【申万宏源2021碳中和大会】李建林：中国十四五储能需求分析及核心指标解读_新浪财经

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　　【申万宏源2021碳中和大会】余潇潇：实现碳达峰和碳中和对各行各业是千载难逢的机遇

　　2021年5月11日下午，申万宏源2021碳中和大会暨上市公司见面会水风光储论坛，中国可再生能源协会储能专业委员会副主任委员，北方工业大学储能院院长李建林做题为《中国十四五储能需求分析及核心指标解读》主题演讲。

　　【嘉宾简介】李建林，中国可再生能源协会储能专业委员会副主任委员，北方工业大学储能院院长，曾入选2020年国家级高层次人才工程，并被授予有突出贡献的中青年专家，深耕储能领域多年。

　　全文如下：

　　李建林，中国可再生能源协会储能专业委员会副主任委员，北方工业大学储能院院长，曾入选2020年国家级高层次人才工程，并被授予有突出贡献的中青年专家，深耕储能领域多年，演讲主题是十四五储能需求分析及核心指标解读。

　　我2005年开始，在中科院电工所做风电光伏，做到2009年，在2009年的时候，因为咱们风电光伏发展很多了，后来电网公司在张北做了一个示范工程，后来我就做储能，一做就做十年，在十年期间，见证了我们国家储能发展艰辛的历程，我简单回顾一下。在这十年期间，前面几位专家提到了，我们国家储能大概经历了几个阶段，或者存在几个态势。

　　第一个，储能离我们越来越近，以前最开始储能从用户侧零零散散一点点，到电网的发出配送环节都有储能，大家都能感觉到，最开始在风电光伏里加储能，后来在辽宁50瓦的风电，提升风电的接纳能力，我们在青海光伏电站，50兆的光伏电站，验证了储能提升光伏外送的能力。我们在山西找了8个火电场，验证储能调频能力。时至今日，我们国家提出两个一体化，水电、风电、火电搅在一起，不知道谁是谁。打破了储能以前的定义，不管你是电网侧还是电源侧，只要能提升可再生能源发电能力，提升电网接纳能力，都可以。储能离咱们越来越近了，包括在北京的怀柔、延庆有两个大型的储能电站，在轨道交通也有很多，所以储能离咱们越来越近了。这是第一个态势。

　　第二个，储能装机规模越来越大，我们当年在张北做的时候，储能是百千瓦级别一个，后来到500千瓦，到5兆瓦、10兆瓦到百兆瓦级，我们在江苏、河南、湖南都有百兆瓦级室外工程，包括在青海，有50兆瓦级的储能电站，我们正在规划，在我们国家有8个G瓦级储能电站，储能已经不是当年的小弟弟了，到今天遍布各个领域，包括它的规模也越来越大，到一定规模以后，就不能小看它了。

　　第三个，几位专家提到了，储能技术水平也在不断进步，我以磷酸铁锂为例，我们当年在张北做的时候，它的循环寿命大概是几百次，到后来发展到1500次，3000次，现在有厂家号称到万次，这个有夸大的成分，但是到6500次是没有问题的。另外从价格水平，几位专家提到，储能成本居高不下，我觉得有些主流电池，成本下降速度远远大于我们的预期。储能自身单机造价在降低，寿命在延长，它的用电成本在降低。好多人预判，在有限几年之内，光伏能实现真正的平价。我想储能前景是比较广阔的。今天我把十四五期间我们储能的需求做一个解读。

　　十四五开局之年，对我们国家新型储能提出很多国家战略要求，我从一些指标给大家解读一下。这个报告从以下几个方面讲一下。

　　第一个是双碳下储能需求分析。

　　第二是可再生能源电力消纳责任权分析。

　　第三个是十四五我国储能技术指标。

　　大家知道，此时此刻储能在国家层级受到高度重视，我以前做风电光伏的，在十几年前，我写了几篇文章，统计了我们国家储能政策，我们国家的红头文件，五个部委联合发文有40多项都不止，每10天每半个月出来一个新的政策是可能的，各个省配套政策更多，配套政策里面，涉及到可以操作的层级，比如说怎么给你补偿，这个给你很细，很多地方要求是按照10%，有些地方是20%，总之大家很关注它。

　　另外，教育部和发改委联合颁布了针对人才在储能技术领域的文件，我为什么在2019年离开电网公司，到高校里面，我负责学科建设，就是因为国家从人才角度培养新的一代，学习储能技术，做的最好的是西安交大。从今年开始到本科生，本科生学习储能，一共招27位，一般一个高校里面，分最高的是电信工程。储能比电信工程还要高。再往后，需要懂电子，再往后需要懂电网，再往后需要懂市场经济。任何一个学科培养的学生，都不足以涉足储能技术。我们电网公司招人的时候，很难招。国家看到这个问题，专门设立了储能学科，本科生到底修哪几门课程，才能胜任这个储能。国家下这么大决心，设立这个学科，可见我们储能至少大家能干到退休，总之储能在国家层级高度重视。

