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1、NRDC2018年2月3电动汽车储能技术潜力 及经济性研究NRDC自然资源保护协会ATURAL 負OUKCf OCFCNCOUNCIL研究报告CNESA中关村储能产业技术联址 China Energy Storage Alliance致谢此报告由国家发改委能源研究所、自然资源保护协会、 中关村储能联盟合作撰写。特别感谢国家电网电动汽车 服务公司江冰董事长、国务院发展研究中心洪涛研究员、 清华人学电机系胡泽春副教授、中国电子科技集团公司 第18研究所肖成伟研究员、中国科学院电工研究所陈 永羽中研究员、凯盛咨询朱瑶琪女士对本项目提出宝贵意 见和建议。课题组课题组刘坚 国家发改委能源研究所、国家可再
2、生能源中心金亨美自然资源保护协会李岱昕中关村储能联盟蔺亿 北京市计科能源技术开发公司感谢自然资源保护协会清洁电力项目和 ClimateWorks Foundation 对本研究的支持。电动汽车储能技术潜力 及经济性研究硏究报告总结摘要11电动汽车发展现状及前景2产业现状电动汽车产业发展前景电池及充电发展趋势2. 电动汽车储能应用潜力及成本分析6应用潜力技术经济性3. 研究结论与政策建议20研究结论政策建议26附件22参考资料总结摘要本世纪以来，中国经历了快速的道路交通机动化过程。2017年全国汽车镐呈 接近2SOO万辆，连续九年位居全球第一；汽车保有量超过2亿辆，是2000年的 10倍以上。机
3、动车的増长对石油供应和城市空气质量帯来了严峻挑战。推动汽车电 动化不但对环境产生直接的正面影响，也为能源系统灣洁转型帯来重大契机。通过 有序充电、车电互联（V2G）、电池更换、退役电池储能等方式，大量电动汽车可 作为分布式储能，为电力系统提供可观的灵活性资源，逬而有效提升电力系统对波 动性可再生能源的消纳能力。然而，当前动力电池成本及智能充电技术等仍然長制约电动汽车电力系统储能 的重姜因素。在对2030年全国电动汽车市场规模预测的基础上，本硏究报告对电 动汽车储能的应用沼力及经济性水平逬行了分析。研究发现：1 .快速成长的电动汽车产业已经并将继续成为电化学储能成本下降的首要驱动 力。畫规模效应
4、的影响.不断扩大的电动汽车产业将加速锂电池成本下降，从而提 升其在电储能领域的应用规模。近年来，动力电池成本降速超过固定锂电池储能， 考虑到目前电动汽车产业仍处于发展初期,预计未来锂电池成本具有巨大下降空间。2. 电动汽车本身也可成为规模可观且经济高效的储能资源。电动汽车可通过有 序充电、V2G.电池更换、退役电池储能等方式宜接或间接参与电力系统储能运行, 实现与B!定储能相同或相似的功能。考虑到未来电动汽车较高市场渗透率，预计到 2030年，其理论储能规模远超抽水蓄能等其他储能技术路线，有望解决当前闲扰 可再生能源发展的电力系统小时级平衡问题。3. 对比四类电动予气车储能模式，有序充电成本最
5、低，但其储能应用潜力受限于 车辆出行强度；V2G储能应用潜力最高，但其市场化推广取决于电池技术逬步与成 本下降速度；电池更换储能灵活度最高，但仅适用于特定车型。基于上述研究结论，本报告分别就充电商业模式、充电价格机制、综合示范试 点等问题提出若干政策逹议，以探讨符合中国市场环境的电动汽车储能发展路径。 我们认为，随着电动汽车规模不断提升以及电动汽车与电网互动技术日益成熟，电 动汽车可依托分布式储能、皆能网联等技术与模式创新，与可再生能源一起构連新 一代经济高效的皆慧能源系统，帯动中国能源工业整体变革，电动汽车发展现状 及刖景（-）产业现状受一系列激励政策帯动，中国电动汽车产业发展迅速，现已成为
