鉅大LARGE | 點擊量：963次 | 2022年09月06日
氫燃料動力鋰電池和儲能鋰電池誰更具成本效益？MIT新研究為你揭秘
氫燃料發(fā)電設(shè)施和鋰離子電池儲能系統(tǒng)哪個更具成本效益？這個問題相信大家都有疑惑。根據(jù)麻省理工學(xué)院的一項研究，氫燃料發(fā)電設(shè)施將與鋰離子電池儲能系統(tǒng)在季節(jié)性儲能應(yīng)用方面展開市場競爭，其成本競爭力將取決于它們可能取代的天然氣發(fā)電廠熱效率。
那么，全球燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀如何呢？
目前，燃料電池根據(jù)其應(yīng)用場景不同可大體分為交通運輸用、固定式、便攜式燃料電池，近年來需求量均呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。2020年度全球燃料電池出貨量達(dá)1,319兆瓦，2016年-2020年復(fù)合增長率約26%。其中，交通運輸領(lǐng)域需求上升尤為顯著，年復(fù)合增長率約34%。
截至2020年底，全球氫燃料電池汽車保有量超過3萬輛，行業(yè)市場規(guī)模超1.2萬億元。韓國成為首個氫燃料電池汽車保有量超過萬輛級的國家。我國保有量為7352輛，約占全球規(guī)模的24%。當(dāng)前燃料電池整體應(yīng)用領(lǐng)域由清潔電站、輔助電源為應(yīng)用場景的固定式電源向交通運輸為應(yīng)用場景的車用電源轉(zhuǎn)變。據(jù)國際氫能委員會的預(yù)測，到2050年全球氫能源消費將占全球總能源需求的18%，將為氫燃料電池及設(shè)備創(chuàng)造近20萬億元人民幣的市場價值。
至于鋰離子電池儲能系統(tǒng)，目前已有超50家電池企業(yè)布局
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
當(dāng)前，儲能已經(jīng)成為新能源汽車之外鋰電池企業(yè)的下一個戰(zhàn)場，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)儲能鋰電池企業(yè)已超過50家，幾乎所有動力電池企業(yè)都在儲能領(lǐng)域有動作。以下為主要企業(yè)儲能布局情況（排名不分先后）：
寧德時代
寧德時代布局儲能時間較早，目前已與多方合作共建完整儲能產(chǎn)業(yè)體系。
在該領(lǐng)域，早在2018年，寧德時代就與福建投資開發(fā)集團(tuán)和中國電建集團(tuán)下設(shè)公司合作，成立晉江閩投電力儲能科技有限公司。隨后寧德時代入股時代星云、與國網(wǎng)綜合能源成立兩家合資公司、牽手易事特、科士達(dá)成立合資公司。
2020年底，寧德時代2.21億元入股儲能領(lǐng)域上市公司永福股份，成為其第三大股東。今年雙方還合資成立了“時代永?！保剿鳌肮夥?儲能”模式。
今年4月28日，寧德時代還發(fā)布公告稱，將聯(lián)合ATL設(shè)立合資公司，投資140億元開發(fā)家用儲能、電動兩輪車等領(lǐng)域。
6月3日寧德時代“100MWh級新型鋰電池規(guī)模儲能技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用”項目通過工信部驗收。該項目攻克了12000次超長循環(huán)壽命、高安全性儲能專用電池核心技術(shù),達(dá)到超長壽命、高安全性的項目指標(biāo)。
根據(jù)寧德時代的2020年年報顯示，在儲能市場，2020年寧德時代實現(xiàn)儲能系統(tǒng)銷售收入為19.43億元，同比增長218.56%。
比亞迪
比亞迪專業(yè)從事電池儲能、微電網(wǎng)等新能源的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)已有13年，全方位覆蓋了小到家庭儲能產(chǎn)品、中到工商業(yè)儲能系統(tǒng)和大到公用級別集裝箱系統(tǒng)的市場需求，業(yè)務(wù)范圍涉及全球50多個國家、300多個城市，到目前全球總銷量超過1.7GWh，為全球合作伙伴提供了近百個工業(yè)級儲能解決方案，創(chuàng)造了全球多個第一。
