碳中和愿景下储能产业发展白皮书

点击蓝字轻松关注赛迪智库面向政府·服务决策碳中和愿景下储能产业发展白皮书中国电子信息产业发展研究院电池储能产业发展联盟2021年3月 赛迪智库图向政府·服务决策碳中和愿景下发展储能的战略意义诸能技术和产业发展状况目录诸能面临的主要问题和挑战储能产业发展趋势展望诸能产业发展路径和对策建议 赛迪智库碳中和愿景下发展储能的战略意义图向政府·服务决策走向碳中和已成为世界主要国家的共识从全球看：BON·《巴黎协定》明确本世纪下半叶实现全球温室气体净零排放的目标，将驱动以新能源和可再生能源为主体的能源供应体系尽早形成，新一轮世界能源革命正在兴起·欧盟委员会2019年12月公布了“欧洲绿色协议”，提出到2050年欧洲将实现“碳中和"·美国已当选总统拜登表示上任后将立即重返《巴黎协定》，承诺2050年实现美国碳中和·日本、韩国将争取在2050年实现碳中和。丛国内看：碳中和●构建绿色、低碳、清洁、高效、安全的能源体系是我国能源发展大方向。随着生态文明和Carbon Neutral美丽中国建设加快推进，要求能源与环境绿色和谐发展·到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米，风电太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上·将提高国家自主贡献力度，力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和排放吸收 赛迪智库碳中和愿景下发展储能的战略意义图向政府·服务决策·为实现碳中和，到2050年，中国必须建成一个以新能源和可再生能源为主体的“近零排放”的能源体系·在能源需求侧，电能占终端能源消费比重持续提高，预计到2050年电能占终端能源消费比重将超过60%，成为能源消费的绝对主体。电动汽车将持续快速发展，与电力系统形成深度互动，到2030年左右新能源新车销售占比将超过50%·在能源、交通全面低碳化的大潮中，面对高比例可再生能源和波动性电力负荷带来的挑战，储能是迫切需要突破的瓶颈·储能深度影响能源转型和碳中和的进程，是不可或缺的关键要素，应将发展储能产业上升为国家战略。诸能是推动能源转型和碳中和的关键支撑技术传统能源时代能源革命时代电网稳定运行电网稳定运行电力供给电力需求电力供给电力需求煤电燃机储能新能源分布式电燃机风电光伏汽车微网煤电、燃机足以应对（一电力消费方式单一煤电、燃机不能应对电网稳定调节需求电网稳定调节需求电力消费方式多样化 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策主要的储能技术种类抽水蓄能物理储能压缩空气储能·电力储能技术可分为物理储能（抽水蓄能、压缩空气诸能、飞轮储能）、电化学储能（锂电储能、铅酸电飞轮储能池储能、液流电池、熔融盐电池）、电磁储能（超级电容储能、超导储能）和化学储能（氢储能）等。锂电储能由于工作原理和成熟度等差异，各种储能技术在性能液流电池储能特点、经济成本和场地要求等方面各有差别电化学储能铅酸电池储能储能技术抽水蓄能及电化学储能是商业化程度较高的储能技术熔盐电池目前二者合计占到全球储能累计装机总量的97.8%在我国这一比例高达98.8%。抽水蓄能受地形限制严超级电容储能重，建设周期长、投资高、环境影响大，未来发展空电磁储能间受限。而电化学储能尤其是锂电储能不受自然条件超导储能影响，且充电速度快、放电功率大、系统效率高，发展潜力更大，是未来的重点发展方向。化学储能氢储能 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策诸能技术的性能比较和应用选择技术类别项目功率规模「放电时长响应时间综合效率/%循环寿命/次功率型应用容量型应用技术成熟度抽水蓄能百MW以上1-24hmin级70-8015000-25000不适合完全适合成熟压缩空气储能几十-几百MW[1-24hmin级65-7515000-25000不适合完全适合成熟飞轮储能kW-几+MWs-30minms级9010000+完全适合适合商业化早期铅酸电池kW-几+MWm-hms级50-85300-500完全适合完全适合成熟锂电池kW-几百MWm-hms级85-952000-1000完全适合完全适合成熟液流电池kW-百MWm-hms级65-855000-15000+适合完全适合商业化早期钠硫电池百kW-百MWm-hms级75-902000-6000完全适合完全适合商业化早期超级电容储能kW-几+MWms级70-95100000+完全适合不适合开发阶段s-m超导储能kW-几+MWs-mms级90100000+完全适合不适合开发阶段氢储能kW-百MW以上|NANA35-50NANA完全适合开发阶段 