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國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì) - 全文

2018年02月07日 10:24 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:鋰電池(170842)

中國(guó)作為新能源強(qiáng)國(guó),新能源產(chǎn)業(yè)在近年來(lái)得到了快速發(fā)展,儲(chǔ)能領(lǐng)域也一直被密切關(guān)注,面對(duì)巨大的市場(chǎng)需求與潛力,國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能企業(yè)如沉睡雄獅蓄勢(shì)待發(fā)。

能源是人類賴以生存和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家安全和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基石。隨著人類社會(huì)的發(fā)展,人類對(duì)能源的需求日益增加,但是生態(tài)環(huán)境不斷惡化,特別是溫室氣體排放導(dǎo)致日益嚴(yán)峻的全球氣候變化,近幾年這一矛盾更加嚴(yán)峻。目前,我國(guó)已成為世界能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),我國(guó)對(duì)能源的需求在持續(xù)增長(zhǎng),因此,調(diào)整能源結(jié)構(gòu)已迫在眉睫:一方面要開發(fā)新的能源來(lái)滿足需求,另一方面我們要合理有效地利用可再生能源。

可再生能源包括:風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、海洋能及小水電等,是一次能源,通常被轉(zhuǎn)化為電能使用。在開發(fā)利用可再生能源的過(guò)程中,電能儲(chǔ)存技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。眾所周知,風(fēng)能和太陽(yáng)能在使用過(guò)程中存在不連續(xù)、不穩(wěn)定性,需要經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)穩(wěn)定后再入網(wǎng),同時(shí)采用離網(wǎng)發(fā)電模式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,儲(chǔ)能系統(tǒng)也是必不可少的;另一方面,在能源的使用過(guò)程中存在使用不均衡現(xiàn)象,儲(chǔ)能系統(tǒng)可以用于電網(wǎng)的“削峰填谷”,從而提高能源的利用率。為了推進(jìn)可再生能源發(fā)電的大規(guī)模利用,提高替代能源電站的效率以及維護(hù)國(guó)家能源的安全,研究?jī)?chǔ)能技術(shù)具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究和開發(fā),例如日本政府的“新陽(yáng)光計(jì)劃”、美國(guó)的“DOE項(xiàng)目計(jì)劃”以及歐盟的“框架計(jì)劃”等都將儲(chǔ)能技術(shù)作為研究重點(diǎn)。我國(guó)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)也十分重視,高效能源轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能技術(shù)已列為未來(lái)國(guó)家火炬計(jì)劃優(yōu)先發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域,中國(guó)儲(chǔ)能電池產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟已于2009年11月成立。此外,根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)下達(dá)的《2000-2015年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》,到2015年,小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組年生產(chǎn)能力達(dá)到5萬(wàn)臺(tái),總產(chǎn)量累計(jì)將達(dá)到34萬(wàn)臺(tái),總裝機(jī)容量為10.5萬(wàn)kW,總產(chǎn)值約9億元,其中儲(chǔ)能系統(tǒng)的銷售額應(yīng)過(guò)億元,必將拉動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在強(qiáng)大的社會(huì)發(fā)展需求和巨大的潛在市場(chǎng)推動(dòng)下,基于新概念、新材料和新技術(shù)的儲(chǔ)能新體系不斷涌現(xiàn)。儲(chǔ)能技術(shù)正向大規(guī)模、高效率、長(zhǎng)壽命、低成本、無(wú)污染的方向發(fā)展。

儲(chǔ)能市場(chǎng)——總?cè)萘渴挚捎^、用戶側(cè)潛力巨大

中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)巨大,中國(guó)能源研究會(huì)發(fā)布的《中國(guó)能源展望2030》數(shù)據(jù)顯示:

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

新能源裝機(jī)規(guī)模將貢獻(xiàn)90%的能源消費(fèi)增量,配套儲(chǔ)能裝置的功率按照風(fēng)電與光伏裝機(jī)容量的15%計(jì)算,到2030年,儲(chǔ)能電池需求有望達(dá)到8.5億kWh,以單位千瓦時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)(鋰電池)1200元的價(jià)格計(jì)算,中國(guó)風(fēng)光儲(chǔ)能市場(chǎng)空間有望達(dá)到1萬(wàn)億元(人民幣)。

