儲(chǔ)能是未來電力行業(yè)發(fā)展的必然選擇。由于新能源規(guī)模化的接入電網(wǎng)、電力削峰填谷、參與調(diào)壓調(diào)頻、發(fā)展微電網(wǎng)等方面的需要,儲(chǔ)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(chǔ)能方式均處于新興階段,技術(shù)仍有進(jìn)步空間。
新型儲(chǔ)能是除抽水蓄能以外以輸出電力為主要形式的儲(chǔ)能技術(shù),具有精準(zhǔn)控制、快速響應(yīng)、靈活配置和四象限靈活調(diào)節(jié)功率的特點(diǎn),能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供多時(shí)間尺度、全過程的平衡能力、支撐能力和調(diào)控能力,是構(gòu)建以新能源為主體新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)。
新型儲(chǔ)能通過與數(shù)字化、智能化技術(shù)深度融合,將成為電、熱、冷、氣、氫等多個(gè)能源子系統(tǒng)耦合轉(zhuǎn)換的樞紐,可以促進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)開放共享和靈活交易、實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同,支撐能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建,促進(jìn)能源新業(yè)態(tài)發(fā)展。也是未來的新能源儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展趨勢。
據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù),截至2023年12月底,中國已投運(yùn)新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)34.5吉瓦/74.5吉瓦時(shí),功率和能量規(guī)模同比增長均超150%。其中,2023年新增投運(yùn)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)21.5吉瓦/46.6吉瓦時(shí),三倍于2022年新增投運(yùn)規(guī)模水平。連續(xù)3年單年新增裝機(jī)超過累計(jì)裝機(jī)規(guī)模。
業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì),2024年新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將延續(xù)高速發(fā)展態(tài)勢,全年新增裝機(jī)規(guī)模有望超35吉瓦時(shí)。
2023年,電池級(jí)碳酸鋰價(jià)格持續(xù)跌勢,價(jià)格區(qū)間 9.6萬/噸—51萬元/噸,均價(jià)22.65萬元/噸,同比下降53%,年終均價(jià)跌破10萬元/噸,與最高 60萬元/噸時(shí)相比,價(jià)格降幅超過80%。上游原材料與下游儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格聯(lián)動(dòng),相比年初,年終電芯價(jià)格腰斬。2023年國內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)中標(biāo)規(guī)模達(dá)65.7吉瓦時(shí),同比增長383%,共200多家企業(yè)摘得標(biāo)的。儲(chǔ)能系統(tǒng)中標(biāo)均價(jià)持續(xù)下行,至2023年12月跌至0.79元/瓦時(shí),與年初相比幾乎腰斬,并出現(xiàn)低于0.6元/瓦時(shí)的報(bào)價(jià),創(chuàng)行業(yè)新低。
競爭如此激烈,原因是發(fā)電側(cè)強(qiáng)制配儲(chǔ)造成儲(chǔ)能調(diào)用率低,加之價(jià)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(jià)格快速下降等諸多因素疊加造成的結(jié)果。
新型儲(chǔ)能的降本速度和發(fā)展速度一樣遠(yuǎn)超業(yè)內(nèi)預(yù)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(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出,到2025年新型儲(chǔ)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(yīng)用條件,儲(chǔ)能系統(tǒng)成本降低30%以上。這也就是說,不到兩年,新型儲(chǔ)能已提前完成“十四五”降本目標(biāo)。
2023年,中國企業(yè)在全球市場儲(chǔ)能電池(不含基站/數(shù)據(jù)中心備電類電池)出貨量預(yù)估為185吉瓦時(shí),不及年初預(yù)期。這是受多種因素影響,行業(yè)平均產(chǎn)能利用率僅50%左右,下半年出貨出現(xiàn)放緩。隨著產(chǎn)能高速擴(kuò)張、行業(yè)競爭加劇,缺乏資金以及技術(shù)積累不足的企業(yè)將面臨生存壓力。
