我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題與對策

構建新型電力系統是實(shí)現“雙碳”目標的重要基礎。新能源電力間歇性、隨機性、波動(dòng)性的特征十分明顯，因此儲能成為新型電力系統的必要環(huán)節。在此背景下，我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，成為新能源產(chǎn)業(yè)的新增長(cháng)點(diǎn)。但是，電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然面臨諸多挑戰，亟待采取措施解決或改善，以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

一、我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

電化學(xué)儲能是利用化學(xué)電池將電能儲存起來(lái)并在需要時(shí)釋放的儲能技術(shù)。從技術(shù)路線(xiàn)看，可分為鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池和鈉硫電池等。目前，鋰離子電池是電化學(xué)儲能的主流技術(shù)路線(xiàn)。

電化學(xué)儲能因不受地理條件限制、建設周期短、響應速度快、技術(shù)相對成熟、能量密度大、轉換效率高等特征，在各種場(chǎng)景得到廣泛應用，裝機規?？焖僭鲩L(cháng)。中國能源研究會(huì )儲能專(zhuān)委會(huì )和中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)2023》顯示，2022年我國新型儲能新增規模達7.3GW/15.9GWh，功率規模同比增長(cháng)200%，能量規模同比增長(cháng)280%，鋰離子電池占新型儲能比重達97%。2022年，中國企業(yè)在全球市場(chǎng)中的儲能電池(不含基站/數據中心備電類(lèi)電池)出貨量達134.6GWh，是2021年同期的4倍多，出口比重超過(guò)55%。預計未來(lái)5年，我國新型儲能的年均復合增速仍將超過(guò)50%。

從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了涵蓋上游電池材料(正負極材料、電解液、隔膜)、中游儲能系統及集成(儲能電池電池管理系統、能量管理系統、儲能變流器、儲能系統集成)和下游電力系統儲能應用(發(fā)電測、電網(wǎng)側和用戶(hù)側)的完整產(chǎn)業(yè)體系。

二、我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題

我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)具備良好的發(fā)展基礎，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入規?；l(fā)展階段，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨一些問(wèn)題。

(一)國際標準創(chuàng )制滯后

發(fā)達國家都在積極創(chuàng )制儲能標準，搶占行業(yè)發(fā)展的國際話(huà)語(yǔ)權。國際電工委員會(huì )、國際電氣與電子工程師協(xié)會(huì )、美國保險商試驗所、德國技術(shù)監督協(xié)會(huì )、韓國技術(shù)標準署等國外機構編制了儲能產(chǎn)業(yè)及安全的相關(guān)標準。

我國已經(jīng)在電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域占據了主導地位，開(kāi)展了大量的科研和實(shí)踐，具備創(chuàng )制技術(shù)標準體系的基本條件。但是，我國在電化學(xué)儲能領(lǐng)域的標準創(chuàng )制尚處于起步階段，尤其是國際標準的創(chuàng )制嚴重滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)的國際地位不匹配。

(二)芯片及核心零部件依賴(lài)進(jìn)口

我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了從正負極材料、隔膜、電解液、雙極板等關(guān)鍵材料生產(chǎn)，到電池模組和電堆生產(chǎn)、電池制造及后端應用市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的完整鏈條。但是，產(chǎn)業(yè)上下游的供需不平衡，仍然存在一些“卡脖子”環(huán)節，控制芯片、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、高端隔膜、涂布機模頭、激光器激光頭等核心零部件仍依賴(lài)進(jìn)口。

(三)電池設計仿真軟件亟待突破

設計仿真軟件一直是我國工業(yè)發(fā)展的“阿喀琉斯之踵”，電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)也是如此。目前，我國大多數電池企業(yè)使用的是西門(mén)子、COMSO、Gamma Technologies、Ansys等國外企業(yè)的設計仿真軟件。雖然，國內已經(jīng)涌現出了十灃科技、屹艮科技、易來(lái)科得、鴻陽(yáng)智能、海仿科技等一批電池設計仿真軟件企業(yè)，但是產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率不高，距離實(shí)現國產(chǎn)替代還有很大差距。電池設計仿真軟件對整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的束縛遠超核心零部件的“卡脖子”程度。

(四)原材料存在瓶頸限制

國際能源署報告顯示，我國鋰離子電池產(chǎn)量占全球四分之三。但是，我國鋰資源儲量?jì)H占全球的6.15%，鋰資源對外依存度近80%。上游原材料是我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。

