哪種儲(chǔ)能方式會(huì)最終勝出

孫小兵

2022年7月17日

（以下內(nèi)容摘自作者《關(guān)于抽水蓄能投資的14個(gè)問(wèn)答》）

　　“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略提出后，我們對(duì)涉及的38個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了研究，綜合考慮技術(shù)迭代、系統(tǒng)成本、市場(chǎng)需求、資源稟賦等情況，我國(guó)要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，“能源是主戰(zhàn)場(chǎng)、電力是主陣地、風(fēng)光電是主力軍、新型電力系統(tǒng)是主方向”。風(fēng)電、光伏發(fā)電屬于隨機(jī)波動(dòng)電源，要適應(yīng)大規(guī)模高比例發(fā)展，必須構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)涉及多個(gè)方面，其中有兩個(gè)主要抓手，一是加大靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)；二是加大數(shù)字化、智能化建設(shè)。在靈活調(diào)節(jié)電源建設(shè)方面，儲(chǔ)能是關(guān)鍵措施之一。

　　在眾多儲(chǔ)能方式中，哪種儲(chǔ)能方式會(huì)最終勝出呢？

　　對(duì)行業(yè)的中短期預(yù)測(cè)是高風(fēng)險(xiǎn)的，但是，可以基于技術(shù)迭代、產(chǎn)業(yè)演進(jìn)、邏輯推斷做長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。目前，抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能是最具規(guī)模化應(yīng)用前景的三種儲(chǔ)能方式。從鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能的技術(shù)迭代來(lái)看，其存在很大概率于2030年之前，在經(jīng)濟(jì)性、安全性、適用性、靈活性等方面全面超過(guò)抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能。

　　主要基于以下判斷：

　　一、鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能的適用性和靈活性高于壓縮空氣儲(chǔ)能，更高于抽水蓄能。

　　二、從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能的安全性不存在無(wú)法突破的障礙，特別是鈉離子電池儲(chǔ)能，本身不存在安全性問(wèn)題。

　　三、到2030年，全球電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能行業(yè)對(duì)鋰離子（含鈉離子）電池的需求量約為34.5億千瓦時(shí)/年（參考高盛預(yù)估值），其中，儲(chǔ)能電池的需求量約為3.0億千瓦時(shí)/年。即，到2030年，動(dòng)力電池的需求量為儲(chǔ)能電池需求量的9倍以上，如此大的動(dòng)力電池消費(fèi)市場(chǎng)，足以支撐鋰離子（含鈉離子）電池的快速迭代。過(guò)去10年，受電動(dòng)汽車需求推動(dòng)，鋰離子電池的技術(shù)迭代很快，降本效果明顯。2010-2020年，全球鋰離子電池組平均成本由1100美元/千瓦時(shí)，下降至137美元/千瓦時(shí)，下降了87.5%。

　　四、長(zhǎng)期來(lái)看，鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能的單位成本呈下降趨勢(shì)，抽水蓄能的單位成本呈上升趨勢(shì)，兩者總會(huì)存在交叉點(diǎn)。這個(gè)交叉點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間，我的看法是在“十五五”中后期。

　　五、鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能的系統(tǒng)成本（不含升壓站及送出線路）在“十五五”期間有望降至900元/千瓦時(shí)以內(nèi)（電芯價(jià)格降至0.35元/瓦時(shí)）。鋰價(jià)變動(dòng)受多方因素影響，很難給出中短期的準(zhǔn)確判斷；長(zhǎng)期來(lái)看，我大體認(rèn)同高盛在2022年5月對(duì)鋰的研究報(bào)告（https://xueqiu.com/6498120968/221472724）。儲(chǔ)能電池對(duì)體積能量密度和質(zhì)量能量密度的要求不高，下一步，鈉離子電池作為儲(chǔ)能電池的優(yōu)勢(shì)將逐步顯現(xiàn)，市場(chǎng)需求會(huì)推動(dòng)供應(yīng)鏈形成，進(jìn)而促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈降本增效?！笆逦濉逼陂g，鈉離子電池儲(chǔ)能的系統(tǒng)成本（不含升壓站及送出線路）有望降至750元/千瓦時(shí)以內(nèi)（電芯價(jià)格降至0.20元/瓦時(shí)）。

