新型儲能技術、市場與應用發(fā)展趨勢研究報告

新型儲能技術、市場與應用發(fā)展趨勢研究報告儲能是未來電力行業(yè)發(fā)展的必然選擇。由于新能源規(guī)?；慕尤腚娋W(wǎng)、電力削峰填谷、參與調壓調頻、發(fā)展微電網(wǎng)等方面的需要，儲能在未來電力系統(tǒng)中將是不可或缺的角色。目前，除了抽水蓄能比較成熟之外，其它的儲能方式均處于新興階段，技術仍有進步空間。新型儲能是除抽水蓄能以外以輸出電力為主要形式的儲能技術，具有精準控制、快速響應、靈活配置和四象限靈活調節(jié)功率的特點，能夠為電力系統(tǒng)提供多時間尺度、全過程的平衡能力、支撐能力和調控能力，是構建以新能源為主體新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術。新型儲能通過與數(shù)字化、智能化技術深度融合，將成為電、熱、冷、氣、氫等多個能源子系統(tǒng)耦合轉換的樞紐，可以促進能源生產消費開放共享和靈活交易、實現(xiàn)多能協(xié)同，支撐能源互聯(lián)網(wǎng)構建，促進能源新業(yè)態(tài)發(fā)展。也是未來的新能源儲能技術發(fā)展趨勢。據(jù)中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，截至2023年12月底，中國已投運新型儲能累計裝機規(guī)模達34.5吉瓦/74.5吉瓦時，功率和能量規(guī)模同比增長均超150%。其中，2023年新增投運新型儲能裝機規(guī)模達21.5吉瓦/46.6吉瓦時，三倍于2022年新增投運規(guī)模水平。連續(xù)3年單年新增裝機超過累計裝機規(guī)模。2024年新型儲能產業(yè)延續(xù)高速發(fā)展態(tài)勢，全年新增裝機規(guī)模超35吉瓦時。一、2024年新型儲能產業(yè)發(fā)展趨勢和特點競爭2023年，電池級碳酸鋰價格持續(xù)跌勢，價格區(qū)間9.6萬/噸—51萬元/噸，均價22.65萬元/噸，同比下降53%，年終均價跌破10萬元/噸，與最高60萬元/噸時相比，價格降幅超過80%。上游原材料與下游儲能系統(tǒng)價格聯(lián)動，相比年初，年終電芯價格腰斬。2023年國內儲能系統(tǒng)中標規(guī)模達65.7吉瓦時，同比增長383%，共200多家企業(yè)摘得標的。儲能系統(tǒng)中標均價持續(xù)下行，至2023年12月跌至0.79元/瓦時，與年初相比幾乎腰斬，并出現(xiàn)低于0.6元/瓦時的報價，創(chuàng)行業(yè)新低。競爭如此激烈，原因是發(fā)電側強制配儲造成儲能調用率低，加之價格持續(xù)下探，疊加行業(yè)資本大幅涌入，以及上游原材料價格快速下降等諸多因素疊加造成的結果。新型儲能的降本速度和發(fā)展速度一樣遠超業(yè)內預期。國家發(fā)改委、國家能源局2022年3月印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》提出，到2025年新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件，儲能系統(tǒng)成本降低30%以上。這也就是說，不到兩年，新型儲能已提前完成“十四五”降本目標。2023年，中國企業(yè)在全球市場儲能電池（不含基站/數(shù)據(jù)中心備電類電池）出貨量預估為185吉瓦時，不及年初預期。這是受多種因素影響，行業(yè)平均產能利用率僅50%左右，下半年出貨出現(xiàn)放緩。隨著產能高速擴張、行業(yè)競爭加劇，缺乏資金以及技術積累不足的企業(yè)將面臨生存壓力。1、創(chuàng)新盡管面臨重重挑戰(zhàn)，新型儲能從業(yè)者仍對未來充滿信心。到2030年，儲能出貨量將有10倍增長空間，市場確定性增長顯而易見，這給從業(yè)者巨大信心，現(xiàn)有困難只是暫時的。