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杨裕生院士:大力发展大规模蓄电的电池新体系(附全球与中国储能市场发展现状)


储能电池技术日益重要,化学电源已成为新能源、新能源汽车和新材料三大战略性新兴产业的重要交汇点。近一年,全球储能行业革命正进一步深化。中国为了提高在代表未来国家能源产业竞争力制高点的储能行业竞争力,明确与储能产业相关的政策不断出台。


但是,中国新能源行业挑战依然艰巨,经济持续下行,补贴落实滞后,产业链现金流短缺,分布式光伏发展迟滞,电力市场机制尚未形成。储能产业正处于技术应用和市场机制都有待创新和突破的胶着期。


日前,中国工程院院士杨裕生在储能国际峰会2016上表示,电动汽车、可再生电源、新兴工业的大力发展对蓄电提出越来越多、越来越高的要求。杨裕生院士指出,目前储能应用最多的是铅酸和铅炭电池,但是二者目前难以满足更大规模的可再生能源蓄电要求,要大力发展新的电池体系。


1提出规模储能电池的新目标



目前,锂离子电池已经在电动汽车、储能领域实现了大规模应用。除电池性能和使用寿命,安全性和运行环境成为实际运行过程中更为关注的问题。


杨裕生院士认为,储能电池规模大,安全性十分重要,规模储能电池的新目标中安全性要高于现有的锂离子电池而其性能要与之相当;能量要大于铅酸电池而价格与之相当且不含有害物;使用方便性一套优于液流电池而全寿命期总储能量与液流电池相当。


据《储能产业研究白皮书2016》发布的信息显示,针对锂离子电池在安全性和低温运行等方面出现的问题,2015年研究人员抛开从电池外部实时监测或加热的思路,从电解液,隔膜,电极材料等锂离子电池内部关键材料入手提出了许多具有大规模推广应用价值的解决方案。


此外,由于锂资源的储量和间隔等原因,寻找替代锂离子电池的新型储能电池体系成为大家共识。2015年,诸多低成本电池被重新发掘,金属离子电池、光充电电池、金属空气电池、金属二氧化碳电池等电池体系取得重大发展。


2值得重视的高安全性、高比能量电池体系



聚合物锂离子电池——比固态锂离子电池更现实;有机电极材料水体系电池——安全性高、资源无限;水体系钠离子电池——原料很丰富,成本较低。


3利用电池与电容器的内并融合开发新型蓄电装置



超级电容器中加入电池材料,比能力可提高;电池中增加电容器功能,提高比功率、寿命和低温性能。


例如:铅酸电池——活性炭加入负极中:铅炭电池或电容型铅酸电池;锂离子电池——活性炭加入正极中:电容型锂离子电池。锂离子混合电容器——正极使用超级活性炭,安全性较高;负极用石墨 硬碳,容量大于正极,寿命较长,比能量30Wh/kg,50万次,比功率5kW/kg。


(文中部分内容引自杨裕生院士现场演讲资料,未经作者确定,仅供参考。)



《储能产业研究白皮书2016》


在“储能国际峰会2016暨展览会”开幕式暨全体大会上,中关村储能产业技术联盟(CNESA)秘书长张静女士发布了《储能产业研究白皮书2016》(以下简称《白皮书》),储能联盟研究部对2015年全球储能市场进行了年度盘点,并对中国市场容量进行了预测,根据《白皮书》预测,到2020年,理想情景下,总装机规模将达24.2GW,常规情景下,总装机规模将达14.5GW(两种场景下,均不含抽水蓄能,相关规划表明,抽水蓄能2020年装机规模将达40GW)。


一、全球储能市场发展现状


全球储能累计装机规模946.8MW,继续稳步向前发展。


截至2015年底,全球累计运行储能项目(不含抽水蓄能、压缩空气和储热)327个,装机规模946.8MW。近五年,累计装机规模的年复合增长率(2010-2015)18%,累计项目数量的年复合增长率(2010-2015)40%。


从区域分布上看,美国依旧占据装机第一的位置,截至2015年底,美国累计装机规模为426.4MW(运行项目),自2014年起,就开始超越日本,成为全球储能装机第一大国,其次是日本和中国,占比分别为33%和11%。欧洲是近两年储能项目装机规模增长速度最快的地区,年复合增长率(2013-2015)为115%。


从技术分布上看,锂离子电池无论在运行项目中,还是在建、规划项目中,均占据装机第一的位置,累计装机规模分别为356.7MW和2.2GW,特别是在建、规划项目中的锂离子电池累计装机超过其在运行项目中的六倍,未来2-3年内,相较于其他技术,锂离子电池将会迎来爆发式的增长。


从应用分布上看,可再生能源并网领域的累计装机规模占比最大,为43%,调频辅助服务是近两年增速最快的应用领域,年复合增长率(2013-2015)为31%,分布式发电及微网领域则在项目数量上占据第一的位置,占比接近总装机的60%。


从厂商格局上看,2015年分别有44家储能技术厂商、12家PCS厂商和34家系统集成商部署了储能项目(包含投运、在建、规划中的项目)。其中,储能技术厂商分别来自全球10个国家,涉及9种储能技术。装机规模top10的厂商中,共有7家厂商来自亚洲,特别是日韩厂商,表现抢眼,分别占据了排名的前5位,比亚迪是唯一一家入围全球前十名的中国厂商。


从投融资情况上看,截至2015年底,全球共有17家公司通过融资、出售债券/股权等形式,完成融资或被收购,金额总计10.2亿美元,相比去年增长了155%。融资总额排名前五位的企业为MainStreetPower(2.5亿美元)、Energizing(2.5亿美元)、SolarCity(1亿美元)、Sakti3(0.9亿美元)和Stem(0.84亿美元)。


从政府项目资助情况上看,截至2015年底,全球政府机构对各类与储能相关的项目支持资金总计20.4亿美元。美国是资金支持总额最多、出资的政府机构最多、项目支持领域最广的国家,共有联邦政府下属的2个机构以及5个州的政府下属机构,提供了共计12.8亿美元的资金。


二、中国储能市场发展现状


中国储能累计装机规模105.5MW,市场渐露春意。


截至2015年底,中国累计运行储能项目(不含抽水蓄能、压缩空气和储热)118个,累计装机规模105.5MW,占全球储能项目总装机的11%,年复合增长率(2010-2015)为110%,是全球的六倍之多。


从技术分布上看,运行项目中,主要以锂离子电池、铅蓄电池和液流电池为主,且锂离子电池的累计装机规模占比最大,占中国市场总装机的2/3。


从应用分布上看,主要以分布式发电及微网和可再生能源并网领域为主,二者累计装机规模超过中国市场的80%,特别是前者,无论在累计装机规模还是项目个数上均占据第一的位置,占比分别为56%和77%。


从厂商格局上看,排名前十位的厂商中,锂离子电池厂商的个数最多,比亚迪不仅是国内储能厂商装机第一,同时也是锂电厂商中装机第一的公司,大连融科是液流电池厂商中装机规模最大的公司,南都电源则是铅蓄电池厂商装机最大的公司。






好文回顾一下……



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