一、储能背景

中国在2020年制定了“双碳”目标,在碳中和的大背景下,储能成为碳中和的助推器,迎风而起。基于碳中和趋势下,“风光”是清洁能源中增量空间大、安全性高、经济性好的发展路线,但是“风光”具有很强的不稳定性、间歇性,同时“风光”装机的大幅提升催生了储能需求。

二、储能技术

储能就是指能量的存储,主要作用是将电能以各种形态存储起来,在需要时释放出来,实现电能在时间维度上能源转移。

储能技术路线多样,其中机械储能技术(抽水储能)成熟,电化学储能(电池储能)是未来的发展趋势。

1)机械储能。机械储能中应用最广、技术最成熟的是抽水储能。根据CNESA,我国2020年抽水储能累计装机占总储能装机的89.3%。但是抽水储能对地形、岩层、水文等自然环境要求较高,选址苛刻,并且建设周期长。压缩空气储能技术也较成熟,在美国、澳大利亚等地有大规模应用,但因为选址十分有限,同时响应速度较慢,故在我国还没有大规模应用。飞轮储能具有持续时间段、容量小等特点,在UPS、调频系统等方面有专门应用。

2)电磁储能。电磁储能更适用于放电时间短、响应速度快的功率型储能。其中超级电容器储能可以与其他储能联合使用,用于调频。超导储能响应速度极快,适用于特定领域,尚处于实验性阶段。

3)电化学储能。2021年以来,配套存量集中式风光发电站的相关储能政策频繁出台,考虑自然环境和响应速度、长期经济性等,电化学储能逐渐成为主要解决方案。细分来看,磷酸铁锂短期性价比更佳,钠电池也有望长期占据一定份额。

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储能技术各有优缺点,这里主要跟大家聊聊抽水储能与电化学储能:

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1.抽水储能:即利用水作为储能介质,通过电能与势能相互转化,实现电能的储存和管理。利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电,是机械储能中应用最广,技术最成熟的方式;寿命长,具有较高的性价比,但是在选址上要求比较高,同时投资回报周期也比较长。但是,由于抽水储能是保障国家电力系统安全稳定运行的重要支撑,是可再生能源大规模发展的重要保障,所以有很多公司积极布局了该领域。

抽水蓄能产业上游主要为设备制造,包括水轮机、水泵、发电机的生产制造。中游为电站设计、建设和运营;下游主要是抽水蓄能电站在电网系统的应用。

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2.电化学储能:电化学储能就是把电能用化学电池储存起来,在需要时释放的一种储能技术,可以理解为是一个充电宝。与其他储能方式相比,电化学储能有容量大、响应快等特点。随着新能源产业的发展,电化学储能技术迎来广阔发展空间。

电化学储能产业链是电力体系中的重要部分:上游主要包括电池原材料及生产设备供应商等;中游主要为电池、电池管理系统、能量管理系统以及储能变流器供应商;下游主要为储能系统集成商、安装商以及终端用户等。

电池与变流器是储能系统的核心环节。此外,储能系统整体依靠电池和能量管理系统来控制信息传递,电池组通过储能变流器实现充放电。

电化学储能市场空间广阔,吸引产业链各方公司参与其中,而电池厂商与逆变器厂商是目前电化学储能市场的主要参与者。相关公司的背景大致可以分为三类:

1.消费、动力锂电池龙头:如宁德时代亿纬锂能鹏辉能源南都电源等。

2.逆变器龙头:如阳光电源锦浪科技固德威等。

3.光伏或新能源车终端应用龙头:特斯拉、比亚迪等。

储能电池向头部动力电池厂商集中。由于储能电池具有能量密度、电池功率响应速度、功率特性等优点。同时,储能电站规模多是兆瓦级别以上,投资方对成本、使用寿命、安全要求更高。而头部动力电池厂商在技术与资金上的明显优势,使其在储能电池行业的竞争格局中成为领头羊。2020-2022年,国内发展较快的储能电池厂商主要是宁德时代亿纬锂能等。未来,技术和成本双因素会驱动行业集中度进一步提升。

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储能变流器与光伏变流器技术相似,龙头企业基本重合。根据中关村储能产业技术联盟(CNESA)发布的《储能产业研究白皮书2021》,2020年中国新增投运的电化学储能项目中,装机规模排名前五位的储能变流器提供商,依次为分别为阳光电源、科华恒盛、索英电气、上能电气和南瑞继保,其中阳光电源在光伏逆变器优势突出。从竞争格局趋势看,2020年行业CR5为64%,同时,储能变流器的利润更高,随着储能需求的爆发,储能变流器将给相关厂商带来新的利润增长,越来越多的企业会参与储能变流器市场。目前,行业内主要企业情况如下:

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三、储能展望

储能市场规模继续保持增长。在全球碳中和的大背景下,未来风电装机量会有大幅提升,储能市场规模也会快速增长。据彭博新能源财经(BNEF)的预测,全球2030年新增储能装机容量将达到2021年装机量的五倍(如图)。BNEF发布的最新报告指出,目前美国是全球最大的储能市场,而中国则最早可能在2025年超过美国,成为全球最大的市场。

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储能技术和应用场景更加多元。储能应用场景丰富多样,未来能量型储能技术和功率型储能技术市场更加值得期待。未来,用户侧储能(包括户用和商用应用)将稳步增长,到2030年约占累计装机容量的四分之一,而储能在电网侧、用户侧都将有广阔的应用空间,不仅可以参与电网调峰调频等辅助服务,也可以应用在工业微电网、5G通信基站、数据中心、车网互动、充换电等领域。

电池储能成本继续快速下降。当前主流储能技术仍在快速发展的过程中,规模、成本、寿命等不能完全满足应用的要求,未来需要进一步降本、提质、增效。美国国家可再生能源实验室(NREL)发布的2021年度技术基线报告显示,到2030年,电池储能系统成本将会大幅降低,并将呈现继续快速下降的趋势;直到2050年,其成本降低的下降速度才有可能放缓。为此,供应链环节需要大量投入研发和产能,以便在未来十年改进电池技术并降低成本。

我国的储能产业经历了从无到有、从试点到普及、从政策扶持到规模化发展的过程。我国多部门不仅鼓励储能技术发展,鼓励储能参与风光并网、调峰调频、电力辅助服务等领域,也积极推动拉大峰谷价差等意见为储能提供发展空间。在政策的支持下,储能技术不断发展,储能规模不断提高,储能成本下降,储能逐渐呈现经济性。

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