机规模的 10 倍,该发 展前景和市场规模给行业带来巨大信 心。
市场消费层面对固态电池的应用 呼声日益高涨 首先,新能源 汽车 行业的快速发 展,推高了对固态电池应用的需求。 固态电池主要应用于新能源 汽车 等, 受国家政策推动影响,新能源 汽车 行 业快速发展。根据中国 汽车 工业协会 数据显示,我国新能源 汽车 在 2011- 2018 年之间高速发展,销售呈现爆发 式 增 长 ,7 年 间 销 量 增 长 超 150 倍 , 2019 受补贴大幅度滑坡等影响,销量 有所下降,2020 年疫情逆势上升,达到 了 136.73 万辆的新高,同比 2019 年增 长 13.4%。随着下游新能源 汽车 需求 规模快速增长,固态电池行业发展前 景广阔。
其次,储能行业需求上升。全固 态电池从根本上解决了安全性,被公 认有望突破电化学储能技术瓶颈,满 足未来发展需求的新兴技术方向之 一。在电化学储能方面,目前锂电池 占电化学储能比重达 80%。根据 CNE⁃ SA 数据显示,2020 年电化学储能累计 装机规模为 3269.2MV,同比 2019 年增 长 91%,而结合国家对能源发展的指导 方针,电化学储能在用户侧、可再生能 源并网配套等领域的需求有望迎来快 速增长,固态电池发展前景明朗。 构建新型电力系统对固态电池应 用具有迫切需求 当前,国家电网正在着力推进电 网业务转型升级,围绕“双碳”目标,加 快新型电力系统建设,服务新能源发 展。新型电力系统是以新能源为供给 主体、以确保能源电力安全为基本前 提、以满足经济 社会 发展电力需求为 首要目标,以坚强智能电网为枢纽平 台,以源网荷储互动与多能互补为支 撑,具有清洁低碳、安全可控、灵活高 效、智能友好、开放互动基本特征的电 力系统。 构建以新能源为主体的新型电力 系统,是实现碳达峰、碳中和最主要举 措之一,储能必将肩负重任。未来,新 型电力系统的规划建设需要建立多层 次,集中式与分布式并举,调频调峰与 削峰填谷高渗透的储能系统。 构建以新能源为主体的新型电力系统,意味着风电和光伏将是未来电 力系统的主体,煤电降成辅助性能源, 需要在电能的产、送、用全链条加大投 入力度。从电源侧看,为了解决新能 源装机带来的随机性、波动性问题,必 须加快推动储能项目建设;从电网侧 看,保障供电可靠、运行安全,需要大 幅提升电力系统调峰、调频和调压等 能力,需要配置相关技术设备;从用户 侧看,政府鼓励用户储能的多元化发 展,需要分散式储能设施与技术。长 远来看,这是推动电力行业高质量发 展、实现碳达峰、碳中和目标的必要之 举。 在新能源高占比电力系统中,因 为集中式的风电、光伏大规模接入,发 电侧的新能源随机性、波动性影响巨 大,“天热无风”、“云来无光”,发电出 力无法按需控制。同时在用电侧,尤 其是大量分布式新能源接入以后,用 电负荷预测准确性也大幅下降。这意 味着,无论是发电侧还是用户侧都完 全不可控,所以传统的技术手段和生 产模式,已经无法适应高占比新能源 电网的运行需求。 电力即产即用的特性,任何时候生产 量和需求量都需要严格匹配。像光伏 如果白天发的电如果太多,不能及时 存储下来并网就只能白白浪费,这也 是“弃光”严重的原因之一。而要解决 “弃光”的问题,很重要的一个手段就 是储能。仅从 2019 年上半年看,弃风 较为严重地区:新疆、甘肃和内蒙古, 弃风率分别为 17.0%、10.1%和 8.2%。 而目风电、光伏的发电量占比还处于 个 位 数 阶 段 ,预 计 2030 年 将 提 升 至 25% ,到 那 时 候 ,这 个 矛 盾 会 更 加 凸 显。 在各种储能方式(抽水、飞轮、压 缩空气、钒液流、铅酸电池、磷酸铁锂 等)中,锂电池的电化学储能无疑是最 灵活方便的,具备快捷响应能力。储 能解决了新型电力系统对发输配用的 即时性,形成在新能源高占比情况下 电力系统的“生产-传输-储存-利用” 的闭环。 因此,无论是新能源车需要的动 力电池,还是新能源消纳配备的大规 模储能都需要大量的电池,固态电池 的产业化势在必行。 固态电池的高容量、高密度、高安 全性使其未来应用更广阔 2019 年 12 月 10 日,中国工程院战 略咨询中心等联合有关单位发布了 《全球工程前沿 2019》报告。