从常识来看,当然是环保的,电能比石油环保,驾驶过程中不产生额外的碳排放。但反观中国的能源结构,发电的主力为火电,新能源车的电能源头上是靠煤炭燃烧获得的。它只是“看起来环保”罢了,前期产生的碳排放一样不少。
(电力结构中火电仍为主导)
在“碳中和”目标下,居民消费层面的产品革新固然重要,但更关键的是源头电力结构改革。电力结构改革不是疯狂安装光伏和风电就能搞定的,想要并入电网,储能行业先得突破。我们先来看看过往的火力发电,它与核电一样,电能输出曲线非常稳定,还可以根据计划进行一定的调整。面对用电曲线的峰谷波动,以火电机组为主体的发电系统,可以通过“了解需求侧、控制发电侧”的基本策略,在预先设置发电出力计划的情况下,日内电压/频率的波动通常控制在±5%以内,实现供需基本匹配。
可再生能源则不同,它的发电波动性太大了,而且波动曲线与需求侧并不匹配。比如说,光伏发电量最高的是白天,用电需求高峰则在傍晚和夜间;风电就更不必说了,风大和风小的时间比较随机,且随着季节剧烈波动。
(新能源增加电网调节难度,单位为万千瓦)
造成的困境是,可再生能源发电后,无法直接靠需求侧消纳,必须依靠储能,将电能“储蓄”一段时间。说白了就是储电嘛。说到这,你或许会觉得,这有何难?造电池呗,给整个巨型充电宝,还能搞不定么。且慢,当供电对象从你的手机,变成整个城市,对储电量的需求和难度都指数级地上升了。做个测算吧,上海市2020年总用电量1576亿千瓦时,平均每天4.3亿千瓦时,1个充电宝的容量是1万毫安左右,以电压5V为例,1万毫安等于0.05度电,储存上海一天的电能需要86亿只充电宝。这当然是很难做到的。实际上,目前最通用的储电方法,靠的不是电池,是抽水蓄能,把电能转化为水的势能来保存,抽水蓄能在中国和全世界范围的储能占比都超过9成。但它也面临着一些问题,抽水蓄电站的建设需要兼具水能和势能,也就是得找水量大、落差大的河道,这种宝地并非到处都是,对水系的人为干扰也会造成负面生态影响。于是问题回到了原点,想要进一步扩大储能量,还是得靠蓄电池。应用于储能电站的电池,有自身的特异性要求。为了进一步降低成本,循环次数上限要高,汽车动力电池预期循环次数在2000次左右,储能电站则要达到5000次。BMS(电池管理系统)对响应速度和精度可以降低一些标准,应用被动均衡条件要好。材质上,电化学储能涵盖锂电池、钠硫电池、铅蓄电池、液流电池,为了响应环保诉求,目前锂离子电池储能的装机占比最高,在全球和中国分别为 92.0%和 88.8%,是电化学储能中的绝对主力和发展方向。看到这里,大家欢欣鼓舞,看起来也不难嘛。仿佛风电光伏的绊脚石储能已经被解决了,今年凡与新能源相关的股价都是大涨。一个是价格。根据东方证券研究所的数据,锂电储能的度电成本约为 0.62-0.82 元/kWh,抽水蓄能是0.21-0.25元/kWh。1kWh就是我们俗称的1度电,我国每度电的平均价格是0.6元左右。也就是说,锂电光储能的成本,高于我们的到手电价。当然,不是每度电都需要先储能,储能的意义是削峰填谷,只储存过剩的发电量,但对电价的拉升作用依然会很明显。中国用电大户是第二产业,届时工业需有足够的利润率去消化攀升的电价。还有一个是锂供应量。中国锂电池产量是世界之最,而锂资源储量只占全球的6%,且都是开采价值不高的低质锂矿,原材料严重依赖进口。在全球范围内,锂矿也属于稀缺资源,供应造价高、利润高的动力电池产业尚且不足。锂电池蓄电站对锂的需求总量大,且由于终端电价限制,利润率有限,没有动力抬价买锂。僧多粥少的情况下,它恐怕很难获得足量锂资源。在当下时间尺度下,我们只能期待锂电储能成本进一步降低,同时宁德时代、赣锋锂业等锂矿大佬多挖矿了。