中国可再生能源储能市场前景如何?
2018中国储能西部论坛8月2日在青海省海东科技园开幕。业界专家称,中国可再生能源储能市场前景光明,应用价值较大,但一些瓶颈问题仍需突破。
中国国家能源局今年1月发布数据称,2017年中国可再生能源发电量1.7万亿千瓦时,同时,全年弃水、弃风、弃光电量超1000亿千瓦时。
“(弃水、弃风、弃光)造成可再生能源巨大浪费。”中国华能集团清洁能源技术研究院储能研究所所长刘明义说。
中国能源研究会常务副理事长、国家能源局原副局长史玉波认为,在储能技术诸多应用领域中,储能与可再生能源深度融合,能解决可再生能源稳定输出和提升系统发电效益难题,促进可再生能源并网与就地消纳,具有较大应用价值和光明市场前景。
蓄水储能、光伏储能、风电储能及大基地外送储能研究……国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司总经理魏显贵在论坛介绍了该公司已投产和正在建设的储能项目,“储能技术能解决新能源出力不平衡及波动性问题”。
史玉波说,据中国能源研究会储能专委会不完全统计,截至2017年底,中国已投运储能项目累计装机规模28.9GW,同比增长近两成,“储能正日益成为投资热点和行业焦点。”
原国务院参事吴宗鑫说,目前,各种储能技术正处在探索和研发阶段,对于未来可再生能源及新能源汽车具有重要影响。
史玉波认为,目前,储能与可再生能源配套应用的局限性还比较突出,系统收益的多样性和投资价值还难以充分实现,集中式可再生能源并网储能系统收益单一,除存储弃电外,储能其余功能价值难以全面体现,集成储能资源难以发挥规模效应,电力市场开放程度有限。
行业前景广阔
2025 年储能装机规模目标、市场地位、商业模式已明确,国家及地方相关政策进一步完善,储能将随可再生能源加速发展叠加分布式电站、充电桩、微电网等衍生新型生态系统的应用,发电侧、电网侧、用户侧储能均将迎来新增应用需求。
储能是新能源发展不可或缺的要素:伴随着风力发电、光伏发电的不断发展,储能的发展也随之前景广阔。
日后风电和光伏的成本倘若不断降低,那么市场占有率则会大幅提升。他们的优点是清洁,满足再生资源标准。但是缺点则是不稳定性和择时性,若想解决这两个问题,就必须依靠储能——让风电光伏在适应发电的时候,把多余电量储存起来;或者把西北部电力储存起来,通过特高压传送到电力紧张的东南部。
此外,网侧储能的存在也为电网运行稳定和安全发挥着重要作用。
网侧储能提供了调锋、备用、调频的辅助作用。还可以帮助解决新能源大规模的需求,同时推动我国电力辅助市场的发展。
作为大规模应用光伏和风电的必经之路,储能是全球能源革新的关键赛道,产业发展路径清晰。
目前储能技术路径主要分为机械储能、电磁储能、电化学储能和其他储能。其中机械储能中的抽水蓄能由于技术最为成 熟,目前是储能市场上应用最广、占比最高的技术,但是抽水蓄能对于地理条件的依赖度高。电化学储能是目前市场上 关注度最高的储能技术,主要分为锂电池、铅酸电池、液流电池、钠硫电池四种
电力行业的数字化转型,现阶段尚未形成全局和全生命周期的应用管理。智慧能源方面依旧缺乏理论支撑与系统规划等风险。图扑软件凭借先进的数字孪生和 2D、3D 可视化技术,打造低碳、高效、安全的智慧能源解决方案。
智慧能源管控系统主要监测风电、光伏、储能、太阳能+空气源热泵热水系统的运行情况,实现与智能微网、智能热网的信息集成及数据共享,满足管理者对新能源发电、用电、供水等综合能源资源的动态实时监控与管理。通过对数据分析与挖掘,实现各种节能控制综合管控。
打破信息孤岛,实现数据共享。HT不同方式的模型渲染,展示交流微网、直流微网、能源站、配电中心、监控系统等。随着光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。图扑软件的可视化赋能产业的智慧运维,智能化管理、数字化监测、绿色化发展。
随着光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。图扑软件的可视化赋能产业的智慧运维,智能化管理、数字化监测、绿色化发展。
支持为跨市、跨省大区域电力运转展示,主要包含的信息为电流、功率、电力负荷、线路电压等级、线路维护情况等全局性数据;对于设备的故障告警,设备管理定位等起着不可或缺的作用。
实时反应开关通断、设备负载、用户负荷、新能源出力等电网运行状态,如发现异常信息、故障信息,准确研判出导致异常的原因,及时通知工作人员全面排查监测电网状态。
“零碳”技术是实现能源供给结构转型的关键技术,其中既包括零碳电力技术,也包括零碳非电能源技术。一方面,以零碳电力技术-新能源发电技术为起点,实现对化石能源的大比例替代,从源头“减碳”;其次,通过零碳非电能源技术、储能技术,提升新能源电力的利用率,并贯穿运用于发电侧、输电侧和用户侧。传统的工业机理模型和优化控制方法已经难以满足能源现有的规划设计、监测分析和反馈优化等需求,智慧能源系统能对业务数据进行有效组织和维护,为加快发展现代能源基础建设。
