《电动船舶用锂电池预计到2025年需求量达到35.41GWh》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-09-10
  • 数据显示,2018年电动船舶锂电池市场总产值0.44亿,实际船舶电动化比例为0.016%,市场份额还很小,但未来随着国家政策向船舶领域的倾向以及“一带一路”的落实,船舶电动化有望加速发展。

    船舶作为水上交通运输的重要工具,其分类依据不同航行区域、航行状态、推进方式、动力装置、造船材料以及用途等到方面可分为多种类型。按照目前已有的动力装置进行分类,现有船舶可以分类为蒸汽机船、内燃机船、汽轮机船、电动船和核动力船等。目前电动船舶主要应用于民用领域,注重内湖、内河以及近海港口,从应用船型上看可以分为车客渡船、客船、港口拖船、港务船以及海工船等;从应用吨位上可分为500吨以下、500-2000吨、2000-5000吨、5000吨以上等。

    电动船舶具有绿色环保、零污染、安全以及使用成本低等优点。高工产研锂电研究所(GGII)测算,船舶每百公里运行成本,柴油动力船舶为4100元,LNG燃料船舶为3700元,电动船舶为2800元。电动船舶的运行成本明显低于柴油和LNG燃料船舶。同时由于电动船舶结构简单,转动部件少,工作可靠,所以维护成本极低,电动船舶非常符合当下发展绿色船舶的趋势。

    据国家统计局统计年鉴数据显示,2017年民用机动船只拥有量为13.17万艘,2018年机动船只总数量为12.57万艘,同比下降4.56%。根据中国船级社(CCS)的船舶登记数据,2017年我国内湖船舶净重吨位为2.19亿吨,2018年内湖船舶净重吨位1.95亿吨,受民用机动船舶总数量下降影响,内湖船舶数量呈现略微下降走势。

    现阶段超过5000吨级的中大型船舶完全锂电化替代难度较大,会以少量混合动力型为主要,每年旧船更新以及新入船舶中锂电化的比例将呈现逐年增长趋势。GGII预测,假如内湖船舶总量中按照50%的电动化比例计算,2018年电动船舶市场总吨位将达到0.98亿吨,按照目前船用锂电池电量的区间为1.2-1.35KWh/吨,取每艘船单位电量1.3KWh计算,2018年电动船舶用锂电池市场理论需求量将达到127GWh。实际上锂电池配套船舶作为动力源需经船级社锂电池产品技术标准认证后才可使用,截至2019年6月,国内拥有船级社认证的电动船用锂离子电芯企业11家、认证电芯产品25款,电芯种类数量以及对应的企业数量仍较少。

    GGII数据调研显示,2018年电动船舶锂电池市场总产值0.44亿,实际船舶电动化比例为0.016%,市场份额还很小,但未来随着国家政策向船舶领域的倾向以及“一带一路”的落实,船舶电动化有望加速发展。

    未来民用机动船舶数量总数量与总吨位将呈现下降走势,对应的内江、内湖的船舶总吨位也将呈下降趋势,但船舶单位吨位重量有轻微上升(人员或货物总量不变的情况下);未来景区游船以及2000吨以下客船以及渡船将首先实现电动化,目前新疆、武汉的客轮与渡轮大多数实现纯电动化,未来在中部地区、长三角地区等诸多水系风景区将有更多的纯电动化船舶运行;目前星盈科技、风帆目前正在进行船用锂电池的相关测试,按照1.5~2年的验证周期,两年后船用电池市场将有更多的企业进入,届时电动船舶市场将进一步增长。

    未来7年,按照每年民用船舶总数量按照平均下降4.9%计,单位船舶吨位平均净重0.178万吨/艘计,内湖船舶总吨位占比民用机动船舶总吨位平均按照92%的比例计。2019年、2022年以及2025年的电动船舶锂电化渗透率按照0.035%、0.55%、18.5%的电动化率计算,截至2025年电动船舶用锂电池市场将达到35.41GWh。电动船舶市场的发展整体呈现两个阶段,2018-2021年增速缓慢,2022-2025年增速加快。若电动船舶用锂电池市场锂电化渗透率达到50%,将带动锂电池市场90GWh以上的规模。

    目前的电动船用锂电池采用磷酸铁锂系动力电池并需要经船级社检测合格后使用。磷酸铁锂电池具有良好安全性、长循环性能,良好的高温稳定性以及较低的成本。电动船舶需要携带较多数量的电池以及要求电池具有短时间具备高放电倍率,一定程度上会促使电池发热量增加,电池的高温性、循环性以及成本显得尤为重要。比较铅酸电池,磷酸铁锂电池更具有能量密度以及体积方面的优势。

    磷酸铁锂电池目前应用在新能源客车以及储能等领域较多,价格为0.8-1元/Wh;现阶段应用于电动船舶上的磷酸铁锂电池将面临较多技术验证,需要具备更严的规范标准,产品价格相对新能源汽车领域较高,价格为1.1-1.3元/Wh。随着未来磷酸铁锂电池应用在电动船舶领域的比例增多,产品的价格将会呈现下降趋势。

