“碳中和”:基于能源清潔化與能源獨立的最優(yōu)解。從全球范圍來看,“碳中和”已 成為人類共識,各主要國家以立法、宣告等不同形式確立了碳中和目標(biāo)。
2020 年我國亦制定了 2030“碳達(dá)峰”和 2060“碳中和”的戰(zhàn)略,目標(biāo)宏偉而緊迫。從中國自身的角度 審視,“富煤、貧油、少氣”是我國最為顯著的能源稟賦特征,煤炭資源豐富
但碳排放 較高,到 2021 年仍有 71%的電力由火力發(fā)電供應(yīng);天然氣等能源較為清潔,但對外依存 度高,到 2021 年天然氣對外依存度高達(dá) 44%。
在“碳中和”和能源獨立自主要求的雙重 考驗下,我國必須探索出一條以電氣終端化為目標(biāo),綜合調(diào)配風(fēng)能、光伏、水力、核能等 清潔能源有條件替代高碳能源的“碳中和”之路。
“風(fēng)光”是清潔能源中增量空間大、安全性高、經(jīng)濟性好的發(fā)展路線。我國是全球風(fēng) 光產(chǎn)業(yè)的主要推動國家,尤其是最近兩年伴隨風(fēng)光成本的下降,行業(yè)逐漸進(jìn)入到市場化經(jīng) 濟性推動階段,產(chǎn)業(yè)開始快速、健康發(fā)展。
2021 年,雖然光伏上游成本不斷上行,但全 年我國光伏裝機量仍達(dá) 52.97GW,同比+7.8%;全年風(fēng)電裝機量達(dá) 47.57GW,同比 2020 年-40.9%,但同比 2019 年+183.3%。
中長期來看,根據(jù)國家能源局發(fā)布的《關(guān)于 2021 年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項的通知》,到2025年風(fēng)光發(fā)電量占比將提升至16.5%, 2030 年全國風(fēng)光裝機規(guī)模將超 1200GW。
我們預(yù)計到 2030 年,國內(nèi)非化石能源消費占比 將達(dá)到 26%左右。儲能將成為風(fēng)光高增的必然選擇。風(fēng)光等清潔能源在發(fā)電出力份額中的提升,對現(xiàn)有 電力供需體系提出了新的要求。
在發(fā)電側(cè),風(fēng)光出力波動性大造成供給不穩(wěn)定。可再生能源直接受自然條件制約, 相比化石能源、核能等,風(fēng)光產(chǎn)出受光照、風(fēng)力大小等多個自然氣候因素影響, 在不同年份、季節(jié)、日內(nèi)均不穩(wěn)定。
考察典型的日內(nèi)風(fēng)光出力曲線,光伏功率曲 線呈倒 U 型,于正午達(dá)到峰值;風(fēng)電功率曲線呈隨機波動趨勢。
為匹配電網(wǎng)負(fù)荷 規(guī)劃,長期以來存在著棄風(fēng)棄光現(xiàn)象,為了減少風(fēng)光發(fā)電的能量浪費,最大限度 實現(xiàn)風(fēng)光發(fā)電利用率,儲能成為風(fēng)光并網(wǎng)的必選項。
在電網(wǎng)側(cè),對負(fù)荷、電壓和功率調(diào)節(jié)的需求早已有之,在儲能參與之前多通過發(fā) 電機組的自調(diào)節(jié),但這種自調(diào)節(jié)已難以滿足風(fēng)光并網(wǎng)的新增需求。
儲能參與調(diào)峰, 可以實現(xiàn)電力供給側(cè)的削峰填谷,維護(hù)電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定;儲能參與調(diào)頻,調(diào)節(jié)效果 優(yōu)于傳統(tǒng)機組,更好地維持電力系統(tǒng)的短時負(fù)荷平衡。
在用戶側(cè),由于電力供需錯配是長期存在的現(xiàn)實問題,電力供給側(cè)的調(diào)配不能完 全適應(yīng)電力需求,所以用戶側(cè)的需求平滑也是緩解錯配的重要方式。
首先,為引 導(dǎo)電力需求平滑,部分地區(qū)的電價峰谷價差出現(xiàn)一定套利空間,用戶側(cè)的配置儲 能具有經(jīng)濟激勵與正外部性。
其次,為實現(xiàn)用電經(jīng)濟性與穩(wěn)定性,用戶側(cè)的分布 式光伏配儲、儲能備電等也為電網(wǎng)供電這一主要方式提供了重要補充。
電化學(xué)儲能:最具應(yīng)用潛力的儲能方案
儲能技術(shù)路線多樣,機械儲能技術(shù)成熟,電化學(xué)儲能潛力最大。從技術(shù)路徑上看,儲 能行業(yè)分為電化學(xué)儲能、機械儲能、電磁儲能三大類型,另外還有儲氫、儲熱等尚不成熟 的技術(shù),沒有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
機械儲能。機械儲能中應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的是抽水儲能。根據(jù) CNESA,我 國 2020 年抽水儲能累計裝機占總儲能裝機的 89.3%。但是抽水儲能對地形、巖 層、水文等自然環(huán)境要求較高,選址苛刻,并且建設(shè)周期長。
