儲能行面臨的挑戰(zhàn)分析

儲能行面臨的挑戰(zhàn)分析

儲能行面臨的挑戰(zhàn)隨著市場參與者的增多，行業(yè)競爭將不可避免地趨于白熱化。儲能行業(yè)經過十余年的高速發(fā)展，行業(yè)內已經在儲能電池系統(tǒng)、逆變器等主要賽道形成了一批具有技術、規(guī)模、資金優(yōu)勢的領先企業(yè)，該等企業(yè)在自身賽道潛力逐步減小的大背景下，將轉向上下游各個細分領域進一步開拓市場，儲能行業(yè)未來競爭趨勢將更為激烈。工商業(yè)儲能行業(yè)前景分析在工商業(yè)領域，儲能系統(tǒng)主要用途是峰谷套利，即在用電低谷時利用低電價充電，在用電高峰時放電供給工商業(yè)用戶，用戶可以降低用電成本，同時保證用電穩(wěn)定性。根據WoodMackenzie，IEA，SolarpowerEU，USDOE的數(shù)據，全球工商業(yè)儲能市場新增裝機規(guī)模預計從2021年的15．8GWh上升至2025年的94．0GWh，復合增長率達56．18%。便攜式儲能行業(yè)前景分析便攜儲能采用內置高能量密度的鋰離子電池提供穩(wěn)定的交直流電輸出，是一種安全、可靠、便攜、穩(wěn)定、環(huán)保的小型儲能系統(tǒng)。根據中國化學與物理電源協(xié)會數(shù)據，全球便攜式儲能行業(yè)的市場規(guī)模從2016年的0．6億元，大幅上升至2020年的42．6億元，年復合增長率高達190．28%，預計至2026年將進一步上升至882．3億元，市場前景廣闊。全球儲能市場現(xiàn)狀各國能源結構在碳中和背景下加速轉型，全球儲能市場近年保持高速增長態(tài)勢。據中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟（CNESA）統(tǒng)計，2021年全球新增投運電力儲能項目裝機規(guī)模達18．3GW，同比增長185%，已投運累計裝機規(guī)模達209．4GW，同比增長9%。其中，新型儲能新增投運規(guī)模翻番達到10．2GW，已投運裝機規(guī)模累計25．4GW，同比增長68%。美國、中國、歐洲為前三大市場，合計占全球市場的80%（根據2021年新增新型儲能項目規(guī)模計算）。國內儲能市場現(xiàn)狀全球鋰離子電池儲能技術裝機規(guī)模逐年上漲，占全球儲能累計裝機規(guī)模比重不斷擴大，鋰離子電池儲能市場需求量大，截至2021年，中國鋰離子電池儲能技術裝機規(guī)模為5．2GW，占比為11．2%。全球儲能電池裝機量及增速逐年上漲，全球儲能電池市場需求量大；中國儲能鋰電池產量上漲，下游需求量大，2021年疫情穩(wěn)定后產能增速明顯。據CNESA統(tǒng)計，2021年中國已投運電儲能項目累計裝機規(guī)模46．1GW，同比增長30%。其中，新型儲能累計裝機規(guī)模達到5．73GW，同比增長75%。2021年中國新增投運電力儲能項目裝機規(guī)模突破10GW，其中抽水蓄能新增規(guī)模8GW，同比增長437%，新型儲能新增規(guī)模達2．4GW，同比增長54%。新增百兆級項目數(shù)量達到78個，為20年同期9倍。從中國發(fā)電量結構來看，火電占比持續(xù)下降，從2011年的81．7%下降至2021年的67．4%?？稍偕茉凑急葎t由2011年的18．3%上升到2021年的32．6%。其中，風電、太陽能、核電發(fā)電占比增長至7．8%（2011年:1．5%）、3．9%、4．9%（2011年:1．8%）。裝機量方面，2021年全國累計發(fā)電裝機容量約2，377GW，同比增長8%，接近過去5年的平均增速。2021年風光新增裝機合計占全國新增發(fā)電裝機量58．1%（風電:27%，光伏:31．1%）。據中電聯(lián)預測，2022年底累計全口徑發(fā)電裝機容量預測將達到2，600GW。其中，非化石能源發(fā)電裝機合計將達到1，300GW，占累計裝機量的50%。