　　六、根據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局（USGS）數(shù)據(jù)，過(guò)去5年（2016-2021年），隨著勘探投入增加，全球金屬鋰的探明資源量從5300萬(wàn)噸增長(zhǎng)至8900萬(wàn)噸，而生產(chǎn)量?jī)H從3.8萬(wàn)噸增長(zhǎng)至10.0萬(wàn)噸。加之回收量逐年增加，鋰資源是充足的。金屬鋰及其化合物的價(jià)格中短期受供需及金融衍生品市場(chǎng)影響，長(zhǎng)期仍主要由成本決定。

　　七、按照以下條件對(duì)抽水蓄能和鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能進(jìn)行成本對(duì)比：

　　1. 抽水蓄能等效抽水小時(shí)數(shù)1000小時(shí)/年，折舊年限40年；鋰離子（含鈉離子）電池等效充電小時(shí)數(shù)1000小時(shí)/年，電芯折舊年限12.5年，其他主要設(shè)備及構(gòu)筑物折舊年限25年?！笆逦濉逼陂g，鋰離子（含鈉離子）循環(huán)壽命達(dá)到12500小時(shí)。

　　2. 按參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)考慮，峰谷電價(jià)差按0.7元/千瓦時(shí)計(jì)算。

　　3. 除折舊、抽發(fā)（充放電）成本外，兩類儲(chǔ)能的其他單位成本（財(cái)務(wù)成本、運(yùn)維成本等）按相同考慮。

　　4. 抽水蓄能單位總投資按6000元/千瓦（10小時(shí)）、單位投資按600元/千瓦時(shí)考慮。鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能單位投資按1200元/千瓦時(shí)考慮。

　　5. 抽水蓄能抽發(fā)效率按75%考慮；鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能充放電效率按90%考慮。

　　按照上述條件，1000千瓦時(shí)儲(chǔ)能能量每年的折舊、抽發(fā)（充放電）成本為：抽水蓄能，折舊成本15元、抽發(fā)成本175元，合計(jì)190元；鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能，折舊成本60元、充放電成本70元，合計(jì)130元。抽水蓄能的單位千瓦時(shí)綜合成本比鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能高46.2%。從上述測(cè)算來(lái)看，鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)優(yōu)于抽水蓄能。

　　基于上述條件，我們測(cè)算了兩類儲(chǔ)能的成本平衡點(diǎn)：當(dāng)鋰離子（含鈉離子）電池儲(chǔ)能電芯價(jià)格降至600元/千瓦時(shí)、循環(huán)壽命達(dá)到9000次，兩類儲(chǔ)能即可實(shí)現(xiàn)成本相當(dāng)。

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　　作者簡(jiǎn)介：正高級(jí)工程師，主要從事能源電力研究、碳達(dá)峰碳中和研究、新能源投資、基礎(chǔ)設(shè)施特許經(jīng)營(yíng)投資等工作。撰寫宏觀能源問(wèn)題研究專著1部，發(fā)表論文近30篇；擁有發(fā)明專利4項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)；獲省部級(jí)科技進(jìn)步“二等獎(jiǎng)”1項(xiàng)，中央企業(yè)級(jí)科技進(jìn)步“一等獎(jiǎng)”1項(xiàng)、“三等獎(jiǎng)”1項(xiàng)。多次受邀為北京大學(xué)光華管理學(xué)院MBA班講授《世界能源宏觀形勢(shì)及跨境基礎(chǔ)設(shè)施投資》、《中國(guó)能源發(fā)展?fàn)顩r及境外非水可再生能源投資》、《世界能源發(fā)展趨勢(shì)及跨境可再生能源投資實(shí)務(wù)》、《碳達(dá)峰碳中和相關(guān)背景、實(shí)現(xiàn)路徑及產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)》。