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在由SMM主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 - 锂电回收论坛 上, 哈尔滨工业大学教授 戴长松讲述了“废旧锂离子电池修复再生及回收再利用”的话题。他表示,我国废旧锂离子电池处理处置发展中存在理念落后、废旧锂离子电池回收技术水平有待提高,以及电池制造者、销售商和使用者的环境保护的积极性不高的问题。提及如何加强对废旧锂离子电池处理处置行业污染防治的建议,他表示,要加大政策引导,实现锂电池处理处置的产业化和规模化发展;建立科学的环境监管体系,健全锂离子电池行业标准;加强科研开发,提高锂电池生产和处理处置。 回收技术现状 目的意义 新能源汽车所用的锂离子电池是理想的动力源,特别是在EV、HEV中,但是也会造成能源危机和环境污染。 根据2023年到2024电池行业年度报告数据显示,预计到2033年,锂电池的需求量将以每年15%的复合年增长率增长五倍,这一趋势将直接推动对电池金属材料的需求增长。 随着电气化和电池生产的激增,对电池金属的需求预计将不断上升。短期内,回收利用可以帮助满足这部分需求,为那些原生金属产量低的地区提供边际的供应安全。长期来看,回收将在满足市场需求方面发挥关键作用。 因此,在资源价值和环保危害驱动下,废旧电池回收势在必行。 电动车发展技术路线图对回收的要求 18所肖成伟研究员提供 行业的一个短板 已经实用化的废旧锂离子电池回收工艺过程中,鲜少提及含量较少且在循环过程中有消耗的电解液的变化与处理,大多数只考虑了有价金属的回收处理,对锂离子电池中环境影响危害最大的电解液的研究及合理处置相对薄弱;另一方面,随着电解液的价格走高,如果可以从里面提取出电解质锂盐将具有良好的经济价值。 创新技术成果 1. 锂离子电池电解液分离及回收 电解液萃取工艺 利用超临界CO2技术,一体化完成电解液的无害化和正极材料剥离,无二次污染物排放,做到真正意义上的“绿色回收”。避免了火法工艺能源消耗大,锂损失严重,有机物破坏,空气污染物二次处理等问题,湿法工艺采用有机溶剂萃取回收有有机溶剂残留。 电解液萃取工艺优化 锂离子电池电解液分离及回收 通过实验得出结论:不同压力下,跨临界CO 2 电解液萃取效率随时间的变化规律;不同温度下,跨临界CO 2 电解液萃取效率随时间的变化规律。 通过对超/跨临界对电解液回收效率的对比来看,在操作条件更温和的跨临界条件下,萃取效果较超临界条件显著提高;各因素的主效应关系为压力>温度>萃取时间。 电解液和粘结剂去除技术 甲醇能使DMC和EMC的萃取效率提高15%,但是由于醇羟基的活泼氢与锂盐发生分解反应;PC夹带剂(碳酸丙烯酯) 对萃取效率增加效果较好,电解液去除率可达90%左右。 2. 三元正极材料直接修复再生技术 团队突破了传统三元材料回收技术的污染高、附加值低的缺陷,发明了三元正极材料直接修复再生技术。 研究成果可应用于储能等领域,在废旧三元正极材料回收再利用领域有潜在市场。 修复后的材料放电比容量、循环性能和倍率性能可达到商用新材料水平。 通过修复前后NCM 的高分辨率XRD 图谱和XRD Rietveld 精修结果对比来看: NCM-S:晶胞体积增大,层状结构的有序性被破坏,Li/Ni混合较大(9.79%); 修复后材料的晶胞参数更接近于新材料,表明晶体结构得到了修复 NCM-S :9.79%;NCM-MA-R:0.634% 修复后材料晶体结构和Li/Ni混排的有序恢复。 提出基于机械化学活化的高温固相修复技术,对多尺度和多形式的降解行为实现综合处理。 通过修复前后NCM材料的TEM 图像来看,NCM-S:表面有2 nm的杂质层,d=0.207nm,可能循环过程中形成的Li2CO3层或者LiF层,内部检测到尖晶石相;此外,晶粒内存在属于R-3m的层状相;NCM-MA-R表面更加规整光滑,结构良好,呈现清晰的层状分布; 高温固相修复技术可以恢复无序的晶相结构。 NCM-N中检测到的Li2CO3推测为合成过程中的残留物;失效材料中检测到了比例较高的Li2CO3 和LiF , 同时还有非活性物质NiO的出现,都是造成材料失效的主要原因: 修复后两种材料中几乎全部的NiO都被去除;表面的Li2CO3和LiF明显减少; 形成F浓度梯度分布,表面存在氟掺杂; 表明修复策略在杂质相的去除和转化中起着至关重要的作用。 小结: 提出了多晶三元正极材料的固相修复策略,以直接再生降解的NCM材料; 修复技术对颗粒形态的重建、化学成分和晶体结构的恢复,以及失效材料中杂质相的有利转化都有诱导和促进作用; 受益于对多尺度和多形式降解行为的综合处理,修复后的材料在0.1C时表现出176.8 mAh g-1的容量,这与相应的商业材料(172.8 mAh g-1)相当。恢复后的阴极的容量令人满意,证明它是一种有效的直接翻新策略。 3. 锂离子电池磷酸铁锂固相修复技术 团队,突破了磷酸铁锂高经济效益回收再利用的瓶颈,发明了一种失效磷酸铁锂固相修复的技术;研究成果在锂离子电池回收领域有潜在市场;申请专利,电化学性能修复效果明显。 失效分析:对三种不同失效电池正极材料进行; 失效分析:晶型、表面化学成分。 固相修复:对失效靶点进行修复,在物理结构上恢复磷酸铁锂结构的脱嵌锂离子能力与活性锂含量。 固相修复:电化学性能得到恢复,在倍率、循环等测试的放电比容量得到提升,工作平台得到延长。 4. 废旧锂离子电池选择性回收锂 采用豆渣作为绿色还原剂。523三元正极材料来自于汽车用动力电池。 5. 后处理技术—— 采用超临界CO 2 处理对再制备三元正极材料性能的改进 后处理设计思路:通过超临界CO2处理的方法对材料表面进行改性,提高材料的电化学性能。 6. 磷酸铁锂电池回收及材料再制备技术 7. 层状动力电池正极材料混合回收技术 1)分离出来废旧锂离子电池电解液; 2)杂质离子的除去和控制; 3)前驱体的制备。 产业化技术优势 产业化推广技术 已形成了回收技术规范和技术标准的建议稿;已在骆驼集团和理士国际集团产业化应用;为政府提供政策建议报告。 撰写回收建议书一份,报给国办和中办 我国废旧锂离子电池处理处置发展中存在的问题: (1) 理念落后、废旧锂离子电池回收技术水平有待提高; (2) 电池制造者、销售商和使用者的环境保护的积极性。 加强对废旧锂离子电池处理处置行业污染防治的建议 (1) 加大政策引导,实现锂电池处理处置的产业化和规模化发展; (2) 建立科学的环境监管体系,健全锂离子电池行业标准; (3) 加强科研开发,提高锂电池生产和处理处置。 已形成四项、成套的回收再利用技术 1)废旧磷酸铁锂系动力锂离子电池的成套回收再利用技术,包括:电解液回收与分离,FePO4,Li2CO3 产出; 2) 废旧三元系动力锂离子电池的成套回收再利用技术,包括:电池正极材料修复判据和修复技术;电解液回收与分离,前驱体(NixCoyMn1-x-y) OH 2 ,Li 2 CO 3 产出; 3) 废旧三元动力锂离子电池的正极材料直接修复再生技术; 4) 废旧磷酸铁锂动力电池的正极材料直接修复再生技术。