跟動力電池相比，電化學儲能市場還沒有形成一家獨大或絕對的龍頭企業(yè)，中小企業(yè)還有很多發(fā)展機會。儲能行業(yè)的確定性趨勢是——新型儲能正從試點示范逐步走向工程化、規(guī)?；?、系統(tǒng)化和產業(yè)化，迎來快速發(fā)展的黃金期。儲能市場新一輪拉力賽已然開啟，大容量、長壽命、低成本電芯成為各家企業(yè)競相研發(fā)的重點。其中，電芯單體容量在當前280Ah主流基礎上快速迭代，300Ah、560Ah、700Ah、1130Ah儲能電芯設計層出不窮。同時，基于大容量電芯，儲能電池艙單艙電量實現(xiàn)提升，寧德時代、陽光電源、天合儲能等頭部企業(yè)均推出20尺5兆瓦時集裝箱儲能系統(tǒng)。2、破題從下游應用來看，建而不用問題突出，如何破題成為關鍵。中國工程院院士饒宏指出，目前全國已有28個?。▍^(qū)、市）出臺10%—20%新能源配儲政策，新能源配儲占電源側儲能比重超過80%。但從實際運行數(shù)據(jù)看，新能源配儲平均利用率低。中電聯(lián)此前發(fā)布的《2023年上半年度電化學儲能電站行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)》顯示，2023年上半年，我國電化學儲能電站日均運行4.17小時，僅達到電站設計利用小時數(shù)的34%?？傮w來看，新型儲能還是存在利用率不高、建而不用的問題。獨立、共享儲能成為近兩年市場快速發(fā)展的方向，備案項目超過百吉瓦時，但同樣出現(xiàn)項目備而不建問題。備而不建、建而不用問題的核心在于市場機制不完善，儲能盈利模式不清晰。問題不止于此，目前儲能規(guī)劃總體較粗放。各地儲能按照不同比例計入電力平衡，平衡系數(shù)缺乏明確標準。比如，有的省電源側儲能按20%的裝機規(guī)模計入大方式電力平衡，負荷側儲能不計入電力平衡；有的省按裝機規(guī)模50%參與電力平衡，還有的省明確2030年前后按10%和30%計入電力平衡。如何配建儲能，還缺乏明確的規(guī)劃方法和指導標準。儲能項目在規(guī)劃設計、設備選型、調試方面都存在諸多不足之處，招標時都承諾的非常好，但具體實施與預承諾差距較大，運維故障不斷，系統(tǒng)一致性、額定容量、可用率很難達到預期，導致項目實際能調用容量或可用率很低。3、盈利在構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，新型儲能不僅要建得好，更要用得好。再好的產品，最終都要通過應用來發(fā)揮價值，這樣才能形成良好的回報機制，產業(yè)才能持續(xù)良性發(fā)展。大型儲能集成系統(tǒng)普遍存在多機并聯(lián)控制復雜、電池側控制顆粒度低、電網(wǎng)支撐功能欠缺問題。要研究挖掘儲能應用場景，解析各場景對儲能的應用需求。凝練各場景對不同儲能技術、系統(tǒng)指標的精準化、差異化要求。同時研究兼顧儲能規(guī)劃—調度—交易方面的儲能調控技術提升方法，建立適配儲能高效運營的商業(yè)機制。隨著電改持續(xù)深入，建立以新型儲能參與、能夠充分合理體現(xiàn)其多元價值的市場機制，是儲能實現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展的關鍵。要建立全流程的標準管理體系，樹立高質量發(fā)展準入門檻，并對儲能項目建設進行科學引導，建立項目庫準入和退出機制，避免資源浪費和惡性競爭。儲能需求將推動政策和市場規(guī)則不斷完善。2023年9月，國家發(fā)改委、能源局印發(fā)我國首個電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則——《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（試行）》，明確儲能和虛擬電廠等新型經營主體參與交易。