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万亿储能“长征”刚刚开始

时间:2022-09-23 来源: 浏览:

万亿储能“长征”刚刚开始

西部碳中和新能源联盟
西部碳中和新能源联盟

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随着全球碳中和战略的实施,通信系统、商业园区、工业厂房、社区住宅、海岛、偏远地区等场景对低碳能源和分布式能源的需求增大,分布式储能的市场蓝海陆续打开。俄乌冲突加速了欧美国家能源转型的步伐,并积极发展新能源和寻求能源独立,这在一定程度上加速了分布式储能的发展。广泛的应用场景,让储能产业链特别是电化学储能成为产业投资最为活跃的领域之一。

一、理解储能产业

储能是指通过一种介质或设备,将一种能量用同一种或者换成另一种能量形式存储起来,根据应用的需求以特定的能量形式释放的过程。根据接入方式及应用场景的不同,储能系统的应用主要包含集中式与分布式两种形式。

分布式储能系统因为接入位置灵活,应用场景更为广泛。结合电力系统构成,分布式储能的应用场景主要包括发电侧、电网侧和用电侧,具体分为以下六大类:新能源电站配套储能、用户侧储能、微电网储能、分布式发电交易配套、增量配电网储能和电网侧储能。

储能技术包括物理储能和化学储能,下面又有多种技术路线,为企业进入储能领域提供了众多的发展机会。从全球范围内来看,已商业应用的储能技术包括抽水蓄能、飞轮储能、铅酸/铅炭电池、锂离子电池、钠硫电池、熔盐储热、相变储热,其它储能技术基本处于示范应用状态,部分储能技术在个别地区初步具备商用潜力。

二、储能产业市场前景

从全球和中国储能项目构成看,比较成熟的储能技术分别为抽水储能、电化学储能、熔融盐储能、压缩空气储能和飞轮储能五种,电化学储能装机量的增长最为迅猛,成为推动储能市场发展的主要力量。

截至2020年底,全球已投运储能项目的累计装机规模为191.1GW,已投运抽水蓄能项目占比达90.3%;电化学储能项目累计装机规模达到14.2GW,2020年新增投运4.7GW中,电化学储能占比约75%。2021年全球电化学储能新增装机量为10GW,预计2022-2025年全球电化学储能新增装机量为25/40/55/75GW。

中国储能市场稳步扩张,截至2020年底,中国已投运储能项目累计装机规模为35.6GW,占全球市场总规模的18.6%,同比增长9.8%,涨幅比2019年同期增长6.2%。其中抽水蓄能的累计装机规模最大,达到31.79GW,占比达到了89.3%。电化学储能装机规模占比仅为9.2%。

中国储能市场装机量及增长率

2020年中国储能装机量占比

三、储能产业政策梳理

在进入“十四五”发展的新阶段,我国相关部门和机构强化产业各方参与者协同共进,积极引导储能政策和市场环境的改善,促进储能商业化和规模化发展,实现新的政策窗口期。

近两年储能产业相关政策

四、储能电池产业分析

电化学储能产业链上游为电池、电池管理、能量管理系统以及储能变流器等设备供应商;中游为储能系统集成商、施工企业等;下游为终端应用客户,包括风/光/传统电站、电网公司、工业储能、家用储能等。

电化学储能设备以电池为核心,电池成本占比约58.6%,宁德时代等龙头企业在储能电池结构创新(CTP)和材料体系上完善技术布局,建立全球竞争价格优势,加剧行业技术壁垒,有望率先受益于储能市场需求的爆发。

储能设备成本结构

我国储能电池行业的竞争格局较为集中,头部效应较为明显,逐渐形成垄断竞争格。储能电池行业的CR3达到了67%,CR6达到了75%,CR8达到了77%;其中,宁德时代和比亚迪市场占比分别为59.7%和16%。随着我国政策对储能电池产品提出更高的要求,以及行业资金和技术密集的特点,市场份额将进一步向头部企业集中。

2020年中国储能电池行业市场集中度

2020年中国储能电池企业竞争格局

从主要材料构成看,储能电池包括铅酸电池、镍镉电池、钠硫电池、镍溴电池、钒电池、金属空气电池、锂电池等,目前锂离子电池在电化学储能方面的应用最多,而钒电池、钠电池有望成为储能行业大发展赛道上的新星。

