钜大LARGE | 点击量：920次 | 2021年12月20日
氢燃料动力电池和储能锂离子电池谁更具成本效益？MIT新研究为你揭秘
氢燃料发电设施和锂离子电池储能系统哪个更具成本效益？这个问题相信大家都有疑惑。根据麻省理工学院的一项研究，氢燃料发电设施将与锂离子电池储能系统在季节性储能应用方面展开市场竞争，其成本竞争力将取决于它们可能取代的天然气发电厂热效率。
那么，全球燃料电池发展现状如何呢？
目前，燃料电池根据其应用场景不同可大体分为交通运输用、固定式、便携式燃料电池，近年来需求量均呈现爆发式增长。2020年度全球燃料电池出货量达1,319兆瓦，2016年-2020年复合增长率约26%。其中，交通运输领域需求上升尤为显著，年复合增长率约34%。
截至2020年底，全球氢燃料电池汽车保有量超过3万辆，行业市场规模超1.2万亿元。韩国成为首个氢燃料电池汽车保有量超过万辆级的国家。我国保有量为7352辆，约占全球规模的24%。当前燃料电池整体应用领域由清洁电站、辅助电源为应用场景的固定式电源向交通运输为应用场景的车用电源转变。据国际氢能委员会的预测，到2050年全球氢能源消费将占全球总能源需求的18%，将为氢燃料电池及设备创造近20万亿元人民币的市场价值。
至于锂离子电池储能系统，目前已有超50家电池企业布局
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
当前，储能已经成为新能源汽车之外锂电池企业的下一个战场，据不完全统计，目前国内储能锂电池企业已超过50家，几乎所有动力电池企业都在储能领域有动作。以下为主要企业储能布局情况（排名不分先后）：
宁德时代
宁德时代布局储能时间较早，目前已与多方合作共建完整储能产业体系。
在该领域，早在2018年，宁德时代就与福建投资开发集团和中国电建集团下设公司合作，成立晋江闽投电力储能科技有限公司。随后宁德时代入股时代星云、与国网综合能源成立两家合资公司、牵手易事特、科士达成立合资公司。
2020年底，宁德时代2.21亿元入股储能领域上市公司永福股份，成为其第三大股东。今年双方还合资成立了“时代永福”，探索“光伏+储能”模式。
今年4月28日，宁德时代还发布公告称，将联合ATL设立合资公司，投资140亿元开发家用储能、电动两轮车等领域。
6月3日宁德时代“100MWh级新型锂电池规模储能技术开发及应用”项目通过工信部验收。该项目攻克了12000次超长循环寿命、高安全性储能专用电池核心技术,达到超长寿命、高安全性的项目指标。
根据宁德时代的2020年年报显示，在储能市场，2020年宁德时代实现储能系统销售收入为19.43亿元，同比增长218.56%。
比亚迪
比亚迪专业从事电池储能、微电网等新能源的研发、生产、销售和服务已有13年，全方位覆盖了小到家庭储能产品、中到工商业储能系统和大到公用级别集装箱系统的市场需求，业务范围涉及全球50多个国家、300多个城市，到目前全球总销量超过1.7GWh，为全球合作伙伴提供了近百个工业级储能解决方案，创造了全球多个第一。
亿纬锂能
亿纬锂能很早就开始对储能布局，从2016年开始策划，2017年的研发筹备再到2018年量产，已经陆续推出多款储能专用电芯产品，应用到火电联合调频、电网侧集中式储能、用户侧储能电站等领域。在不同的应用场景，亿纬锂能的产品都能达到很好的性价比和安全性能。
目前亿纬锂能在通讯储能、电力储能、风光储能、分布式能源系统等领域均有布局。数据显示，2020年亿纬锂能电化学储能装机量超300MWh，全国排名第四，实力领先。
