儲(chǔ)能電池被認(rèn)為是將來(lái)電網(wǎng)大規(guī)模接入間歇性可再生能源,以及電動(dòng)汽車能夠大范圍推廣的關(guān)鍵技術(shù)之一,主要包括鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池、液流電池、鈉基電池等。近年來(lái),鋰電池在電網(wǎng)儲(chǔ)能和動(dòng)力電池市場(chǎng)被業(yè)界寄予厚望,2015年5月,美國(guó)特斯拉公司發(fā)布名為Powerwall(采用鋰電池技術(shù))的家用儲(chǔ)能電池,開始涉足儲(chǔ)能市場(chǎng),更是引發(fā)全球關(guān)注。下面將介紹電網(wǎng)儲(chǔ)能電池的現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹目前發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁的鋰電池的境況。
全球儲(chǔ)能TOP10
根據(jù)美國(guó)能源部全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)(DOEGlobalEnergyStorageDatabase)的統(tǒng)計(jì),目前全球有超過(guò)50個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)在運(yùn)行或即將運(yùn)行電網(wǎng)儲(chǔ)能電池,安裝容量最大的10個(gè)國(guó)家占全球總量的85%。其中,美國(guó)是全球毫無(wú)爭(zhēng)議的領(lǐng)先者,達(dá)到了848兆瓦,占全球的52%,其三大主流儲(chǔ)能電池技術(shù),鋰電池、鉛酸電池和液流電池的安裝量分別占全球的50%、60%和37%。日本排名第2,總?cè)萘繛?02兆瓦,約為美國(guó)的1/4。中國(guó)的電網(wǎng)儲(chǔ)能電池總?cè)萘繛?8兆瓦(尚有規(guī)劃中的50兆瓦容量未計(jì)入),位列意大利和智利之后排名第5位。目前,中國(guó)的電網(wǎng)儲(chǔ)能電池主要采用的是鋰電池,共計(jì)58兆瓦,比例超過(guò)85%。
電池儲(chǔ)能仍屬小眾
儲(chǔ)能電池目前仍然處于很初級(jí)的發(fā)展階段,在所有電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)中只占很小的份額。截至2015年10月底,全球電網(wǎng)儲(chǔ)能電池的總安裝量為1631兆瓦(含所有在運(yùn)、在建、已簽約以及已宣布的儲(chǔ)能容量),僅占所有儲(chǔ)能容量的1%,抽水蓄能占據(jù)全球電網(wǎng)儲(chǔ)能的絕大多數(shù)(96%),儲(chǔ)熱和機(jī)械儲(chǔ)能分別占2%和1%。若統(tǒng)計(jì)口徑改為運(yùn)行中的各類技術(shù),儲(chǔ)能電池的占比進(jìn)一步降為0.4%。
在儲(chǔ)能電池中,鋰電池的總?cè)萘繛?18兆瓦,約占所有儲(chǔ)能電池的一半,鉛酸電池(9%)、液流電池(6%)等其它儲(chǔ)能電池占據(jù)另一半份額。鋰電池中,目前可運(yùn)行的總?cè)萘繛?42兆瓦(占總量的42%)、在建221兆瓦、已簽約127兆瓦、已宣布建設(shè)計(jì)劃的128兆瓦。
全球容量快速增長(zhǎng)
近幾年,電網(wǎng)儲(chǔ)能電池發(fā)展速度很快,2015年的總?cè)萘渴?003年的近11倍。最近兩年的增長(zhǎng)速度更為驚人,新增近1吉瓦,約占累計(jì)總?cè)萘康?0%。美國(guó)的發(fā)展歷史最長(zhǎng)久,早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)開始安裝,近兩年則迎來(lái)了市場(chǎng)規(guī)模的爆發(fā),全球的增長(zhǎng)也主要來(lái)自于美國(guó)。日本在進(jìn)入2000以后,發(fā)展較為平穩(wěn)。中國(guó)則從2010年左右,才開始重視電網(wǎng)儲(chǔ)能電池的發(fā)展。
電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)大
電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)的功率、最大放電時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、效率、充放電次數(shù)、成本等因素,決定了其應(yīng)用的可行性及場(chǎng)合。
