新能源产业发展与安全应用白皮书2022

(2022年度)2023年3月本报告的著作权归中国电子信息产业发展研究院 本报告的编写单位是中国电子信息产业发展研究院(赛迪研究院)安全产业研究所，支持单位是中国安 I 1 2 2第一章风电产业发展及安全应用 4 4 6 6 6 7 8 8(二)启示 9 第二章氢能应用现状及安全问题 (三)对策建议 三、国际观察 四、龙头企业：林德集团 第三章锂电产业新发展及安全应用 一、锂电产业发展新特征 二、锂电安全性 (三)对策建议 三、国际观察 24 25四、龙头企业：宁德时代 26第四章光伏产业发展及安全应用 一、光伏产业发展情况 (二)技术发展趋势 二、安全应用情况 29 三、国际观察 (一)世界 32(二)启示 四、龙头企业：天合光能 34第五章新能源产业安全发展展望 二、绿色转型发展要求，必须加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系 强国 赛迪研究院安全产业研究所部分研究成果 壮大，煤炭消费比重从2014年的65.8%下降到2021年的56%。在各类新2针对我国在全球占绝对优势地位的锂电、风能和光快速发展的氢能产业存在的安全风险进行研究，希望产业的发展。在过去十年间，我国的能源生产结构加速32871万千瓦，较2012年增长4.4倍；并网太阳能发电30654万千瓦，较2012年增长88.9倍；随着中国新能源汽车的发展，中国锂电产业后来居上，用10年时间改写了全球锂电产业格局，全球占比超过了70%;中国年制氢产量约为3300万吨，成为世界上最大的制氢国。伴随着这些成绩业发展和新能源的应用，例如新能源车事故频发为代表的锂电本书研究了新能源发展中的，风电、氢能、锂电和通过产业发展、典型事故分析、提出对策建议等，以及展和优势龙头企业进行重点研究，以期对我国针对2020年以来国内风电市场发生的35起事故，分析了事故原因，并提3第二，研究了氢能应用情况和安全应用情况。效安全利用的情况；特别分析了2019年发生在挪威的一起加氢站的事故，并提出了有针对性的对策建议；在国际观察方况进行了分析，并提出了可借鉴的建议；龙头优第三，研究了锂电产业新发展及安全应用的问产业发展中出现的新特征；统计了2020上半年国内共发生电动汽车起火事故20起，并进行了事故原因分析，提出了解决安全问题的对策建议；在国际观察部分对美国锂电产业的发展进行了分析和启第四，研究了光伏产业发展及安全应用情况。情况；统计了光伏产业上中下游产业链中的重点安和提出对策建议；国际观察是对全球光伏产业发必须加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系；三4第一章风电产业发展及安全应用月，我国累计装机容量30015万千瓦，突破了3亿千瓦，已连续12年稳56统计，2020年以来国内风电市场发生了至少35起事故，主要集中在倒塔、火灾，其次是吊装和运输。安全事故频发一方面与风电场风险特征相适应的培训模式。并且，不少风电场抱有侥幸心盲目追求速度，忽视风电场建设质量。不良市场竞法保证。伴随着风电产业的长期发展，低价中标劣质设备以保持市场占有率等行业乱象一直损，本质安全性无法得到充分保障；另一方面，风年，我国就已有近10万台风机超出质保期，规模达到1.2亿KW,运行故从产业规划、产业政策、法规标准、行政许可等方产管理。落实风电场重大事故上报、分析评价及共性故发布风电机组运行质量负面清单。二是加大研发用新材料、新技术提高风电机组的本质安全信息化建设，实施重大危险源在线监控与预警技术复合材料中加入具有良好导电性能和比重轻的计等。三是加强员工培训。定期开展人员安全教8(一)美国美国的风电装机容量在2020年创下历史新高，主要得益于联邦激励措施—生产税收抵免(PTC),以及无数州级政策的支持，风电技术成本和性能的持续改进也是增加风电容量的关键驱动因素业和其他电力购买者提供低价风能。美国在2020年的风电新增装机容量在陆上风电方面，2020年美国安装的16,836兆瓦风能中，通用电气公司占比53%,维斯塔斯位居第二(34%),其次是西门子歌美飒可再生能源公司(9%)、德国恩德集团(3%)和金风科技(1%)。