解读:储能技术在能源转型中的作用

Dawn of new renewable energy technologies. Modern, aesthetic and efficient dark solar panel panels, a modular battery energy storage system and a wind turbine system in warm light. 3D rendering.
Energy storage systems must develop to cover green energy plateaus.Image: Getty Images/iStockphoto
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  • 在风能和太阳能发电不足的时段,我们需要额外的容量来储存所产生的能源。

  • 电池是近期储能增长的核心,电池价格正在大幅下降。

  • 锂离子电池主导市场,但钠离子电池、液流电池、液态二氧化碳储能、锂离子电池与清洁氢能的组合,以及重力储能和热储能等其他技术正在兴起。

在风能和太阳能产业迅速发展所产生的能源,于风力和日照减少的时段,亟需提升储存容量。这推动了储能行业前所未有的增长,许多国家也有意参与全球储能供应链。

Energy Vault首席执行官Robert Piconi表示:“随着清洁能源迅速积聚动力,我们看到市场对储能基础设施的需求大幅上升,以解决间歇性问题。就储能而言,不存在一刀切的解决方案。推动硬件与软件技术方案的多元化组合规模化发展,将至关重要。”

市场增长

储能在电力系统中起到缓冲作用,可在可再生能源发电量超过需求时吸收多余能源。当供应受限时,这些已储存的能源随后会被送回电网。在任何电网紧急情况下,储能也发挥着重要作用,它能在短时间内为电网提供足够的电力,以防止电网故障。

电池是近期储能增长的核心,尤其是锂离子电池。能源系统所用的电池也与电动汽车市场密切相关,全球范围内,电动汽车占电池需求的80%。

预计2024年全球储能市场规模约为360吉瓦时。该市场主要包括非常成熟的抽水蓄能和压缩空气储能。与此同时,2015年至2024年间,所有新增储能部署中有90%以电池形式实现。这正是推动增长的因素。

据彭博新能源财经预计到2030年,全球储能市场规模将增长至六倍,超过2太瓦时。预计每年新增部署量将以年均21%的速度增长,并于2030年前增至三倍。

中国占据43%的未来市场份额,其次是美国,市场份额为14%。预计到2030年,中国仍将保持储能领域的领先地位,欧洲和印度分别位居第三和第四大市场。

Image: BloombergNEF

成本下降

锂离子电池的成本在过去十年间下降了逾90%;2024年,成本下降了40%。预计未来几年电池电芯价格将延续这一下降趋势,使其作为终端应用储能方案更具吸引力。

持续的创新与规模扩大,有助于不断推动成本下降。然而,近期的价格下跌往往归因于全球电池产能过剩。例如,BNEF预测,截至2024年,仅中国一国的电池产量就足以满足全球全部需求。据信,美国和欧洲生产电池的成本比中国高出20%。

Image: Benchmark Mineral Intelligence

竞相布局

尽管当前存在产能过剩,但由于各主要国家都希望建立本地制造业、创造就业、吸引投资并获得国际优势,锂离子电池供应链已成为各国关注的焦点。另一个关键考量因素与原材料供应有关,生产电池所需的锂、钴、镍、锰和石墨等原材料。

目前,中国在这方面处于领先地位。其锂离子电池全球制造产能占比超过60%,原始金属和矿物加工能力占比超过90%。许多国家试图迎头赶上并与之竞争,通过对自中国进口的产品征收关税和税费,同时借助生产挂钩激励措施、税收优惠、补贴和拨款等手段推动本国制造业发展。

这家初创公司利用机器人和人工智能技术,为电池打造循环经济。
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技术选择

目前,全球储能需求时长在两到四小时之间。由于锂离子电池拥有非常成熟的供应链和技术成熟度优势,其所面临的竞争较少。因此,预计在本十年内,它仍将是储能部署中的主导化学技术路线。

Energy Dome创始人兼首席执行官Claudio Spadacini表示:“能源转型中最关键的瓶颈之一,是缺乏可用的长时储能解决方案。锂离子电池和抽水蓄能虽然塑造了过去十年,但它们无法应对电网当前面临的全部挑战。”

然而,锂以外的其他技术也正在兴起。对于超出当前四小时时长的储能需求,这些技术将尤为重要。

部分最成熟的技术包括钠离子电池、液流电池、液态二氧化碳储能,以及锂离子电池与清洁氢能的组合。由于这些技术对关键矿产资源的依赖较小,且供应链可在任何地方建立,它们引起了各国政府的浓厚兴趣。

先进能源解决方案

世界经济论坛支持能源解决方案的综合性方法,包括储能、先进核能、清洁燃料、氢能和碳移除。单一技术无法独自解决能源转型问题,需要多种方案的组合。不同地区、行业和企业将制定各自的战略,但必须携手合作。

论坛的“先进能源解决方案社区”等平台,能够助力加快这种合作,并将储能、清洁燃料、氢能、先进核能和碳移除等新技术的部署周期从数十年缩短至数年。

该社区汇聚了推动能源系统前沿领域发展的行业领袖,共同塑造先进能源解决方案行业的愿景与叙事。它支持创新者、大型能源企业、能源用户和投资者之间的合作,并为政策制定提供参考。

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