在由上海有色网(SMM)主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 —— 光伏发电系统供应链论坛 上,生态环境部固体废物与化学品管理技术中心主任许涓对废旧光伏电池回收利用技术及政策进行了介绍。 一、基本介绍 1.光伏组件的来源及数量 全球趋势:全球光伏装机容量从2010年40 GW增长到2019年580 GW,年均增长34.5% 我国趋势:到2020年年底,我国光伏组件累计装机容量达253 GW。 预测:到2030年,全球废旧光伏组件的总量将达8 Mt,到2050年,这一数字将增至78 Mt;可再生能源电力占比2025年33%→ 2050年达到86%(IEA,IRENA,BP)。 2.光伏组件的种类及结构 (1)光伏系统构成 (2)光伏组件类型:晶体硅组件(主要成分:硅、银、铝)、碲化镉组件(主要成分:碲、镉、铟、锡、银)、铜铟镓硒组件(主要成分:铜、铟、镓、硒、碲、镉)。 (3)光伏组件结构:晶体硅太阳能电池是光伏组件的核心部分。 (4)晶体硅组件构成:退役组件仍包含大量有价值材料:硅、银、铝、铜、钢、玻璃、塑料、铅、锡等。 二、回收利用技术现状 1、回收利用技术种类 (1)组件拆解 为回收和循环利用光伏组件中材料,晶硅组件回收技术分为组件拆解和组分回收两个步骤。 2、回收利用技术特点 (1)组件拆解 其对不同去除EVA的晶体硅光伏组件回收工艺方法比较进行了阐述。 (2)组分回收 传统晶硅退役组件的电池回收,主要依托选择性浸提、沉淀、萃取等方法,将电池片中贵重金属(银、铜等)分别回收。 另外,对于从组件拆解下来的完整电池片,可考虑进行电池片修复工序,使其恢复可使用的光电转换效率,再次进入光伏应用链条。 3、回收利用技术情况 (1)技术情况 (2)组件回收面临的难题 ►技术上: •回收过程中污染物的产生和处理的问题。 •前期投产的晶硅电池组件多采用含氟背板,经过焚烧会产生氟化氢等毒性气体。同时,含氟背板中碳氟化合物结构不易破坏,较长时间无法降解。 •应用潜力较大的碲化镉薄膜电池中含有剧毒重金属镉,会通过食物链积累危机人类健康。 •另外,如果回收工艺使用了化学溶剂来溶解光伏组件中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA),虽然可以回收高纯硅、高价值金属材料,但也会产生大量有机和无机酸、碱废液,对环境污染较严重。 EVA高温热解气化时导致的应力,通过机械破碎玻璃或激光划图+优化的升温速率可解决 完整硅片的使用成为新课题:1)电池效率提升显著、大尺寸成为方向;2)或许硅粉更有价值,但成本成为问题。 EVA有机溶剂中溶胀,需解决 根据需求,多种技术组合,实现回收目标。 3、回收利用流程 ►经济效益上: •光伏组件回收若不能产生规模效应经济效益不明显。目前,只有以PV Cycle为例的少数企业能够实现盈利。 •在欧洲电子电气废弃物(WEEE)新规章等政策的推动下,PV Cycle自成立以来占据了欧洲90%的市场份额。 •在国内,由于目前的回收规模较小,尚无专业企业开展,资源化的回收技术还处于实验室研发阶段,且多数技术能耗较高,经济性较差,导致市场发展动力不大。 ►政策上: •欧盟2012年将光伏组件列为电子废弃物进行管理,要求必须集中收集85%的废旧组件,同时80%的必须要进行再循环利用。 •国内对于光伏组件的回收方面并未出台相关政策,对于光伏组件的处置无专门的监督管理体系,对再生材料的销售也无相应政策支持,加上目前报废量并不大,多数企业处于观望阶段。 三、污染控制技术要求 1、拆卸过程污染控制要求 1.废弃光伏组件应按可行的顺序进行拆解,得到接线盒、引出线、边框和光伏层压件。 2.废弃光伏组件拆解时应保证光伏层压件的完整性。 3.不应丢弃预先取出的所有零部件。所有取出的零部件及材料应贮存在适当场所,并清楚的标识。 4.拆解场地应符合 HJ/T 181 的规定。 5.生态修复要求拆卸后的风电和光伏设备基础及附属设施应遵照主管部门要求,进行合规处理。 6.环境保护要求废风电和光伏设备的拆解、破碎宜遵循资源高值化原则,最大限度保证拆解、破碎产物的循环利用。现场应有完备的污染防治机制和处理环境污染事故的应急预案。 2、收集、贮存、运输污染控制要求 ►收集: 1.禁止将废弃组件混入生活垃圾或工业固体废物中。 2.收集商应将收集的废弃组件交给有资质的机构拆解、处理。 3.收集过程中,应设置防护措施,避免掉落、污染环境或危害人体健康。 ►运输: 1.在运输前应进行登记。 2.严禁运输过程中擅自对废弃组件采取任何形式的拆解、处理。 3.运输过程中的防护措施等应满足相关标准的要求。 4.应避免运输过程的二次破坏。 ►贮存: 1.废弃组件贮存场地应符合 GB 18599 的相关规定。 2.废弃组件应该进行分类存放,在显要位置标识其种类名称。 3、处置要求 ►一般规定: 1.处理过程中产生的废水应进行集中处理,处理后的废水宜循环再利用,排放废水应符合 GB 8978的相关规定。 2.处理过程中产生的废气应符合 GB 16297 中的规定。 3.不应随意丢弃废弃组件的任何零部件或材料。 4.不能再生利用的材料或者回收处理过程中产生的固体废物可作为一般工业固体废物贮存、处置,贮存和处置场应符合 GB 18599 的规定。 5.外观损坏,维修后发电性能未受影响的组件,经维修后可再使用,维修后组件的外观应满足 IEC 61215-1:2016 第 8 章的要求;外观未损坏,功率衰减,但仍有利用价值的组件可维修后再使用。维修后的组件安全性应符合相关现行标准要求。 4、再生利用 ►半导体材料的再生利用: 1.硅材料的回收一般用化学方法去除正背面电极、减反射膜、发射极、背面 BSF 等,以获得可回收利用的硅材料。 2.回收硅料可以用于生产硅铁合金,也可以进一步提纯制备光伏级硅料。 ►金属材料的再生利用: 1.电池中金属材料的回收提纯一般用溶剂腐蚀后再还原的方法再生。铝边框处理后可作为铝型材原料用于生产铝边框,也可用于建筑材料等其它行业。 2.金属材料再生利用时排放的废气应符合 GB 16297 的规定,废液经处理后各项污染物达到 GB 8978中的规定才能排放。 3.回收的金属材料可以作为金属冶炼提纯的原料循环利用。再生利用的金属产品应符合国家相关金属产品质量要求。 ►玻璃的再生利用: 1.完整的封装玻璃处理后,如果透光率等参数符合标准要求可以用作光伏封装玻璃,也可以作为平板玻璃在其它行业应用。 2.破碎的封装玻璃可以作为玻璃再生原料使用。再生利用的废玻璃产品应符合国家相关玻璃产品要求。 ►聚合物材料的再生利用: 1.废弃组件处理后回收的聚合物材料主要包括塑料和橡胶,应分类再生利用。 2.塑料的再生利用可参照 GB/T 30102。 3.含阻燃剂的废塑料只能适用于含阻燃剂的塑料制品原料,表面应标有符合 GB/T 16288 规定的再生利用标志。 4.不能再生利用的聚合物材料可焚烧进行能量回收。 5、管理要求 1.回收处理企业应建立记录制度。 2.拆解与处理企业有关废弃组件处理的记录、污染物排放监测记录以及其他记录应保存3年以上。 3.回收处理企业应建立废水废气处理系统,并定期监测排放的废水、废气中的污染物浓度。 4.回收处理企业应对厂界噪声定期进行监测,并符合GB 12348的要求。 5.回收处理企业应制定突发事件的处理程序,有完整的防护装备和措施,操作应遵守国家相关的职业安全卫生法规或标准。 6.新上岗操作人员应进行岗前培训,或在技术部门人员的指导下进行。 7.回收处理企业应具备相应的环保设施,并达到国家相关污染物排放控制标准。 四、政策制度导向 1、政策导向 1.习近平总书记强调,实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。这标志着我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向的关键时期。 2.