億緯鋰能
億緯鋰能很早就開始對儲能布局，從2016年開始策劃，2017年的研發(fā)籌備再到2018年量產(chǎn)，已經(jīng)陸續(xù)推出多款儲能專用電芯產(chǎn)品，應(yīng)用到火電聯(lián)合調(diào)頻、電網(wǎng)側(cè)集中式儲能、用戶側(cè)儲能電站等領(lǐng)域。在不同的應(yīng)用場景，億緯鋰能的產(chǎn)品都能達(dá)到很好的性價比和安全性能。
目前億緯鋰能在通訊儲能、電力儲能、風(fēng)光儲能、分布式能源系統(tǒng)等領(lǐng)域均有布局。數(shù)據(jù)顯示，2020年億緯鋰能電化學(xué)儲能裝機(jī)量超300MWh，全國排名第四，實力領(lǐng)先。
此前，億緯鋰能中標(biāo)中國移動2020年通信用磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品集中采購項目；參股儲能系統(tǒng)公司沃太能源，并供應(yīng)儲能電芯；供應(yīng)華為3GWh儲能產(chǎn)能今年將投產(chǎn)并開始交付。
今年，億緯鋰能牽手林洋能源成立合資公司，其中億緯動力出資6500萬元，占合資公司65%的股份。6月30日，合資公司億緯林洋10GWh儲能專用電池項目開工。
派能科技
派能科技是國內(nèi)首家上市的鋰電儲能企業(yè)，公司堅持磷酸鐵鋰軟包路線，儲能業(yè)務(wù)包括以海外家用儲能為主的國際業(yè)務(wù)及背靠中興體系的通信儲能備電業(yè)務(wù)兩大塊，其中海外家用儲能業(yè)務(wù)占比逐年提升，2020年占比已超8成。
截至2020年底，公司已形成年產(chǎn)1GWh電芯產(chǎn)能和年產(chǎn)1.15GWh電池系統(tǒng)產(chǎn)能。2019年，公司啟動擴(kuò)建了年產(chǎn)0.5GWh電芯生產(chǎn)線，預(yù)計2021年達(dá)產(chǎn)。此外還規(guī)劃新增4GWh鋰離子電芯產(chǎn)能和5GWh儲能鋰電池系統(tǒng)產(chǎn)能。
國軒高科
國軒高科儲能業(yè)務(wù)的三個方向為大型儲能電站系統(tǒng)、家庭小型儲能系統(tǒng)和備電電源。主打產(chǎn)品有集裝箱式儲能系統(tǒng)，48V通信基站系列電源，5KWH/10KWH戶用儲能電源等。儲能市場是公司未來重點拓展領(lǐng)域之一，目前已經(jīng)與華為、中國鐵塔、國家電網(wǎng)、中電投等企業(yè)達(dá)成合作。
中天科技
中天科技組建了“光伏產(chǎn)業(yè)”和“儲能產(chǎn)業(yè)”雙鏈條，其中儲能領(lǐng)域主要立足大型儲能市場、后備電源市場向國內(nèi)外全面發(fā)展。儲能系統(tǒng)方面以大型儲能系統(tǒng)技術(shù)為核心競爭力，發(fā)力電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)及電源側(cè)儲能應(yīng)用，并承接了多項重大工程項目，累計達(dá)500余MWh。
還陸續(xù)中標(biāo)多項如湖南龍山大靈山等電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)儲能系統(tǒng)及EPC總包項目，裝機(jī)量超103MWh。后備電源方面中天科技為5G基站集中供應(yīng)配套后備電源系統(tǒng)，2020年度曾在中國移動磷酸電池集采中以中標(biāo)；另有鐵塔多個省、市級招標(biāo)項目中標(biāo)，全年累計中標(biāo)逾800MWh。
欣旺達(dá)
欣旺達(dá)2020年全年儲能總裝機(jī)量超800MWh，儲能管理業(yè)務(wù)實現(xiàn)營業(yè)收入1.8億元，電力儲能、家儲、網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)均呈上升趨勢。電力儲能領(lǐng)域參與了國內(nèi)海上風(fēng)電2MWh項目、上海綜合能源世博最佳實踐區(qū)東南亞2.45MWh儲能項目、北美商儲晶科非洲1.2MWh項目等，還承接“多能互補(bǔ)集成優(yōu)化的分布式能源系統(tǒng)示范”的國家智能電網(wǎng)重大專項。