储能技术主要分为电储能、氢储能以及热储能
根据国家能源局的定义,储能是指通过解释或设备将能量存储起来,在需要时再释放的过程。根据能源存储形式的不同,储能又可以分为电储能、氢储能以及热储能,目前主要为电储能。而电储能又可以分为电化学储能和机械储能,其中电化学储能主要为我们熟悉的电池储能,包括锂电池、铅蓄电池、钠硫电池等。而机械能储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等。
2021年中国储能市场累计装机规模达到43.44GW
据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布的《2022储能产业应用研究报告》统计数据显示,2021年中国新增储能装机为7397.9MW,累计装机已经达到43.44GW。
2021年抽水储能在中国储能市场中累计装机规模占比超86%
在电力储能中,抽水蓄能是较为传统的储能方式,而电化学储能等属于新型储能方式。从2021年中国储能市场结构看,抽水储能累计装机规模达到37.57GW,占比超86%,而电化学储能累计装机规模达到5.12GW,占比达到11.8%。在电化学储能中,锂离子电池占比达到91%。
2021年中国新型储能市场累计装机容量超过5700MW
根据中国能源研究会储能专委会以及中关村储能产业技术联盟(CNESA)不完全统计,2021年中国新型储能市场累计装机规模达到5729.7MW,较2020年增长74.5%。
2021年中国新增储能装机项目中抽水蓄能仍占多数
2021年中国新增储能装机量为7397.9MW,其中抽水蓄能项目装机规模为5262.0MW,占比为71.1%,电化学储能装机规模为1844.6MW,占比为24.9%。在2021年中国电化学储能新增项目中,锂离子电池储能技术装机规模为1830.9MW,占比为99.3%。
综上所述,近年来,中国储能行业高速发展,2021年新增装机规模达到7.4GW,累计达到43.44GW。抽水蓄能是主要的储能形式,2021年电化学储能累计装机占比达到11.8%,其中锂离子电池占绝大多数。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国储能行业市场前瞻与投资预测分析报告》
在光伏产业因为新政策而动荡不安的近日,储能却忽然间铺天盖地的大放异彩。这世上,好的搭档不是用来互相拆台的,而是互相成就的,就比如光伏和储能。近年来,正是由于光伏、风电等清洁能源的蓬勃发展,储能在整个能源行业中的关键地位才越加凸显。光储充示范项目的成功让行业人士看到了储能与光伏发电结合的潜力,毫无疑问,未来的“光伏+储能”将带给人们更大的惊喜。而对于储能产业的深耕,一批极具远见的企业早已参与其中,并且取得了良好的成绩,北京能高就是我国储能行业的先行者之一。
在此前举办的SNEC2018展会期间, OFweek太阳能光伏网 采访了 北京能高副总经理李岩 先生。针对储能行业的发展难题,以及“光伏+储能”的未来前景等问题进行了深入交流。
北京能高副总经理李岩
储能的三大应用端
李岩分析认为,储能的三大应用端, 第一是电网侧调峰、调频等辅助服务 。目前火电储能联合调频是一种主要表现形式,作为一种新的尝试,虽然现在包含已建、在建的项目仅仅20个左右,但是区域市场已经从华北电网向蒙西电网、南方电网扩散,依据能源局公布的《并网发电厂辅助服务管理实施细则》及《发电厂并网运行管理实施细则》,三大电网对火电储能联合调频已给出较为清晰的补偿机制,投资主体和利益分成模式日趋多元,市场模式正在趋于成形。
第二是电源侧新能源高比例接入电网。 风能和太阳能发电的功率输出具有波动性和随机性的特点,通过分布式发电的方式并网会引起电压波动和闪变、电网频率波动等电能质量问题,也可能改变系统的潮流分布和线路传输的功率,给各级配电网带来诸多问题。储能平滑功率波动的特性可以降低新能源间歇性、波动性对电网造成的影响。同时,在多能源电力系统电源互补协调控制方面,北京能高提供系统的解决方案具备先进的集群控制策略,可合理分配出力,最大化减少新能源消纳出现的“弃风弃光”现象,提高经济效益。所以新能源的高比例接入,是储能应用的巨大市场。
第三是用户侧工商业应用。 城市工商业存在较大的峰谷电价差,削峰填谷促进源网荷平衡,降低用电成本;局部地区的配网容量不满足负荷需求,接入储能系统,起到电力增容的作用,解决这些电力需求都需要储能的参与和改善。运用价格信号引导电力削峰填谷,合理制定储能控制策略,提高系统经济性;利用峰谷电价差、辅助服务补偿等市场化机制,提高投资回报率。同时,这种稳定控制性,也可以提高电网荷载能力,改善电能质量。
比政策支持更重要的是技术和经验
