对中国储能技术创新路线做出科学预判

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挑战

中国“3060目标”强力推动了中国经济的系统化脱碳进程。作为全球第二大经济体,中国的全面脱碳路径,需要规模巨大的技术创新,特别是一些关键领域的低碳创新技术路线,将直接影响到脱碳进程的速度和成本。万千创新方向之中,哪些才是脱碳潜力巨大、技术可行、并具有长远经济和社会价值的创新方向?在成本、技术、市场空间和碳排放影响错综交叠的交互关系中,如何评估并识别最关键的创新需求并指导相应的技术创新投入,是我们面临的首要挑战。以储能领域为例,储能领域的技术路线多元,物理储能和电化学储能等各类储能技术的效率、经济性和适用场景等各方面都存在较大差异,各自具备不同的优劣势,且处于不同的发展阶段。本报告结合国际经验,探索中国技术创新评估的方法学,并尝试评估和识别储能领域的关键创新需求。

储能

指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程。储能包含机械储能、电化学储能、物理储能等多种技术路线,是可再生能源装机规模快速增长的重要支撑,有助于提高电网接入可再生能源的能力;其次,通过提供调峰调频等辅助服务,储能技术能够提高能源互联网的灵活性和稳定性;此外,储能系统还可以为多元能源系统能量管理和路径优化提供支持,提高电网运行经济性和推动能源交易模式变革。在碳达峰、碳中和进程中,储能的本质,是使电力系统更具灵活性和兼容度的技术和产业体系。在新能源发电技术和市场机制日渐成熟之后,构建源网储荷一体化的新型电力系统、支持高比例可再生能源接入,是中国碳中和进程中的关键阶段性目标,对中国经济的脱碳转型成败攸关。

解决方案

为应对以上挑战,碳信托联合国内合作伙伴,引入在英国、墨西哥等国已获得成功应用的技术创新评估模型,结合国内储能行业创新需求与机会、市场障碍、安全性、原材料可获得性与成本等要素,识别了储能行业重点创新方向和需求,并提出了低碳技术创新政策建议。

  • 梳理和总结了英国低碳技术创新的经验,重点聚焦于技术创新需求评估(TINA)和能源创新需求评估(EINA)两个项目,分别介绍了其项目背景、方法学、评估结果及影响,识别了英国技术创新需求评估的关键成功因素,为中国低碳技术创新提供借鉴。
  • 初步提出了中国低碳技术创新需求评估的方法学框架,将定量评估与定性分析相结合,并纳入了可能适用于不同技术的特定考量因素。
  • 以储能技术为例为该方法学进行了测试,对锂离子电池、钠离子电池、铅碳电池、全钒液流电池、压缩空气储能、钠硫电池、飞轮储能、超级电容器等储能技术的创新价值和经济价值进行了定量评估,同时结合专家研讨和打分,评估了不同技术的关键创新需求和创新机会。障
  • 针对国内低碳技术创新提出了一系列政策建议:
    • 增加对低碳技术领域研发创新的整体投入;
    • 识别重点技术创新领域,优选投入方向;
    • 采取多元化创新激励和资金投入方式;
    • 激励企业研发投入和产学研协作;
    • 鼓励金融投资机构参与低碳技术创新投资;
    • 加强国际间的合作以及国际应对气候变化和低碳领域的技术转移和科技成果分享。
影响力

通过《中国低碳技术创新需求评估》报告,初步搭建了中国低碳技术创新需求评估的方法学框架,并评估和识别了储能行业技术创新的需求和机会;为中国重点低碳技术创新领域和创新方向的识别和优选提供了借鉴和指导。

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重点方向

在现有的多种储能技术路线(锂离子电池、钠离子电池、铅碳电池、全钒液流电池、压缩空气储能、钠硫电池、飞轮储能、 超级电容器等)中,中国储能技术创新应该重点注电化学储能技术中的锂离子电池、全钒液流电池以及物理储能技术中的压缩空气储能。

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1000亿

根据模型输出结果,在乐观的形势下2050年中国储能市场规模将超过千亿元,锂离子电池市场规模将占据绝对优势地位,铅碳电池位居第二,其次是全钒液流电池和压缩空气储能技术。

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2500 亿

根据模型测算,从2018到2050年,研发创新能够为中国储能领域最高实现 2500 亿的成本节约。在中等情景下,化学储能研发创新价值累计可达到1511亿,物理储能研发创新价值可达到221亿。