储能发展如何破局?

    一、储能及小动力:直供铁塔储能体系,两轮锂电替代加速

受益于存量基站更新换代、5G基站大规模普及带来的通信储能广阔市场空间以及电力储能在发电侧、电网侧、用户侧的快速商业化,储能市场发展迅速。相对于传统铅酸储能电池而言,锂离子电池具有低污染、长循环寿命等优良性能、随着其成本不断下降,锂离子电池经济性开始凸显。新增电池储能越来越多采用锂离电池,并逐步替代铅酸蓄电池,在储能市场运用越来越广泛。储能电池对能量密度要求不高,更关注对电池成本、循环性能、生命周期成本等,磷酸铁锂电池具备的低生产成本、高循环次数。

    过去磷酸铁锂相对价格较高,做储能电池经济性并不突出,价格下跌推动替代可能性的逐步实现。过去铁锂电池价格较高,循环寿命与铅酸电池差别不大,目前磷酸铁锂电池价格下降较多,循环寿命增加,且铅酸价格有所上升,环保要求进一步趋严,磷酸铁锂电池替代趋势明显。

数据来源:公开资料整理

    铁塔系统铅酸换锂电过程已经开始启动。截至2019年6月底,中国铁塔接到的5G基站建设需求为、010-。

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当下,领域正在开展一场大变革,尤其是的发展,更是将储能推向了一个新的高度。以可再生能源的大发展以及为代表的技术,正在逐渐改变着人类的用能方式,储能无疑是其中的重要一环。

尽管发展前景广阔,但也面临诸如发展较缓、成本较高、政策补贴不到位等不利于储能产业发展的因素。如何促进储能行业又好又快发展,记者就此专访了中科院大连化学物理研究所首席研究员张华民。

储能地位日益提高,国家也制定了相应的储能产业“十三五”规划。但从市场来看,储能产业始终不温不火,储能产业发展的症结在哪?

前瞻产业研究院《》指出:制约储能行业发展的原因主要是三个方面:

首先,新技术,特别是新能源的发展周期一般都比较长,在发展初期,通常需要国家的产业政策给予扶持。像风能发电、太阳能光伏电池及电动汽车的发展都是如此。尽管党和国家高度重视储能产业发展,2015年10月,党的第十八届五中全会上通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中明确指出,“推动低碳循环发展。推进能源革命,加快能源技术创新,建设清洁低碳、高效的现代能源体系。加强储能和建设,发展,推行节能低碳调度。” 2014年11月19日,国务院办公厅发布的《能源发展战略行动计划(年)》确立了储能为9个重点创新领域之一,大容量储能为20个重点创新方向之一。但由于没有颁布产业界期望的储能产业扶持政策,储能产业始终不温不火。

其次,社会对储能产业的战略意义和社会效益的认识有待提高。美国、德国、日本等工业先进国家都在大幅削减对环境造成严重污染的化石能源发电,普及应用风能、太阳能等可再生能源发电,储能技术是可再生能源普及应用的颈技术。所以,把储能定位为战略新兴产业加大支持力度。但我国消费量大,在造成了环境污染的同时,也造成大量的弃风、弃光。为治理雾霾,需要支付巨额环境成本,但治标不治本。所以,我认为储能必须从国家能源资源、能源安全和环境健康的战略高度去综合考虑。

再次,从电力市场化角度看,我国电力市场开放程度不高,储能的价值收益无法体现,储能的买单机制尚未形成,严重阻碍了储能产业的发展。例如,储能在调峰和调频方面相比传统的水电、火电有明显的技术优势,但是目前从国家电网两个细则上看,没有将储能纳入到调峰、调频等辅助服务中并给予一定的经济补偿。

行业普遍认为现在储能技术不成熟且成本较高,难以形成规模化,应该如何破局?其实任何新兴产业的建立和发展,都要经过技术不断地提升、成本不断下降、产业规模不断扩大的过程。储能是普及应用可再生能源的瓶颈技术,像液流电池等一些电池储能技术,其技术成熟度已经达到产业化应用的需要。其技术成熟度远高于当初国家制定产业化政策支持太阳能光伏电池、风能发电和电动汽车产业时的技术成熟度。

