储能产业的系统梳理———不仅只有阳光电源

全球电力供应紧张的背后,凸显了储能技术不发达,供求关系的大幅波动对电力系统造成冲击。随着全球的能源结构从传统能源转向新能源。按照目前全球的用电量,只要4万平方公里的太阳能面板,就足够供应全球用电了。4万平方公里只有新疆维吾尔自治区面积的1/40。我国能不能在2060年实现碳中和,关键也在储能技术。


第一种技术:物理储能

抽水蓄能:

是当前大规模解决电力系统峰谷困难的主要途径,在用电低谷时通过水泵将水从低位水库送到高位水库,从而将电能转化为水的势能存储起来。在用电时,水的重力势能驱动水轮机发电。抽水蓄能在储能中占比较大,是储能的主要应用方式,具有规模大、存储时间长、生命周期长等优点。但其依靠水的势能发电,储能密度较小,且建设周期较长,电站建设受地理条件限制,一般都距离负荷中心较远。截至 2020 年底,全国抽水蓄能装机 3179万千瓦时,占水电装机比重为 8.6%。

压缩空气储能电站实质上是一种用于调峰的燃气轮机发电厂,其主要原理利用电力系统负荷低谷时段的剩余电力进行压缩


飞轮储能

是利用高速旋转的飞轮将电能转换动能的形式储存起来,飞轮与电机相连,利用电力电子变换装置调节飞轮转速。充电时飞轮由电机带动飞速旋转,放电时相同的电机作为发电机,由旋转的飞轮带动产生电能,以此实现飞轮储能和电网之间的功率交换。

优点为响应时间极短,仅为十毫秒级,运行维护少,设备寿命长,对环境影响较小;其规模较小,仅为 10MW左右,且造价成本较高。目前,飞轮储能应用占比较小,在全球和国内占比分别为 0.3%和 0.05%


第二种技术:电化学储能


1、铅酸电池

铅酸电池工作原理是放电时,正极的二氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水,负极的铅与硫酸反应生成硫酸铅;充电时,正极的硫酸铅转化为二氧化铅,负极的硫酸铅转化为铅

现在磷酸铁锂电池的成本逐渐下降。

目前磷酸铁锂电池有望大规模运用,成本逐渐下降。另外就是之前宁德时达发布的钠离子电池后期也是值得关注。


基于全寿命周期成本理论,计算各类储能装置的成本和度电成本,抽水蓄能电站度电成本最低,其次是压缩空气储能,电池类储能度电成本最高,其中电池类储能度电成本由低到高依次为锂离子电池、液流电池、钠硫电池和铅酸电池。

近几年锂离子电池成本下降较快,未来锂离子电池成本进一步下降后,初步测算储能年利用小时数能够达到1500h 以上,度电成本将低于 0.50 元/ kW· h。


近年来,随着全球可再生能源开发利用的规模加大,储能技术的发展与突破成为各国关注的重点领域。目前,亚洲、欧洲、北美等地区国家纷纷部署储能项目,并相继出台支持政策促进储能项目的研究与应用。根据 CNESA 全球储能项目库的不完全统计,截至 2020 年底,全球已投运储能项目累计装机规模 191.1GW,同比增长 3.4%。


电化学储能是当前应用范围最广、发展潜力最大的电力储能技术,相比抽水蓄能,电化学储能受地理条件影响较小,建设周期短,可灵活运用于电力系统各环节及其他各类场景中。同时,随着成本持续下降、商业化应用日益成熟, 逐渐成为储能新增装机的主流。


2020 年,全球电化学储能累计装机规模为 14.2GW,同比增长49.15%。其中,锂离子电池累计装机规模为13.1GW,占电化学储能累计装机规模比重达到 92.25%。


美国是全球储能产业发展较早的国家,储能市场发展较为成熟,也是目前拥有储能项目最多的国家,拥有全球近半数的示范项目。截至 2018 年底,美国储能装机总规模达到 32.9GW,占全球比重的 18.2%。受美国政策推动和市场机制的引入,新能源发展较快,推动储能新增装机量实现大规模上涨。 2019 年,新能源新增装机量达28.35GW,较 2013 年增长 527%;储能新增装机量达 314MW,较 2013 年增长 528%。