創(chuàng)新
盡管面臨重重挑戰(zhàn),新型儲(chǔ)能從業(yè)者仍對未來充滿信心。
到2030年,儲(chǔ)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(shí)的。跟動(dòng)力電池相比,電化學(xué)儲(chǔ)能市場還沒有形成一家獨(dú)大或絕對的龍頭企業(yè),中小企業(yè)還有很多發(fā)展機(jī)會(huì)。
儲(chǔ)能行業(yè)的確定性趨勢是——新型儲(chǔ)能正從試點(diǎn)示范逐步走向工程化、規(guī)模化、系統(tǒng)化和產(chǎn)業(yè)化,迎來快速發(fā)展的黃金期。
儲(chǔ)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(diǎn)。其中,電芯單體容量在當(dāng)前280Ah主流基礎(chǔ)上快速迭代,300Ah、560Ah、700Ah、1130Ah儲(chǔ)能電芯設(shè)計(jì)層出不窮。同時(shí),基于大容量電芯,儲(chǔ)能電池艙單艙電量實(shí)現(xiàn)提升,寧德時(shí)代、陽光電源、天合儲(chǔ)能等頭部企業(yè)均推出20尺5兆瓦時(shí)集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)。
破題
從下游應(yīng)用來看,建而不用問題突出,如何破題成為關(guān)鍵。
中國工程院院士饒宏指出,目前全國已有28個(gè)?。▍^(qū)、市)出臺(tái)10%—20%新能源配儲(chǔ)政策,新能源配儲(chǔ)占電源側(cè)儲(chǔ)能比重超過80%。但從實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)看,新能源配儲(chǔ)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(xué)儲(chǔ)能電站行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示,2023年上半年,我國電化學(xué)儲(chǔ)能電站日均運(yùn)行4.17小時(shí),僅達(dá)到電站設(shè)計(jì)利用小時(shí)數(shù)的34%。
總體來看,新型儲(chǔ)能還是存在利用率不高、建而不用的問題。獨(dú)立、共享儲(chǔ)能成為近兩年市場快速發(fā)展的方向,備案項(xiàng)目超過百吉瓦時(shí),但同樣出現(xiàn)項(xiàng)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(jī)制不完善,儲(chǔ)能盈利模式不清晰。
問題不止于此,目前儲(chǔ)能規(guī)劃總體較粗放。各地儲(chǔ)能按照不同比例計(jì)入電力平衡,平衡系數(shù)缺乏明確標(biāo)準(zhǔn)。比如,有的省電源側(cè)儲(chǔ)能按20%的裝機(jī)規(guī)模計(jì)入大方式電力平衡,負(fù)荷側(cè)儲(chǔ)能不計(jì)入電力平衡;有的省按裝機(jī)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(jì)入電力平衡。如何配建儲(chǔ)能,還缺乏明確的規(guī)劃方法和指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。
儲(chǔ)能項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、調(diào)試方面都存在諸多不足之處,招標(biāo)時(shí)都承諾的非常好,但具體實(shí)施與預(yù)承諾差距較大,運(yùn)維故障不斷,系統(tǒng)一致性、額定容量、可用率很難達(dá)到預(yù)期,導(dǎo)致項(xiàng)目實(shí)際能調(diào)用容量或可用率很低。
盈利
在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中,新型儲(chǔ)能不僅要建得好,更要用得好。
再好的產(chǎn)品,最終都要通過應(yīng)用來發(fā)揮價(jià)值,這樣才能形成良好的回報(bào)機(jī)制,產(chǎn)業(yè)才能持續(xù)良性發(fā)展。大型儲(chǔ)能集成系統(tǒng)普遍存在多機(jī)并聯(lián)控制復(fù)雜、電池側(cè)控制顆粒度低、電網(wǎng)支撐功能欠缺問題。要研究挖掘儲(chǔ)能應(yīng)用場景,解析各場景對儲(chǔ)能的應(yīng)用需求。凝練各場景對不同儲(chǔ)能技術(shù)、系統(tǒng)指標(biāo)的精準(zhǔn)化、差異化要求。同時(shí)研究兼顧儲(chǔ)能規(guī)劃—調(diào)度—交易方面的儲(chǔ)能調(diào)控技術(shù)提升方法,建立適配儲(chǔ)能高效運(yùn)營的商業(yè)機(jī)制。
