2023年新能源汽车未来发展深度研究分析报告资料选编.docx
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1、2023年能源汽车将来进展深度争论分析报告资料选编资料汇1、能源行业深度报告:储能进展机遇_机电池产业腾飞2、能源汽车行业争论:风起潮涌群雄角逐一紧握主线3、2023年中国能源车驱动电机行业市场份额、装机量及市场规模分析推测图4、法拉电子争论报告:薄膜电容行业龙头能源重塑空间与格局5、广宇进展专题报告:转型能源一开启征程能源行业深度报告:储能进展机遇_机电池产业腾飞1 .产业、政策、需求推动,银电池初步商业化2023年7月,国家发改委、国家能源局公布关于加快推动型储能进展的指导意见,提出坚持储能技术多元化目标:1)推动锂离子电池等相对成熟型储能技术本钱持续下降和商业化规模应用;2)实现压缩空气
2、、液流电池等长时储能技术进入商业化进展初期;3)加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范;4)以需求为导向,探索开展储氢、储热及其他创储能技术的争论和示范应用。1.1. 液流电池技术在近年来逐步成熟1.1.l.锐液流电池简介全锐液流电池,寿命长、规模大、安全牢靠。锐电池全称为全锐氧化复原液流电池(VanadiumRedoxBattery,VRB),为液流电池的一种,是一种基于金属锹元素的氧化复原的电池系统,其电解液是不同价态的弱离子的硫酸电解液。依据电化学反响中活性物质的不同,液流电池可分为锐液流电池、锌基液流电池、铁辂液流电池等。其中全锐液流电池,寿命长、规模大、安全牢靠的优势尤为突
3、出,成为规模储能的首选技术,在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有宽阔的应用前景。液流电池工作原理为通过外接泵与交换膜实现离子电化学反响。全锐液流电池是一种二次充电电池。利用VO2+/VO2+、V2+V3+两对氧化复原电堆的银离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中。通过外接的泵,将电解液运输至电池堆内的正极室和负极室,使其在不同的储液罐和半液态的闭合回路中循环流淌,并采用离子交换膜作为电池组的隔膜,电解质的溶液流过电极外表产生了电化学反响,从而实现锐电池的充放电过程。图1:毓电池充放电工作原理正M1.VO,MjO-cgJVO/UWM1.Vm&v
4、,总发ISlVO1*fV,tHjOffJvVO2H,1.12锐电池进展历程我国帆电池相关技术储藏充分,工业应用前景宽阔。帆电池相关争论源于1984年UNSW对2/3价与4/5价银离子电对在氧化复原电池中的应用,并于1988年开头进入工业研发阶段。1995年,中国工程物理争论院电子工程争论所从领先在国内开头锐电池的研制。先后研制成功了500W、100oW的锹电池样机,成功开发了4价钝溶液制备、导电塑料成型及批量生产、电池组装配和调试等技术。2023年,锐钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目的,与中南大学合作介入了锐电池的研发。国家政策推动,我国机电池逐步进入商业化初期。2023年,VRBP
5、OWerSyStemS公司开头在南非、日本、美国等国家建立VRB系统电站,开头进展商业化运营。2023年,VRBPowerSystems开头大范围内推广全机液流电池储能系统,承接一系列工程工程。2023年,中国普能实现对全球最大锐电池公司VRBPowerSystems公司的资产收购,包括其拥有或掌握的全部专利、商标、技术隐秘、设备材料等。此外,VRBPowerSystems公司的核心技术团队参加合并后的公司。1.2.我国帆电池储能业务已初步商用121.锐电池应用工程规划近年来,我国储能装机量快速增长,帆电池相关储能工程也取得大量进展。以帆电池为代表的液流电池,2023年装机规模为20MW,20
6、23年装机规模达100MW,银电池装机量增长快速。目前我国钝电池渗透率1%左右,将来进展前景宽阔。我国锐液流电池已实现在智能电网、通信基站、偏远地区供电、可再生能源及削峰填谷等工程中的应用。以北京普能为例,目前其机液流电池储能应用涵盖千瓦级至兆瓦级系统。其中千瓦级系统主要由电池模块/2OkWh储能系统/4OkWh储能系统构成,主要应用于试验室能源存储、通信基站供电等。兆瓦级系统主要由多个250kW标准模块组成,并涵盖电堆构造、储液罐以及电子设备、掌握装置、空调系统等,目前主要应用于电网储能、削峰填谷等工程。图5:VRBESS系统应用案例(2)Riso国双睑章丹麦)12OkWhVRBESS因系统
