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5e科普丨新能源汽車與儲能產業發展形勢與展望

5e科普丨新能源汽車與儲能產業發展形勢與展望

儲能產業發展形勢

儲能雖然不是能源行業的主角,但它是發展清潔能源和智慧能源不可或缺的重要配角,「潔能+儲能+智能」是未來能源互聯網發展的重要方向。2015年至2016年世界儲能裝機容量得到快速發展(圖1)。

數據來源:Bloomberg New Energy Finance,不包含抽水蓄能

傳統的電力從發電到用電很難儲存。儲能作為新生的革命性技術,將為能源特別是電力行業帶來革命性變化,因此能源政策必將有所改變。

2016年2月29日,國家發改委、工信部、能源局聯合發布《關於推進「互聯網+」智慧能源發展的指導意見》,將發展儲能和電動汽車應用新模式作為十大重點任務之一。6月7日,國家能源局發布《關於促進電儲能參與「三北」地區電力輔助服務補償(市場)機制試點工作的通知》,明確了電儲能設施的獨立市場主體地位。《通知》規定,無論是在發電側還是用戶側建設電儲能設施,均可作為獨立市場主體,或與發電企業聯合,參與調峰調頻等輔助服務市場交易。11月22日,國家能源局發布《國家電力示範項目管理辦法》。《辦法》提出,電力示範項目將單獨納入國家電力建設規劃,並對示範項目的申請、評估與優選、審批等都做了明確規定。其中,系統儲能項目也包含在申報範圍之內。包括儲能在內的示範項目享有《國家能源局關於印發國家能源科技重大示範工程管理辦法的通知》所明確的支持政策。12月10日,國家發改委印發《可再生能源發展「十三五」規劃》,提出要推動儲能技術在可再生能源領域的示範應用,實現儲能產業在市場規模、應用領域和核心技術等方面的突破。

從國際上來看,美國、日本、德國等國家的儲能政策環境相對完善,而還有較大差距,主要原因有兩點:

(一)的電力市場化程度偏弱,市場化進程需要一個過程。電力產業總體上在向市場化推進,但電力市場的建設難度大、複雜程度高,儲能產業政策仍在不斷摸索和建立過程中。新一輪電力市場建設為儲能通過電力市場發現價格提供了基礎條件,也為儲能的應用提供了廣闊空間。未來隨著售電以及增量配網市場放開,儲能在智能建築、電動汽車充電服務、先進位造業基地建設等領域的技術和商業模式創新將會有很大的發展空間。

(二)儲能系統成本和新能源發電系統成本仍然偏高。光伏系統、風力系統和儲能系統等新能源系統是用來轉化能源的,但是新能源系統的製造與回收也需要消耗能源。儘管最近十年依靠規模生產效應,新能源系統製造成本下降很快,但是能耗成本依然佔據成本的重要部分。德國、美國等發達國家發展新能源的思路非常清晰,即在新能源系統成本沒有足夠優勢的階段,通過「技術換能耗」的方式大力發展新能源。所謂「技術換能耗」,就是通過向發展家和地區(例如)高價輸出能源技術和專利設備,在發展家和地區完成新能源系統的生產製造,然後低價購買使用。

因此,這是發展儲能(和新能源)產業面臨的最大困境,也是政府在制定儲能產業政策時必須考慮的國情問題。儲能產業政策的出台一定是配合能源結構轉型的改革思路和腳步,穩妥前行,而不能夠違背現有經濟發展水平和產業結構的實際國情。在沒有清晰的商業模式和贏利點之前,政府主導的大規模儲能示範建設很可能造成極大的浪費。

目前,建議針對能源結構面臨的兩個突出問題:霧霾問題和尖峰負荷電力短缺問題,出台新能源政策和儲能政策,並積極推動以下三個方向的發展:

第一,通過技術創新降低儲能成本,尤其是儲能系統的製造能耗成本和回收成本;

第二,通過「製造2025」推進儲能(和新能源)系統生產技術和生產裝備的國產化和部分出口化;

