储能市场值得关注的三大技术趋势
储能系统部署加快,推动储能系统市场成为电池厂商的新战场。无论是作为电动汽车市场的多元化延伸,还是作为专门的发展领域,储能系统在未来十年都是一个诱人的商机。对此,伍德麦肯兹储能市场研究团队发布储能技术趋势系列报告Energy Storage Technology trends 2023(每季度发布),着重探讨储能系统市场动态如何推动锂离子电池部件和设计的发展。
技术、市场、生产和政策因素推动锂离子电池市场格局快速变化。随着储能系统加快普及,储能系统电池的特殊性能要求与电动汽车电池的性能需求的差异性越来越大。
电动汽车电池的侧重点是提高能量密度,以提高续航里程,减少充电时间;而储能系统电池的侧重点是成本、耐用性和储能时长。固定式储能需要在价格上与传统的调峰调频技术竞争,所用电池要求需要三倍于电动汽车电池的寿命——达到1万次充电循环。此外,储能系统应用对于储能时长的需求也在增加。
政策也会影响电池市场的分化。美国《降低通货膨胀法》针对本地化生产水平40%以上(到2029年提高至55%)的储能系统项目予以10%的额外投资税优惠。相比之下,电动汽车电池对关键矿物的来源要求更严苛,而且还有追溯性要求。
这将增加生产成本,从而推动储能系统市场电池供应的独立,以避免储能系统电池价格无谓上涨。
先进的硅基锂金属负极技术和全固态电池等新技术的一个重要目标都是提高能量密度。因此,它们会优先考虑电动汽车和消费电子产品市场。
相比之下,储能应用的电池在发展上更侧重于满足储能行业的特殊需求。磷酸铁锂电池正极技术因安全性能高、循环寿命长、铁和磷酸盐原材料丰富(因此成本更低),在储能系统市场上迅速受到欢迎。
另一项商业化速度快且对固定式储能应用有吸引力的技术是钠离子电池。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似,但对锂、钴和镍价格上涨的敏感度可能低于磷酸铁锂电池。(相关阅读:伍德麦肯兹 | 钠离子电池 VS 锂电池:性能、成本与市场机遇)
最后,储能系统市场的电池尺寸和形状创新也在迅速发展。一个降低成本的重要方法是增加电池的容量和尺寸,以此减少系统的部件数量,从而降低材料成本,简化组装和集成,减轻电池管理系统的负担。
280Ah大电芯正在成为电网级应用磷酸铁锂电池的新标准,更高的容量(560Ah)和更长的循环寿命(1.2万次)也在酝酿中。但是,大电芯对于生产制造和安全管理能力提出了更高的要求。
从电池形状来看,目前在电网级储能系统中占主导地位的是方形电池,这主要是因为方形电池受中国电池制厂商的青睐。方形电池空间效率高,但生产成本也高,而且由于热管理效率较低,缩短了产品的使用寿命。
相比之下,圆柱形电池相对安全、便宜、易于生产,而且由于寿命较长,经济效率更高。其形状使电池组的电池之间形成空腔,降低了体积能量密度,相较于电动汽车来说这对储能系统应用影响不大。我们预测,未来十年,各大储能市场将使用最新一代大型圆柱形46xx磷酸铁锂电池。