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全国储能产业巡回调研第一期:追寻储能现状

放大字体  缩小字体 时间:2017-08-21  来源:中国储能网  
世纪储能网讯:近年来,在储能热潮不断升温之下,电池企业、光伏企业、系统集成商、逆变器和控制系统企业、电力公司、能源服务商、电动汽车企业...
近年来,在储能“热潮”不断升温之下,电池企业、光伏企业、系统集成商、逆变器和控制系统企业、电力公司、能源服务商、电动汽车企业等都纷纷涉足储能领域。在这诸侯纷争,百家争鸣的市场中,储能产业究竟处于怎样的一个状态?企业正在做些什么?它们的生存发展状况如何?行业诉求又都有些什么?一个个疑问将伴随着一次大规模调研活动去寻找答案。
 
 
在储能产业进入爆发前夜之际,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会组织的行业内专家和企业代表组成的调研团,不久前在国内进行了第一期的调研活动。从慷慨悲歌的燕赵大地,到人杰地灵的孔孟之乡,从朦胧烟雨的秀美江南,到海纳百川的广东沿海,历时近一个月,行程上万公里。他们奔波于储能产业链企业中,针对企业目前储能业务发展现状、行业所面临的实际问题等进行了一轮“摸底”式调研。调研团通过与40余家公司高层的接触、参观工厂生产线,了解到当下企业在储能技术路线上的研究方向、对储能补贴的想法、在商业模式上的探索,以及动力电池未来在储能领域的应用等,力求揭开储能产业的面纱,把一个真实的储能现状展现出来。
 
 
政策甘霖何时能降
 
对于任何一个新兴产业而言,政策的扶持无疑是发展至关重要的一环,目前的储能产业也身处同样境遇。储能技术应用广泛,随着电力系统、新能源发电(风能、太阳能等)、清洁能源动力汽车等行业的飞速发展,对储能技术尤其大规模储能技术提出了更高的要求,储能技术已成为该类产业发展不可或缺的关键环节。正是看到了储能在推动能源结构转型和电力市场改革中的关键作用,近两年政府出台了密集的利好政策:
 
2016年2月 ,国家发改委、工信部、能源局联合发布《关于推进“互联网 +”智慧能源发展的指导意见》,将发展储能和电动汽车应用新模式作为十大重点任务之一。同年6月,国家能源局发布《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿(市场)机制试点工作的通知》,明确了电储能设施的独立市场主体地位,鼓励发电企业、售电企业、电力用户、电储能企业等投资建设电储能设施,并要求电网企业要主动为电储能设施接入电网提供服务。 12月,国家发改委印发《可再生能源发展“十三五”规划》,提出要推动储能技术在可再生能源领域的示范应用,实现储能产业在市场规模、应用领域和核心技术等方面的突破。 今年3月,能源局发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见(征求意见稿)》,其中明确储能发展涵盖5大主要任务:储能技术装备研发示范工程、可再生能源利用水平提升工程、电力系统灵活性稳定性提升工程、用能智能化水平提升工程和储能多元化应用支撑能源互联网发展工程。 7月初,国家住建部公开发布关于征求国家标准《风光储联合发电站设计规范(征求意见稿)》意见的函,在基本规定里明确提出,储能系统配置的额定功率不宜小于风力发电、光伏发电安装总功率的10%,在额定功率下持续放电时间不宜小于0.5小时。
 
政策利好频出,但许多企业期盼的补贴政策却迟迟不见落地。有被调研企业高层坦言:“企业需要补贴,真的希望国家有点补贴来促进行业的发展,相应的补贴也有助于鼓励大企业做一些规模化的项目。同时,希望储能补贴出台后对企业的发展会有积极的一面,而不是所有人一窝蜂往上冲,出现趋利性的一面。”
 