隨著電改持續(xù)深入,建立以新型儲(chǔ)能參與、能夠充分合理體現(xiàn)其多元價(jià)值的市場機(jī)制,是儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。要建立全流程的標(biāo)準(zhǔn)管理體系,樹立高質(zhì)量發(fā)展準(zhǔn)入門檻,并對儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行科學(xué)引導(dǎo),建立項(xiàng)目庫準(zhǔn)入和退出機(jī)制,避免資源浪費(fèi)和惡性競爭。
儲(chǔ)能需求將推動(dòng)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(gè)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(chǔ)能和虛擬電廠等新型經(jīng)營主體參與交易。隨著電力市場的加快推進(jìn)和峰谷價(jià)差拉大, 儲(chǔ)能可以作為主體參與到電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)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(jià)看,現(xiàn)有19個(gè)地區(qū)的最大峰谷價(jià)差超過0.7元/kWh,廣東、江蘇和湖北峰谷價(jià)差最大,分別達(dá)到1.3053元/kWh、1.1414元/kWh和1.0693元/kWh??梢姡滦蛢?chǔ)能收益正在逐漸打開。
美國、歐盟和日本等在2017~2018年先后發(fā)布了儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展路線圖,將鋰離子電池、液流電池、超級(jí)電容、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等確定為重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)類型,并加大了技術(shù)研發(fā)投資。美國于2020年發(fā)布了儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)路線圖,還對金屬納基電池、鋅基技術(shù)、可逆燃料電池、液體空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等進(jìn)行了探討,更加重視技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)和產(chǎn)業(yè)鏈完善。
電化學(xué)儲(chǔ)能方面,我國鋰離子電池儲(chǔ)能處于國際先進(jìn)水平,基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,但是自動(dòng)化程度有待提升,部分核心部件如高精度膜頭依賴國外進(jìn)口,在高精度高速極片熱復(fù)合設(shè)備、大面積高速真空鍍鋰設(shè)備、干法極片設(shè)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(chǔ)能總體處于國際領(lǐng)先水平,少數(shù)釩電堆關(guān)鍵材料如質(zhì)子交換膜主要由國外廠商掌握核心知識(shí)產(chǎn)權(quán),雙極板和電極由于產(chǎn)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(shù)被日本NGK壟斷,鈉氯化鎳電池方面我國通過引進(jìn)美國GE公司技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。
機(jī)械儲(chǔ)能方面,我國先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)處于國際領(lǐng)先水平,但是大功率電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造水平較為欠缺,仍需依賴國外進(jìn)口。飛輪儲(chǔ)能方面,美國處于國際領(lǐng)先水平,我國的大儲(chǔ)能量飛輪、高速電機(jī)、磁懸浮等關(guān)鍵技術(shù)積累不充分,總體技術(shù)水平和國外相比差距約10年。
電磁儲(chǔ)能方面,我國的混合型電容器處于國際領(lǐng)先水平,雙電層電容器和贗電容器處于跟跑水平,但是高進(jìn)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(jìn)口。
從技術(shù)路線發(fā)展來看,壓縮空氣儲(chǔ)能及飛輪儲(chǔ)能技術(shù)正在加快商業(yè)應(yīng)用部署。電化學(xué)儲(chǔ)能中鋰離子電池技術(shù)較為成熟、商業(yè)化初具規(guī)模,鈉硫電池正加快商業(yè)應(yīng)用部署,液流電池加速示范應(yīng)用,電化學(xué)儲(chǔ)能作為新型儲(chǔ)能的主力軍,已經(jīng)開始從兆瓦級(jí)別的示范應(yīng)用邁向吉瓦級(jí)別的規(guī)模市場化。氫儲(chǔ)能等其他類型的新型儲(chǔ)能技術(shù)由于技術(shù)成熟度較低,大部分處于開發(fā)和示范應(yīng)用階段,其中氫儲(chǔ)能正加速推進(jìn)商業(yè)應(yīng)用部署。