對(duì)面如此巨大的市場(chǎng)份額,國(guó)內(nèi)商業(yè)巨頭按捺不住紛紛開始動(dòng)作,今年1月初,在中國(guó)制造高峰論壇上,董明珠個(gè)人、大連萬(wàn)達(dá)集團(tuán)、中集集團(tuán)等與珠海銀隆新能源有限公司簽署增資協(xié)議,共同增資30億元,獲得珠海銀隆22.388%的股權(quán)。

目前的應(yīng)用領(lǐng)域看來(lái),儲(chǔ)能的三大領(lǐng)域有:大型風(fēng)光儲(chǔ)能、通信基站的后備電源、家庭儲(chǔ)能。其中通信基站的后備電源領(lǐng)域目前占比重較大,家庭儲(chǔ)能借著特斯拉掀起的“能源家庭”浪潮,有較大的進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)容的空間,大型風(fēng)光儲(chǔ)能短期看來(lái)勢(shì)頭不大。

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

但就鋰電子而言,不是每種儲(chǔ)能領(lǐng)域都適用鋰電池。下圖展示了2000年至2016年,中國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)量在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用份額。

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

以上這些市場(chǎng),之前由于儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性原因,實(shí)際應(yīng)用很少,但在不久的將來(lái)將快速爆發(fā):

據(jù)報(bào)道,到2030年,電動(dòng)汽車的年產(chǎn)能將達(dá)到2000萬(wàn)輛,動(dòng)力電池的梯次利用將大大降低儲(chǔ)能行業(yè)的成本,新能源汽車的迅猛發(fā)展也將大規(guī)模推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)擴(kuò)容。

多項(xiàng)政策同時(shí)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展——儲(chǔ)能在《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》、《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《中國(guó)制造2025—能源裝備實(shí)施方案》等多項(xiàng)政策中被點(diǎn)名,這些政策描繪了儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展路線圖,重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)、試驗(yàn)示范、推廣應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)裝備。

分布式光伏行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展——分布式光伏無(wú)疑是儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定強(qiáng)心針,清潔能源與儲(chǔ)能相互構(gòu)建能源生態(tài)圈,為彼此搭建穩(wěn)固平臺(tái),據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì),到17年6月底,全國(guó)分布式光伏裝機(jī)達(dá)1743萬(wàn)千瓦。

儲(chǔ)能技術(shù)的分類及發(fā)展趨勢(shì)

到目前為止,針對(duì)不同的領(lǐng)域、不同的需求,人們已提出和開發(fā)了多種儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)滿足應(yīng)用。全球儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能(如鈉硫電池、全釩液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器等)、電磁儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能等幾類。

1.物理儲(chǔ)能

物理儲(chǔ)能技術(shù)主要有抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等。相比化學(xué)儲(chǔ)能來(lái)說(shuō),物理儲(chǔ)能更加環(huán)保、綠色,利用天然的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)。抽水蓄能電站(PSH,PumpedStorageHydroelectricity)是通過(guò)配備上、下游兩個(gè)水庫(kù),負(fù)荷低谷時(shí)設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài),將下游水庫(kù)的水抽到上游水庫(kù)保存,而負(fù)荷高峰時(shí)設(shè)備工作于發(fā)電機(jī)的狀態(tài),利用儲(chǔ)存在上游水庫(kù)中的水發(fā)電,見圖1。由于技術(shù)成熟,抽水儲(chǔ)能電站已成為電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)能技術(shù),目前我國(guó)在建的抽水蓄能電站裝機(jī)約11400MW,預(yù)計(jì)至2010年底抽水蓄能電站的總裝機(jī)可到17500MW左右。