第三,配合電力體制改革,鼓勵企業靈活發展儲能商業模式。

儘管目前利用峰谷電價差發展儲能調峰的商業模式頗受關注,但是儲能成本低於峰谷電價差只在短期內有意義。長期來看,只有當儲能成本低於火電調峰調頻成本之後,儲能裝備才有可能作為重要補充納入電網調度系統。

因此,儲能成本降低於應用領域可以分為幾個階段來突破。當前主要開發非調峰功能的儲能電池技術和市場,例如電動車動力電池市場;5至10年內,儲能成本有望低於峰谷電價差的度電成本;10至20年內,儲能成本有望低於火電調峰調頻和調度成本;在未來還可以通過「互聯網+智慧能源」,實現儲能成本在更大應用領域和範圍的分攤,甚至低於棄風棄光成本,推動儲能和新能源產業快速發展。

新能源汽車產業發展形勢與展望

發展形勢

儲能是採用某種裝置或方法儲存能量,並實現能量在空間維度移動后釋放或者是在時間維度滯留後釋放。前者稱為移動儲能,後者稱為靜態儲能。新能源汽車是採用移動儲能方式的典型代表,也是目前儲能產業發展最快的方向。

2016年新能源汽車累計銷售50.7萬輛。從分佈情況來看,現階段新能源汽車推廣的主要市場還是在北京、上海、深圳等實行小客車限購限行政策的城市。這些城市面臨節能減排的壓力更大,新能源汽車配套政策落地快,在財政補貼、牌照資源等方面的優惠力度大。

是世界上補貼新能源汽車規模最大的國家,但效果並不理想。許多企業為了拿補貼只進行低端重複投資,甚至出現「騙補」行為。為此,從2016年1月開始,財政部、工信部、科技部、發展改革委聯合下發通知組織專項檢查,對新能源汽車騙補進行核查。根據中汽協公布數據,2015年涉案車輛總數超過2015年總銷量的四分之一。12月21日,工信部發文稱,將進一步完善產業發展政策環境,調整客車和專用車補貼方法,提高技術門檻,鼓勵技術進步,設置中央和地方補貼上限,防止出現地方配套補貼標準過高的現象。同時,新能源汽車購置補貼資金由事前撥付改為事後清算,並加強對各地資金申請報告審核和推廣情況核查。財政部也已經表明2017~2018年新能源汽車補貼標準較2016年下降20%,2019~2020年下降40%,2020年以後補貼政策退出。

2017年1月1日起實施的《新能源汽車推廣補貼方案及產品技術要求》顯示,新能源乘用車補貼方面,2017~2018年新能源汽車補貼額度較2016年減少了20%,地方補貼金額也設置上限,即地方財政腳踏車補貼不得超過中央財政腳踏車補貼額的50%。不同品牌旗下車型均不同幅度漲價,電動汽車售價波動使得許多消費者處於觀望購買狀態。1月份,新能源汽車產銷分別為6889輛和5682輛,比上年同期分別下降69.1%和74.4%。

因此,「高補貼、免搖號、不限行」仍然是目前新能源汽車市場推廣的主要刺激因素,新能源汽車產業的發展應儘快地由依賴補貼轉向市場驅動。

四個突出問題制約發展

1)純電動汽車充電困難

一是充電樁數量少。國家能源局的統計數據顯示,截至2016年10月末,電動汽車充電樁達到10.7萬個,較上一年增長118%,加上私人充電樁,充電樁總數已經超過15萬個。不過,即使將充電樁總數按照27.7萬個來計算,車樁比也在2.7:1以上。根據國家能源局《關於加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見》,到2020年車樁比將接近1:1。充電設施不足已成為制約新能源汽車發展的關鍵因素之一。

二是充電速度慢。即使是快充(功率80KW),充電10分鐘續航里程也不到100公里,並且目前的電池技術也不能滿足常態化的安全快充要求。另外,充電機屬於非線性設備,在運行時將產生諧波,大量分散式充電樁的使用還會加重居民區配電網的負荷,尤其是在晚上用電高峰時期。