7、Winatrique(肯尼亚)5KWVRRESS系既方尧翱库122,帆电池储能应用场景依据不同储能应用场景,机液流电池系统主要分为集装箱型及建筑物型。小规模的液流电池系统根本上是集装箱化,大规模的能源基地的液流电池系统根本为建筑物化。此外,德国已消灭家用小型机电池储能产品,我国家用银电池产品市场有待突破。德国VoItStorage公司已推出1.5kW6.2kWh家用锐液流电池产品,协作家用光伏系统即可实现能源自给。目前推出的产品尺寸为5805801406mm,并且可通过多个产品串联提高储能系统功率与容量。图7;北京普能液流电池系统供应国家风光储输示范项目123.模块化钢电池堆设计锐液流电池储能
8、系统的一个显著优势是它的模块性,即系统的功率组件与容量组件可以独立设计。如兆瓦级系统设计由可多个25OkW标准模块组成,VRB-ESS系统的额定功率由电堆的数量打算而储电容量则由电解液的体积打算。假设一套系统需要较高的额定功率或者额外的储电容量,那么简洁地增加电堆数量或者添加电解液就可以解决了。1.3.锐电池规模应用前景宽阔131.政策推动银电池高速进展依据发改委、能源局关于加快推动型储能进展的指导意见提出的主要目标:到2025年,实现型储能从商业化初期向规模化进展转变。型储能技术创力量显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,在高安全、低本钱、高牢靠、长寿命等方面取得长足进步,标准体系根本
9、完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式根本成熟,装机规模达30GW以上。型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。到2030年,实现型储能全面市场化进展。型储能核心技术装备自主可控,技术创和产业水平稳居全球前列,标准体系、市场机制、商业模式成熟健全,与电力系统各环节深度融合进展,装机规模根本满足型电力系统相应需求。型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。以2025年电化学储能累计30GW计算,估量2025年锐电池增装机达1.7GW,增渗透率达20%;至2025年锐电池累计装机4.3GW,累计渗透率达14%o随着钢电池商业化推广政策的提出,估量锐电池渗透率在将来几年内将逐步提
10、升,并在2025年到达增装机20%渗透率,以实现国家2025年型储能技术装机规模30GW的要求。银电池累计装机5年CAGR达112%,银电池市场前景宽阔。图11:铀液流电池年度累计装机预期1.3.2.银电池储能应用优势明显在各类储能电池中,银液流电池优点格外明显:1)安全性高:锐电池无爆炸、火灾隐患。锐电池的活性物质以液态形式贮存在电堆外部的储液罐中,流淌的活性物质使浓差极化可减至最小,即使正负电解液混合,也无危险,但电解液温度略有上升。此外,其全部的部件根本上都浸泡在溶液当中,散热得到了溶液的支持,同时由于开放的体系,不会存在类似锂电池热失控这一问题。2)储能上限高且可控:电池容量取决于外部
11、活性溶液的多少,通过增加电解液的体积,可以任意增加钢电池的储能容量,相比于锂电池来说它的可扩大性格外大,调整简洁。3)功率大:通过增加单片机电池的数量和电极面积,增加电解液的浓度,可以提高弱电池的功率。4)效率高:由于弱电池电极的催化活性高,正负活性物质分别储存在正负电解液储槽中,避开了正负活性物质的自放电消耗,满充后可长期保持,极低的自放电率,自放电几乎可以无视不计。充放电能量转换钝电池的效率高达75%以上。5)使用周期长:由于锐电池正负活性物质分别只存在于正极和负极电解液中,在充放电过程中不存在简单的固相反响,因此电池寿命长。能耐受大电流充放,可以在不损坏电池的状况下进展深放电,循环次数1
