簡析電網(wǎng)儲能電池現(xiàn)狀 動力鋰電池勢頭強勁

時間:2015-12-14 09:46來源:能源評論 作者:西顧
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      儲能電池被認為是將來電網(wǎng)大規(guī)模接入間歇性可再生能源，以及電動汽車能夠大范圍推廣的關鍵技術之一，主要包括鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池、液流電池、鈉基電池等。近年來，鋰電池在電網(wǎng)儲能和動力電池市場被業(yè)界寄予厚望，2015年5月，美國特斯拉公司發(fā)布名為Powerwall（采用鋰電池技術）的家用儲能電池，開始涉足儲能市場，更是引發(fā)全球關注。下面將介紹電網(wǎng)儲能電池的現(xiàn)狀，重點介紹目前發(fā)展勢頭強勁的鋰電池的境況。
 
　　全球儲能TOP10
 
　　根據(jù)美國能源部全球儲能數(shù)據(jù)庫（DOEGlobalEnergyStorageDatabase）的統(tǒng)計，目前全球有超過50個國家和地區(qū)已經(jīng)在運行或即將運行電網(wǎng)儲能電池，安裝容量最大的10個國家占全球總量的85%。其中，美國是全球毫無爭議的領先者，達到了848兆瓦，占全球的52%，其三大主流儲能電池技術，鋰電池、鉛酸電池和液流電池的安裝量分別占全球的50%、60%和37%。日本排名第2，總容量為202兆瓦，約為美國的1/4。中國的電網(wǎng)儲能電池總容量為68兆瓦（尚有規(guī)劃中的50兆瓦容量未計入），位列意大利和智利之后排名第5位。目前，中國的電網(wǎng)儲能電池主要采用的是鋰電池，共計58兆瓦，比例超過85%。
 
　　電池儲能仍屬小眾
 
　　儲能電池目前仍然處于很初級的發(fā)展階段，在所有電網(wǎng)儲能技術中只占很小的份額。截至2015年10月底，全球電網(wǎng)儲能電池的總安裝量為1631兆瓦（含所有在運、在建、已簽約以及已宣布的儲能容量），僅占所有儲能容量的1%，抽水蓄能占據(jù)全球電網(wǎng)儲能的絕大多數(shù)（96%），儲熱和機械儲能分別占2%和1%。若統(tǒng)計口徑改為運行中的各類技術，儲能電池的占比進一步降為0.4%。
 
　　在儲能電池中，鋰電池的總容量為818兆瓦，約占所有儲能電池的一半，鉛酸電池（9%）、液流電池（6%）等其它儲能電池占據(jù)另一半份額。鋰電池中，目前可運行的總容量為342兆瓦（占總量的42%）、在建221兆瓦、已簽約127兆瓦、已宣布建設計劃的128兆瓦。
 
　　全球容量快速增長
 
　　近幾年，電網(wǎng)儲能電池發(fā)展速度很快，2015年的總容量是2003年的近11倍。最近兩年的增長速度更為驚人，新增近1吉瓦，約占累計總容量的60%。美國的發(fā)展歷史最長久，早在上世紀90年代就已經(jīng)開始安裝，近兩年則迎來了市場規(guī)模的爆發(fā)，全球的增長也主要來自于美國。日本在進入2000以后，發(fā)展較為平穩(wěn)。中國則從2010年左右，才開始重視電網(wǎng)儲能電池的發(fā)展。
 