未來，可以預見到儲能行業(yè)的未來景氣度可能會高于光伏和風電。截至2021年底，中國新型儲能累計裝機規(guī)模只有5．73GW，假設以發(fā)改委2025年規(guī)模30GW目標計算，年復合增速高達51%。而光伏新增裝機量樂觀估計到2025年復合增速也就20%。從這一點看，儲能未來的爆發(fā)力會更強。新型儲能是構建新型電力系統(tǒng)的重要技術和基礎裝備，是實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的重要支撐，也是催生國內能源新業(yè)態(tài)、搶占國際戰(zhàn)略新高地的重要領域。近年來，國家陸續(xù)出臺配套儲能政策，其中硬性指標與扶持鼓勵雙管齊下，從電價機制、項目管理、市場交易、技術攻關、商業(yè)模式、發(fā)展目標等多個維度進行了頂層設計，助力行業(yè)向規(guī)范化、產業(yè)化、市場化發(fā)展。根據《十四五新型儲能發(fā)展實施方案》、《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》和《國家發(fā)展改革委國家能源局關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》要求。到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件。其中，電化學儲能技術性能進一步提升，系統(tǒng)成本降低30%以上；火電與核電機組抽汽蓄能等依托常規(guī)電源的新型儲能技術、百兆瓦級壓縮空氣儲能技術實現(xiàn)工程化應用；兆瓦級飛輪儲能等機械儲能技術逐步成熟；氫儲能、熱（冷）儲能等長時間尺度儲能技術取得突破。到2030年，新型儲能全面市場化發(fā)展。新型儲能核心技術裝備自主可控，技術創(chuàng)新和產業(yè)水平穩(wěn)居全球前列，市場機制、商業(yè)模式、標準體系成熟健全，與電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)深度融合發(fā)展，基本滿足構建新型電力系統(tǒng)需求，全面支撐能源領域碳達峰目標如期實現(xiàn)。2020年9月中國明確提出2030年碳達峰與2060年碳中和目標，實現(xiàn)碳達峰與碳中和，最重要的就是能源供給側實現(xiàn)能源替代可再生能源發(fā)電。上圖是國家這兩年來出的一些相關政策。國家密集出臺多項有關儲能發(fā)展的綱領性文件及細化實施方案，可以預計十四五期間中國儲能行業(yè)在宏觀政策的推動下將加速發(fā)展。2021年7月，發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》，首次明確儲能裝機量的量化目標：到2025年，新型儲能裝機規(guī)模達30GW以上，并實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉變。到2030年，向全面市場化發(fā)展。此外，近日出臺的《關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》更是為國內儲能行業(yè)帶來實質性利好?！锻ㄖ诽岢龉膭钚滦蛢δ芸勺鳛楠毩δ茏灾鲄⑴c電力市場，推動獨立儲能參與電力市場配合電網調峰，明確了新型儲能在參與電力市場的角色及交易機制等。這一舉措將可進一步加快儲能市場鋪開。除了國家政策，地方上也陸續(xù)出臺各種政策，主要體現(xiàn)在：發(fā)電側的技術要求上，以及用戶側補貼（如調峰補貼）上。綜合來看，目前地方政策對儲能的支持力度：發(fā)電側>電網側>用戶側。地方政府更多傾向于出臺發(fā)電側政策，發(fā)電側政策可分為兩大類：1）強制配置，2）鼓勵配置，在審批項目給予評分傾斜或優(yōu)先支持。儲能行業(yè)的必要性全球儲能發(fā)展比較早，前幾年增速平均呈2%-4%規(guī)模增長，2020年底累計裝機規(guī)模達到191．