壓縮空氣蓄能電站(CAES,CompressedAirEnergyStorage)是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠,主要利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣,并將其儲(chǔ)藏在典型儲(chǔ)氣壓力為7.5MPa的高壓密封設(shè)施內(nèi),在用電高峰釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。世界上第一個(gè)商業(yè)化CAES電站是1978年在德國(guó)建造的Huntdorf電站,裝機(jī)容量為290MW,換能效率77%,運(yùn)行至今,累計(jì)啟動(dòng)超過(guò)7000次,主要用于熱備用和平滑負(fù)荷。和抽水蓄能電站相比,CAES電站選址靈活,它不需建造地面水庫(kù),地形條件容易滿足,目前壓縮空氣蓄能電站已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。

飛輪儲(chǔ)能(FW,F(xiàn)lyWheels),是通過(guò)機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電。它是以高速旋轉(zhuǎn)的飛輪鐵芯作為機(jī)械能量?jī)?chǔ)存的介質(zhì),利用電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和能量轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)來(lái)控制能量的輸入和輸出。飛輪儲(chǔ)能對(duì)制作飛輪的原材料和技術(shù)要求很高,直到20世紀(jì)90年代才得以飛速發(fā)展,用于不間斷電源(UPS)/應(yīng)急電源(EPS)、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制等領(lǐng)域。我國(guó)在這方面的研究才剛剛起步。

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

物理儲(chǔ)能如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能具有規(guī)模大、循環(huán)壽命長(zhǎng)和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),但是需要特殊的地理?xiàng)l件和場(chǎng)地,建設(shè)的局限性較大,且一次性投資費(fèi)用較高,不適合較小功率的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。從發(fā)展水平及實(shí)用角度來(lái)看,化學(xué)儲(chǔ)能比物理儲(chǔ)能具有更廣闊的應(yīng)用前景。

2.化學(xué)儲(chǔ)能—鋰離子電池儲(chǔ)能是目前最可行的技術(shù)路線

鉛酸電池是最老的也是最成熟的化學(xué)儲(chǔ)能方法,已有100多年的歷史,廣泛用于汽車啟動(dòng)電源、電動(dòng)自行車或摩托車動(dòng)力電源、備用電源和照明電源等。鉛酸電池電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液。充電時(shí),正極主要成分為二氧化鉛,負(fù)極主要成分為鉛;放電時(shí),正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。鉛酸電池可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜,但是其最佳充電電流為0.1C左右,充電電流不能大于0.3C,放電電流一般要求在0.05~3C之間,很難滿足功率和容量同時(shí)兼顧的大規(guī)模蓄電要求。同時(shí),鉛酸電池不可深度充放電,100%放電條件下對(duì)電池的壽命影響非常大(滿充放電條件下電池的循環(huán)壽命不足300次),并且充電末期水會(huì)分解為氫氣、氧氣體析出,需經(jīng)常加酸、加水,維護(hù)工作繁重,因此不適合在智能電網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用。

目前可以應(yīng)用于智能電網(wǎng)領(lǐng)域的化學(xué)電源主要有鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池。

鈉硫電池(NaS)是美國(guó)福特(Ford)公司于1967年首先發(fā)明公布的,它以金屬鈉為負(fù)極,硫?yàn)檎龢O,陶瓷管為電解質(zhì)隔膜。在一定的工作溫度下,鈉離子透過(guò)電解質(zhì)隔膜與硫之間發(fā)生可逆反應(yīng),形成能量的釋放和儲(chǔ)存,見圖2。鈉硫電池比能量高(理論比能量高達(dá)760Wh/kg)、可大電流充放電、使用壽命長(zhǎng)(10~15年),是目前較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的儲(chǔ)能方法之一,主要應(yīng)用目標(biāo)是電站負(fù)荷調(diào)平、UPS應(yīng)急電源及瞬間補(bǔ)償電源等領(lǐng)域。目前鈉硫電池技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家是日本,截至2007,日本年產(chǎn)鈉硫電池已超過(guò)100MW。2008年,日本二又風(fēng)力發(fā)電站導(dǎo)入了NGK公司的17臺(tái)鈉硫電池系統(tǒng),蓄電能力34MW,成功地抑制了最大功率為51MW的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率變動(dòng),實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃性地進(jìn)行功率輸出,為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的并網(wǎng)發(fā)電提供了基礎(chǔ)。2009年,我國(guó)上海硅酸鹽研究所成功研制了100kW級(jí)關(guān)鍵技術(shù),成為繼日本之后世界上第二個(gè)掌握大容量鈉硫單體電池核心技術(shù)的國(guó)家,所開發(fā)的鈉硫電池如圖3所示。但是鈉硫電池需要高溫350℃熔解硫和鈉,需要附加供熱設(shè)備來(lái)維持溫度,同時(shí)過(guò)度充電時(shí)很危險(xiǎn),因此在安全性和免維護(hù)性方面存在不足。