2、 国内

我国储能产业自 2000 年初起步以来,经历了技术研发、示范应用和商业化初期三个阶段。目前,我国储能产业仍然处于发展的初级阶段,主要以示范应用为主,与发达国家的产业化进程相比还有一定的差距。近年来,中国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面加快发展脚步,行业发展更加规范,储能技术不断提升,储能在电源侧、电网侧、用户侧的应用不断发展壮大。其中,抽水蓄能技术更为成熟,电化学储能市场的增速明显高于全球市场,光热储能目前尚处于起步阶段,飞轮储能逐步进入商业化规模化应用的导入期。


从地区分布来看,我国的储能目前主要建设在清洁能源富集地区和负荷中心地区,发展最快的省份包括江苏、青海和西藏等,其投产项目的储能装机规模位居我国前列。

按照应用场景的不同,江苏主要是电网侧储能和用户侧储能,提供包括输配电设施基础服务、微网和工商企业备用电源等相关储能服务;青海由于拥有丰富的风力和光照资源,主要发展电源侧储能,支撑新能源的并网及微网运行等服务场景西藏发展重点在于支撑清洁能源并网的电源侧储能。


近年来,新能源车行业高速发展导致锂电池成本的快速下降,以锂电池技术为主的电化学储能装机呈现高增长。2020 年, 我国电化学储能的累计装机规模为 3269.2MW,同比增长 91.2%。 其中,新增投运的电化学储能项目规模 1559.6MW,新增投运规模首次突破 GW 大关,是 2019 年同期的 2.4 倍。在各类电化学储能技术中,锂离子电池的累计装机规模最大,为 2902.4MW。


电化学储能的应用场景有发电侧、输配电侧与用户侧,其中发电侧与输配电侧储能装机相对较大,归为集中式储能,用户侧一般为户用和工商业储能,装机相对较小,归为分布式储能。国内电化学储能新增装机主要来自于集中式储能,即发电侧和电网侧。根据 CNESA 数据, 2018-2020 年,国内可再生能源并网配储能新增装机占比为11.3%、 17.0%、 34.6%,发电侧辅助服务配储能新增装机占比为 17.4%、 20.0%、25.7%,电网侧配储能新增装机占比为 32.0%、 19.0%、 37.8%。


三、行业政策


1、国家

2021 年 7 月 23 日,国家发展改革委、 国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》, 明确了我国发展储能的发展阶段。到 2025 年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。新型储能技术创新能力显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,在高安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式基本成熟,装机规模达 3000 万千瓦以上。新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。到 2030 年,实现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术创新和产业水平稳居全球前列,标准体系、市场机制、商业模式成熟健全,与电力系统各环节深度融合发展,装机规模基本满足新型电力系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。

2、地方

在“碳达峰、碳中和” 战略目标背景下,新能源发电在我国

发电结构中的比例将会持续提升, 逐步取代化石能源成为主力能源。新能源发电机组不具备类似火电的调节功能,需要通过配置储能来实现。在该顶层目标的指引下,目前我国已有近 20 省份出台新能源+储能配套的鼓励政策, 从参与主体、装机规模、电池功率、技术参数等多方面逐渐完善可再生能源电站配置储能的标准规范,推动市场健康有序发展。容量大致配置比例为 10%-20%,容量时长一般为 2 小时,“配置储能优先并网”在一些省份写进招标规则。


储能产业


储能系统是为研究某个对象而划出的部分物体和空间范围,包括能量、物质的输入输出设备、能量转换及存储设备等,主要包括电池、电池管理系统、储能变流器和监控通讯系统。


储能产业链主要有上游的原材料及设备制造、中游的系统集成、下游的系统运营组成。上游主要包括化学电池的电极材料、隔膜、电池外壳,高强度飞轮复合材料、 电芯、电池、变流器等;中游主要包括电源管理系统;下游的应用为传统电源和新能源

发电侧、电网侧、用户等。


化学动力电池的产业链--包括原材料供应商和电池生产企业,而原材料供应商又包括正极材料供应商、负极材料供应商、电解液供应商、隔膜供应商和其他供应商。其中,正极材料和隔膜的生产技术要求最高,是化学动力电池产业链中的重要电池生产企业是我国化学动力电池产业链中的主导环节,是推动我国化学动力电池在新能源汽车应用中的主导力量;其他原材料供应商是化学动力电池产业链中的配套环节。 飞轮储能的产业链主要是用于飞轮制造的高强度碳纤维复合材料、磁悬浮轴承等。