　　从2021年开始，每年风能与光伏装机，是100GW规模，按照15%的容量配置的话，大概每年需要新增15GW储能，按2小时标配，则电化学储能每年需要30GWh。

　　大家知道近期有26个高校在教育部申报了储能特训班，哪年招本科生几年毕业，意味着全国各地有点意识的高校都设立了储能学科。大家可以放心投储能，从事这个行业。

　　今天有很多发电企业，不管从国家能源集团，还是大唐、华能、华电、国家电投都发布了十四五的占比，从能源占比，包括时间点，都做了明确的点。

　　这里是装机规模，尤其是国电投这块，起到很好的带头作用，各家都给了明确的点。我统计了一下，国电投是2023年就达峰，大唐、华能都能在2025年达峰，可见各个集团的决心。这里面种种迹象表明，可再生能源是大发展的时期。你快了以后，和电网发展不匹配了，就会出现小的问题。

　　在2020年，我们国家弃风立马来了，弃风最高的是甘肃，下来是吉林、黑龙江和河北，弃风主要是发展新能源发展。弃光也是一样，在新疆、蒙西都有弃光。

　　这里面你让他弃掉不太合适。可再生能源电力消纳责任权重，必须消纳多少，有一个相应的政策，这一块每个省都有相应的指标，比如说2021年已经确立各省配额，到2022和2030年都有指标。

　　这里面可以看出来，在2030年这段时间内，实现40%、25.9%的比例，非水可再生能源配额完成压力比较大，如何把它解掉。除了刚才几大发电集团以外，电网公司这块为了实现3060目标也是有作为的，大概有几个措施。第一个对清洁能源大规模开发利用提供配置平台。

　　为各种新型能源设施提供边界服务。为提高全社会能效提供解决方案。

　　五年内每年投700亿，助力碳达峰碳中和目标。

　　发电企业很努力，电网公司也积极尝试，总之我们倒推储能市场前景，我们把它分成两个阶段，2025年，预判储能成本降至1500元/千瓦时，有些厂家做不到，但是这是一个趋势，这个预判了一下，2025年，我们市值到达6500亿。到2030年能达到万亿，我们生活在万亿储能市场，大部分各位是搞投资的，有人力资源的保障，有各大发电集团的作为，再加上金融资本的力量，我们的问题一定可以迎刃而解。

　　刚才我把这个趋势给大家讲一下，下面我介绍一下十四五期间，我们国家对储能的期望，或者是相应的战略目标，因为大家知道，在十四五期间，我们国家最高级别的计划就是国家重点研发计划，储能与智能电网专项，一共有6个方向，21个指南任务。

　　第一个是电池储能，有三个技术方向，7个具体任务。从电网角度而言，对储能时间长度很关注，因为电网需求多元，很短时的，需要超级电容器，力量很大，对这种有需求的。另外一个是调峰的，需要长时间维度，到两小时级到四小时级。按照时间长度，一个是中长时间的储能技术，这是对电网很重要的技术，这块可以看到，我们列的三个题目，第一个是G瓦时级，里面的储能技术。我们国家有8个G瓦级储能电站，有两个在青海，只有在一定规模以后才能做。到G瓦时级，从系统集成和能源调度，有很多核心技术掌握。另外一个是兆瓦时，本质是安全固态锂离子储能电池技术。大家知道一点点，之前在山西也发生过，后来在北京，之后在韩国，在前进过程当中有小问题是可以理解的。比如说我们常规的储能，加强安全管控，这是一种手段。另外找一个本质上安全的电池，是固态的锂电池，一时半会儿点不着它。这里探索新的储能技术。包括金属的硫基储能电池也在探索。

　　短时高频储能技术也关注，低成本混合型超级电容器，在轨道交通，是有前景的。除此之外对电池本身加速老化分析和寿命预测技术。还有基础支撑技术，比如说锂离子电池智能传感技术。这个热积累，快失控了，你感受不到。还有锂电池储能系统全寿命周期的储能技术。

　　对G瓦时级锂离子电池储能系统技术，寿命是15000次。国家战略是十四五期间到15000次，支持储能时间是2个小时以上，对电压等级，要到1500伏，咱们常规都是768伏，1500伏，电压抬升以后，电池效率高了。对额定功率，包括1分钟持续峰值功率，大于等于一倍的充放电额定功率。10兆瓦是什么意思呢，就是额定功率，能持续两年，这里面有一个预期服役寿命是25年，这个太有挑战了。现在最长的不到10年，25年之后发生什么事情，现在是不知道的。