不同类型储能电池特性

1、钒电池

钒电池寿命长、规模大、安全可靠的优势尤为突出,可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站,十分适合作为储能电池,尤其是在光伏、风电等新能源领域。

目前钒电池市场体量较小,龙头格局未显,产业仍处于发展初期。钒电池在储能领域的渗透率将稳步提升,预计2021-2025年是钒电池渗透率提升的爆发期,2025年钒电池在储能领域渗透率有望达到15%-20%。目前全球范围内研发和制造企业主要包括日本住友电工SEI、大连融科、北京普能等。国内钒电池生产企业主要为北京普能、大连融科、武汉南瑞、上海电气、伟力得。

钒电池产业链构成

2、钠电池

钠电池处于产业化早期阶段,在技术和性能层面还有待提升。在关键材料方面,已有较高电化学活性的关键材料,如过渡金属氧化物﹑聚阴离子化合物、普鲁士蓝类材料和非晶态材料,晶格限制较弱的非晶态材料具有极大的研究前景。在制造工艺方面,钠离子电池可以实现与锂离子电池生产设备、工艺的完美兼容,产线可进行快速切换,完成产能快速布局。

钠离子电池产业链构成

钠离子电池产业链主要企业

五、储能为什么火?

而当下储能赛道大火,主要离不开政策的“东风”和能源结构的改变。

首先是政策直接推动了储能市场的发展,如今中国已明确2030碳达峰、2060碳中和的战略目标。

2022年3月21日,国家发改委、国家能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,明确提出,到2025年新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件;到2030年,新型储能全面市场化发展。

6月1日,国家发改委等九部门印发《“十四五”可再生能源发展规划》,提出加快建设可再生能源存储调节设施,强化多元化智能化电网基础设施支撑,提升新型电力系统对高比例可再生能源的适应能力。

其次能源结构的改变。当前我国仍以火电为主,未来风力发电、光伏发电的占比将大比例提升。根据发改委预测,到2050年,仅光伏发电就将占到全社会用电量的约39%。

但风电、光伏发电系统,受环境条件影响巨大,很容易产生发了电但没有使用的结局,继而产生‘弃风弃光’问题。而储能可以将电力在输电终端储存起来,用电端不再单纯依赖电网供给,因此储能成为未来电网重要的一环。

储能在电网系统中的作用(图中金研究院)

另外,当发电端的输出与用电端的负载不匹配时,电力系统的稳定性将面临挑战,储能系统可以为电网运行提供调峰、需求响应等多种服务,有效实现电网削峰填谷,缓解高峰供电压力,为电网安全稳定运行提供了新的途径。

在政策和能源结构的双重作用下,直接刺激了储能产业。尤其电池技术发展,电化学储能驶上了“快车道”,带动了整个储能市场的发展。

六、储能背后的巨头

根据中国化学与物理电源行业协会储能数据,2022 年上半年并网、投运的储能项目共66个,其中51个电化学储能项目、12个抽水蓄能项目等,项目个数同比增长 37.5%。

储能需求旺盛 ,应用前景广泛。而储能已经成为科技巨头们争相布局的重点业务之一,其代表企业宁德时代、比亚迪。

在2011年成立之初,宁德时代就布局储能电池业务。原宁德时代二号人物黄世霖在接受采访时曾表示,宁德时代成立之初就定下两个业务目标,一个是动力电池,另一个是储能电池。

数十年来,宁德时代不断通过成立合资公司、入股等方式布局储能赛道,如今储能系统营收也实现连年增长。

根据宁德时代2021年财报,其总营收为1303.56亿元,同比增长159.06%;归属于上市公司股东的净利润为159.31亿元,同比增长185.34%,其中,储能系统业务营收为136.24亿元,同比暴增601.01%,占总营收的比例为10.45%。

相比于宁德时代,比亚迪则在更早的开始探索储能。2008年,比亚迪电力科学研究院正式成立,开始重点布局储能领域。如今其储能产品已经实现全方位覆盖。

根据比亚迪发布的2020年业绩数据,分产品来看,二次充电电池及光伏业务收入约为120.88亿元,净利润为24亿元,占总利润的8%,同比增长24%。而储能业务正包含在其中。其新能源车动力电池及储能电池装机总量约12.598GWh。

