2024年4月24-26
上海世博展览馆

新能源展|新能源产业的未来趋势是什么?

过去十年,我国以水电、风电、光伏发电为代表的可再生能源实现跨越式发展。新能源企业在技术上几经更迭和创新,从靠补贴到拼技术,不断创新技术,产品逐渐成势迭代。能源革命从历史中走来,从新动力装置和交通工具开启变革大幕,进而带动对新能源的开发利用并引发产业革命。新能源展小编觉得,新能源未来还有无限可能。

新能源、新技术带来新变革

“无论是从中国,还是从世界能源格局来看,新能源,尤其是新能源汽车,均在快速增长期。”在普华永道中国成都主管合伙人徐闻看来,新能源未来增长的趋势还有很长时期。

随着新一代能源技术和新一代信息技术的快速发展和广泛应用,新一轮能源革命应运而生。回顾历史,人类社会现代文明的每一次进步都伴随着能源革命。

01.第一次能源革命:自然能源的力量

公元100年左右,人类学会利用畜力、风力、水力等自然动力,进入自然能源时代。

02.第二次能源革命:工业革命的引擎

始于18世纪的英国,以蒸汽机的发明和煤炭的大规模使用为主要标志,人类进入煤炭能源时代。在19世纪末期,电力的发现、开发及利用,使人类对化石能源实现了延伸利用,生产出二次能源。电的发明改变了人类用能方式,也为各种电器生产制造和使用提供了便捷的动力。

03.第三次能源革命:油气能源的跃升

始于20世纪20年代,石油和天然气资源的开发,尤其是柴油机、汽油机的发明和使用,使石油、天然气的使用量迅速增大,油气能源很大比例地接替煤炭能源,成为主要能源,人类社会进入煤炭、石油、天然气共存的油气能源时代。

04.第四次能源革命:低碳能源的未来

21世纪以来,受气候变化全球治理形势影响,人类对发展生态友好、绿色低碳社会的需求不断提升,以“低碳化、无碳化”理念为核心的新一轮能源革命与变革在全球范围蓬勃兴起,世界能源发展正在由高碳能源进入低碳能源、由化石能源进入非化石能源时代。人类开启新的以低碳为主要特征的能源时代。

能源革命从历史中走来,从新动力装置和交通工具开启变革大幕,进而带动对新能源的开发利用并引发工业革命。未来,以可再生能源为基础、电和氢为能源载体,以电池(光伏、锂离子、氢燃料)为动力、电动车为交通工具,以“绿色”和“智能”为特征的新的工业革命正加速到来。

能源革命里的“超级赛道”

“作为新型电力系统不可或缺的核心要素,储能将成为能源革命浪潮中第三大超级赛道。”普华永道曾多次从全球视角参与新能源趋势、投资等领域研究,在徐闻看来,储能创新正在推进能源变革。

理想的能源需要同时满足三个要求:供应安全、价格便宜、绿色环保。

储能,就是针对可再生能源的随机性和波动性等特点,把富余的可再生能源储存起来,当可再生能源不足的时候,通过时空变换,再把存储的电能补回去,保障电网稳定运行。

“作为新型电力系统不可或缺的核心要素,储能将成为能源革命浪潮中第三大超级赛道。”徐闻表示,电力作为重要的二次能源,是煤炭、天然气、石油的重要中转站,也是碳排放的最主要载体,虽然电力产品最终用于第一、二、三各个产业。然而“巧合”的是,能够替代含碳能源的非碳能源绝大部分又需要通过电力形式提供,如太阳能、风能、水电、核能。

碳中和的关键是构建以新能源为主体的新型电力系统,从“源-网-荷”到“源-网-荷-储”,储能有望成为新型电力系统的第四大基本要素。

此前,国家发改委、国家能源局联合印发了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,文件明确,到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达3000万千瓦以上。到2030年,实现新型储能全面市场化发展。该文件的另一重要措施是放开电网侧储能,引导电网侧储能的成本向用户侧疏导。

继2020年年初多省发文鼓励或强制要求新能源配套储能之后,新能源配储能成为储能热议话题。从全面提升电力系统调节能力、和着力推动清洁能源消纳的需求来看,新能源发电侧还可能为储能带来更广阔市场。