此前，亿纬锂能中标中国移动2020年通信用磷酸铁锂电池产品集中采购项目；参股储能系统公司沃太能源，并供应储能电芯；供应华为3GWh储能产能今年将投产并开始交付。
今年，亿纬锂能牵手林洋能源成立合资公司，其中亿纬动力出资6500万元，占合资公司65%的股份。6月30日，合资公司亿纬林洋10GWh储能专用电池项目开工。
派能科技
派能科技是国内首家上市的锂电储能企业，公司坚持磷酸铁锂软包路线，储能业务包括以海外家用储能为主的国际业务及背靠中兴体系的通信储能备电业务两大块，其中海外家用储能业务占比逐年提升，2020年占比已超8成。
截至2020年底，公司已形成年产1GWh电芯产能和年产1.15GWh电池系统产能。2019年，公司启动扩建了年产0.5GWh电芯生产线，预计2021年达产。此外还规划新增4GWh锂离子电芯产能和5GWh储能锂电池系统产能。
国轩高科
国轩高科储能业务的三个方向为大型储能电站系统、家庭小型储能系统和备电电源。主打产品有集装箱式储能系统，48V通信基站系列电源，5KWH/10KWH户用储能电源等。储能市场是公司未来重点拓展领域之一，目前已经与华为、中国铁塔、国家电网、中电投等企业达成合作。
中天科技
中天科技组建了“光伏产业”和“储能产业”双链条，其中储能领域主要立足大型储能市场、后备电源市场向国内外全面发展。储能系统方面以大型储能系统技术为核心竞争力，发力电网侧、用户侧及电源侧储能应用，并承接了多项重大工程项目，累计达500余MWh。
还陆续中标多项如湖南龙山大灵山等电网侧、发电侧、用户侧储能系统及EPC总包项目，装机量超103MWh。后备电源方面中天科技为5G基站集中供应配套后备电源系统，2020年度曾在中国移动磷酸电池集采中以中标；另有铁塔多个省、市级招标项目中标，全年累计中标逾800MWh。
欣旺达
欣旺达2020年全年储能总装机量超800MWh，储能管理业务实现营业收入1.8亿元，电力储能、家储、网络能源业务均呈上升趋势。电力储能领域参与了国内海上风电2MWh项目、上海综合能源世博最佳实践区东南亚2.45MWh储能项目、北美商储晶科非洲1.2MWh项目等，还承接“多能互补集成优化的分布式能源系统示范”的国家智能电网重大专项。
鹏辉能源
目前鹏辉能源已经进行了小型家储、大型储能（发电侧、电网侧、用户侧储能）和通讯基站备电储能等全方位的布局。今年一季度，鹏辉能源储能产品收入增长近一倍。其家庭储能客户有weco、古瑞瓦特等，大型集装箱储能的客户有南方电网、阳光电源、天合光能等。
通讯储能方面在中国铁塔的份额位居前三，同时，在去年8月还正式进入中兴无线通讯系统用锂电池供应链。光伏储能方面，鹏辉能源2020年装机量已突破30MWh，今年预计将突破100MWh，未来1-2年将进入快速发展阶段，与天合光能的合作公司经营如期开展，首条生产线预计在一季度投入批量生产。
今年7月，鹏辉能源控股子公司鹏力通盛与华电重工签署框架合作协议。双方将围绕国内外电力行业范围内的低压配电设备、储能系统及电池设备业务展开合作。
南都电源
自2011年起，南都电源积极探索、拓展全球储能市场，目前已经具备了从研发、设计、制造、集成到运维、服务、回收的储能系统全生命周期解决方案的提供能力，业务遍及全球40多个国家和地区，累计装机规模接近2GWh，在发、输、配、变、用等电力系统各个环节都积累了丰富的项目应用经验。
远景能源
远景能源是全球领先的智能风电和智慧储能系统技术公司，创造了中国风电市场的多项第一，2020年远景能源在央企风电招标项目中，中标量第一。远景能源的智慧储能系统具备全栈技术能力和解决方案，储能电芯来源于远景AESC电池业务。截至2021年1月，远景储能在手订单已超过800MW。
中航锂电