储能作为一种新兴产业,正处于市场应用初期,处于技术、应用和市场机制都有待进一步创新、有待突破的焦灼时期。这一方面要求储能企业立足技术提升,降低成本,保障产品质量,练好“内功”;另一方面要求政府部门抓紧建立起有效的市场机制,营造出外部市场环境。因此,这个阶段的关键不是普遍全面开花,而是要进行有目的的应用推广,即通过一定数量、一定规模的典型性项目实施,不仅达到技术验证与提升的目的,更重要的是验证储能价值、体现收益,探索政策支持方式,探索商业模式,最终形成可推广的技术、商业、政策模式。特别是有条件的地区,例如可再生能源发电集中、储能产业基础好的地区,可以开展复制性强、具备推广意义的储能“先试先行”,利用地方政策和资源先行推进。

大型储能从未享受到政策和补贴,未来政策和补贴应不应该向这一领域倾斜?大型储能是解决弃风、弃光问题,实现可再生能源大规模发展的重要支撑技术,是涉及能源资源和能源安全的重大战略性技术。并且大型储能投资大、效益惠及面更广,更需要国家政策和补贴的支持。

大规模储能也是可再生能源和电网发展到一定阶段客观需求的技术,从目前我国发展来看(可再生能源装机规模、并网情况以及电源结构),这种需求也日益迫切。而且大规模储能从技术、应用角度也逐渐可以达到市场的要求,政策的引导和实施有利于加快这个产业的产业化进程。

但是,为防止电动汽车出现的骗补等问题的出现,应该尽早制定产业技术要求和准入技术标准,在此之前,应该“先试先行”,支持几个大的商业化应用示范工程试点,取得经验,逐步推广,以利于产业的健康发展。

世界其它国家主要是从哪些方面来改善储能行业生存环境的?为促进储能产业发展,美国、德国、日本等发达国家经济体陆续颁布支持大规模储能电池技术的具体的技术和政策。如美国能源部2011年颁布的电站储能重点支持的技术主要有:液流电池、钠基电池、锂离子电池、先进铅酸电池、飞轮储能和压缩空气储能。2012年,美国能源部实施的“ARPA-E”固定储能技术研究开发项目中支持的22个项目中液流电池有12个、其他化学电池6个、飞轮储能2个、压缩空气储能1个、超导磁储能1个。调研了国外储能的产业化支持政策类型,主要有一次性建设投资补贴、储能配额制、税收减免及低息贷款、参与商业化的电力服务等内容。总的来看,都有相应的产业化支持政策。

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作者:李阳、李皙寅、赵成

按需租赁,平常通勤长租一块电池,临时跑长途就多租两块装在上。时代(300750.SZ)的眼中,未来新能源电池能像5号电池一样,统一标准、按需安装、即插即用、没电就换。

1月18日,宁德时代通过线上发布会,推出了换电服务品牌EVOGO及组合换电整体解决方案。

目前换电行业缺乏行业标准,各家车企各自为政,而宁德时代作为电池领域市占率超过50%的供应商,正试图统一换电界的“度量衡”。

就此,宁德时代提出“三板斧”:换电耗时1分钟的共享量产电池“巧克力换电块”,据称可以适配全球80%已经上市以及未来三年要上市的纯电平台开发的车型。每一个标准站仅需三个停车位,单个电块换电约1分钟,站内可存储48个换电块。用户、车辆、换电站和电块,通过App互相连接。

“宁德时代向下游拓展实为必然。”中国电动汽车充电基础设施促进联盟秘书长许艳华对出行一客分析称,其一,伴随电动汽车的保有量增量,能源补给的市场规模很有想象空间;其二,基于换电,能让其实际运营电池资产,了解电池的具体的情况;其三,换电有助于电池梯次利用回收,让电池的再资源化形成商业闭环。

中金公司在相关研报中测算,至2025年换电站保有量约在1.25万至5.19万座。远期来看,全国需要乘用车换电站55万座,重卡类换电站6万座,对应换电站设备及电网侧设备合计1.8万亿元。

换电也是当前国家政策倡导的方向。国务院在2020年11月发布《新能源汽车产业发展规划(年)》,要求加快充换电基础设施建设,协调推动智能路网设施建设。推动充换电、加氢等基础设施科学布局、加快建设,对作为公共设施的建设给予财政支持。

