3. 电能存储(储能)市场
毫无疑问,这是一个超级大的市场,也是未来能源互联网的支柱和基石,没有有效的储能手段,能源互联网就是空谈。经过多年的政策推动、市场驱动、技术发展、以及成本下降,储能市场即将渡过黎明前的黑暗,迎来希望的曙光。
Tesla发布Powerwall和Powerpack之后,一个月获得的订单超过8亿美金,充分说明了市场的强劲需求,以及公众对低成本长寿命储能产品的期待,紧随其后,戴姆勒·奔驰公司也在德国发布了类似的产品,并宣布将在夏季或秋季的时候向市场供货。整个储能行业即将在未来几年走向“风口”,获得快速的发展。
据CNESA项目库不完全统计,截至2014年底,全球应用在电力系统的储能项目(不含抽水蓄能、压缩空气储能及储热)累计装机规模为845.3MW,2014年新增装机111.6MW,年增长率为15%。其中,中国储能累计装机规模达84.4MW,占全球储能装机的10%。
从地域分布上看,无论在项目数量还是装机规模上,美国均占据最大比重。截至2014年底,美国已投运储能项目95个,装机规模超过357MW。日本在装机规模上位居第二,接近310MW,中国在项目数量上紧随美国之后,有63个项目。2014年,美国的新增装机规模最大,为34.4MW,中国和欧洲分列二、三位,装机规模分别为31MW和27.7MW。
从技术分布上看,钠硫电池的装机比重最大,为40%,其次是锂离子电池和铅蓄电池,分别占33%和11%。2014年,储能技术新增装机中,锂离子电池的占比最大,为71%,其次是飞轮,占20%。
从应用分布上看,储能项目主要集中在可再生能源并网、辅助服务、电力输配和分布式微网等领域。其中,可再生能源并网领域的占比最大,为45%,装机规模为379MW。2014年,应用领域新增装机中,用户侧领域占比最大,为43%,其次是辅助服务和电力输配领域,分别为28%和19%。
未来储能产品的发展趋势,应该紧跟市场热点需求,从解决用户的实际问题出发,着重从以下几个方面考虑:
1. 配合分布式发电(风能/太阳能等),推广分布式储能系统,解决分布式发电随机性波动所面临的一些列并网难题和调度难题
2. 主干网及微网系统的供电稳定性问题,调频调压问题,缓解输配电扩容压力等
3. 用户侧能源管理,移峰填谷,改变用户的用电曲线,降低用户的电费成本,这一点对大型高能耗的工业用户(电解铝/电解铜/矿产/有色金属深加工等)尤为重要
4. 配合家庭光伏发电,推广家用储能系统,提高自发自用率,在欧美澳等地区,有非常广阔的市场需求
5. 移动电源,后备电源,应急电源等
事实上,采用新锂电池组做储能系统,通常单位成本会高达2000~3000元/kWh,投资回报率偏低,这也是制约储能产品大规模应用的最大障碍。如果采用他梯次利用的动力电池,其规模化成本远低于新电池,以美国初创公司FreeWire为例,该公司利用日产leaf的退役动力电池做移动充电车,其相关产品的每度电成本只有 100 美元,折合人民币600元/kWh。该公司CEO阿卡迪?索西诺夫(Arcady Sosinov)表示,电池产业界要到 2030 年才能达到的成本目标,他们用二手电池压低成本,现在就已经做到。
Tesla在美国发布Powerwall和Powerpack之后,引起市场的狂热追捧,价格是一个很重要的因素。可是,经过众多专家的对比分析,我们知道,Tesla是以低于成本的价格来销售储能产品的。我们分析一下Elon Musk的动机,有深刻的理由相信,未来Tesla也会将Model S等电动车的退役动力电池,应用于家庭储能和商业储能。到那时候,储能产品的利润和经济价值,才会实现最大化。
根据中国政府的规划,到2020年时,全国风力发电装机容量达到200GW,光伏发电装机容量达到100GW。可再生能源发电配备储能系统,已经成为一种刚性需求,一般的配比为5%~20%。以此推算,到2020年时,我国仅可再生能源发电市场,就需要15GW以上的储能系统,以2~4倍的容量/功率比计算,需要30GWh以上的储能电池规模。
短期来看,梯次利用的动力电池,在家庭储能、分布式发电、微网、移动电源、后备电源、应急电源等中小型的储能设备应用领域,会有良好的发展潜力。长期来看,如果一些技术难点得以解决,在大型和超大型的商业储能和电网级储能市场,梯次利用也会有广阔的前景。
实际上,储能产品的经济效益测试和商业模式探索,是非常复杂的事情,并不是通过以上简单的分析就能搞清楚的。但有一点比较明确,采用梯次利用的动力电池,其成本远低于新的锂电池组,可以大大降低储能系统的成本,消除储能产品大规模应用的最大障碍,带来更为明显的经济效益和社会效益。
八、 总结
对于电动汽车动力电池的梯次利用,国外走的相对快一些,美国、德国和日本已经有不少示范应用的项目,他们在积极探索技术、成本、商业模式等方面的问题和难点,为后续大规模的产业化做储备。
我国还更多的停留在“研究”阶段,学校、科研院所等有组织过理论研究和实验研究,但配套资金不足,力量分散,进展缓慢,而且鲜有企业在这方面投入资源进行产业化的探索和积累。以我国电动汽车行业的发展速度和规模,未来两三年,即会迎来动力电池退役的高峰,多达GWh规模的动力电池,将退出汽车市场,并且退役电池总量每年都会呈加速度增长。如何最大限度的利用这些电池的剩余价值,不单单是环保问题,也是在考验我国电动汽车后市场的经济效益和循环效益。
在电动汽车等新型产业领域,我们必须改变过去粗放式的发展模式,不能单纯的追求规模化效益,而是应该建立一个更加高效、更加精细的经济模型,真正实现可持续发展的目标。
诚然,我们还面临诸多的技术难题,以及在商业模式创新和产业链布局方面的挑战,但可获得的预期收益,也是相当可观的。当别人都在困难面前踌躇、犹豫、甚至退缩时,那些敢于迎难而上、锐意进取的企业和团队,才能在这个目前还不太受人关注,却潜藏巨大经济效益的领域,收获累累的果实。
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