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未來新型儲能技術的發展趨勢

行業主要上市公司:當代安培科技股份有限公司(002074);派能科技(688063);郭萱高科(002074);比亞迪(002594);億緯鋰能(300014);星雲股份(300648);盛駿電子(600699);科萊特科技(832432);國電NARI(600406);華子科技(300490);金風科技(002202);陽光電源(300274);洪升股份(300693);柯華恒生(002335);科斯塔(002518)、古德威(688390);陽光電源(300274);科陸電子(002121);杜南供電(300068);德賽(000049);贛鋒鋰業(002460)等。

本文的核心數據:儲能行業上市公司的R&D費用;發表的關於儲能的論文數量

全文統計口徑說明:1)論文發表數量統計以“能量”為單位

以“存儲”為關鍵詞,選擇“中國”和“紙”進行過濾。2)統計時間截至2022年8月29日。3)如果有什麽特殊的統計口徑,會在圖表底部做壹個說明。

儲能產業技術概況

1,儲能的定義和分類

(1)儲能的定義

廣義上講,儲能就是能量儲存,是指將壹種能量形式以相同的形式儲存起來,或者通過某種介質或設備將其轉化為另壹種能量形式,並根據未來的應用需要,以特定的能量形式釋放出來的循環過程。

狹義的儲能是指電能的儲存,即通過化學或物理方法將產生的能量儲存起來,並在必要時釋放出來的壹系列技術和措施。

(2)儲能的分類

根據不同儲能技術的存儲介質不同,儲能主要分為機械儲能、電化學儲能、熱能儲能、化學儲能和電磁儲能。利用這些儲能技術,將電能以機械能、化學能和熱能的形式儲存起來,並及時反饋到電網中。

2.技術全景:細分五條技術路線。

儲能分為五種技術路線:機械儲能、電磁儲能、電化學儲能、熱能儲能和化學儲能。

儲能行業的技術發展歷程:始於20世紀60年代。

自20世紀60年代中國儲能行業的技術發展開始,中國就開始研究抽水蓄能電站,並建立了第壹座混合式抽水蓄能電站——崗南水電站。到上世紀90年代,抽水蓄能電站建設達到高潮。20世紀初,國內開始研究其他儲能技術,包括壓縮空氣儲能和電化學儲能。2010之後,壓縮空氣、全釩液流電池等儲能技術加速發展,儲能技術多元化發展加快。

儲能產業技術政策背景:政策加持與技術水平提升

近年來,我國出臺了壹系列與儲能產業技術發展相關的政策,加速了儲能產業鏈的發展,規範了儲能關鍵技術,使得儲能技術水平穩步提升。

儲能產業技術發展現狀

1.儲能產業技術研究投資現狀

(1)國家重點R&D計劃項目

從已公布的國家R&D重點項目來看,2018-2021,我國儲能產業技術相關的國家R&D重點項目共有27個,其中2021有22個。

註:2019年未公布儲能產業技術相關的國家R&D重點項目。

(2)a股上市公司的R&D費用

經過多年發展,儲能項目在儲能行業得到廣泛應用,行業整體R&D投資水平較高。從a股市場來看,從2017到2021,我國儲能板塊上市公司R&D費用總額逐年增加。2022年第壹季度,儲能行業上市公司R&D費用總額約為228.45億元。

2、儲能產業技術研究與創新成果

(1)發表論文數

從儲能方面的論文發表數量來看,2010以來,我國儲能方面的論文發表數量呈逐年上升趨勢,可見儲能研究的熱度持續上升。截至2022年8月,國內已發表儲能方面的論文90294篇。

註:統計時間截至2022年8月。

(2)技術創新的熱點

通過創新詞雲,了解儲能技術領域最熱門的技術關鍵詞,分析該技術領域最新的重點研發課題。該技術領域最近5000項專利中最常見的關鍵詞由智慧芽提取,其中儲能系統、儲能電池等關鍵詞涉及大量專利,說明近期儲能領域的研發和創新集中在儲能系統、儲能電池等領域。

(3)專利焦點領域

從儲能行業技術專利聚焦領域來看,當前儲能行業技術專利聚焦領域明顯,主要集中在儲能系統、儲能電池等方面。

主要儲能產業技術對比分析

從儲能技術的成熟度來看,目前機械儲能市場相對成熟,電化學儲能技術(儲能電池中)鋰離子電池和鉛酸蓄電池進入成熟階段;液流電池仍處於研發論證階段;鈉硫電池正處於部署階段。

其中,成熟度較高的主要儲能技術的優缺點和應用領域如下:

儲能技術發展的痛點與突破

1,儲能技術的發展之痛

(1)成本較高。

成本問題是目前儲能技術面臨的挑戰之壹。以鋰離子電池為例,雖然隨著鋰離子電池技術的快速提升和電池規模化產能的提高,鋰離子電池的成本有所下降;然而,與其他儲能方式相比,鋰離子電池的成本仍處於較高水平。對比抽水蓄能和磷酸鐵鋰電池的全壽命周期電力成本,鋰離子電池的成本遠高於抽水蓄能,約為抽水蓄能電力成本的1.7倍。

(2)安全問題

安全是儲能發展需要解決的關鍵問題。近年來,國內外發生了多起儲能電站安全事故,其中大部分是鋰電池儲能。據不完全統計,2021年全球共發生9起儲能安全事故,其中北京大紅門儲能電站“4·16”火災爆炸事故是由鋰電池內部短路引起的。

(3)地理環境的制約

地理環境的限制也是儲能技術發展的壹大挑戰,如抽水蓄能和壓縮空氣蓄能。以抽水蓄能電站建設為例,首先要充分考慮當地的地質條件和自然條件,如礫巖、砂巖等地下巖石,不存在地震、臺風、洪水、幹旱等隱患。其次,抽水蓄能電站的建設也要求上、下水庫的高差和水平距離。

2.儲能技術的突破性發展

(1)液流電池有望解決安全問題。

液流電池具有安全性高、壽命長、規模大等優點,有望解決鋰離子電池的安全隱患。

(2)模塊化儲能技術突破地域限制。

目前,許多研究人員和公司都在研究如何使儲能技術突破地域限制。模塊化部署可以突破熱巖儲能、鐵空電池、液空儲能等技術,都實現了模塊化部署,可以給長期儲能帶來很多好處。

儲能技術的發展方向和趨勢:技術路線多樣化

《新能源儲能“十五”發展實施方案》指出,要推進多元化技術開發,開展不同技術路線的試點示範。其中要求鋰離子電池向高安全性、低成本、長壽命的方向發展。此外,還提出重點發展液流電池、金屬空氣電池、熱能儲存等長期儲能技術。

前瞻碳中和戰略研究院聚焦碳中和領域的政策、技術和產品,瞄準國際科技前沿,服務國家重大戰略需求,圍繞“碳中和”開展有組織、有計劃的科學研究,推動碳中和技術成果的轉化和推廣,為企業創新尋找技術突破口,為各級政府提供二氧化碳排放峰值和碳中和的戰略路徑管理咨詢和技術咨詢。院長許文強博士畢業於美國加州大學柏克萊分校。20多年來壹直深耕低碳清潔能源、綠色材料等領域的基礎研究、產品開發和產業化。他擁有55項專利和33篇論文,已將30多種產品投放市場,創造了50億元的商業價值,專註於氫能、太陽能、儲能等清潔能源研究。

以上數據參考前瞻產業研究院《鋰電池行業技術趨勢前瞻與投資價值戰略咨詢報告》。

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