面对“双碳”战略对固体废物环境治理提出的新要求,必须以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,坚持与时俱进,坚持整体观念,坚持协同增效,将“双碳”战略要求贯穿于固体废物污染防治全过程,全方位推进固体废物环境治理体系改革创新。 2、商业模式探索 3、光伏组件回收政策 (1)相关政策 ► 一些政府已经开始制定组件废物管理和回收指令或指导方针,以促进有价值材料(如银、铜和铝)的回收,同时减轻有毒材料(如铅或镉)的危害。 •欧盟于2012年在其废旧电气和电子设备(WEEE)法规中增加了光伏类别,随后又对污染和材料提取提出了要求。 •美国华盛顿州明确要求光伏组件回收。 •澳大利亚开始考虑光伏产品管理计划,尚未出台明确法规。 •印度出台草案,考虑强制回收。 •日本则制定了指导方针,并正在考虑制定回收法令。 (2)相关政策——欧盟 在世界光伏市场的发展过程中,欧洲从 2012 年开始通过废弃电气和电子设备(WEEE)指令2012/19/EU,规定了光伏组件的回收,其中包括电气和电子设备废弃物的收集、回收和循环利用目标,包括光伏组件。自 2012 年起,所有欧盟成员国都已将光伏法规纳入国家法律,要求欧盟市场上的所有光伏组件制造商运营自己的回收和循环利用系统,或加入现有的生产商合规计划。 其对德国、法国以及西班牙的相关的政策进行了介绍。 3)相关政策——日本 •2004 年,日本发行了《关于太阳能电池类物品废弃处理的法律事项》,随后十几年也在陆续提出与光伏回收处理相关的方案和指导方针。 •2016 年,日本环境省公布了光伏发电设备处理方法相关的方针,方针规定,废旧光伏设备需要根据《废弃物处理法》及《建设回收法》等进行处理。 (4)相关政策——美国 •美国在各州(华盛顿除外)和全国层面均缺乏针对光伏回收的回收机构、政策、激励措施和监管机制。 •2020 年 3 月,在美国华盛顿州参众两院通过了一项法案,发布该州的光伏回收新政策,要求最终设计和执行一个综合性的光伏产品回收计划。 (5)相关政策——我国 类似欧盟的 WEEE,我国也于 2009 年 2 月25 日签发了《废弃电器电子产品回收处理管理条例》( 以下简称《管理条例》),并于 2011 年 1月 1 日起执行。 世界范围内产业化现状 技术路线众多,实现产业化运行寥寥。
在由上海有色网(SMM)主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 —— 光伏发电系统供应链论坛 上,上海交通大学太阳能研究所所长沈文忠分享了n型光伏技术发展与趋势展望。 PERC太阳电池发展及现状 PERC电池简介 PERC电池技术在常规Al BSF的基础上加入背面钝化层并通过激光开槽实现金属化接触,钝化层显著降低了背面的复合,同时通过调节背面结构,实现背面长波端的增长;PERC+结构由铝栅线替代全铝背场,独特的局域铝背场,实现了双面发电,双面率为~70%。 从2015年正式量产,通过全产业链的努力,包括设备、辅材、电池厂商等,PERC技术发展迅猛,并迅速占领市场成为主流。 PERC电池的发展历程 PERC 电池受益于其强大的性能与成本优势,在主流市场上占据着 80% 以上的份额;抓住 PERC 电池发展良机的企业一跃成为上一轮行业洗牌( Al-BSF 、多晶)后的龙头企业。 PERC电池的技术发展历程及现状 膜层与金属化的优化:包括正面的膜层优化,提高光学吸收;降低栅线宽度,减少光的遮挡,优化浆料体系,改善金属与硅基的接触,引入MBB技术,降低单耗等等; 双面技术的推广:将背面全铝背场改为铝栅线,双面收光,双面发电,综合发电提高10%-30%; 选择性发射极技术叠加:通过金属化区域重掺杂,非接触区域轻掺杂,兼顾接触与钝化; 电池衰减问题的解决:前期通过光/电注入改善B-O造成的衰减,后期直接采用掺Ga硅片显著改善。 除了以上所述的部分,还有许多其它工艺细节上的优化,包括有新型清洗添加剂,正面发射极的优化,碱抛光技术等等,但受限于电池结构,电池端的提效越来越有限,量产极限效率在 23.5%-23.8% 。 2023 年市场占比超过 70% ,但 2024 年快速淘汰,占比将小于 20% 。 其还对量产PERC的功率损失分析进行了阐述。 TOPCon太阳电池技术及发展 高效钝化接触的基本原理 n-TOPCon电池技术 FraunhoferISE提出隧穿氧化钝化接触(TunnelOxidePassivatedContacts,TOPCon)概念。 TOPCon结构与PERC产线兼容性好,可承受高温过程(~900oC),具有较好的产业化前景,且双面率高(~85%)。2024年PERC升级TOPCon是一大趋势。 其还对电池极限效率、三种技术路线的工艺流程、n-TOPCon制造过程及扩产、n-TOPCon技术发展等进行了介绍。 为什么TOPCon电池技术会脱颖而出? 主流PERC电池打下的坚实基础;核心装备国产化已成熟;技术路线竞争促进TOPCon发展;TOPCon技术已具有高性价比;全产业链n型TOPCon新生态已形成。 目前挑战/机遇:LPCVD还是PECVD;选择性发射极(SE)、激光辅助烧结(LECO)、多晶硅层(减薄(<80nm)、掺杂、选择性)、浆料优化、双面钝化接触。 2022年发展迅猛,2023年量产平均效率在25.0%左右,成本基本与PERC持平,2-3年内入库转换效率可达26%。抓住TOPCon电池发展良机的企业成为新一轮行业洗牌(PERC、p型单晶)后的龙头企业。 其还介绍了TOPCon性能衰减:PID及UVID以及急需测试技术的发展等内容。 SHJ 太阳电池技术及发展 其介绍了2023年晶硅太阳电池技术的进展。 SHJ电池技术及发展 晶硅太阳电池终极技术:异质结技术是最高效率晶硅电池的必由之路;异质结太阳电池是迈向更高电池效率的基石。 ►2022-2024 异质结电池技术三减(银、硅、栅)一增(效) 双面微(纳)晶硅技术nc-Si:H提高带隙和电导率(提升0.5-0.6%+0.3%) 转光膜把紫外光转化为蓝光(提升功率1.5-2.0%) 无主栅 0BB 技术 + 银包铜降低银浆耗量(从18-20降到10-12mg/W) 薄片化降低硅料耗量(100-120微米) 核心是:设备降本、产业链生态发展 (1)硅片降本:允许高氧含量;(2)0BB+银包铜:极大降低银耗量,2024年发展核心;(3)低碳足迹 颗粒硅+ CCz+ SHJ 连续直拉单晶硅(CCz: Continuous Czocharlski) 低碳足迹差异化优势:1千克颗粒硅的碳足迹数值仅为27.59千克二氧化碳当量(棒状硅46.26千克二氧化碳当量)。 ( 4 )柔性晶硅异质结电池 其还对柔性晶硅异质结电池进行了介绍。 XBC太阳电池技术及发展 晶硅电池产业化技术变化趋势 高效化: 1 )电学性能钝化完善,从前表面钝化的 Al-BSF 、前后表面钝化的 PERC 到前后表面钝化 + 载流子选择性传输的 TOPCon 和 SHJ ; 2 )光学性能充分吸收太阳光,从绒面、多层减反、 M(0)BB 、背接触、宽带隙及上下光转换到叠层技术。 背接触技术是一种平台技术,可以与各种电池结合: SunPower 经典 n-IBC 25.2% (2014) ; Kaneka n-SHJ-IBC 26.7% (2017); ISFH p-POLO-IBC 26.1% (2018) ; CSEM/EPFL 钙钛矿 /n-SHJ-IBC 叠层 29.6 % (2022) ; LONGiHBC 27.30% (2024) 。 适度超前产业化策略,产业链协同是关键。 