全釩液流電池的研究始于1984年澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Skyllas-kazacos研究小組,它是一種基于金屬釩元素的氧化還原可再生燃料電池儲(chǔ)能系統(tǒng),其工作原理示意圖見圖4。液流電池采用質(zhì)子交換膜作為電池組的隔膜,電解質(zhì)溶液平行流過(guò)電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),通過(guò)雙電極板收集和傳導(dǎo)電流使儲(chǔ)存在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的額定功率和額定容量相互獨(dú)立,功率大小取決于電池堆,容量大小取決于電解液,可以通過(guò)增加電解液的量或提高電解質(zhì)的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)增加電池容量,通過(guò)更換電解液實(shí)現(xiàn)“瞬間再充電”。液流電池的理論保存期無(wú)限,儲(chǔ)存壽命長(zhǎng),無(wú)自放電,能100%深度放電而不會(huì)損壞電池。這些特點(diǎn)使得液流電池成為儲(chǔ)能技術(shù)的首選技術(shù)之一。目前液流儲(chǔ)能技術(shù)已在美國(guó)、德國(guó)、日本和英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家示范性應(yīng)用,我國(guó)目前尚處于研究開發(fā)階段。全釩液流電池的難點(diǎn)在于通常使用的總釩離子濃度低于2mol/L,導(dǎo)致比能量只有25~35Wh/kg,電解液儲(chǔ)槽大、較難管理,而且正極液中的五價(jià)釩在靜置或溫度高于45℃的情況下易析出五氧化二釩沉淀,影響電池的使用壽命。

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

相比較而言,鋰離子電池儲(chǔ)能則是目前儲(chǔ)能產(chǎn)品開發(fā)中最可行的技術(shù)路線。鋰離子電池具有能量密度大、自放電小、沒(méi)有記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬、可快速充放電、使用壽命長(zhǎng)、沒(méi)有環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),被稱為綠色電池。表1是鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池和以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子電池的比較,可以看出,鉛酸電池的使用壽命較短,鈉硫電池的不足在于工作溫度較高,液流電池的能量密度較低,而以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子電池則顯示出綜合的性能優(yōu)勢(shì)。圖5是以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子電池工作原理示意圖。

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

由于鈦酸鋰為零應(yīng)變材料,可以避免由于電極材料的來(lái)回伸縮而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,從而大幅度提高了鋰離子動(dòng)力電池的使用壽命;并且由于鈦酸鋰具有較高的工作電位,即使過(guò)充電也很難在負(fù)極上形成鋰枝晶,從而大大提高了鋰離子動(dòng)力電池的安全性。這些改進(jìn)使得鋰離子動(dòng)力電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能,目前以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子動(dòng)力電池儲(chǔ)能技術(shù)正成為國(guó)內(nèi)外競(jìng)相開發(fā)的熱點(diǎn)。2008年,美國(guó)Altairnano公司開發(fā)出1MW鈦酸鋰儲(chǔ)能電池系統(tǒng),經(jīng)試運(yùn)行表明可以輸出250kWh的能量,能量轉(zhuǎn)換效率大于90%。2010年,日本東芝(Toshiba)在年度經(jīng)營(yíng)方針會(huì)上宣布將采用鈦酸鋰負(fù)極材料開發(fā)儲(chǔ)能用超級(jí)鋰電池(SCiB),憑借高功率SCiB鈦酸鋰電池的成功商業(yè)化,預(yù)計(jì)東芝的SCiB儲(chǔ)能電池將會(huì)很快面向市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)中信國(guó)安盟固利動(dòng)力科技有限公司經(jīng)過(guò)5年的技術(shù)開發(fā),于2010年開發(fā)出了儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用的35Ah電池,

