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2024年中国电化学储能进展简要报告

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国能源报 发布时间:2025-04-08 浏览:

中国储能网讯:2024年,中国储能系统装机迎来爆发式增长,国家能源局公布的数据显示,截至2024年底,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达73.76GW/168GWh,其中,2024年全年新增装机量达42.3GW,电化学储能占比超九成。电化学储能产业发展呈现企业竞争格局迅速演变、技术路线竞争激烈、国际发展日益受阻等鲜明特征。


一、创新驱动,技术迭代加速

2024年,电化学储能及相关产业链技术研究依旧是全球最热门的科研领域之一,电化学储能相关技术也取得令人瞩目的进展,有力地推动了产业发展。

(一)锂离子电池技术

锂离子电池储能技术依旧是最热门的研究方向,主要聚焦于材料体系、结构体系、系统集成技术和冷却系统相关研究,以提升储能系统能量密度、安全可靠性,降低系统成本,实现更优的性价比。  

一是能量密度方向。相关科研单位和龙头企业各显神通,通过微观层面的结构、电化学演变机理等研究,改进正负极材料体系,有效提升电池能量密度的同时,提升了循环寿命等其它性能。

二是安全技术方向。一方面,采用先进的信息技术手段,采取实验验证和计算机模拟、大数据大模型分析方法,从微观上揭示了锂电池热失效的主要原因和路径,通过改进材料体系、优化结构设计、提升系统管理和预警水平,有效提升储能电池及系统的安全防护能力。另一方面,通过改进提升冷却系统设计及冷却液等方式,提升冷却效果,降低热失效可能,有力改善锂离子电池安全防护水平。

三是成本下降方向。除原材料自身价格变化外,主要集中系统结构、工艺设备、信息技术和冷却技术等研究,优化生产工艺、优化系统结构、提升生产智能化水平、提升系统集成能力,综合应用一种或多种新技术以实现成本的有效下降。

(二)钠离子电池技术

2024年,钠离子电池取得重大进展,能量密度和循环寿命大幅提升,主要材料的国产化率大幅提升,商业化生产工艺获得突破,GW级产线投产。

一是材料技术,碳基负极材料依旧是研究热点,研究硬碳、软碳负极材料的储钠机制,有针对性的改进制备工艺和材料组成,提升负极材料性能;研究新的负极材料如软硬碳负极材料、锑基及铋基金属负极材料等,以提高其能量密度和稳定性等性能。正极材料方面,通过离子掺杂、表面包覆、微观结构设计等改进层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物及普鲁士蓝类似物等正极材料,提升其空气和热稳定性能、低温性能、能量密度等;研究新型陶瓷涂层隔膜以解决聚合物隔膜的润湿性能,研究优化传统电解液和制备新型低温电解液以提高钠离子扩散速率和电荷转移动力,提升钠离子电池性能。

二是商业化技术,钠离子电池储能系统商业化加速,主要龙头企业实现GWh级量产。

(三)液流电池技术

一是钒基液流电池方向,研究改进电解液制备方法及工艺、改良电解质材料体系、改善电解液添加剂,提升钒基液流电池的循环性能。

二是铁基液流电池方向,铁铬液流电池的电极材料、电解液和离子交换膜这些关键材料是技术改进的热点。电极材料方面,主要研究氧化法、表面催化剂法改性碳基材料提升性能或者开发新型电极材料;电解液方面,主要研究电解液体系的优化,在电解液中加入添加剂,或者将铬离子与络合剂形成络合物进行技术改进;离子交换膜方面,主要通过加入添加剂,采用多层复合结构膜或者优化制备方法等改进树脂性能。

三是其它液流电池,锰基液流电池和锌基液流电池也受到关注,其电解液体系和工作机理是研究热点。

(四)其它电池技术探索  

一是固态电池方向,商业化生产技术是业界竞争的重点,MW级甚至GW产线的建设投运已见诸报道,行业处于商业应用前夜。实验室领域,电解质、复合负极、正极材料改性及结构设计,电池热失效机理等依旧是研究热点,前者提升电池的能量密度等性能,后者则解决安全性问题。

二是锂硫电池方向,锂硫电池因其高理论比能量密度(2600Wh/kg)、高理论比能量(1675mAh/g)、原料低廉、环境友好等特点而受到青睐。目前,研究热点主要集中于:复合型正极的构建、特殊形貌(如核壳形貌)的设计、材料改性新技术,提升正极材料的热稳定性能,共价有机框架基(COFs)、芳砜纶基等锂硫电池隔膜材料制备工艺及材料改性以提升电池的循环寿命等性能。