隨著電力市場的加快推進和峰谷價差拉大,儲能可以作為主體參與到電力現(xiàn)貨市場、輔助服務市場，通過參與交易獲得收益。從已公布的1月電網(wǎng)代購電價看，現(xiàn)有19個地區(qū)的最大峰谷價差超過0.7元/kWh，廣東、江蘇和湖北峰谷價差最大，分別達到1.3053元/kWh、1.1414元/kWh和1.0693元/kWh?？梢?，新型儲能收益正在逐漸打開。二、新型儲能技術面臨形勢美國、歐盟和日本等在2017～2018年先后發(fā)布了儲能技術發(fā)展路線圖，將鋰離子電池、液流電池、超級電容、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等確定為重點關注的技術類型，并加大了技術研發(fā)投資。美國于2020年發(fā)布了儲能大挑戰(zhàn)路線圖，還對金屬納基電池、鋅基技術、可逆燃料電池、液體空氣儲能、氫儲能等進行了探討，更加重視技術創(chuàng)新引領和產業(yè)鏈完善。電化學儲能方面，我國鋰離子電池儲能處于國際先進水平，基本實現(xiàn)國產化，但是自動化程度有待提升，部分核心部件如高精度膜頭依賴國外進口，在高精度高速極片熱復合設備、大面積高速真空鍍鋰設備、干法極片設備等新裝備方便開發(fā)較少。液流電池方面，我國全釩液流電池儲能總體處于國際領先水平，少數(shù)釩電堆關鍵材料如質子交換膜主要由國外廠商掌握核心知識產權，雙極板和電極由于產業(yè)鏈不完善尚未擺脫國外市場的制約，國外目前在加緊布局鐵鉻液流、鋅溴液流電池。其他電池方面，鈉硫電池技術被日本NGK壟斷，鈉氯化鎳電池方面我國通過引進美國GE公司技術進行產業(yè)化。機械儲能方面，我國先進壓縮空氣儲能技術研發(fā)處于國際領先水平，但是大功率電動機的設計和制造水平較為欠缺，仍需依賴國外進口。飛輪儲能方面，美國處于國際領先水平，我國的大儲能量飛輪、高速電機、磁懸浮等關鍵技術積累不充分，總體技術水平和國外相比差距約10年。電磁儲能方面，我國的混合型電容器處于國際領先水平，雙電層電容器和贗電容器處于跟跑水平，但是高進度涂敷模頭等高精度部件和碳粉、隔膜、鋁箔等核心材料尚依賴國外進口。1、新型儲能產業(yè)技術趨勢展望從技術路線發(fā)展來看，壓縮空氣儲能及飛輪儲能技術正在加快商業(yè)應用部署。電化學儲能中鋰離子電池技術較為成熟、商業(yè)化初具規(guī)模，鈉硫電池正加快商業(yè)應用部署，液流電池加速示范應用，電化學儲能作為新型儲能的主力軍，已經開始從兆瓦級別的示范應用邁向吉瓦級別的規(guī)模市場化。氫儲能等其他類型的新型儲能技術由于技術成熟度較低，大部分處于開發(fā)和示范應用階段，其中氫儲能正加速推進商業(yè)應用部署。從技術支撐體系來看，中國新型儲能創(chuàng)新單元主要包括電網(wǎng)安全與節(jié)能國家重點實驗室、太陽能光伏發(fā)電技術國家重點實驗室等國家重點實驗室;北京國能新能源產業(yè)投資基金、長沙先進儲能產業(yè)投資基金合伙企業(yè)等產業(yè)投資基金;GB/T36547-2018《電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術規(guī)定》、GB/T36558-2018《電力系統(tǒng)電化學儲能系統(tǒng)通用技術條件》等技術標準。從各類新型儲能技術性能指標對比來看，鋰離子電池、飛輪儲能、超級電容儲能的綜合效率較高;壓縮空氣儲能的度電成本較低，使用壽命較高;除壓縮空氣儲能外，其他儲能技術的響應靈敏度均處于較高水平;電化學儲能中的鋰離子電池不僅適用于能量型儲能應用，也適用于功率型、容量型儲能應用，其應用領域最為廣泛。從新型儲能技術方向上看，絕大多數(shù)投資投向了與電化學儲能相關的項目，其中的絕大多數(shù)與鋰離子電池相關，少數(shù)其他方向項目包括鈉離子電池、液流電池等。股權投資市場對儲能技術的選擇基本上與儲能市場中新型儲能占比吻合，這一方面反映出當前鋰離子電池在性能、價格和安全性等方面已較為貼合儲能應用需求，另一方面也反映出儲能技術路線仍存不確定性，多數(shù)機構對可能替代鋰離子電池的潛在技術路線仍持觀望態(tài)度。