BC电池优势: 正面无栅线遮挡,电池效率高,组件美观;正面钝化优化不受电池发射极影响。 以往BC电池劣势: 与主流工艺完全不同,独家孤独的电池技术被证实是很难获得快速发展;工艺复杂,规模小,产业链配套不全,不适合低度电成本光伏技术路线。 目前BC电池机会: 适合主流技术路线:Al BSF →PERC→PERC+→PERC++ (n-TOPCon);TOPCon优异的钝化性能及高掺杂形成隧穿界面有利于非银金属化;硅片技术提升,工艺简化,激光及非银金属化工艺应用,龙头引领产业链配套全面发展。 其还介绍了分布式市场前景广阔、40+年背接触电池发展、TBC:26-27%效率背接触太阳电池量、目前产业化BC电池等内容。 N型技术融合引领下一代电池发展 n型技术融合引领下一代电池发展 xBC与SHJ结合:HBC太阳电池。 后续发展方案:THBC太阳电池(迈向27-28%量产技术 铜电镀技术:栅线细、效率高、双面率高 后续发展方案:钙钛矿/异质结叠层太阳电池(30%+量产技术) 总结 双碳目标指引下的光伏产业蓬勃生机 n 型转型驱动下的光伏技术如虎添翼 产能过剩形势下的光伏创新重中之重 》【光伏论坛直播】全球光伏行业发展机遇与挑战 工业硅、多晶硅市场展望 高效电池技术分享
在由SMM主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 - 储能产业论坛 上,中国建筑科学研究院 建筑防火研究所、新能源安全研究中心主任汪茂海介绍了“储能与新能源应用防火研究”的相关话题。 新能源产业背景 未来将建立起以新能源为主体的安全、经济、可持续的现代能源体系。 电力将成为支撑经济发展和民生改善的主体终端能源。 可再生能源(间歇性、波动性) 大规模应用,储能是关键。 储能是碳中和主枝干——左擎“风、光、氢”等清洁能源,右牵动力电池和新能源车 2023年,锂电池行业产值1.4万亿,电池行业未来还有很大增长空间。 据中国化工报黄奇帆预计,按2060年时120亿千瓦的装机需求测算,光伏装机要达到50亿千瓦(5000GW) 。 世界氢能委员会预测,2050年氢能将贡献世界能源的18%,减排60亿吨二氧化碳,2.5万亿美元产值。 新能源安全问题 锂电池安全事故 近十年全球储能安全事故发生80余起。2022年发生17起以上储能项目事故。 2023年一季度新能源汽车自燃率上涨了32%,平均每天有8辆新能源车发生火灾(含自燃) (应急管理部)。 光伏/氢能安全事故 2013年以来我国发生近百起光伏电站火灾;业界认为每600个屋顶每年就有一次起火事故。 2019年5月至2020年4月,全球发生5起氢能火灾事故,氢能安全问题日益突出。 新能源安全研究 新能源安全研究中心 业务范围: 新能源安全标准规范、安全检测评价、全过程咨询、产学研合作、新技术研发及产业化推广。 研究方向: 电池安全、光伏安全、氢能安全、新能源建筑安全。 系统安全 锂电池电气防火 需加强电气防火 1. 动力电池统计:漏液和电气是主要伴随故障; 2. 储能系统电气更复杂,电气故障会成为主因; 3. 电池相对别的电器件更“娇贵”; 4. 目前不够重视,需要加强; 5. 针对锂电池开展针对性电气火灾防控研究。 电动自行车车火灾防控 应急管理部消防救援局:2022年全国共接报电动自行车火灾1.8万起,同比上升23.4%;2023年全国共接报电动自行车2.1万起,相比2022年上升17.4%。 电动自行车火灾-锂电池: 2019年后大量锂电池老化导致火灾高发态势;锂电池热失控主要和充电有关;管理和提升锂电池产品安全性能;做好充电环节火灾防控。 火灾亡人事故多发生于夜间充电,容易过充导致电池热失控,致人伤亡案例多发生在门厅、过道以及楼梯间。 氢能防火研究 总结 储能安全:“系统性+实证” 安全是新能源产业的“X”因素——未来产业格局,行业洗牌, 高质量发展基础 标准规范、评价检测、安全新技术 携手行业先进力量,共促产业发展
在由SMM主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 - 储能产业论坛 上,湖南京能新能源科技有限公司 董事/副董事长 孙茂建以“以超充驱动加速形成新质生产力,迈向绿色高效新未来”为话题展开分享。他表示,超充技术未来充电功率或持续提升,充电网络将逐步完善,成本也将得到进一步降低,未来三年约降20-30%。且超充技术将与可再生能源相结合,如太阳能、风能等,实现环保、可持续的能源供应。 能源行业的现状与挑战 全球能源挑战 能源公平的挑战: 受能源供应和能源成本等多方面的影响,目前全球仍有26亿多人无法获得现代能源服务。 能源供应安全的挑战: 能源供应安全问题源于资源的分布不均,世界能源市场机制的不完善导致了能源被部分国家垄断 能源转型的挑战: 传统的化石能源使用带来了显著的负面影响,如全球气候变化、臭氧层空洞等。 我国能源挑战 巨大且持续增长的能源需求、巨大且迅速增长的温室气体排放、农村和小城镇缺乏清洁能源服务、快速增加的油气进口依存度、严重的常规环境污染。 能源行业的机遇 国家政策支持 :各国政府出台的环保、能源减排政策,为新能源行业提供了良好的政策环境和财政支持; 市场需求巨大: 随着全球经济的快速发展,新能源市场需求不断增长,未来市场潜力巨大; 技术不断发展: 新能源技术不断进步,成本不断降低,且能源转型和智能化发展让产业有广阔的技术创新和应用空间; 创新创业机会: 新能源领域涉及众多专业领域,不断涌现的新业态、新技术带来了创新创业机会。 超充:能源革命的先锋 超充技术的战略意义 1. 新能源汽车普及 缩短充电时间,提升新能源汽车的使用便捷性。 2. 用户体验 更短的时间充更多的电,减少等待,改善出行体验; 3. 产业升级 推动能源等相关领域的技术创新。 4. 环保贡献 减少温室气体排放,助力能源体系转型。 5. 国际竞争力 提升国内产业的国际竞争力,助力中国产品出海。 超充技术的原理及特点 超级充电桩的工作原理主要是通过高电压、大电流的方式,在较短的时间内为电动汽车电池充电。液冷超充技术,则是在电缆和充电枪之间设置一个专门的液体循环通道,通道内加入起散热作用的液冷却液,通过动力泵推动冷却液循环,从而把充电过程中产生的热量带出来。 超充技术的发展现状 能源新质生产力的形成 超充技术推动能源转型 加快电动车充电速度: 超充技术大幅减少了电动车的充电时间,使电车的使用更加便捷,从而促进电车的普及,替代了部分燃油车,减少了化石燃料的消耗。 推动可再生能源发展: 随着电动车数量的增加,对电力的需求也会增长。超充技术有助于推动可再生能源(如太阳能、风能)的发展,以满足电动车的充电需求。 优化能源分配: 超充网络的建设将促进电力基础设施的完善,优化能源分配,使能源供应更加高效、便捷。 促进技术的创新: 为了满足超充技术的需求,相关的电力系统、储能技术等都会得到推动和创新,进而推动整个能源领域的技术进步。 能源生产与消费的未来趋势 能源生产的智能化和高效化 自动化与监控:使用自动化设备和物联网技术,实现能源生产的实时监控和自动调整; 智能优化:利用大数据和云计算技术,分析生产数据,优化生产流程和能源分配,提高生产效率; 清洁能源:智能化技术促进清洁能源的开发和利用,如智能风电和光伏电站。 能源消费的智能化和高效化 智能管理:通过智能家居和能源管理软件,实时查看和控制能源消费,减少浪费; 效率提升:识别能源使用中的低效环节,并提供节能建议; 需求预测与优化:预测能源需求,提前规划能源使用计划。 超充在能源新质生产力中的角色 能源转型的催化剂: 液冷超充技术加速了从传统化石燃料向清洁能源的转变,是能源转型的关键技术之一。 