通用电气公夺美国风电市场。尽管美国国内风电产业供应链很广进口风电设备。美国进口风能设备的主要国家包括印度墨西哥。在技术趋势方面，2020年美国新直径和轮毂高度显著增加，低功率涡轮机被广在海上风电方面，2020年，美国海上风能增长到35,324年增长了24%。拜登政府设定了2030年达到30吉瓦的全国海上风电部署目标，同时，30%投资税收抵免政策增加了行业对未来市场的信心，并可的电网基础设施建设。为支持这一目标，到2025年，美国海洋能源管理局(BOEM)的目标是完成16个海上风能项目的许可，其中大多数已经提交了建设和运营计划。2020年新的海上风9(二)启示推进风电产品标准化工作进程。高度发达的风电产业快速发展的关键，制定建立风机的系列化和发达国家风电发展的经验，制定出我国风机产品的标准化、系统化政策，使从事相关产业的企业能够有据可循，有法可依，保提高完善国产机组的运行时间和使用寿命，以期达到完链、形成产品质量保证体系，从而通过规模生产实现降加强自主创新能力培育与开发。以科学精准的角度构建以企业为主体、市场为导向、创建产学研结合的长效技术创新体先政府重点扶持和引导既有实力又勇于创新市场需求，汲取国外先进经验，积极创新，打功率风机制造品牌。再次，企业还要将产学研有相关优惠政策激励电网企业加强技术突破创新，外送与并网，政策支持、资金到位，政府企业合力并发一难题，不仅可以减少并网的大量设备需求称Vestas)成立于1945年，总部位于丹麦，是集风能和混合动力项目的设Vestas在30余个国家/地区设有销售服务点，在全球设有20余间工厂，包括丹麦、德国、中国、美国等，为全球风电行业的发展做出了重要推动。2021年，Vestas增加收入达155.87亿欧元，同比增长5.2%,陆上风机和Vestas的业务板块主要分为陆上风机、海上风机、服务三个板块。其三个平台系列。海上风机分为固定式和浮动式，以9MW平台为主。服务维、备品备件、风机优化、数字化服务等。截至2022年6月底，Vestas已在88个国家/地区安装超过157GW的风机，其中海上风电装机容量超过8GW,已为72个国家的54000余台风机(超过137GW)提供服务。展能源解决方案的领路者”为长期发展目标。2020发展战略，主要包含四个关键目标。一是2030年前实现公司碳中和目标，提倡采用净零排放，而非以碳抵消的方式作为实现碳中是2040年前达成零废弃风机生产，积极探索新叶片的可持续材料、树脂拆解技术和回收退役风力涡轮机叶片的价值链。率降至1.0,总可记录工伤率为3.1,同比2020年下降6%。第二章氢能应用现状及安全问题氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的无污染、零排放、供应充足，同时来源及应用均发电、各种交通工具用燃料、家用燃料等，是一国从2014至今制定了超过20项国家政策来支持氢能的普及与使用，同时氢能产业的发展重在安全高效利用。在2022年3月23日国家发展改革委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长监管制度和标准规范，强化对氢能制、储、输、加、全风险的预防和管控，提升全过程安全管理水平，确保氢能利用安全可控。”同时要求：“有序推进氢能在交通领域的示范应用，拓展在储氢能不像石油、天然气可以直接开采使用，需要通料制氢、工业副产氢、电解水制氢等，中游储运氢根其中工业用氢主要用作化工、冶金等产业原材用氢则包含了燃料电池制造以及燃料电池车图2-1氢能产业链图谱煤制氢化石燃料制氢液态储氢有机液体储氢固体储氢工业副产氢合成氨副产氢长管拖车光催化制氢供暖和制冷生物发酵制氢化工业工业过程热炼油、炼钢航空航运道路交通储能电站加氢站氯碱工业副产氢煤焦化副产氢电解水制氢天然气制氢交通运输气态储氢从全球范围来看，氢能的主要应用领域有工业(如化工业、工业过程热、原油厂炼油、炼钢等)、交通运输(如航空、航运、铁路运输、道路交通运输等)、储能(如储能电站、加氢站等)、发电(如替代天然气作为补偿电源等)、供暖和制冷(如热电联供等)等。