本文梳理了新型储能六大技术路线的特点、产业现状和未来发展趋势港股开户配资,并提供了详细的资料包,帮助大家深入了解该领域。
2023年底,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达3139万千瓦,可以满足2000万户居民的用电需求!
2024年,“发展新型储能”被首次写入政府工作报告。目前,新型储能技术已在各地开展应用。
江苏如东,全国首个100MWh重力储能项目,即将投入运行,中国重力储能将实现“从0到1”的突破。
广东佛山宝塘储能站,是我国一次性建成的最大电网侧独立锂电池储能电站。装机规模300兆瓦,每年可向粤港澳大湾区输送4.3亿度清洁电能,减少二氧化碳排放30万吨。
“十四五”以来,我国新增新型储能装机直接推动经济投资超1000亿。
《新型电力系统发展蓝皮书(征求意见稿)》将锂电池、钠电池、液流电池、压缩空气、飞轮、重力六种新型储能技术列入规模化、高安全性新型储能技术装备发展重点。
六大技术路线都有哪些特点、产业现状如何,未来技术应怎样发展?本文将对以上技术路线的概念、产业链、技术发展趋势等内容进行详细梳理,并针对每种技术都汇总了一套资料包,共200份,希望能帮大家深入了解新型储能这一黄金赛道,把握机遇。
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01锂电池储能
锂离子电池是目前技术相对成熟,发展势头最为迅猛的电化学储能,是未来新型储能发展的C位技术路线。我在《为什么锂电池需求如此巨大?强烈推荐这篇知识大全》中,梳理了锂电池概念定义、工作原理、行业现状、产业链等内容,需要学习的朋友可以点击阅读。
1、产业链
锂离子储能产业链,由上游设备商,中游集成商和下游应用端组成。其中设备包括电池、EMS、BMS、PCS、热管理等;集成商包括储能系统集成和EPC;应用端主要由电源侧、电网侧、用户侧组成。
锂电池储能产业链全景图
2、技术发展趋势
(1)快充趋势带动材料体系升级
随着长续航电池的逐步推广,快充已成为锂电行业下一个亟待突破的奇点。
碳硅进行掺混后,在相同粒径下,对应维持相同的倍率性能的条件下,天然石墨/硅的比例越高,材料的比容量越高。掺杂改性的核心目的在于提升负极材料比容量。但硅材料体积膨胀系数较高,同样需要进行改性处理,工艺相对复杂,难度相对较高。目前来看,业内企业主要在硅碳负极路线发力,因为掺混材料的性能天花板远高于纯碳基负极。
(2)复合铜箔成为新选择
复合铜箔具备降本、减重、安全等优势,成为负极集流体的新选择。
降本:相较于传统铜箔,复合铜箔并未全部采用金属铜,而是中间采用高分子层,上下两侧为金属薄膜,降低了原材料成本。磁控溅射设备和电镀设备供应商有望在这一轮趋势中受益。
(3)磷酸锰铁锂为主流升级方案
磷酸锰铁锂在业内被认为是升级版磷酸铁锂,是目前主流的的磷酸铁锂升级方案。二者同属于磷酸盐体系,制备工艺类似,固相法简单适合工业化生产,液相法更复杂但产品性能更好其制备方法与磷酸铁锂类似,生产设备基本可以共线。
碳纳米管产品一方面在磷酸锰铁锂产品层面成为“刚需”,另一方面,在传统产品中也有望逐渐对碳黑形成替代。
3、锂电池资料包
02钠电池储能
钠离子电池是一种依靠钠离子在正负极间移动来完成充放电工作的二次电池。钠离子电池工作原理与锂离子电池“摇椅式”原理相似,充电时,钠离子从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极;放电时则相反,与锂离子电池的工作原理相似。
我在《又一钠电项目落地!雷军都看好的新赛道到底如何?一文读懂钠电优势、产业链、技术路线》中,梳理了钠电池工作原理、两大优势、行业现状、产业链等内容,可以点击题目阅读。
1、产业链