　　電網(wǎng)儲能技術大
 
　　電網(wǎng)儲能技術的功率、最大放電時間、響應時間、效率、充放電次數(shù)、成本等因素，決定了其應用的可行性及場合。
 
　　抽水蓄能擁有功率大、放電時間長的特點，效率在60%～70%之間，當前全球最大的在運抽水蓄能電站是位于美國佛吉尼亞州的巴斯康蒂抽水蓄能電站，容量達到了3吉瓦，發(fā)電最大時長為10小時18分鐘。壓縮空氣儲能的最大放電時間和功率也都較大，但效率一般不超過50%，當前全球最大的在運壓縮空氣儲能電站位于德國的埃爾斯費萊特，容量達到了321兆瓦，發(fā)電最大時長為2小時，效率為42%。儲能電池種類繁多，其最大容量一般在幾十兆瓦，最大放電時長為幾個小時，轉換效率為60%～90%，當前全球最大的儲能電池位于美國的德克薩斯州，容量為36兆瓦，放電時長為40分鐘。規(guī)劃中的最大儲能電池容量近100兆瓦，放電時長為4個小時，位于美國加利福尼亞州。電容、飛輪、超導的放電時長一般較短，功率也較小。其中，美國擁有2個功率近400兆瓦的飛輪儲能裝置，但并非該項技術的主流。
 
中國電網(wǎng)儲能電池工程一覽
 
　　中國的電網(wǎng)規(guī)模、發(fā)電裝機、風電和光伏等可再生能源裝機均位列世界第一，但儲能電池容量不足美國的1/10。國家風光儲輸示范項目（國家電網(wǎng)），南方電網(wǎng)寶清儲能電站項目等均取得了良好的運營效果，大量建設儲能電池將會是中國電網(wǎng)發(fā)展的趨勢之一。
 
　　目前，中國共有60個電網(wǎng)儲能電池工程，在運53個，在建4個，已簽約或宣布3個。按技術來看，所有60個工程中有50個采用的是鋰電池技術，總容量為58兆瓦，占據(jù)絕對主導地位，其中有45個（或90%）工程采用的是磷酸鐵鋰技術，總容量51兆瓦。在美國和日本，鋰電池也是最廣泛采用的電網(wǎng)儲能電池技術，份額均在50%左右。
 
　　誰是未來潛力股
 
　　盡管目前電動汽車的總保有量還不高，但未來電動汽車配備的動力電池不僅將改變交通用能的現(xiàn)狀，還可能作為移動的儲能電池與電網(wǎng)進行互動。
 
　　目前動力電池市場主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。其中，鉛酸電池技術因能量密度較低、自放電率較高，一般應用在低速和城市短途電動車上，無法應用于時速80公里以上的電動汽車；鎳氫電池則因生產成本較高、自放電率高等原因，主要用于混合動力汽車，很少用于純電動汽車；鋰電池因為比能量和比功率高，工作溫度范圍寬、自放電小與循環(huán)壽命長等優(yōu)點成為了汽車動力電池的主流。美國先進電池聯(lián)盟（USABC）認為，動力鋰電池是迄今為止最能滿足電動汽車中遠期發(fā)展目標的技術，是未來最值得投資的電池技術。
 
　　全球鋰電池市場TOP10
 
　　無論是電網(wǎng)儲能電池還是汽車動力電池，鋰電池將會是未來最主要的技術選擇。
 
　　鋰電池以鋰金屬或鋰合金為負極材料，目前主流技術多以鈷酸鋰，錳酸鋰，鎳鈷鋁，鎳鈷錳，磷酸鐵鋰等為正極材料，后三者主要用于電動汽車，代表廠商分別是特斯拉、北汽和比亞迪。
 
　　目前，全球鋰電池市場主要被日、韓、中三國占據(jù)。2014年全球前十電池企業(yè)占全球67%產值，其中，韓國三星SDI與LG化學合計占27%，日本松下與索尼合計占21%，中國最大的五家企業(yè)合計占16%。從企業(yè)來看，排名前六的是三星SDI、松下、LG化學、索尼、ATL和比亞迪，市場份額分別是15%、14%、11%、11%、7%和4%。
 
　　動力電池行業(yè)仍處于發(fā)展初期，競爭格局非常不穩(wěn)定，隨著電動汽車的迅猛發(fā)展未來的企業(yè)市場份額將發(fā)生較大的變化。尤其是作為蘋果優(yōu)質供貨商的ATL和產業(yè)布局完整的比亞迪有望挑戰(zhàn)日韓企業(yè)的龍頭地位。
 
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