二、市场发力,模式推陈出新

2024年,我国电化学储能市场呈现规模快速扩张、企业盈利水平下降的冰火两重天态势,面对竞争日益激烈的市场环境和巨大的盈利压力,企业发展和项目开发模式多样化发展渐成趋势。

(一)企业发展:一体化与海外布局加速  

2024年,虽然储能装机规模大增,但是,原材料价格激烈波动下降,储能系统价格大幅下降至不足0.5元/W,整个产业链价格大幅下跌,企业盈利能力大幅下降,企业发展面临冰火两重天。诸多数企业也因此调整发展战略。

一是一体化布局。立足自身企业主要业务,向上游原材料或中游电芯、电池,下游储能系统延伸,构建贯通整个产业链的一体化产业生态系统,通过高效管理降低成本,提升盈利水平。如海辰储能在建设山东海辰长时储能一体化零碳产业园项目,项目立足山东储能产业链上下游发展,产业链项目计划总投资不少于130亿元,建设内容包含磷酸铁锂储能电池智能制造基地,PACK及储能系统集成产线,新材料生产基地,上游原材料生产基地,致力于打造储能一体化零碳产业园区。

二是加速海外布局。在印尼等资源丰富地区或在沙特等产品销售地区建设储能系统产能,在规避欧美贸易围追堵截的同时,利用当地建厂优势,扩张企业产品销售、降低整体成本,提升企业盈利水平。

三是强化创新。技术研发层面,主要龙头企业加强自身产品的科技研发投入,提升产品性能,以此提升产品及企业竞争力,提升市场份额。同时,企业还加强新兴技术如液流电池、固体电池、锂硫电池、钠离子电池等新兴储能技术研发,积极布局新赛道,以期抢得新的竞争优势,提升企业未来竞争力。如海辰储能在去年12月发布了首款电力储能专用钠离子电池∞Cell N162Ah。生产技术层面,企业积极拥抱数智化技术,建设数字工厂、灯塔工厂,提升数智化制造能力,提升管理效率,降低企业营运、制造成本,提升企业产品竞争力和盈利水平。项目开发层面,企业积极创新商业模式、项目开发模式,在拓展盈利方式的同时,降低前期资本支出,有效降低资金风险。

(二)竞争格局:龙头失稳,黑马搅局  

一是锂离子电池储能系统企业格局生变。统计显示,2024年,我国储能企业储能电池出货量近350GWh;其中,宁德时代以近110GWh的储能电池出货量高居第一,亿纬锂能位居第二,海辰储能位居第三,而比亚迪则由上一年的第二跌至第四,远景动力排名第五,瑞普兰钧则掉出前五。

二是钠离子电池储能系统龙头隐现。钠离子电池储能已经进入了商业化应用前期,2024年6月30日,我国首个百兆瓦时钠离子储能项目——大唐湖北100兆瓦/200兆瓦时钠离子新型储能电站科技创新示范项目一期工程建成投运,实现了钠离子新型储能技术在全球的首次大规模商业化应用。企业竞争也日趋激烈,宁德时代、比亚迪、海辰储能等争相发布自身的钠离子储能系统产品。

三是液流电池储能系统。1月24日,国家能源局发布2024年第1号公告,正式发布了新型储能试点示范项目名单,其中,液流电池储能项目有8个。三峡集团正在推进全球容量最大的液流储能项目——新疆吉木萨尔县北庭光伏配套200 MW/1000MWh全钒液流储能项目,液流电池储能系统商用进入新阶段。

(三)项目发展:市场驱动与政策驱动并行

2024年,中国储能商业化开始加速,开始由政策推动、被动式发展向市场化、主动式发展叠加政策推动的双轨甚至多轨并行的方式发展,在一些地区和场景取得了突破式进展。

一是传统套利模式。业主方拥有储能电站产权,通过当地峰谷电价差异实现盈利,如电源、电网、负荷端配储均以此模式为主。第三方或者业主方拥有储能电站产权,为己方及多方新能源电站提供服务以实现盈利的模式即共享储能模式。

二是辅助服务市场模式。依据地方新能源发展需要建设,主要服务于电力辅助服务市场,或独立或配套参与容量市场、电力调峰与调频市场,参与市场化交易等方式,取得政策规定的辅助服务费用实现盈利。