而针对补贴政策,政府层面并不是没有考虑。国家发改委价格司调研员唐瑱在公开场合表示:“价格政策的制定十分复杂,也非常有难度。目前储能共有几十种技术路线,单独为每种技术制定政策,或是制定一个适合每种技术的政策都是不现实的,而且也不符合电力体制改革的大方向。我们赞同综合采取财政、税收、价格等手段来支持储能发展。”
 
技术路线谁能称王
 
从政策制定层面发出的声音可以看出,多达数十种的储能技术路线是补贴政策在制定时面临的重要考虑因素。调研团一路走下来,也印证了这一现状。当前主流电化学储能技术有铅炭电池、锂电池、液流电池和钠硫电池等,其性能特点和经济性各不相同,目前还没有某一种技术能够一统江湖,完全满足循环寿命、可规模化、安全性、经济性和能效五项储能关键应用指标。
 
以锂电池为例,现下主要以磷酸铁锂电池、三元锂电池、钛酸锂电池最具代表性。
 
电池领域有一句话:如果一种电池的优点很明显,那缺点一定很突出。一般认为,磷酸铁锂电池是目前较为成熟的技术类型,目前在市场上应用最为广泛。它的优点是安全、长寿命、高温性能好,不含任何重金属和稀有金属,成本相对低,缺点是低温性能较差。与磷酸铁锂相比,三元电池则能量密度更高,但在安全性上相对不足,且成本相对稍高。钛酸锂电池技术具有长寿命、高安全性、耐宽温、充电时间短等诸多优点,但能量密度低于前两种技术路线,而且成本偏高。
 
 
 
比亚迪在其深圳坪山工业园内建有一座20MW/40MWH的储能电站,由比亚迪电力科学研究院自主承建,运用了磷酸铁锂电池技术。储能电站可实现工业园用电负荷自主调节。目前这座储能电站根据深圳市的峰谷电价和园区用电特征,每天分三个时段充电三个时段放电,已经运行三年。这也是全球最大的用户侧铁电池储能电站。
 
不久前,董明珠携手王健林、刘强东以个人名义投资30亿元人民币入股银隆,使得以银隆为代表的钛酸锂电池技术被人熟知。银隆新能源推出的钛酸锂储能系统,是储能技术里的一项突破,具有响应快、可升级、可重新布置、长寿命、综合性好、大功率等核心优势。2014年,银隆新能源为维斯塔斯在丹麦的电网项目提供了1MW/250KWh的储能系统用于整合风力发电。2013年和2016年,银隆新能源还为夏威夷自然能源研究院的夏威夷电网项目提供了3套奥钛产品用于整合风力太阳能发电。
 
调研团在接触的企业中发现,储能系统的集成技术尚需优化。以电站中的储能系统为例,电站中大量储能电池特性离散,电热应力分布不均,导致部分电池严重劣化,系统寿命大幅缩短,难以满足电站经济性与安全性运行的发展要求。众所周知,储能集成系统是一个多学科、多领域的技术领域,包括了控制体系、集群并联、电池健康管理等等,无论哪个部分出现短板,都会影响整个系统。
 
 
目前,许多企业正在对集成技术进行着不断探索,并取得了不俗的成绩。在处于改革浪潮最前端的特区深圳,作为较早关注储能的高科技企业,科陆电子的技术人员向到访的调研团介绍了公司储能产品拥的诸多技术优势,包括采用国际先进的IGBT和智能功率模块,具有黑启功能;采用模块化设计,BMS远程监控;高能量密度,商用储能容量世界领先;储能系统具备转换效率高,大功率快速调节能力等。
 
商业模式上下求索
 
尽管补贴政策不能在短期内看到结果,但许多企业放弃等待,选择了“摸着石头过河”。
 
从储能产业巡回调研结果看,我国在探索储能大规模商业化应用途径上,主要呈现出六种主流的商业模式。一是新能源并网电站配置储能;二是储能用于电力辅助服务;三是在用户侧配置储能;四是通信基站配置储能;五是微电网配置储能;六是移动储能应急电源。
 