鵬輝能源
目前鵬輝能源已經(jīng)進(jìn)行了小型家儲、大型儲能（發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲能）和通訊基站備電儲能等全方位的布局。今年一季度，鵬輝能源儲能產(chǎn)品收入增長近一倍。其家庭儲能客戶有weco、古瑞瓦特等，大型集裝箱儲能的客戶有南方電網(wǎng)、陽光電源、天合光能等。
通訊儲能方面在中國鐵塔的份額位居前三，同時，在去年8月還正式進(jìn)入中興無線通訊系統(tǒng)用鋰電池供應(yīng)鏈。光伏儲能方面，鵬輝能源2020年裝機(jī)量已突破30MWh，今年預(yù)計將突破100MWh，未來1-2年將進(jìn)入快速發(fā)展階段，與天合光能的合作公司經(jīng)營如期開展，首條生產(chǎn)線預(yù)計在一季度投入批量生產(chǎn)。
今年7月，鵬輝能源控股子公司鵬力通盛與華電重工簽署框架合作協(xié)議。雙方將圍繞國內(nèi)外電力行業(yè)范圍內(nèi)的低壓配電設(shè)備、儲能系統(tǒng)及電池設(shè)備業(yè)務(wù)展開合作。
南都電源
自2011年起，南都電源積極探索、拓展全球儲能市場，目前已經(jīng)具備了從研發(fā)、設(shè)計、制造、集成到運維、服務(wù)、回收的儲能系統(tǒng)全生命周期解決方案的提供能力，業(yè)務(wù)遍及全球40多個國家和地區(qū)，累計裝機(jī)規(guī)模接近2GWh，在發(fā)、輸、配、變、用等電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)都積累了豐富的項目應(yīng)用經(jīng)驗。
遠(yuǎn)景能源
遠(yuǎn)景能源是全球領(lǐng)先的智能風(fēng)電和智慧儲能系統(tǒng)技術(shù)公司，創(chuàng)造了中國風(fēng)電市場的多項第一，2020年遠(yuǎn)景能源在央企風(fēng)電招標(biāo)項目中，中標(biāo)量第一。遠(yuǎn)景能源的智慧儲能系統(tǒng)具備全棧技術(shù)能力和解決方案，儲能電芯來源于遠(yuǎn)景AESC電池業(yè)務(wù)。截至2021年1月，遠(yuǎn)景儲能在手訂單已超過800MW。
中航鋰電
儲能電池領(lǐng)域，雖然中航鋰電市場占有率還不高，但座兆瓦級儲能電站，海拔最高的儲能電站，規(guī)模最大的電網(wǎng)側(cè)單體儲能電站，均由中航鋰電承建。國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)都是中航鋰電的牢固客戶。
據(jù)中航鋰電介紹，由于產(chǎn)能不足，利潤相對較低的儲能業(yè)務(wù)沒有大范圍開拓，只是通過承建部分技術(shù)含量較高的項目來完成技術(shù)儲備和團(tuán)隊建設(shè)。產(chǎn)能規(guī)模提升之后，會加大力度開拓儲能業(yè)務(wù)版圖。
昆宇新能源
昆宇新能源是一家通信儲能鋰電池生產(chǎn)商，專業(yè)從事鋰離子電池研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。2019年底，昆宇新能源團(tuán)隊以MBO方式承接了光宇國際集團(tuán)科技旗下全部儲能業(yè)務(wù)。
去年12月8日，昆宇電源與常德經(jīng)開區(qū)、常德財鑫金融合資投建的6GWh通信儲能電池生產(chǎn)基地項目簽約，首期項目建成后，可實現(xiàn)年產(chǎn)能1.5GWh。
光宇電源哈爾濱的三座工廠年產(chǎn)能達(dá)到8GWｈ，深圳工廠擁有0.5GWｈ，此外，光宇電源在建中的生產(chǎn)基地，規(guī)劃年產(chǎn)能6GWｈ。
拓邦股份
拓邦股份2006年成立鋰電事業(yè)部，在惠州建設(shè)了7萬多平米生產(chǎn)基地，擁有電芯、BMS、Pack的鋰電池一站式生產(chǎn)能力。公司海外業(yè)務(wù)以家庭儲能為主，國內(nèi)主要涉足通信及電力儲能等。在通信儲能領(lǐng)域，目前積累了中國移動、中國鐵塔兩大頭部企業(yè)。