該電池循環(huán)壽命已接近8000次,可以5C倍率充放電,安全性能優(yōu)異,目前該公司正在與合作單位共同開發(fā)兆瓦級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng),預(yù)計(jì)該產(chǎn)品2011年可以面向市場(chǎng)銷售。

除了以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子動(dòng)力電池可以應(yīng)用在儲(chǔ)能領(lǐng)域外,隨著磷酸鐵鋰正極材料的應(yīng)用,傳統(tǒng)的碳負(fù)極鋰離子動(dòng)力電池的壽命和安全性也得到較大提高,也可應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。2010年索尼推出了1.2kWh磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池模塊,具有最大2.5kW的輸出功率。但是目前磷酸鐵鋰電池還存在較嚴(yán)重的一致性問(wèn)題,即使單體電池壽命可以達(dá)到2000次以上,電池成組后的壽命會(huì)大打折扣,并且磷酸鐵鋰材料的核心專利掌握在一些國(guó)際大公司手中,磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)將面臨專利糾紛問(wèn)題。因此,目前鋰離子儲(chǔ)能電池產(chǎn)品中采用鈦酸鋰鋰離子電池進(jìn)行儲(chǔ)能應(yīng)該是最可行的技術(shù)路線。

3.其它儲(chǔ)能技術(shù)

超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能是把電能轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存在超導(dǎo)線圈的磁場(chǎng)中,通過(guò)電磁相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置的充電和放電。由于超導(dǎo)狀態(tài)下線圈沒(méi)有電阻,因此超導(dǎo)儲(chǔ)能的能量損耗非常小。但由于超導(dǎo)狀態(tài)要求線圈處于極低溫度下才能實(shí)現(xiàn),而低溫需耗費(fèi)大量能源,且不易小型化,所以該項(xiàng)技術(shù)正處于研究開發(fā)階段。

相變儲(chǔ)能是利用某些物質(zhì)在特定溫度下,通過(guò)相變來(lái)吸收或釋放能量,如冰蓄冷、水蓄熱儲(chǔ)能,可以應(yīng)用于中央空調(diào)等領(lǐng)域,是一種新興的儲(chǔ)能技術(shù)。

鋰電池儲(chǔ)能——技術(shù)趨近成熟、成本總體降低

鋰離子電池是目前市面上最常見的儲(chǔ)能技術(shù),廣泛應(yīng)用于各種個(gè)人電子產(chǎn)品、行動(dòng)裝置乃至于電動(dòng)車之車載電池。通常我們說(shuō)得的鋰電池指鋰離子電池,按照用途一般分為儲(chǔ)能鋰電池和動(dòng)力鋰電池。儲(chǔ)能鋰電池用于光伏或者UPS,內(nèi)阻比較大,充放電速度較慢,一般為0.5-1C,動(dòng)力電池一般用在電動(dòng)汽車上,內(nèi)阻小,充放電速度快,一般能達(dá)到3-5C,價(jià)格比儲(chǔ)能電池貴1.5倍左右。

能量密度、功率密度,安全性能、充電時(shí)間、耐環(huán)境的高低溫是評(píng)估鋰電池性能的五大指標(biāo),目前我國(guó)在鋰電池技術(shù)上后四點(diǎn)已初步達(dá)標(biāo),但在能量密度上需要進(jìn)一步精進(jìn)工藝,等待進(jìn)步。2017年3月1日,工信部、發(fā)改委、科技部和財(cái)政部四部委聯(lián)合印發(fā)了《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》,《方案》要求動(dòng)力電池關(guān)鍵材料及零部件取得重大突破。到2020年,正負(fù)極、隔膜、電解液等關(guān)鍵材料及零部件達(dá)到國(guó)際一流水平,上游產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)均衡協(xié)調(diào)發(fā)展,形成具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型骨干企業(yè)。該方案對(duì)于電池比能量的要求勢(shì)必會(huì)引發(fā)新一輪高能量密度材料熱潮。