宁德时代换电“三板斧”

宁德时代子公司时代电服在发布会上宣布,将在10个城市首批启动换电服务。时代电服成立于2021年8月,注册资本2亿元人民币,法定代表人及总经理均为陈伟峰。

据出行一客了解,陈伟峰自大学毕业起就在东莞新能源科技有限公司工作,2012年加入宁德时代,是参与公司创立的早期班底,在宁德时代,陈伟峰曾先后担任动力电池电芯开发部负责人,前公共事务部总监、董事长助理等职务,目前身兼宁德时代市场部部长。

作为组合换电解决方案,时代电服有三套工具体系:其一,形如巧克力的换电块。作为转为换电开放量产的电池,重量能量密度超过160Wh/kg,单块电池提供200公里续航。其二,占地小的快换站。标准换电站相当于三个停车位大小,单个电块换电约1分钟,站内可存储48个换电块;其三,通过App连接用户、车辆、换电站和电块。

时代电服的换电模式,试图解决用户的两大痛点:高昂的自购电池成本;以及,买了大电量电池,但日常通勤只用不到两成电量的尴尬。

巧克力换电块是其核心产品,据称能适配80%已上市及未来3年即将上市的纯电平台开放的新车型,车型跨度从A00至B、C级乘用车及物流车。换电站适配使用前述电块的各种品牌车型。同时,现有电块支持现有家充和快充补电方式。

宁德时代相关人士告诉出行一客,将按照不同时间和地段,提供差异化的价格。

换电模式的名字Evogo的由来,可见宁德时代的野心:结合了’evolution’(进化)和’go’(出发),宁德时代正希望借助换电模式为抓手,全面完善公司的转型。

从具有研发、制造、回收、利用,再到运营,宁德时代逐渐补充补齐了整个电池应用领域的拼图,更重要的是,换电让宁德时代有了直接面对消费者的场景,还能通过App直联终端消费者。

目前搭载该技术的首款车型为一汽奔腾NAT组合换电版。“我们给很多车企做适配,这是我们的优势。”陈伟峰对出行一客如此说道。

另有业内人士告诉出行一客,车企从充电转向换电的难度有限,主要是要有相应的底盘空间和供电接口,改款时间可控制在6至8个月。

许艳华对出行一客直言,希望能从换电车型开始推广电池包的标准化,避免换电站各自为政,消费者见站不能用的尴尬。宁德时代有较好的技术实力和产业关系,期待其能助力行业有序发展。

许艳华补充称,宁德时代作为一家面向全球产研销售的企业,自然也需要适应全球不同地球的双碳目标要求,换电有助于管理电池全生命周期的碳足迹。

2021年12月,贵州省人民政府与宁德时代宣布合作建设换电网络,致力于将贵州打造为中国省级换电网络示范区。

据出行一客调查,目前热销纯电车型匹配的动力电池直流快充的理论平均充电倍率约1C(C为倍率单位,1C代表一次完整的充电需要1小时),完成30%到80% SOC(电池荷电状态,也叫剩余电量)至少要30分钟,考虑充电效率和温度等影响,0到100% SOC基本在90分钟以上。一旦需要长途出行,这样的充电效率是消费者所不能接受的。

新能源汽车要想彻底替代燃油车,消除里程焦虑势在必行,从消费者的角度来说,一次换电耗时不到5分钟,和加油的体验基本相仿,换电模式被认为是非常不错的技术路线。

短期来看,换电模式的推行解决了新能源汽车的续航焦虑,同时,将电池充电和保养环节交由换电站负责,也意味着动力电池将经常由专业人士进行监测、护养和管理,有利于延长电池寿命;更重要的是,车主直接规避了当前电动车最危险的时段——充电(目前大部分电池自燃事故,都来自于充电时段)。

换电不止对电池有利,同时也降低了消费者的购车成本。一方面,换电模式的普及有利于动力电池梯次利用的展开,降低电池全生命周期的成本;另一方面,车电分离可以提供更丰富的商业模式,例如买车租电池,大大降低购车门槛。