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决第锂电储能优势明显，已经占据了市场先机●技术适应性强，应用范围和场景广阔：锂电储能具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽，以及可快速充放电、使用寿命长、环境污染小和不受地形等自然条件限制等优点，是目前适应性最好的技术路线·产业配套能力强，规模经济效应显著成本下降空间大：新能源汽车、消费电子等产业拉动了锂电池行业迅猛发展，为锂电储能产业发展奠定了坚实基础。尤其是成本低、安全性较好的磷酸铁锂电池正迎来新一轮增长期，产业配套能力不断增强，将有力支撑锂电池在储能领域的大量应用。·融合延伸性好，有利于融合互动催生新模式新业态：第一，锂电储能是新能源产业发展的重要延伸方向；第二，锂电储能与电动汽车产业高度融合；第三，锂电储能技术是分布式智能电网的重要组成部分·从装机情况看：2019年全球新增储能规模中锂电储能占比达到76.1%，已成为主流路线。2019年中国新增储能规模中锂电储能占比也超过了一半，达到了56.3%·从经济性看：过去几年锂电池成本以每年20-30%的速度在迅速下降，国内磷酸铁锂储能电池价格已降至0.5-0.7元/Wh锂电储能系统的生命周期成本已低于铅酸蓄电池 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策全球储能市场蓬勃发展，中国市场迅速崛起2019年全球储能市场发展状况根据CNESA数据，截至2019年底，全球已投运储能项目累计装机规模184.6GW，同比增长1.9%。其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为171.0GW，同比增长0.2%；电化学储能的累计装机规模紧随其后，为9520.5MW，同比增长43.7%；在各类电化学储能技术中，锂电池的累计装机规模最大，为8453.9MW，同比增长47.9%200.0181.0184.6175.4 168.7电化学储能146.15.2% 150.0熔融盐储热模/GW抽水蓄能1.7%%9' 76压缩空气储能 0.2% 50.0 飞轮储能0.2% 其他.0 0.1 % 全球已投运储能项目累计装机规模全球已投运储能项目技术分布 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策全球储能市场蓬勃发展，中国市场迅速崛起2019年中国储能市场发展状况根据CNESA数据，中国已投运储能项目累计装机规模32.4GW，位列全球第一，占全球市场总规模是17.6%，同比增长3.6%长59.4%；在各类电化学储能技术中，锂电池累计装机规模最大，为1378.3MW，同比增长81.6%40.0电化学储能31.332.4 5.3% 28.930.023.2 24.3抽水蓄能熔融盐储热93.4%1.3% 飞轮储能0.01%10.0 压缩空气储能0.04%0.0中国已投运储能项目累计装机规模中国已投运储能项目技术分布 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策锂电储能产业发展情况·应用方面：美国：光储平准化度电成本已低于核电和煤电，并接近燃气机组。日本：户用“光伏+储能”作为节能和灾备资源受政府支持。德国：多样化“光伏+锂电”户用系统、虚拟电厂等快速发展。英国：户用储能、灵活发电等快速发展。