2018年储能行业技术发展现状与市场趋势分析 抽水蓄能技术最成熟【组图】

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20 温程辉 • 2019-05-17 10:00:36  来源:前瞻产业研究院 E1740G0

抽水蓄能技术最为成熟

储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池等)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。

目前,不同的储能技术所处的开发和应用的阶段也不尽相同。从澳大利亚可再生能源署绘制的储能技术成熟度曲线看,抽水蓄能是最成熟的技术,应用最广。根据CNESA统计,截至2018年12月底,抽水蓄能的累计装机规模占比达94.0%。

图表1:截至2018年底全球已投运储能项目累计装机规模分布(单位:%)

2003年以前,我国抽水蓄能领域相关技术研究还处于一片空白,抽水蓄能电站的设备都依靠进口。2003年3月,我国正式提出“技术引进-掌握优化-自主创新”的“三步走”发展战略,通过产、学、研、用的戮力同心“总体战”,逐步实现我国抽水蓄能电站机组及成套设备制造自主化。同时,技术转让标”谈判后,设备制造商承诺无条件、无保留转让其核心技术。这种将设备与技术“打捆招标”的模式,为我国抽水蓄能技术的快速发展开辟了道路。截至2018年12月底,中国抽水蓄能累计装机规模已达30.0GW,占比已投运储能项目的96%。

图表2:2013-2018年中国抽水储能电站累计装机规模(单位:GW)

 图表3:截至2018年底中国已投运储能项目累计装机规模分布(单位:%)

随着抽水蓄能市场的不断壮大,对设备可靠性和安全性的要求越来越高,我国企业的自主研发能力也越来越强。目前,具有完全自主知识产权的大型抽水蓄能电站计算机监控、励磁、调速和保护系统,通过自主调试,成功应用于安徽响水涧、福建仙游抽水蓄能电站。

相比以抽水蓄能为代表的物流储能,化学储能才是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术,尤其是锂离子电池储能技术的响应时间更快,能够及时并持续向电网供电,确保电网的稳定性。

目前,锂离子电池技术的研究热点在于提高能源密度,从而继续降低成本,更加符合商业应用的经济性要求。锂电能量密度的基础是正极材料,主要有三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂这四种。2018年,我国三元锂电池的装机量占比最高,达58.17%;其次是磷酸铁锂电池,占比为39.00%。

图表4:2018年中国锂电池装机量按正极材料分布(单位:%)

在三类储能技术中,电磁储能技术还处于研发阶段。例如,超导储能由于超导线圈的电阻为0,电能储存在线圈中几乎无损耗,其储能效率高达95%,不仅可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡,还可以调节无功功率和有功功率,对于改善供电品质和提高电网的动态稳定性有巨大的作用。

正由于超导储能系统具有一系列其它储能技术无法比拟的优越性,因此成为各国在超导电力技术研究开发方面的热点,一些主要发达国家(例如美国、日本、德国等)在超导储能系统的研究开发方面投入了大量的人力和物力,推动着超导储能系统的实用化进程和产业化步伐。

图表5:超导储能系统优越性分析

储能技术组合使用成趋势

储能技术均有各自的技术优势与劣势,因此将不同形式储能技术组合使用,充分利用各自的技术优势优化应用效果正成为储能技术发展趋势之一。如超级电容与电池组合使用,由于可再生能源常有剧烈、频繁变化的特点,严重影响充电电池作为储能设备的使用寿命,加上超级电容则可以通过暂时存储几分钟的能量,让整个功率曲线变得非常平滑。

另外,当前在全球倡导大力发展清洁能源的时代背景下,开发能量密度更高、循环寿命更长、系统成本更低、安全性能更好的储能技术已经成为各国研究支持计划的一个重要方向。如目前的电池储能成本、能量密度距离人们的期望值还有一定距离,从当前的研究成果来看,电池技术有望迎来重大突破。

以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国储能行业市场前瞻与投资预测分析报告》。

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