从全球氢能在各领域使用量的情况来看，33%用于炼油、27%用于氨气生产、11%用于储能、11%用于甲醇生产、9%用于交通运输、3%用于炼钢、6%用于其他领域。图2-2全球氢能应用领域分解交通运输炼油甲醇生产储能氨气生产挪威时间2019年6月10日，在挪威奥斯陆郊外的一座合营加氢站发生爆炸，这是全球首例加氢站爆炸事故。发生事故的加的公路(E16和E18)交会处。爆炸发生的位置位于储氢和压缩机站的区根据事故调查报告显示，事故直接原因是高压储氢气泄露。据了解，该加氢站的储氢装置非Nel(丹麦氢能设备厂家，该加氢站的电源供电系统，氢储罐，压缩机站和加氢机供应商)核心技术，不锈钢储罐及其他部件为外部采购(其中一部分为Nel设计，外包生产)。加氢站的主要安全风险主要来自于四方面：设备或局部零部件因质量缺陷可能无法满足使用要求而发生故障引发氢而引起各种金属管线和储运装备的氢脆破损，设备需要高压运行，氢气泄漏时会在金属管道或形成静电，当静电荷超过规定值时可能会造成起压缩机上安装泄漏检测和自动关闭系统、氢气传感器，位置安装手动关闭系统。同时，加氢站保持适当的安全类别中国美国德国日本英国站内限制距离85氢设备之间2338与厂房/仓库0(2h**啡)58落实氢能安全应用的企业主体责任和部门监管责域安全应用标准规范，强化安全监管效能。加强氢应急处置能力建设，制定切实可行的处置预案和技术的协同发展，加强储氢材料及技术、氢气泄漏术、特种设备的检测技术等的研发。强化大数据、互据国际氢能委员会预测，到2050年，氢能占全球能源消费的比重将提高到18%,氢经济的市场规模将达到2.5万亿美元。为此，世界主要国家纷纷制定了氢能发展战略或路线图，并通过美国是全球最早将氢能纳入能源战略的国家。早在1970年，美国就提出了“氢经济”概念。从20世纪90年代开始，美国政术研发到推广应用，逐步深入到产业发展，并在应对断提升氢能的战略地位。2020年11月，美国能源部发布最新版《氢能计划发展规划》,提出到2030年及更长时期的氢能总体战略。2022年，美国能源部发布《实现清洁能源稳健转型的能源供应链战略》,对包括氢能在内的重点领域供应链风险进行分析并提出应对策略。研发的时间较长，研发重点已覆盖了从制氢到用氢的各环开展氢能技术、设备、材料等标准的研究制程的质量控制，加速推动氢能技术的产业化进程。同日本是全球最早推动氢能全面应用的国家之一。20世纪70年代，日源自主权的重要途径。依托国内汽车产业的雄厚基本氢能产业链下游应用的最早推广的重要领域。20场景。日本大力支持氢能应用项目，对商用、车用、家(二)启示完善产业政策发展体系。我国氢能产业发展政策尚处在总体规划阶段，具体发展路线和支持政策还有待完善，全国各还需统筹，需加强跟踪国际形势和梳理我国氢能握氢能发展进程，分析发达国家战略思路和发展经验，基础研究、关键技术攻关、应用示范、产业化转探索市场机制调节下的商业模式。依托氢能的储能特性，还可探索通过消耗不能并网的可再生能源制氢模式，实现多种可再生能源综合利用，推动(一)企业简介/(二)主要经验球宪章和美国化学理事会(ACC)责任关怀指导原则，具体承诺包括：发挥研发全生命周期下安全环保性能较强的产品；加强对安全多方布局，厚积薄发进入国内氢能市场。2007年11月，林德集团与海首座加氢站安亭加氢站。2017年7月，林德集团出资10%联合多家企业成立了上海驿蓝能源科技有限公司，该公司后建成了上海化并由林德集团提供基础设备和氢气管道运输服务。2018年1月，林德集团与长城汽车合作引入了中国第一套液氢泵系统，并在同年10月引荐长城通解决方案供应商之一。2019年11月，林德集团与与宝武集团新建全资子公司宝武清洁能源有限公司签署液氢领域战略集团与我国冰山集团合作成立了林德加氢站设备(大连)有限公司，其中林德集团股本占比66%,该公司已于2021年3月投产，并于同年9月实2021年我国锂电池产量324GWh,同比增长106%,锂电全行业总产值突同比增长175%,其中，磷酸铁锂电池出货量为117GWh,同比增长270%;三元锂电池出货量为109GWh,同比增长127%;国内锂电储能总出货量达32GWh,同比增长146%。