韩国：电池工业实力仍旧强劲，锂电储能技术选型面临战略调整·技术方面：美国能源部主导了Battery500项目，联合有关大学、国家实验室和企业科研力量重点开发先进锂电池2019成立储能联合研究中心(JCESR），以保持美国在储能创新方面的研发领先地位。欧盟2020年3月发布《电池2030+》，致力于开发低成本、高能量密度的电池。日本、印度也制定了明确的技术路线图全球一批重点企业蓬勃发展南都电源SUNGROWKokamFLUENCE)sonnenNaradat ad AE5 Copa)阳光电源CATLLGChemPanasonicTAnescoOZTT宁德时代中天科技SAMSUNGTOSHIBATESLAEnelBDSDI→住友电工u科陆电子EENERDELConnect with Innovation 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策锂电储能产业发展情况中游下游随着成本不断下降、性能不断提高，锂电储能开锂电池生产/储能装备系统集成应用/运营/回收始得到大规模的应用，成为储能产业未来发展的石墨负极主要方向。材料锂电池电芯从市场规模看，2019年全球新增储能装机量中锂正极材料硅碳负摄PCS健储能系统安装电储能占76.1%，预计3年内提升至80-90%负极材料2015-2019年，我国锂电储能累计装机量增长电辉液BMS锂电储能系统味成19.8倍，年均复合增长率为111%储能系统运维EMS从产业链看，主要包括上游各种原材料，中游锂其他辅材电池、PCS、BMS、EMS等生产和系统集成，其他游各类储能应用场景、运营维护及回收等回收利用回收利用锂电储能产业链 赛迪智库储能技术和产业发展状况图向政府·服务决策锂电储能产业发展情况●从应用场景看，发电侧储能应用包括新能源发电+储能电站(光储、风储等）、AGC调频电站；用户侧储能重点包括光诸充电站、备用电源、家庭储能等；电网储能以变电站储能、虚拟发电厂、调峰/调频等场景。其中，未来增长较快的应用场景包括新能源发电+锂电储能、5G基站锂电储能、光储充一体化和备电等领域新能源发电+锂电储能充电桩和备电等领域5G基站锂电储能光伏加锂电储能将是储能电池建设的主要充电桩方面，2019年全国充电桩保有量中国铁塔和三大运营商在加大对磷酸动力。2019年底，中国已投运与光伏配121.9万台，以年均50%以上速度增长铁锂的采购比例。2019年我国4G基套的锂电储能项目累计装机规模备用电源方面，IDC数据中心对于供电站总数达到544万个。2020年合计8001MW，其中，新增投运光储项目的安全性要求极高，2019年锂电储能需求规划建设55万个5G基站，保守估计装机规模为320.5MW，同比增长16.2%约9.18GWh，且相关需求快速增长。总基站需求在500万个以上。 赛迪智库储能面临的主要问题和挑战图向政府·服务决策“十三五”期间，我国储能产业的快速发展离不开能源政策的支持、电力体制改革配套措施的落地、可再生能源装机及发电比例的增加、储能技术成熟成本下降等几个主要因素的驱动，同时，储能市场的健康发展和真正爆发仍面临着多方位的问题和挑战，需要进一步的政策支持、技术进步和市场开拓等多重努力，不断提升经济竞争力、有效性、可靠性和安全性，营造合理的电力市场环境，提高市场和电网的接纳程度。政策和机制层面技术与应用层面市场和经济性层面 赛迪智库三、 储能面临的主要问题和挑战图向政府·服务决策政策和机制层面·储能产业的发展战略和路线图不清晰发展储能尚未上升到国家战略层面，尤其是在能源转型和能源革命背景下，以及实现碳中和目标的要求下，对发展储能的战略意义、战略规划和技术路线图缺乏系统深入的研究和认识储能政策机制受制于电力体制改革进程储能系统自身不产生电能，需要依附于发电站或电网运行，本质上储能产业发展需要配合电力、光伏与电动汽车等诸多产业，融合能源和交通领域。因此，只有随着电力体制改革的不断深入、市场机制和价格机制的不断完善，才能在整个能源系统形成跨界融合互动的协同效应，催生出台真正能够推动储能产业爆发的政策机制。·政策实施以被动应对为主，尚未形成有效的协同机制虽然国家和地方出台了一系列与储能有关的政策措施，但目前储能还没有被真正作为一个独立完整的产业加以足够重视，管