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2023SMM中国铅酸蓄电池应用与绿色循环产业大会

近年来,全球气候变暖的问题日趋严峻,中国也提出了碳排放力争2030年前达到峰值,争取2060年前实现碳中和的目标。在此背景下,SMM邀请相关产业代表齐聚一堂,就全球经济环境及市场变局等重要议题进行讨论

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2023SMM中国铅酸蓄电池应用与绿色循环产业大会

储能蓝海中铅电池的机遇与挑战 储能市场巨大,铅炭电池核心技术尤为关键!【铅酸蓄电池大会】

来源:SMM

在SMM主办的2023SMM中国铅酸蓄电池应用与绿色循环产业大会-中国铅酸蓄电池产业技术及电动车绿色出行产业论坛上,南京千探储能科技有限公司总经理侯国友就储能蓝海中铅电池的机遇与挑战发表了自己的观点。他表示,储能市场巨大,储能用铅炭电池安全性能高、全生命周期良性循环性好。通过全生命周期分析:未来很长一段时间,铅酸电池不会被淘汰。不过铅电池行业发展依旧有不足,铅电池利润低,企业陷入低价竞争和亏损边缘;且研发能力弱,铅电池行业核心技术不足。储能铅炭电池需要提高其自身的高功率快充能力,以满足储能恒功率充放电应用方式。未来建立行业研发平台,企业技术研发平台化,企业要建立全产业链提升核心竞争力。

储能市场规模和发展

储能市场:

根据彭博新能源财经预测,全球到2030年储能装机规模将达到365GW/1050GWh, 对应2021年至2030年间总投资额2620亿美元(合1.83万亿人民币)。

2020-2022年中国装机量增长117%,美国增长83%,欧洲增长88%,储能市场正处于爆发前夕。

以中国电力企业联合会发布的《2022年度电化学储能电站行业统计数据》,2022年底累计能量及新增能量分布锂离子电池占据现在电化学储能技术应用主导地位。

2023开年以来储能行业政策出台超70条,铅蓄电池重回主流选择之一

2023年以来国家及地方储能政策发布进入高峰,其中1月份共有50余项发布或征求意见,2月共发布26项储能产业相关政策。2020年国内储能装机量9.2%为电化学储能,其中铅蓄电池为第二大分支,占到10.2%。基于近年来实际应用及安全因素,近期铅炭电池重回储能主流技术选择,如已投运的国家电投浙江分公司江苏长强钢铁 25.2MW/243.3MWh铅碳电池储能电站项目、 浙江长兴100.8MW/1061.683MWh铅碳电池储能电站“和平共储”综合智慧能源项目(目前世界上单体最大智慧储能项目)等。

据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会最新国内储能装机数据统计,2023年1-6 月累计装机 8.7GW/19.4GWh,在能源结构转型背景下,新型储能装机容量屡创新高,市场供需两旺,为储能厂商及能源投资机构创造了良好的市场环境和发展机遇。随着铅碳电池的陆续投运,铅蓄电池装机建设增速加快。

据今年3月份公开数据,太湖能谷建成投运储能电站超1GWh,洽谈项目近40GWh。

据能源电力说不完全统计,截止6月太湖能谷中标的铅碳电池储能EPC项目已超1GW/3.8GWh。

据今年7月广东省储能备案项目数据,广州能谷科技有限公司完成3个独立储能项目备案,总规模达670MW/2680MWh,总投资41.5亿元,项目均选用AGM铅碳电池

储能应用趋势分析

全国多省储能电站“建而不用”: 新能源站分散配储存在项目利用率低、项目缺乏经济性、存在安全隐患以及难以参与现货市场盈利等弊端。

发电侧和电网侧储能电站的分析,单一侧建立储能电站成本高且收益渠道单一,经济性不显著,新能源场站和电网侧建设储能电站的积极性不高。

根据2022年11月中电联发布的《新能源配储能运行情况调研报告》,新能源配储在弃电期间至多一天一充一放运行,个别项目存在仅部分储能单元被调用、甚至基本不调用的情况,所调研电化学储能项目平均等效利用系数为12.2%,而新能源配储系数仅为6.1%,低于火电厂配储能(15.3%)、电网储能为(14.8%)以及用户储能(28.3%)。

杨裕生院士呼吁:铅炭电池理应成为大规模储能的首选!

