鉅大LARGE | 點擊量：977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。根據麻省理工學院的一項研究，氫燃料發(fā)電設施將與鋰離子電池儲能系統(tǒng)在季節(jié)性儲能應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)展現狀如何呢？
目前，燃料電池根據其應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爆發(fā)式增長。2020年度全球燃料電池出貨量達1,319兆瓦，2016年-2020年復合增長率約26%。其中，交通運輸領域需求上升尤為顯著，年復合增長率約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%。當前燃料電池整體應用領域由清潔電站、輔助電源為應用場景的固定式電源向交通運輸為應用場景的車用電源轉變。據國際氫能委員會的預測，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
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當前，儲能已經成為新能源汽車之外鋰電池企業(yè)的下一個戰(zhàn)場，據不完全統(tǒng)計，目前國內儲能鋰電池企業(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業(yè)體系。
在該領域，早在2018年，寧德時代就與福建投資開發(fā)集團和中國電建集團下設公司合作，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、與國網綜合能源成立兩家合資公司、牽手易事特、科士達成立合資公司。
2020年底，寧德時代2.21億元入股儲能領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“時代永福”，探索“光伏+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設立合資公司，投資140億元開發(fā)家用儲能、電動兩輪車等領域。
6月3日寧德時代“100MWh級新型鋰電池規(guī)模儲能技術開發(fā)及應用”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,達到超長壽命、高安全性的項目指標。
根據寧德時代的2020年年報顯示，在儲能市場，2020年寧德時代實現儲能系統(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、微電網等新能源的研發(fā)、生產、銷售和服務已有13年，全方位覆蓋了小到家庭儲能產品、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，已經陸續(xù)推出多款儲能專用電芯產品，應用到火電聯(lián)合調頻、電網側集中式儲能、用戶側儲能電站等領域。在不同的應用場景，億緯鋰能的產品都能達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、風光儲能、分布式能源系統(tǒng)等領域均有布局。數據顯示，2020年億緯鋰能電化學儲能裝機量超300MWh，全國排名第四，實力領先。
此前，億緯鋰能中標中國移動2020年通信用磷酸鐵鋰電池產品集中采購項目；參股儲能系統(tǒng)公司沃太能源，并供應儲能電芯；供應華為3GWh儲能產能今年將投產并開始交付。
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)務包括以海外家用儲能為主的國際業(yè)務及背靠中興體系的通信儲能備電業(yè)務兩大塊，其中海外家用儲能業(yè)務占比逐年提升，2020年占比已超8成。
截至2020年底，公司已形成年產1GWh電芯產能和年產1.15GWh電池系統(tǒng)產能。2019年，公司啟動擴建了年產0.5GWh電芯生產線，預計2021年達產。此外還規(guī)劃新增4GWh鋰離子電芯產能和5GWh儲能鋰電池系統(tǒng)產能。
國軒高科
國軒高科儲能業(yè)務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域之一，目前已經與華為、中國鐵塔、國家電網、中電投等企業(yè)達成合作。
中天科技
中天科技組建了“光伏產業(yè)”和“儲能產業(yè)”雙鏈條，其中儲能領域主要立足大型儲能市場、后備電源市場向國內外全面發(fā)展。儲能系統(tǒng)方面以大型儲能系統(tǒng)技術為核心競爭力，發(fā)力電網側、用戶側及電源側儲能應用，并承接了多項重大工程項目，累計達500余MWh。
還陸續(xù)中標多項如湖南龍山大靈山等電網側、發(fā)電側、用戶側儲能系統(tǒng)及EPC總包項目，裝機量超103MWh。后備電源方面中天科技為5G基站集中供應配套后備電源系統(tǒng)，2020年度曾在中國移動磷酸電池集采中以中標；另有鐵塔多個省、市級招標項目中標，全年累計中標逾800MWh。
欣旺達
欣旺達2020年全年儲能總裝機量超800MWh，儲能管理業(yè)務實現營業(yè)收入1.8億元，電力儲能、家儲、網絡能源業(yè)務均呈上升趨勢。電力儲能領域參與了國內海上風電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“多能互補集成優(yōu)化的分布式能源系統(tǒng)示范”的國家智能電網重大專項。