從技術(shù)支撐體系來看,中國新型儲(chǔ)能創(chuàng)新單元主要包括電網(wǎng)安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;北京國能新能源產(chǎn)業(yè)投資基金、長沙先進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)投資基金合伙企業(yè)等產(chǎn)業(yè)投資基金;GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》、GB/T 36558-2018《電力系統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)通用技術(shù)條件》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
從各類新型儲(chǔ)能技術(shù)性能指標(biāo)對比來看,鋰離子電池、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能的綜合效率較高;壓縮空氣儲(chǔ)能的度電成本較低,使用壽命較高;除壓縮空氣儲(chǔ)能外,其他儲(chǔ)能技術(shù)的響應(yīng)靈敏度均處于較高水平;電化學(xué)儲(chǔ)能中的鋰離子電池不僅適用于能量型儲(chǔ)能應(yīng)用,也適用于功率型、容量型儲(chǔ)能應(yīng)用,其應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛。
從新型儲(chǔ)能技術(shù)方向上看,絕大多數(shù)投資投向了與電化學(xué)儲(chǔ)能相關(guān)的項(xiàng)目,其中的絕大多數(shù)與鋰離子電池相關(guān),少數(shù)其他方向項(xiàng)目包括鈉離子電池、液流電池等。股權(quán)投資市場對儲(chǔ)能技術(shù)的選擇基本上與儲(chǔ)能市場中新型儲(chǔ)能占比吻合,這一方面反映出當(dāng)前鋰離子電池在性能、價(jià)格和安全性等方面已較為貼合儲(chǔ)能應(yīng)用需求,另一方面也反映出儲(chǔ)能技術(shù)路線仍存不確定性,多數(shù)機(jī)構(gòu)對可能替代鋰離子電池的潛在技術(shù)路線仍持觀望態(tài)度。
從鋰電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈角度分析,22%的被投項(xiàng)目專注于上游電池材料和設(shè)備;27%的被投項(xiàng)目專注于中游包括電池在內(nèi)的儲(chǔ)能裝置的生產(chǎn),11%的被投項(xiàng)目專注于數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù),13%的項(xiàng)目可以提供集成后的儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品;17%為在產(chǎn)業(yè)鏈下游運(yùn)營儲(chǔ)能項(xiàng)目的企業(yè),包括工商業(yè)儲(chǔ)能、家庭儲(chǔ)能等企業(yè)。電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域中,投資布局向中游集中更為明顯,超過半數(shù)的被投項(xiàng)目處于產(chǎn)業(yè)鏈中游。
整體來看,電化學(xué)儲(chǔ)能是當(dāng)前發(fā)展最快的新型儲(chǔ)能技術(shù),是新型儲(chǔ)能技術(shù)的主力軍,其擁有更高的能量密度,產(chǎn)業(yè)鏈配套更加成熟,相較于其他儲(chǔ)能技術(shù)在場景應(yīng)用、技術(shù)、成本、建設(shè)周期、轉(zhuǎn)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(chǔ)能是當(dāng)前最具備投資潛力的新型儲(chǔ)能技術(shù),此外,鈉硫電池、全釩液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等技術(shù)也具備較大的投資潛力。
當(dāng)前,新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展正處于快速演進(jìn)和創(chuàng)新的階段。從整體趨勢看,目前新型儲(chǔ)能系統(tǒng)向著低成本、高安全、長壽命方向不斷發(fā)展,進(jìn)而帶動(dòng)細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)隨之變化。
儲(chǔ)能按照應(yīng)用場景可以分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能。其中電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能又稱為大儲(chǔ),用戶側(cè)儲(chǔ)能可分為工商業(yè)儲(chǔ)能和家庭儲(chǔ)能。國內(nèi)裝機(jī)形式以大儲(chǔ)為主,未來獨(dú)立儲(chǔ)能有望成為大儲(chǔ)主流形式,其收益模式包括容量租賃、現(xiàn)貨套利、輔助服務(wù)、容量補(bǔ)償,多個(gè)省份探索出三大創(chuàng)新商業(yè)模式;工商業(yè)儲(chǔ)能盈利模式主要包括:峰谷套利、能量時(shí)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(wù),目前工商業(yè)經(jīng)濟(jì)性主要來自峰谷價(jià)差套利。
