3月28日至29日，「2024江西锂产业大会暨第二届碳酸锂供需策略会」在江西宜春盛大举行。厦门和储能源科技有限公司董事长林卫星博士应邀参会，并在大会上发表了题为《储能市场需求预测及新技术对市场的推动》的演讲。他认为，风光储是未来30-50年能量供给主要的途径，储能不只是作为电网或者风电光伏强配的附庸，而应该是未来新能源发电不可或缺的存在。以下是林卫星博士的演讲实录。

  林卫星：各位领导嘉宾，我作一个关于《储能市场需求预测以及新技术对市场推动》的交流报告，主要是站在电网和技术角度分析储能市场未来会走向何方。最重要的包含这四个方面，第一是储能市场增长以及现在存在相应的逻辑悖论。第二个是相应的技术领先性，第三部分是工程实践，最后会探讨一下新技术对储能空间的推动。

  从2020年双碳指标提出到2023年，每年储能市场增量几乎都是80%至100%，尤其是在2023年增长了260%。在加速度这一块，储能整个增速非常快。其中锂电储能占新型储能的90%。这么大的储能在整个电力体系到底是多大占比？截至2023年末，中国发电总装机量29.21亿千瓦，但是锂电储能只占不足1%。储能整体总量目前占整个发电体系很低。其次，根据2022年中国电力企业联合会发布的调研报告，绝大部分储能其实是“建而不用”的状态，1%的总量平均利用系数10%都不到，也就是说真正运行的储能只有发电总装机功率的0.01%，储能对于整个电力系统而言还是微不足道的存在。

  储能一方面发展的非常快，同时很大部分建设并没有运行。去年9月份，行业的几大知名专家对储能都有相应垢病。一位给常委上课的院士提到风光配储肯定不是风光路径。风光配储分布到世界各国真的是微不足道的量；也有专家提到氢储是主流。

  为什么这些知名专家对储能提出质疑？和储公司更多地是站在电网的角度看这样的一个问题。我是搞电力系统的，一方面看到储能在爆发式增长，目前的储能尤其是锂电储能，对于支撑新能源系统发挥得了作用吗？电网把安全稳定性排在第一位。简单的说，电力系统辛辛苦苦经济运行了十几年，只要发生一次大停电事故，十几年节省的收益全部都会还回去了。我国的电力系统发展了70多年，在安全稳定这一块，还是遵照老一辈专家提出的“三道防线”原则，我们注意到，在“三道防线”的第二第三防线都有非常多的关于稳定控制的需求。

  归纳起来有五点瓶颈。锂电储能发展这么迅猛，处于一个爆发式增长。但是一个最大的问题是起火安全风险隐患到目前并没有解决方案。截至2022年底，中国锂电总装机是0.14亿千瓦，变压器装机容量是130亿千伏安，从初步统计的起火事件看，锂电储能起火事件已经高于变压器起火事件，锂电储能起火概率比常规电力设备高1000倍都不止；第二，单机功率小，尤其电网发生大扰动的时候，锂电储能是撑不上去的，现在有一些大的储能，比如单个电站容量达到400兆瓦时，但是细分到每个储能单元，功率只有0.1至1.75兆瓦。咱们国家的电网，发电机组的功率起步就是300兆瓦，也就是电网在发生大扰动时，由这么只有常规同步发电机功率0.2%到0.6%这些小的储能设备并联在一起的储能点咋，在电网紧急扰动时无法快速支撑电网，目前的锂电储能是支撑不了大扰动下，电网安全性的。

  锂电储能在并网接口这一块是电力电子变换，电力电子变换系统典型过载能力只有一毫秒两倍过载能力，同步发电机轻轻松松一百毫秒十倍过载能力，锂电储能过载能力只由常规同步机组的五百分之一。另外一个很头疼的是常规使用的寿命的问题，像光伏、风电、发电机，它们的常规使用的寿命25年到45年，而锂电储能寿命典型值只有十年，而且真正能跑到十年的锂电储能还没再次出现过，因为锂电储能的寿命比较短，导致全生命周期度电成本比较高。

  这就出现一个逻辑悖论，一方面锂电储能市场规模加速度看，是爆发式迅速增加，但是顶层逻辑这一块，储能建好之后用不上、发挥不了作用，没有人为这样的一个东西买单。就形成大家都比较熟知的“卷”。尤其是2023年4月就开始卷了。