6、全球最大电动汽车产销及保有星市场， 部分本土企业在产能规模及核心技术方面居于全球前列。1.电动汽车产业电动化已成为当前全球新能源汽车发展的大势所趋、为应对日益严苛的能耗及排放标准，欧莫和日本 等传统汽车强国近年陆续投放电动汽车产品，技术日錢成熟.市场规模不断扩大。根据国际能源署统计， 2016年全球电动乘用车保有蚩已超过200万辆，电动汽车已成为当前发展段快的新能源汽车技术。德国二 英国S荷兰=法国挪威二 印度等国及部分汽车企业更是提岀燃油汽车退岀目标，为电动汽车的 持续发展営造了有利的政策环境。中国电动汽车推广历程可分为2009-2012和2012-2015两期节能与新能源汽车示范推广工程”
7、 阶段及2015年以后新能源汽车规模发展阶段。自2009年财政部、科技部、国家发改委、工信部四部委 启动节能与新能源予气车示范推广工作以来，中国电动汽车产业每年呈倍数增长，带动了全产业链建设和市 场培育。2009-2012年，在中央财政购车补助引导和科技计划重点支持下，全国三批25个“十城干辆刀 试点城市总计推广节能与新能源汽车27432辆-2012年之后，四部委在“十城干辆.工程基础上又将 新能源汽车推广应用的示范城市从原来的25个扩大到39个。2013年至2015年9月底，全国39个示 范推广城市（区域）又累计推广新能源汽车18.1万辆。2015年全国新能源汽车产量达到33.14万辆.首
8、次超过全部汽车产量的1%,并超趣美国成为全球最大新能源汽车市场。到2016年，中国新能源汽车行 业进入全面调整升级阶段，全年新能源汽车产量达到54.7万辆，市场规模接近全年汽车产塑的2%,保有 量超过100万辆，稳居全球新能源汽车最大销量及保有量市场。2017年9月，工信部表示已启动燃油汽车退出时间衷研究。同月，工信部、财政部、商务部、海关总畧、 质检总局联合公布了乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法（经双积分刀政策）， 要求2019-2020年，汽车企业新售电动乘用车积分占比分别达到10%和12%。截至2017年底，中国 已连续三年成为全球最大电动汽车产销市场.电动汽车年销量
9、超过占全球一半。2017年中国电动汽车销 量达到77.7万辆,为全球电动汽车总销量55%,是美国市场规模近四倍,占全部汽车销量的比重接近3%, 且几乎全部为本土车企生产和销售。裁至2017年，全球电动汽车累计销量突破340万辆，中国占比超过 50%,率先步入对传统燃油汽车规模替代阶段充电去岀设施方面目前中国已逹充电桩突破45万个， 超过欧洲.美国和日本数邑总和。可以说中国现已形成完备的电动汽车产业链，在部分动力电池技术路线 和充电基础设施方面甚至处于全球领先地位。1包括混合动力汽车、纯电动汽车、福电式泯合动力汽车、燃料电池汽忘：亘中公共领域推广节能与新能源汽车23032無，私人购买领 域進广4
10、400藕。1假设私人购买茨域车桩比为100:80。其中私人充罔桩约24万个.公共充电坨约21万个。电动汽车储能技术潜力及经济性研究| #S 1 2010-2017中国电动汽车钙量统计2.动力电池产业中国动力电池产业规模同样居全球第一，2017年动力电池产能达到200GWh,产量接近4OGWh。裁 止2017年底，全国固定电化学储能装机容量约为389.8MW,仅为全国抽水蓄能装机容量1%,若按平均4 小时放电订算.合计储能能力约1.6GWho 2017年全国电动;气车产呈为794万辆.全国电动;气车保有虽超 过170万辆，考虑不同车型结构及各类车型电池容虽等因叢仁 车载动力电池储能能力接近90G