從鋰電池儲能產業(yè)鏈角度分析，22%的被投項目專注于上游電池材料和設備;27%的被投項目專注于中游包括電池在內的儲能裝置的生產，11%的被投項目專注于數(shù)字儲能技術，13%的項目可以提供集成后的儲能系統(tǒng)產品;17%為在產業(yè)鏈下游運營儲能項目的企業(yè)，包括工商業(yè)儲能、家庭儲能等企業(yè)。電化學儲能領域中，投資布局向中游集中更為明顯，超過半數(shù)的被投項目處于產業(yè)鏈中游。整體來看，電化學儲能是當前發(fā)展最快的新型儲能技術，是新型儲能技術的主力軍，其擁有更高的能量密度，產業(yè)鏈配套更加成熟，相較于其他儲能技術在場景應用、技術、成本、建設周期、轉換效率及選址要求上更具優(yōu)勢，具有高度的靈活性，其中鋰電池儲能是當前最具備投資潛力的新型儲能技術，此外，鈉硫電池、全釩液流電池、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等技術也具備較大的投資潛力。當前，新型儲能技術的發(fā)展正處于快速演進和創(chuàng)新的階段。從整體趨勢看，目前新型儲能系統(tǒng)向著低成本、高安全、長壽命方向不斷發(fā)展，進而帶動細分領域的技術隨之變化。

2、儲能應用場景發(fā)展趨勢分析儲能按照應用場景可以分為電源側、電網(wǎng)側、用戶側儲能。其中電源側、電網(wǎng)側儲能又稱為大儲，用戶側儲能可分為工商業(yè)儲能和家庭儲能。國內裝機形式以大儲為主，未來獨立儲能有望成為大儲主流形式，其收益模式包括容量租賃、現(xiàn)貨套利、輔助服務、容量補償，多個省份探索出三大創(chuàng)新商業(yè)模式；工商業(yè)儲能盈利模式主要包括：峰谷套利、能量時移、需量管理、備電需求以及未來的電力現(xiàn)貨市場套利及電力輔助服務，目前工商業(yè)經濟性主要來自峰谷價差套利。此外，“虛擬電廠+工商業(yè)儲能”有望相互賦能，實現(xiàn)市場化與電力系統(tǒng)加速融合；全球戶儲增速翻倍，歐洲是最大市場，目前歐洲戶儲去庫將完成，產品逐步向一體機轉變，企業(yè)盈利能力有望提升。不過當前我國主要發(fā)電集團的發(fā)電側儲能EPC項目投資呈逐年虧損態(tài)勢。目前國內的發(fā)電側資源，基本被以國家能源投資集團（簡稱“國能”）、中國華能集團（簡稱“華能”）、中國華電集團（簡稱“華電”）、中國大唐集團（簡稱“大唐”）、國家電力投資集團（簡稱“國電投”）為首的“五大”發(fā)電集團和以國投電力、中廣核、中國三峽、華潤電力、中節(jié)能、中核集團為首的“六小”發(fā)電集團控盤。公開數(shù)據(jù)顯示，上述企業(yè)的年發(fā)電總量約占我國年發(fā)電總量的超80%，因此并稱發(fā)電側“五大六小”集群，“五大六小”企業(yè)也是發(fā)電側鋰離子儲能項目EPC項目策劃和實施的重要載體，一旦這些企業(yè)因虧損而暫?；螂A段性放棄發(fā)電側儲能項目（以下簡稱“大儲能”），對我國能源結構的調整轉型和儲能行業(yè)的健康發(fā)展將是致命的。事實上，無論上述企業(yè)是“放棄”還是階段性“暫?！保诖髢δ芤?guī)模高速增長的當下，諸如“市場爭奪戰(zhàn)”、“價格戰(zhàn)”、“高投資杠桿”等問題已屢見不鮮，大儲能業(yè)務已然受到了發(fā)展阻力，并有在2024年出現(xiàn)大幅下跌的可能。據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示，儲能板塊的凈利潤增長率在2022年達到高點，接近70%，但2023年直線下滑至40%，預計2024-2025年將降至20%左右。新能源汽車飛速發(fā)展鋰離子電池已然不再是儲能電站的唯一選擇，但鋰離子電池目前依舊是我國純電動、插電式汽車的唯一選擇，把汽車一步步演化為我國能源結構全面升級轉型（綠色電力比重提升）的重要載體。