据高工锂电预计，到2025年全球新能源汽锂电池装机占比分别为53%、47%,彻底扭转了2018年如：2018年4月，江西新余市出台了《促进赣锋雅锂电池多种原材料价格持续上涨，部分涨幅超过300%起，其中锂电池领域4起、材料领域10起，设备领域1起，涉及金额超时间安全电池产品2020年3月比亚迪2020年7月搭载电池安全检测芯片、采取夹心式安全电池、2020年9月宁德时代2021年3月弹匣电池系统安全技术，首次实现三元锂电2021年6月2021年9月2021年11月“只冒烟不起火”的100kWh电池包，可实现“无热蔓延”(一)美国望扩大10倍。产业发展铺路，美国能源部(DOE)于2022年2月14日发布两份通知，宣期(2025年)和远期(2030年)提出五大目标。(二)启示加大本土资源勘查力度。我国锂资源储量约795万吨，约占全球储量7%,目前居世界第4位，其中盐湖锂、硬岩锂等资源尤为丰富。我国多类展强化资源研究。对盐湖锂、伟晶岩及含锂的探究的锂资源，需要加强投资调查力度，加大人力物一是重视超前提锂技术的推进，大幅度提升体系而言，加大材料领域技术创新的力度，完善发展高镍低钴材料技术，一方面，持续致力于电池正负极材料、电解提升固态动力电池、锂硫电池等的研发及产业化的力度耐高温绝缘材料、高性能隔膜材料产业化瓶颈，拓宽开展相关生产装试验仪器、开发工具、高性能自动检测设备等基回收领域的关键技术攻坚，我国2021年已经成功回收碳酸锂约3万吨，到2030年预计我国“城市矿山”对碳酸锂回收利用可达到15万到16万吨。(一)发展现状2021年装机量达96.7GWh,市场占有率达32.6%,自2017年已连续5年(二)发展经验成果，例如2021年发布的第一代钠离子电池，2022年发布CTP3.0的“麒麟电池”。截至2021年，共拥有3772项境内专利及673项境外专利。外主流车企深度式、捆绑式合作，先后与北汽、上汽、吉利等8家车企成过在海外收购、建立生产基地和研发中心等进行全慕尼黑、法国巴黎、美国底特律等地设有全资子公品远销全球35个国家和地区，2021年，宁德时代海外营收达278.72亿元，同比增长252.47%,营收占比21.38%,已成为公司收入重要组成部分。此外，宁德时代在不断深耕电池的同时，积极拓展新赛道绿色物流、产线改造等环节不断改进和创新实现能源使用比例，绿色电力使用占比达22%,利用设备优化与改造等措施减少温室气体排放，2022年其宜宾生产基地成为全球首家零碳电池工厂。第四章光伏产业发展及安全应用推动智能光伏创新升级和行业特色应用；生态环境部发家生态工业示范园区碳达峰碳中和相关工作的通知》,要求优化能源结构和产业结构，开展能源替代技术，从碳达峰碳中联合发布了《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》,提出要巩固光伏扶贫工程成效，加强对光伏扶贫电站的发展规划》,提出要推广低碳设备设施，开展光伏发电和储能设施布局，创建行动方案》,提出要提升建筑能效水效水平，推广可再生能源应用；住房和城乡建设部、教育部、科技部等九部门联合发布建筑工业化发展的若干意见》,提出要推进发展智能建造技术，推动智能产业链上游硅片大尺寸化成为未来发展趋势。大尺年市场上最大硅片尺寸达210mm。对现有电池生产线来讲，158.75mm和166mm硅片分别是其最易升级的方案和可升级的最大尺寸方案，因此158.75mm和166mm尺寸的硅片市场份额最大，占比合计达到77.8%,也是未来2到3年的过渡尺寸；156.75mm、157mm硅片市场份额快速下降，由2019年占据市场的主要份额下降为2020年的17.7%,预计在2022年左右被淘汰；182mm和210mm尺寸硅片合计占比约4.5%,但预期其在2021更好的特性，近年来随着下游应用端对于双用范围逐渐扩宽。在美国豁免双面组件201关税积极影响和玻璃价格上涨消极影响的共同作用下，2020年双面组件市场份额总体呈快2020年达29.7%,较2019年上涨15.7个百分点。随着2021年玻璃供应形势逐渐好转，双面发电组件的应用规模进一步扩大，预计将在2023年追PERC电池按照每年0.3个百分点的速度提升，2021年新建量产产线以PERC电池产线为主，PERC电池片市场占比进一步提升至91.2%。