    未来船舶锂电化趋势将主要集中在以下领域:1)沿江沿海城市渡船、观光船;2)内河货船;3)港口拖船市场;4)部分大中型船舶使用锂电替代铅酸,进而促进锂电池船用化加速。但目前行业仍面临着一些难点与瓶颈,主要包括:1)IP67安全标准实施与高倍率型电芯开发;2)船用电池制造与检测体系标准化仍需完善;3)内湖、内江小型船舶市场规范性不足,运营体系不完善。

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  • 《2025锂电池储能十大技术进化趋势“预测”》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2025-02-18
    • 随着全球能源转型加速,锂电池储能技术正经历前所未有的革新。2025年,储能市场将从“规模扩张”转向“价值重构”,技术创新成为行业竞争的核心变量。 海内外市场2025年第一展开展在即,将开启了一年一度产品、技术比拼的“盛大狂欢期”。此文将罗列锂电池储能十大技术进化趋势预测,涵盖热管理、系统架构、材料迭代等多个维度,也欢迎业界留言。 趋势一:组串式架构将主导大储系统设计 组串式储能系统凭借“一簇一管理”的精细化控制,加速替代传统集中式架构,成为大储领域的主流选择。 每个电池簇独立连接PCS,避免簇间环流和热失控扩散,系统安全等级提升至IP67标准。华能集团2025年4.5GWh构网型储能招标明确要求组串式方案。 模块化设计支持按需扩容,单机功率达215kW的组串式PCS可并联扩展至百兆瓦级。三峡能源肇东100MW/200MWh项目即采用此方案。 此外,组串式系统通过减少并联损耗和冗余设备,初始投资成本大幅降低,全生命周期放电量提升。 例外,阳光电源PowerTitan2.0实现全生命周期放电量提升8%。 趋势二:热管理技术向“智能液冷+全域温控”跃迁 热管理系统(TMS)将从传统的风冷、液冷分离式设计,向高度集成化、智能化的多源协同方向发展。 智能液冷+全域温差控制技术,采用矩阵式热管理设计,是重要风向之一。例如,天合储能即将亮相英国储能峰会(Energy Storage Summit 2025)Elementa 2 Pro配备了智能温控系统,采用混合冷却技术,即使在极端条件下也能将电芯温差控制在≤2.5°C,确保每个电芯都能在最佳温度下运行,从而延长系统寿命并提升效率。 AI动态调控成热管理技术的核心跃升点,可通过AI算法实时预测热负荷,优化空调群组调度指令。 华为在去年的工商储新品采用风液智冷技术;而阳光电源PowerTitan2.0采用液冷PACK+液冷PCS“全液冷”散热,并搭载AI仿生热平衡技术,具备速冷、微冷、加热三种控温模式。 趋势三:构网型储能与电网深度融合 储能变流器(PCS)采用虚拟同步发电机技术,模拟发电机组的转动惯量和阻尼特性,以平稳渡过并离网切换的黑障盲区,具备故障穿越能力。 构网型储能系统能够自主设定电压参数,输出稳定的电压与频率,既可并网也可离网运行,为电力供应提供更大的灵活性和自主性。 多家企业如阳光电源、南瑞继保、华为、金风零碳、远景储能等都在构网型储能技术方面取得了显著的进展,并成功落地了构网型储能项目。如阳光电源干细胞电网技术,已经助力英国、广西等海内外多个项目实现构网。 趋势四:半固态/固态电池迈向应用元年,或将成为300Ah+升级方向。 固态电池在能量密度(400Wh/kg以上)与安全性(无电解液泄漏风险)上的突破,将重塑储能技术路线。 储能领域,海博思创与合作伙伴深入合作,采用行业领先的无机-有机复合固化技术,成功解决了传统固态电池固-固接触离子导电性差和界面不稳定的问题,首次实现了半固态技术在大容量储能产品中的工程化应用。 更进一步,宁德时代、比亚迪、清陶能源等企业推进硫化物固态电解质技术,循环寿命加速突破,2025年有望实现兆瓦级示范项目。 据高工储能不完全统计,从2024年开始至2025年开年,储能招投标已累计释放近1GWh的固态电池采购需求。固态电池凭借在安全、能量密度、循环寿命等多个方面的综合提升,也成为第二代300Ah+储能电池升级的核心方向之一。 趋势五:钠离子电池开启“低成本储能”时代 钠电池凭借资源丰富性(钠储量是锂的420倍)和低温性能优势(-40℃容量保持率≥80%),成为众多储能场景的理想选择。高工产业研究院(GGII)预测,预计2024年我国钠离子电池出货量超1.5GWh,同比增长达200%。2025年出货量超4.5GWh,2030年出货量有望超30GWh。 钠储示范项目超百兆瓦时的项目也相继落地。