新质生产力的代表: 作为高效、安全充电技术的代表,液冷超充体现了能源新质生产力的“高科技”、“高效能”和“高质量”三大特性。 绿色出行的支撑: 液冷超充技术为电动车提供了快速、可靠的充电解决方案,是推动绿色出行和减少交通领域碳排放的重要支撑。 产业链发展的推动者: 液冷超充技术的发展带动了上下游产业链的成熟,包括电池制造、充电设备生产、智能管理系统开发等,促进了整个能源行业的转型升级。 智能高效能源消费的实践者: 液冷超充技术的智能化管理系统是能源消费智能化和高效化的实践案例,展示了未来能源消费的发展方向。 可持续发展的助力: 液冷超充技术助于实现充电站的经济效益和环境效益的双重目标,是推动社会可持续发展的助力。 超充技术面临的挑战 超充技术发展的壁垒 需要有相适配的耐高压能力: 目前实现大功率充电的方式主要依托于高压架构,随着电压等级和充电等级的提高,充电模块、充电枪需要有更高的耐高压能力和功率密度,一定程度上提高了充电桩的技术门槛; 对材料可靠性提出更高要求: 充电桩在恶劣环境下(如高温、高湿、盐雾、灰尘等)长时间工作会导致可靠性问题,增加能量损耗,影响设备寿命,需采用更高可靠性的材料制造元件; 散热要求升级: 大功率充电会在一定程度上影响电池内部的稳定性,从而可能带来衰减、起火等不利因素。为保证电池的安全性,必须重视对电池持续的热管理系统的降温,因此大功率充电桩对于散热性能的要求更高。 电网扩容需求增大: 充电负荷和配电网原始负荷早晚叠加形成负荷双高峰,且大功率充电桩造成的负荷峰值进一步增加、峰谷差进一步加剧,对充电站的变压器容量和电网在配网侧承载负荷的能力提出更高的要求。 未来展望与路径规划 超充技术发展趋势预测 充电功率提升: 超充单桩有瓶颈,目前600kw较多,许多企业在突破800kw,但仍未完全普及。随着技术的进步,超充技术的充电功率将持续提升。 充电网络完善: 2024年搭载800V平台的汽车将爆发式增长,预计2025年大部分充电桩将会匹配800V平台推出超充。 与绿色能源结合: 超充技术将与可再生能源相结合,如太阳能、风能等,实现环保、可持续的能源供应。 成本降低: 当前液冷超充的成本为:元器件占75%,液冷占20%,5%建设费用。降本主要来自元器件、安装费用、液冷模块。未来三年约降20-30%。 迈向绿色高效新未来的路径 未来的能源世界将是高效、清洁、智能的,超充技术将在其中扮演着至关重要的角色。 多方共同努力,推动能源革命 随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的提高,我们正处在一个能源转型的关键时期。超充技术作为能源革命的先锋,不仅能够极大提升电动汽车的充电效率,还能促进整个能源产业的绿色升级。然而,要实现这一目标,单靠技术的进步还远远不够,我们需要全社会各界的共同努力和参与。
一季度海外镍企的运营报告披露,受去年全球镍价大幅下滑的影响,一季度海外镍矿产量出现较大程度的下滑。同时,为了促进锂离子电池行业的持续健康发展,加强行业管理,5月8日,工业和信息化部电子信息司对原有的《锂离子电池行业规范条件》和《锂离子电池行业规范公告管理办法》进行了修订,发布了《锂电池行业规范条件(2024年本)》。预计未来国内新增产能投放趋严,镍价将如何演绎? 近期镍和不锈钢均走出上涨趋势,但上涨的路径明显不同,主要原因在于海内外环境不同。这两个品种上涨的共同原因在于宏观政策提振,但上涨的路径却出现分化:不锈钢的主要影响因素是国内需求,无论是地产企稳还是消费改善,侧重点均偏国内,但国内需求并未对基本面产生较大影响。钢厂排产持续增加,社会库存的累积使得不锈钢价格上涨乏力,近月合约受注册仓单影响,涨幅有限。镍更偏重受宏观因素影响,包括海外成本端和整体有色品种的溢价。国内镍企对海外的依存度较大,另外,印尼的配额供给有限,导致市场对成本端的定价更加敏感。因此,虽然近期镍和不锈钢同时上涨,但上涨的幅度和流畅度有明显的不同。 受到前期镍价低迷的影响,当前全球镍产能排名前五位的矿山企业:诺里尔斯克镍业(俄罗斯)、淡水河谷(巴西)、嘉能可(加拿大)、住友金属矿山(日本)及必和必拓(澳大利亚),一季度产量均有不同程度减少。 海外镍企一季度减产原因各有不同。根据诺里尔斯克镍业最新的生产报告,镍总产量4.21万吨,环比大幅减少33%。俄镍作为全球镍产品最大的生产商,受俄乌冲突及中国镍企的影响,市场空间被逐渐压缩。同时,诺里尔斯克镍业生产的镍板作为产量最大的LME交割品牌之一,由于4月份受到欧美新一轮制裁影响,预计二季度其全球产量将继续下降,未来出口将大幅减少。俄镍在交易所每月库存量为2.48万金属吨,未来将无法成为交割品牌,后续会逐渐影响到上游镍矿的开采计划。此外,巴西和澳大利亚的矿企,如必和必拓和淡水河谷减产主要是受到一季度镍价低迷的影响。由于海外镍矿售价总体参考LME镍价,同期镍价大幅下跌,使得镍矿项目的开发和销售支出不相匹配,导致一季度镍产量大幅减少12%和4%。虽然当前镍价重新突破2万美元/吨大关,但短期价格传导至矿山开采端仍然需要时间。在全球镍库存处于高位的背景下,预计二季度海外企业的镍指导产量仍将减少。 一季度以来,虽然国内电积镍利润有所压缩,但各地方项目扩产并未停止。去年精炼镍产量为24.51万吨,从新投产项目来看,预计今年新增电积镍的产能为9.73万吨。随着国内三大生产商华友、中伟和格林美成为LME的交割品牌,其投入产能不断扩大。预计今年中伟股份扩产3.4万吨,华友钴业扩产1.26万吨,金川集团扩产1.96万吨。总体来看,今年电积镍产量将达到35.44万吨,相较于去年增长超过40%。 2023年以来,受益于印尼大量中间品原料的进口,国内精炼镍产能不断提高,带动精炼镍库存快速提升,而出口到亚洲的注册仓单量也逐渐提高,国内市场精炼镍的消费集中在合金铸造、电镀及不锈钢行业。目前国内镍企在LME有6个注册品牌,产能达到17.1万吨。 LME发布的最新月度金属库存报告数据显示,当前俄镍在LME库存为2.48万吨,占比为33.31%,较前一个月有所下降,预计未来俄镍品牌将从LME库存中逐渐退出。 虽然俄镍逐渐将销售重心从欧洲转移至亚洲市场,但受困于镍价整体低迷的影响,当前俄镍经过中国保税区再转出口的方式仍然亏损。俄镍的进口提单亏损额度较大,除非镍价回到3万美元/吨附近,否则进口海外镍板仍会小幅亏损。 此外,国产精炼镍面临海外机遇。前4个月中国精炼镍出口量2.16万吨,同比增加74%。根据LME发布的库存数据,1月份国产精炼镍交易所库存为8000吨,4月底增至1.2万吨,增加4000吨。未来随着国内产能扩张,国产精炼镍的海外市场占有率将逐步提升。 在当前海外产能减少、国内产能增长的背景下,国产精炼镍无论是在出口填补空缺还是在满足国内需求方面,均面临较大机遇。同时,俄镍的交易所库存逐步消化后,未来将为国产精炼镍留下较大的市场份额。