构建新型电力系统意义重大,涵盖制造、运维、后处理、衍生场景等多个领域。比如,系统运维、梯次利用、电池回收环节将在行业空间展开后形成投资机会。下一代电池技术同样值得关注,更适合储能应用场景的高安全性、长寿命、低成本储能技术仍有望浮现;虚拟电厂(用户侧分布式+综合能源+需求侧响应)有望开辟全新应用场景,特斯拉已在澳洲、英国等地着手构建。

储能技术的趋势与未来

目前已有的储能技术大致可以分为两大类:一类是物理储能,比如重力储能、抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、氢储能等;另一类是化学储能,主要包括各种电池,如铅酸电池、锂电池、钠电池等。

与物理储能相比,包括铅炭电池、锂离子电池等在内的化学储能技术能量转换效率更高,未来将在整个能源体系中扮演重要角色。

为何电化学储能快速增长,发展空间大?徐闻解释,尽管抽水蓄能在储能总量上占优,但是未来其成本下降空间有限,而各类电池储能成本可望下降50%~60%,全球新增储能中大部分均为电化学储能。

从技术路线上看,未来储能以电池储能、氢和氢载体储能为主。电池储能在分布式短周期存储应用中更具优势,而氢能是集中式大规模长周期储存的最佳途径。

01.下一代电池技术:钠离子电池

优点:全球广泛分布、成本低廉,比锂离子电池低30-40%。

缺点:钠离子半径大、传输扩散速率慢,能量密度、循环寿命与倍率性能有待改进。

02.下一代电池技术:钠离子电池

钠离子电池:研发进展慢于锂电池,近年来再次获得广泛关注。

应用场景:光伏风电储能、物流车电动车电动船等低速交通工具。

研究方向:更低成本、更高能量密度、更快充放电速度、更长寿命、更安全环保。

03.下一代电池技术:固态锂电池

固态锂电池:正极、负极、电解质全部采用固态材料的锂二次电池。

优点:安全性好、能量密度高、循环性能强、适用温度范围大、电压平台更高。

缺点:界面阻抗高、快充性能差、成本高。

04.下一代电池技术:锂-空气电池

锂-空气电池:又称金属燃料电池,是采用金属锂做负极,空气中的氧气做正极的锂电池。

优点:比能高(理论>3000Wh/kg)、绿色环保(不含铅、汞)、成本低(正极用氧气,廉价)。

缺点:空气过滤膜、循环寿命、能量效率、金属锂防护。

随着储能产业链发展,国内储能行业的竞争格局已经初步显现。

典型的锂电池如磷酸铁锂电池及三元锂电池,都可同时应用于储能与动力电池两个行业,事实上目前储能市场用的锂电池多为动力电池产业链直接生产,但是也应该看到,需求侧的差异导致二者应用的场景不同,技术指标倾向性不尽相同。

储能电池一般安装在固定场地,空间相对宽裕,但容量一般远大于动力电池,充放电倍率跨度也较大,因此更加追求高循环寿命、高安全性及低成本,而用动力电池则要求高能量密度、高充放倍率、防震动等。

动力电池先发企业、城市的优势

新能源的比重将不断提升。在此趋势下,很多配套设施有将有更多投资,比如充电桩、储能设施等,这是大趋势,也将迎来政府和社会资本不断投资的过程。

从投资角度看,逆变器环节弹性最大,投资价值强于其他环节,是储能最值得配置。电池环节单位价值量最高,系统集成壁垒正逐步体现,长期有望培育BMS等细分赛道。此外,系统运维、梯次利用、电池回收、下一代电池技术(如钠离子电池及其产业链、固态电池及其产业链、飞轮储能、压缩空气储能等)、虚拟电厂等环节或场景机会较多。ES Show 深圳电子展小编觉得,先发企业、城市是趋势的创造者,也是引领者。

新能源展浅谈新能源应用四大主流领域发展

在“双碳”目标和技术进步的驱动下,新能源广泛应用带来的能源结构调整,将极大地改变我国社会经济的生产生活方式,主要表现在:

绿色交通:新能源应用的主流领域

绿色交通是目前新能源应用最广泛的领域之一,主要包括电动汽车、燃料电池汽车、绿色船舶等不同类型的交通运输工具。

电动汽车。近年来,以锂离子电池为主要技术路线的新能源电动汽车产业得到了跨越式发展,整体产业链条日趋完善。从产销量规模看,我国已连续八年成为全球最大的新能源汽车市场,2022年,全国新能源汽车销量688.7万辆、渗透率达到25.6%,提前完成了《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》中设置的2025年的阶段性目标,钠离子电池、铅炭电池、固态电池等一批安全性更好、能量密度更高的新技术新产品正逐渐走出实验室,体积、质量、能效、成本四者的最优组合将继续成为驱动行业创新发展的核心逻辑。