中长期来看,换电模式很好地解决了动力电池回收难题。业内统计数据显示,2020年中国动力电池累计退役总量约20万吨,而到2025年,这一数字将升至约78万吨,但缺乏有效的回收手段。

电池梯次利用是最为理想回收方式,但难度极大。华友循环科技有限公司的副总经理高威乔在接受出行一客采访时表示,“回收电池质量的参差不齐以及电池原料的持续性差、规模小,是目前遇到的两大困难。”

电池回收产业的乱象是整个汽车产业回收利用匮乏的缩影,而换电模式则跳过了“回收”环节。换电站通过对使用过程中的电池性能指标进行监测,可以清晰判断电池的健康状态,一旦该电池不具备服务电动汽车的安全标准,换电站可对电池进行深度、科学的评估、修复、筛选、搭配,来对电池进行梯次利用或报废处理。

从更长远的角度来看,换电站被赋予了储能功能。全球范围内以可再生能源替代化石能源的趋势已不可逆转,储能的意义不言而喻。

换电模式的普及,让电动汽车的储能属性得到了完美释放,换电站完全可以根据电网需求“削峰填谷”,降低城市电网负担,甚至可以V2X(车到万物),来作为能源互联网的重要枢纽。

一个行业共识是,只在使用环节无二氧化碳排放的电动汽车远远谈不上绿色,只有从生产、使用到回收,都能满足可持续发展需求,电动汽车才称得上绿色出行。毫无疑问,换电模式更利于专业的团队对动力电池全生命周期进行专业的服务,让新能源汽车回归绿色本质。

宁德时代在中国新能源汽车行业的市占率一直锁定在50%左右。据中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2021年,中国动力电池装车量累计154.5GWh,同比增长142.8%。其中宁德时代装机量为80.51GWh,市占率为52.1%。

同时,宁德时代也正在成长为一家国际化公司,大众、戴姆勒、宝马等知名车企都是其稳固的合作对象。在海外市场,宁德时代已在2018年与德国图林根州州政府签署投资协议,建设年产能为14GWh的电池工厂,未来该工厂产能有望扩产至100GWh。2021年底,有消息称宁德时代将在美国和波兰建设动力电池生产基地。

覆盖全球的动力电池市场,是宁德时代大张旗鼓进军换电服务的后盾,这意味着更容易实现电池规格的统一标准,同时动力电池换电运营、保养以及回收利用也更容易在统一标准下高效运行。

宁德时代对出行一客介绍,已设计制造了长寿命、易拆卸、易检测的电池,并对使用过程中的电池性能指标进行监测,以判断电池的健康状态。依托子公司广东邦普,宁德时代打造了“电池生产→使用→梯次利用→回收与资源再生”的生态闭环,其核心金属总回收率达99.3%。

目前整车企业的电池包规格五花八门,各有特色,换电站不能像充电桩一样全行业通用。但从用户视角出发,业内始终有声音呼吁动力电池的标准化,市占率第一的宁德时代拥有极强话语权。

亦有二级市场研究员对出行一客表示,车企心态正在生变,他们也愿意接受标准化的电池包,从而降低汽车开发和适配成本,进而把精力放在消费者能感知、车企能体现自身价值的地方。

同时,换电模式也催生了更重的资产运营模式。作为大号充电宝,电池从私人拥有变成了电池资产公司的财产,完全可以把电池作为担保资产发行ABS获得资金,帮助扩大充电桩规模,提高充电站服务。同时,伴随用户换电的场景衍生出来的行为数据、支付习惯等等,让宁德时代不再是一家简单的2B公司,未来的商业模式及场景更有想象力。

陈伟峰对出行一客坦言,换电项目确实是重资产的,但这个项目一旦与实体经济嫁接,资本市场就可以往这里进行输送,起到刺激实体经济和制造业的作用,同时,这种模式也可以起到触达终端消费者桥梁的作用。

“换电站高成本、低收入、回报周期长,有一些基建性质。换电站本身并不是一门好的生意,北汽新能源和蔚来这些车企做换电模式,是为了卖车,而不是通过换电赚钱。”有业内人士对出行一客分析道,宁德时代既可以做换电,也可以做生产、管理、回收、梯次利用和储能,全产业链价值极大。

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