儲能市場的主要技術(shù)路線及產(chǎn)業(yè)鏈
隨著全球能源轉(zhuǎn)型和可再生能源的發(fā)展,儲能技術(shù)作為平衡供需、提升能源利用效率和保障電網(wǎng)穩(wěn)定的重要手段,正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
一、儲能市場的主要技術(shù)路線
根據(jù)能量儲存方式的不同,儲能技術(shù)可分為電化學(xué)儲能、機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和熱儲能五大類。以下是幾種重要的技術(shù)路線:
電化學(xué)儲能
電化學(xué)儲能是目前發(fā)展最為成熟、應(yīng)用最廣泛的儲能技術(shù),主要包括鋰離子電池、鈉離子電池和液流電池等。
鋰離子電池:鋰離子電池憑借高能量密度、長壽命和高安全性,成為電化學(xué)儲能的佼佼者。特別是磷酸鐵鋰電池,在儲能領(lǐng)域綜合優(yōu)勢顯著,其安全性、使用壽命均優(yōu)于其他電池類型,且成本較低。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì),截至2022年9月底,中國已投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目中,鋰離子電池儲能占比高達(dá)89.30%。
鈉離子電池:鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似,但鈉資源儲量大且分布廣泛,原材料價(jià)格較低,因此具備成本優(yōu)勢。此外,鈉離子電池的安全性能、低溫性能和快充性能也較高。然而,鈉離子電池的循環(huán)次數(shù)相對較低,產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟,限制了其廣泛應(yīng)用。
液流電池:液流電池中,全釩液流電池綜合性能最佳、商業(yè)化程度最高。液流電池具有系統(tǒng)安全性高、壽命長、易擴(kuò)容、項(xiàng)目建設(shè)周期短、選址靈活等優(yōu)點(diǎn),是大規(guī)模長時(shí)儲能頗具發(fā)展前景的技術(shù)路線之一。全釩液流電池的電解液可再生循環(huán)使用,殘值較高,從全生命周期成本來看,具備成本優(yōu)勢。
機(jī)械儲能
機(jī)械儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等。
抽水蓄能:抽水蓄能是目前應(yīng)用最廣泛的機(jī)械儲能技術(shù),具有規(guī)模大、壽命長、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。然而,抽水蓄能的建設(shè)受地理?xiàng)l件限制,且前期的初始投資較高。
壓縮空氣儲能:壓縮空氣儲能是一種以空氣為儲能介質(zhì)的物理儲能方式,具有規(guī)模大、壽命長、建設(shè)周期短、站址布局相對靈活等優(yōu)點(diǎn)。壓縮空氣儲能有望成為抽水蓄能在大規(guī)模儲能電站領(lǐng)域的重要補(bǔ)充。
飛輪儲能:飛輪儲能是一種通過旋轉(zhuǎn)“陀螺”來儲能的物理儲能技術(shù),具有響應(yīng)快、壽命長、溫度適應(yīng)性好、效率高、容量大、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。目前,飛輪儲能主要應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、軌道交通、航空航天、軍工等領(lǐng)域。
其他儲能技術(shù)
此外,還有化學(xué)儲能(如氫儲能、合成氨儲能)、電磁儲能(如超級電容器儲能、超導(dǎo)儲能)和熱儲能(如儲熱、儲冷)等技術(shù)路線,雖然目前應(yīng)用相對較少,但各自具有獨(dú)特優(yōu)勢,未來仍有較大發(fā)展空間。
二、儲能產(chǎn)業(yè)鏈
儲能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原材料及設(shè)備、中游電池制造及系統(tǒng)集成安裝、下游應(yīng)用等環(huán)節(jié)。
上游原材料及設(shè)備
儲能產(chǎn)業(yè)鏈的上游主要包括電芯原材料和設(shè)備。電芯原材料包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等。其中,鋰離子電池的原材料以鋰鈷鎳等為主;鈉離子電池的原材料以鈉鹽等為主;液流電池的原材料包括釩、鐵、鉻等金屬及其化合物。設(shè)備方面,主要包括涂布機(jī)、攪拌機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備。
中游電池制造及系統(tǒng)集成安裝
中游產(chǎn)業(yè)鏈主要包括儲能電池系統(tǒng)和集成系統(tǒng)的制造與安裝。儲能電池系統(tǒng)由電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)和儲能逆變器(PCS)等組成。其中,電池組是儲能系統(tǒng)的核心部分,BMS和EMS負(fù)責(zé)電池組的監(jiān)控和管理,PCS則負(fù)責(zé)電池組與電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)集成方面,主要包括儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝,以及儲能電站的建設(shè)與運(yùn)維。
下游應(yīng)用
儲能產(chǎn)業(yè)鏈的下游主要包括儲能電池的應(yīng)用領(lǐng)域。儲能電池的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,包括電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。電源側(cè)儲能的主要需求為光伏、風(fēng)力等可再生能源并網(wǎng),平滑電力輸出;電網(wǎng)側(cè)儲能以電力輔助服務(wù)為主;用戶側(cè)儲能主要為分時(shí)管理電價(jià)。其中,電源側(cè)應(yīng)用最廣泛,電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的應(yīng)用也在不斷增加。
三、結(jié)論
隨著全球能源轉(zhuǎn)型和可再生能源的發(fā)展,儲能技術(shù)作為平衡供需、提升能源利用效率和保障電網(wǎng)穩(wěn)定的重要手段,正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。鋰離子電池、鈉離子電池和液流電池等電化學(xué)儲能技術(shù)憑借其各自的優(yōu)勢,在儲能市場中占據(jù)重要地位。同時(shí),機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和熱儲能等技術(shù)路線也各有千秋,未來發(fā)展前景廣闊。
在儲能產(chǎn)業(yè)鏈方面,上游原材料及設(shè)備、中游電池制造及系統(tǒng)集成安裝、下游應(yīng)用等環(huán)節(jié)相互銜接,共同構(gòu)成了完整的儲能產(chǎn)業(yè)鏈。未來,隨著儲能技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的不斷擴(kuò)大,儲能產(chǎn)業(yè)鏈將更加完善,各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同效應(yīng)也將更加明顯。
總之,儲能市場作為新能源領(lǐng)域的重要組成部分,正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的不斷擴(kuò)大,儲能技術(shù)將在能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。