近段时间,在有色板块集体上涨的带动下,镍价重心出现了较为明显的抬升,伦镍最高涨至21750美元/吨,沪镍一举冲破16万元/吨关口。除了宏观氛围带动有色板块共振上涨,镍市场本身存在哪些支撑因素?镍价上涨对产业各环节产生了怎样的影响?后续镍价是否仍具备上冲动力? 对于前期镍价快速上涨的主要原因,一德期货有色金属分析师谷静表示,除了受宏观氛围影响,还有镍自身基本面的支撑。 “印尼RKAB审批进程迟滞令市场担忧情绪加重,加上新喀里多尼亚动乱事件带来的冲击,叠加宏观氛围形成的推涨动力,镍价出现较为强势的上涨。”海通期货有色金属研究员王云飞说。 海外矿端方面,谷静表示,新喀里多尼亚动乱事件可以说是镍价此轮上涨的导火索。据了解,新喀里多尼亚岛有丰富的镍资源储备。2023年全年,新喀里多尼亚地区的湿法冶炼中间品项目VNC总产量3.17万吨;Feni两个项目总产量7.2万吨,其中Koniambo项目年产量2.72万吨,SLN项目年产量4.48万吨。2023年我国进口湿法冶炼中间品总量为132万吨,其中,来自新喀里多尼亚16.1万吨,占比为12.16%。 中辉期货有色金属研发总监侯亚辉表示,今年印尼的镍矿配额审批进度一直较为缓慢。印尼能矿部矿产和煤炭代理总干事Bambang Suswantono表示,能矿部只处理了201份申请,占总申请数的27.49%,其中191份RKAB(26.13%)获得批准,10份(1.37%)被拒绝。印尼能矿部部长Arifin Tasrif表示,700家公司中有10%以上的RKAB获批。印尼镍矿审批远低于市场预期,这一消息再次引发市场对印尼当地镍矿供应的担忧。 与此同时,谷静表示,镍铁和硫酸镍两个链条前期的旺季消费表现也给镍价带来了支撑。从传统产业链条来看,由于印尼镍矿供应紧张,回流国内的镍铁增幅有限,国内镍铁供应趋紧,4月国内镍铁库存开始去化。同时,不锈钢的季节性去库也给镍价提供了支撑。从新能源产业链条看,1—4月我国三元电池装车量累计同比增长41.2%,三元正极材料同比增幅32%,再加上原料紧缺导致硫酸镍1—4月累计产量同比微降,使得硫酸镍供应偏紧。 尽管当前镍价距离上周的阶段性高点有所回落,但外盘镍价依旧在2万美元/吨一线徘徊,距离3月底的低点上涨近23%;国内沪镍也在15万元/吨上方维持坚挺表现,距离前期低点上涨近20%。 谷静向记者表示,在本轮镍价上涨的过程中,产业链各个环节出现了一些变化,主要体现在利润的分配上。在镍价上涨前,产业链利润主要集中在矿端,冶炼端的镍铁、硫酸镍、不锈钢多处于亏损状态。从利润角度来看,在本轮的盘面价格重心抬升的过程中,产业链各个环节发展更加健康。 在镍价上涨之后,冶炼端的镍铁、硫酸镍及下游不锈钢的利润情况均有所修复,当前国内镍铁生产已经由亏损转为部分地区盈利。同时,硫酸镍供应紧张,价格持续上行,当前电池级硫酸镍报价32750元/吨,折盘面价14.76万元/吨,镍豆、MHP及高冰镍生产硫酸镍的亏损情况均有所修复。 “镍价的快速上涨确实造成镍产业链部分节点出现利润转折进而引发阶段性的供需错配。”王云飞告诉记者,由于镍价高位震荡且MHP系数处于高位,镍盐生产利润出现倒挂情况,镍盐供给阶段性短缺。同时,下游三元前驱体厂家存在刚性采购需求,引发了镍盐价格的短期快速上行。 不锈钢生产方面,受印尼RKAB审批进度影响,当地镍铁冶炼厂产量释放略显乏力,国内冶炼厂受矿端成本偏高的影响,镍铁供给也处于低位。同时,在国内地产政策发力的影响下,地产后周期产业链恢复预期带动不锈钢需求增长,在5月份钢厂排产增加的情况下,不锈钢的社会库存依旧持续去化。若不锈钢维持快速去库表现,叠加上游成本端的强势支撑,镍铁及不锈钢价格短期预计仍有偏强表现。 硫酸镍方面,侯亚辉表示,镍矿紧张局面给镍冶炼企业带来了较大的成本压力,镍盐生产企业仍未走出亏损状态,原料成本高企导致生产利润倒挂,镍盐整体供应量不及市场预期。镍铁方面,国内冶炼厂当前成本处于高位,冶炼厂复工动力不足,印尼地区受制于矿端紧张,镍生铁产量爬坡也相对有限。 不过,镍价快速反弹至高位,推动了相关企业的增产意愿。5月国内精炼镍产量为2.58万吨,环比增长4.45%。5月下旬,国内厂家生产电镍的积极性恢复,部分电镍厂产量保持爬升状态,海内外镍库存累积速度加快。最新公布的数据显示,伦镍库存增加至83988吨,国内镍社会库存增加至38933吨,全球纯镍库存总量攀升至122921吨,周度环比增加3.9%。随着国内出口窗口开启,过剩资源逐渐向海外流转,内外库存出现同时增加的现象。 整体来看,侯亚辉认为,近期镍价在宏观氛围和矿端紧张的共同驱动下上涨明显。短期来看,印尼RKAB审批的进展会左右镍价继续向上的空间。但中长期来看,全球精炼镍的产能处于扩张周期,下半年国内仍有新增产能投放,镍市场的供应过剩格局或难以扭转。随着下半年镍相关产品产能逐渐释放,镍价将会面临来自基本面的压力。 王云飞认为,当前镍价已突破前期的低位震荡区间,后续仍需观察宏观面与基本面能否再度形成共振。宏观方面,由于美国4月CPI数据超预期降温,市场降息预期升温,使得镍价在基本面存在支撑的情况下乘势而起。但随着近期美联储预期管理策略的实施,市场的看涨热情有所回落,有色金属板块也出现了一定程度的回调。 他表示,目前宏观面对镍价的影响更大,而宏观面的转向则是市场最为担忧的。此外,需要注意的是,当前镍产业链下游需求走强尚未得到数据的验证,镍价上涨并未得到基本面的强势呼应,在产业链中未能顺利传导,市场对镍及相关产品价格的接受度不高。 从当前的基本面状况看,谷静表示,下游不锈钢的利润可观,促使厂家维持高排产,后期的库存压力较大。同时,5月三元正极材料以及三元前驱体的排产环比均下降。整体来看,目前两个产业链条的下游需求动能相较4月减弱。精炼镍方面,由于新增产能的投放,国内外库存一直在增加,过剩格局将压制镍价的上行空间。因此,她认为,短期内镍价维持震荡走势的概率较大,沪镍16万元/吨以上的空间需要有新的利多驱动。从事件影响来看,新喀里多尼亚事件的影响逐步消退,后期需要持续关注印尼RKAB镍矿审批进程。
在由SMM主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 - 储能产业论坛 上,天合光能股份有限公司 中国区产品市场经理 雷小露分享了工商业储能的行业前景和相关应用。她表示,全球工商储市场高速增长,中美为最大市场,预计未来5年中国会有高速增长,复合年均增长率为38%。预计2028年全球工商储市场容量将超100GWh,2023~2028年累计市场容量超400GWh,其中中国市场以45%的大占比稳居第一,潜力巨大,美国以26%居于第二。 行业前景 实现碳达峰碳中和的四个关键 光伏发电、储能、氢能和智能电网。 储能市场快速成长,光储一体确定性明确 全球工商储市场高速增长 中美为最大市场,预计未来5年中国会有高速增长,复合年均增长率为38%。 预计2028年全球工商储市场容量将超100GWh,2023~2028年累计市场容量超400GWh,其中中国市场以45%的大占比稳居第一,潜力巨大,那美以26%居于第二。 至于中国国内的情况,预计今年国内工商储市场可达10GWh,预计到2028年国内工商储将突破40GWh,5年负荷增长率达38%。 工商业储能市场现状 政策+成本优势,进一步拉动国内工商储市场。 政策利好:全国正在实施的补贴政策多达30项; 峰谷价差进一步拉大:工商业分时电价密集调整,峰谷价差超过0.7元/Wh的省份已超过15个,经济性逐步体现。 原材料价格大幅下降:碳酸锂价格大幅走低,最低跌至10.9万元/吨。 新型储能逐渐上升为国家重要新型产业,除了电网侧的如火如荼外,零碳园区等的打造将为工商业园区起到良好的示范作用;而高耗能企业一直是高电价重要承担者,配置储能或将成为其“节源”或“能源转型”的重要方式。可以预见,随着分时电价政策在各省市的推进,工商业储能进入正向盈利的省份地区越来越多,这必将刺激更多储能项目投建的积极性,工商业储能将成为国内企业实现紧急备电、维持正常经营、降低电费支出的一个重要手段。 工商业应用 工商储产品使用场景 工厂、购物中心、酒店等地区可以使用峰谷套利。 零碳园区可以使用能碳改造 工商储产品使用场景 光储充 -- 峰值管理、虚拟增容;台区 -- 光伏配储、柔性调节。 上图是光储充场景,近年来,在国家“双碳”战略下,新能源汽车市场呈现出爆发式增长。