 
用户侧储能一般被认为最具有商业化潜力。作为国内储能领域龙头企业,南都电源7月4日对外宣布,公司拟与多方共同成立储能合伙企业,一期募集资金总规模为20亿元。公司表示,设立的储能投资合伙企业主要投资于国内外商用储能电站项目。公司通过参与构筑金融平台,将拉动更多社会资金参与储能电站投资,从而加速公司“投资+运营”储能商用拓展进程。
 
天能集团技术中心总监侯国友在调研时表示:“在电力系统发、输、配、用四个环节中,储能进入前三个环节还存在一定难度,目前最有商业化前景的是在用户侧。如果缺乏顶层设计,未来储能在发、输、配环节难以有竞争优势。但目前电力体制改革正在向前推进,一旦市场放开将会出现大量机会,企业必须从现在开始就做好产品和技术储备,从而更有机会赢得未来的市场。
 
 
而科陆电子已开始在售电领域布局。据公司副总裁鄢玉珍向调研团介绍,科陆电子与深圳市国电能投资合伙企业(有限合伙)、比亚迪股份有限公司共同成立了深电能售电有限公司,该公司是广东省首批准予参与电力交易业务的售电公司之一。鄢玉珍说:“售电公司已经不可能仅仅赚一个电费差价,还需要帮助用户管理负荷,否则将面临巨额的偏差考核。未来如果推进现货市场建设,采用实时电价交易,负荷管理和需量调节将变得非常重要。这正是储能的价值所在。”
 
在国内储能市场方向尚不明朗的形势下,储能企业纷纷开拓海外市场,许多企业交出了漂亮的成绩单。据调研团了解到,海外市场对于国内企业的利润输出主要来自电力辅助市场和家庭储能市场。如比亚迪集装箱储能柜目前已经进入美国PJM调频市场和英国辅助服务市场。这两个区域电力市场较为成熟,储能参与辅助服务有明确可计量的回报。据悉,目前比亚迪在美国储能市场占比已达51%,占据美国储能市场半壁江山。海外家庭储能市场一般位于可再生能源政策较为优越的澳大利亚、德国等地,尤其澳大利亚最被看好。澳大利亚分布式光伏普及程度高,居民电价水平也总体偏高,一些地区峰谷电价差在6倍以上,因此澳洲居民有动力将光伏发电的电能和夜间的低价电能储存起来,节约电费。科陆电子等企业已有产品进入澳大利亚,英威腾等企业则一般采取与当地经销商合作的方式进入当地市场。
 
电池梯次利用蓝海显现
 
2016年初,国家发改委、工信部等部门就已联合发布《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》,明确落实生产者责任延伸制度,电动汽车生产企业、动力蓄电池生产企业和梯级利用电池生产企业,应分别承担各自生产使用的动力蓄电池回收利用的主要责任,报废汽车回收拆解企业应负责回收报废汽车上的动力蓄电池。
 
调研组成员、天能集团技术总监侯国友指出,从废旧动力锂电池中回收钴、镍、锰、锂及铁和铝等金属所创造的市场规模将会在2018年开始爆发,电池回收预计达12Gwh,产值达53亿左右,到2020年电池报废将迎来高峰,累计报废量将达到20万吨左右,回收产值达100亿以上,而目前在动力电池回收领域,无论是模式、还是技术和法规都极为欠缺。电池回收商业模式有待进一步探索。
 
侯国友表示,按照规划,从汽车拆解下来的报废电池回收后应当进行梯次再利用,但由于还未形成规模效应,因此目前电池拆解再利用基本处于亏本状态。中国电动汽车百人会的研究报告显示,回收处理1吨废旧磷酸铁锂动力电池的成本为8540元,而再生材料的收益仅为8110元,亏损430元。
 