鵬輝能源
目前鵬輝能源已經進行了小型家儲、大型儲能（發(fā)電側、電網側、用戶側儲能）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、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月還正式進入中興無線通訊系統(tǒng)用鋰電池供應鏈。光伏儲能方面，鵬輝能源2020年裝機量已突破30MWh，今年預計將突破100MWh，未來1-2年將進入快速發(fā)展階段，與天合光能的合作公司經營如期開展，首條生產線預計在一季度投入批量生產。
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。雙方將圍繞國內外電力行業(yè)范圍內的低壓配電設備、儲能系統(tǒng)及電池設備業(yè)務展開合作。
南都電源
自2011年起，南都電源積極探索、拓展全球儲能市場，目前已經具備了從研發(fā)、設計、制造、集成到運維、服務、回收的儲能系統(tǒng)全生命周期解決方案的提供能力，業(yè)務遍及全球40多個國家和地區(qū)，累計裝機規(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用經驗。
遠景能源
遠景能源是全球領先的智能風電和智慧儲能系統(tǒng)技術公司，創(chuàng)造了中國風電市場的多項第一，2020年遠景能源在央企風電招標項目中，中標量第一。遠景能源的智慧儲能系統(tǒng)具備全棧技術能力和解決方案，儲能電芯來源于遠景AESC電池業(yè)務。截至2021年1月，遠景儲能在手訂單已超過800MW。
中航鋰電
儲能電池領域，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)模最大的電網側單體儲能電站，均由中航鋰電承建。國家電網、南方電網都是中航鋰電的牢固客戶。
據中航鋰電介紹，由于產能不足，利潤相對較低的儲能業(yè)務沒有大范圍開拓，只是通過承建部分技術含量較高的項目來完成技術儲備和團隊建設。產能規(guī)模提升之后，會加大力度開拓儲能業(yè)務版圖。
昆宇新能源
昆宇新能源是一家通信儲能鋰電池生產商，專業(yè)從事鋰離子電池研發(fā)、生產和銷售的高新技術企業(yè)。2019年底，昆宇新能源團隊以MBO方式承接了光宇國際集團科技旗下全部儲能業(yè)務。
去年12月8日，昆宇電源與常德經開區(qū)、常德財鑫金融合資投建的6GWh通信儲能電池生產基地項目簽約，首期項目建成后，可實現年產能1.5GWh。
光宇電源哈爾濱的三座工廠年產能達到8GWｈ，深圳工廠擁有0.5GWｈ，此外，光宇電源在建中的生產基地，規(guī)劃年產能6GWｈ。
拓邦股份
拓邦股份2006年成立鋰電事業(yè)部，在惠州建設了7萬多平米生產基地，擁有電芯、BMS、Pack的鋰電池一站式生產能力。公司海外業(yè)務以家庭儲能為主，國內主要涉足通信及電力儲能等。在通信儲能領域，目前積累了中國移動、中國鐵塔兩大頭部企業(yè)。
鑒于此，麻省理工學院的科學家在技術和經濟方面進行了分析，以評估氫燃料發(fā)電設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)的技術經濟分析：氫氣與鋰離子電池》論文指出，采用氫氣為燃料的燃氣輪機(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)性平衡電網的需求。論文中假設氫氣燃氣輪機(HFGT)的維護成本與天然氣發(fā)電廠的維護成本相同，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，根據麻省理工學院的科學家的計算，目前綠氫的生產成本在3美元/kg到10美元/kg，具體取決于生產條件，而灰氫或藍氫的生產成本分別為1美元/kg和1.50美元/kg。他們在文章中指出，“假設質子交換膜(PEM)電解槽的利用率為40%，輸入電力成本為10美元/MWh，綠氫的生產成本為5美元//kg，綠氫目前的成本顯然比灰氫或藍氫更昂貴，但隨著市場需求的增加，預計到2050年，綠氫生產成本將下降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。
麻省理工學院的研究團隊在這兩種能源能夠滿足2019年加州天然氣發(fā)電設施實現的發(fā)電量的情況下，比較了氫氣燃氣輪機(HFGT)和大型鋰離子電池儲能系統(tǒng)的平準化能源成本(LCOE)。并假設部署的這兩類項目工作壽命均為15年，貼現率都為10%。報告進一步解釋說，“我們將氫氣燃氣輪機(HFGT)的年燃料消耗量計算在購買氫氣運行設施相關的總成本之內，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，氫氣燃氣輪機(HFGT)的競爭力主要取決于它們應該替換的天然氣發(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，當熱效率更高時，氫氣燃氣輪機(HFGT)比鋰離子電池儲能系統(tǒng)更具競爭力。此外，他們發(fā)現由二氧化碳捕獲產生的藍氫驅動的氫燃氣輪機(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)現當今市場的電價不足以證明對這項技術的投資是合理的。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，市場內可能出現更極端的電價模式?！敝袊鴥δ芫W，融資中國
