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电化学储能技术路线及产业链详解

导读: 电化学电池技术是当前储能行业一大增长点。截至2016年底,全球电化学储能装机规模达1756.5MW,近5年复合增长率27.5%。我国储能产业起步相对较晚,经过十多年发展,目前正从小规模研究示范向商业化初期过渡发展。

5.锂电产业发展快,成本下降推动储能应用

锂离子电池应用广,动力锂电需求拉动产业快速发展。锂离子电池由正负电极、隔膜、电解液组成,具有能量密度大、工作温度范围宽、无记忆效应、可快速充放电、环境友好等诸多优点,目前已广泛应用于各类电子产品、新能源车和电化学储能等领域。近年来锂电产业受下游新能源车动力电池需求增长拉动,规模和技术发展尤为迅速,目前已有动力电池企业上百家,电芯市场规模超2000亿。预计未来5年国内锂电池需求仍将保持30%-40%的高增速,技术和产业链也将进一步成熟。

图 11:锂离子电池工作原理示意图

锂电储能技术路线及产业链详解

图 12:国内市场锂电池需求保持高速增长

锂电储能技术路线及产业链详解

图 13:锂离子电池产业链

锂电储能技术路线及产业链详解

锂电技术路线多,储能更注重安全性和长期成本。与动力锂电池相比,储能用锂电池对能量密度的要求较为宽松,但对安全性、循环寿命和成本要求较高。从这方面看,磷酸铁锂电池是现阶段各类锂离子电池中较为适合用于储能的技术路线,目前已投建的锂电储能项目中大多也都采用这一技术。此外,钛酸锂电池因其超长的循环寿命也受到广泛关注,随着未来技术成本降低,有望在储能领域实现规模化应用。三元电池的主要优势在于高能量密度,其循环寿命和安全性较为局限,因而更适合用作动力电池。

表 6:磷酸铁锂和钛酸锂技术更适合储能应用

锂电储能技术路线及产业链详解

锂电规模经济效应显现,储能成本快速下降。近年来国内动力锂电行业竞争激烈,下游整车厂对性能和价格需求倒逼锂电技术快速进步,同时主要厂商产能不断扩张,锂电池生产成本不断下降,年均降幅达15-20%。目前部分厂商磷酸铁锂电池价格已降至1200-1400元/千瓦时,相应储能系统成本也降至2000元/千瓦时,储能经济性有了很大提高。以目前公布的规划来看,未来几年主要锂电厂商产能高速扩张的趋势仍将持续,锂电储能也将随成本下降而步入商业化应用区间。

图 14:近年来锂离子电池成本快速下降

锂电储能技术路线及产业链详解

图 15:国内动力锂电厂商产能快速扩张

锂电储能技术路线及产业链详解

动力电池梯次利用可进一步提升锂电储能经济性。梯次利用技术主要是针对容量降低但并未完全报废的退役动力电池,其主要环节包括回收与性能评估、电池系统重组及梯次利用于储能领域,是一种绿色、经济、可持续的资源回收手段。当前全球范围内都在积极开展相关研究,美国、德国、日本等起步较早的国家已有不少成功案例。国内比亚迪、CATL、国轩高科、中航锂电等一线动力电池厂商业已开始相关领域布局,未来有望推动锂电池成本的进一步下降。

表 7:国内外已逐步开展各类动力电池梯次利用储能示范项目

锂电储能技术路线及产业链详解

储能千亿市场将启动,锂电技术是主流。锂电储能具有清洁高效、能量密度高、充放电性能好、响应速度快等优点,在多种应用领域都具有技术经济性优势。在目前全球已建MW级电化学储能示范项目中,锂电池项目装机规模约占总容量的50%,远超其他储能技术,国内张北风光储输、南网宝清电站等大型储能示范项目,也都将锂电作为重点技术路线发展。在锂电产业持续高速发展、电池成本不断降低的状况下,预计锂离子电池仍将是未来电化学储能的主流。

图 16:国内储能装机规模锂电最大

锂电储能技术路线及产业链详解

表 8:锂电池在多个应用领域具有技术经济性优势

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