  经济维度就是新能源并网之后，储能运行并不会给新能源电站带来相应经济效应，反而储能电站运行了之后，还会增加新能源电站损耗，导致经济上不会运行。

  另外就是技术上，目前锂电储能无法支持储能电站的运行，现在的锂电储能，它的整个技术架构其实还是从光伏产业链平移过来的，现在的锂电储能大多数都给玩坏了，感觉谁家都能去做，把电池和BMS这些部件买过来，或者自主开发出来，然后拼装在一起就变成一个储能系统，这种基于光伏技术架构的储能有非常大的隐患在里面，而且它支撑不了在技术上满足电网长期运行。

  站在对电池管控精细程度上做这个事情，和储公司把锂电储能系统分为一代、二代、三代技术，第一代技术就是从光伏体系里直接平移过来，把光伏电池板替换成锂电池，拼在一起就变成一个储能系统。5000节电池差不多是80台电动汽车的能量。80台电动汽车的能量都在一个集装箱规模里面，这么大的能量体，如果说对它的充装电状态缺少管控，起火是很有可能发生的。起火很大缘由是这些电池并联在一起会有不可控的并联环流。

  为了解决这些并联环流问题，业内有各种各样的改进方案。像这种组串式储能，就是把原先五千节电池分割成一个个串，每个串再接一个小的PCS把它分割起来控制，这种智能组串式的则是每个电池模块加一个优化器，每个电池簇加一个DC/DC，还有这种每个电池簇加DC/DC或者是高压直挂的，能够正常的看到第二代的改进性技术有一个共性特征，就是从第一代的5000节电池整体控制，分割成一个个串约400节电池串联进行独立控制。

  和储公司这边推出第三代储能是怎么一个改进呢？就是和储公司进一步细化到每个模组，差不多26节电池控制，其实这个出发点刚才也提到了，锂电储能起火隐患是常规电力设备的1000倍都不止，这个安全问题一定要解决，安全问题如果没解决，行业的最终逻辑是不通的。和储公司理念就是把电池充放电状态严格管控起来，也就是第一代4000到5000节作为一个整体进行统一的充放电控制，第二代就是一个串差不多400节来控制，和储公司是分到每个模块，26节进行精细化控制，其实原理也很简单。这种“能量体”把它的工作状态给严控起来了，它安全性自然而然就提升了。

  但是问题的核心是加了这么多控制器后，如何不增加成本，如何不增加损耗，同时加这么多控制器之后，怎么对它进行协调控制。

  我们看一下我们第三代的技术，在安全性这一块它的相应提升作用，锂电储能起火有三个机制：一个是机械触发，外面的刺穿或者是挤压碰撞把它的正负极短路掉了；第二种占比90%的起火机理是过充电过放电，过充电导致内部短路；第三个一般都是从热的方面出发，是第二个机理衍生出来的，起火了之后温度上升了，把临近电池的隔膜给熔化了，所以导致起火。

  和储这一套第三代技术在电触发这一块，因为细化到对每个模块进行充放电控制，所以在源头上就把这个过充电杜绝掉了，把这一块杜绝掉之后，从而90%以上的起火隐患都被规避掉；第二个这一块也可以很好规避掉，唯一不能搞定的就是机械触发，机械触发不能杜绝它，但能保证机械触发的时候，通过控制器在电气上把已经有机械损伤的电池模块旁路掉。

  作为一套能源设备，和储在设计锂电储能的时候，除了考虑正常运行工况，还应该要考虑极端情况下兜底的安全机制，和储公司分析了一个很重要的问题，就是发生直流故障之后它的安全机制。

  第一代技术发生直流故障的时候，因为是电池串直接并联，所有十几个电池簇并联在一起，都往这个故障点放电，它的放电电流是非常大的，是稳态运行的十倍甚至百倍。第二种技术，如果说它的故障放电点没有跨接到外面的组串式PCS、DCDC这些部件，也存在十倍左右的故障电流；和储公司这种第三代技术，因为分模块隔离起来控制了，发生直流故障时可以有非常多的断点，保证没有故障电流的放电通路。

  关于人身安全性这一块，电力系统设备像变压器或者各种换流阀都没有像电池这种长期带着能量的能量体。常规电力设备要检修的时候通过放电棒能把残留电放掉，储能站通过放电棒没法放电。放不了的话在运维检的时就会存在人为误触碰或者误操作可能性。像常规第一代，只要人触碰到这个电池，就会有电流流通路径的，第二代技术，如果触碰点跨越了放电路径，也会触电。和储能源的第三代技术在停运时，这些控制器都是处于关的状态，有这么多断点，所以导致它是没有这种触电路径在里面的。