2024年5月,我国首个大容量钠离子电池储能电站——广西南宁伏林钠离子电池储能电站正式建成投运,该项目总容量超过100MWh;同月,我国首个百兆瓦时级别的钠电池储能项目——湖北大唐100MW/200MWh钠离子新型储能电站一期工程也建成投运,投产规模达到50MW/100MWh;2024年6月,广州发展集团在湖北洪湖市亦开工建设了一座100MW/200MWh的钠离子储能示范项目等等。 未来,混合储能系统或将出现,锂钠混用技术(如宁德时代AB电池系统)兼顾能量密度与经济性,度电成本可降低30%。 趋势六:大容量、长循环寿命技术走向纵深 “光储同寿”是行业共同追求的目标,目前业界常用的磷酸铁锂电池循环寿命如何突破“万次门槛”,常规化学体系无法满足,材料改性(如补锂)、系统协同才能改变“循环寿命停留在宣传上”。 此外,极致降本仍是行业重要趋势,大容量、长寿命电池仍是锂电池储能进化的两个核心的方向。从2024年的技术竞逐来看,多款500Ah+、600Ah+,甚至1000Ah+相继问世,这亦将是 2025电池新品的重要看点之一。 以远景动力(AESC)为例,其于2021年行业率先推出305Ah储能电芯,随后又发布315Ah、350Ah两款电芯。2024年,远景动力又推出全新一代700+Ah储能电芯,预计将于2026年量产。远景动力认为,大容量、长寿命仍将是储能电池进化的重要方向。 趋势七:智能化运维驱动全生命周期降本 AI与物联网技术深度赋能储能运维,实现“预测性维护+资产增值”。 数字孪生技术可应用于储能系统的全生命周期管理,包括设备监测、数据分析和控制策略。通过虚拟仿真和实时监控,数字孪生技术可以帮助运维人员提前识别安全风险,实现少人、无人值守,故障迅速响应和解决,极大降低运维成本。 比如,天合储能Elementa 2 Pro通过一键远程升级和实时监控功能,运维人员可以远程管理设备,使运维效率提升高达90%。 值得注意的是,通过“区块链+共享储能”的模式,可实现供需关联互动和“发-储-配-用”精准调配、安全校核和自主交易。这种模式有助于推动储能资源在全国范围内的优化配置,提高能源利用效率,或将成为2025年进化重要方向之一。相关案例显示,通过数据上链实现储能资产透明化管理,提升融资可信度,降低资金成本2-3个百分点。 趋势八:交直流一体设计推动“储能安装革命” 交直流一体储能系统是一种集成了直流侧电池单元和交流侧PCS(电力转换系统)的创新设计。这种设计不仅简化了储能系统的结构,还大幅提升了系统的效率、性能和安全性。 由于交直流一体储能系统在出厂前即可完成预安装和预调试,现场只需进行简单的并网操作,大大缩短了并网时间。这意味着设备到站后即可迅速投入运行,提高了项目的响应速度和效率。 阳光电源Powertitan 2.0、远景储能5.6MWh交直流一体系统、力神电池5MWh交直流一体液冷集装箱——LS-C5M-A,直流线缆不出柜,安装时间大幅缩短。2月13日,Fluence官宣的7.5MWhSmartstack也是AC储能系统(交流模块),即在同一集装箱内集成了电池和PCS。 趋势九:安全技术从“被动防护”转向“主动防御” 多层级安全防护体系成为行业标配。 一是消防系统升级,Pack级全氟己酮+舱级气溶胶的多级灭火方案,响应时间<3秒,复燃率降至0.1%以下。 二是AI风险预警,通过电压、温度、气体浓度多参数融合分析,提前48小时预测热失控风险。 三是,电池管理系统升级迭代,采用双向主动均衡算法,电池簇间容量差异控制在2%以内,系统可用容量提升8%。 例如,根据科陆电子在德州站点经过三年的数据监控,使用Smart Scales(智能天平)主动均衡技术,比使用被动均衡的站点,电池SOH提升2%以上。 趋势十:高度集成化加速“光储平价时代” 一方面,储能系统与光伏、充电设施深度耦合,构建能源自洽生态。 比如,华为数字能源推出集成BMS、PCS、EMS的“All-in-One”方案,协调控制延时<10ms,光储联动效率提升12%。 另一方面,面对储能项目越来越贴近闹市,储能系统环境友好性也成为高度集成化的一个重要方向。比如,Elementa 2 Pro采用紧凑的肩并肩、背靠背设计,节省占地面积;同时通过先进的噪音控制技术,将运行音量降至最低70dB,适配城市及近郊场景。 2025年,锂电池储能技术进化将围绕“安全、效率、成本”三大核心展开,从热管理的智能化到组串式架构的普及,从固态电池的量产到钠电的成本革命,技术迭代正在突破传统储能的应用边界。 未来,储能企业需在技术研发、场景适配与商业模式创新中寻找平衡,方能在全球储能竞赛中占据先机。