北京能高很早就进入了储能领域,从2007年开始储能变流器的研发、制造及应用,2010年开始承建我国首批光储互补微电网项目。目前,能高公司承建的湖北枣阳10MW全钒液流储能电站示范项目具有十分重要的示范意义,李岩介绍道,“能高这个项目的意义不仅是国内首个最大的全钒液流电池储能项目,更多的是对大规模储能技术的验证,对经济运行模式以及投资等方面的探索”。
实际上,在这次展会上,记者也了解到当储能“忽如一夜春风来”的时候,提出储能“概念”的企业也忽然间呈现出“千树万树梨花开”的现象,但大多数企业还处于摸索阶段。不仅仅是企业,也是在2017年10月份,才出台了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,正式打响了我国储能产业快速发展“第一枪”,显示了层面对储能产业明确的支持态度。2018年7月2日,发改委网站正式发布《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》。这份文件中关于“完善峰谷电价形成机制”的一段表述,对于储能行业来说,意义非凡。该文件鼓励储能项目开发商自行寻找盈利方式,比如利用一些现有电力市场机制,如提供辅助服务;以及未来可能出台的机制等。随后,各地方政府也开始发布相关支持政策。
尽管储能产业已经面临风口,但是成本降低依旧是横亘在眼前的难题。能高作为储能行业内的先行者,李岩对此表示,“储能电池的价格已经在逐年下调了;另一方面,储能技术仍有很大进步空间,这一点与项目经验的积累有很大的关系,因为储能不是一种固定的模式,只有通过对多种应用场景多种系统解决方案做过验证,才能定制出成本低、收益高的系统集成服务。未来,随着技术进步及应用案例的更多实施,我们相信储能系统的成本肯定会降低。”
变流设备在储能系统的重要地位
储能变流器(PCS)是储能系统中的重要装置,接受能量管理系统的指令,实现系统的主要功能,主要包括削峰填谷、平抑功率波动、电能质量治理、储能电池的充放电管理等。
李岩结合公司发展,发表他个人的看法,他说道,“能高从07年成立以后,在无电区域和电网末端做光储互补微网系统积累了很多经验,光伏逆变器、储能变流器(PCS)设备功率等级也从25kW到1.5MW全部涵盖,可应用于各种场景。2017年能高自主研发的储能变流器、双向直流变换器应用于世界首个柔性直流变电站项目。智能电网系统的运行离不开关键的变流、控制设备,对能高而言,都是基于技术基础,去定制开发不同系列的产品而已。”
“储能+”模式演绎能源行业更多可能
能高储能设施通过风、光等新能源发电单元、电动汽车、智能用电设施等用电单元及输配网的智能化结合,运用大数据能源管理等互联网技术,构建智能电网配送平台,演绎出能源行业的多种组合模式。从基本的“光储”模式到“风光储柴燃充车”多能混合智能交互模式,实现了分布式可再生能源电力的高效利用。
能高在建项目:拉萨兴业银行光储互补项目
李岩预测,随着储能技术的快速发展,储能装备性能不断提升、成本不断下降,在电网中的安装容量将大幅增加。预计到2030年,参与电网大规模可再生能源消纳、削峰填谷、调频调峰、电能实时交易等辅助服务功能的各层级储能存量资源将到达20-30亿千瓦时,同时数以千万计的电动汽车以V2G方式形成泛在储能充放电网络形态,也将构成巨大储能资源。通过有序聚合电网各层级储能资源,实现高效、规模化利用,将极大提升电网对电力和电量平衡调控能力,有效缓解电力供需实时平衡的约束限制,对电力系统带来革命性影响。
文|储能100人 郑宗斌
2020年这个夏天,比亚迪回来了。
在8月底举行的储能国际峰会暨展览会上,比亚迪储能业务总经理尹韶文做了一场激情澎湃的演讲,演讲的核心内容是比亚迪将携全新的产品积极参与国内市场开发,同时将储能业务平台与国内外的合作伙伴进行开放和共享。
比亚迪储能业务总经理尹韶文
这表明,在国内储能业务经历数年沉寂后,比亚迪再次将国内市场放在了与国际市场同等重要的位置。这位昔日的储能产业拓荒者,正打算以全新的面貌和姿态出现在公众面前。
与此同时,在比亚迪内部,一场围绕体制机制的改革正在轰轰烈烈地进行。比亚迪计划分拆电池业务单独上市,和动力电池密切相关的储能业务亦被整合,将原本属于第十四事业部的储能板块划转至电池事业群。整合之后,动力电池和储能板块之间有望产生更强的协同效应。
众所周知,在过去十二年里,主打铁锂电池的比亚迪不仅在电动 汽车 领域成功登顶,也是国内首先将铁锂应用于储能,并在海外进行大规模推广的企业。截至2019年年底,比亚迪全球锂电储能装机量超过 750MWh ,如此规模,在国内无出其右者。
但与辉煌的国外战绩相比,近几年来,比亚迪在国内的储能业务确实没有什么存在感,众多的储能项目招投标中也鲜见比亚迪的身影。此番归来,再度引发了业界诸多猜测。
如今,中国储能产业正处于剧变前夜,“十四五”时期储能即将进入大规模应用的新阶段。作为国内储能产业的奠基人,在遭遇国内储能市场的冰与火之后,比亚迪该如何重新定位自己?在接下来的商业化征途中,比亚迪能否如愿将储能板块打造成继动力电池、新能源 汽车 之后的又一增长极?
