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“清洁能源+储能”是新能源可持续发展的必然路径,电化学储能潜力大

方路 2021-10-09 1352 0

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在全球能源转型背景下,风电、光伏等清洁能源装机占比逐年上升,但是这类能源的间歇性和不稳定会对电网安全带来影响。因此为了解决新能源的消纳问题,储能行业受到重视。各国积极推出政策支持储能产业发展,各类储能项目开始由实验、示范性质逐渐向商业化过渡。本文主要对目前各类储能技术的概念、基本工作原理和优缺点进行初步介绍和分析,为后续对各类型储能技术的进一步研究打下基础。

【专题 | 「储能」储能产业链_中国储能行业市场发展现状与前景】

储能根据能量存储形式不同,一般分为电储能、热储能和氢储能,其中电储能是最主要的存储方式,按存储原理可分为电磁储能、电化学储能和机械储能三种。其中,电化学储能是指各类型可重复充电储能,包括锂离子电池、铅酸电池、液流电池和钠硫电池等;机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储;电磁储能包括超导磁储能和超级电容器。

图1 储能技术和分类

(资料来源:金智创新行业研究中心整理)

各类型储能技术基本工作原理及优缺点

根据中关村储能产业技术联盟(CNESA)数据,全球已投入运营的储能累计装机规模从2015年的164.7GW逐年增长至2019年的191.1GW。从全球储能技术使用情况来看,抽水蓄能技术成熟且装机规模最大,但抽水蓄能受地址因素影响,装机增长空间较小。电化学储能技术是产业研发和创新重点领域。

表1 各类型储能技术基本工作原理及优缺点

(资料来源:中关村储能产业技术联盟,金智创新行业研究中心整理)

“清洁能源+储能”是新能源可持续发展的必然道路

2020年9月22日,习近平主席在第75届联合国大会上提出,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。根据国家能源局监测数据,2020年全国可再生能源电力实际消纳量为21613亿度,占全社会用电量比重28.8%,其中非水电可再生能源电力消纳量为8562亿度,占全社会用电量比重为11.4%。新能源发电将成为实现碳中和目标的关键路径,而大部分可再生能源都具有间歇性和不稳定的特点,特别是风电和光伏,只能起到对传统火力发电方式的补充作用,并且会对电网安全带来影响。假如要完全依靠可再生能源提供24小时不间断电力,则必须要配套储能系统来实现。

我国电化学储能市场行业快速发展,钠离子电池研发加速

据CNESA(中关村储能产业技术联盟)不完全统计,截至2020年底电化学储能累计装机规模仅次于抽水蓄能,位列第二,为3269.2MW,同比增长91.2%。以电化学储能为代表的新型储能,对碳达峰、碳中和意义重大。2021年4月21日,国家发展改革委、国家能源局下发的《关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》提出,到2025年,新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达3000万千瓦以上。

图2 我国2011-2022年电化学储能装机规模

(资料来源:金智创新行业研究中心整理)

但是随着大规模储能应用前景逐渐明确,以及社会对锂资源可能面临供给不足的担忧,性价比较高且资源易获得的钠离子电池重新回到了人们的视野。在过去数十年,全球顶尖的各类实验室和大学先后都对钠离子电池进行过研发,而随着电动汽车的大幅推广,部分企业也开始进入到该研究领域。

表2 全球钠离子电池研发情况

(资料来源:平安证券研究所,金智创新行业研究中心整理)

结语

储能主要分为机械储能、电化学储能和电磁储能三类,其工作原理、应用场景各不相同。从全球储能装机比例来看,2000-2019年全球储能市场累计装机中,抽水蓄能占比超90%,电化学类储能占比仅为5%左右,其中锂电池占电化学储能约90%的比例。抽水蓄能起步早、技术最成熟,但选址要求高、投资大等缺点限制了其推广。其他储能技术由于技术复杂且应用场景具有局限性,占比始终较小。相比之下,电化学储能由于具有不受地域条件限制、成本低的优点,性能满足大多数应用场景需要,应用广泛,特别是随着锂电池成本逐年降低,预计未来电化学储能将脱颖而出。


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