储能电池领域，虽然中航锂电市场占有率还不高，但座兆瓦级储能电站，海拔最高的储能电站，规模最大的电网侧单体储能电站，均由中航锂电承建。国家电网、南方电网都是中航锂电的牢固客户。
据中航锂电介绍，由于产能不足，利润相对较低的储能业务没有大范围开拓，只是通过承建部分技术含量较高的项目来完成技术储备和团队建设。产能规模提升之后，会加大力度开拓储能业务版图。
昆宇新能源
昆宇新能源是一家通信储能锂电池生产商，专业从事锂离子电池研发、生产和销售的高新技术企业。2019年底，昆宇新能源团队以MBO方式承接了光宇国际集团科技旗下全部储能业务。
去年12月8日，昆宇电源与常德经开区、常德财鑫金融合资投建的6GWh通信储能电池生产基地项目签约，首期项目建成后，可实现年产能1.5GWh。
光宇电源哈尔滨的三座工厂年产能达到8GWｈ，深圳工厂拥有0.5GWｈ，此外，光宇电源在建中的生产基地，规划年产能6GWｈ。
拓邦股份
拓邦股份2006年成立锂电事业部，在惠州建设了7万多平米生产基地，拥有电芯、BMS、Pack的锂电池一站式生产能力。公司海外业务以家庭储能为主，国内主要涉足通信及电力储能等。在通信储能领域，目前积累了中国移动、中国铁塔两大头部企业。
鉴于此，麻省理工学院的科学家在技术和经济方面进行了分析，以评估氢燃料发电设施与锂离子电池储能系统在替代天然气发电厂发挥作用之间的潜在竞争，并发现锂离子电池储能系统在成本方面可能是最有效的解决方案，尽管在某些情况下氢燃料发电设施是一种更加可行的替代方案。
他们在发表的一篇名为《按季节平衡加州电力系统的技术经济分析：氢气与锂离子电池》论文指出，采用氢气为燃料的燃气轮机(HFGT)目前能够以1,320美元/kW成本运营，将会取代天然气发电厂，可以满足季节性平衡电网的需求。论文中假设氢气燃气轮机(HFGT)的维护成本与天然气发电厂的维护成本相同，每年约为13美元/kW，而氢气的运输成本估计为0.6美元/kg到2美元/kg。
此外，根据麻省理工学院的科学家的计算，目前绿氢的生产成本在3美元/kg到10美元/kg，具体取决于生产条件，而灰氢或蓝氢的生产成本分别为1美元/kg和1.50美元/kg。他们在文章中指出，“假设质子交换膜(PEM)电解槽的利用率为40%，输入电力成本为10美元/MWh，绿氢的生产成本为5美元//kg，绿氢目前的成本显然比灰氢或蓝氢更昂贵，但随着市场需求的增加，预计到2050年，绿氢生产成本将下降70%。”
至于锂离子储能系统的成本，100MW/400MWh电池储能系统的建造成本可能降到236.5美元/MWh。
麻省理工学院的研究团队在这两种能源能够满足2019年加州天然气发电设施实现的发电量的情况下，比较了氢气燃气轮机(HFGT)和大型锂离子电池储能系统的平准化能源成本(LCOE)。并假设部署的这两类项目工作寿命均为15年，贴现率都为10%。报告进一步解释说，“我们将氢气燃气轮机(HFGT)的年燃料消耗量计算在购买氢气运行设施相关的总成本之内，而锂离子电池储能系统的年燃料消耗量等于储能系统中存储电力的总成本。”
分析表明，氢气燃气轮机(HFGT)的竞争力主要取决于它们应该替换的天然气发电厂热效率。而热效率代表着发电厂的效率。研究人员声称，当热效率更高时，氢气燃气轮机(HFGT)比锂离子电池储能系统更具竞争力。此外，他们发现由二氧化碳捕获产生的蓝氢驱动的氢燃气轮机(HFGT)可能是天然气发电厂更具成本竞争力的替代品。研究人员在论文指出：“我们发现当今市场的电价不足以证明对这项技术的投资是合理的。但是，我们注意到随着可变可再生能源发电量在市场中的份额不断增长，市场内可能出现更极端的电价模式。”中国储能网，融资中国