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在深圳坪山厂区内,有两栋其貌不扬的别墅,被比亚迪人称为“未来村”。2009年比亚迪在这里打造了一个由 风电 、 光伏 、 电池储能 组成的能源试验田。
之所以叫“未来村”,是因为它超前的能源生产和消费理念。这两栋别墅的24小时用电需求,是经储能电站进行能量储存和转化,全部来自绿色能源,从而实现零碳排放。
“未来村”里,最值得关注的是 1MW/4MWh 的储能电站,这是国内首套兆瓦级锂电储能电站,它开启了铁锂电池在储能领域的大规模应用的尝试。
比亚迪“未来村”里的两栋零碳别墅
把铁锂电池应用到储能,比亚迪是国内第一个吃螃蟹的人。从2010年到2013年,比亚迪完成了所有储能核心技术的开发和积累,并且通过一系列示范工程验证了锂电储能在技术上的可行性。
在国内储能产业的莽荒时代,比亚迪作为行业的急先锋在国内创造了多个第一。2010年,比亚迪参与的南网宝清电站是国内首个电网侧项目,签约仪式上邀请了股神巴菲特前来助阵;2011年,国网张北风光储战役打响,在这个总投资100亿的项目中,比亚迪揽获储能最大标包 6MW/36MWh 。
这也是比亚迪在国内为数不多的高光时刻,在此后的多年时间里,比亚迪将主要精力放在了海外市场,其国内储能业务长期陷入停滞状态。
有业内人士分析,这其实是一个被动的选择,与繁花似锦的海外市场相比,国内的储能一直没有清晰的商业模式。尤其是2017年底五部委联合发布的首个储能行业指导意见以来,储能赛道日益拥挤,在下游应用空间受限的情况下,无休止的低价竞争让所有企业都疲于应对。
次年8月的储能西部论坛上,比亚迪干脆放出了一条震惊储能圈的消息:不再参加国内招标项目,专注做储能设备供应商。
比亚迪时任储能负责人张子峰直言,在国内去独立竞标项目,比亚迪需要和政府、各省电网公司,上上下下去打交道,会在产品和技术以外的东西上牵扯太多的精力。
与其在国内和苦哈哈的同行们血拼,不如集中资源去搞利润更高的国际市场。早在2011年便接了美国雪佛龙4MWh的储能业务,向海外出口了第一个集装箱,由此打开了国际市场的大门。
近年来美国、英国的储能调频市场相继爆发,比亚迪在海外市场进入收割季。仅2015年这一年,比亚迪总共向美国储能市场出口了100个集装箱,共132MW的储能电池产品。价格也十分诱人,比亚迪出口到美国市场的磷酸铁锂电池价格相当于4.7元/Wh(2015年美元兑人民币平均汇率为6.23),这个价格几乎是当时国内价格的2倍(国内2.5元/Wh)。
从全球累计装机来看,比亚迪是名副其实的巨头。截至2019年年底,比亚迪全球累计出货量已经达到750MWh,和LG、三星、特斯拉、KOKAM处在同一阵营。产品从小的家庭储能系统,到中间级别的工商业储能产品,再到大的公用级别的集装箱系统,全方位地覆盖了目前的市场需求。
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现阶段的储能产业,像极了几年前的光伏产业,国外市场先行起步,而后逐渐转向国内。
2020年被业界誉为拐点之年,经历数次跌宕和风吹雨打的中国储能产业,再次有了复苏的迹象。
这背后,是新能源与储能的发展已成为世界潮流,国家层面关于储能的政策接二连三地发布,尤其近期两部委出台的“两个一体化”征求意见稿,将储能提到了一个更加显著的位置。
有业内人士认为,在当前的政策导向下,电源侧风光储一体化的趋势日益明显,下一步电网可能会加强电能质量和新能源接入考核,储能将会成为新能源侧的标配。
今年7月16日,青海省委常委、常务副省长李杰翔在西宁与比亚迪集团公司副总裁何龙进行了座谈,就投资发展储能发电项目进行对接交流。比亚迪表达了在青海进行储能方面的投资意愿。
半个月后,一则 比亚迪 与风电巨头 金风 科技 战略合作的新闻刷遍了朋友圈,双方将在电源侧尤其是“可再生能源+储能”方面共同打造解决方案和产品服务。
“窥一斑而知全貌”,最终的答案在SNEC展会上揭晓。比亚迪在展会推出了面向全球的 “伙伴计划” ,向国内外企业抛出橄榄枝,拟与 EMS 、 PCS 、 高校 、 设计院 、 电网 等上下游企业一起合作,共同打造储能生态平台。
今年8月比亚迪在SNEC展会上公布了面向未来的“伙伴计划”
文字里表达的意思不言自明,曾经号称不参与国内竞标退出中国市场的比亚迪,正积极重返国内市场。
一直以来,比亚迪在储能领域都是以 全产业链的“系统集成商” 的面目示人,从电芯到PCS、BMS等核心部件均为自主研发生产,除了向电网等个别客户提供电池外,比亚迪并不对外销售其电芯和模组,只提供集成化的储能系统。
“伙伴计划”的推出是否预示着比亚迪战略的调整?对此,比亚迪内部人士则表示,比亚迪的储能战略不同的阶段会有不同的安排。“早期的市场环境不成熟,没有产业链配套,亦没有相关标准。为保证产品的及时交付和安全运行,早期由自身来做全产业链的系统集成是更负责任的做法。”
现在,比亚迪不仅提供储能集成系统,也在酝酿一盘更大的棋,将其积累数年的储能技术和业务变得 “共享” 和 “开放” 。