储能电池领域的主要参与者包括宁德时代比亚迪国轩高科亿纬锂能、远景 AESC、蜂巢能源、天能集团、超威电力、圣阳股份等。目前,全球锂电池行业呈现中、日、韩三足鼎力的格局。有关数据显示, 2019 年全球动力锂电池出货数据中,宁德时代的动力锂电池出货量为全球动力锂电池出货量第一的企业,超过了2018 年领先的日本松下,出货量达到 32.5GWh,同比增长 38.89%


CNESA 研究部以“全球储能项目库”为基础,以企业自主提报项目信息和公开渠道获项目信息为依据,分别对储能技术提供商2、储能发流器提供商、 储能系统集成商3,按照其 2020 年在国内市场和海外市场中新增投运项目装机规模进行排名。


2020年,中国新增投运的电化学储能项目中,装机规模排名前十位的储能技术提供商依次为:宁德时代、力神、海基新能源、亿纬动力、上海电气国轩新能源、南都电源、赣锋电池、比亚迪、中航锂电和国轩高科

2020年度,海外电化学储能(不含家用储能)市场中,出货量排名前五位的中国储能技术提供商依次为:比亚迪南都电源、海基新能源、圣阳电源和力神。

2020年,中国新增投运的电化学储能项目中,装机规模排名前十位的储能变流器提供商依次是:阳光电源、科华、索英电气、上能电气、南瑞继保、盛弘股份科陆电子、许继、英博电气和智光储能。

2020年度,海外电化学储能(不含家用储能)市场中,出货量排名前五位的中国储能变流器提供商依次为:阳光电源比亚迪、科华、昆兰新能源盛弘股份

2020年,中国新增投运的电化学储能项目中,功率规模排名前十位的储能系统集成商依次为:阳光电源、海博思创、平高、上海电气国轩新能源、猛狮科技、科华、南都电源科陆电子、南瑞继保和库博能源。

2020年度,海外电化学储能(不含家用储能)市场中,出货量(能量规模)排名前五位的中国储能系统集成商依次为:比亚迪阳光电源南都电源、沃太能源和圣阳电源。


目前来说我们主要先关注的还是电化学储能 这个是和我们光伏、风电 、电动车有重叠的地方。然后在上 中 下游 中游的变流器 BMS 也是值得关注的细分。最后是下游。


储能领域分两大块:一是像宁德时代这样的电池生产商;二是电池系统的集成商,也就是把电池包、安保消防系统、变流器系统、能量管理系统等等集成起来,这个领域目前有华为、阳光电源等。虽然已经有了行业巨头,但并不是说其他人就没机会了。储能和其他能源技术有一个很大的不同:像光伏、风能这些行业,都是先有技术标准和规范,进入的玩家必须遵守;而针对储能行业的国家标准,目前还不成体系,大多都处于征求意见阶段。换句话说,这个领域的所有玩家都有参与制定规则的机会。


未来可能会出现“共享储能”模式。根据国家发改委的规定,新能源发电项目必须配套不低于10%的储能容量,以确保上网电力的稳定性。但是,如果每个新能源场站都要自建10%的储能装机容量,也比较麻烦。所以未来有可能出现一种商业模式,就是建立“共享储能电站”,这个区域内的各个新能源场站向它付费,用它的电能来调峰调频。


中证储能产业指数:从沪深市场中选取50只储能产业链上中下游相关行业的上市公司证券作为样本,以反映储能产业上市公司证券的整体表现。

$宁德时代(SZ300750)$ $阳光电源(SZ300274)$

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精彩评论

三迷公子10-04 05:49

储能涉及二次能源转换的损耗问题,效率太低,只适合医院,楼宇电梯等应急场景,更有意义的是发展智能电网的建设,进一步提高发电端新能源的效率,并优先上网,由发电效率极高的火力发电调峰;分散地区的分布式光伏应用,再由电网正反向调峰;鼓励大面积应用的电动汽车在合适时段充电,使其成为有效率的储能设备。

圆旧侠10-03 08:35

能量转换过程中的亏损咋不算算

全部评论

宓悦10-07 15:30

八十年代你得先有一万啊

Mercy____10-06 18:46

学习

tomato-G10-05 12:46

光伏周五肯定承压啊。收绿肯定没悬念

副业也是业10-05 10:39

同意,全国几万亿度的发电量要靠电池来调节,想想就不靠谱,就算又资源能造这么多电池,这么多电池本身就不环保

陈玉城10-05 07:56

顶好帖