(文/程文智)由于光伏、風電等新能源具有顯著的間歇性、波動性和隨機性,如果高比例接入電網系統,會對電網的穩定性產生重大影響。此時,如果通過儲能系統來進行充放電,調節電力供應與電網負載之間的差距,就可以實現用電和發電的匹配了。
也就是說,儲能系統可以為電網運行提供調峰、需求響應等多種服務,有效實現電網削峰填谷,緩解高峰供電壓力,促進新能源消納,為電網安全穩定運行提供了新的途徑。
隨著儲能技術的成熟和成本的下降,2021年開始,儲能市場開始了高速增長。2021年全球鋰電池相關的電化學儲能需求在35GWh左右,其中國內需求約為5GWh,海外市場約30GWh,同比增長227%。據安信證券統計,海外儲能市場中,美國的占比最高,2021年約為15GWh,主要是德州和加州在電網側的大規模應用;其次是中國,約為5GWh,我國主要驅動力為電源側新能源配套及工商業起量。
來源:安信證券
儲能市場爆發的原因
目前來看,不論是國內市場,還是海外市場,儲能行業都呈現出了翻倍增長的行情。究其原因,海外市場和國內市場其實是有一些不同的。
就海外市場來說,主要以歐洲為核心代表,一個非常重要的推動因素是俄烏戰爭導致了當地電價飆升,推動了戶用儲能的需求,現在歐洲市場的戶用儲能系統呈現出了整體缺貨狀態。據業內人士透露,如果現在下單購買戶用儲能系統,基本上要到明年3月才能拿到貨。
二是消費者的教育,很多消費者在看到別的鄰居購買了之后,覺得好用實惠,也開始購買戶用儲能產品。目前歐洲的戶用儲能系統滲透率約為3%,呈現出明確的增長態勢。據媒體報道,去年歐洲的戶用儲能系統的裝機量約為1.9GWh,今年如果不考慮安裝工人短缺的話,可以達到5~6GWh的裝機量。由于歐洲有資質的電工培訓周期很長,比如德國的一個職業培訓,從開始到拿到資質,需要2~3年的時間,因此,目前安裝工人的緊缺也限制了戶用儲能的裝機量。
從國內來說的話,儲能還是主要以工商業儲能為主,戶用儲能目前還沒有起來。國內儲能市場增長的驅動因素主要是經濟性,獨立的共享儲能調動了投資商的熱情。原來是發電側儲能,給風光電站做配套,是強制建設的,那時很多都是以次充好,難以市場化,但是現在的獨立共享儲能開始異軍突起,成為了新的商業模式。
這主要是在6月初,發改委等印發了關于《進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用》的通知,進一步明確新型儲能市場定位,建立完善相關市場機制、價格機制和運行機制。該通知主要有三個舉措激發了投資商的投資熱情。首先是賦予了儲能獨立的地位,可以作為獨立主體參與電力市場,也就是說,獨立儲能可從現貨市場節點電價差、租賃費及容量電價三方面獲取收益;二是獨立儲能電站向電網送電的,其相應充電電量不承擔輸配電價和政府性基金及附加,這將可以為儲能電站獲得1~2毛錢一度的電價優惠;三是鼓勵探索同一儲能主體可以按照部分容量獨立、部分容量聯合兩種方式同時參與的市場模式。
這些新的政策,推動了投資商的熱情和積極性,也推動了國內儲能市場的發展。根據中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會數據,2022年上半年并網、投運的儲能項目共66個,其中51個電化學儲能項目、12個抽水蓄能項目等,項目個數同比增長37.5%。從季度來看,22Q2電化學儲能項目并網投運個數為37個,較第一季度環比增長了164.3%,第二季度電化學儲能裝機規模為341.049MW/812.58MWh,較第一季度有較大的提升,環比增長573.37%。
儲能產業鏈情況
儲能的應用模式是非常廣泛的,目前占比比較高的是發電側的儲能,主要是跟著大型的地面電站進行裝機,但這幾年戶用儲能的發展非常快,而且很多的光伏和儲能的一體化設備,也就是一體機安裝。一般來說,戶用光儲系統主要包括電芯、儲能逆變器(雙向變流器)、 組件系統等多個部分。