2019年以来,比亚迪先后成立5家以“弗迪”命名的全新独立子品牌,标志着其进一步加快新能源 汽车 核心零部件的对外销售。储能亦不例外,将原属于比亚迪第十四事业部的储能板块,被正式划转至比亚迪集团第二事业部,被外界看作是比亚迪加强内部统筹的信号。
从垂直一体化到对外开放,这昭示着比亚迪的大转身。在业内人士看来,比亚迪的储能业务在集团层面将会被重新梳理, “比亚迪”品牌 将来可能会专注于 新能源 汽车 制造 和 储能系统集成 , “弗迪”品牌 将对外销售 动力及储能电池 。
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随着储能行业门槛提高,产品定位和细分市场分析变得更加重要。因为整个储能产品开发过程是一次非常高昂的投资,后期做出的产品如果对不上市场需求,前期投资很可能面临血本无归的情况。
当产业真正发生变革时,产业的领导者,一定是技术的整合者。在国内储能市场需求日渐增长的背景下,比亚迪发起了新一轮的产品攻势。
2020年8月8日,比亚迪首次将的电网级储能产品 BYD Cube 公布于众,BYD Cube从立项到下线历时一年,经过数次的研发打磨,对整机和重要的部件进行了288项产品验证。产品形态一改过去的集装箱式,更加模块化和标准化;温控系统首次采用液冷系统代替风冷;单侧开门无过道设计,体积能量比大幅提升......
许多业内人士称其为一款革命性的产品。认为比亚迪把造动力电池的创新,应用在了储能系统上,把在车规级电池上为了空间死磕的精神,投射在了集装箱体积的储能产品上,这是高维打低维的思路,将引领储能产品向更高技术含量的方向发展。
比亚迪储能新产品BYD Cube T28
比亚迪内部人士介绍,在BYD Cube 产品推出后,目前在手订单超过 800MWh ,仅此一款产品的订单量超过了过去12年装机量的总和。
这可能只是小试牛刀,比亚迪的杀手锏还在后面。刀片电池除了应用于 汽车 ,不久之后也将用于储能。除了无可比拟的安全性,数据显示,“刀片电池”的重量比能量密度可达到 180Wh/kg ,在同等体积下能量密度比传统铁电池提升约 50% ,空间利用率可达 60% 以上。
按照计划,2021年,比亚迪将在后续的BYD Cube系列产品搭载刀片电池,等效 40尺集装箱 面积的电池容量可以超过 6MWh 。这意味着储能电站的占地面积是缩小到不到现有的一半,所有项目的土地、施工、线缆费用都会跟着显著下降,从而推动整个项目成本全周期的下降。
今年3月比亚迪发布的明星产品“刀片电池”
除了技术层面的创新,规模化是最可靠的降成本方式。比亚迪计划在今年年底建成8条刀片电池产线,实现 20GWh 以上的年产能目标,另外正在广东汕尾陆河工业园筹建年产 10GWh 自动化储能装配产线,建成后电池储能产能将增加10倍, 每个小时将下线一套产品 。
刀片电池的问世无疑让比亚迪的扩张更有底气,也会给比亚迪的储能业务带来巨大转机。根据中信证券的测算,若比亚迪电池包平均成本为 0.85元/Wh ,替换成刀片电池后,成本还有望进一步下降,至 0.6元/Wh 。
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比亚迪从电池起家,因电动 汽车 而闻名中外。实际上,比亚迪的雄心从来不止于此。
作为比亚迪的掌门人,王传福曾一次次在不同场合谈及他在新能源上的三大梦想。他想打造的是一个围绕 太阳能 、 储能 、 电动 汽车 的新能源帝国,多年来比亚迪一直致力于将这三大板块的串联整合。
新能源 汽车 只是比亚迪新能源战略的一环
这是一个围绕能源获取、储存、使用的全产业链,比亚迪曾于2003年-2008年间先后以高成本方式进入这三个陌生的行业,孤注一掷地构建新能源闭环。放眼望去,如今与比亚迪同处一个战场的,只有特斯拉。
之所以进军电池储能产业,王传福看得很通透:
站在21世纪初那个时间点上,王传福的新能源产业梦,更像是一个乌托邦式的存在。在当时光伏度电成本超过 2元 、电化学储能度电次成本超过 3元 的情况下,仅一套新能源电力设备造价,相当于一个普通中国家庭至少上百年的用电费用。
十年通大漠,万里出长平。谁也没想到,伴随着光伏与动力电池成本的大幅下降,能源革命与交通革命走向深度融合,比亚迪当初的预料正逐渐成为现实。
在王传福的构想中,“光伏+电动车+储能”三个产业最终将构成一盘棋局。目前虽然储能业务在公司整个营收中贡献很少,但始终是比亚迪战略中的关键一环,这也是比亚迪为何在数年前,会在一个尚不清晰的产业砸下重注的原因所在。
一个伟大的企业,一定是为 社会 解决问题而生。很多事情,都不是刻意去追求一个商业上的结果,但很多年后回首,枝繁叶茂,涓涓细流终将汇成大江奔流。
“全球最有竞争力的光伏组件企业出现在中国,最有竞争力的逆变器公司出现在中国,我们相信未来最有竞争力的储能公司一定也在中国。”尹韶文在8月初的储能大会上信誓旦旦地表示。言下之意,未来储能的主流玩家会少得了比亚迪吗?