1GW。我國前期儲能方式主要是物理儲能，電化學儲能起步較晚。受益于國家的能源戰(zhàn)略，新能源產業(yè)快速商業(yè)化發(fā)展，在鋰離子電池儲能上迎頭趕上，2011年我國電化學儲能裝機規(guī)模僅為40．7MW，2020年累計裝機規(guī)模達到3．27GW，占全球電化學儲能裝機比重提升至23%。目前化石能源仍然是全球能源消費的主要方式，比例占據85%。2020年9月，我國承諾在2030年實現(xiàn)碳達峰、在2060年實現(xiàn)碳中和的目標，西方國家則是在2050年前實現(xiàn)碳中和的減排目標。從設定的時間節(jié)點來看，全球主要經濟體實現(xiàn)碳中和的時間僅剩30-40年，但目前可再生能源消費僅占全球能源消費的10%，而西方國家要在2050年實現(xiàn)碳中和，可再生能源消費占比必須要達到30%以上，由此可見，在短時間內進行能源結構的變革，時間上并不充裕，未來碳中和的腳步將逐步加快。風能、光能作為未來實現(xiàn)碳中和的重要手段，因其不穩(wěn)定性、易沖擊電網，商業(yè)化應用步伐較慢，未來儲能的出現(xiàn)，將解決發(fā)電側這些弊端問題。電力處于現(xiàn)代能源的核心位置，以前是由發(fā)電側-電網側-用電側組成的「源-網-荷」結構。在「碳中和」指導下的電力清潔化趨勢下，逐步轉變成「源-網-荷-儲」的結構，儲能將貫穿整個電力系統(tǒng)。未來儲能行業(yè)市場格局將是多維的、立體的，競爭與合作并存將是常態(tài)。物理儲能行業(yè)概況物理儲能作為最成熟并已形成商業(yè)化的儲能方式，它主要包括抽水蓄能、壓縮空氣蓄能等。根據中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟（CNESA）數(shù)據統(tǒng)計，截至2020年底全球儲能裝機規(guī)模中，抽水蓄能占比達到90．3%，占據絕對的主導地位。儲能發(fā)展的重要性及市場分析儲能，字面意思就是儲存能量。簡單講就是使能量轉化為在自然條件下穩(wěn)定存在的能源，即在能量多余時，用特殊裝置將能量儲存起來，在需要時可以將能量釋放出來，從而起到調節(jié)能量供需在時空和強度上不匹配的作用。儲能能根據能量存儲形式的不同，廣義儲能包括電儲能、熱儲能和氫儲能三類。電儲能是最主要的儲能方式，按照存儲原理的不同又分為電化學儲能和機械儲能兩種技術類型。儲能系統(tǒng)的構成中，電池是儲能系統(tǒng)最重要的組成部分。根據BNEF統(tǒng)計，電池成本占儲能系統(tǒng)的50%以上。儲能電池系統(tǒng)成本由電芯、結構件、BMS、箱體、輔料、制造費用等綜合成本組成。電芯占據80%左右的成本，Pack（包含結構件、BMS、箱體、輔料、制造費用等）成本占據整個電池包成本約20%。儲能系統(tǒng)的生產工藝主要分為兩個工段：電池模組生產工段、系統(tǒng)組裝工段。儲能誕生之初的使命就是為了調節(jié)電力資源，削峰填谷，緩解電力壓力。電化學儲能行業(yè)概況電化學儲能作為近幾年增長最迅猛的儲能方式，增長速度由2018年的3．7%迅速提升到2020年的7．5%，受益于儲能技術的快速進步，單位成本逐漸降低，具備了良好的商業(yè)化運用條件，它主要包括以下幾種方式：鋰離子電池儲能、鉛蓄電池儲能和液流電池儲能。由于電化學儲能需要考慮壽命、安全性，以及經濟成本的問題，而鋰離子電池儲能具有能量密度高、商業(yè)應用廣、單位成本不斷下降、技術成熟，由此鋰離子電池儲能成為全球電化學儲能的霸主地位。根據數(shù)據顯示，截至2020年底，鋰離子電池占電化學儲能裝機量的92%，鈉硫電池和鉛蓄電池分別占比3．6%、3．5%。目前鋰離子儲能主要采用磷酸鐵鋰電池技術儲能市場巨大，隨著技術進步，儲能方式也會產生緩慢變化，未來代表性的儲能技術包括超導儲能和超級電容器儲能等。電化學儲能系統(tǒng)集成介紹新型儲能技術路線具有多樣化特征。