此外,“虛擬電廠+工商業(yè)儲(chǔ)能”有望相互賦能,實(shí)現(xiàn)市場化與電力系統(tǒng)加速融合;全球戶儲(chǔ)增速翻倍,歐洲是最大市場,目前歐洲戶儲(chǔ)去庫將完成,產(chǎn)品逐步向一體機(jī)轉(zhuǎn)變,企業(yè)盈利能力有望提升。
不過當(dāng)前我國主要發(fā)電集團(tuán)的發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能EPC項(xiàng)目投資呈逐年虧損態(tài)勢。
目前國內(nèi)的發(fā)電側(cè)資源,基本被以國家能源投資集團(tuán)(簡稱“國能”)、中國華能集團(tuán)(簡稱“華能”)、中國華電集團(tuán)(簡稱“華電”)、中國大唐集團(tuán)(簡稱“大唐”)、國家電力投資集團(tuán)(簡稱“國電投”)為首的“五大”發(fā)電集團(tuán)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(tuán)為首的“六小”發(fā)電集團(tuán)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(cè)“五大六小”集群,“五大六小”企業(yè)也是發(fā)電側(cè)鋰離子儲(chǔ)能項(xiàng)目EPC項(xiàng)目策劃和實(shí)施的重要載體,一旦這些企業(yè)因虧損而暫停或階段性放棄發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目(以下簡稱“大儲(chǔ)能”),對我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整轉(zhuǎn)型和儲(chǔ)能行業(yè)的健康發(fā)展將是致命的。
事實(shí)上,無論上述企業(yè)是“放棄”還是階段性“暫?!?,在大儲(chǔ)能規(guī)模高速增長的當(dāng)下,諸如“市場爭奪戰(zhàn)”、“價(jià)格戰(zhàn)”、“高投資杠桿”等問題已屢見不鮮,大儲(chǔ)能業(yè)務(wù)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(chǔ)能板塊的凈利潤增長率在2022年達(dá)到高點(diǎn),接近70%,但2023年直線下滑至40%,預(yù)計(jì)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(chǔ)能電站的唯一選擇,但鋰離子電池目前依舊是我國純電動(dòng)、插電式汽車的唯一選擇,把汽車一步步演化為我國能源結(jié)構(gòu)全面升級(jí)轉(zhuǎn)型(綠色電力比重提升)的重要載體。隨著國內(nèi)多地峰谷價(jià)差進(jìn)一步拉大、分時(shí)電價(jià)機(jī)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(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步增大,新能源汽車將為儲(chǔ)能業(yè)務(wù)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(dá)2041萬輛,全年新注冊登記743萬輛,另據(jù)《中共中央 國務(wù)院發(fā)布關(guān)于全面推進(jìn)美麗中國建設(shè)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(dá)到45%,照此估算,屆時(shí)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(dāng)于36.5GWh的儲(chǔ)能電池迎來了高效運(yùn)營。
無疑,新能源汽車作為儲(chǔ)能終端有數(shù)量大、分布廣的優(yōu)勢,可以形成龐大的儲(chǔ)能容量,同時(shí)新能源汽車還具備雙向輸電的能力,既能將儲(chǔ)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(jìn)行有效互動(dòng)。其中的很大一部分都可以成為移動(dòng)儲(chǔ)能終端。
除了體積小以外,最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)50年穩(wěn)定發(fā)電,并且無需充電、無需維護(hù)。而在安全性方面,也不用擔(dān)心,它不產(chǎn)生外部輻射,針對針刺和槍擊不起火,不爆炸。
同時(shí),原子能電池的發(fā)電功率穩(wěn)定,不會(huì)因惡劣環(huán)境和負(fù)載而變化,可在零上 120 度和零下 -60 度范圍內(nèi)正常工作,并且沒有自放電。
由于擁有眾多優(yōu)點(diǎn),這款核電池在眾多領(lǐng)域也將具有廣泛的應(yīng)用前景,例如航空航天、人工智能設(shè)備、醫(yī)療器械、微型機(jī)電系統(tǒng)、傳感器、小型無人機(jī)和微型機(jī)器人等等。