截止到2023年底中国新能源汽车保有量已经突破2000万辆,与此同时,随着充电需求的暴增,充电市场迎来了快速发展。随着充电桩建设普及速度加快,对于电网的冲击越来越高,特别是快速充电桩;且充电负载是脉冲性的,大规模改造电网负载能力以满足快充需求所需成本过高,在充电桩建设时搭配储能系统是解决充电桩负载对电网冲击的有效解决方案,利用储能系统可以通过调节功率峰值,有效避免充电对电网的冲击。同时呢对于充电场站来讲,储能更能帮助解决后期扩容难、用电成本高等问题,各类停车场、园区等也能最大限度利用建筑的空闲面积,节约了土地资源成本,还可与“光伏+交通”模式结合,改造高速沿途的加油站和休息区,增加绿电比例。 充电桩的建设和发展,其实对电网是有冲击的,例如对配电网负荷曲线的影响、对系统电压偏差的影响、对系统三相平衡的影响、对变电站供电范围和短路容量的影响等。 用户痛点:用电安全 投资回报 售后服务 痛点一:劣质电芯充斥市场,导致系统一致性差,影响发电量; 痛点二:电芯衰减过快,导致回本困难。 痛点三:系统安全防护不到位,增加安全隐患。 痛点四:服务品质参差不齐、窗口不一,售后矛盾较多。 高效率组件:N型电池技术成为行业主流 2024年一季度:技术切换阶段,P型产量与需求双减,厂家低价抢单出货,N型需求与产出逐步起量; 2024年第二到第三季度:预计后续N型需求提升明显,但产量仍在爬坡,部分厂商将加速进行N型工艺设备调试,高效片供需偏紧,价格上调支撑动力充足; 2024年第四季度: P型需求逐渐降至冰点, N型成为主要需求,有限产出导致N型电池片的阶段性偏紧。 预计到2024年第四季度,N型电池片产量或在171GW左右,N型电池片的需求或将达到195GW左右,P型电池片的产量在四季度或将减少至36GW左右,需求或将收窄至22GW左右。
在由SMM主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 - 储能产业论坛 上,中国有色金属工业协会 轻金属部副主任莫欣达围绕“ 双碳目标下储能在铝行业的发展机遇 ”的话题作出分享。她表示,电解铝总产能有天花板,按照4500万吨产能测算,年电力需求量达6000亿吨电;产业布局须严格执行置换政策,有减才有增,增量不可超过减量;建成产能距离天花板还有不到100万吨空间。应对碳约束,电解铝可以做到提高能效;增加清洁能源消纳(市场化交易、自建、源网荷储);再生铝(产量950万吨;保级回收更重要);碳交易(产量/电力消耗量;力争卖配额);内销/出口(做好资源配置);CCER(已重启);金融衍生品(产融结合)等等...... 一、铝行业对储能有需求 1. 用电特点:电耗高+不可中断 全国电解铝行业平均综合交流电耗:2023年13324千瓦时/吨,连续20多年全球最低;2024年1-4月为13284千瓦时/吨。 1886年,美国霍尔(Hall)和法国埃鲁(Héroult)发明了从铝土矿石中提取铝的冰晶石-氧化铝熔盐电解法,与其他方法相比成本低、产品质量好,且可规模化生产廉价的金属铝,故Hall-Héroult法一直沿用至今。 2. 产业规模:体量大+经济相关性高 截至2024年3月底,中国电解铝建成产能4443万吨/年,运行产能4214万吨/年。2023年中国电解铝产量4159万吨,全球占比59%,比重进一步提升。 据测算,中国铝工业发展与GDP相关性一直保持在0.98左右,即GDP每增加1万亿元,拉动铝消费增加50多万吨。 3. 降碳压力:绿色发展大势所趋、碳约束持续增多 强制性 中国3060双碳目标;有色行业碳达峰实施方案;全国碳排放权交易统一大市场;CBAM:欧盟(2023年)英国(2027年)欧盟循环经济行动计划;美欧“绿色钢铝贸易同盟”;...... 自主性 公司自主减碳:双碳目标下游供应链的低碳要求全:生命周期碳足迹(LCA);供应链传导;...... 欧盟碳边境调节机制CBAM 时间表: 2023年10月-2025年底:过渡期;2026年:开始征收碳费——碳费由欧盟进口商缴纳 涉及产品: CBAM中的铝包括海关包括未锻轧铝、铝材和部分铝制品。 2023年,中国对欧盟出口相关铝产品69万吨,约占中国总出口量8.7%。 有关影响: 不对间接排放征税,则使用火电铝、绿电铝对于CBAM碳费核算不存在差异 利用再生铝原料可大幅降低碳排放(再生=3-5%*原生) 欧盟循环经济行动计划 拟推出35项政策立法建议,全面推进循环经济发展 核心内容是将循环经济理念贯穿产品全生命周期,构建覆盖设计、消费、制造等环节的可持续产品政策框架 拟选择电器电子产品和信息通信行业、动力电池和汽车交通、包装、塑料、纺织品、建筑业、食物七大品类重点落实。 电解铝即将被纳入全国碳排放权交易统一大市场 ——纳入行业:2017年《国家发展改革委办公厅关于做好2016、2017年度碳排放报告与核查及排放监测计划制定工作的通知》明确了碳市场试点范围,石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、民航等八大行业。其中有色包括电解铝和铜冶炼。 ——碳排放范畴:目前纳入了二氧化碳间接、直接。 ——工作进展:《企业温室气体排放核算与报告指南 铝冶炼行业(征求意见稿)》《企业温室气体排放核查技术指南 铝冶炼行业(征求意见稿)》(生态环境部),同时正在研究电解铝碳市场配额分配方案。 自主减碳 宝马:到2030年平均单车全生命周期碳排放降低40%;交付1000万辆纯电动车,占集团总销量50%;优先使用再利用材料:比例将提高至50%左右,计划到2050年实现全价值链气候中和目标。 人均铝消费——处于全球第一方阵 2023年,中国人均铝消费为34.0公斤/人; 目前,已超过美国、日本等发达国家人均消费水平,处于全球高位。 二、铝行业对储能有支撑 1. 具备很强的供给能力:产业链供应链完整 具备很强的供给能力:支撑“新三样” 光伏型材、电池箔、新能源汽车型材国内消费量及出口量快速增长。 2. 具有明显的社会及经济效益 材料间的比较:铝、铜、钢...... 铝具有质量轻、可回收、耐腐蚀、易加工、导热、导电等特点。 上游冶炼产业需要储能提升绿电使用比例,下游加工产业可以支撑保障储能行业发展。 三、铝行业发展趋势 从储能市场潜力看铝行业发展:迫切+市场大+场景多 铝行业发展趋势: 电解铝产能规模: 总产能有天花板,按照4500万吨产能测算,年电力需求量达6000亿吨电; 产业布局须严格执行置换政策,有减才有增,增量不可超过减量; 建成产能距离天花板还有不到100万吨空间。 电解铝应对碳约束: 提高能效;增加清洁能源消纳(市场化交易、自建、源网荷储);再生铝(产量950万吨;保级回收更重要);碳交易(产量/电力消耗量;力争卖配额);内销/出口(做好资源配置);CCER(已重启);金融衍生品(产融结合);....... 截至2023年底,电解铝运行产能使用绿电比例为24.4%,当年绿电铝产量1015万吨。已基本完成国家对于2025年电解铝使用可再生能源比例达到25%的目标。 趋势动向:再生铝对原铝替代是大势所趋,但不可能全部替代。2023年,中国再生铝产量950万吨,同比增长8.9%;占全铝消费比重不到20%。 趋势动向:出海意愿增强,包括印尼、沙特等地。 趋势动向:寻求技术迭代. •柔性电解(开发出适应风电、光伏等新能源电流波动的铝电解宽幅调峰技术) •惰性阳极(无碳铝生产技术,消除冶炼过程中温室气体的产生) 聚焦当下,储能在铝行业绿色低碳发展进程中大有可为,将有可能成为又一次换道超车的蓝海,市场很大,时不我待!