9%,可以说是把锂电池和光伏风头都抢了。但这周开始,半导体板块领跌,储能也大幅回调。
新能源赛道的火热,又涉及到用电问题。白天是用电高峰期,电力资源供给相对紧张,晚上是用电低谷期,电力资源供给相对充裕。加上新能源发电不具备火力发电那样的调峰功能,供给上的矛盾就涉及电网调峰的问题。
现代生产生活都离不开电,加上入夏之后天气炎热,我国地区用电激增,用电量以及用电负荷急剧攀升。
那储能有什么用呢?
储能主要是指电能的储存和释放的循环过程。 通俗地理解,就是把暂时多余的电以某种形式存起来,在需要的时候再拿出来使用,就像一个大号的充电宝。
要弄明白这个问题,我们还是要从“碳中和”讲起。新能源虽好,但在大规模并网应用阶段仍然存在一些问题。以光伏为例,太阳能发电需要“靠天吃饭”,所以光伏发电站输出的电能其实并不稳定,而且与用电高峰存在着明显的时间错配,如果直接并入电网,可能会对电网的电力调度和稳定性造成负面影响。
因此,电网公司可能会对某一阶段光伏电站的输出加以限制,一旦超过了一定的水平,光伏电站只能被迫丢弃这部分“多余”的电能。所以,如何使得光伏发电量保持在一个相对稳定的状态,同时不浪费来之不易的电力是光伏电站需要解决的一大难题。
于是,储能技术应运而生。
为何锂电池储能成为主流发展方向?
目前储能技术可以分为机械类储能、电气类储能、电化学储能、热储能、化学储能等。
虽然目前全球范围内的储能装置仍以抽水蓄能为主,但抽水蓄能受到地理条件的限制,加上投资过大、建设周期长的缺点,导致无法大规模的发展。
要理解这个问题其实很直观。举个例子,假设你是一家光伏电站的老板,现在你需要把暂时用不上的电力储存起来,到底是在旁边建个大水库抽水容易,还是利用锂电池更方便呢?所以即便撇开建设周期和成本,抽水蓄能对地理条件的依赖度也很高,所以局限性大。
电化学储能的优点就在于建设周期短、应用范围广、成本较低。其中,锂电池在电化学储能中占比最高,截止2018年,电化学储能中,锂电池就占比高达86.3%。
关于储能的政策支持,近期多次出台。
2021年8月10日,国家发改委、国家能源局联合发布《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》,引导市场主体多渠道增加可再生能源并网规模。
可以看出,此后电力企业再也不是单纯的建设、卖电的角色,而是将逐渐承担更多的可再生能源并网消纳责任。开发企业若想进一步增加项目并网规模,储能建设、购买辅助服务已经成为必选项之一。
7月23日,国家发改委、国家能源局正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中明确了储能行业的发展规划与目标,到2025年实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,累计装机规模30GW以上。
一周后的7月29日,国家发改委印发《关于进一步完善分时电价机制的通知》,部署各地进一步完善分时电价机制。主要目的就是继续拉开高峰、低谷时期的电价,条件具备区域,分时电价可达到4倍。
5G的发展也需要储能。
对于普通老百姓的认识来说,5G的应用可能就是网速更快,看视频更顺畅,但如果5G仅限于这些应用,那就太浪费了。
5G具有高宽带、高流量和高发射功率等特点,同时收发通道数明显增加,但这也导致其功耗的增加。
基站本身可以存储低谷电,所以5G基站也是重要的储能装置。
现在将储能技术应用于电力系统,弥补电力系统中缺失的储放功能,平衡电力系统,特别是在平衡大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性。
从电力系统细分的角度看,储能在发电侧、输配电侧、用电侧都不可或缺。
新能源赛道下,作为大规模应用光电、风电的必经之路,储能产业还是很有发展前景的,同时产业政策相继出台,支持力度空前。
同花顺数据显示,近一周以来储能概念股已经增至116家,20家上市公司累计涨幅超过20%。
所以客观地讲,储能作为近期资本市场的最强“扛把子”,这个板块的目前的估值已经不便宜了。
导语
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“起火的原因有很多种,储能电站大部分是露天放置,工作环境相较室内更为恶劣,存在更多的不确定性和安全隐患。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教认为,磷酸铁锂电池更低的成本和更好的安全性,使其更适用于储能业务。
上海证券报原文配图
注册仅2天,一个价值百万美元的特斯拉Megapack储能单元在测试阶段便发生火灾,百余名消防员正在努力阻止火势蔓延至周边的其他电池组。
“起火的原因有很多种,储能电站大部分是露天放置,工作环境相较室内更为恶劣,存在更多的不确定性和安全隐患。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教认为,磷酸铁锂电池更低的成本和更好的安全性,使其更适用于储能业务。
“百万美元”电池组起火