壓縮空氣儲能技術(shù) 也較成熟,在美國、澳大利亞等地有大規(guī)模應(yīng)用,但因為選址十分有限,同時響應(yīng)速度較慢,故在我國還沒有大規(guī)模應(yīng)用。飛輪儲能具有持續(xù)時間段、容量小等 特點,在 UPS、調(diào)頻系統(tǒng)等方面有專門應(yīng)用。
電磁儲能。電磁儲能更適用于放電時間短、響應(yīng)速度快的功率型儲能。其中超級 電容器儲能可以與其他儲能聯(lián)合使用,用于調(diào)頻。超導(dǎo)儲能響應(yīng)速度極快,適用 于特定領(lǐng)域,尚處于實驗性階段。
電化學(xué)儲能。2021 年以來,配套存量集中式風(fēng)光發(fā)電站的相關(guān)儲能政策頻繁出臺, 考慮自然環(huán)境和響應(yīng)速度、長期經(jīng)濟性等,電化學(xué)儲能逐漸成為主要解決方案。 細(xì)分來看,磷酸鐵鋰短期性價比更佳,鈉電池也有望長期占據(jù)一定份額。
電化學(xué)儲能:產(chǎn)業(yè)鏈拆解
基于上述分析,我們認(rèn)為電化學(xué)儲能未來增長潛力最佳,因此下面重點探討電化學(xué)儲 能行業(yè)。 電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈分為上游設(shè)備商、中游集成商、下游應(yīng)用端三部分。
上游設(shè)備包括 電池組、儲能變流器(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、熱管理 和其他設(shè)備等,多數(shù)從業(yè)者為其他相近領(lǐng)域延伸而來;
中游環(huán)節(jié)核心為系統(tǒng)集成+EPC; 下游主要分為發(fā)電端、電網(wǎng)端、戶用/商用端、通信四大場景。儲能產(chǎn)業(yè)鏈多數(shù)企業(yè)參與其 中 1-2 個細(xì)分領(lǐng)域,少數(shù)企業(yè)從電池到系統(tǒng)集成甚至 EPC 環(huán)節(jié)全參與。
具體來看:電池組是儲能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分。不同技術(shù)路線的電池使用材料不 同,在能量密度、功率密度、成本等方面各有差異,所適用的領(lǐng)域也各不相同。
根據(jù) NEC 的測算,從全生命周期的角度看,鋰離子電池、鉛酸電池與液流電池的前期投資成本不相 上下,但考慮到后期維護(hù),鋰離子電池顯現(xiàn)出明顯的成本優(yōu)勢。目前鈉硫電池尚未形成成 熟的產(chǎn)業(yè)鏈,但其有望成為成本較低的技術(shù)種類。
電池管理系統(tǒng)(BMS)主要負(fù)責(zé)電池 的監(jiān)測、評估、保護(hù)以及均衡等。能量管理系統(tǒng)(EMS)負(fù)責(zé)系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)采集、網(wǎng) 絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等。
儲能變流器(PCS)可以控制儲能電池組的充電和放電過程,進(jìn) 行交直流的變換。系統(tǒng)集成商提供集合了電池組、BMS、EMS、PCS。
根據(jù)發(fā)電廠、 工商業(yè)、家庭等不同場景設(shè)計不同的一體化解決方案。工程總承包商(EPC)對具體儲能 項目的設(shè)計、采購、施工、試運行等進(jìn)行承包落地。
應(yīng)用場景:聚焦三大細(xì)分領(lǐng)域
應(yīng)用場景主要分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)三大類,輔助服務(wù)、便攜式儲能等細(xì)分領(lǐng) 域蓄勢待發(fā)。
發(fā)電側(cè):集中式可再生能源并網(wǎng)產(chǎn)生平滑發(fā)電出力功率、減少棄風(fēng)棄光的需求。風(fēng)光電站配置儲能后基于電站出力預(yù)測和儲能放電調(diào)度,可對間歇性、波動性的可再生能源發(fā) 電出力進(jìn)行平滑控制,滿足并網(wǎng)需求,以此提高可再生能源利用率。
電網(wǎng)側(cè):電能的不穩(wěn)定性產(chǎn)生電力調(diào)峰、系統(tǒng)調(diào)頻和其他輔助運行需求。在電源系統(tǒng) 內(nèi),電負(fù)荷波動、頻率變化會造成發(fā)電效率下降,通過儲能的方式可以實現(xiàn)電負(fù)荷的削峰 填谷以及頻率的快速靈活調(diào)節(jié)。
在輸配電系統(tǒng)內(nèi),針對突發(fā)的線路阻塞、負(fù)荷增加等問題, 可以通過儲能輔助動態(tài)運行,實現(xiàn)機動電能儲存,保障電能質(zhì)量與系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
