(8月1日),国家发改委官网发布《国家发展改革委等部门关于实施促进民营经济发展近期若干举措的通知》(以下简称《通知》),该通知涉及工业和信息化部、科技部、商务部等15个部门。


(相关资料图)

《通知》中提出促进民营经济发展的28条措施,其中,科技领域方面,特别指出:

3. 支持民营企业参与重大科技攻关,牵头承担工业软件、云计算、人工智能、工业互联网、基因和细胞医疗、新型储能等领域的攻关任务。(责任单位:科技部、国家发展改革委、工业和信息化部)

工业软件等6个科技领域直接被点名,这些科技领域都是未来中国经济发展的重中之重。

其中,尤其值得关注的是新型储能领域,储能产业是近年来随着全球新能源战略而兴起的蓝海产业,相关预测显示,到2025年新型储能的产业规模或突破万亿大关,到2030年预计接近3万亿元。

在新型储能的锂电池等领域,中国厂商更是重要参与者。在新型储能产业链中,传感器更是绕不过去的核心部件之一,对新型储能传感器的技术攻关被列入国家重点研发计划项目中。

什么是新型储能?新型储能需要用到什么传感器?未来的中国新型储能产业,万亿蓝海市场,亟需国产传感器民营企业参与!

▲来源:国家发展改革委官网

什么是储能?什么是新型储能?为什么国家如此重视?传感器遍布储能关键环节!

在2022年3月国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》(以下简称《实施方案》)提出,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。

本次《通知》中,促进民营经济发展28条举措,再次提及新型储能,可见新型储能在我国国家战略发展中的重要地位。

为什么国家如此重视新型储能?

储能,或许是当前科技下,全球通往低碳之路的最优解,是未来国家能源战略发展的必然要求。不止中国重视新型储能产业,全球强国——美国、欧盟等国家都在持续加大对新型储能产业的扶持。

2020年是中国的碳中和元年。在公布了“双碳”目标之后,中国本就领先于全世界的新能源发展速度又上了一个新台阶。然而在新能源发电装机急速膨胀的同时,电力系统也开始难以承受风电、光伏等新能源发电波动性、随机性带来的潜在风险。电力系统急缺低碳环保的调节性电源。

在当前的技术经济性条件下,储能的大规模发展成为保障电力系统稳定、建设新型电力系统的重要支撑。这也成为储能产业爆发的直接诱因。

储能是通过特定的装置或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来,以便以后再需要时利用的技术。目前,储能主要应用于电网侧(输配)、电源侧(新能源+储能应用)、用户侧、分布式及微网以及辅助服务等部分。

▲储能的作用(来源:天风证券)

那么,什么是储能?什么是新型储能?

储能技术将较难储存的能源形式,转换成技术上较容易且成本低的形式储存起来,可以理解为放大版的“充电宝”。例如:太阳能热水器将光能(辐射)存在热水(热能)里,电池将电能存在电化学能里。

因此,储能的形式是多种多样的,除了我们通常所说的储电外,还有储热、储氢等常见方式。

其中,最主要的储能形式——储电,主要有物理储电(抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容器、超导电池储能);化学储电(铅酸电池、液流电池、纳系电池、锂离子电池)

不同储能技术的分类见下表。

▲来源:天风证券

什么是新型储能?

据人民日报解读《“十四五”新型储能发展实施方案》文章显示 ,政策中新型储能是指除抽水蓄能以外的新型储能技术,包括新型锂离子电池、液流电池、飞轮、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等。

各种不同储能技术路线的优劣对比如下图,详细对比了不同储能方式的投资成本、寿命、使用年限、效率、制约因素、使用场景等信息,这是影响当前储能市场的关键:

新型储能增长200%!狂奔的储能市场格局如何?传感器应用在哪里?

据《储能产业研究白皮书2023》报告数据显示,2022年,中国储能产业继续保持高速发展态势,新型储能新增7.3GW/15.9GWh,同比增长200%,反超美国,中国已经成为世界储能产业的中坚力量。白皮书预测,未来五年,中国可再生能源装机增量将占全球增量近一半。

截至2022年底,全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2GW1 ,年增长率15%。抽水蓄能累计装机规模占比首次低于80%,与2021年同期相比下降6.8个百分点;新型储能累计装机规模 达45.7GW,年增长率80%,锂离子电池仍占据绝对主导地位,年增长率超过85%,其在新型储能中的累计装机占比与2021年同期相比上升3.5个百分点。

▲来源:《储能产业研究白皮书2023》

中国方面,截至2022年底,中国已投运电力储能项目累计装机规模59.8GW,占全球市场总规模的25%,年增长率38%。其中,新型储能继续高速发展,累计装机规模首次突破10GW,达到13.1GW/27.1GWh,功率规模年增长率达128%,能量规模年增长率达141%。

2022年,中国新增投运电力储能项目装机规模首次突破15GW,达到16.5GW,其中,抽水蓄能新增规模9.1GW,同比增长75%;新型储能新增规模创历史新高,达到7.3GW/15.9GWh,功率规模同比增长200%,能量规模同比增长280%;新型储能中,锂离子电池占据绝对主导地位,比重达 97%,此外,压缩空气储能、液流电池、钠离子电池、飞轮等其它技术路线的项目,在规模上有所突破,应用模式逐渐增多。

▲来源:《储能产业研究白皮书2023》

从最新《储能产业研究白皮书》中的数据,我们可以了解到,新型储能正在快速发展,达到同比增长200%的迅猛速度。其中,锂离子电池占据绝对主导地位,比重达到97%。

因此,目前及未来5年的储能方式中,以锂离子电池(以及正在发展的钠离子电池)等化学储电方式,将是主流方案。

传感器,电化学储能第一道安全锁!列入国家重点研发计划!市场&技术亟需民营企业去攻关!