抽水蓄能擁有功率大、放電時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn),效率在60%~70%之間,當(dāng)前全球最大的在運(yùn)抽水蓄能電站是位于美國(guó)佛吉尼亞州的巴斯康蒂抽水蓄能電站,容量達(dá)到了3吉瓦,發(fā)電最大時(shí)長(zhǎng)為10小時(shí)18分鐘。壓縮空氣儲(chǔ)能的最大放電時(shí)間和功率也都較大,但效率一般不超過(guò)50%,當(dāng)前全球最大的在運(yùn)壓縮空氣儲(chǔ)能電站位于德國(guó)的埃爾斯費(fèi)萊特,容量達(dá)到了321兆瓦,發(fā)電最大時(shí)長(zhǎng)為2小時(shí),效率為42%。儲(chǔ)能電池種類繁多,其最大容量一般在幾十兆瓦,最大放電時(shí)長(zhǎng)為幾個(gè)小時(shí),轉(zhuǎn)換效率為60%~90%,當(dāng)前全球最大的儲(chǔ)能電池位于美國(guó)的德克薩斯州,容量為36兆瓦,放電時(shí)長(zhǎng)為40分鐘。規(guī)劃中的最大儲(chǔ)能電池容量近100兆瓦,放電時(shí)長(zhǎng)為4個(gè)小時(shí),位于美國(guó)加利福尼亞州。電容、飛輪、超導(dǎo)的放電時(shí)長(zhǎng)一般較短,功率也較小。其中,美國(guó)擁有2個(gè)功率近400兆瓦的飛輪儲(chǔ)能裝置,但并非該項(xiàng)技術(shù)的主流。
中國(guó)電網(wǎng)儲(chǔ)能電池工程一覽
中國(guó)的電網(wǎng)規(guī)模、發(fā)電裝機(jī)、風(fēng)電和光伏等可再生能源裝機(jī)均位列世界第一,但儲(chǔ)能電池容量不足美國(guó)的1/10。國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范項(xiàng)目(國(guó)家電網(wǎng)),南方電網(wǎng)寶清儲(chǔ)能電站項(xiàng)目等均取得了良好的運(yùn)營(yíng)效果,大量建設(shè)儲(chǔ)能電池將會(huì)是中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)之一。
目前,中國(guó)共有60個(gè)電網(wǎng)儲(chǔ)能電池工程,在運(yùn)53個(gè),在建4個(gè),已簽約或宣布3個(gè)。按技術(shù)來(lái)看,所有60個(gè)工程中有50個(gè)采用的是鋰電池技術(shù),總?cè)萘繛?8兆瓦,占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,其中有45個(gè)(或90%)工程采用的是磷酸鐵鋰技術(shù),總?cè)萘?1兆瓦。在美國(guó)和日本,鋰電池也是最廣泛采用的電網(wǎng)儲(chǔ)能電池技術(shù),份額均在50%左右。
誰(shuí)是未來(lái)潛力股
盡管目前電動(dòng)汽車的總保有量還不高,但未來(lái)電動(dòng)汽車配備的動(dòng)力電池不僅將改變交通用能的現(xiàn)狀,還可能作為移動(dòng)的儲(chǔ)能電池與電網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)。
目前動(dòng)力電池市場(chǎng)主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。其中,鉛酸電池技術(shù)因能量密度較低、自放電率較高,一般應(yīng)用在低速和城市短途電動(dòng)車上,無(wú)法應(yīng)用于時(shí)速80公里以上的電動(dòng)汽車;鎳氫電池則因生產(chǎn)成本較高、自放電率高等原因,主要用于混合動(dòng)力汽車,很少用于純電動(dòng)汽車;鋰電池因?yàn)楸饶芰亢捅裙β矢�,工作溫度范圍寬、自放電小與循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)成為了汽車動(dòng)力電池的主流。美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟(USABC)認(rèn)為,動(dòng)力鋰電池是迄今為止最能滿足電動(dòng)汽車中遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)的技術(shù),是未來(lái)最值得投資的電池技術(shù)。
全球鋰電池市場(chǎng)TOP10
無(wú)論是電網(wǎng)儲(chǔ)能電池還是汽車動(dòng)力電池,鋰電池將會(huì)是未來(lái)最主要的技術(shù)選擇。
鋰電池以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,目前主流技術(shù)多以鈷酸鋰,錳酸鋰,鎳鈷鋁,鎳鈷錳,磷酸鐵鋰等為正極材料,后三者主要用于電動(dòng)汽車,代表廠商分別是特斯拉、北汽和比亞迪。
目前,全球鋰電池市場(chǎng)主要被日、韓、中三國(guó)占據(jù)。2014年全球前十電池企業(yè)占全球67%產(chǎn)值,其中,韓國(guó)三星SDI與LG化學(xué)合計(jì)占27%,日本松下與索尼合計(jì)占21%,中國(guó)最大的五家企業(yè)合計(jì)占16%。從企業(yè)來(lái)看,排名前六的是三星SDI、松下、LG化學(xué)、索尼、ATL和比亞迪,市場(chǎng)份額分別是15%、14%、11%、11%、7%和4%。
動(dòng)力電池行業(yè)仍處于發(fā)展初期,競(jìng)爭(zhēng)格局非常不穩(wěn)定,隨著電動(dòng)汽車的迅猛發(fā)展未來(lái)的企業(yè)市場(chǎng)份額將發(fā)生較大的變化。尤其是作為蘋果優(yōu)質(zhì)供貨商的ATL和產(chǎn)業(yè)布局完整的比亞迪有望挑戰(zhàn)日韓企業(yè)的龍頭地位。
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