用戶側(cè):終端用戶的峰谷套利、自用備用、移動便攜等多種需求催生多種儲能應(yīng)用。 在實施峰谷電價的市場中,通過低電價時給儲能系統(tǒng)充電、高電價時給儲能系統(tǒng)放電,實 現(xiàn)峰谷電價差套利。
對于安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶,配置儲能可以更好地利用光伏電 力,降低用電成本。對于耗電量較大的工業(yè)終端,配置儲能可以調(diào)節(jié)峰谷、應(yīng)對備用。
移動便攜式儲能屬于利基市場,與常規(guī)手機充電寶差異在于電量、體積、重量更大,更適合 戶外出行時提供持續(xù)大功率電源使用,主要用于戶外活動、應(yīng)急備災(zāi)等,市場空間較大。
全球復(fù)盤:稟賦各異,產(chǎn)業(yè)政策助力儲能市場
從全球市場來看,儲能是實現(xiàn)“碳中和”、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。在各地區(qū)能源 結(jié)構(gòu)、社會經(jīng)濟水平、電力基建與電力市場完善程度的分化下,各地區(qū)出臺了因地制宜的 產(chǎn)業(yè)政策提高儲能供給質(zhì)量、提升儲能經(jīng)濟性、激發(fā)儲能需求,從而推動了儲能市場的發(fā) 展。
美國:政策催化高增,本土產(chǎn)業(yè)鏈多為集成商
市場背景:
發(fā)電側(cè)需求來看,美國風(fēng)光發(fā)電占比持續(xù)上升新能源消納問題需要各州自行解決。 美國作為碳排放大國,為實現(xiàn)碳中和目標(biāo),終端電氣化和清潔能源發(fā)電量也在提速。
到 2021H1,美國清潔能源發(fā)電量占比已達(dá) 18.3%,其中水力發(fā)電因為剩余可開發(fā)資源較少 開發(fā)程序繁瑣,增長基本處于停滯狀態(tài),風(fēng)能、光伏、天然氣貢獻(xiàn)了主要增量。新能源并 網(wǎng)的消納問題催生了儲能需求。
電網(wǎng)側(cè)需求來看,美國電網(wǎng)區(qū)域化明顯,且設(shè)備老舊,穩(wěn)定性差。美國電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè) 時間長,電網(wǎng)規(guī)劃積重難返,在面對新能源并網(wǎng)時,現(xiàn)有電力負(fù)荷調(diào)配體系難以勝任。儲 能在這一領(lǐng)域廣泛用于各種儲蓄時段的調(diào)頻。
用戶側(cè)需求來看,美國電網(wǎng)無法全國調(diào)度,供電不穩(wěn)定,電價存在時空差異。美國供 電能源分布不均,電力能源企業(yè)多元化,導(dǎo)致下游用電供給不穩(wěn)定,且電價存在時空差異。 由此在分布式光伏、套利、備電等多種需求衍生下,戶用儲能也得到發(fā)展。
儲能政策:主要依靠目標(biāo)規(guī)劃、補貼稅優(yōu)等需求端政策拉動,儲能市場規(guī)則落地后效 果明顯。需求端方面,聯(lián)邦層面的主要激勵政策為加速折舊和投資稅收抵免(ITC)。
2021 年前的優(yōu)惠政策僅針對風(fēng)光配儲一體化的項目,2021 年通過的 ITC 法案首次將不與風(fēng)光 項目搭配時的單獨儲能項目納入退稅優(yōu)惠范圍;州政府的政策主要包括總體采購目標(biāo)規(guī)劃 與針對用戶側(cè)的儲能安裝補貼。
市場機制方面,2018 年通過的法案要求落地電池儲能系 統(tǒng)參與電力批發(fā)和電力輔助市場競爭的具體市場規(guī)則,表前儲能市場隨之蓬勃發(fā)展。儲能發(fā)展:美國儲能應(yīng)用廣泛,受法案出臺影響,表前儲能激增。
美國 2020 年電化 學(xué)儲能總計新增裝機 1061MW。其中,公共事業(yè)新增裝機 852MW,同比上年+297%;住宅新增裝機 154MW,同比上年+63%;工商業(yè)新增裝機 55MW,同比上年-24%。
從應(yīng)用 場景看,表前側(cè)儲能投資成本高、回報周期長、收益率較低,主要以輔助服務(wù)收益為主,此類模式通常由電網(wǎng)公司直接投資。
用戶側(cè)儲能項目投資成本低、回報周期短、項目收益 高,主要以政府補貼與節(jié)省電費為收益為主。隨著 2018 年底法案的正式出臺,美國表前 側(cè)新增裝機迅猛增長。
從產(chǎn)業(yè)鏈看,美國由于制造業(yè)上游的向外轉(zhuǎn)移,本土儲能產(chǎn)業(yè)主要為系統(tǒng)集成、安裝 開發(fā)與應(yīng)用商,如 Tesla、GreenSmith、SolarCity 等,但也有如 EOS Energy、Coda Energy 等電池制造商。
同時,國外的儲能技術(shù)供應(yīng)商加拿大 Demand Power Group、德國 Younicos、 瑞士 ABB、日本 Sharp 也參與其中。
德國:戶用光伏配儲占主導(dǎo),電芯依賴外購,市場背景