但也要看到,我国铅炭电池生产水平参差不齐。不是添加了任何含碳元素的材料(如石墨、炭黑、普通活性炭等)的铅酸电池都是铅炭电池,因为这些材料的比表面、孔分布、电导率、纯度等指标均与抑制硫酸盐化的要求相距甚远,尽管节省了生产成本,但电池的长寿命却难以保证。因此要呼吁铅炭电池生产企业要讲诚信、做真货;储能应用企业也不要贪图便宜买劣质产品。

发电侧配储政策驱动:国家强制要求光伏、风电配10%~30%储能,利用率低,且各省储能时长逐步拉长。铅蓄电池具有一定的优势。

光伏或风电电站发电量具有不稳定性,若直接并网,在发电量少时,需要用到电网的电,配储能能够保证电站的稳定使用。储能电站对于光伏及风电电站目前调度及补贴政策不明确,但强制要求配储能,则储能电站成了额外成本。但采用铅蓄电池储能系统,整体系统成本低,且电池残值高(高达45%),适合此类场合使用。

工商业电价政策驱动:全国各省市2023年8月电网代理购电价格陆续公布,对各省市一般工商业用电和大工业用电的峰、谷电价进行分别汇总分析,上海最大峰谷价差用电类型改变(由大工业转为一般工商业及其他)、陕西将电价表分为榆林及非榆林地区。 8月电网代理购电价格中,广东峰谷价差全国最高,为1.4366元/kWh。24个省市峰谷电价差超过0.7元,8个省市峰谷电价差超过1元。大多省市多为尖/峰:平:谷=1:1:1,仅浙江省在11:00~13:00白天时间设定一谷电时间段,其他地区比较适合做一充一放长时储能峰谷套利。

安全及节能降耗驱动:中国铁塔再次采用铅电池,证明铅电池安全,性价比高

2018年,中国铁塔已停止采购铅酸电池,统一采购梯次利用电池。截至2018年底,已在全国31个省市约12万个基站使用梯次电池约1.5GWh,替代铅酸电池约4.5万吨。

2022年,中国铁塔、中国电信、中国移动三大集团超6.5GWh铅酸电池集采结果公示,共10家企业参与其中,投标单价区间为0.538/Wh~0.397元/Wh,预计此番采购总金额超31.95亿元。

安全及节能降耗驱动:浙江运营商启用铅电池储能服务,创新5G基站能源合作服务

储能电池技术分析

储能技术按应用场景功能需求分为四大类:容量型储能技术、能量型储能技术、功率型储能技术以及备用型储能技术。一般容量型(≥4h)、能量型(约1~2h)、功率型(≤30min)和备用型(≥15min)四类。

国家能源局、科学技术部印发《“十四五”能源领域科技创新规划》。《规划》发布了先进可再生能源发电及综合利用技术、新型电力系统及其支撑技术、能源系统数字化智能化技术等5大技术路线图。其中在新型电力系统技术路线图中,也公布储能技术路线图,“十四五”储能技术创新包括:

1. 能量型/容量型储能技术装备及系统集成技术

2. 功率型/备用型储能技术装备与系统集成技术

3. 储能电池共性关键技术

4.大型变速抽水蓄能及海水抽水蓄能关键技术

5. 分布式储能与分布式电源协同聚合技术

电池采用的材料活性或能量密度决定了电池的安全性,很多事故的直接起因并不一定是电池,但锂离子电池是导致事故发展难以控制的关键因素。安全第一情况下,能量密度低具有一定的优势。

铅炭电池技术发展

铅炭电池技术

从以下日本研究数据可以看出,铅电池技术仍有提升潜力。

小型阀控式电池100%DOD循环寿命:新产品(铅炭电池)是常规循环寿命的5倍;