当然储能掘金的巨头远不止宁德时代、比亚迪等,华为、阳关能源、亿纬锂能、国轩高科等相继“大手笔”入局储能。可以预见,储能领域的竞争也将愈发激烈。

七、另辟蹊径的创业公司

巨头们在储能领域领走在了前列,但是储能毕竟是个大赛道,仍有一些创业公司在细分赛道找到新的场景。

我国电力系统主要由发电侧、电网侧、用户侧三个部分组成。各类电站首先将电力出售给国家电网,再由国家电网再将电力输送、配送给终端的各类用户。

正如前文所述电能有一个非常明显的特点,即无法被直接储存,因此储能在这三端出现是必然的。

对于创业公司来说,相比发电侧、电网侧的高壁垒,用电侧的储能需求便成为这场大机会中的突破口。具体到用户侧的话,可以分为工商业储能和家庭户用储能,其中工商业方向储能是个巨大市场。

在我国,70%的用电在于工商业。随着电网峰谷价差拉大,利用峰谷价差来降低企业的用电成本成为趋势,这直接拉动工商业企业的储能装机积极性;另外“双碳”目标促使越来越多的企业自建光伏等清洁能源,储能则可以百分百消纳绿电,防止倒送电网,最大化提升新能源利用率。

创业的方向已经确定,但选择哪一种方式成为新的难题。一般来说,储能方式可分为集中式和分布式两大类。

所谓集中式储能,是一个集装箱箱体中设有若干电池柜,在电池柜里塞满电池,以达到储能的目的。不过集中式储能适用于大型电站、电网等场景。对于大部分工商业场景,缺少足够的空间来支撑。相反分布式储能可以把储能设备被分割为若干模块,部署更加灵活,成本也更低、效率更高。

虽然储能市场的走红,越来越多竞争者出现。但整个储能行业都还在起步阶段,所以还有很多机会。

八、储能行业的困境

招商证券对2025年国内用户侧、发电侧、电网侧等储能需求进行了估算,对应的储能需求大约为110GWh,市场也是非常广阔。虽然储能市场已经爆发,但仍面临着很多难题。

据了解,国内储能产品营收大概可以分为三个方面:

一是直接售卖集中储能/独立储能产品;

二是通过提供运维服务;

三是提供调频调峰等辅助服务。

虽然储能厂商主要盈利模式比较清晰,但储能获利之路(储能投资建设获利之路)还没走通。比如在工商业侧,主要通过在低价将电力存储起来,在电价高峰时为企业提供电力,低买高卖,赚市场价差。

而在价差套利上,峰谷价差要到0.7元/Wh以上才能稳定运营。在一些经济发达地区收入会相对可观,浙江的峰谷价差最大,可以做到3年多回本。但在大部分地方很难有这样的差价,储能企业甚至需要补贴得以生存。

在储能系统的产业链中,电池是储能系统最重要的组成部分,成本超过50%。随着储能产业的爆火,当下电池原材料价格也是一路走高。

据上海有色网数据显示,2022年6月,电池级碳酸锂价格为每吨47.10万元,同比增长高达420.94%。成本的大幅上涨也让企业利润下降,“增收不增利”成为行业普遍现象,储能企业承受了巨大的压力。

储能的储能系统的核心部件包括电池组、电池管理系统和储能逆变器。其中电池在不同时间、不同温度、不同倍率的充放电循环,对于电池寿命都有不同程度的影响。

在工信部发布标准中,要求储能型电池循环寿命≥5000次且容量保持率≥80%。但实际上行业中所用电池循环次数大多在3000~6000次。项目运行一段时间后,储能企业必然面临着电池更换的成本支出,这延长了收回成本的周期。

当然任何产业发展的早期,都会有阵痛期。未来谁能最早解决商业化难题,提高电池寿命降低成本,谁就能占据储能市场的先机。

九、储能的“长征”刚开始

中国提出二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。在政策、资本和技术合力“攻关”下,储能产业必将快速崛起。

在储能这个领域,科技巨头尤其是新能源巨头们想找到新的增长曲线,而创业公司试图通过创新寻找新的细分场景,成为行业的黑马。这注定将会出现前所未有的的竞争的局面。

但对储能赛道来说,万亿长征的第一步才开始,鹿死谁手犹未定。

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