目前大熱的鈦酸鋰材料也值得關(guān)注。它可以替代石墨作為負(fù)極材料。雖然能量密度不高,但鈦酸鋰可以讓電池實(shí)現(xiàn)高倍率充放電,且安全性能優(yōu)異,循環(huán)壽命長(zhǎng)。據(jù)悉,銀隆現(xiàn)在所研發(fā)的第四代高能量密度鈦酸鋰電池,與第三代相比成本下降40%,能量密度提高60%。業(yè)界樂(lè)觀預(yù)計(jì),未來(lái)鈦酸鋰電池可能將與三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池形成三足鼎立的局面。

雖然鋰離子電池成本偏高是行業(yè)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),但許多企業(yè)一直致力于提高鋰離子電池的性價(jià)比。據(jù)EnergyTrend分析師Duff(呂理舜)對(duì)鋰電池價(jià)格的分析結(jié)果,鋰電池的價(jià)格在17年第一、二、三季度都有少許漲勢(shì),但總體而言,近年來(lái)隨著市場(chǎng)對(duì)鋰電池的需求持續(xù)擴(kuò)大,鋰電池的大規(guī)模量產(chǎn),其成本正在逐年下降,目前的價(jià)格而言足以被商業(yè)化開發(fā)并廣泛利用。

此外,動(dòng)力鋰電池衰減到初始容量80%以下后,可以梯次利用到儲(chǔ)能領(lǐng)域,進(jìn)一步降低了儲(chǔ)能鋰電池的成本。

技術(shù)壽命,政策決定市場(chǎng)

光伏技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久的發(fā)展與進(jìn)步,主體技術(shù)框架以及其經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)被廣泛認(rèn)可,在國(guó)家政策和市場(chǎng)的雙重助力下得到了較好的發(fā)展,與光伏技術(shù)不同,目前儲(chǔ)能技術(shù)還在持續(xù)突破的階段,國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距還有縮小的空間,有磷酸鐵鋰電池到三元鋰電池,再到目前較火熱的鈦酸鋰材料,技術(shù)的變革時(shí)刻影響著鋰電池的成本與產(chǎn)業(yè)鏈平衡,因此投資者在大批量投入生產(chǎn)時(shí)不得不面對(duì)技術(shù)更新?lián)Q代的風(fēng)險(xiǎn),一不小心就被甩了一個(gè)次元。

此外,不少企業(yè)仍在等待國(guó)家出臺(tái)補(bǔ)貼政策,如補(bǔ)貼光伏產(chǎn)業(yè)般對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)進(jìn)行大范圍補(bǔ)貼,因此還處于觀望的姿態(tài),事實(shí)上,無(wú)論是否會(huì)有補(bǔ)貼,搶先投入市場(chǎng)的企業(yè)勢(shì)必會(huì)搶占市場(chǎng)高地。

商業(yè)模式現(xiàn)狀:產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)穩(wěn)步前行

目前國(guó)家還沒(méi)有出臺(tái)任何對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的補(bǔ)貼政策,儲(chǔ)能行業(yè)近年內(nèi)能否像新能源汽車一樣快速發(fā)展還不得而知,但優(yōu)先進(jìn)入市場(chǎng)的企業(yè)無(wú)疑會(huì)占領(lǐng)市場(chǎng)高地并能更為持續(xù)有效的發(fā)展,筆者認(rèn)為,能優(yōu)先進(jìn)入市場(chǎng)的企業(yè)無(wú)非三種:其中包括財(cái)力雄厚、類似萬(wàn)達(dá)中集的商業(yè)巨頭,以及擁有核心技術(shù)的企業(yè),最后便是擁有完整產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)(擁有從光伏到儲(chǔ)能再到用戶側(cè)產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)全套供應(yīng)、自產(chǎn)自銷,便可分?jǐn)們?chǔ)能環(huán)節(jié)帶來(lái)的成本壓力)。