全球鋰資源的儲量非常豐富。根據中國地質(zhì)調查局全球礦產(chǎn)資源戰略研究中心發(fā)布的《全球鋰、鈷、鎳、錫、鉀鹽礦產(chǎn)資源儲量評估報告(2021)》，截至2020年，全球鋰礦(碳酸鋰)儲量1.28億噸，資源量3.49億噸。美國地質(zhì)調查局(USGS)2021年的數據顯示，全球鋰資源儲量約2200萬(wàn)金屬?lài)?，折合碳酸鋰當量接?.2億噸，靜態(tài)可采年限達到220年。但鋰資源的分布不均，主要分布在南美“鋰三角”(阿根廷、玻利維亞和智利三國毗鄰區域，占全球儲量的58% )、澳大利亞、中國、美國、剛果(金)和加拿大等國家和地區。目前，各國高度關(guān)注鋰資源供應安全，紛紛將其列入關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄，鋰資源大國開(kāi)始推進(jìn)鋰礦國有化，并限制出口。南美“鋰三角”正在加速打造“鋰業(yè)歐佩克”，提高鋰資源的控制權和定價(jià)權，這將對我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成直接沖擊。

(五)大量企業(yè)涌入導致“劣幣驅逐良幣”

隨著(zhù)儲能市場(chǎng)需求爆發(fā)，電化學(xué)儲能成為資本競逐的新賽道。由于儲能產(chǎn)業(yè)的標準體系尚不完善，行業(yè)門(mén)檻較低，新注冊企業(yè)數量暴增。根據企查查的數據，截至2023年5月10日全國儲能相關(guān)企業(yè)達到89074家。其中，2022年新注冊?xún)δ芷髽I(yè)達到3.87萬(wàn)家，2023年上半年新注冊?xún)δ芷髽I(yè)已經(jīng)將近2萬(wàn)家。

儲能企業(yè)以中小企業(yè)為主，50人以?xún)鹊恼急?0%，100～1000人、1000～10000人規模的企業(yè)占比均為1%，萬(wàn)人以上規模企業(yè)僅14家。并且，新成立的儲能企業(yè)58%無(wú)人參保。儲能企業(yè)的良莠不齊導致產(chǎn)業(yè)面臨價(jià)格戰、無(wú)序競爭的挑戰，在一定程度上影響了產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

三、提升我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)競爭力的建議

(一)加快標準創(chuàng )制提升行業(yè)話(huà)語(yǔ)權

做好國際標準創(chuàng )制的頂層設計，我國應結合全球儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，加快制定自上而下的頂層設計和路徑規劃，集中力量高質(zhì)量開(kāi)展重點(diǎn)領(lǐng)域的國際標準編制工作。充分發(fā)揮電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先優(yōu)勢，積極組織企業(yè)主導開(kāi)展新技術(shù)、新應用、跨界融合等領(lǐng)域(如光伏+儲能等新應用模式)的前沿標準創(chuàng )制，占領(lǐng)國際競爭制高點(diǎn)。強化基礎研發(fā)平臺建設，整合電化學(xué)儲能領(lǐng)域的國家重點(diǎn)實(shí)驗室、企業(yè)研發(fā)中心、檢驗檢測機構資源，持續推動(dòng)標準試驗驗證平臺建設,為標準研制提供試驗驗證支撐。加強專(zhuān)業(yè)人才隊伍建設，從行業(yè)內遴選和培養具備國際標準編制能力的專(zhuān)家，委派專(zhuān)家積極參與國際標準的編制，并強化人才培養，打造電化學(xué)儲能?chē)H標準專(zhuān)家梯隊。

(二)“補鏈”“強鏈”加快國產(chǎn)替代

通過(guò)政府推動(dòng)、市場(chǎng)引導、企業(yè)主體的運作模式，加強電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，強化各個(gè)環(huán)節的資源優(yōu)化，提高電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的整體效率。整合國家實(shí)驗室、科研院所、高校、企業(yè)研發(fā)中心的創(chuàng )新資源，集中攻關(guān)，突破材料、關(guān)鍵零部件或技術(shù)領(lǐng)域的“卡脖子”環(huán)節，加快推進(jìn)電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)“補鏈”“強鏈”。開(kāi)展一批儲能試點(diǎn)示范項目，鼓勵企業(yè)采用國產(chǎn)元器件，逐步推進(jìn)核心零部件的國產(chǎn)替代。