钠离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成,和锂离子电池的生产设备基本可实现兼容,降低了产业化难度。
我国钠离子电池产业链还处于初级阶段,产业布局尚不成熟。钠离子电池产业链结构与锂电类似,包括上游资源企业、中游电池材料及电芯企业。
图源:国泰君安
目前,国内钠离子产业化中有两类企业备受关注。
一类是以宁德时代为首的锂电龙头企业,具备规模化起量迅速、上下游客户结构稳定两大在位者优势,有利于其快速抢占钠电市场。宁德时代于2021年发布第一代钠离子电池。
另一类是以中科海钠为首的专注于钠离子电池研发的新锐企业。其研发基础雄厚,涉及电池、正负极、电解液、隔膜等全领域,量产走在世界前列,具备先行开拓市场潜力。
国内部分企业钠离子电池布局:
2、技术发展趋势
(1)提高能量密度:钠电池相比锂电池具有更高的能量密度,但目前仍需进一步提高。近年来,通过优化正负极材料以及电解质的组合,钠电池的能量密度有所提升,并且有望继续增加。
(2)延长循环寿命:钠电池的循环寿命是其发展的重要指标之一。目前,钠离子在电池运行过程中与电解质和电极材料之间的相互作用会引起一系列问题,例如容量衰减和性能下降。因此,研究和开发更高效的电极材料和电解质,以改善钠电池的循环寿命是重要的技术趋势之一。
(3)扩大应用范围:钠电池具有较高的安全性和成本优势,这使得它们在储能领域具有广阔的应用前景。随着技术的不断进步和成本的降低,钠电池将逐渐扩大在智能电网、电动车、可再生能源等领域的应用。
3、钠电池资料包
03液流电池储能
液流电池本征安全、循环寿命较长,定位大规模、长时储能技术。液流电池与传统蓄电池不同,其活性物质是储存在外部储罐中的液体电解质,输出功率和储能容量相互独立,可通过增加电解质的量增加储能容量,可拓展性好;充放电过程不涉及物相变化,循环寿命长;电解液为水溶液,安全性较高。
1、产业链
从产业链环节来看,电解液和电堆是全钒液流电池的核心部件。
电解液的主要原材料为五氧化二钒及硫酸,约占总成本的41%,因此上游钒的价格变化对电池成本有很大影响,电解液生产公司包括大连博融、湖南银峰、河钢股份等。
电堆由双极板、隔膜、电极等构成,约占总成本的37%,电堆目前多数由钒电池生产企业内部供应,包括大连融科、北京普能等。
隔膜目前大部分供应商用的是杜邦公司的Nafion膜,国内企业也已开展相关布局,其中东岳集团已成功研发用于全钒液流电池的质子交换膜。
石墨毡电极是全钒液流电极的首选材料,部分公司采用优化碳纤维生产工艺,制备相关电极材料。
全钒液流整机制造公司主要有大连融科、北京普能、伟力得、上海电气等。
全钒液流电池产业链:
资料来源:东海证券
2、技术发展趋势
(1)高效能化:为了满足不断增长的高能量需求,液流电池技术正在向高效能化方向发展。通过改进电极材料、优化电池结构和提高电解质的浓度等方法,有望提高液流电池的能量密度和效率。
(2)环保化:随着环保意识的不断提高,液流电池技术也在向环保化方向发展。采用环保材料、减少废弃物排放和实现废弃电池的回收再利用等措施,有助于降低液流电池对环境的影响。
(3)多元化:液流电池技术的另一个发展趋势是多元化。目前,除了常用的铁铬液流电池和全钒液流电池外,还有许多其他类型的液流电池正在开发中。这些新型液流电池具有更高的能量密度和更低的成本,有望在未来的储能市场中占据一席之地。
3、液流电池资料包
04压缩空气储能
压缩空气储能是一种以空气为储能介质的物理储能方式,也是较为成熟的物理储能技术,被认为是抽水蓄能之外最具可行性的大容量长时间储能方案。
1、产业链
压缩空气储能产业链分为上游设备及盐穴/储气罐、中游项目工程建设、下游电网系统投资运营三个部分。