7月30日,位于澳大利亚Geelong附近的“The Victorian Big Battery”(维多利亚大电池)项目在测试期间发生火灾,一个装载有13吨锂离子电池的特斯拉Megapack电池组发生火灾,约有150名消防人员正在现场努力控制火势蔓延至其他电池组。
该项目由法国可再生能源巨头Neoen所有,储能总容量为300MW/450MWh,采用了150个特斯拉Megapack储能单元,是澳大利亚目前规模最大的电化学储能项目,也被视为当地政府为2030年实现50%可再生能源目标的关键项目,计划于今年底前正式投入运营。在此之前,Neoen在当地运营的另一储能项目同样采用了特斯拉Megapack储能单元,并已产生了数百万美元的效益。
得知此消息的马斯克则在社交平台上称“Prometheus Unbound(解放了的普罗米修斯)”。
据查,英国浪漫主义诗人雪莱曾写下诗剧“Prometheus Unbound”,中译本是《解放了的普罗米修斯》。普罗米修斯是希腊神话中的一个人物,他从太阳神阿波罗那里盗走火种送给人类,给人类带来了光明。他因此而受到宙斯的处罚,被绑在高加索山。
马斯克如此表态,似有调侃意味。
事实上,储能始终是特斯拉的一项重要业务。财报显示,特斯拉二季度的太阳能和储能装机量分别为85MW和1274MWh,相比去年同期的27MW和419MWh增长超过约3倍,合计收入8.01亿美元。
在二季度财报电话会议上,马斯克也谈到特斯拉正在不断增长的储能业务,声称特斯拉的家用Powerwall需求超过100万个,公用事业需要大量的Megapack以支持全球范围内向可再生能源的转型,并指出每单元容量约为3MWh的Megapack储能单元“到明年底已经基本售罄”。
此外,马斯克还表示,从长远来看,“特斯拉和其他供应商每年需要生产至少1000GWh,也许是2000GWh的固定式储能”。
根据最新的价格表,特斯拉Megapack储能单元的起售价高达123.59万美元。
储能技术多元化成趋势
目前,特斯拉Megapack储能单元的电池主要来自LG化学、松下、三星SDI等企业的三元锂离子电池。此前,LG化学曾因为Resu10H家用型储能系统产品因存在电池起火风险,而先后在美国和澳大利亚召回。
事实上,马斯克在财报电话会上也表示,特斯拉可能会越来越倾向于将磷酸铁锂电池用于固定式储能产品。据报道,今年早些时候特斯拉正在尝试将磷酸铁锂电池用于Megapack储能单元。
于清教表示,储能电站的管理系统应该根据特定场景做有针对性的开发,“更多的是外界环境对储能系统带来的伤害,相比动力电池,储能电站有固定的应用场合,结合应用环境可以更好的管理储能系统的电池。”
随着需求的快速增长、规模的不断扩充,储能系统安全的重要性与日俱增。
此前,国家能源局在《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》中指出,在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。已建成投运的动力电池梯次利用储能项目应定期评估电池性能,加强监测、强化监管。
“部分地区盲目上马梯次利用项目,除了安全隐患,还出现了梯次利用电池与新电池价格倒置的乱象。这时候暂停新建大型动力电池梯次利用储能项目,规范储能项目管理是很有必要的。”于清教认为,不管是电池回收还是发展储能,两个市场都处于正在起量的发展初期,对于市场的规范引导至关重要。
与此同时,在日前国家发改委、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》提出,坚持储能技术多元化,推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用,并要求“加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范”。
十年前,电气工程教授、著名电子电力、高压工程与电力系统专家 Dr. George Karady便论述过储能是极有潜力的方向,从日常用的手机、智能手表、AR/VR设备到电动车和电网等,都需要储能设备维持设备的正常运行。
如今,在可再生能源技术取代化石能源的全球转型中,储能市场也随着清洁能源技术与市场的发展而快速成长,逐渐凸显出其重要地位与战略价值。
作为注重环境保护与可持续发展的技术型初创公司,自由创始人科技一直关注清洁能源及各类环保科技。在本篇文章中,我们将介绍部分储能技术与创新思路,希望能给正在寻找储能方向的创业者们一些启发,感兴趣的小伙伴可以与我们联系。
Energy Storage: The Key to a Reliable, Clean Electricity Supply
| 1. 锂电池
说到储能,目前首选的储能技术必然要提及锂电池。
锂电池在化学电池中应用广泛,再加上电动汽车的发展,使其在市场内的需求不断扩增。MIT Technology Review 2021十大breakthrough的technology就有锂电池和绿色氢能。
