楊俊峰 余 躍 于 娟 王 曦

(1.中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院， 北京 100048； 2.中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

0 前言

當前，綠色低碳發(fā)展已成全球共識和大勢所趨。我國已明確碳達峰碳中和的時間表，提出推動碳達峰碳中和的重點任務(wù)是實施可再生能源替代，建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。儲能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對提升風電光伏等可再生能源的消納水平、促進碳達峰碳中和具有重要意義[1-3]。能源體系的變革與能源革命的實現(xiàn)都離不開儲能產(chǎn)業(yè)的支撐，無論是智能電網(wǎng)、可再生能源發(fā)展、能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式微網(wǎng)、風光儲等，儲能都是非常關(guān)鍵的一環(huán)。截至2020年底，我國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模為35.1 GW，占全球18.5%，較上年增長8.3%[4]。從技術(shù)類型看，抽水蓄能和電池儲能是目前商業(yè)化程度較高的儲能技術(shù)，二者合計占我國儲能累計裝機總量的98%以上。從市場應(yīng)用看，電池儲能是近年來發(fā)展迅速的儲能類型，主要包括鋰離子電池儲能(以下簡稱“鋰電儲能”)、鉛蓄電池儲能和液流電池儲能。其中鋰電儲能具有循環(huán)特性好、響應(yīng)速度快、系統(tǒng)綜合效率高等特點，是目前市場上推廣應(yīng)用最多的儲能方式。面對支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)和保障碳達峰碳中和目標實現(xiàn)帶來的巨量儲能發(fā)展需求，在現(xiàn)有技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和政策條件下，如何推動鋰電儲能產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展，是當前能源電力行業(yè)面臨的緊迫問題。

1 鋰電儲能發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 鋰電儲能具備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

目前，市場上約有十幾種儲能技術(shù)，每種技術(shù)都有各自的優(yōu)點和缺陷。抽水蓄能屬于大規(guī)模、集中式儲能，其技術(shù)非常成熟，儲能運行成本較低，但受地形限制嚴重，建設(shè)周期長、建設(shè)成本高，因此無法滿足戶用儲能等應(yīng)用場景，未來發(fā)展空間可能受限。而電化學儲能尤其是鋰電儲能不受自然條件影響，且充電速度快、放電功率高、系統(tǒng)效率高，發(fā)展?jié)摿Ω螅俏磥淼闹攸c發(fā)展方向。

我國鋰電儲能產(chǎn)業(yè)綜合競爭優(yōu)勢明顯。近年來我國鋰電池行業(yè)保持了良好發(fā)展勢頭，2020年全球各類鋰電池出貨量為294.5 GW·h[4]，同比增長31%，尤其是安全性更好的磷酸鐵鋰儲能電池產(chǎn)量全球占比接近100%，這為鋰電儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。隨著骨干企業(yè)迅速成長，規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)日益顯現(xiàn)，鋰電儲能應(yīng)用的經(jīng)濟性更加可行。此外，隨著新能源革命、交通革命在全球范圍內(nèi)深入發(fā)展，鋰電儲能未來將有望與電動汽車產(chǎn)業(yè)高度融合，形成良性互動的發(fā)展格局[5]。

1.2 鋰電儲能在新增市場中已占據(jù)主導地位

2015年以來，隨著鋰電儲能系統(tǒng)的制造成本和維護成本不斷下降、儲能設(shè)備容量及壽命不斷提高，鋰電儲能開始得到大規(guī)模的應(yīng)用，成為儲能產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展趨勢和主要動力。2015—2020年，全球鋰電儲能累計裝機量從483.5 MW提升至13 100 MW，增長27.1倍；鋰電儲能累計裝機量占總量比例從0.3%迅速提升到6.9%。從中國的數(shù)據(jù)看，2015—2020年我國鋰電儲能累計裝機量從69.6 MW提升至2 902.4 MW，增長41.7倍；鋰電儲能累計裝機量占總量的比例從0.3%迅速提升到8.2%。從新增裝機情況看，2020年全球新增儲能規(guī)模中鋰電儲能占比達到71.5%，已成為市場的絕對主力。2020年中國新增儲能規(guī)模中鋰電儲能占比也接近一半，達到了47.6%；在新增電化學儲能規(guī)模中，鋰電儲能占比達到97.7%，處于絕對領(lǐng)先地位。在資本市場上，儲能技術(shù)公司的風險投資也大部分用于鋰電儲能。

隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的日益成熟和發(fā)展壯大，鋰電池成本迅速下降。彭博新能源財經(jīng)(BNEF)的調(diào)查報告表明，受益于鋰電池的成本下降，電池儲能系統(tǒng)的成本已從2012年近800美元/kW·h降至2019年的187美元/kW·h，下降幅度為76%。據(jù)Wood Mackenzie的分析報告，到2025年，鋰電儲能系統(tǒng)的成本將以每年6%～8%的幅度持續(xù)下降。國內(nèi)磷酸鐵鋰儲能電池價格已降至0.5～0.7元/kW·h，鋰電儲能系統(tǒng)的生命周期成本已低于鉛酸蓄電池。

2 鋰電儲能發(fā)展趨勢

2.1 鋰電儲能產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)式增長

“十三五”時期，我國鋰電儲能技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，廠商加緊布局，應(yīng)用在不斷深化，業(yè)務(wù)快速發(fā)展，鋰電儲能產(chǎn)業(yè)開始步入商業(yè)化初期，鋰電儲能對于能源體系轉(zhuǎn)型的重要作用已經(jīng)顯現(xiàn)和得到初步驗證。展望“十四五”，新基建、能源變革、電氣化進程、大規(guī)?？稍偕茉吹慕尤牒碗娏w制改革的進一步深化，都將給儲能產(chǎn)業(yè)和市場創(chuàng)造巨大的商機[6-7]，鋰電儲能將迎來爆發(fā)式增長。

“十四五”綠色低碳發(fā)展和雙碳戰(zhàn)略將加快拉動鋰電儲能產(chǎn)業(yè)擴張，隨著壽命和安全性能的持續(xù)提升、成本的持續(xù)降低，鋰電儲能在電力系統(tǒng)和新基建相關(guān)領(lǐng)域的需求越來越大，預(yù)計到2025年,我國鋰電儲能累計裝機規(guī)模將達到50 GW(包括儲能電站、5G基站和新基建其他領(lǐng)域等)，市場空間約2 000億元；預(yù)計到2035年，我國鋰電儲能累計裝機規(guī)模將達到600 GW(圖1)，市場空間約2萬億元。

圖1 鋰電儲能累計裝機規(guī)模

2.2 長壽命、高安全性的磷酸鐵鋰電池是未來儲能市場主力軍

目前，商用鋰電池正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元體系。相比消費類電池和動力電池，儲能電池對能量密度要求不高，但是對安全性和使用壽命的要求較高。相較于其他體系電池，磷酸鐵鋰電池具有高安全性、長循環(huán)壽命和低成本等優(yōu)勢，更符合儲能電池需求。無論從目前的應(yīng)用情況還是將來的發(fā)展趨勢來看，未來儲能市場的主力軍是磷酸鐵鋰電池，特別是長壽命磷酸鐵鋰電池(循環(huán)壽命≥10 000次)。

磷酸鐵鋰電池成本大幅下降后，正在迅速占領(lǐng)傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的市場。2021年以來，中國移動、中國鐵塔等公司基站用儲能電池的招標大部分選用磷酸鐵鋰電池。與鉛酸蓄電池相比，磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命更長，而且更加環(huán)保，單次循環(huán)使用成本不到鉛酸電池的1/3，因此替代鉛酸電池是大勢所趨。