对于N产。据中国光伏行业协会(CPIA)预测，至2023年N型电池所占市场份额将会提升至23%左右，并在2027年左右超越PERC成为主导电池技术。光伏行业可粗略分为上游硅料及硅片生产、中游造、下游光伏应用三大环节：上游包括原料高纯度多晶支架等)以及逆变电器环节；下游是光伏发电的应用端，主要包括光伏电表4-1光伏产业典型事故发生时间片生产炸，事发后停产。云南省德宏州盈江金源硅业公司发生电炉内硅水喷出事东方希望集团在新疆准东经济开发区的一期多晶硅项目起火，事故由多晶硅厂内的过热器泄露停机引起。事发后该厂提前进入检修期。电池片及产线，无人伤亡。隆基股份位于西安高陵的电池工厂发生起火事故，无人伤光伏应用没。苏州工业园区宝时得机械(中国)有限公司屋顶光伏起硅料及硅片生产的事故主要发生在单晶硅和多危险因素构成了诱发事故发生的主要原因。单晶硅、多的主要原因包括原材料管理不善，组装过程中电池外壳受到挤压、撞击、光伏应用主要事故发生于光伏电站安装和维护环生产标准规范，加强光伏行业全产业链隐患排查治理，排查治理工作；完善全产业链各环节安全监管体制机业主体责任和行业管理部门的监管责任；完善产业链各提升光伏全产业链安全隐患排查治理及风险研判处理的发展渔光互补、光伏治沙等跨行业合作体系，提国际能源署(IEA)发布2021年全球光伏报告显示：2021年全球光伏市场再次强势增长，2021年装机175GW,累计装机容量达942GW。根据各国清洁能源战略规划时间表和多家能源研究机构预测，在未来的20年，全球光伏发电占发电总量的比例将达到20%,光伏发电方式也将从传统的荒漠发电开始逐渐向农光、渔光、山地、屋顶图4-1全球历年累计光伏装机容量及当年新增装机容量(单位：GW)池板质量问题，包括光伏电池板组件的接线盒和热斑效应引发的安全问组件电势诱导衰减隐患(PID效应)、组件区水土流失及边坡失稳隐患、组件区水灾隐患、山火延烧隐患。三是光伏发电系统主变延烧产生爆炸隐患、箱变火灾及延烧隐企业开发了薄膜/晶硅叠层电池和组件提升组件使用寿命至40年。德国莱茵TUV集团开发了一种开关设备，确保在整个光伏系统使用生命周期内国DEKRA德凯能够提供光伏产品一站式检验检测认证服务，可开展面向(二)启示完善光伏发电安全标准体系，逐步出台强制性发电安全法规标准内容，在紧急避险、隐患检测面强化安全要求；在勘察、设计、施工、安装、加强科技创新引领，加大多元化的安全技术踪系统、AI智能运维、延长硅基光伏组件使用寿命等解决方案的应用，天合光能股份有限公司(以下简称“天合光能”)成立于1997年12月，总部位于江苏省常州市。2006年，天合光涵盖研发、生产和销售光伏组件，电站及系统及多能系统，光伏发电及运维服务，以及能源云平全球积极布局产业下游生态链，业务遍布全球100多个国家和地区。2021年，天合光能的总资产为635.4亿元，同比增长39.36%;营业收入为444.8亿元，同比增长51.20%。天合光能的主要业务包括光伏产品、光伏系统、智慧能源三大板块。户用屋顶、工商业屋顶到大型地面电站等。光伏系伏电站等为主，通过优化集成高效组件、智能跟踪支架户提供开发、融资、设计、施工、运维、一站式系才、促进合作研发，天合光能不断提高产品性能。在创新业—金融”融通的先进能源技术产业创新和创业一合光能获得中国工业大奖，成为首个获此殊荣的光伏效低成本晶硅太阳能电池表界面制造关键技术及应用标准对产品进行200余项内部测试。天合光能设立了光伏产品检测中心，莱茵、中国质量认证中心、北京鉴衡认证中心、UL等国内外知名的认证将质量控制贯穿产品价值链。在产品和系统设计阶全的工艺，是从源头控制危害、降低安全事故发光能拥有专业的设计团队和严密的采购流程，在产品生产原料都经过严格测试，并在产业链上下游通过借助伏电池转换效率和组件输出功率方面先后23次创造和刷新世界纪录。在推动产品功效和质量提升的同时，天合光能十分注重通和参与标准制定保护知识产权。目前，天合光能已累计申请专利2300余件，有效发明专利拥有量居行业前列。天合光能还积极第五章新能源产业安全发展展望域加快补齐短板，提升战