發(fā)電側(cè)需求來看,德國風(fēng)光增長勢頭不減,發(fā)電側(cè)儲能存在一定需求。21 世紀(jì)以來, 德國持續(xù)致力于清潔能源轉(zhuǎn)型,持續(xù)提升風(fēng)能、光伏、天然氣、核能等清潔能源比例。
其 中,出于安全性考慮,2011 年德國宣布將陸續(xù)關(guān)閉核電站,核能占比下降;由于國際能源 摩擦與對能源獨立自主的考慮,德國也在逐漸減少對天然氣的依賴。風(fēng)光成為德國發(fā)展清 潔能源的首選項。2021 年,德國風(fēng)光發(fā)電量占比為 29.5%。
電網(wǎng)側(cè)需求來看,電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)節(jié)能力極強,調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)需求小。德國通過進(jìn) 行用電量預(yù)測、協(xié)調(diào)電量供需交易、綠色電天氣預(yù)告等方法,保持電網(wǎng)高可靠性。
根據(jù)歐 洲能源監(jiān)管委員會數(shù)據(jù)顯示,德國電網(wǎng)穩(wěn)定性位居世界二位。 用戶側(cè)需求來看,戶用電價居高不下,戶用光伏配儲成為最大應(yīng)用場景。德國電價由 上網(wǎng)電價、輸配電價格及稅費組成。
近幾年來,德國大力促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型促使可再生能 源附加費和輸配電費進(jìn)一步增加,居民用電成本過高,提升了戶用光伏配儲的經(jīng)濟性。
由于電網(wǎng)強大的調(diào)節(jié)與輸配能力,表前側(cè)儲能需求的迫切性遠(yuǎn)沒有用戶側(cè)配儲高,戶用 光伏配儲由此成為德國儲能的典型應(yīng)用場景。
儲能政策:補貼戶用側(cè)儲能,政府目標(biāo)與微觀主體經(jīng)濟性相得益彰。由于德國的儲能 主要應(yīng)用場景為用戶側(cè)光伏配儲,故其儲能政策主要以需求端的補貼優(yōu)惠為主。
2013-2016 年,光儲補貼政策主要為戶用儲能設(shè)備提供投資額 30%的補貼,通過德國復(fù) 興信貸銀行 KfW 對購買光伏儲能設(shè)備的單位或個人提供低息貸款。
2016-2018 年,德 國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)和能源部發(fā)布“光伏+儲能”補貼計劃,補貼總額約 3,000 萬歐元,補 貼對象為與光伏系統(tǒng)配套使用的電池儲能系統(tǒng)。
儲能發(fā)展:戶用光伏儲能占據(jù)大頭,增長空間仍較大。德國 2020 年電化學(xué)儲能總計 新增裝機 711MW。
其中,公共事業(yè)側(cè)新增裝機 135MW,同比上年+152%;住宅新增裝機 552MW,同比上年+122%;工商業(yè)新增裝機 24MW,同比上年+44%。
根據(jù) EUPD 的研 究,到 2020 年,戶用光伏對可用屋頂?shù)臐B透率為 11%,戶用儲能對戶用光伏的滲透率為 23.5%,增長空間仍然較大。
市場格局方面,根據(jù) EUPD 的研究,2020 年德國戶用儲能市場 CR5 占比為 79%, 其中電芯主要由派能科技、松下、三星、LC 化學(xué)等企業(yè)提供。本土的儲能技術(shù)提供商包 括 BOSCH、Younicos 等。
中國:能源轉(zhuǎn)型+獨立催生儲能需求,政策發(fā)力全產(chǎn)業(yè)鏈
市場背景:發(fā)電側(cè)來看,我國風(fēng)光占比較低,在“碳中和”目標(biāo)的驅(qū)使下,風(fēng)光新增 裝機大幅提高,因此發(fā)電側(cè)對風(fēng)光并網(wǎng)的儲能配置規(guī)模提出了更高要求。
電網(wǎng)側(cè)來看,我 國建立了全國統(tǒng)一的電網(wǎng)系統(tǒng),但由于供需錯配以及新能源發(fā)電的不穩(wěn)定,催生電力調(diào)峰、 系統(tǒng)調(diào)頻的需求。
用戶側(cè)需求來看,電力供需錯配的現(xiàn)象長期存在且戶用上網(wǎng)經(jīng)濟性也在 調(diào)整,峰谷價差將帶來儲能套利空間,同時儲能備電也是維持電力穩(wěn)定供應(yīng)的重要補充。
儲能政策:我國的儲能產(chǎn)業(yè)伴隨著一個從無到有、從試點到普及、從政府扶持到產(chǎn)業(yè) 獨立的過程。儲能政策也在儲能產(chǎn)業(yè)的供需兩端呈現(xiàn)出較強的推動作用。
一方面,我國多 部門鼓勵儲能技術(shù)發(fā)展,鼓勵儲能參與風(fēng)光并網(wǎng)、調(diào)峰調(diào)頻、電力輔助服務(wù)等表前領(lǐng)域, 也通過鼓勵適度拉大峰谷價差等意見為表后儲能提供發(fā)展空間。
在政策的推動下,儲能技 術(shù)不斷發(fā)展,儲能規(guī)模不斷提高,儲能度電成本下降,儲能逐漸呈現(xiàn)經(jīng)濟性。另一方面,儲能參與電力市場的市場機制與價格機制逐漸明確。