多種新型儲能技術正逐步從示范試驗走向商業(yè)化應用，在電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。從目前的現(xiàn)狀來看，鋰電池儲能在規(guī)?；l(fā)展的新型儲能中占據絕對主導地位。對比目前抽水儲能度電成本，目前主流的電化學鋰電池儲能度電成本降低空間大，儲能系統(tǒng)降本需求旺盛。電池儲能系統(tǒng)，是一種由蓄電池和并聯(lián)電壓型變流器構成的能量存儲系統(tǒng)，具備快速調節(jié)與交流系統(tǒng)間交換（輸出或吸收）功率（有功或無功）的能力。根據實際應用，電池儲能系統(tǒng)主要包含電池、儲能變流器（PCS）、溫控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及管理控制系統(tǒng)和其他軟硬件系統(tǒng)。不同于動力電池系統(tǒng)，儲能電池系統(tǒng)在一體化、標準化等技術方面存在很大優(yōu)化空間，長壽命、多循環(huán)、高安全、低成本是未來的發(fā)展趨勢，特別是長時儲能亟待發(fā)展。根據CNESA統(tǒng)計，全球新增裝機量方面，從2021年新增7GW，預計到2025年全球新增41．3GW，復合增長率55．85%；中國新增裝機量方面，從2021年新增1．8GW，預計到2025年新增23．3GW，復合增長率89．68%。根據CNESA統(tǒng)計，2021年中國儲能累計裝機量為19．5GW，全球儲能累計裝機量為203．5GW。根據目前儲能系統(tǒng)的市場價格約為1．5元/wh，以及PCS成本占比10%，測算2023年儲能累計裝機量將達到32．6GW，儲能系統(tǒng)國內市場規(guī)模將達近千億元。電化學儲能相關國家法律法規(guī)政策已經陸續(xù)頒布。在接下來政策的指引下，儲能行業(yè)將迎來大規(guī)模發(fā)展。電池儲能是通過電池、電化學技術存儲能量，常用的電池包括鋰電池、鉛蓄電池、鈉電池、液流電池等。電池儲能作為電能存儲的重要方式，具有功率和能量可根據不同應用需求靈活配置，響應速度快，不受地理資源等外部條件的限制，適合大規(guī)模應用和批量生產等優(yōu)勢，使得電池儲能在新能源領域有著不可替代的地位。根據工信部最新統(tǒng)計，全行業(yè)持續(xù)深化創(chuàng)新，先進三元電池、磷酸鐵鋰電池單體能量密度分別平均達到280Wh/kg、170Wh/kg，骨干企業(yè)電池系統(tǒng)循環(huán)壽命超過5000次。鋰電產品安全標準體系加快完善，《電能儲能系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求》等安全強標正式立項，相關公共服務平臺不斷建立健全。儲能系統(tǒng)在電網的應用目前也逐步完善，根據目前市場的統(tǒng)計，儲能系統(tǒng)中電池成本占比約為60%，成為儲能系統(tǒng)中的成本核心。完整的儲能系統(tǒng)集成在新型電力系統(tǒng)中逐步形成了源-電-荷-儲一體化的應用模式，保證了儲能削峰填谷、新能源消納等作用很好的發(fā)揮。鋰電池經過幾十年的發(fā)展革新，儲能電池逐步形成從上游電池正負極材料、電解液、隔膜，到電芯、電池PACK以及電池簇，到下游儲能電池系統(tǒng)集成的完整產業(yè)鏈。儲能系統(tǒng)的初始投資成本高是制約儲能商業(yè)化、規(guī)?；瘧玫闹饕蛩?，因此減少設備數(shù)量和建設成本，結合大容量電芯的使用，可以有效的降低初始投資成本。隨之帶動著儲能技術往大容量、系統(tǒng)精細化等方向發(fā)展。目前電芯成本是儲能系統(tǒng)成本占比最高的因素，市場上逐步出現(xiàn)成本相對低、原材料豐富的鈉離子電池，成為大家的關注重心。根據各公司公布的投產計劃，2023年鈉電池產能將達到GWh級別。因其高循環(huán)次數(shù)、低能量密度的特性，本身適