鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年03月22日
儲能電池單次充放成本低于5毛可盈利 未來可期?
截至到2018年底,我國清潔能源裝機已經達到了7.48億千瓦,中國已經是名副其實的可再生能源發展的大國。但是這種新能源隨機性、間歇性的特點,與我們用戶用電的特點難以相匹配,電力系統調峰的壓力不斷增大,新能源消納的問題逐漸凸顯。在次背景下,儲能將成為未來解決調峰問題的一個重要手段。未來獨立儲能和電動汽車的儲能在電力系統中將會發揮更大的作用。
“四位一體”的新能源系統
智慧能源是以電為中心,以能源互聯網為基礎,同時是以“網源荷儲多能互補”的多種能源系統為目標的。在電源側大家會看到,現在也應該體會到風光儲這些新的能源將成為發電的主力,智能電網將成為有力的支撐,在用戶側則有分布式能源、電動汽車以及儲能,大家在談電動汽車的時候,往往把電動汽車的儲能混為一談,其實儲能在能源系統當中不光是儲電,還有儲熱等等。而電動汽車可以儲電這個特點,作為儲能裝置,如此進行能源互聯網一個是提高電能占比,發電的站比,減少石油化石能源在發電側的占比,再一個提高電能在終端的能效。
電力系統轉型主要經過以下幾個階段:
一是從整體電力系統的角度來說不會造成太大的改變。通常情況下,只需改善現有電力系統運營,就可以帶來非常顯著的改變。
二是各國市場參與者和決策者做出對現有運行電力系統的改善和優化,待將來供需平衡產生比前一階段更大的波動,這種靈活性是不可忽視的。
三是需要找到可靠的技術來支撐能源轉型。
四是應對風能戶太陽能出現的結構性富余,從這一點來說,其他行業的電氣化就愈發重要,例如儲能。
五是電動汽車的大規模應用,針對峰值和低谷來進行充電量和充電速度的調整,將會使得現有的電力得到更好的利用,更充分的利用。
目前世界上絕大多數國家都在第一、第二階段,2030年將會有這么多公司進入到第五階段,甚至第六階段,中國整個國家將會進入第三階段。目前中國的一些省份其實已經進入到了第三階段。
在第二到第三階段我們的能源系統從傳統的資源型,能源中變化的負荷將會成為新常態,未來高效、安全同時富有靈活性的能源系統中,儲能和終端響應就顯得尤為重要。簡單的用互聯網+解決不了這種能源系統的問題,能源通過大幅度、長距離的傳輸和轉換,都會帶來很多損失。這就需要其他技術、政策和商業模式等各種方式去適應未來的能源系統,同時這也蘊藏有很多新的機會。
儲能是提高電力系統柔性、可控制的核心元件,對于推動能源結構轉型將具有深刻的意義。儲能可提供調峰、調頻、備用以及事故響應、黑啟動等功能,在促進可再生資源,提高電網運行安全水平和靈活性上將發揮重要的作用。
儲能2007、2008年起步,經過三個階段,2013年以前功能驗證階段,2013-2016年是示范運行階段,2016-2020年正在進行中的是商業模式培育階段。2018年對儲能來說是很重要的年份,國家電網、南方電網甚至世界上的電網公司都開始關注儲能技術,以往可能是發電側或用戶側關注較多,2018年2019年電網公司的儲能將進入G瓦時階段。
目前來看,儲能技術的應用場景主要在供應側、電網側和用戶側,其中用戶側的儲能發展,主要是依靠峰谷差價的杠桿引導,在很多地方已經開始應用,起到了改善電網運行特性的作用。電動汽車未來將是一個可移動的用戶側儲能裝置,可以參考抽水蓄能的運行方式積極參與電力系統電網調峰,應積極引導鼓勵電動汽車在夜間或者電網低谷期間充電,發揮新能源汽車充電儲能作用,改善電網的負荷特性,實現電網與新能源汽車充電雙向的友好互動。
分布式光伏與電動汽車分布式儲能的組合能源系統將構建未來能源交通信息,分布式光伏儲能動力電池、氫燃料電池及電動汽車是相互需要相互支持的,形成“四位一體”的新能源系統。
