新型储能四大技术路线分析

新型储能四大技术路线分析全球能源互联网发展合作组织预测，2060年全社会用电量将达17万亿千瓦时，人均用电量达到12700千瓦时，清洁能源和新能源装机占比将达90%以上。随新能源大规模接入，为克服风光电的间歇性、波动性，整个电力系统正从〃源-网-荷”到〃源-网-荷-储”转化，储能将成为新型电力系统的第四大基本要素。《“十四五”新型储能发展实施方案》将锂电池、液流电池、钠离子电池、固态锂离子电池、高性能铅炭电池、压缩空气储能、超级电容器、液态金属电池、金属空气电池、氢（氨）储能、热（冷）储能等多种新型储能技术列入实施方案。目前比较主流的储能技术有锂离子电池、钠离子电池、全钒液流电池、氢燃料电池四种。锂离子电池V钠离子电池01工作原理锂离子电池是以锂金属或锂合金为负性材料，使用非水电解质溶液的电池，于1912年首次提出研究锂金属电池。20世纪70年代，锂离子电池由于锂金属的化学特性非常活跃，因此锂金属的加工、保存和使用对环境要求很高。随着科学技术的发展，目前锂离子电池已经成为主流。钠离子电池工作原理与锂离子电池〃摇椅式”原理相同，利用钠离子（Na+）在正负极材料之间的可逆脱嵌实现充放电。钠离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，和锂离子电池的生产设备基本可实现兼容，降低了产业化难度。02成本对比锂原材料价格持续上涨。截至2022年3月，主要原材料电池级碳酸锂盐价格突破50万元/吨，创历史新高。钠资源丰富、价格低廉稳定，10年价格保持在1000-4000元/吨。据钠电龙头中科海钠测算，钠离子电池材料比磷酸铁锂电池低约1/3。铜基钠离子电池原材料成本为0.29元/Wh，磷酸铁锂电池材料成本为0.43元/Wh。钠离子电池成本■正钠离子电池成本■正根材特■负极粉14 电帮液隔般，集流体■其他.•丁与三佃由"旧锂、钠原材料价格差异外，还有正负极材料的影响。锂离子电池负极集流体必须为铜箔，而钠离子电池正负极集流体材料均可选择铝箔，光是这一部分就有接近10%的成本下降。03资源对比锂元素的丰度低，地壳丰度仅为0.006%，且大多数集中在南美洲，引发各大电池厂商供应焦虑。而钠离子在地球上的储量则十分丰富，其在地壳中的丰度位于第6位，更重要的是钠分布于全球各地，完全不受资源和地域的限制。元素选择更廉价；负极所用硬碳、软碳工艺要求更低，电耗更低，具备低成本潜力；负极集流体用廉价铝箔。04市场布局目前全球锂电池市场主要集中在中日韩，三国合计市场份额超过90%，美国和欧洲市场均不突出。而中国的锂电池市场又是三个国家中规模最大和发展速度最快的。锂电池在新能源汽车、储能等领域的应用在不断被探索，这两个市场的逐步成熟，将为电池产业提供更大的成长空间。我国锂电池主要应用于电动汽车、电动工具、电动自行车、3C数码产品等领域。资料来源：高禾投资研究中心钠电产业链布局承袭锂电，利于产业化快速导入。我国钠离子电池产业链还处于初级阶段，产业布局尚不成熟。钠离子电池产业链结

构与锂电类似，包括上游资源企业、中游电池材料及电芯企业。钠离子电池产业61布局资料来源：国泰金安证券研究时代、中科海纳、钠创新能源、鹏辉能源、欣旺达在内的多家公司均已布局钠离子电池。电池企业陆续布局，宁德时代推动产业链成形。目前，包括宁德电池企业陆续布局，宁德时代推动产业链成形。目前，包括宁德国内企业钠离子电池布局:国内企业钠胤于电怦局产!1布可■酉上市宁罂盼代非症出第T弋罚业蟋辑子电池，位可如占年将形成是末产业建是中科海纳1.与三岐畦旅含作.共同建"琪首景颛R子同池剋毗■产线-规划产维SGWh.会瞄朗鼻设』-IffilGwhfff于2岭W年正式投产.A与华阳的粉台作,共注年产能跑g吨C-tl.SCwhJ的构蔓于正位哦材i林生产境（2021）PM2年投产「并于网日3年JT产堇上。GWh完成虹元械A吨植窗（慌方：居橱捌姿本?钠创新能*1.预计如”年年产咨岗头醛钠兰剧寸料生产圈产,当所江医的授济15{3段立（持粉口％）此Pie-AffiB®,若手万瞰gf期呈正变材料;an都也的生产完南目元吼户僧-蜓宅爸tg:宝丰创投}斑入钢存子电SS中的折风JE翘向钠朝于电池补钠.惆圈子勇池及盹的客项专利•与两开大学合作设立院士工作站d目前暂未量产蹄2019毋胃入叱,推!U11J弭肖融则于电馅生产电否21年H1半年曲H已完威交付小就■】前网IBS鹿孑电芯.睇会井大1代量生产足仆0皓任2021^.开披出全^第一SVfSffiBtm.ig.第一代量产产晶格于FtlN年*面启动㈱..L；航云为心打）资料来源：公司公告、国泰金安证券研究全钒液流电池VS氢燃料电池01工作原理全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。具有储能效率高，循环寿命长，安全可靠,低成本等优点。钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。全机液流电池■+T质子交换膜T正正极电解液资料来源：国泰金安证券研究氢燃料电池与全钒液流电池结构与原理类似，电堆是系统的核心部件，是发生电化学反应和产生电能的场所，电解液或氢气储存在外部储罐中。鉴于单个电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。

氢燃料电池资料来源：国泰金安证券研究02成本构成全钒液流电池成本较高为限制其商业化发展的重要因素，目前钒液流电池成本达3-3.2元/Wh。全钒液流电池系统成本受关键材料、电堆结构、操作条件等多因素的影响，以1MW/6MWh钒电池系统为例，成本占比最大为钒电解液材料成本，占总成本的37%，电堆材料成本达到31%。1MW/6MWh钒电池系统成本拆分：

■钢”■控制系统电解湘料 37%-电解液储瓶 ■钢”■控制系统电解湘料 37%-电解液储瓶 5%资料来源：国泰金安证券研究暖装箍\击冬书场>21温控系统\循环系统/3努电堆材料 31%氢燃料电池的电堆是燃料电池系统的价值量核心，同时成本占比最大，国内电堆在核心材料缺乏与关键技术方面存在短板。氢燃料电池电堆成本构成:XX他的样资料来源：国泰金安证券研究XX他的样资料来源：国泰金安证券研究03资源对比根据IEA和中国氢能联盟的数据，2019年，全球氢气产量有1.2亿吨，这其中，为制备氢气所需要消耗的一次能源约2600亿方天然气和1.6亿吨煤炭。氢能主要制备方式有几个主要来源。工业副产氢约占39%，天然气制氢约占42%，煤制氢约占18%，其他制氢约占1%。而在国内，主要是：煤制氢64%，工业副产氢占21%，天然气制氢占14%。其他制氢占1%。据USGS数据，全球已探明钒矿储量共计2200万吨，其中中