　　系统规模到G瓦时。这里面可见国家的决心。列入到纸单里面，有很重要的导向作用。

　　兆瓦时级本质安全固态锂离子储能电池，DOD条件下单体电池循环寿命15000次以上，电池单体成本小于0.35元/瓦时。

　　系统循环性是12000次。环境适应温度是负40度到60度。

　　对金属硫基储能电池，这是新兴技术。要求充放电倍率小于等于0.5C，放电深度80%，DOD条件下单体电池循环寿命，具体要求是15000次。系统能量转换效率大于80%，系统循环寿命12000次，负20度工作环境下放电容量保持率大于等于80%，月自放电小于1.0%，系统成本大于0.6元/瓦时。安全性达到储能国际要求。

　　另外低成本混合型超级电容器单体，比如说中车集团，它和风电和光伏，在边角系统，另外在电网当中短时应对冲击负载，包括轨道交通有一定前景。对它提出一定要求，单体能量是15瓦时，比能量是大于等于70瓦时/千克，实侧最大比功率是大于等于30千瓦/千克。80%DOD条件下循环寿命大于等于20万次。负40度&5C放电容量保持率大于等于60%。系统容量是大于等于200千瓦时。

　　DOD条件下各单体电池循环寿命对比，包括电池系统成本有一个小的对比。这里面可以看到锂电池和固态电池，金属硫基，低成本混合型超级电容器做的比较。

　　另外从成本上可以看出，每个电池追求目标不一样，有的是3.5元，有的是6毛，有的是4毛，还有的是1元。

　　我们把十四五期间几个储能技术指标对比一下，不管是固态的还是按照我们这个表格笔划一下。包括系统成本上，都有这么一个值，大家可以关注一下，这个是国家应该已经颁布了，我们做了一些梳理工作，把这个指标拿出来，对比起来更直接一些。

　　支撑技术是储能电池加速老化分析和寿命预测的技术。一个电池使用一万次，不可能测一万次，这里有一个等值得到底能用多少次，这个技术本来就是一项科学问题，业界很有争议，我们经常说一个电池是344，344什么意思呢？满充满放，假如说充一会儿，不充了，放一会儿不放了，就是等值，等效的循环寿命，不能简单推，一个电池344，你浅充浅放是等值，中间到底怎么对应的，本来也是一个科学问题。这个研发计划里面，包括测试方法，包括边际条件，预期产出一个科学客观的对储能电池评判的方法。

　　对智能传感技术方面也有一些指标，比如说植入式传感器对电池容量影响，包括对电解也对传感器的影响，包括多信号采样频率，温度、气压、内部气体测试、电压测量范围等等都有指标。

　　大家都知道电池安全很重要，对于安全上，国家要求电池故障诊断技术准确率是大于等于85%，储能监控系统，1天前隐患预警，15分钟前事故预警。锂离子电池储能系统灭活技术，5s内扑灭，24小时不复燃。

　　另外全固态金属锂电池技术，这里面对它提出了要求，次数是1000次，包括能量密度等等都有相关要求，每个电池都有特别强的地方，相对也有弱的地方。取一个权衡，让你能容忍这个东西。

　　对于共性关键技术上，高安全、全气候动力电池系统技术，安全风险预警模型大于等于3个，对于电池系统发生热扩散90分钟内不起火不爆炸，电池系统200kN挤压不起火不爆炸，全气候、高安全动力电池系统装车。从-30度到0度升温时间小于等于3分钟等等，不多讲了。

　　对于车用固体氧化物燃料电池关键技术开发都有一些规定。

　　对于车载储能系统安全评估技术与装备，大家都知道，把储能系统让它可移动，应该是一个趋势。在江苏、河南、湖南，现在应急电源都可以用。对于车载系统安全评估也很重要，对于整个动力电池智能无损检测，从装机规模、响应时间、精度和预判准确率，都有相应的制度要求，只有达到这些指标才能做下去。

　　小结一下，在双碳目标下，2021年开始测算，每年风能与光伏的装机，要达到100GW，未来十年66%的用电量增量来自于非水可再生能源，发电负担很重。政策已给出各省份2021年消纳指标，2022到2030年增幅不低于1.47%。国家电投集团、国家能源集团等五大发电集团已给出2025年达峰目标。

　　面向未来高比例可再生能源消纳问题及电力供应峰谷加剧问题，应研究用于G瓦时。

　　这是我在储能领域的书籍，还有针对人的，我们现在正在弄第二期，弄到第44个人，大家有兴趣可以加入进来。

　　这是我做的几个专刊，有几个是电力系统保护与控制，有能效与管理，有中国电力等等。

　　这个屋子里全是储能，咱们两个一体化战略，国家尽可能多个地方，包括黄河水电，有更多的试点出现，这样咱们的储能离我们越来越近了，这个是我的二维码，大家可以加我。我一定知无不言，言无不尽。谢谢大家！