燃料电池汽车。由于目前制储运用等氢能产业链各环节尚未成熟,氢燃料电池汽车的使用成本较高,整体产业总体处于市场导入期,车型结构主要以行车路线较为固定、载体空间较大的重型卡车和大型客车等商用车为主。根据中国汽车协会数据显示,2022年我国氢燃料电池车销量为3367辆、其中商用车占比超过90%,累计建成加氢站数量358座、全球第一。未来随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆核心零部件国产化推动成本下降,在《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》中关于2025年全国氢燃料电池汽车保有量达达5万辆政策指引下,预计未来几年我国氢燃料电池汽车产销量迅速上升。

绿色船舶。2022年,我国造船行业完工交付量、手持订单量和新接订单量三项指标均列世界第一,国际市场份额已连续多年位居世界第一。根据EVTank发布的《中国电动船舶行业发展白皮书(2022年)》资料显示,在全球减碳降排的发展浪潮下,受原有船舶电动化改在和新增电动船舶的双重需求驱动,具有“零噪音、低排放”等显著优势的电动船舶已成为航运新风潮。同时,去年9月我国工信部、国家发改委等五部委联合印发了《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》,明确提出要大力发展绿色智能船舶,加强船用混合动力、LNG动力、电池动力、氨燃料、氢燃料等低碳清洁能源装备,加快新一代绿色智能船舶研制即示范应用。

绿色建筑:能源技术创新形成巨大节能潜力

绿色建筑是指在建筑设计、施工和运营过程中,以绿色理念为前提,综合运用各种环保材料、节能技术来实现人、建筑、自然三者的和谐共生。根据中国建筑节能协会数据,国内建筑全生命周期的碳排放量占全国碳排放总量的比重超过50%,其中建筑运行阶段碳排占比达22%,因此对建筑运行阶段可再生能源的本地高效消纳利用将成为实现绿色建筑目标的重要内涵。从具体实现路径看,主要是根据不同类型建筑的特点,采取“安装型”太阳能光伏建筑、光伏建筑一体化等多种方式,构建以储能为中心、多能互补的微循环能源体系。

绿色农业:乡村振兴政策驱动行业发展

绿色农业是指在促进农业发展、增加农户收入的同时,推动农业生产与生态保护协调一致,从新能源利用角度出发,主要包括风能、太阳能、生物质能等多能源收集利用和绿色低碳农业生产设备的推广应用。2022年,国家能源局、农业农村部、国家乡村振兴局联合印发了《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》,意见提出要因地制宜开展集中式风电、光伏基地建设和发展林光互补、牧光互补等“光伏+”农业,到2025年建成一批农村能源绿色低碳试点,风电、太阳能、生物质能、地热能等占农村能源的比重持续提升,有利于加快农村地区能源结构绿色转型发展步伐,持续壮大新能源+产业的市场规模。

绿色制造:打造新世代产品与制造体系的竞争壁垒

增强本土制造业优势是全球能源技术变革和消费结构调整的主要推动力之一,因此近年来ESG、碳足迹等概念的提出和碳市场的建设,都是从生态维度构建起区别于传统高能耗、高排放产品的低碳环保供需体系的重要体现。如2023年5月17日,欧盟公布实施了全球首个针对进口商品碳排放含量单独核算收费的CBAM法案正式生效,首批监管行业及产品包括钢铁、水泥、化肥、铝、电力、氢,征收价格根据欧盟与出口国在碳排放权价格、商品隐含的碳排放量两方面的差异综合而定,这将变相增强了节能低碳产品的市场竞争力。展望未来,随着世界各主要经济主体逐渐把低碳产品作为塑造产业竞争优势的核心,风电、光伏、氢能、生物质能等可再生能源作为生产制造的源头、基础,将掀起崭新的发展篇章。

新能源展小编觉得,新能源的广泛应用,大力推动了经济社会绿色发展。同时,蓬勃发展的数字经济,也将加快推进制造业绿色化转型。