12、3000次以上,电池使用寿命可达15-20年。6)响应速度快:锐电池组布满电解液瞬间启动。运行过程中,充放电状态切换仅需0.02秒,响应速度为1毫秒。7)充电便捷:可以通过直接更换电解液实现银电池的瞬间充电。8)环境友好:和常用的铅酸电池相比,在静态运行时,寿命周期内总的排放量仅有铅酸电池的7-25%;电解液可更换、回收,离子膜不需要贵金属作电极催化剂,电极材料多为碳材料制品。9)安置便利:帆电池可全自动封闭运行,正常工作时对外界无污染,安装定位自由度大,除温度外对安装环境没有过高要求。另一方面,机电池也存在明显的缺点:1)体积、质量浩大:受制于电解液中离子溶解度上限,银电池比能量密度低,且技
13、术难以突破。同样能量的银电池体积可达锂电池的3-5倍,质量达2-3倍。因此,锐电池仅能适用于静态储能系统,难以应用于电动汽车、电子产品等领域。2)环境温度要求:银电池通常工作环境温度需保持在O-45C,温度过低会导致电解液凝固,而温度过高则会导致溶液中的V5+形成V2O5析出,从而堵塞电解液通道,导致电池报废。3)副产物处理要求高:电解质的原料、正沉淀和由泄漏的正溶液的空气枯燥形成的薄层都具有一样的东西,即V2O5,是一种高毒性的化学品。4)高本钱、高维护本钱:本钱昂扬,目前5kW锐电池仅材料本钱可达40万以上;正常使用状况下,每隔两个月就要由专业人士进展一次维护,高频次的维护使其难以在用户侧
14、广泛应用。1.3.3,银电池本钱问题亟待解决目前本钱问题仍是弱电池大规模商业应用面临的最大挑战。由于尚未规模化商用,且受制于设备、产能以及高额的前期投入,目前锐电池本钱约为锂电池的2-3倍。以当前集装箱交付的价格(含电池包、温控系统、换流系统、消防系统、监控系统等,目前银液流电池本钱达3-3.2元/Wh,比照目前储能锂离子电池本钱约1.2/.5元/Wh,弱电池仍面临巨大的价格压力。随着政策推动,帆电池形成规模化、集群化产业后,电池本钱有望进一步下降。图12:钢电池、锂电池成本均呈下降趋势VtmM*(USDcW)2.钢铁及储能应用大扩张,银金属供需紧平衡帆是一种银白色金属,在元素周期表中属VB族
15、,是过渡金属。钝的熔点很高(1890),沸点3380,与锡、铝、鸨、铝并称犯难熔金属。密度6.11gcm3,有延展性,质坚硬,无磁性。在空气中不易氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。不易腐蚀,在碱、硫酸和盐酸中也相当稳定。高温下,金属银很简洁与氧结合,依次氧化成棕黑色的三氧化二银、深蓝色的二氧化钝,并最终成为桔黄色的五氧化二银。(报告出品方/浙商证券,邓伟、马金龙)1.产业、政策、需求推动,锐电池初步商业化2023年7月,国家发改委、国家能源局公布关于加快推动型储能进展的指导意见,提出坚持储能技术多元化目标:1推动锂离子电池等相对成熟型储能技术本钱持续下降和商业化规模应用;2)实现压缩空气、液流电
16、池等长时储能技术进入商业化进展初期;3)加快飞轮储能、钠离子电池等技术开展规模化试验示范;4)以需求为导向,探索开展储氢、储热及其他创储能技术的争论和示范应用。1.1. 液流电池技术在近年来逐步成熟1.1.1. 银液流电池简介全锹液流电池,寿命长、规模大、安全牢靠。锐电池全称为全锐氧化复原液流电池(VanadiUmRedoxBattery,VRB),为液流电池的一种,是一种基于金属银元素的氧化复原的电池系统,其电解液是不同价态的银离子的硫酸电解液。依据电化学反响中活性物质的不同,液流电池可分为钝液流电池、锌基液流电池、铁铝液流电池等。其中全钝液流电池,寿命长、规模大、安全牢靠的优势尤为突出,成
17、为规模储能的首选技术,在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有宽阔的应用前景。液流电池工作原理为通过外接泵与交换膜实现离子电化学反响。全锐液流电池是一种二次充电电池。利用VO2+/VO2+、V2+V3+两对氧化复原电堆的钝离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中。通过外接的泵,将电解液运输至电池堆内的正极室和负极室,使其在不同的储液罐和半液态的闭合回路中循环流淌,并采用离子交换膜作为电池组的隔膜,电解质的溶液流过电极外表产生了电化学反响,从而实现钢电池的充放电过程。图1:机电池充放电工作原理未羽留库1.12锐电池进展历程我国锐电池相关技术储藏充分,