综合使用方便、能量密度、寿命损耗以及成本等多方面因素,锂离子电池/钠离子电池等化学储电方式仍是可预见的未来储能首选。

因此,目前新建储能设施,仍以锂离子电池为储能材料的储能柜为主。

储能柜是用锂电池来存储电能的,一般储能柜都是用磷酸铁锂的电芯作为原材料,然后加上BMS保护系统,基本上就构成了一个储能柜系统。

▲储能柜系统

目前,特斯拉已在澳大利亚维多利亚州,建设了一套名为VictoriaBigBattery,包含212台机组的350MW储能柜系统。这是目前全球规模最大的可再生能源存储园之一,建成以来持续为维多利亚区提供备用电能保护。

此前,特斯拉宣布在上海建设的储能超级工厂,就是生产特斯拉超大型商用储能电池(Megapack),初期规划年产商用储能电池可达1万台,储能规模近40GWh,产品提供范围覆盖全球市场。

▲特斯拉澳大利亚储能项目

因为储能是一种能量的蓄积,因此,本质上来说,任何储能方式都有一定的安全风险,这是各种储能系统首先要面对和防范的。

据国际能源网不完全统计,2011-2022年1月期间全球共发生37起储能电站爆炸事故,其中4起发生在中国。从新能源汽车事故看,2022年第一季度,国内接报的新能源汽车火灾共640起,相比上年同期上升了32%。

▲2017-2022全球储能电站火灾情况(部分)

而导致电池事故的主要原因是三元锂电池正极材料分解温度仅200°C,易发生热失控进而引致火灾。只要一旦出现过充、过放、过流、热失控和内部短路等电池滥用情况,就容易导致电池内部热量积聚,一旦超过临界点即会产生热失控。

▲储能事故中电池类型占比情况(单位:%)

电化学储能的安全问题,主要来自于电池内部热量积蓄导致的热失控引起的火灾、爆炸等安全事故,因此,监控、感知电池的技术非常重要,而其中的核心部件,就是传感器。温度传感器是电池监控中应用最多的传感器种类,关于储能中温度传感器的应用,可以参看本文内容《一文读懂储能温度传感器优缺点及应用》

在《“十四五”新型储能发展实施方案》中,核心技术装备攻关重点方向中的“全过程安全技术”首先提到“储能电池智能传感技术”。

“储能锂离子电池智能传感技术(共性关键技术)”被列入2021年国家重点研发计划项目,足见国家对该传感技术的重视。该项目由北京理工大学牵头,电子科技大学、华中科技大学、西安交通大学、宁德时代、清华大学、天目湖先进储能技术研究院、中芯国际(宁波)、浙江清华柔性电子技术研究院、中国华电科工集团有限公司等多家国内顶尖研发机构、企业参与。

主要研究内容,除了锂离子电池内/外部电池单体内部温度、应力、气压和气体浓度、种类等传感技术外,还包括传感器信息实时采集、传输、自动分析、主动预警等传感系统技术。

研究主要内容:针对储能锂离子电池提高运行效率、安全性、稳定性的迫切要求,研究基于单体电池内部和外部的在线数据实时准确监测方法,构造从单体锂离子电池到储能装置的智能检测系统。具体包括:研究锂离子电池单体内部温度、应力、气压和气体浓度、种类等传感技术;研究锂离子电池单体外部温度、应力、气压和气体浓度、种类等传感技术;研究储能电池单体植入式或外置式智能传感一体化集成技术;研究传感器监测信号通信技术;发展具备单体电池传感信息的实时采集、无线和有线传输、自动分析和主动预警功能的实时监测控制的储能系统管理技术及其典型应用集成技术。

结语

本次《通知》中,促进民营经济发展28条举措,再次提及新型储能,可见新型储能在我国国家战略发展中的重要地位。

2022年,在新能源版图中,储能行业异军突起。仅仅1年的时间,数万家企业竞相入局,储能已然成为了时下继光伏、电动车之后备受资本追捧的新赛道。据不完全统计,过去1年里,储能行业融资超过100起,亿元级别的融资案例屡屡出现,甚至不乏万众瞩目的独角兽企业。

基于安全等硬性原因,储能设备天然的对温度、电流、压力、气体等各种传感器有着海量的需求,并且必不可少。

这条刚刚兴起的万亿级蓝海赛道,正有庞大的空白传感器市场等待国产传感器民营企业分割!

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