报告围绕 9 个领域,遴选出年度全球工程研究前 沿 93 项和全球工程开发前沿 94 项。 其中电池方面的前沿工程占据两席, 固 态 锂 电 池 成 为“ 官 宣 ”发 展 趋 势 。 2020 年 12 月 18 日,中国工程院发布 《全球工程前沿 2020》报告。遴选出年 度工程研究前沿技术方向 93 项和工程 开发前沿技术方向 91 项。其中“基于 固态锂电池与锂电容器技术的全天候 ‘功’‘能’兼备的电化学储能系统”为 化工、冶金与材料工程领域 Top10 工程 开发前沿之一,仅 2019 年全球发表相 关核心专利 199 篇。 在此前工信部颁布的《中国制造 2025》亦指明:“到 2025 年、2030 年,我 国动力电池单体能量密度分别需达到 400Wh/kg、500Wh/kg”。 从 技 术 潜 力角度来看,磷酸铁锂体系理论能量 密度约为 170Wh/kg,三元锂电池理论 能量密度是 300 350Wh/kg,同时存在 热分解温度低、易燃烧爆炸等安全性 问题,二者能量密度提升空间相对较 小。相对传统锂电池 350Wh/kg 的天 花板,理论能量密度达到 700Wh/kg 的固态电池,能量密度提升潜力大,更 是全球公认的最安全的电池,已然承 载起安全与能量密度全面提升的使 命。 在动力电池技术方面,核心技术 攻关方向上重点提到电池技术突破, 一是开展正负极材料、电解液、隔膜、 膜电极等关键核心技术研究;二是加 强高强度、轻量化、高安全、低成本、长 寿命的动力电池和燃料电池系统短板 技术攻关;三是加快固态动力电池技 术研发及产业化。从目前规划的情况 来看,我国固态电池的研发目标主要 为能量密度的提升(轻量化)、正极材 料体系去钴化(降低成本)、提升固态 电解质离子电导率和降低界面阻抗 (安全性及实用性)等方面的进步。 在储能电池技术方面,新型电力 系统基本要素包括:电源、电网、负荷、 储能、战略备用几个部分,有很多显性 技术特征,比如绿色低碳、灵活高效、 多元互动、高度市场化等。灵活性建 设是新型电力系统的六大核心改造路 径(网架建设、灵活性建设、数字化转 型、调度能力升级、电能替代及节能改 造、市场机制建设)之一,而灵活性建 设最相关的产业链为新型储能,主要 涉及到锂电池产业链。 从技术角度来看,相比更加稳定 的煤电,新能源发电存在瞬时特性的 电能储存难题,电力需求旺盛时不一 定 能 发 出 来 ,需 求 较 低 时 又 可 能 超 发。而我国大部分的电网系统,是按 照传统“源随荷动”的理念建设发展起 来的。构建以新能源为主体的新型电 力系统,就要适应清洁能源的不稳定 性,这要求电网具备“荷随源动或源荷 互动”的能力。因此,要用更智慧的输 送和需求管理方式,配合电源的低碳 化转型和用户侧的用电需求引导建设 电网,最大程度提高新能源发电的利 用效率,实现电力行业减碳目标。 从安全角度来看,与传统的、用于 纯电动车的锂离子电池相比,固态电 池无论是功率密度还是安全性等方 面 ,都 比 锂 离 子 电 池 有 更 出 色 的 表 现。例如,令消费者纠结的安全问题、 续航问题、冬天怕冷夏天怕热问题、怕 火怕水问题等,固态电池都可以解决。 在能量密度方面,如今较好的动 力电池系统只有 220Wh/Kg 左右,而固 态电池不考虑成本因素可以轻松做到 450Wh/Kg 以上。如今使用 NCM811 的 纯电动车已经可以续航 600 公里,那 么,将这个数字乘以 2,大概就是固态 电池的续航数据了。换句话说,装载 固态电池技术的纯电动车,续航至少 1200 公里。 此外,由于固态电池耐高温不怕火,对 温度不敏感;体积小,甚至可以随意折 弯,因此,同样的空间中,可以放置多 得多的固态电池电芯。也就是说,续 航 1200 公里的数据,仍然有极大的向 上发展空间。固态电池采用不可燃的 固态电解质替换了可燃性的有机液态 电解质,大幅提升了电池系统的安全 性,同时能够更好适配高能量正负极 材料并减轻系统重量,实现能量密度 同步提升。