按照能源局的規劃,2030年非化石能源發電比例為50%,新能源也是50%,電動汽車上的電池將是50億度,再加上儲能電池(比如50億度),可以達到100億度以上,中國每天消費的電也就是140億度,電池電量就可以供應中國用電,這將是一場深刻的革命。
能量密度將觸頂、安全問題凸顯
回顧人類社會以往的能源變革,從木材、煤炭到石油天然氣,能源當中的碳含量在逐漸減少,但是能量密度正在逐漸提高,這是一個大的趨勢。電氣化是能效提升的核心之一,電能存儲的技術成為關鍵。
從2012年的時候我們電池的單體能量密度150瓦時/公斤,到2015年的180瓦時/公斤,2018年的是260瓦時/公斤,從120到150的30瓦時/公斤提升用了3年時間,從180到260大概80瓦時/公斤的提升也只用了3年的時間,這個能量密度速度的增長以外還要關注其他方面。在考慮電池優化的時候,除了考慮電池容量或者它的壽命外,也要考慮它的失效以及它的安全性。正確面對并積極探索一些新的安全性技術,將有利于促進電池技術進步。
安全性問題伴隨電池比能量提高而變得愈加嚴重,但不應該由此否定動力電池技術路線和發展趨勢。提高安全可能需要付出大量成本、且不會產生經濟效益,所以企業、行業發展起步階段,雖然講要重視安全,但往往都會忽略。而當一個產業或者行業發展起來以后,出了問題才會關注安全。
電池的性能評價是一個綜合的指標體系,在這個指標體系里面安全是最最重要的,而不是能量密度。現在這種能量密度的提升對于管理系統提高了更多的、更高的一些要求,對管理系統寄予了更多的期望。但實際上隨著能量密度提升,對于安全性的評價是一個系統的工程,無論是材料、電芯、BMS和系統都應該滿足安全性的要求,而不應該把安全過渡于依賴某一個層級的安全性保護,所以每個層級都應該有安全性的要求。
國內外的儲能電站發生過幾起著火事故,很多究其原因查到BMS,也就是BMS可靠性問題。隨著儲能站的規模增多,也希望BMS未來可管理更多的事情,尤其是在全壽命周期的數據可追溯和故障預警方面能起更大的作用。下一代電池電池管理技術BMS會增加功能和可靠性。
充放一次低于5毛是盈利界限
能源領域成本的下降是符合摩爾定律的,即每兩三年減一半,光伏、風能都是符合這樣的趨勢,未來儲能也會按照同樣的方式發展,未來還有很大的技術發展空間。
液流電池、鉛碳電池、鋰離子電池,物理儲能有飛輪和壓縮空氣,這些都隨著技術的發展性價比都有提高。近幾年來,鋰離子電池、氫燃料電池等技術的進步實現了電能和化學能更為高效的相互轉換,實現電能存儲的同時提高了能量的使用效率。2018年底,我國量產的動力電池單體能量密度達到了265Wh/kg,成本控制在1元/Wh以下,提前達到2020年的目標。較2012年,能量密度提高了2.2倍,成本下降了75%。在過去的十五年當中鋰離子電池、燃燒電池單位成本降低了十多倍,未來隨著裝機總量的不斷增大,技術進步的成熟,成本將會進一步下降。
我們國家用的最多的就是磷酸鐵鋰電池,它在兩個維度上有非常大的變化,一是成本大幅下降,還有它的循環壽命增長,這兩個的綜合效應反映了電池充放一次電電池消耗多少錢,簡單來說電池充放一次電的消耗低于5毛時,就可以打個平手了,即以后就有盈利空間了。這個變化是讓儲能越來越受重視越來越有規模的重要原因。
儲能技術路線圖關注的目標是成本、千瓦時造價、循環壽命,電科院來小康表示目前針對儲能電池已制定了這樣的目標:到2020年小于1500塊錢,系統循環壽命高于1萬次,希望2030年重點解決鋰離子電池的安全問題。
目前電力行業、電池制造商以及投資運營商這三方都在關注儲能,但都有不同的期許。電力系統是考慮儲能可以安全、穩定運行,電池生產商希望可以生產儲能、電動汽車通用的電池,便于規模化生產與管理,而運營商更希望儲能電站和共享換電站結合,以便跨界共享更多資源。而儲能行業來說更希望得到這三方共同努力促進儲能規模化,以進一步促進電池成本的下降,為后續儲能產業未來發展做鋪墊。
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