电气设备行业【粤开新能源】储能系列研究报告(二):多种储能技术路线竞相发展,新型储能领域电化学储能为核心增量-20231010-粤开证券-28页_1mb
报告摘要
电气设备:储能技术发展研究报告总结
核心观点及投资建议
- 储能技术正朝着高安全性、长循环寿命、低成本、高能量密度方向发展。
- 抽水蓄能因长寿命、运行成本低和安全性好,是前期主要应用技术,但存在地理资源限制和初始投资高。
- 电化学储能,尤其是锂离子电池,因建设周期短、地理位置限制小、成本下降快,正逐步成为装机主流。
- 钠离子电池因资源丰富、成本低,有望在储能领域对锂电池形成补充。
- 全钒液流电池因长时储能需求增长,具有发展潜力,但需解决成本问题。
储能技术路线概述
储能技术分类
- 电化学储能:包括锂电池、钠电池、液流电池、铅蓄电池等。
- 机械储能:包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等。
- 化学储能:包括氢储能、合成氨储能等。
- 电磁储能:包括超级电容器储能、超导储能等。
- 热储能:包括储热、储冷等。
技术参数对比
| 储能技术 | 额定功率 | 放电时间 | 循环次数或使用年限 | 响应速度 | 能量密度(KWh/kg) | 初始投入成本(元/Wh) | 度电成本(元/KWh) | 应用场合 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 锂离子电池 | 百兆瓦级 | 30 min~8 h | 1000-15000次/5-10年 | 秒级 | 90-330 | 1.2-1.8 | 0.35-0.7 | 削峰填谷、调峰调频 | 能量密度高、响应速度快、规模化应用 | 成本高、一致性差 |
| 钒液流电池 | 百兆瓦级 | 1-10 h | 10000-15000次/15-20年 | 秒级 | 25-40 | 1-3 | 1.7-1.75 | 削峰填谷、备用电源 | 循环寿命长、安全性高、能量与功率分开控制 | 能量密度低、运维成本高、功率低 |
| 钠离子电池 | 百兆瓦级 | 0.7-8 h | 2500-6000次 | 秒级 | 130-150 | 0.3-0.7 | 0.27-0.66 | 削峰填谷 | 响应速度快、能量密度相对较高 | 充放电循环次数少、充电速度慢 |
| 铅蓄电池 | 百兆瓦级 | 分钟-小时 | 500-1200次 | 秒级 | 35-55 | - | - | 备用电源 | 性价比高、技术成熟 | 寿命短、比功率低、污染严重 |
| 抽水蓄能 | 吉瓦级 | 1-24 h | >50年 | 分钟级 | - | 6 | 0.21-0.67 | 调峰调频、系统备用 | 高效、技术成熟、成本低 | 需要地理资源、建设周期长、启动速度慢 |
| 压缩空气储能 | 百兆瓦级 | 6-12 h | 30-50年 | 分钟级 | - | 6-9 | 0.30-0.50 | 调峰调频、系统备用 | 储能时间长、使用寿命长、占地面积小 | 需要地理资源、响应慢 |
| 飞轮储能 | 百兆瓦级 | 30 s-15 min | 百万次/20年 | 毫秒级 | - | 2.4-4 | - | UPS、电能质量调节 | 充电效率高、响应速度快、比功率高 | 成本高、技术仍在发展 |
| 热熔融盐 | 千兆瓦级 | 5-15 h | 30年 | - | - | 22 | 0.4-1.9 | 与光热发电结合 | 工作温度区间广、储能密度高、使用寿命长 | 初期投资高 |
储能应用场景分析
- 电源侧:主要用于风光或传统火电电站,提供容量支撑和削峰填谷,获取发电收入和调峰补贴。
- 电网侧:提升电网调节能力,主要应用于独立储能、变电站、汇集站、移动电源车等,具有天然垄断优势。
- 用户侧:利用峰谷电价差获取经济效益,主要应用于工商业、产业园、EV充电站等,尤其在高电价地区发展迅速。
全球及中国储能市场情况
- 2022年全球已投运电力储能项目累计装机规模为 237.2 GW,同比增长 15%,其中 抽水蓄能 占比 79.35%, 锂离子电池 占比 19.3%,同比增长 80%。
- 中国已投运电力储能项目累计装机规模为 59.8 GW,占全球 25%,其中 抽水蓄能 为 46.1 GW, 锂离子电池 占比 20.59%,在新型储能中占据主导地位。
锂离子电池发展现状
- 磷酸铁锂电池 已成为储能电池主流,占比 99.15%,因其安全性高、成本低、循环寿命长。
- 大容量电芯 正快速迭代,从 280 Ah 向更高发展,提升储能系统的集成效率和经济性。
- 叠片工艺 正在成为主流,提升电池的能量密度和循环寿命,但存在良率低、设备投资成本高的问题。
- 大圆柱电池 在户用储能市场加速渗透,具有灵活成组和高性能优势,全极耳技术进一步提升其充放电性能和安全性。
钠离子电池发展前景
- 钠离子电池因资源丰富、成本低、快充性能好,有望在储能领域对锂电池形成补充。
- 主要技术路线包括层状氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝/白化合物,其中 层状氧化物 优势明显,发展最为成熟。
- 钠离子电池已在多个项目中实现示范应用,包括 100 KWh 级储能电站,未来有望实现规模化应用。
全钒液流电池发展趋势
- 全钒液流电池因长时储能需求增加,具有较长的循环寿命和容量调节能力,但初始投资成本较高。
- 电解液成本是其主要成本组成部分,占系统总成本的 41%。
- 推广 电解液租赁模式 有助于降低初始投资成本,提升其经济性。
- 2023年上半年,国内全钒液流电池储能项目签约规模超过 3 GW,显示出强劲的增长势头。
投资建议
- 关注 磷酸铁锂储能电池产业链 上游原材料企业及中游制造企业。
- 关注 大容量电芯 的 叠片工艺 企业及 卷绕工艺 企业。
- 关注 大圆柱电池 的 全极耳技术 企业及 焊接设备 企业。
- 关注 钠离子电池 的 层状氧化物 技术企业及 电解液 企业。
- 关注 全钒液流电池 的 电解液租赁模式 企业及 离子交换膜 企业。
风险提示
- 政策变动、市场竞争加剧、原材料价格异常波动、储能技术更新迭代、海外市场不确定性等。
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