隨著國內多地峰谷價差進一步拉大、分時電價機制完善、虛擬電廠與電力現(xiàn)貨市場的完善，同步伴隨新能源汽車保有量的持續(xù)增長、V2G【Vehicle-to-grid(車輛到電網(wǎng))】技術的應用范圍進一步增大，新能源汽車將為儲能業(yè)務下階段發(fā)展創(chuàng)造更大空間。公安部公布的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，我國新能源汽車保有量達2041萬輛，全年新注冊登記743萬輛，另據(jù)《中共中央國務院發(fā)布關于全面推進美麗中國建設的意見》精神，到2027年我國新增汽車中新能源汽車占比力爭達到45%，照此估算，屆時新能源汽車的保有量將超6000萬輛，即使其中僅有500萬輛新能源汽車參與V2G給電網(wǎng)放電，每輛每天放電20kWh，每天就可以放電1億kWh，一年就可以放電365億kWh，相當于36.5GWh的儲能電池迎來了高效運營。無疑，新能源汽車作為儲能終端有數(shù)量大、分布廣的優(yōu)勢，可以形成龐大的儲能容量，同時新能源汽車還具備雙向輸電的能力，既能將儲能釋放到電網(wǎng)中，也能從電網(wǎng)中獲取能量，能夠與電力系統(tǒng)進行有效互動。其中的很大一部分都可以成為移動儲能終端。

儲能技術最新動態(tài)新微型原子能電池可穩(wěn)定發(fā)電50年近日，我國一家叫貝塔伏特的公司宣布，研制出一款微型原子能電池。為了解決核電池效率不高的問題，貝塔伏特的科研團隊開發(fā)了一種高性能的單晶金剛石半導體，厚度僅為10微米。把2微米厚的鎳63薄片放在兩片金剛石半導體轉換器之間，就可以穩(wěn)定持續(xù)地激發(fā)出電荷。最終，成功研制出這款型號為BV100微型核電池，其功率100微瓦，電壓3伏，體積15×15×5立方毫米，甚至比一枚硬幣還小。除了體積小以外，最大的特點是可以實現(xiàn)50年穩(wěn)定發(fā)電，并且無需充電、無需維護。而在安全性方面，也不用擔心，它不產生外部輻射，針對針刺和槍擊不起火，不爆炸。同時，原子能電池的發(fā)電功率穩(wěn)定，不會因惡劣環(huán)境和負載而變化，可在零上120度和零下-60度范圍內正常工作，并且沒有自放電。由于擁有眾多優(yōu)點，這款核電池在眾多領域也將具有廣泛的應用前景，例如航空航天、人工智能設備、醫(yī)療器械、微型機電系統(tǒng)、傳感器、小型無人機和微型機器人等等。甚至說，在技術理論上，如果可以把功率提高一些，達到手機的使用需求，那么配備了核電池的手機、小型無人機終身無需充電。如果能實現(xiàn)，這必將是一個劃時代的電池產品。目前，貝塔伏特也表示，正與國內院校聯(lián)合研發(fā)，采用鍶90、钷147和氘同位素，研制更高功率的電池。當然了，更關鍵的是，這款原子能電池已經進入中試階段，即將量產投入市場。到時候，BV100也將是世界上首塊量產的民用核電池。鋰金屬固態(tài)電池取得大突破：10分鐘完成充電，可循環(huán)至少6000次哈佛大學約翰A保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員近日開發(fā)了一種新型鋰金屬固態(tài)電池，可以充放電循環(huán)至少6000次，比任何其他袋式電池都要多，而且可以在幾分鐘內完成充電。相關研究成果發(fā)表在知名學術期刊《自然材料》上。在該設計中，當鋰離子在充電過程中從陰極移動到陽極時，鋰化反應被限制在淺層表面，離子附著在硅顆粒表面而不進一步滲透。這與傳統(tǒng)鋰離子電池的化學反應截然不同，后者通過深度鋰化反應穿透硅顆粒，最終導致其被破壞。在固態(tài)電池中，硅顆粒表面的鋰離子受到限制，并經歷動態(tài)的鋰化過程，在硅顆粒核心周圍形成鋰金屬電鍍層。這些被電鍍的顆粒形成了一個均勻的表面，電流密度均勻分布，防止了枝晶的生長。研究團隊表示，由于電鍍和剝離過程可以在平坦的