2021 年 4 月《關(guān)于 加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》出臺,具體方向上指明后續(xù)要研究建立獨立儲能電站、 電網(wǎng)替代性儲能設(shè)施的成本疏導(dǎo)機制。
2021 年 12 月,廣東省發(fā)改委批復(fù)的《廣東省電網(wǎng) 企業(yè)代理購電實施方案(試行)》指出代理購電價格將包含平均上網(wǎng)電價、輔助服務(wù)費用、 新增損益分?jǐn)偟热糠帧?br />
其中輔助服務(wù)費用主要包括儲能、抽水蓄能電站的費用和需求側(cè) 響應(yīng)等費用,相關(guān)費用由直接參與市場交易和電網(wǎng)企業(yè)代理購電的全體工商業(yè)用戶共同分 攤。
“誰為儲能買單”等亟需厘清的問題逐漸出現(xiàn)解決方案,行業(yè)最為關(guān)心的問題已經(jīng)有 了初步回答。
空間測算:高增開啟,側(cè)重發(fā)電+戶用端,總體需求:2025 年有望配儲約 250GWh,對應(yīng) 2022-2025 年 CAGR+37.7%
按電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)劃分
電源側(cè):2025 年有望配儲約 200GWh,對應(yīng) 2022-2025 年 CAGR+46.4%。新能源 發(fā)電方式普遍存在供給間歇性強、波動性大的缺點因此需要借助儲能裝置提高發(fā)電端的 供給質(zhì)量。
目前隨著電池成本的進(jìn)一步下探,國內(nèi)發(fā)儲一體化電站逐漸迎來市場性經(jīng)濟性 拐點,疊加發(fā)電側(cè)政策配儲規(guī)劃驅(qū)動,發(fā)展的確定性較強。
我們將電源側(cè)裝機需求劃分為 光伏配儲與風(fēng)電配儲兩大部分,其中光伏配儲又劃分為分布式與集中式兩部分。
我們預(yù)計 各類別新增裝機平穩(wěn)上升,對應(yīng)的新增配儲比例逐年上升,備電時長也穩(wěn)中有升。在這種 假 設(shè) 下 , 我 們 預(yù) 計 2021-2025 年 全 球 總 計 風(fēng) 光 配 儲 容 量 分 別 為
20.3/42.6/74.6/122.8/195.8GWh。
電網(wǎng)側(cè):預(yù)計 2025 年有望配儲超 20GWh,對應(yīng) 2022-2025 年 CAGR+45.1%。短時 的用電負(fù)荷變化,以及用電側(cè)規(guī)律性的峰谷需求變化影響電網(wǎng)供電質(zhì)量,需要借助儲能調(diào) 節(jié)電網(wǎng)的出力和頻率,提高供電穩(wěn)定性。
具體來看,調(diào)頻方面,目前的補償反饋機制已經(jīng) 非常成熟,調(diào)頻站利潤率非??捎^。調(diào)峰方面,隨著電價市場化改革的推進(jìn)與相關(guān)政策的 落地,電力的峰谷價差有望擴大,盈利模式將逐漸成熟。
我們預(yù)計未來電網(wǎng)側(cè)儲能的需求 來自存量改造與增量配儲兩方面,調(diào)峰調(diào)頻配儲比例持續(xù)提升。在這種假設(shè)下,我們預(yù)計 2021-2025 年調(diào)峰調(diào)頻與輔助運行的容量需求可達(dá) 5.0/5.0/7.6/17.2/22.3GWh。
負(fù)荷側(cè):2025 年有望配儲約 40GWh,對應(yīng) 2022-2025 年 CAGR+13.5%。負(fù)荷側(cè)的 儲能市場有三大主要場景,分別是新基建帶來的兩大高耗能場景:5G 基站與數(shù)據(jù)中心, 以及戶外生活場景中的便攜式儲能。
隨著全球范圍智能化經(jīng)濟的加速發(fā)展,5G 基站與數(shù) 據(jù)中心(IDC)的建設(shè)周期逐漸開啟;隨著戶外活動、應(yīng)急儲備等需求而出現(xiàn)的便攜式儲 能設(shè)備出貨量也將持續(xù)增加。
我們預(yù)計,三大主要場景支撐下,2021-2025 年負(fù)荷側(cè)儲能 需求分別為15.9/24.1/31.2/36.3/39.9GWh。
按發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)劃分
從儲能應(yīng)用場景的角度可以將儲能需求分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)三大塊。發(fā)電側(cè) 指集中式光伏、風(fēng)電發(fā)電站并網(wǎng)配儲的需求,電網(wǎng)側(cè)指電網(wǎng)輔助運行、調(diào)峰調(diào)頻等產(chǎn)生的 儲能需求
用戶側(cè)指分布式光伏配儲、負(fù)荷終端配儲、便攜式儲能等儲能需求。在這種劃 分下,預(yù)計 2021-2025 年發(fā)電側(cè)儲能需求為12.1/21.1/37.2/59.8/103.4GWh,對應(yīng) CAGR+48.7%;