上游核心设备包括空气压缩机、透平膨胀机、换热器等。空气压缩机相关厂商包括陕鼓动力、沈鼓集团等;换热/储热装备和透平膨胀机厂商主要包括哈尔滨电气、东方电气、上海电气、金通灵等;盐穴/储气罐主要厂商包括苏研井神和中国盐业等。
中游新型压缩空气储能系统目前主要有三个新的技术路径:蓄热式压缩空气储能、液态压缩空气储能系统、超临界压缩空气储能系统。
目前压缩空气储能发展整体上处于示范验证与商业推广过渡的阶段。目前我国已有百兆瓦级压缩空气储能示范项目完成建安,参与企业包括中国电建、中国能建和中储国能等。
下游可接入电网系统,起到削峰填谷、可再生能源消纳等作用。投资运营主要参与企业包括华能集团、大唐集团、国家能源集团和中国能建数科集团等。
2、技术发展趋势
从整体系统看,压缩空气储能技术将向大规模、高效率、系统化方向发展。目前正在规划的压缩空气储能规模不断增大,设计效率不断提升,已经由10 MW级别逐步增大至100 MW级别,设计效率由50%提升至70%甚至更高。
从构成环节看,各环节都在往低损耗、高效率、降成本方向发展。压缩环节和膨胀发电环节技术发展主要聚焦于通过适应宽工况、高负荷、非稳态运行的设计,提升系统效率。
3、压缩空气储能资料
05飞轮储能
飞轮储能系统具有响应快、寿命长、温度适应性好、效率高、容量大、对环境友好等优点。
1、产业链
飞轮储能当前主要正处于广泛的实验阶段,小型样机已经研制成功并有应用于实际的例子,正向发展大型机的趋势发展。
国外飞轮储能技术主要集中在飞轮调频电站、UPS等领域,已经有一定规模的使用。
国内早期从事飞轮储能技术研发的单位有:北京飞轮储能(柔性)研究所、核工业理化工程研究院、中科院电工研究所、清华大学、华北电力大学、北京航空航天大学等。
国内从事飞轮储能系统的实际应用开发的企业包括华阳股份、泓慧国际能源、微控能源、国机重装、广大特材、苏交科、湘电股份等。
随着技术的成熟和价格的降低,飞轮储能有望成为领域的一项新的革命。
2、技术发展趋势
(1)进一步提高角速度(w)则大有可为
可通过提升轴承技术和真空技术实现。一方面,通过更优的磁悬浮控制技术使轴承在高速旋转中保持可靠性、承载力,提高可应许的角速度上限;另一方面,通过提高真空度和真空散热,减少飞轮高速转动中的风阻(摩擦力),提高角速度。
(2)应用场景不断打开,尤其在地铁、电网和UPS相关领域
相比市场主流的锂电池,飞轮储能在循环次数、瞬时功率、响应速度、安全性等方面优势突出,但也存在能量密度低、自放电率高的劣势。
飞轮储能与锂离子电池储能技术指标对比
基于飞轮储能的特点,其最适用于充放电频次高、响应速度快、功率大、且放电时间短的应用场景,即地铁能量回馈、不间断电源和电网调频三大领域,目前商业化应用正逐步开展。
3、飞轮储能资料包
06重力储能
重力储能,是利用建筑物、山体、地形等高度差,通过将“重物”运上运下,实现电能和重力势能之间的转换,进而储电与发电。
与其他储能类型相比,重力储能能量转换效率可达80-85%、建站选址灵活、安全性和稳定性较高,应用优势明显。
1、产业链
重力储能可应用于发电侧、用户侧、电网侧等多种场景,但目仍处于发展早期,全球范围内并未形成成熟的商业化项目,未来具备广阔的市场空间。
主要参与厂商中国天楹与重力储能技术开发商EV签署《技术许可使用协议》,通过引进并推广EV公司先进技术,加速推动重力储能项目在中国落地。
EV是全球重力储能领域龙头,并率先实现商用,尤其在行业核心壁垒即“算法”上通过高精度人工智能算法保障充放电过程中砖块2.9秒快速移动到指定位置的精确性,实现项目质量行业领先。
中国天楹获得EV国内独家技术许可港股开户配资,目前携手三峡等央企,预计伴随全球第一个项目落地验证后,储能业务有望高增。
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