(三)積極推動(dòng)電池設計仿真軟件突圍

目前，電池設計對能量密度、功率密度、壽命及安全性的要求越來(lái)越高。設計仿真軟件的開(kāi)發(fā)除了理論模型和數值算法支持，還需要工程實(shí)踐的積累和大量實(shí)驗測試和運行數據的支撐。國外電池設計仿真軟件公司受電化學(xué)技術(shù)及數據的局限，對新一代電池設計所能提供的指導也十分有限。這也為我國電池設計仿真軟件的發(fā)展提供了窗口期。

作為電化學(xué)儲能大國，我國擁有全球最大的電池設計仿真軟件的應用場(chǎng)景、市場(chǎng)，以及海量的數據積累。各儲能企業(yè)已經(jīng)積累了大量的電池實(shí)驗測試數據。2023年新成立的國家電化學(xué)儲能平臺已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)際應用階段，實(shí)現首批電化學(xué)儲能電站試點(diǎn)接入，通過(guò)監測電化學(xué)儲能電站安全信息數據，實(shí)現儲能電站安全數據可記錄、可分析。

我國應該充分利用掌握電化學(xué)儲能全產(chǎn)業(yè)鏈龐大制造規模和海量數據資源的優(yōu)勢，出臺鼓勵設計仿真軟件發(fā)展的政策，通過(guò)適當的方式向相關(guān)企業(yè)開(kāi)放國家電化學(xué)儲能平臺數據，加大研發(fā)資金投入配套、鼓勵產(chǎn)學(xué)研結合，更好地促進(jìn)設計仿真與制造工藝協(xié)同。加快電池設計仿真軟件突圍，推動(dòng)我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)從依靠制造優(yōu)勢向依靠技術(shù)創(chuàng )新優(yōu)勢轉型。

(四)利用兩個(gè)市場(chǎng)兩種資源確保鋰資源安全

充分利用國內國際兩個(gè)市場(chǎng)、兩種資源，為我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供資源支撐。

大力開(kāi)展國內鋰礦的勘探，增加國內鋰資源儲量，強化基本盤(pán)。我國鋰礦種類(lèi)多樣，鹽湖鹵水鋰礦、鋰輝石礦和鋰云母礦等均有很好的找礦前景。通過(guò)強化勘查程度，加快將潛在資源量轉化成可開(kāi)發(fā)的儲量。強化技術(shù)研發(fā)，鞏固和保持提鋰技術(shù)的國際領(lǐng)先優(yōu)勢，提高鋰資源的提取利用率。加快構建鋰資源循環(huán)利用體系，據天風(fēng)證券測算，2021—2030年我國退役動(dòng)力鋰電池規模將從33.95GWh提升至380.3GWh，增幅超過(guò)10倍，廢舊鋰電池的回收利用將成為保障鋰資源安全的重要方式。

積極推動(dòng)“走出去”，構建多元、穩定、安全的資源供應體系。支持企業(yè)通過(guò)跨境投資加強海外鋰資源布局，逐步建立海外鋰礦資源供應體系。同時(shí)，支持電化學(xué)儲能企業(yè)“走出去”，直接利用海外鋰資源開(kāi)展加工制造滿(mǎn)足以國際市場(chǎng)的儲能需求，通過(guò)構建國際化的產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈體系，緩解國內鋰資源緊張態(tài)勢。

(五)強化服務(wù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

加快出臺電化學(xué)儲能產(chǎn)品設計和生產(chǎn)安全的指引標準體系，明確行業(yè)的準入門(mén)檻，確保企業(yè)在產(chǎn)品設計和生產(chǎn)等環(huán)節的安全、可靠，避免“劣幣驅逐良幣”，推動(dòng)電化學(xué)產(chǎn)業(yè)規范化與良性化發(fā)展。

加快建立健全推動(dòng)電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的規則政策體系，加強產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)監測和行業(yè)交流，聚合政府、企業(yè)和科研機構的力量開(kāi)展技術(shù)路線(xiàn)、人才團隊、產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值鏈關(guān)鍵環(huán)節研究，面向產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)尤其是中小企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)創(chuàng )新、市場(chǎng)需求等方面的信息服務(wù)，促進(jìn)電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。