電網(wǎng)側(cè)儲能需求為 5.0/5.0/7.6/17.2/22.3GWh,對應(yīng) CAGR+45.1%,用戶側(cè) 儲能需求為 24.1/45.5/68.7/99.3/132.3GWh,對應(yīng) CAGR+30.6%。
可見,發(fā)電側(cè)的風(fēng)光 并網(wǎng)配儲,以及用戶側(cè)的分布式光伏配儲、負(fù)荷終端配儲、便攜式儲能等儲能需求仍是未 來儲能裝機增長的主要推動力。
綜合以上測算,我們預(yù)計在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大浪潮下,2021-2025 年全球儲能市場有 望分別產(chǎn)生41.2/71.7/113.5/176.4/258.0GWh 的儲能容量需求,對應(yīng) 2022-2025 年 CAGR+37.7%,儲能產(chǎn)業(yè)鏈將迎來爆發(fā)式增長。
各細(xì)分領(lǐng)域競爭格局分析
儲能電池向頭部動力電池廠商集中。對比動力電池,儲能電池能量密度、電池功率響 應(yīng)速度、功率特性、SOC 估算精度、狀態(tài)參數(shù)計算數(shù)量要求等標(biāo)準(zhǔn)更低。
儲能電站 規(guī)模多是兆瓦級別以上甚至百兆瓦級別,投資方對成本更加敏感,對使用壽命、安全要求 更高。
綜合考慮頭部動力電池廠商此前技術(shù)積累和資金等實力,其在儲能電池市場 優(yōu)勢顯著,且安全性和性價比雙高的磷酸鐵鋰成為主流技術(shù)路線。
2020 年,國內(nèi)儲能電 池的主要玩家為寧德時代、力神、?;履茉?、億緯鋰能等,其中寧德時代、力神和億緯 均在動力電池一二線公司
2020 年,國內(nèi)儲能電池 CR5 為 54%,集中度已經(jīng)較高。未來, 技術(shù)和成本雙因素或有望驅(qū)動行業(yè)集中度進(jìn)一步提升。
儲能變流器與光伏變流器技術(shù)同源,龍頭廠商高度重合。根據(jù) CNESA 的數(shù)據(jù),2020 年行業(yè)前五玩家分別為陽光電源、科華恒盛、索英電氣、上能電氣和南瑞繼保,其中陽光 電源在光伏逆變器優(yōu)勢突出。
從競爭格局趨勢看,2020 年行業(yè) CR5 為 64%,較前兩年有 所下降。從價值量來看,儲能變流器的單 W 利潤更高,隨著儲能需求的爆發(fā),PCS 將給 相關(guān)廠商帶來新的利潤增長,儲能逆變器的利潤貢獻(xiàn)比例將大幅提升。
儲能集成系統(tǒng)處于競爭初期,差異化競爭格局初顯。目前,電池類企業(yè)、光伏類企業(yè) 和電子類企業(yè)均在儲能集成系統(tǒng)有布局,優(yōu)勢不盡相同。
電池類企業(yè)是整個儲能系統(tǒng)的成 本中心,掌握核心技術(shù)和電池的關(guān)鍵參數(shù),能夠充分發(fā)揮儲能系統(tǒng)的最大功效,協(xié)同效應(yīng) 明顯,并且往往通過長期合作或者入股方式形成強大產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng);
光伏類企業(yè)對新能源 發(fā)電特性有充分的了解,更懂發(fā)電側(cè)的企業(yè)需求;電子類企業(yè)大多深耕電網(wǎng)配件多年,和 電網(wǎng)公司有充分的合作基礎(chǔ),在電網(wǎng)側(cè)表現(xiàn)更加出色。
目前儲能系統(tǒng)頭部廠商排名變化大, 競爭格局處于演變重塑期,預(yù)計技術(shù)領(lǐng)先、客戶資源豐富、供應(yīng)鏈整合能力強的企業(yè)市占 率有望進(jìn)一步提高。
EPC 市場向上依賴性強,頭部企業(yè)加速布局。2016 年 5 月,住建部發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一 步推工程總承包發(fā)展的若干意見》,明確“要大力推進(jìn)工程總承包”,實現(xiàn)“設(shè)計、采購、 施工等各階段工作的深度融合”。
指出“政府投資項目和裝配式建筑應(yīng)當(dāng)積極采用工程總 承包模式。”此后,EPC 模式逐漸成為工程建設(shè)的主要模式,中國市場 EPC 能建項目快 速上量。
以非住宅光伏 EPC 項目為例,根據(jù) HIS Markit 的數(shù)據(jù),2017 年全球裝機量前十 的企業(yè)中,有 6 家來自中國,2019 和 2020 年分別有 4 家中國企業(yè)上榜,中國電建連續(xù)兩 年裝機量位列全球第一。
案例研究:重點關(guān)注寧德、華為產(chǎn)業(yè)朋友圈,寧德時代:儲能朋友圈已成,第二增長可期,前瞻卡位,從動力電池切入儲能
基于電池,寧德切入儲能順勢而為。儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含電芯、BMS、PMS 以及 EMS 四方面,其中電芯占主導(dǎo),以 LFP 電池為例,價值量高達(dá) 58.6%。