英诺贝森:固态电池业界即将崛 起的一匹黑马 近年来,电动车电池爆炸、电动 汽车 起火等安全事故频出,爆炸已成 为目前的动力电池系统较为常见的 危害表现,一旦发生事故所造成的影 响也更为严重,不但会造成财产损失 和环境破坏,甚至会造成人身伤害或 生命危险。可以说,电池本身的安全 性已严重影响了人们的购车预期,大 规模使用会埋下许多安全隐患,若不 能有效的解决将会严重制约市场向 节能环保方向快速发展。 固态电池的技术瓶径与关键问 题能否突破?到底有没有更安全的 电池?就这些问题,郑州英诺贝森能 源 科技 有限公司(“英诺贝森”)给出 了较好的答案。 据介绍,英诺贝森研发的防爆聚合 物固态电池(SSB)在军民各领域均可 以实现广泛的铅酸和锂电池替代,性能 先进,在物流、储能等基础应用领域,全 寿命周期的成本仅略高于磷酸铁锂电 池,远低于钛酸锂电池。在野战电源方 面,有着极其快速的补给响应能力,和 远低于柴油发电机组的噪音,以及近乎 与背景相同的红外特征。在高寒高海 拔地区,不出现容量大幅度衰减,低压 鼓包胀气;不需要附加加温装置,就可 以正常充放电并减少红外特征。产品 也同样符合潜艇在密闭空间里对电池 的各项安全要求,相比传统的铅酸蓄电 池,充电迅速,功率密度提升数十倍,长 期使用衰减极为有限,一次装备后的使 用周期,大大超越铅酸蓄电池。目前已 经装备中科院自动化所矿用机器人、卫 华重工特种作业机器人等作业场所。 据悉,英诺贝森是一家专注于固 态电池研发的高新技术企业,公司成 立于 2016 年 2 月,总部位于郑州经开 区中国航天科工产业园,拥有 16000 的生产办公环境,是专门从事新能 源储能装置及配套产品的研发、生 产、销售、服务的高新技术企业,根据 不同用户的应用需求,提供可行的整 体解决方案。公司的全固态电池产 品,突破了正负极材料在固态形式下 降低内阻的技术瓶颈,解决了循环寿 命短的痛点,在正负极配方、生产工 艺、制造过程方面拥有完全自主知识产权。 英诺贝森目前正在全力打造业 界最安全的电池品牌“贝森”-全生 命周期固态电池生态体系,旗下公司 包括新能源储能技术研发、新型节能 电机研发、电芯生产和 PACK 基地。 英诺贝森依托在新能源材料、电化学 领域的优势科研资源,通过材料改性 大幅提升恒流比和高倍率充电的实 用性,增强电池热稳定性;通过对涂 布工艺、材料湿度控制工艺、石墨烯、 碳化硅等改性负极表面包覆工艺的 完善,精密控制痕量水分,改善电池 材料致密性,使负极催化活性大大降 低。彻底杜绝国内软包电池普遍存 在的鼓包胀气问题,在国内首家实现 实用性固态叠片软包固态电芯量产。
在电池容量与安全性能方面,该 公司创业团队历时 6 年做了上千次 试验,在多元聚合物固态电池技术路 线研发方面拥有多项发明专利,目前 取得重大突破。30AH、50AH 固态电 芯 及 48V/60V/72V/220V 等 各 种 直 流 电源已批量生产,安全性高(满电任 意穿刺不起火、不燃烧、不爆炸,可通 过 枪 击 试 验)、循 环 性 能 好(80% DOD@0.5C 大于 6000 次)、支持宽温 低温充放电(-40 ~+80 )、能量密 度大(170~300wh/kg)、内阻小(小于 0.7mΩ)、温升低(相同倍率下温升比 磷酸铁锂低 30%)等优势特点,公司 单体大容量固态聚合物锂电池项目 是国家构建新型电力系统储能系统 刚需,30AH/50AH 固态电芯经过严苛 的加热、穿刺和 ARC 测试,能经受 6 个小时 195 高温烘烤下不会发生 热失控,远超行业锂离子安全标准。
公司一直专注于电池正极材料 去钴化和无钴化研究及新型固态电 解质材料研发,所研发的多元聚合物 固态电池,采用软包叠片工艺,目前 定型并批量生产的产品从很多技术 性能和指标方面实现突破。目前,英 诺贝森系列固态电芯已成功取得多 家机构聚合物固态电池安全检验报 告 。 大 容 量 300AH 500AH 固 态 聚 合物电池正在试制定型阶段。该公 司电池经多地应用表明,冬天-30 仍能放出 92%的电能,比市面上标称 同等容量电池多出 20%续航里程,深 得用户好评。储能方面也已联合有 关单位正在建设 1.2MWp+500KWh 光 储充微网项目应用,并与有关单位合 作,在新疆喀什打造首个兆瓦级固态 电池网侧储能电站项目。 