甚至說,在技術(shù)理論上,如果可以把功率提高一些,達(dá)到手機(jī)的使用需求,那么配備了核電池的手機(jī)、小型無人機(jī)終身無需充電。如果能實(shí)現(xiàn),這必將是一個(gè)劃時(shí)代的電池產(chǎn)品。目前,貝塔伏特也表示,正與國內(nèi)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(dāng)然了,更關(guān)鍵的是,這款原子能電池已經(jīng)進(jìn)入中試階段,即將量產(chǎn)投入市場。到時(shí)候,BV100也將是世界上首塊量產(chǎn)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(xué)約翰A保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)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(nèi)完成充電。相關(guān)研究成果發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《自然材料》上。
在該設(shè)計(jì)中,當(dāng)鋰離子在充電過程中從陰極移動(dòng)到陽極時(shí),鋰化反應(yīng)被限制在淺層表面,離子附著在硅顆粒表面而不進(jìn)一步滲透。這與傳統(tǒng)鋰離子電池的化學(xué)反應(yīng)截然不同,后者通過深度鋰化反應(yīng)穿透硅顆粒,最終導(dǎo)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(jīng)歷動(dòng)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(gè)均勻的表面,電流密度均勻分布,防止了枝晶的生長。研究團(tuán)隊(duì)表示,由于電鍍和剝離過程可以在平坦的表面上快速發(fā)生,這種電池可以在約 10 分鐘內(nèi)完成充電。
研究人員構(gòu)建了一個(gè)郵票大小的袋式電池,經(jīng)過 6,000 次循環(huán)后仍能保持 80% 的容量,性能遠(yuǎn)超目前其他袋式電池技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)已通過哈佛大學(xué)科技發(fā)展辦公室授權(quán)給 Adden Energy 公司,該公司將擴(kuò)大該技術(shù)規(guī)模,構(gòu)建智能手機(jī)大小的袋式電池。
固態(tài)電池是電解質(zhì)為固態(tài)或者半固態(tài)的電池產(chǎn)品。相對于當(dāng)前主流的液態(tài)鋰電池,其材料體系的核心優(yōu)勢為更高能量密度和安全性(電解質(zhì)不易燃)。固態(tài)電池若作為動(dòng)力電池,能有效滿足新能源車長續(xù)航、高安全的需要,發(fā)展前景廣闊。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì),2030年中國固態(tài)電池市場空間將達(dá)200億元,出貨量將達(dá)251.1GWh。近幾年國家不斷重視固態(tài)電池行業(yè)的發(fā)展,各大高校單位已開始對固態(tài)電池進(jìn)行研發(fā)。盡管目前固態(tài)電池行業(yè)正處于起步階段,隨著技術(shù)進(jìn)步,固態(tài)電池有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,建議關(guān)注在固態(tài)電池和相關(guān)材料領(lǐng)域布局領(lǐng)先的企業(yè)。
目前固態(tài)電池行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化元年,產(chǎn)業(yè)鏈眾多公司正加速各種應(yīng)用場景的布局與開拓。固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液,固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚處于早期,材料實(shí)際價(jià)格與原材料成本相差較大,加工成本高昂,全固態(tài)電池量產(chǎn)仍需時(shí)日。半固態(tài)電池可以適配更高比容量的正負(fù)極材料,能量密度提升后,單位成本有望進(jìn)一步降低。隨著技術(shù)的不斷完善疊加規(guī)模效應(yīng),半固態(tài)未來市場滲透率有望逐漸提升,率先在各個(gè)下游場景中得到應(yīng)用。如,在新能源車領(lǐng)域,國內(nèi)的上汽、蔚來有望在2024年批量生產(chǎn)半固態(tài)電池車型,長安、廣汽等也計(jì)劃在2025-2026年推出半固態(tài)電池車型。隨著車企積極推動(dòng)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化,并在2025-2030年陸續(xù)推動(dòng)固態(tài)電池車型量產(chǎn);同時(shí)無人機(jī)、儲(chǔ)能等場景對于長續(xù)航高安全電池需求持續(xù)提升,固態(tài)電池進(jìn)入發(fā)展快車道。
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