河南省储能技术未来发展趋势

河南省储能技术未来发展趋势龙子湖新能源实验室郑州中科新兴产业技术研究院□技术背景□产业现状□发展趋势□典型技术介绍河南省能源结构现状发展困境：电力系统化石能源依赖过高，电力自给率低(70%)，能源系统结构亟需优化现有能源消费结构现有电力装机结构水电4%生物质,光伏12%天然气水电4%生物质,光伏12%天然气5.90%风电15%风电15%煤电65%气电煤电65%煤炭,3%67.60%总量2.3亿吨标准煤总量101.1GW煤炭石油天然气非化石能源煤电气电风电光伏生物质水电十四五目标：非化石能源消费占比16%以上，构建清洁低碳的现代能源体系亟需构建新型智慧储能系统，提升清洁可再生能源利用率储能技术发展是构建新型能源系统的关键实现碳达峰碳中和，亟需降低传统化石能源利用率，建立新型能源系统供电主力电源水电站燃煤电站水电站燃气电站灵活调节电源抽蓄电站新型能源系统燃煤电站燃煤电站抽蓄电站新能源电站水电站燃气电站风光水火储一体化供电主力电源灵活调节电源微电网加快发展新型储能，是支撑构建新型能源系统，消纳高比例可再生能源的客观需求氢储能在未来储能系统中具有重要意义新能源中，氢能具备来源广泛、安全可控、零污染的优点，在未来储能系统中将占据重要位置，可为可再生能源连续性发电提供重要保障，预计2060年，我国氢气年需求量将增至1.3亿吨左右。2025年，河南省氢储能产值有望突破1000亿元。氢-储能转换氢-储能转换波动性、间歇性稳定供电氢储能未来氢气需求量未来氢气需求量构建新型能源系统需要储能系统升级新能源存在分布不集中、分布不均匀特点，产能端波动性大，能量梯级利用率低清洁能源端太阳能风能生物质地热化工交通产能用能储能电储能氢储能储能系统端热储能用能负荷端新能源车智能楼宇清洁能源端太阳能风能生物质地热化工交通产能用能储能电储能氢储能储能系统端热储能用能负荷端新能源车智能楼宇智能办公智能家居分布不集中，分配不均匀多元并存、多能融合多元并存、多能融合的储能体系促进能源转型储能按技术分类电磁储能化学储能物理储能电磁储能化学储能物理储能电容储能氢储能超导储能电池储能液流储能电磁储能冷热储能机械储能电容储能氢储能超导储能电池储能液流储能电磁储能冷热储能机械储能抽水蓄能压缩空气储能飞轮蓄能热储能锂离子电池储能液流电池储能氢储能超导储能超级电容储能储能按能源形式分类储热储电储热储电传统电力+新能源发电工业附产氢+清洁能源制氢工业余热+自然热源双碳目标下，能源系统革命至关重要，储能技术发展是“电+氢+热”绿色经济路径实现的基础和支撑2.1储电行业现状河南省储电行业现状各类型储能电站项目占比河南电网居全国枢纽位置，用电缺口约30%，大规模储能电站建设需求迫切各类型储能电站项目占比河南省储电站装机与规划装机（2025年）抽水蓄能新型储能抽水蓄能新型储能4%96%抽水蓄能新型储能现有装机量规划装机量目前储电装机容量2740MWh，现有装机量少，新型储能电站占比低储能电站发展现状2023年河南省储能电站建设规模对比“十四五”河南省规划储能电站占比类型2023年河南省储能电站建设规模对比各省市2023年储能电站重点项目建设规模500045005000450040003500300025002000150010005000450045004000330028932000185014401266100072040020501450415640830320800抽水蓄能占比较高（截止至2021年总装机规模为9.4GW）新型储能电站占比规划逐渐增长，总体装机规模还有较大提升空间储能电站发展现状1100MW/200MWh润泽洁源南乐100MW/200MWh2100MW/200MWh50MW/100MWh3100MW/200MWh新乡中益电厂100MW/200MWh4平煤神马光山县100MW/200MWh100MW/200MWh5平煤神马驻马店100MW/200MWh100MW/200MWh6100MW/200MWh旭辉湖滨区50MW/100MWh7100MW/200MWh100MW/200MWh8100MW/200MWh100MW/200MWh9100MW/200MWh100MW/200MWh大唐三门峡100MW/200MWh100MW/200MWh100MW/200MWh华能驿城区100MW/400MWh抽水+压缩空气50MW/100MWh三峡鹏辉汝南100MW/200MWh100MW/200MWh全钒液流100MW/200MWh100MW/200MWh全钒液流100MW/200MWh华润电力虞城100MW/200MWh铁锂+全钒液流平顶山中能电姚电100MW/200MWh汇科九高许昌100MW/200MWh50MW/100MWh100MW/200MWh南阳天益鸭河工区100MW/200MWh100MW/200MWh特变电工唐河100MW/200MWh鹤淇电厂100MW/200MWh100MW/200MWh并网储能电站及规划示范项目洛阳黄龙储能电站中核汇能龙安区独立共享储能项目洛阳黄龙储能电站中核汇能龙安区独立共享储能项目国内首个电网侧分布式百兆瓦级电池储能示范工程涉及9地市，规模100.8MW/125.8MWh周口勇铭储能电站周口勇铭储能电站河南首个顺利并网的新能源配建储能项目装机规模5MW/10MWh，毫秒级功率响应装机容量为100MW/200MWh建成后年产值达7600万元开封时代全钒液流电池储能示范电站项目开封时代全钒液流电池储能示范电站项目省内首套液流电池电站，容量6MW/24MWh上层为电堆集装箱，下层为电解质液流储罐河南省动力电池产业分布及问题新能源汽车行业是河南省重点发展方向，已形成完善产业链，集群效应明显..电解液：多氟多、华瑞等.电极材料：科隆、天力等.动力电池：锂动等.新能源汽车：比亚迪、宇通、日产.动力电池：比克、国能等.电极材料：新兴能源等.电极材料：航盛、迈科等.动力电池：鹏辉、超霸、.隔膜：新瑞、义腾、兴邦、中科等.动力电池：中航锂电等.储能电站：平高等顺之航等.关键材料结构创新放大难.反应/传递/流动机理待创新.固固/固液界面调控待创新电池生产车间及电池包反应过程难控制电池生产车间及电池包.电池制造有待提升.电池成组技术不成熟集成技术集成技术.梯次利用技术不完善.电池拆解技术不成熟.材料回用关键技术缺失动力电池是新能源汽车的心脏，高能量、高安全技术创新是行业稳健发展的关键储能电池产业布局河南省电池企业在锂离子电池、钠离子电池、液流电池等技术方向均有布局□锂离子电池□钠离子电池□液流电池）：□固态电池开封时代全钒液流电池储能系统濮阳市钠电池中试基地主要电池技术及研发重点企业铅酸电池锂离子电池钠离子电池全钒液流电池固态电池循环寿命/次能量密度能量效率/%代表企业郑州中科（中试基地）郑州中科（研发）应用场景未来需要大力发展新型锂电池、钠离子电池、液流储能及固态电池2.2储氢行业现状河南省储氢行业现状河南省重点培育氢能技术，储氢产业布局关乎全产业链健全发展◆◆《河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划》◆《推动河南省示范城市群氢燃料电池汽车产业高质量发展若干政策》◆《关于加快推动河南省储能设施建设的指导意见》◆《河南省氢燃料电池产业发展行动方案》郑新乡氢储制用示范区郑新乡氢储制用示范区洛规划氢能走廊宇通引领的氢能车产业··濮阳氢制储示范区一大批装备企业与院所河北河南技术突破技术突破政策标准京津技术制约京津技术制约上海广东初步搭建起一条包含制储上海广东初步搭建起一条包含制储加氢-膜电极电堆-整车汽车产业链□低效率气体储氢为主，关键器件依赖进口□新型储氢技术布局少、研发产业