預(yù)見2023:《2023年中國儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)全景圖譜》
導(dǎo)讀:
行業(yè)主要上市公司:寧德時代(002074);派能科技(688063);國軒高科(002074);比亞迪(002594);億緯鋰能(300014);星云股份(300648);均勝電子(600699);科列技術(shù)(832432);國電南瑞(600406);華自科技(300490);金風(fēng)科技(002202);陽光電源(300274);盛弘股份(300693);科華恒盛(002335);科士達(dá)(002518)、固德威(688390);陽光電源(300274);科陸電子(002121);南都電源(300068);德賽電池(000049);贛鋒鋰業(yè)(002460)等。
本文核心數(shù)據(jù):儲能板塊上市公司研發(fā)費用;儲能相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量。
全文統(tǒng)計口徑說明:1)論文發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計以“energy
storage”為關(guān)鍵詞,選擇“中國”、“論文”篩選。2)統(tǒng)計時間截至2022年8月29日。3)若有特殊統(tǒng)計口徑會在圖表下方備注。
儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)概況
1、儲能的界定及分類
(1)儲能的界定
從廣義上講,儲能即能量存儲,是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲起來,基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。
從狹義上講,儲能特指針對電能的存儲,即利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來并在需要時釋放的一系列技術(shù)和措施。
(2)儲能的分類
根據(jù)不同儲能技術(shù)儲存介質(zhì)的不同,儲能主要分為機(jī)械儲能、電化學(xué)儲能、熱儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能等。利用這些儲能技術(shù),電能以機(jī)械能、化學(xué)能、熱能等形式存儲下來,并適時反饋回電力網(wǎng)絡(luò)。
2、技術(shù)全景圖:五大細(xì)分技術(shù)路線
儲能分為機(jī)械儲能、電磁儲能、電化學(xué)類儲能、熱儲能以及化學(xué)儲能五大類技術(shù)路線。
儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展歷程:始于20世紀(jì)60年代
從我國儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展歷程始于20世紀(jì)60年代,我國開始抽水蓄能電站研究,并建立第一座混合式抽水蓄能電站-崗南水電站;到20世紀(jì)90年代,抽水蓄能電站建設(shè)迎來高潮;至21世紀(jì)初期,國內(nèi)開始其他儲能技術(shù)的研究,包含壓縮空氣儲能、電化學(xué)儲能等,并于2010年之后加快了壓縮空氣、全釩液流電池等儲能技術(shù)的落地,加快推動儲能技術(shù)的多元化發(fā)展。
儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策背景:政策加持技術(shù)水平提升
近些年來,我國提出了一系列儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展相關(guān)政策,加速了儲能產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,同時對儲能關(guān)鍵技術(shù)做出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,使得儲能技術(shù)水平穩(wěn)步提升。
儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1、儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)科研投入現(xiàn)狀
(1)國家重點研發(fā)計劃項目
據(jù)已公開的國家重點研發(fā)計劃項目,2018-2021年我國儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)相關(guān)國家重點研發(fā)計劃項目共計27項,其中2021年就有22項。
注:2019年未公布儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)相關(guān)國家重點研發(fā)計劃項目。
(2)A股上市企業(yè)研發(fā)費用
儲能行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展,儲能項目廣泛應(yīng)用,行業(yè)整體研發(fā)投入水平較高。從A股市場來看,2017-2021年,我國儲能板塊上市公司研發(fā)總費用逐年增長,2022年第一季度,儲能板塊上市公司研發(fā)總費用約228.45億元。
2、儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)科研創(chuàng)新成果
(1)論文發(fā)表數(shù)量
從儲能相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量來看,2010年至今我國儲能相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢,可見儲能科研熱度持續(xù)走高。截至2022年8月,我國已有90294篇儲能相關(guān)論文發(fā)表。
注:統(tǒng)計時間截至2022年8月。
(2)技術(shù)創(chuàng)新熱點
通過創(chuàng)新詞云可以了解儲能技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最熱門的技術(shù)主題詞,分析該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最新重點研發(fā)的主題。通過智慧芽提取該技術(shù)領(lǐng)域中最近5000條專利中最常見的關(guān)鍵詞,其中,儲能系統(tǒng)、儲能電池等關(guān)鍵詞涉及的專利數(shù)量較多,說明儲能領(lǐng)域近期的研發(fā)和創(chuàng)新重點集中于儲能系統(tǒng)、儲能電池等領(lǐng)域。
(3)專利聚焦領(lǐng)域
從儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)專利聚焦的領(lǐng)域看,目前儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)專利聚焦領(lǐng)域較明顯,其主要聚焦于儲能系統(tǒng)、儲能電池等。
主要儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)對比分析
從儲能技術(shù)成熟度看,目前機(jī)械儲能市場技術(shù)成熟度較高,電化學(xué)儲能技術(shù)(儲能電池中)鋰離子電池、鉛酸電池均步入成熟階段;液流電池仍處在研發(fā)示范階段;鈉硫電池處于部署階段之中。
其中,成熟度較高的主要儲能技術(shù)優(yōu)缺點及應(yīng)用領(lǐng)域如下:
儲能技術(shù)發(fā)展痛點及突破
1、儲能技術(shù)發(fā)展痛點
(1)成本較高
成本問題是目前儲能技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一。以鋰離子電池為例,盡管隨著鋰離子電池技術(shù)的快速提升和電池規(guī)?;a(chǎn)能力的提高,鋰離子電池的成本有所下降;但相比其他儲能方式,鋰離子電池的成本仍然處于較高水平。對比抽水蓄能和磷酸鐵鋰電池的全生命周期度電成本來看,鋰離子電池的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于抽水蓄能,約為抽水蓄能度電成本的1.7倍。
(2)安全問題
安全問題是儲能發(fā)展需要解決的重點。近年來,國內(nèi)外多次發(fā)生儲能電站安全事故,其中多數(shù)為鋰電池儲能。據(jù)不完全統(tǒng)計,2021年全球發(fā)生9起儲能安全事故,其中“4·16”北京大紅門儲能電站起火爆炸事故便是由于鋰電池內(nèi)部短路引起。
(3)地理環(huán)境限制
地理環(huán)境的限制也是儲能技術(shù)發(fā)展的一大挑戰(zhàn),例如抽水儲能和壓縮空氣儲能。以抽水蓄能電站的建設(shè)為例,首先要充分考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和自然條件,例如多為礫巖、砂巖等地下巖石,而且為無地震、臺風(fēng)、洪水、干旱等隱患災(zāi)害。其次,抽水蓄能電站的建設(shè)對上、下水庫的高度差和水平距離也有所要求。
2、儲能技術(shù)發(fā)展突破
(1)液流電池有望解決安全問題
液流電池具有安全性高、壽命長、規(guī)模大等優(yōu)勢,有望解決鋰離子電池的安全隱患問題。
(2)模塊化儲能技術(shù)突破地理限制
目前很多科研人員以及公司都在研究如何讓儲能技術(shù)突破地理上的限制,模塊化部署是可以突破例如熱巖儲能技術(shù)、鐵空氣電池技術(shù)、液態(tài)空氣儲能技術(shù)等,都已實現(xiàn)了模塊化部署,這種模塊化的部署能為長時儲能帶來諸多好處。
儲能技術(shù)發(fā)展方向及趨勢:技術(shù)路線多元化
《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》指出要推動多元化技術(shù)開發(fā),開展不同技術(shù)路線分類試點示范。其中,對鋰離子電池要求往高安全、低成本、長壽命的方向發(fā)展,另外也提出重點發(fā)展液流電池、金屬空氣電池、熱儲能等長時儲能技術(shù)。
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