  第三点是关于亚健康电池这一块的处理，储能系统运行到一段时间以后，电池不可避免性能会分化，少量电池会介于可用与不可用的状态，出现这样一种情况之后，怎么办呢？像常规第一代技术，因为它是几千节电池连在一起，要么单个模块单个电芯出现亚健康状态后，需要整机停运，要么就是带病运行，第二代技术也是类似，第三代技术因为是细化了控制，可以在线通过控制器把亚健康电池给隔离掉，从而能够彻底杜绝电池处于一个亚健康单独运行状态。

  我刚才讲了这么多想表达一个啥意思呢？就是储能它不是说把电池买过来，把它拼拼装装接在一起就是一个储能系统了，其实深入进去站在它的安全性，电网匹配性各方面，有非常多的工作可以做。

  这是我们对整个技术的综合对比，这个就不详细展开了，其实因为也比较好理解，因为是细化到每一个电池模块级别的控制，所以它对电池一致性的要求就被降低了，像常规第一代技术，它要求几千节性能一致，第二代要求400节电池，无论是投产还是运行几年后都要求一致，我们这要求每26节电池，其实在电池制造这一块，对于一致性的要求关注度就可以稍微放一放，而是更多关注在电池安全以及它的循环寿命可用能量这些地方。

  整个归纳下来就是作为第三代储能，它整机成本比常规建而不用的集中式储能提高4%，同时性能提高1400倍。

  这里讲一下工程实践，就是全新这一套技术体系。目前也已经有相应应用，比如说去年佛山最大的工商业储能电站，这当时也是有新华社、学习强国等多家新闻媒体报道，整个社会媒体对新技术，对储能关注度都非常高。这一套技术也在南方电网300MW/600MWh打擂台项目中验收成功，目前运行稳定。和储能源第三代锂电储能技术目前正在执行的有500MWh项目。

  目前我们的第三代技术都有比较重大工程进行一定的验证，这是效率这一块。看这个在设计上加了这么多控制器之后，其实效率并不会有降低。

  这个展开讲一下，为啥说关键性能提高1400倍。看均衡电流，左边这个是常规做的还比较好的技术，它在运行时，和电量的状态偏差，能够正常的看到它是带状的，有偏差，啥意思呢？12%的偏差就是有的电池已经充满了，有的还有12%余量，这个是充不上去的，继续充电其他电池就充爆了，从和储能源的第三代的技术能看到，基本上每个簇，每个电池模块之间的SOC都是高度均衡的，站在均衡电流这个角度来看，常规技术是0.1个安培至2安培，我们技术是140安，所以在关键的指标是常规技术70到1400倍，这是一些运行情况，可以看每天都在稳定运行。

  自从碳达峰碳中和提出了之后，能源供给模式的终途应该是怎么样的？化石燃料肯定是不可持续的，尤其对中国而言，即将面临高昂的碳税，化石燃料+CCUS的总量非常有限，核裂变存在不同风险，切尔诺贝利以及福岛核电站到现在都还是全球性的灾难，核聚变未来五十年都很难商业化。因为核聚变其实是超越一个物理极限的技术，氢的源头要么是化石燃料，要么是新能源锂。

  所以谈来谈去，应该说风光储是未来30年到50年能量供给唯一的主要途径。这里也给出了中石化相应的预测，在2023年的时候，风加光总发电量差不多10%到15%，到未来2060年，差不多要70%到80%。

  国内关于碳中和是自上往下推的，我们看看国外的情况。刚好前阵子国内闹了个“AI的尽头是光伏和储能”的乌龙。国内媒体说英伟达黄仁勋讲“AI的尽头是光伏和储能”，实际这不是黄仁勋先生的原话，黄先生要表达的是如果线性地看AI对电力的消耗，那么人类的能源资源是支撑不了AI发展的，英伟达做了计算架构上的创新，使得计算和人工智能提高了一百万倍，从而AI不需要消耗这么多的能源。

  和储公司也分析下AI对于未来光伏、未来新能源、储能的底层驱动逻辑是什么。

  自从1879年爱迪生发明电灯之后，到目前为止经过150年了，去年国务院发的一个通知里面提到的目标是，到2025年电能要占终端能源的比重提高到30%。也就是说，电从发明到现在150多年了，全社会的电气化利用还不到30%，还处于非常低的水平。AI出现之后，它可以加速人类社会电气化水平，把终端能源用电的比重大幅提升。第二个逻辑也相对比较好理解。大脑的重量占人体体重不到2%，却消耗了差不多25%的能量，AI它就是未来社会的大脑，它本体这一块未来的用能也会非常惊人。面对未来这么大的能量需求，怎么去产生呢？这个是和储公司关于国内新能源与储能终极模式的思考。