化进程慢□氢气规模储运难度大、加氢站点少□新型产储体系尚未形成，资源利用率低河南能源、平煤等附产20亿m3/a新能源电制氢亟需资源回用亟需增量保供新型储氢技术布局河南省储氢主要是气态储氢，新型液态、固态储能技术处于攻关阶段，远途输氢管网规划建设中大型高压气/液/固储氢装置开发多功能加氢站布局远程/园区储运管网设计大型高压气/液/固储氢装置开发多功能加氢站布局远程/园区储运管网设计◆高压气/气态储氢装置◆液态低成本储氢技术◆新型固态储氢材料技术◆关键设备/技术国产化现状◆相应技术标准制定完善高体积能量密度的储氢技术高压压缩储氢35-70MPa低温液化储氢-253℃镁合金储氢300-400℃碳纳米管储氢-196℃,10MPa高压气态储氢液态储氢固态储氢关键问题◆打破国外技术垄断，形成一批先进技术、装备制造企业◆形成河南省制氢-储运氢一体优势特色产业集群、示范促进储氢先进技术装备创新，形成中部特色产业集群，助推氢能应用技术跨越式发展储氢以气态储氢为主，液态储氢成本高、固态储氢技术正在攻关阶段℃-3技术成熟度碳纤维金属内胆技术成熟，应用最广泛碳纤维/塑料内胆40技术成熟，主要在航空等领域得到应用AB5-LaNi5尚在技术提升阶段，已在风电制氢、规模储氢中得到示范应用（龙子湖实验室）AB2-TiMn2已无主要技术障碍重点需攻关70兆帕（IV型）高压储氢系统制造技术；低能耗液态储氢技术；固态河南省储氢技术产业链情况固态储氢郑州中科产研院氢储（新乡）能源河南氢枫能源""unn""nnn,安阳市""nnnn""nnn,""nnn,濮鹤壁市阳""nnnn固态储氢郑州中科产研院氢储（新乡）能源河南氢枫能源""unn""nnn,安阳市""nnnn""nnn,""nnn,濮鹤壁市阳""nnnn北京亿华（郑州）新乡市济源市焦作市有机液态储氢上海陕耀（濮阳）开封市郑州市开封市商丘市周口市洛阳市商丘市周口市平顶山市低温液态储氢高压气态储氢漯河市低温液态储氢高压气态储氢华久氢能源中集凌宇南阳市河南豫氢华久氢能源中集凌宇南阳市河南豫氢中原总机开封时代海马汽车正星氢电洛阳双瑞信阳市◆◆布局高压气态储氢企业较多，高压气态储氢目前是主流方向，应用较成熟，市场推广阶段高压气态储氢技术及产业现状情况产业区域与产品：当前气态储氢主要集中在新乡、洛阳等区域，以车载运输为主+加氢站应用为主储氢瓶成本占比情况（以35MPa储氢III型瓶为例）碳纤维储氢瓶氢燃料电池汽车加氢站长管拖车输氢高压气态储氢瓶发展迅速，碳纤维复合材料是河南省储氢代表性项目建设情况河南省已建设多个高压气态储氢示范项目/加氢站，在新型液态、固态储氢技术示范及应用上均有突破。河南中科清能科技有限公司：第一代固态储氢车应用。固态储氢技术亟需在稀土合金储氢上完成布局，实现成本、安全、能效上的突破2郑州中科稀土合金储氢装置郑州中科储氢合金用于北京冬残奥会火炬郑州中科和正星氢电联合开发加氢站氢储运技术情况储氢方式载氢量（kg/车）体积储氢密度规模较小，运输距离较短300-400≤150大规模用氢，应用多领域—≥500液态储运液氢槽罐车7000≥200有机液态由于成本和技术问题尚未实现大规模商业化应用200040-50≥200储氢密度高、运量大，技术难度大，尚处于研发阶段4300-400≤150气态管道运输是大规模长距离运输的最佳途径，河南省重点规划郑汴洛濮氢能走廊，已在河南省的济源与洛阳之间建成氢气管道，其里程为25km，管道直径508mm，输氢压力4MPa，年输氢量达到10.04万吨。氢储运环节为氢能源向下游大规模推广应用的瓶颈所在，未来氢能源的推广亟待管道运输的突破。