典型的系統一般是5kW(組件+逆變器),配套10kWh儲能電池,或者10kW+10kWh,其中電芯是儲能系統的核心,成本占比45%~50%;儲能逆變器器可以控制充放電,進行交直流的變換,成本占比10%~15%;組件系統即光伏系統用于太陽能發電,成本占比20%~25%之間;安裝費用由 2021年的1萬上漲至2萬左右,占比15%~20%。
戶用儲能系統產品,一般包括一體機和分體式兩種。其中一體機是將光伏逆變器、儲能電池和控制器置于內部的集成一體機系統,通過觸摸屏方便、快捷、直觀地顯示工作狀態,通過修改參數可以實現多種工作模式,使用方便。一般來說,有太陽能優先模式、AC優先模式,SE優先模式(錯峰用電模式)三種工作模式。
戶用分體式系統,是將逆變器與電池系統分開進行安裝,用戶可以根據自身需求,匹配戶用儲能逆變器,另外可匹配開關電源或逆變器作為備用電源使用。一般包括混合式家庭光伏+儲能系統、耦合型家庭光伏+儲能系統、離網型家庭光伏+儲能系統、光伏儲能能源管理系統四種類型。
就技術路線來說,戶用儲能的主流技術路線為磷酸鐵鋰電芯為主,未來有可能會采用鈉離子、錳鐵鋰電池。這主要是因為戶用儲能更加注重安全性和長循環壽命,對成本和價格并沒有那么敏感。而磷酸鐵鋰電池具有更高的安全性和長循環壽命等特點,比三元鋰電池更加符合儲能電池的涉及需求,成為了儲能電池的主流發展路線,特斯拉和LG的儲能電池也逐步從三元路線轉向到了磷酸鐵鋰路線上來。
儲能逆變器也是戶用儲能系統內的一個成本占比較高的零部件。一般來說同等小功率的話,儲能逆變器的價格會是光伏逆變器的兩倍。至于相關企業,之前做組串型逆變器的企業基本都有儲能逆變器的技術儲備,目前錦浪科技、固德威、德業和陽光電源都有儲能逆變器在出貨。
對于戶用儲能來說,需要將逆變器與電池系統組裝起來使用,因此如何讓逆變器與電池系統更好地適配是很關鍵的。現在有很多經銷商是把逆變器和電池分開賣的,所以經銷商和安裝商他們自己組裝的時候,需要保證電池和逆變器的適配程度的,另一個是需要把儲能和本身終端的需求相匹配,因為不同國家對于終端產品的需求還是有所不同的,比如德國更喜歡10kWh以上的儲能,法國意大利更偏向10kWh以內的儲能。歐洲和美國的高端用戶,更在乎人機交互等等。因此需要保證儲能系統中的BMS與儲能逆變器有更好的適配,比如與儲能逆變器需要適配,儲能逆變器控制器通過 CAN 接口與 BMS 通訊,獲取電池組狀態信息,可實現對電池的保護性充放電,確保電池運行安全等。
結語
這幾年,不論是國內還是海外,對儲能的需求量在快速增長,這將帶動相關上游產業鏈的需求,在如今消費電子萎靡的情況下,儲能市場或許能給半導體廠商打開一扇新的大門。
也就是說,儲能系統可以為電網運行提供調峰、需求響應等多種服務,有效實現電網削峰填谷,緩解高峰供電壓力,促進新能源消納,為電網安全穩定運行提供了新的途徑。
隨著儲能技術的成熟和成本的下降,2021年開始,儲能市場開始了高速增長。2021年全球鋰電池相關的電化學儲能需求在35GWh左右,其中國內需求約為5GWh,海外市場約30GWh,同比增長227%。據安信證券統計,海外儲能市場中,美國的占比最高,2021年約為15GWh,主要是德州和加州在電網側的大規模應用;其次是中國,約為5GWh,我國主要驅動力為電源側新能源配套及工商業起量。
來源:安信證券
儲能市場爆發的原因
目前來看,不論是國內市場,還是海外市場,儲能行業都呈現出了翻倍增長的行情。究其原因,海外市場和國內市場其實是有一些不同的。
就海外市場來說,主要以歐洲為核心代表,一個非常重要的推動因素是俄烏戰爭導致了當地電價飆升,推動了戶用儲能的需求,現在歐洲市場的戶用儲能系統呈現出了整體缺貨狀態。據業內人士透露,如果現在下單購買戶用儲能系統,基本上要到明年3月才能拿到貨。