  现在储能一般把它分为用户侧储能，电网侧储能以及电源侧储能，和储公司认为这是暂时性的。中国国庆的典型特征就是东西部资源不均衡、不匹配性，大量的新能源都是在西部。

  储能它是要实现一个什么作用？我认为，储能不是作为电网或者风电光伏强配的附庸，它应该是未来新能源发电不可或缺的存在。

  怎么一个不可或缺的存在呢？就是未来如果风电光伏要支撑起70%甚至更高的全社会用能，我们认为它的模式应该是在咱们国家的西北、西南这些地带，风电、光伏能够开发的都开发出来，储能也不是现在所谓强配，而是通过整个电网的规划设计，在需要配置的地方配置储能，这样风电加光伏加储能之后接到那里呢？不是接到现在常规的特高压直流，也不是接到特高压交流，而是接到特高压柔性直流，它有一个最大好处就可以实现新能源的百分之百接入。关于这一点，感兴趣朋友可以看一下南方电网董事长的“两会”提案，孟董事长在呼吁要加快特高压柔性直流输电技术的创新与工程实践。风电加光伏加储能打捆，接到特高压的电网之后，就可以形成电网百分之百新能源电网，然后源源不断的输入到中东部负荷中心。

  和储公司认为未来，尤其是中国这一块，新能源终极模式，应该只有这么一条路。如果走这个模式，和储这边初步的测算下来，要实现电力碳中和，中国的储能需求时4730Gwh，是去年新增一百倍的样子。全社会要实现碳中和，差不多是14个Twh容量，对应产业容量应该是3万亿到5万亿的样子。

  这是我之前牵头做的世界第一套特高压柔直，能够正常的看到它是国家重大工程，这么大个玩意儿，它单套功率就是5GW，现在储能它的单机功能是多少，0.1MW到1.725MW，所以单套特高压柔性直流的功率是现有五千台到五万台储能设备功率的总和，只有未来储能朝着这种路子走，才能最终支撑起新能源的大规模发展。

  特高压柔直这种国家重大工程，它对安全性、可靠性要求是非常高的，做了这样的一个东西再做储能的话，在安全性、可靠性这一块应该能很好的解决。储能相比于这种国家重大工程有另外一个区别，储能对成本的要求非常高，所以锂电储能除了满足支撑电网的需求，另一大关键是怎么来降低成本。

  围绕新能源与储能的终极模式，和储公司的技术是不是只停留在刚才提到的第三代锂电储能了？但是和储目前第三代锂电储能的架构还是原有的光伏架构，就是在每个电子模块下面加了一个控制器，做了个加法，实现了关键性能提高1400倍，但导致成本也提高了4%，和储公司后面还有三代储能的2.0版本到3.0版本，未来要实现的目标是单机容量从单机5MWh到单机容量70MWh，未来会到单机百兆瓦时甚至GWh级别，这样一个时间段储能才能发挥它真正支撑起电网安全稳定性的作用。目前我们正在开发单机容量70MWh的三代2.0版锂电储能系统。

  另外就是成本这一块，一次投资所需成本要大幅度降下来，现在储能是拼装起来的，它有非常多过度设计地方。在全生命周期度电成本这一块，一方面，结合电芯以及非电芯部分的降成本，和储公司要把锂电储能整机一次投资所需成本降一半，第二点因为储能它包括两个方面，一个是电池，一个是跟电网接口这一块，储能不是把电池做好了就能做到一个很优秀的储能系统，其实还有电力接口这一块，把功率变换与电网接口这一块做好之后有一个很大好处，就是从电芯到模组到整机到电站，它的循环周次可以平移，这样做才能够使得储能整机平移单个储能电芯的循环周次，将储能整机循环周次提高一倍，储能一次投资降低一半，从而把锂电储能全生命周期的度电成本降到现在的25%，到当时储能才有机会真正推动新能源大规模建设。

  目前来看，我预测应该还要至少两年的时间，整个储能行业都还是要卷。为什么卷呢？因为大家都去做，做出的东西大部分时间又没用，没有人为这样的一个东西做一个最终的买单，它也没有相应的效益，那肯定是卷的。和储公司认为。要通过技术创新推动储能市场，把新能源与储能的市场玻璃天花板打破，当时国内储能这个行当才值得做。今天就交流到这里，感谢大家。