未来,该公司将在国家有关部门 的大力支持下,积极参与有关标准的 制定,力争成为固态电池业界的佼佼 者,为实现“碳达峰、碳中和”的目标 提供助力。 固态电池的消费市场容量展望 固态电池的需求主要来自于动 力电池、消费电池以及储能电池三个 领域,我国固态电池的出货量与这三 个领域的锂电池需求量及固态电池 在这三个领域的渗透率息息相关。 根据该测算逻辑对 2020-2030 年我国 固 态 电 池 出 货 量 进 行 预 测 ,预 计 2020-2030 年我国固态电池出货量高 速 增 长 ,至 2030 年 或 将 突 破 250GWh。 消费电池市场。伴随着 科技 的进步 和智能化浪潮的到来,智能可穿戴设 备飞速发展。2019 年,中国可穿戴设 备出货量达到 9924 万台,同比增长 37.1%。这一增长受益于智能手表、 持续血糖监测系统、无线耳机等产品 形态和 AR/VR 等新技术的助力。固 态电池作为可穿戴设备的上游,其需 求规模也将随着可穿戴设备规模的 增长而扩大。 动力电池市场。随着固态电池产品 的成熟,未来将持续往下渗透,有望 在动力电池领域实现应用。受益于 政策的优惠,我国新能源 汽车 市场, 从 2014 年开始快速发展,随后 2016、 2017 年产销量增速放缓,2019 年国 内新能源 汽车 产量为 124.2 万辆。目 前,为了缓解疫情对新能源 汽车 行业 的影响,我国推迟补贴政策至 2021 年,行业发展正逐渐恢复中。 储能电池市场。固态电池被公 认有望突破电化学储能技术瓶颈,满 足未来发展需求的新兴技术方向之 一。在电化学储能方面,目前锂电池 占电化学储能比重达 80%。而结合 国家对能源发展的指导方针,电化学 储能在用户侧、可再生能源并网配套 等领域的需求有望迎来快速增长。 在国家电网公司发布“碳达峰、碳中 和”行动方案中,明确加强系统调节 能力建设,大力推进抽水蓄能电站和 调峰气电建设,推广应用大规模储能 装 置 ,提 高 系 统 调 节 能 力 。 未 来 5 年,国家电网将大力推动电网升级, 促进能源清洁低碳转型,助力实现碳 中和目标。
固态电池的产业化发展预测 产能将成固态电池降本的重要 砝码。数据显示,全球固态锂电池的 需求量在 2025 年、2030 年分别有望达到44.2GWh、494.9GWh,2030 年 全 球 市 场 空 间 有 望 达 到 1500 亿 元 以 上。根据辉能此前测算,固态电池在 产能达到 20GWh 时,其电芯成本仍 是液态锂电池的 1.1 倍,而此时电池 包成本可做到液态的 98%。因此对 于成本问题,行业普遍认为,目前固 态电池的生产成本中大多数为生产 过程成本,未来生产规模扩大将成为 降低电池的成本的重要砝码。锂电 池的生产成本也符合莱特定律:电池 产 量 每 扩 大 十 倍 ,其 成 本 会 下 降 28%。随着电动车爆发带来的推动, 储能成本正持续下降,新能源电站+ 锂电池储能成本会不断降低,根据 GTM 数据,2012 年到 2017 年电化学 储能电站成本大幅下降 78%。而且 未来到 2030 年,储能成本会下降到 1000 元/kWh,我国大部分地区风光 储结合就能实现平价。 全球企业发力固态电池。当前, 在世界 汽车 产业全面新能源化趋势 不可逆转的背景下,固态电池作为下 一代电池的重要选择,在全球范围内 受到广泛关注。在 汽车 产业,丰田、 宝马、本田、日产、现代、大众等国际 主流车企已经纷纷开始布局固态电 池领域,国内长城、比亚迪、天际汽 车、蔚来 汽车 、爱驰 汽车 与众多动力 电池供应商也已亮出了固态电池的 落地时间表。在动力电池供应商层 面,包括宁德时代等众企业都在加大 研发力度,力争早日实现固态电池量 产。聚焦固态电池,在全球范围内, 一场争夺电动 汽车 电池技术制高点 的暗战已然打响。 综合锂电池技术的发展路径、我 国各类规划、以及下游动力电池、储 能电池等领域的需求增长来看,固态 电池行业的发展将成为大势所趋。 未来,我国固态电池行业的相关技术 将不断进步,固态电池也将呈现更高 的能量密度,更优秀的安全性以及更 低的成本,其实现规模化生产和商业 化发展的时日已不遥远。
(转消费者日报)