据了解,动力电池市场种类繁杂,存在不同类型电池的制造和设计不同,串并联成组形式不同,服役和使用时间不同,应用车型和使用工况不同等情况,电池种类多样性使回收再利用的工艺极为复杂。许多企业并不具备电池回收的经验和能力,也缺乏专业的电池回收处理设备,依靠传统手工等拆解方式,可能产生短路起火和环保等安全风险。
 
随着《车用动力电池回收利用拆解规范》及《车用动力电池回收利用余能检测》国家标准宣贯会举行,这意味着国内动力电池回收将步入正轨。
 
中国科学院电工研究所储能课题组组长陈永翀教授认为,动力电池回收已经刻不容缓,以新能源车使用的三元锂电池为例,其中包含钴、镍等重金属具有一定的回收价值,但剩余的废气废水该如何处理,有待进一步研究。
 
据预计,到2020年,全国电动汽车产量将达到200万辆,动力电池电量将到达100GWh。目前电动汽车电池实际使用年限一般在5至8年,即2013年投运的电动汽车,现已逐步进入退役期。到2025年,退役的动力电池总量将达到100GWh。
 
不论如何,动力电池回收和再利用困境的突破对于新能源企业来说是一次绝佳的机会。可以预见,这又将是一片连接着再生资源利用大市场的蓝海。有业内人士分析,我国废旧动力锂电池能够创造的回收市场将超过百亿。
 
由于动力电池梯次利用仍然处于技术验证和项目示范阶段,因此目前国内并没有专门从事梯次利用业务的企业。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇表示,传统湿法冶炼和手工拆解技术解决不了动力电池复杂的结构所带来的环保问题和安全问题。如何建立行之有效的安全、环保、低成本的回收体系,这是目前车企、电池公司、回收企业以及政府都亟需认真对待的课题。
 
有业内人士表示,动力电池回收分为两种,一是直接拆解回收,但由于退役的动力锂电池仍保持70%-80%的初始能量,如果直接拆解回收,会造成浪费。因此,目前理想的状况第二种,先将退役电池进行梯次利用,淘汰后再进行资源化回收利用。
 
有调研企业表示,这些电池梯次利用主要用于工商业用储能、户用储能、后备电源等领域,但应用于大规模储能系统目前不适合。
 
尽管有难度但已经有一部分企业敏锐地察觉到了商机,开始加速回收领域的尝试和市场布局。高特电子总经理徐剑虹称,公司从BMS技术入手,通过模组级的电池管理模块成组方式,解决对电池模组内单体电芯及电池模组性能的准确诊断,使电动汽车电池PACK在梯次利用时只需要拆解到电池模组,而不必拆解到单体电芯。这样,就解决了退役电池PACK拆解、测试的问题。另外,由于模组中已经集成了电池管理系统,电池重组时不需要再加储能用BMS,省却了梯次利用BMS采购和再次成组的成本,这也使得储能商业运营盈利成为可能。
 
 
天能集团执行董事陈敏如在与调研团交流时也介绍到,天能集团是首批国家级废铅酸蓄电池循环经济标准化试点基地。去年12月,天能集团年完成了年回收30万吨废铅蓄电池清洁化再生技术改造项目,项目采用了世界上最先进的湿法机械破碎分选、国际领先的高富氧侧吹炉熔炼技术、一转两吸烟气制酸(为国内再生铅企业首创)等技术,达产后可年回收处理30万吨废铅酸蓄电池,产出20万吨再生铅,1.8万吨塑料,3万吨硫酸,均可全部循环再利用,在实现生态设计,产品全生命周期生态圈布局上走在了行业前列,为真正实现行业的环境可持续发展提供了新模式。
 
当前,已经有部分动力电池企业开始在动力电池梯度利用体系及回收方面开展相关研究,包括报废动力电池回收产业化技术、大容量电池拆解及低能耗回收技术、电解液收集及无害化处理技术、电池材料循环再利用技术、电池回收产业化技术等。
 

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