18、工业应用前景宽阔。锐电池相关争论源于1984年UNSW对2/3价与4/5价银离子电对在氧化复原电池中的应用,并于1988年开头进入工业研发阶段。1995年,中国工程物理争论院电子工程争论所从领先在国内开头锹电池的研制。先后研制成功了500W、100OW的锹电池样机,成功开发了4价银溶液制备、导电塑料成型及批量生产、电池组装配和调试等技术。2023年,锹钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目的,与中南大学合作介入了锐电池的研发。国家政策推动,我国机电池逐步进入商业化初期。2023年,VRBPoWerSyStemS公司开头在南非、日本、美国等国家建立VRB系统电站,开头进展商业化运营。2023
19、年,VRBPowerSystems开头大范围内推广全机液流电池储能系统,承接一系列工程工程。2023年,中国普能实现对全球最大帆电池公司VRBPowerSystems公司的资产收购,包括其拥有或掌握的全部专利、商标、技术隐秘、设备材料等。此外,VRBPowerSystems公司的核心技术团队参加合并后的公司。1.2. 我国银电池储能业务已初步商用1.2.1. 锐电池应用工程规划近年来,我国储能装机量快速增长,帆电池相关储能工程也取得大量进展。以银电池为代表的液流电池,2023年装机规模为20MW,2023年装机规模达100MW,锐电池装机量增长快速。目前我国银电池渗透率1%左右,将来进展前景宽
20、阔。我国帆液流电池已实现在智能电网、通信基站、偏远地区供电、可再生能源及削峰填谷等工程中的应用。以北京普能为例,目前其锐液流电池储能应用涵盖千瓦级至兆瓦级系统。其中千瓦级系统主要由电池模块/2OkWh储能系统/4OkWh储能系统构成,主要应用于试验室能源存储、通信基站供电等。兆瓦级系统主要由多个25OkW标准模块组成,并涵盖电堆构造、储液罐以及电子设备、掌握装置、空调系统等,目前主要应用于电网储能、削峰填谷等工程。图5:VRBESS系统应用案例(2)RiSO国家实验室(丹麦)12OkWhVRB-ESS系统Wlnafrique(肯尼亚)5KWVRB-ESS系统1.2.2. 银电池储能应用场景依据
21、不同储能应用场景,机液流电池系统主要分为集装箱型及建筑物型。小规模的液流电池系统根本上是集装箱化,大规模的能源基地的液流电池系统根本为建筑物化。此外,德国已消灭家用小型帆电池储能产品,我国家用锐电池产品市场有待突破。德国VoltStorage公司已推出1.5kW6.2kWh家用锐液流电池产品,协作家用光伏系统即可实现能源自给。目前推出的产品尺寸为5805801406mm,并且可通过多个产品串联提高储能系统功率与容量。图7:北京普能液流电池系统供应国家风光储输示范项目1.23模块化银电池堆设计帆液流电池储能系统的一个显著优势是它的模块性,即系统的功率组件与容量组件可以独立设计。如兆瓦级系统设计由
22、可多个25OkW标准模块组成,VRB-ESS系统的额定功率由电堆的数量打算而储电容量则由电解液的体积打算。假设一套系统需要较高的额定功率或者额外的储电容量,那么简洁地增加电堆数量或者添加电解液就可以解决了。1.3,银电池规模应用前景宽阔1.3.1. 政策推动银电池高速进展依据发改委、能源局关于加快推动型储能进展的指导意见提出的主要目标:到2025年,实现型储能从商业化初期向规模化进展转变。型储能技术创力量显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,在高安全、低本钱、高牢靠、长寿命等方面取得长足进步,标准体系根本完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式根本成熟,装机规模达30GW以上。型储能在
23、推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。到2030年,实现型储能全面市场化进展。型储能核心技术装备自主可控,技术创和产业水平稳居全球前列,标准体系、市场机制、商业模式成熟健全,与电力系统各环节深度融合进展,装机规模根本满足型电力系统相应需求。型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。以2025年电化学储能累计30GW计算,估量2025年银电池增装机达1.7GW,增渗透率达20%;至2025年锐电池累计装机4.3GW,累计渗透率达14%o随着银电池商业化推广政策的提出,估量银电池渗透率在将来几年内将逐步提升,并在2025年到达增装机20%渗透率,以实现国家2025年型储能技术装机规模30
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