目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的儲(chǔ)能企業(yè)多數(shù)為合資公司,便是上述談到的第三種企業(yè),合資、參股的方式可以充分發(fā)揮戰(zhàn)略合作雙方資源優(yōu)勢(shì),共享電池技術(shù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、銷售網(wǎng)絡(luò)等,共同將優(yōu)勢(shì)技術(shù)用于儲(chǔ)能細(xì)分市場(chǎng),LG化學(xué)、三星SDI、億緯鋰能、國(guó)軒高科均采用了這一方式。

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

國(guó)內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及在儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

合資、參股方式在實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)布局方面有著重大意義,可在上游自建或與材料企業(yè)合作建設(shè)保障原材料供應(yīng)及降低采購(gòu)和生產(chǎn)成本,并在下游通過(guò)入股方式與整車企業(yè)實(shí)現(xiàn)大客戶綁定的戰(zhàn)略合作。進(jìn)而成功構(gòu)建了一個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)閉環(huán)系統(tǒng),在降低成本、提升產(chǎn)品性能和整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力方面極大地加強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。從目前形勢(shì)可看出,眾多企業(yè)已經(jīng)放眼于未來(lái)人類生活方式的巨大變革并解囊投資,未來(lái)將呈現(xiàn)更完善、多元的商業(yè)模式及發(fā)展戰(zhàn)略。

儲(chǔ)能技術(shù)的市場(chǎng)前景—鋰離子電池將成理想選擇

據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)數(shù)據(jù),2009年中國(guó)(不含***省)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量25805.3MW。那么,按國(guó)電的研究計(jì)算,我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)就蘊(yùn)藏著約5161~7742MW的市場(chǎng)。到2020年,我國(guó)風(fēng)電和太陽(yáng)能裝機(jī)容量都將達(dá)到千萬(wàn)千瓦級(jí)別,儲(chǔ)能電池的市場(chǎng)將達(dá)到700億元人民幣,儲(chǔ)能產(chǎn)品將成為未來(lái)最值得投資與資金最富集的市場(chǎng)領(lǐng)域。

鋰離子電池是近10年高技術(shù)研究的最重要成果之一,代表著化學(xué)電源發(fā)展的最先進(jìn)水平。由于這一新體系兼具高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命以及環(huán)境友好等顯著優(yōu)勢(shì),現(xiàn)已成為各類先進(jìn)便攜式電子產(chǎn)品的主要配套電源,在移動(dòng)場(chǎng)合具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),目前鋰離子電池的全球年需求量已達(dá)13億只,擁有每年270億美元的銷售額,毫無(wú)疑問(wèn)是充電電池市場(chǎng)的主導(dǎo)者之一。隨著鋰離子電池新材料的研發(fā)、電池制作技術(shù)的創(chuàng)新以及眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的參與,鋰離子電池的性能正日益提高,電池成本日益降低,電池的安全性能也得到極大提高,鋰離子電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域正逐步顯示出應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。日本富士經(jīng)濟(jì)認(rèn)為,鋰離子電池將在2011年開始逐步取代鎳氫電池,鋰離子電池作為未來(lái)的主流技術(shù)路線不容置疑。隨著納米鈦酸鋰、納米磷酸鐵鋰等新材料的開發(fā)與應(yīng)用,鋰離子電池將成為清潔交通、光伏儲(chǔ)能等一系列重大高技術(shù)應(yīng)用的理想選擇,目前中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司正在積極開展10MW級(jí)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的試驗(yàn)項(xiàng)目,這將引發(fā)相關(guān)制造設(shè)備和廠房的新一輪投資,同時(shí),眾多新進(jìn)入鋰離子動(dòng)力電池及材料的廠商將使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈,大容量鋰離子電池儲(chǔ)能電站將此基礎(chǔ)上逐漸興起。

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