但目前大部分锂电池依旧在充放电循环次数、使用寿命、材料回收、及其对环境的影响等方面存在问题。行业内已有很多实验室、工厂与企业着力于改进锂电池的产能、提高能量密度、增加电池寿命与改善材料。然而对初创公司来说,锂电池创新所需成本与技术要求较高,独立开发会有一定困难,部分初创则是通过与电池厂和大公司合作来实现自己设计的产品。
除了硬件创新,初创公司还可以从软件层面来提高和优化电池表现,比如利用BMS(Battery Management System)系统。由于不同尺寸和电池类型对BMS的具体要求不一样,不同电池和应用场景的BMS会有差别,对这部分感兴趣的初创者们可以找一个合适的细分市场(niche market)尝试开发自己的软件产品。
| 2. 绿色氢能
绿色氢能是通过风能太阳能等再生能源生产的电,通过水电解后产生的氢能储能。在疫情期间,各国政府纷纷出台绿色能源方案, 欧盟发布了《欧洲氢能战略》,我国亦在政府业务报告中新增了“促进建设氢能设备级充电站”的项目。
作为可再生能源的“核心”,绿色氢能被许多能源领域寄予厚望。“电解槽技术学习率已接近风力发电的历史学习率。谷歌网站搜索数据显示,‘绿色氢能’一词的搜索量增至2019年的三倍。”(BHP,2021年6月)
The 75 hydrogen technology startups and companies disrupting the space
(Contrarian Ventures, 2020)
致力于绿色氢能的初创公司,可以从氢能的不同生命周期来考虑创新,例如氢能储能、应用、换电站、充电,及其各类辅助硬件等等。氢能仍属于发展初期,技术尚未成熟,但其拥有丰富的应用场景,在未来具有万亿级市场规模,风险与机遇并存。
| 3. 电磁储能
电磁储能解决方案主要有两种,分别是Flywheel和SMES。
飞轮储能(Flywheelenergy storage) 的工作原理是加速一个转子(飞轮)到非常高的速度,并保持系统中的能量作为转动能量,结构精密容量大,目前在电网的大型储能设备中有比较多的应用。而超导磁储能系统 (SuperconductingMagnetic Energy Storage, SMES)是一种将电能储存在磁场中而不转化为化学或机械形式的储能装置,容量较小,但能在几乎瞬间存储和释放大量电能。
磁能储能是一个涉及电,磁,热,应力等多场耦合的综合领域,灵活性强且理论较为成熟,初创公司可以从成本、材料、工程、复合储能等多个角度对其进行尝试与创新。
| 4. 超级电容
超级电容器(supercapacitorSC) 是一种大容量电容器,其电容值远高于其他电容器,但具有较低的电压限制,弥补了电解电容器和可充电电池之间的差距。在单位体积或质量上,它通常比电解电容器多存储10到100倍的能量,可以比电池更快地接受和传递充电,并比可充电电池容忍更多的充放电循环。
欧美的初创公司们在这个领域做出了些有意思的突破。
比如英国的初创公司AllotropeEnergy开发了离子型超级电容器(ionic supercapacitors),通过带电电子和相反电荷的离子的相互作用来储存能量,同时提供了电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度,被应用于汽车部件、混合动力汽车和快速充电等场景中。
而美国的初创公司Capacitech则创造了一个基于电缆的电容器(Cable-Based Capacitor),它拥有十分灵活的物理特质,可以缠绕在电线或电路板上,在电子、太阳能和储能等领域大受好评。
Capacitech Cable-Based Capacitor (http://capacitechenergy.com)
| 5. 其他
除了以上储能方式外,还有水储能(例如三峡水电),热储能(熔融盐技术)等等。科研界也一直对储能有诸多新尝试,比如MIT提出的利用2400℃熔融硅实现长时间热能储存的方案也有很强的价格优势,有的研究把太阳能通过化学反应存储成液体能量以方便运输销售。对于初创公司而言,可以考虑从自己感兴趣或熟悉的方向领域入手。
当然,与能源相关的不仅仅只有储能技术,电池回收也有很多创新方向可以尝试。譬如怎样减少锂电池等化学电池的环境污染并高效回收,或是提高太阳能板的回收利用率等等。电池回收目前是许多海内外高校实验室的重点项目,特斯拉也将其视为着力方向之一,其中有许多可以探讨的技术与内容,如果有小伙伴对其感兴趣不妨与我们聊一聊。
结尾语:对于储能种类及创新的介绍就先到这里,希望这篇文章能对您有所帮助。我们自由创始人在储能硬件与环保技术方向拥有丰富的项目经验与顶尖的专业人才,如果您对能源储存感兴趣,或正在做储能方向的产品,欢迎与我们联系
在发电环节:储能技术与传统发电技术相配合,能提升清洁能源的并网率。超级电容器、超导电磁储能、飞轮储能、钠硫电池等大型功率型储能设备可以作为发电厂的辅助服务设施,与大规模可再生能源联合运行,可迅速对风电、光伏发电的出力做出反应,起到稳压、稳流的作用,平抑可再生能源波动,保障电网安全;锐劲特总结储能技术在输配环节:储能技术可以用在变电站上,起到削峰填谷的作用,且可作为配电网中变电站的技术升级,使电网延迟更新换代,降低成本,配合集装箱储能空调使用更好哦。