儲能電芯技術(shù)可以復(fù)制 動力電池相關(guān)經(jīng)驗,寧德作為動力電池王者具有絕對優(yōu)勢,且其他環(huán)節(jié)與寧德來說也不是 進(jìn)入壁壘。
如:BMS 價值量占據(jù) 12.6%,動力與儲能系統(tǒng)在該環(huán)節(jié)相似性較高,均注重 SOC 估算精度,儲能需要更加關(guān)注均衡管理技術(shù),但該技術(shù)壁壘不高;
PCS 價值量占 據(jù) 15.5%,為儲能系統(tǒng)特定模塊,核心是儲能變流器,技術(shù)壁壘較強,但是競爭格局較為 明朗。
深耕儲能,精準(zhǔn)切入。寧德時代于 2011 年成立之初便開始布局儲能產(chǎn)業(yè),參與河北 張北國家電網(wǎng)風(fēng)光儲輸示范項目。
2018 年 10 月,公司借助動力電池技術(shù)優(yōu)勢,正式切入 上游儲能系統(tǒng)環(huán)節(jié),投資 4.7 億元啟動《新能源汽車電池智能制造裝備及智能電站變流控 制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化項目》。
規(guī)劃儲能變流器 PCS 產(chǎn)能 120 套/年、各類 UPS8000 件/年、充電樁 1100 套/年。此后,公司自營業(yè)務(wù)涉及電芯、BMS、PMS 等多個環(huán)節(jié)的研發(fā)迭代與生 產(chǎn)。
核心電池模塊,寧德時代磷酸鐵鋰技術(shù)領(lǐng)先。公司深耕鐵鋰儲能電池研發(fā),截至 2021 年底,已經(jīng)成功推出循環(huán)次數(shù)達(dá) 8000 次的 280AhLFP 產(chǎn)品。
2021 年 6 月驗收通過循環(huán) 超 12000 次的新型鋰電池儲能技術(shù),同期市場成熟儲能電池循環(huán)次數(shù)在 3500-6000 次。
前瞻布局鈉離子電池,產(chǎn)業(yè)化有望領(lǐng)先。鈉離子以鈉資源為主要金屬,負(fù)極采用鋁箔 代替,綜合成本下降 30%-40%,具有顯著成本優(yōu)勢。
寧德時代率先布局鈉離子電池,規(guī) 劃未來儲能市場。2021 年 7 月,寧德時代召開鈉離子電池發(fā)布會,正式推出成本更具優(yōu) 勢的第一代鈉離子電池,并預(yù)計鈉離子電池有望在 2023 年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。
全產(chǎn)業(yè)多環(huán)節(jié)參與,儲能業(yè)務(wù)高速擴張
全面布局產(chǎn)業(yè)鏈,已建成行業(yè)朋友圈。寧德時代處于儲能行業(yè)上游,憑借鋰電池技術(shù) 快速切入儲能鋰電池市場;2018 年 10 月,公司投資 4.7 億元啟動《新能源汽車電池智能 制造裝備及智能電站變流控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化項目》。
規(guī)劃儲能變流器 PCS 產(chǎn)能 120 套/年、 各類 UPS8000 件/年、充電樁 1100 套/年。此后,公司采取合作方式,布局儲能 PACK、 儲檢充、epc、儲能項目等多個環(huán)節(jié)。
公司入股永福股份(設(shè)計規(guī)劃勘測、EPC 業(yè)務(wù)), 與科士達(dá)(側(cè)重光伏和逆變器)和星云股份組建合資公司,與國網(wǎng)綜能成立項目公司,進(jìn) 一步推參與電池和儲能領(lǐng)域,以期同時實現(xiàn)儲能的規(guī)模化應(yīng)用和電動汽車綜合成本的降低。
截至目前,公司已經(jīng)與 10 家公司建立重大投資合作關(guān)系,建立較為完整的產(chǎn)業(yè)體系。儲能電池出貨量位居首位,業(yè)務(wù)收入呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。
寧德時代 2020 年中國新增電化學(xué)儲能規(guī)模第一,儲能 電池出貨量為 2.39GW,市占率達(dá) 17%。公司儲能系統(tǒng)產(chǎn)品包括電芯、模組/電箱和電池柜 等。
2018 年以來,業(yè)務(wù)成爆發(fā)式增長,對應(yīng) 2017-2020 年 CAGR 達(dá) 395.2%;截至 2021H1, 公司營收達(dá) 46.9 億,占總營收的 10.7%。
華為:進(jìn)軍儲能確定性強,海外優(yōu)勢顯著,十年能源積淀,先后進(jìn)軍光伏與儲能
2013 年華為進(jìn)軍光伏,以組串式逆變器重塑光伏逆變器業(yè)格局。在聯(lián)接+計算的基礎(chǔ) 上,華為領(lǐng)先實踐光伏行業(yè)數(shù)字化,打造智能光伏,2014 年推出全場景智能光儲解決方 案 FusionSolar1.0 系統(tǒng)。