2.3 車網(wǎng)融合移動儲能未來空間巨大

電動化已成為全球汽車行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，未來數(shù)量巨大的電動汽車充電設(shè)施接入電網(wǎng)后會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生極大的影響。當高峰期電動汽車充電設(shè)施進行集中充電時，可能會導致電網(wǎng)容量不足的情況發(fā)生，影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。而通過車網(wǎng)融合移動儲能方式，大量電動汽車可作為分布式移動儲能單元，為電力系統(tǒng)提供可觀的靈活性資源，既可以有效、合理地分散電動汽車的充電負荷，又能夠平衡峰谷用電實現(xiàn)收益，還可以有效提升電力系統(tǒng)對波動性可再生能源的消納能力。

《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》提出加強新能源汽車與電網(wǎng)(V2G)能量互動，促進新能源汽車與可再生能源高效協(xié)同。從發(fā)展規(guī)?？?，目前我國新能源汽車動力電池累計裝機量超過200 GW·h，遠超電化學儲能容量。到2035年，全國電動汽車保有量有望達到1億輛，動力電池保有容量達5 000 GW·h以上，退役動力電池300～500 GW·h/a，若能夠?qū)崿F(xiàn)儲能領(lǐng)域充分融合調(diào)度，完全有能力與大規(guī)模可再生能源形成供需協(xié)同，對我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和能源革命形成有力支撐。目前，車網(wǎng)融合移動儲能尚處于起步階段，技術(shù)突破和商業(yè)模式是決定未來發(fā)展的主要因素。

3 對策建議

3.1 強化頂層設(shè)計和規(guī)劃引領(lǐng)

結(jié)合碳達峰碳中和目標要求，將儲能充分納入國家能源體系統(tǒng)籌規(guī)劃，明確優(yōu)先支持鋰電儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。聚焦安全性、經(jīng)濟性等關(guān)鍵因素，研究制定國家層面的產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和中長期發(fā)展規(guī)劃，爭取在相關(guān)規(guī)劃中將儲能納入能源或電力的頂層設(shè)計，明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標和重點任務(wù)。

3.2 完善促進鋰電儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策機制

在政策方面，可借鑒美國、德國、日本、澳大利亞等補貼政策，研究設(shè)立包括但不限于增值稅優(yōu)惠、所得稅抵免、投資補貼、電價補貼、貸款優(yōu)惠、產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金等扶持政策。探尋合理的價值實現(xiàn)方式和回報機制，逐步形成合理化的費用傳導機制，推動儲能充分參與電力市場。建立完善的監(jiān)管機制，盡快出臺安全、環(huán)保等方面的監(jiān)管政策，防范安全和環(huán)境隱患。

3.3 推動關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)集成

重點研究高安全性電池材料體系、低成本化制備、能效提升和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，積極開發(fā)引領(lǐng)未來發(fā)展的下一代前沿技術(shù)。強化儲能系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)，針對新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源和電動汽車等領(lǐng)域的需求，開發(fā)應(yīng)用先進系統(tǒng)集成、能量管理與智能控制技術(shù)，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)與電力系統(tǒng)深度融合、協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，提升整體效率和增加綜合效益。

3.4 強化儲能標準體系建設(shè)和項目管理

建立與國際接軌的涵蓋規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備及試驗、施工及驗收、并網(wǎng)及檢測、運行與維護、梯次利用與回收等各應(yīng)用環(huán)節(jié)的標準體系，重點推進安全、質(zhì)量與環(huán)保等標準的制定。深入開展安全質(zhì)量檢測和認證，培育建設(shè)一批儲能綜合檢測平臺和認證機構(gòu)。強化項目全生命周期管理，保障鋰電儲能系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

4 結(jié)束語

儲能是支撐新能源大規(guī)模開發(fā)利用的必要條件，是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。近年來儲能裝機規(guī)模不斷擴大，其中鋰電儲能憑借著充放電速度快、綜合效率高、技術(shù)實用性強、受限因素少等優(yōu)點，在近幾年的裝機中占比非常大，成為儲能的主力軍。本文梳理了我國鋰電儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)及現(xiàn)狀，分析了鋰電儲能發(fā)展趨勢，提出了相關(guān)對策建議，希望通過以上研究能夠為引導鋰電儲能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供參考和借鑒。