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3 储能产业与技术发展动向
欧美发达国家多以100%可再生能源、低碳或零碳、弃煤、弃核,作为未来能源发展目标。可再生能源的大量引入对原有电力系统的调节能力、安全保障能力形成巨大挑战,而储能是应对挑战的重要手段,储能商业化应用将首先在电力市场化程度高的国家或地区得以实现。纵观全球,政府多种政策支持、技术与产品不断进步、厂商加紧布局抢占市场、相关各方加强合作等,合力推动储能产业不断深化发展。同时,储能的快速增长也暴露了许多问题,如系统安全性不足、成本过高、产品性能达不到用户期望、政策和规则不适应产业发展等。总体而言,储能将持续发展,全球社会需重新定义储能的角色和价值。
3.1 爆发后回归调整,储能产业发展动力依然强劲
经过近10年的快速增长,储能产业在2019年回归理性,全球增长速度放缓,当年全球储能增长率约为1.9%,其中电化学储能增长约为22%(图1、图2)。
近年频繁发生的安全事故、2020年全球新冠疫情,都使储能产业发展受到严重影响。2017—2019年,韩国共发生了28起储能电池系统的火灾事故,调查报告显示,火灾原因包括电池保护系统不良、运营环境管理不良、安装疏忽、储能系统集成不良等多种因素。外界对电池储能安全性、可靠性的质疑,让储能从业者深刻认识到安全的重要性。据中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库初步统计,从2019年4季度开始,市场增速引擎重启,虽然受新冠疫情影响,但市场发展仍然乐观,预计2020—2022年,全球电化学储能新增投运规划超过16GW。
3.2 用户储能系统广泛应用,为虚拟电厂发展奠定基础
虚拟电厂是智能化电力供应时代的产物,其优势是可降低对发电设备的初期投资,提高日后灵活购买光伏电力的能力,也可以为业主提供余电出售方式,从而实现合理调配电力。户用或工商业光储形成的大规模、分布式用户侧储能系统,是虚拟电厂(VPP)建设的基本条件。根据日本经济产业省相关数据,其国内可供虚拟电厂收集的太阳能电力规模,预计将在30年内增加到37.7GW,相当于37个大型火力发电站的发电量,届时虚拟电厂将大行其道。
3.3 电池技术有望取得重大突破,电动汽车市场前景广阔
近年来电池技术持续进步。成本方面,2019年,国内市场电动汽车电池芯和电池包均价分别比2009年下降了82%和86%。2019年底,国内三元电池包单价已降至1.05元/(W·h),和海外市场大致相当。性能方面,电池包平均能量密度每年都有显著提高,2019年整体已达到144.07W·h/kg。其中,宁德时代新能源科技有限公司生产的NCM811电池包能量密度高达176.31W·h/kg,是2019年全球最高水平。我国计划2030年电池能量密度达到500W·h/kg,单体成本降至0.4元/(W·h),寿命达到4000次/15a。世界各国都在加快促进电池技术进步,日本计划2020年底将电池功率密度提升到1500W/kg,能量密度提升到250W·h/kg,寿命达到10~15年,价格降至1.2元/(W·h)。美国、德国也都有类似规划。
电池技术的发展促进了电动汽车成本持续下降,续航里程目前可与传统燃油汽车比肩,加之各国的支持政策,电动汽车行业快速发展,全球电动汽车销量有望呈指数上升。预计2025年,中国电动汽车将占据汽车市场总量的30%,美国、日本将分别达到24%、42%,全球近1/3的燃油汽车将被电动汽车取代。许多领先的汽车制造商顺应形势,将业务重点转向了电动汽车,例如,大众汽车公司计划到2030年实现所有品牌40% 的产品成为电动汽车。
3.4 大型能源企业加紧布局储能,抢占行业制高点
企业间的并购、合资与合作是全球储能应用和规模化发展的重要方式。传统的大型能源公司、电力/电网企业及储能产业链上下游,都在积极通过合作合资,扩大应用覆盖,扩展海外业务,加紧全球储能市场布局。
2016年以来,壳牌公司的新能源部门将业务重心转向交通与电力行业。2018年壳牌投资德国户用储能系统供应商Sonnen,2020年收购该公司100%股权,壳牌可把Sonnen 公司的储能系统与服务提供给全球用户。
道达尔践行“大能源公司”理念,谋划电力储能领域,开展低碳电力全链条布局。2017年7月,道达尔以11亿美元收购了世界领先的电池开发制造商Saft公司;2019年4月,道达尔与中国天能集团成立合资公司,以强化锂电池的生产和销售;2020年3月,启动锂离子电池储能项目,将建成法国最大的锂离子储能系统,以支持电网稳定。道达尔电力储能业务的发展使其抗风险能力大幅增强,在国际石油价格同比下跌10%和欧洲天然气价格同比下跌38%的情况下,2019年道达尔天然气、可再生能源和电力综合部门的LNG销售额同比增长近60%,现金流同比增幅80%。
此外,Engie、Enel、Ormat、E.ON、Alectra等电力综合能源公司也积极布局储能业务,新的储能项目陆续建设和投运,以调节可再生能源发电引起的电网电压、频率及相位变化,减少弃风、弃光发生,提高电网效率、优化资产组合,有效集成新增可再生能源。
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