鑒于此，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行了分析，以評估氫燃料發(fā)電設(shè)施與鋰離子電池儲能系統(tǒng)在替代天然氣發(fā)電廠發(fā)揮作用之間的潛在競爭，并發(fā)現(xiàn)鋰離子電池儲能系統(tǒng)在成本方面可能是最有效的解決方案，盡管在某些情況下氫燃料發(fā)電設(shè)施是一種更加可行的替代方案。
他們在發(fā)表的一篇名為《按季節(jié)平衡加州電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：氫氣與鋰離子電池》論文指出，采用氫氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)目前能夠以1,320美元/kW成本運營，將會取代天然氣發(fā)電廠，可以滿足季節(jié)性平衡電網(wǎng)的需求。論文中假設(shè)氫氣燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)的維護(hù)成本與天然氣發(fā)電廠的維護(hù)成本相同，每年約為13美元/kW，而氫氣的運輸成本估計為0.6美元/kg到2美元/kg。
此外，根據(jù)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家的計算，目前綠氫的生產(chǎn)成本在3美元/kg到10美元/kg，具體取決于生產(chǎn)條件，而灰氫或藍(lán)氫的生產(chǎn)成本分別為1美元/kg和1.50美元/kg。他們在文章中指出，“假設(shè)質(zhì)子交換膜(PEM)電解槽的利用率為40%，輸入電力成本為10美元/MWh，綠氫的生產(chǎn)成本為5美元//kg，綠氫目前的成本顯然比灰氫或藍(lán)氫更昂貴，但隨著市場需求的增加，預(yù)計到2050年，綠氫生產(chǎn)成本將下降70%?！?/p>
至于鋰離子儲能系統(tǒng)的成本，100MW/400MWh電池儲能系統(tǒng)的建造成本可能降到236.5美元/MWh。
麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊在這兩種能源能夠滿足2019年加州天然氣發(fā)電設(shè)施實現(xiàn)的發(fā)電量的情況下，比較了氫氣燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)和大型鋰離子電池儲能系統(tǒng)的平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)。并假設(shè)部署的這兩類項目工作壽命均為15年，貼現(xiàn)率都為10%。報告進(jìn)一步解釋說，“我們將氫氣燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)的年燃料消耗量計算在購買氫氣運行設(shè)施相關(guān)的總成本之內(nèi)，而鋰離子電池儲能系統(tǒng)的年燃料消耗量等于儲能系統(tǒng)中存儲電力的總成本?！?/p>
分析表明，氫氣燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)的競爭力主要取決于它們應(yīng)該替換的天然氣發(fā)電廠熱效率。而熱效率代表著發(fā)電廠的效率。研究人員聲稱，當(dāng)熱效率更高時，氫氣燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)比鋰離子電池儲能系統(tǒng)更具競爭力。此外，他們發(fā)現(xiàn)由二氧化碳捕獲產(chǎn)生的藍(lán)氫驅(qū)動的氫燃?xì)廨啓C(jī)(HFGT)可能是天然氣發(fā)電廠更具成本競爭力的替代品。研究人員在論文指出：“我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)今市場的電價不足以證明對這項技術(shù)的投資是合理的。但是，我們注意到隨著可變可再生能源發(fā)電量在市場中的份額不斷增長，市場內(nèi)可能出現(xiàn)更極端的電價模式?！敝袊鴥δ芫W(wǎng)，融資中國
