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新能源产业,未来趋势在哪里?

作者:叙州之窗 来源: 头条号 36906/12

世界能源结构正在发生革命性变化。过去十年,我国以水电、风电、光伏发电为代表的可再生能源实现跨越式发展。新能源企业在技术上几经更迭和创新,从靠补贴到拼技术,不断创新技术,产品逐渐成势迭代。宜宾全景。王铁松 摄能源革命从历史中走来,从新动力装置

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世界能源结构正在发生革命性变化


过去十年,我国以水电、风电、光伏发电为代表的可再生能源实现跨越式发展。新能源企业在技术上几经更迭和创新,从靠补贴到拼技术,不断创新技术,产品逐渐成势迭代。


宜宾全景。王铁松 摄


能源革命从历史中走来,从新动力装置和交通工具开启变革大幕,进而带动对新能源的开发利用并引发产业革命。


未来还有无限可能。2023年6月8日至11日,四川省人民政府、工业和信息化部在四川宜宾联合主办“2023世界动力电池大会”。大会以“绿色新动力•世界新动能”为主题,汇聚行业顶级资源,共商动力电池产业绿色发展新趋势,为世界经济发展注入新动能。


新技术孕育新的产业变革。探寻新趋势,更能洞察发展之机。

01

新能源、新技术带来新变革


“无论是从中国,还是从世界能源格局来看,新能源,尤其是新能源汽车,均在快速增长期。”在普华永道中国成都主管合伙人徐闻看来,新能源未来增长的趋势还有很长时期。


随着新一代能源技术和新一代信息技术的快速发展和广泛应用,新一轮能源革命应运而生。回顾历史,人类社会现代文明的每一次进步都伴随着能源革命。


01

第一次能源革命:自然能源的力量


公元100年左右,人类学会利用畜力、风力、水力等自然动力,进入自然能源时代。

02

第二次能源革命:工业革命的引擎


始于18世纪的英国,以蒸汽机的发明和煤炭的大规模使用为主要标志,人类进入煤炭能源时代。在19世纪末期,电力的发现、开发及利用,使人类对化石能源实现了延伸利用,生产出二次能源。电的发明改变了人类用能方式,也为各种电器生产制造和使用提供了便捷的动力。

03

第三次能源革命:油气能源的跃升


始于20世纪20年代,石油和天然气资源的开发,尤其是柴油机、汽油机的发明和使用,使石油、天然气的使用量迅速增大,油气能源很大比例地接替煤炭能源,成为主要能源,人类社会进入煤炭、石油、天然气共存的油气能源时代。


04

第四次能源革命:低碳能源的未来


21世纪以来,受气候变化全球治理形势影响,人类对发展生态友好、绿色低碳社会的需求不断提升,以“低碳化、无碳化”理念为核心的新一轮能源革命与变革在全球范围蓬勃兴起,世界能源发展正在由高碳能源进入低碳能源、由化石能源进入非化石能源时代。人类开启新的以低碳为主要特征的能源时代。



能源革命从历史中走来,从新动力装置和交通工具开启变革大幕,进而带动对新能源的开发利用并引发工业革命。未来,以可再生能源为基础、电和氢为能源载体,以电池(光伏、锂离子、氢燃料)为动力、电动车为交通工具,以“绿色”和“智能”为特征的新的工业革命正加速到来。


02

能源革命里的“超级赛道”


“作为新型电力系统不可或缺的核心要素,储能将成为能源革命浪潮中第三大超级赛道。”普华永道曾多次从全球视角参与新能源趋势、投资等领域研究,在徐闻看来,储能创新正在推进能源变革。


理想的能源需要同时满足三个要求:供应安全、价格便宜、绿色环保


储能,就是针对可再生能源的随机性和波动性等特点,把富余的可再生能源储存起来,当可再生能源不足的时候,通过时空变换,再把存储的电能补回去,保障电网稳定运行。


位于宜宾市和云南省水富市交界的金沙江峡谷出口处的向家坝水电站,对宜宾经济社会发展产生了巨大拉动效应。张元戎 摄


“作为新型电力系统不可或缺的核心要素,储能将成为能源革命浪潮中第三大超级赛道。”徐闻表示,电力作为重要的二次能源,是煤炭、天然气、石油的重要中转站,也是碳排放的最主要载体,虽然电力产品最终用于第一、二、三各个产业。然而“巧合”的是,能够替代含碳能源的非碳能源绝大部分又需要通过电力形式提供,如太阳能、风能、水电、核能。


碳中和的关键是构建以新能源为主体的新型电力系统,从“源-网-荷”到“源-网-荷-储”,储能有望成为新型电力系统的第四大基本要素。


此前,国家发改委、国家能源局联合印发了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,文件明确,到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达3000万千瓦以上。到2030年,实现新型储能全面市场化发展。该文件的另一重要措施是放开电网侧储能,引导电网侧储能的成本向用户侧疏导。


在位于三江新区的欧阳明高院士工作站,研究人员正在对新能源、新技术领域展开科研工作。庄歌尔 摄


继2020年年初多省发文鼓励或强制要求新能源配套储能之后,新能源配储能成为储能热议话题。从全面提升电力系统调节能力、和着力推动清洁能源消纳的需求来看,新能源发电侧还可能为储能带来更广阔市场。