11、Wht远远 超过电化学储能容呈、2011201220132014201520162017电动爭产运（万辆）0.841.27261.757.853451.679.4电动汽车累计产直（万辆）124124697177当年邑池产量（万千瓦时）344359293171228013822累计电池产谴万千瓦时）3477136429214149428764喪1 2011-2017年电动汽车及动力电也舉计产=锻设纯电动宥电动乗用车铤池分别为笛0干瓦时/辆和38千丸07/铺；招电式嘗车、桔电弍乘臣H監电;也容别为40千瓦时/ 辆和17千仙/臥 乗用车在设计和技术桂性上用于較言及随身物乩 晟多不超过9座位：客莖用于
12、公共交通和婁团运命 乗坐9人以匕电动汽车储能技术港力及经济性研究（二）电动啓产遊展前景展望未來，双积分”政策将持续引导中国汽车工业的电动化进程，酝酿中的禁售燃油汽车时间表将 加速市场转型步伐，而决定电动汽车发展前墨的根本驱动力源于电动汽车综合性自细经济性水平。虽然目 前动力电池成本仍然偏高，但也呈现快速下降趋势，并毋眞有较大降低空间。加之目前中国仍处在道路交 通机动化阶段，未来机动化与电动化的同步推迸将确保电动汽车数量快速塔氏。本研究采用Bass扩展模型分别针对电动汽车在乘用车、公交车、出租车、物流车领域的渗透前量进 行预测（详细过程见附件一）,预计到2030年全国各类电动汽车保有呈将超过1亿
13、辆（图2）。不断扩 大的市场需求伴随电池生产规模效应，将有力推动电池成本快速下降，为电动汽车参与电力系统储能帯来 巨大机遇。35000300001500010000500002015201620172018201920202021202220232024202520262027202820292030（三）电池及充电发展趋势动力电池容邑和智能充电水平是影响电动汽车储能潜力最为关犍的两个影响因素。1.动力电池容量速提升通过整理近期上市的腾势（400）、北汽EU400、上汽荣威ERXEV400等车型数据不难发现，较老 款车型新上市电动车型动力电予也容圣有较大増加。北汽EU 400在保持雋价与老款E
14、U 260基本持平的情 况下，采用了孚能三元材料锂电池，电池容量达到54.4干瓦时（+31.4%）,能星密度达到125Wh/kg, 标定续航里程360公里（+38.5% ） , 60km/h等速行驶工况下续驶里程可达到460公里8;秦2017款 电动汽车储能技术潜力及经济性研究| #插电式混合动力车型电池组容量达到仃干瓦时（较2015款车型提高31%） F纯电动续航里程达到100公 里（较2015款车型提高43%尸o表2为节能与新能源汽车技术路线图中动力电池技术分阶段发展目标, 到2030年动力电池单体比能量v将达到500瓦时/干克，是目前水平的2倍以上10o2020 年2025 年2U30
15、年动力电池系统单体比能量达到300Wt）/kg单体比能量达到400W-h/kg单体比能量达到500W4Vkg系统寿命达到10年单体成本达到1元/WF; 系统成本达到13元/WF单体成本达到0.8元/W-h; 系统成本达到1元/WF单体成本达到0.6元/W-h;系统成本达到0.8元/VWh能SW技术高容谴厚高子电池材料技术理二次电迪材料技术新体系电池材料技术高比能、高安全锂歪子 电池技术比是度、长寿命、 全匿态锂电池技术全新材料体系 电池技术高靖度、高可旅性电池 管理技术低成本、高集成化学电池 管理技术新盘电池电池 筈理技术蓦比能、安全电池总成技术电池总成与集成车身、底盘一体化技术自动化制造工艺及装备技术数字化、智能化制造技术表2节能与新能鴻汽车授术匯线I!动力电也技术迸步2智能充电技术日益完善充电是电动气车储能的关犍环节。在国外已经有车厂通过添加简单程序，方便用户灵活控制充电时间。 例如.特斯拉的车载屏皋可以逬行延时充电设置.在客户输入的时间开始充电，而