三是复合发展模式。储能电站既服务于电力辅助服务市场,又参与峰谷价差套利运营,实现复合化发展盈利。

四是其它创新发展模式。储能电站与绿证、碳资产等相结合,开发储能基础设施REITs、“储能收益权质押贷款”等新的金融工具并实现流通等。

三、挑战犹存,产业面临关口

2024年,中国电化学储能行业在高速发展的同时,也面临诸多问题与挑战。

一是竞争加剧,企业面临生死考验。行业层面,产能急剧扩张,产能利用率持续走低,全年行业平均产能利用率远不如往年。低端同质化恶性竞争加剧,技术低端重复投入,库存积压风险高企,企业盈利能力急剧下降。技术层面,技术路线竞争激烈,固态电池、液流电池、钠离子电池各有优势,均到商业化关口,不确定性增强,企业技术押注风险加大。关键共性技术研发平台、研究中心偏少,科研成果转化率仍有待提高,新型研发机构及体制机制不健全。技术标准尚未统一、体系化不足,跨企业行业技术兼容性问题突出。技术验证不足,实际应用与标称指标差异明显。商业模式层面,收益模式仍以峰谷价差套利为主,辅助服务市场机制尚不健全,新机制新模式的政策支持细则仍需完善,新能源配储“建而不用”问题仍较突出,商业生态环境尚未成型。企业层面,企业营运效率和管理水平参差不齐,数智化任重道远。

二是事故频发,安全问题亟待解决。全年共发生储能火灾事故超20起,其中,75%以上事故源于热失控。锂电池等电化学储能的热失效预防管理技术、安全防护与预警技术、冷却技术、事故后的消防处理技术亟待突破。

三是国际竞争与贸易壁垒升级。政策围堵加剧。欧盟碳关税(CBAM)、《电池法规》等新规将陆续实施,美国新关税政策、本土产品限制等加剧,企业出口出海面临更严峻的贸易政策壁垒。认证壁垒高筑。UL9540A(美国)、IEC62933(欧盟)等认证周期长达12-18个月,中小企业出海难度陡增。地缘政治风险高企。锂矿资源国政局政策变化莫测,企业海外矿产权益面临巨大风险。关键材料存在“卡脖子”问题。锂资源对外依存度高,大宗商品现货价格急剧波动,成本管控难度加大。钠电硬碳负极等关键材料对外依存度高。

四、多方协同,产业前景可期

2025年,随着我国新型能源体系和新型电力系统的推进,我国电化学储能行业将迎来新的发展机遇,政策体系将更加完善,商业生态场景更加丰富,技术路线竞争更加激烈,产业企业将面临洗牌考验,强者将更富有竞争力。

一是产业政策体系化、法治化、市场化更明显。法律法规层面,可再生能源法等能源法律法规修订新立将加速,电化学储能在内的能源领域法律法规将进一步完善。政策层面,新的产业规划、实施方案将与相关规划及政策衔接紧密,其系统性、协调性加强;财税等财政金融政策的协调性、一致性、落地性加强;营商环境将更优化,创新环境进一步改善。监管层面,市场准入制度更完善,白名单制度进一步确立,技术先进、管理理念领先的产品项目将更受支持,先进制造技术受青睐;数智化监管技术应用增强。标准层面,标准体系将进一步健全,国际标准制定得到支持,海外认证互认体制机制进一步健全。

二是技术竞争场景化、绿色化、数智化更突出。应用层面,钠离子电池储能系统将迎规模化应用,低速车、基站备电等场景空间较大;固态电池、锂硫电池、液流电池等其它新技术储能系统的示范应用加速,锂离子储能系统将继续引领电化学储能应用,新技术则在各自优势的场景得到推广。研发层面,材料改性、微观结构改良仍将是各技术路线的研究热点,扬长补短、揭示理论机理、提升性能、降低成本是实验室永恒主题;推进生产技术改良,实现规模化生产和低成本制造。生产制造层面,全产业链低碳化、零碳化生产,智能技术、信息技术应用更广泛,智能工厂、无灯工厂更加普及;国产替代、本地化生产进程加速。

三是市场发展市场化、创新化、融合化成主角。产业层面,源网荷储、共享储能市场空间更广;碳减排重点领域的工商业储能空间打开;容量服务、调频调峰、黑启动服务等辅助服务市场更完善,峰谷价差套利和辅助服务市场等的多元模式更广泛。绿证与碳市场耦合深化、光储充、光储算力等融合化发展更普及。金融层面,容量期货、储能基础设施证券化、储能资产收益抵押贷款、储能资产证券交易等创新工具,相关金融规则政策或将出台;储能关键核心材料、资源期货现货金融产品更丰富。创新技术、产品和首台套装备将获更多的财税补贴支持。

四是产业格局头部化、区域化、国际化成主流。行业层面,行业洗牌加速,产能出清,有创新力、强大资本和市场的企业才能存活,强者更强。企业层面,头部企业垂直整合,向上游锂矿、下游回收延伸,构建闭环生态,实现一体化发展;本地化生产、系统化出海成主流,中东、东盟、北非和巴西或成热门地。

  (执笔人:魏秋利,系中国能源经济研究院常务副院长。详细内容请参阅中国能源经济研究院即将发布的《2024中国储能产业进展报告》)

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