2)安全事故十分突出

2016年國內外共發生新能源汽車起火事故35起,涉事車輛共計46輛,行業安全問題十分突出。2016年國內事故29起,已經超過2009~2015年事故總和!其中,純電動汽車類型是起火事故的主力,由電池問題造成的自燃事故依舊是主要原因之一。因此,提升新能源汽車的安全係數刻不容緩。

3)動力電池產能過剩

受2015年動力電池產能供不應求影響,2016年大部分動力電池企業都在積極擴充產能。到2016年年底,動力電池產能超過600億Wh,而2017年動力電池規劃產能已達170GWh,遠超需求量的7倍,動力電池將不可避免出現結構性過剩的現象。

據汽車技術研究中心預測,到2020年,電動汽車動力電池累計報廢量將達到12萬~17萬噸的規模,廢棄動力鋰電池回收已成為行業關注焦點。2016年12月1日,國家工信部公布《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(徵求意見稿),向社會公開徵求意見,這意味著動力鋰電池的回收處理問題已經引起政府的高度重視。

動力鋰電池報廢后的回收處理非常困難。因為目前的動力鋰電池是從手機電池等小型電池發展起來的,動力電池的結構設計和材料選擇並沒有考慮回收處理的環節。無論是圓柱型電池還是方型電池,從內部結構來看,所有的鋰電池採用的都是粘接的電極結構。電池拆解回收時,只能把粘接電極全部打碎,裡面碎的鋁箔、銅箔材料以及鈷、鋰元素等需要重新用冶金方式回收,導致電池回收成本高(回收殘值<5%),並且存在酸鹼廢液污染風險。因此,未來必須開發可回收的新型環保動力電池技術(例如,可回收再生的鋰漿料電池)。

未來新能源汽車的「兩大」發展模式

目前石油剩餘技術可開採儲量約35億噸,人均佔有量只有10噸,不到世界平均的十分之一。因此,儘管目前新能源汽車產業存在許多問題,但考慮到石油可開採儲量的有限性和城市燃油汽車尾氣污染的嚴重性,發展新能源汽車的大方向並沒有錯。出現問題后需要大家共同努力,尋找產業健康可持續發展的路徑。

依賴補貼推動發展的模式是不可持續的。在未來完全取消補貼后,純電動車市場可能會出現兩極分化,發展兩個不同的互補方向:一個是低速電動車方向,另一個是VEG模式(充儲一體化)的安全快充方向。

據不完全統計,2015年低速電動汽車產銷量約70萬輛,2016年達到了120萬輛。從電動汽車的發展路線和電池技術水平來看,低速電動車將是最近十年電動汽車發展的市場主流,也是未來十年後新能源汽車產業的重要補充。2016年1月24日,在電動汽車百人會年會期間,國務院原副總理李嵐清同志視察說:「低速電動車是供給側改革的典型,老百姓有需求,要通過政策調整,滿足市場需求。」10月28日,國家標準化管理委員會在其網站上對2016年第三批國家標準下達制修訂計劃,《四輪低速電動車技術條件》位於計劃標準匯總表首位,這標誌著低速電動汽車將迎來國家的規範化政策,預計將從2018年左右可以擁有合法身份。

純電動汽車要在一二線城市獲得大規模發展,必須具備安全快充功能。電動汽車VEG模式(Vehicle-Energy station-Grid,充儲一體化模式)是新能源汽車產業和儲能產業的真正結合,也將是未來城市新能源汽車發展的重要模式。在VEG模式中,電動汽車充電方式由用戶自己選擇,可以在能量站快充,也可以在停車場或家庭車庫進行慢充。能量站安裝有低成本、長壽命的MW級儲能系統,能夠從電網充電儲存電量后,給電動汽車快速充電;同時,能量站也能夠與電網互動,用於電力調峰或調頻。

開發低成本長壽命的電力儲能技術和可以安全快充的高能動力電池是實現VEG模式的兩大技術關鍵。本文作者認為,只有這兩大技術關鍵突破后,新能源汽車產業大規模發展的時代才能夠真正到來。

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