储能电池技术规模和成熟度对比锂离子电池技术仍占据主导地位，液流电池、钠离子电池等新型储能技术增速明显快速响应快速响应线路支持和平衡抽水储能钠硫电池压缩空气储能锂离子电池大规模电力1KW100KW10MW小时分钟秒先进铅酸电池超级电容熔岩储能液流电池液流电池液流电池锂电池投资强度钠电池超级电容燃料电池氢储能铅酸电池研发阶段示范阶段商业阶段固态电池□电池技术朝纯固态、纯液态方向发展，高能量密度、高安全、低成本需求；□电池体系朝低成本的钠、镁、铝、钾离子电池方向发展。全固态电池全液态电池全固态电池现有电池技术关键制约点材料、体系、工艺创新助力可再生资源稳定应用“分布式光伏+储能+微电网”园区大容量、低成本、长寿命高能量密度、高安全、柔性大容量、低成本、长寿命Li/Na/K/Mg/Al离子电池…家用/智慧农副业发展新能源汽车行业无人机行业绿色物流/运输业电池技术需攻克材料创新、反应过程难控制、集成工艺不成熟、回收体系不完善问题整体产业链完备，但集群优势不突出，核心技术创新能力不足，龙头企业少，产学研深度合作模式尚未形成。□重点布局新方向、新技术、新产业，突破关键核心技术开展磷酸铁锂电池、钠离子电池、新型锂离子电池、液流电池等储能关键核心技术攻关，加强政策引导扶持下的产学研融合合作，促进创新技术转化。□因地制宜利用可再生能源开展储电布局结合河南省内水、风、光等自然资源的分布情况，开展储能技术布局规划。□形成具有技术集群优势的区域发展新模式重点培育优势技术，建设新型储能示范基地，推动优势产业集群发展。□开展先进技术试示范，完善新型储能产业链条通过示范应用带动新型储能技术进步和产业升级；培育和延伸新型储能上下游产业，积极推动新型储能全产业链发展。储氢产业发展重点产业产业储氢关键技术及装备突破储氢关键技术及装备突破■固体、有机液体、高压液化储氢技术■70兆帕车载高压储氢瓶关键材料和设备区域储区域储运氢示范一体化储氢运输网络建设◆综合建设油、气、氢、电一体补给场站◆推进天然气掺氢和氢气输运管网建设建成储运氢示范与优势产业集群建成氢电耦合微电网系统示范储氢运输网络建设◆综合建设油、气、氢、电一体补给场站◆推进天然气掺氢和氢气输运管网建设建成储运氢示范与优势产业集群建成氢电耦合微电网系统示范 新型储能技术发展趋势 抽水蓄能熔盐储热熔盐储热压缩空气储能飞轮储能储能技术发展路径 锂离子电池压缩空气储能飞轮储能储能技术发展路径 锂离子电池钠离子电池钠离子电池铅炭电池铅炭电池 202020252030203520402050关键技术成果关键材料关键材料SiOx/C等全组份回收正负极、电解液动力电池车、无人机用规模储能氢能技术◆高容量硅碳负极材料制备技术◆高能量密度动力电池技术◆高功率密度无人机动力电池技术◆高安全固态电池技术◆新型锂离子浆料规模储能技术◆氢能制-储-用技术◆低成本钠离子电池储能技术◆动力电池全组份回收技术……CapacityCapacity(mAh/g)通过进行表面自组装接枝碳源与导电网络构筑，完成SiO@C产品开发，比容量1803mAh/g，首效79-82%，并实现公斤级制备，掺混结构匹配石墨得到高稳定性450mAh/g产品。◆SiOx◆SiOx表面静电自组装均匀包覆◆内部导电网络构筑◆纳微成型结构优化块状SiOx长循环SiOx/C样品0Voltage(V)样品稳定性优势明显内部无明显晶Si峰，利于稳定性提升公斤级样品Dischargecapacityretention%Dischargecapacityretention%4.54.03.53.02.52.01.51.001234567Capacity(Ah)软包全电池首效82%（450mAh/g硅碳）Cyclenumber具有循环优势匹配NCM622组装6Ah软包电池，循环1000周容量保持率>80%，稳定性能具备应用前景采用高镍9系(≥220mAh/g)/硅氧碳(≥550mAh/g)材料体系，构筑导电剂和粘结剂全环绕导电网络，赋予极片高孔隙迂曲度，创新高效干混超剪切预锂分散工艺和梯级厚极片涂布等工艺，实现高粘搅匀浆高粘