2021 年,華為成立智能光伏軍團(tuán)、數(shù)據(jù)中心能源軍團(tuán),助力電 力清潔化轉(zhuǎn)型。在碳中和、碳達(dá)峰的“雙碳”目標(biāo)的大背景下,華為在數(shù)字能源領(lǐng)域持續(xù)探 索、創(chuàng)新,利用華為長期積累的數(shù)字技術(shù)和電力電子技術(shù)助力能源革命。
通過布局智能光 伏發(fā)電、站點能源、數(shù)據(jù)中心能源、智能電動和模塊電池五大領(lǐng)域,提出低碳城市、低碳 鄉(xiāng)村、低碳園區(qū)等全場景解決方案,加速碳達(dá)峰碳中和,助力社會實現(xiàn)雙碳目標(biāo)。
2021 年,投資 30 億成立華為數(shù)字能源。華為數(shù)字能源提供包括從固網(wǎng)到無線的全場 景智能站點、從邊緣到云的智能數(shù)據(jù)中心等全面滿足 ICT 行業(yè)應(yīng)用場景的能源解決方案。
幫助電信和鐵塔運營商實現(xiàn)綠色高效、安全可靠和智能營維,支持 ICT 網(wǎng)絡(luò)向 5G、全云 化平滑演進(jìn)。基站場景需求+組串集成技術(shù)雙領(lǐng)先,供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)快速擴張。
華為通過數(shù)字能源產(chǎn)品進(jìn)行綠色發(fā)電、高效用電,協(xié)助全球運營商打造低碳基站儲能。 目前已與巴西、歐洲、非洲、中東、中亞等多個國家和地區(qū)運營商達(dá)成合作,截至 2021 年,華為智能光伏助力客戶實現(xiàn)綠色發(fā)電 4829 億度,相當(dāng)于種樹 3.2 億棵。
其中,在歐 洲希臘,華為幫助運營商客戶網(wǎng)絡(luò)降低了 51%能耗,并為其提供未來的“零碳網(wǎng)絡(luò)”解決方 案。在中國浙江,華為將儲能與太陽能光伏技術(shù)應(yīng)用到客戶網(wǎng)絡(luò)上,節(jié)省了 17%-20%的 電費。
華為智能組串式解決方案,采取低碳安全的“一包一優(yōu)化,一簇一管理”精細(xì)化 PCS 管理模式。不同于當(dāng)前市面上大多是 1 個 PCS 管理 1~2 千個電芯的儲能方案。
在華為智 能組串式解決方案中,一個 PCS 管理單元僅管理 16 個電芯,充分釋放電芯的充放電潛力, 提升放電量 15%以上。
這種模塊化設(shè)計讓后期運維管理更容易,使能分期補電,支持 初始配置降低 30%;讓儲能系統(tǒng)的壽命更長久,最終提升了儲能系統(tǒng)在整個生命周期的投 資收益,降低 LOCS20%以上。
憑借全球基站與 PCS 管理環(huán)節(jié)技術(shù)優(yōu)勢,華為進(jìn)一步擴展儲能供應(yīng)鏈。截至 2021 年底,華為與億緯鋰能、國軒高科、賽德電池以及格力電器就電池建立合作關(guān)系;
與易事 特在多領(lǐng)域展開合作;并和英維克、良信股份共同研發(fā)溫控以及低壓電器;此外,華為還 積極參與開發(fā)多家企業(yè)儲能項目,全方位布局儲能產(chǎn)業(yè)。
中標(biāo)眾多海外儲能項目,體現(xiàn)強大客戶資源
2021 年 10 月,華為成功簽約全球最大儲能項目、全球最大離網(wǎng)儲能項目——沙特紅 海新城項目(1300MWh)。2017 年沙特王儲宣布紅海新城項目計劃,為實現(xiàn) 100%碳中 和,沙特政府方面比選了多個能源解決方案的可行性,最終選擇了“光伏+儲能”的方案。
出于安全性、經(jīng)濟性、服務(wù)響應(yīng)及時性與可靠性、市場美譽度、品牌影響力等方面的綜合 考量,華為智能光儲解決方案最終得到客戶認(rèn)可,獲得全球最大儲能項目大單。
2022 年 3 月,華為與西非光伏開發(fā)商佳華美能簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,為加納 1GW 大 型地面光伏電站和 500MWh 儲能項目提供全套智能光儲解決方案。
加納政府為滿足日益 增長的電力需求、促進(jìn)能源多樣化和經(jīng)濟快速發(fā)展,制定了可再生能源戰(zhàn)略目標(biāo):于 2030 年可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占比提升至 10%,大力推進(jìn)綠色能源的應(yīng)用并完成全國通電。
2022 年 3 月,華為開始將從制造商購買電池組用于儲能系統(tǒng),擬于日本銷售 2MWh 的儲能系統(tǒng)。2030 年,日本將成為美國、中國之后第三大儲能國,達(dá)到 25GWh。
日本對新能源的需求廣闊:期望到 2030 年,新能源發(fā)電量占到整體的 35%,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè) ?。∕ETI)劃撥了近 9830 萬美元給安裝鋰電池儲能系統(tǒng)的家庭和商戶,補貼高達(dá) 66%。
原標(biāo)題:全球新能源儲能產(chǎn)業(yè)鏈前瞻