在由SMM主办的 CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会 - 储能产业论坛 上,云智环能CEO 张隽永介绍了“工商业储能运营解决方案”的相关话题。他表示,随着新型电力系统建设不断推进,以及电力市场化改革逐步迈入"深水区"、"无人区",电力市场建设面临供需形势变化拐点和新能源消纳与发展形势拐点。下一步电力市场建设,必须紧密结合电力市场建设外部环境发生的新变化,更好服务和支撑新型电力系统建设运行需要。 国内方面,自2015年中发9号文印发以来,我国电力市场化改革持续深化;经过多年的努力,电力市场建设取得积极成效,形成了覆盖省间省内、覆盖多时间尺度和多交易品种的全市场结构体系,有效承接发用电计划放开,有力促进能源资源大范围优化配置。2022年是我国电力市场全形态运营的第一年,是在我国电力市场建设历程中具有标志性意义的一年。 随着新型电力系统建设不断推进,以及电力市场化改革逐步迈入"深水区"、"无人区",电力市场建设面临供需形势变化拐点和新能源消纳与发展形势拐点。下一步电力市场建设,必须紧密结合电力市场建设外部环境发生的新变化,更好服务和支撑新型电力系统建设运行需要。 国内层面 (1)供需形势变化拐点:长期平衡形势日趋紧张 长期看,全网可靠供电能力增长不足:近年来,我国传统能源装机增长速度远小于最高负荷增长。考虑到我国用电需求仍保持中高速增长,以及新能源出力的不确定性,满足高峰负荷特别是晚高峰需要进一步提升可靠供应能力。 "十四五"后半段至"十五五"期间,电力供应保障的主要矛盾可能会从一次能源供应不足向可靠发电装机容量不足转变。 (2)供需形势变化拐点:极端条件下电力系统供应保障难度加大 极端高温引发最高负荷快速增长:去年迎峰度夏期间,高温天气来得早、范围大、持续久,国网经营区域内最高负荷达10.69亿干瓦,较去年最高增长约1亿千瓦,增幅接近10%,远高于用电量增速,电力供应保障难度前所未有。 水电供应出现“黑天鹅”:去年迎峰度夏期间,水能资源较常年明显偏少,水电总体出力不足,导致四川、重庆等地区出现极端供应紧张局面。 (3)2024年全国各地分布式光伏接入容量告急 1月4日福建省三明市建宁县人民政府发布可新增开放容量为0MW。1月5日,国网湖北省电力有限公司襄阳供电公司也发布关于分布式光伏可接入容量为0MW的报告。而除上述两个地区外,据业内媒体统计,近日来,已有包括山东、黑龙江、河南、浙江、广东、福建、河北等地陆续发布分布式光伏接网承载力情况评估,在已发布的分布式光伏可开放容量地区中,据不完全统计,超过5省118个县市可开放容量为0。 (4)新能源全面进入竞价时代 2023年12月29日,河南发改委印发《河南省优化工业电价若干措施的通知》提出:自2024年1月起,除扶贫光伏电量外,省内风电、光伏电量按不高于我省燃煤发电基准价参与市场交易,并且交易的基准价不高于河南省燃煤发电基准价,即0.3779元/千瓦时。 2024年1月13日,山东省能源局发布关于印发《支持新型储能健康有序发展若干政策措施》的通知,对未来新能源项目、新型储能参与电力市场做了明确的说明,并将进一步拉大用户侧峰谷电电价,提高储能收益,探索基于电力现货市场分时电价信号的分布式光伏分时上网电价机制。 《甘肃省2024年省内电力中长期年度交易组织方案》中明确新能源发电交易价格机制,新能源企业峰、谷、平各段交易基准价格为燃煤基准价格乘以峰谷分时系数(峰段系数=1.5,平段系数=1,谷段系数=0.5),各段交易价格不超过交易基准价。电力用户与新能源企业交易时均执行国家明确的新能源发电价格形成机制。这就意味着,甘肃省的光伏电站交易价格,在9:00-17:00的时间段内,交易价格将不得超过0.5倍的燃煤基准价,而甘肃的燃煤基准价为0.3078元/千瓦时,则甘肃光伏电站9:00-17:00的时间段内上网电价交易价格不超过0.1539元/千瓦时! (5)新能源消纳与发展面临拐点:合理疏导新能源系统消纳成本 新能源平价上网不等于平价利用,除新能源场站建设成本外,新能源利用成本还包括灵活性电源投资、系统调节成本、电网补强、接网及配网投资等系统成本。 目前,新能源渗透率已经跨过15%这一重要分界线,下一步新能源系统成本将快速增长;根据国网能源院测算,新能源渗透率每提高1个百分点,系统成本将增加1分/kWh左右。 新能源产业连锁反应 商业化虚拟电厂成熟的前置条件 浙江省储能发展情况及分析 储能可收益业务 工商业储能可收益业务包括峰谷套利、需量优化、需求响应、现货价差套利以及备用容量等业务。 分时电价(TOU)——峰谷套利 根据储能充放策略,利用峰谷价差获得收益。用户可以在负荷低谷时,以较便宜的谷电价对储能电池进行充电,在负荷高峰时,由储能电池向负荷供电,实现峰值负荷的转移,从峰谷电价中获取收益。以浙江为例,全天可以实现两充两放。 全国2024年分时电价情况:2024年3月共有13个省市峰谷电价差超过0.7元/Kwh,若按0.7元/Kwh作为盈亏平衡点,则广东、山东、江苏、浙江、海南、四川、贵州、安徽等省份,具备工商业储能经济盈利性。 除了峰谷价差之外,各省的峰谷时段划分情况直接影响了储能充放电次数和时长,充放电窗口的友好性也对经济性影响较大。浙江、江苏、广东经济性最好,IRR分别达到21.2%、20.4%和19.7%。 容量管理(MD)——需量优化 按最大需量计费的用户可以利用储能系统在用户的用电低谷时储能,在用电高峰时放电,从而降低用户的尖峰功率以及最大需量,使工商业用户的实际用电功率曲线更加平滑,降低企业在高峰时的最大需量功率,起到降低容量电价的作用。 安装储能系统可以监测到用户变压器的实时功率,在实时功率超过超出需量时,储能自动放电监测实时功率,减少变压器出力,保障变压器功率不会超出限制。降低用户需量电费,减少用电成本。 需求侧响应(DR) 储能通过充电放电,对电网起到支撑作用,通过电力需求响应获取补贴,也是储能的一种盈利模式,尤其是对于用户侧储能来说。参与电力需求响应形成源网荷储一体化的新型电力系统,实现多元化创新应用,拓展用户侧储能的收益渠道和商业模式。 多地都出台政策将用户侧储能具体设施明确纳入电力需求响应范围。 提高新能源消纳 目前,工商业储能市场中光伏+储能的应用比例不断提高。苏州、珠海等地区已经提出了关于分布式光伏+储能的补贴鼓励政策。 原因是分布式光伏+储能才能使用户利益达到最大化。光伏发电具有很强的间歇性和波动性,自发自用、余电上网的光伏电站发电量超出工商业也会用户所需电量时,多余的电以较低价格送入电网。 配电增容 因为生产能力需求的扩大,原申请使用的用电容量(通常按照变压器的容量来计算,单位为KVA)已经不能满足生产经营需要,必须在原有的基础上申请增加容量。 当工商业用户原有配电容量不足时,储能系统在短期用电功率大于变压器容量时,可以继续快速充电,满足负荷电能需量要求。降低变压器使用成本、减少变压器投资及扩容周期。 电力辅助服务 1. 需求响应是利用政府资金或电网营销费用 2. 辅助服务是参与发电侧市场交易,资金来源不同 3. 目前储能参与辅助服务有补贴的省份有:山西、江苏、湖北、湖南、安徽、福建、黑龙江、吉林、辽宁、蒙东、青海、新疆。 电力现货交易 充电的时候以市场价充电 , 放电的时候作为发电机组向市场卖电 。在开展现货的省份,可以利用现货价格进行套利。 工商业储能关键要素 工商业储能定位 储能充放策略制定 通过15分钟级别的混合整数线性规划,利用联合优化的算法,动态调整储能充放策略实现最佳的充放策略,再最大化利用峰谷价差的同时,进一步降低企业需量,比动态充放可提高30%收益。 储能充放策略复杂程度变化 用户侧的储能需量状态优化调度模型 用户侧的储能现货模式优化调度模型
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