不同的能量密度对电池循环寿命影响比较大,2V电池27Wh/kg 70%循环寿命大于4000次

铅炭电池的研发需加快材料和工艺的研发,提高电池的循环寿命、PSoC性能、一致性型等。

铅炭电池:将不对称电容器和铅酸电池复合在同一电池体系内,在负极直接加入碳材料,既解决了负极硫酸盐化,又保持了电池的高能量密度,具有超级电容器高功率、快速充放、长循环寿命的特点。

储能铅电池机遇与挑战

自2021年以来,国内政策面屡屡发布关于新型储能等相关利好政策。锚定2030年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的战略目标,以2030年、2045年、2060年为新型电力系统构建战略目标的重要时间节点,制定新型电力系统“三步走”发展路径。

机遇与挑战

根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库的不完全统计,截至2022年底,全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2GW,年增长率15%。抽水蓄能累计装机规模占比首次低于80%,与2021年同期相比下降6.8个百分点;新型储能累计装机规模达45.7GW,是去年同期的近2倍,年增长率80%,锂离子电池仍占据绝对主导地位,年增长率超过85%,其在新型储能中的累计装机占比与2021年同期相比上升3.5个百分点。

“城市矿山” 已成型,铅电池全生命周期管理已逐步形成。完善资源综合利用增值税政策将更有利于再生铅行业持续健康发展。

“财税40号文”从2022年3月1日开始施行, 对铅行业影响主要在以下两个方面:

符合条件从事废电池回收的增值税一般纳税人可选择简易计税方法依照3%交增值税;

废旧电池拆解及加工企业退税比例从前期30%提高至50%。

根据CNESA DataLink全球储能数据库的不完全统计,截至2023年6月底,中国已投运电力储能项目累计装机规模70.2GW(包括抽水蓄能、熔融盐储热、新型储能),同比增长44%。抽水蓄能累计装机占比继去年首次低于80%之后,再次下降近10个百分点,首次低于70%。

中国企业储能电池产量超75.0GWh,是去年同期2倍多;

百兆瓦级项目数量增速明显,非锂储能技术应用逐渐增多。

技术分布上,磷酸铁锂仍是主流,非锂储能技术应用逐渐增多:首个飞轮火储调频项目、首个飞轮+锂电混储调频项目、用户侧单体最大铅碳电池项目相继投入运行;300MW功率等级压缩空气加速布局,多类液流电池细分技术路线以及百兆瓦级钠电项目纳入省级示范项目清单。

铅蓄电池的特点是技术成熟、成本低、安全可靠、残值高,产业已形成闭环管理体系,但是放电功率较低、寿命较短、占地大,重量重。

电力系统——安全第一

根据CNESA不完全统计,从2011年起全球累计发生储能安全事故70多起。即便在经历十多年发展后,2022年全球储能安全事故仍发生17起。随着储能装机容量快速增加,储能安全隐患也在不断增加,安全已成为制约储能产业进一步发展的瓶颈。

从对铅电池敏感性分析发现,在年循环次数达到500次以上时,初始投资成本为0.8-1.0元/Wh,铅电池储能度电成本区间为0.52-0.747元/kWh。实际电池残值在45%以上,则大大降低度电成本。

行业整理、兼并重组,更需行业协会牵头联合创新

激烈的市场竞争和环保政策压力加速铅酸电池行业整合、兼并重组的进程,规模效应将在行业优势公司中发挥用途,但优势企业重心不同,铅电池行业研发人才出现断层状态,面对万亿级的储能市场,只有行业协会牵头,联合创新,才能进一步挖掘铅电池性能潜能,推动铅电池行业进一步升级!

储能市场巨大,储能用铅炭电池安全性能高、全生命周期良性循环性好。

通过全生命周期分析:未来很长一段时间,铅酸电池不会被淘汰。

铅电池行业发展的不足和方向,铅电池利润低,企业陷入低价竞争和亏损边缘。

研发能力弱,铅电池行业核心技术不足。

储能铅炭电池需要提高其自身的高功率快充能力,以满足储能恒功率充放电应用方式。

未来建立行业研发平台,企业技术研发平台化,企业要建立全产业链提升核心竞争力。

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