根据普华永道的研究,构建新型电力系统意义重大,涵盖制造、运维、后处理、衍生场景等多个领域。


比如,系统运维、梯次利用、电池回收环节将在行业空间展开后形成投资机会。下一代电池技术同样值得关注,更适合储能应用场景的高安全性、长寿命、低成本储能技术仍有望浮现;虚拟电厂(用户侧分布式+综合能源+需求侧响应)有望开辟全新应用场景,特斯拉已在澳洲、英国等地着手构建。


03

储能技术的趋势与未来


目前已有的储能技术大致可以分为两大类:一类是物理储能,比如重力储能、抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、氢储能等;另一类是化学储能,主要包括各种电池,如铅酸电池、锂电池、钠电池等。


与物理储能相比,包括铅炭电池、锂离子电池等在内的化学储能技术能量转换效率更高,未来将在整个能源体系中扮演重要角色。



为何电化学储能快速增长,发展空间大?徐闻解释,尽管抽水蓄能在储能总量上占优,但是未来其成本下降空间有限,而各类电池储能成本可望下降50%~60%,全球新增储能中大部分均为电化学储能。


数据显示,2022年,全球电化学储能的新增装机容量高达21.5GW/50GWh,同比高增113.6%/108.9%。尤其以中、美、欧三大经济体的贡献为重。


从技术路线上看,未来储能以电池储能、氢和氢载体储能为主。电池储能在分布式短周期存储应用中更具优势,而氢能是集中式大规模长周期储存的最佳途径。


01 下一代电池技术:钠离子电池


优点:全球广泛分布、成本低廉,比锂离子电池低30-40%。


缺点:钠离子半径大、传输扩散速率慢,能量密度、循环寿命与倍率性能有待改进。

02

下一代电池技术:钠离子电池


钠离子电池:研发进展慢于锂电池,近年来再次获得广泛关注。


应用场景:光伏风电储能、物流车电动车电动船等低速交通工具。


研究方向:更低成本、更高能量密度、更快充放电速度、更长寿命、更安全环保。

03

下一代电池技术:固态锂电池


固态锂电池:正极、负极、电解质全部采用固态材料的锂二次电池。


优点:安全性好、能量密度高、循环性能强、适用温度范围大、电压平台更高。


缺点:界面阻抗高、快充性能差、成本高。

04

下一代电池技术:锂-空气电池


锂-空气电池:又称金属燃料电池,是采用金属锂做负极,空气中的氧气做正极的锂电池。


优点:比能高(理论>3000Wh/kg)、绿色环保(不含铅、汞)、成本低(正极用氧气,廉价)。


缺点:空气过滤膜、循环寿命、能量效率、金属锂防护。


随着储能产业链发展,国内储能行业的竞争格局已经初步显现。


典型的锂电池如磷酸铁锂电池及三元锂电池,都可同时应用于储能与动力电池两个行业,事实上目前储能市场用的锂电池多为动力电池产业链直接生产,但是也应该看到,需求侧的差异导致二者应用的场景不同,技术指标倾向性不尽相同。


储能电池一般安装在固定场地,空间相对宽裕,但容量一般远大于动力电池,充放电倍率跨度也较大,因此更加追求高循环寿命、高安全性及低成本,而用动力电池则要求高能量密度、高充放倍率、防震动等。


04

动力电池先发企业、城市的优势


徐闻表示,新能源的比重将不断提升。在此趋势下,很多配套设施有将有更多投资,比如充电桩、储能设施等,这是大趋势,也将迎来政府和社会资本不断投资的过程。


从投资角度看,逆变器环节弹性最大,投资价值强于其他环节,是储能最值得配置。电池环节单位价值量最高,系统集成壁垒正逐步体现,长期有望培育BMS等细分赛道。此外,系统运维、梯次利用、电池回收、下一代电池技术(如钠离子电池及其产业链、固态电池及其产业链、飞轮储能、压缩空气储能等)、虚拟电厂等环节或场景机会较多。


4月19日,宁德时代在上海国际汽车工业展览会上正式发布创新前沿电池技术——凝聚态电池,该电池单体能量密度高达500Wh/kg,实现高比能与高安全兼得,并可快速实现量产。


徐闻表示,动力电池的未来发展趋势就是技术革新,以宁德时代为例,此次发布新技术创造性地实现了电池高比能与高安全兼得,未来可能引发行业变革,比如锂电池等可能被更便宜续航能力更强的技术取代。


先发企业、城市是趋势的创造者,也是引领者。


比如,在此次动力电池大会举办地宜宾,正在打造“动力电池之都”。


四川时代一期项目。宜宾三江新区党群工作部供图


早在2019年9月,宁德时代就将新制造基地——四川时代落户宜宾。如今,四川时代和时代吉利已建成产能150GWh,2022年产销动力电池72GWh、占全国15%,四川时代和时代吉利项目全部建成产能将达295GWh,成为全球最大的动力电池单体产业基地项目。


近几年宜宾持续突出新型工业化主导作用,围绕四川时代动力电池项目,累计引进上下游配套项目110余个,基本形成了以三江新区为核心,以相邻工业园区为支撑的“1+N”动力电池产业生态圈,正全力打造全球一流动力电池产业集群。


未来还有哪些机遇?纵观全球新能源的发展,我们在产业建圈强链,节能和能源的有效利用,双碳目标的人才培养、科技研发、装备制造以及应用场景的充分利用方面还有很多工作需要做,而正在进行的“2023世界动力电池大会”,正是开拓视野、提供思路的机会。

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