二是消費者的教育,很多消費者在看到別的鄰居購買了之后,覺得好用實惠,也開始購買戶用儲能產品。目前歐洲的戶用儲能系統滲透率約為3%,呈現出明確的增長態勢。據媒體報道,去年歐洲的戶用儲能系統的裝機量約為1.9GWh,今年如果不考慮安裝工人短缺的話,可以達到5~6GWh的裝機量。由于歐洲有資質的電工培訓周期很長,比如德國的一個職業培訓,從開始到拿到資質,需要2~3年的時間,因此,目前安裝工人的緊缺也限制了戶用儲能的裝機量。
從國內來說的話,儲能還是主要以工商業儲能為主,戶用儲能目前還沒有起來。國內儲能市場增長的驅動因素主要是經濟性,獨立的共享儲能調動了投資商的熱情。原來是發電側儲能,給風光電站做配套,是強制建設的,那時很多都是以次充好,難以市場化,但是現在的獨立共享儲能開始異軍突起,成為了新的商業模式。
這主要是在6月初,發改委等印發了關于《進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用》的通知,進一步明確新型儲能市場定位,建立完善相關市場機制、價格機制和運行機制。該通知主要有三個舉措激發了投資商的投資熱情。首先是賦予了儲能獨立的地位,可以作為獨立主體參與電力市場,也就是說,獨立儲能可從現貨市場節點電價差、租賃費及容量電價三方面獲取收益;二是獨立儲能電站向電網送電的,其相應充電電量不承擔輸配電價和政府性基金及附加,這將可以為儲能電站獲得1~2毛錢一度的電價優惠;三是鼓勵探索同一儲能主體可以按照部分容量獨立、部分容量聯合兩種方式同時參與的市場模式。
這些新的政策,推動了投資商的熱情和積極性,也推動了國內儲能市場的發展。根據中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會數據,2022年上半年并網、投運的儲能項目共66個,其中51個電化學儲能項目、12個抽水蓄能項目等,項目個數同比增長37.5%。從季度來看,22Q2電化學儲能項目并網投運個數為37個,較第一季度環比增長了164.3%,第二季度電化學儲能裝機規模為341.049MW/812.58MWh,較第一季度有較大的提升,環比增長573.37%。
儲能產業鏈情況
儲能的應用模式是非常廣泛的,目前占比比較高的是發電側的儲能,主要是跟著大型的地面電站進行裝機,但這幾年戶用儲能的發展非常快,而且很多的光伏和儲能的一體化設備,也就是一體機安裝。一般來說,戶用光儲系統主要包括電芯、儲能逆變器(雙向變流器)、 組件系統等多個部分。
典型的系統一般是5kW(組件+逆變器),配套10kWh儲能電池,或者10kW+10kWh,其中電芯是儲能系統的核心,成本占比45%~50%;儲能逆變器器可以控制充放電,進行交直流的變換,成本占比10%~15%;組件系統即光伏系統用于太陽能發電,成本占比20%~25%之間;安裝費用由 2021年的1萬上漲至2萬左右,占比15%~20%。
戶用儲能系統產品,一般包括一體機和分體式兩種。其中一體機是將光伏逆變器、儲能電池和控制器置于內部的集成一體機系統,通過觸摸屏方便、快捷、直觀地顯示工作狀態,通過修改參數可以實現多種工作模式,使用方便。一般來說,有太陽能優先模式、AC優先模式,SE優先模式(錯峰用電模式)三種工作模式。
戶用分體式系統,是將逆變器與電池系統分開進行安裝,用戶可以根據自身需求,匹配戶用儲能逆變器,另外可匹配開關電源或逆變器作為備用電源使用。一般包括混合式家庭光伏+儲能系統、耦合型家庭光伏+儲能系統、離網型家庭光伏+儲能系統、光伏儲能能源管理系統四種類型。
就技術路線來說,戶用儲能的主流技術路線為磷酸鐵鋰電芯為主,未來有可能會采用鈉離子、錳鐵鋰電池。這主要是因為戶用儲能更加注重安全性和長循環壽命,對成本和價格并沒有那么敏感。而磷酸鐵鋰電池具有更高的安全性和長循環壽命等特點,比三元鋰電池更加符合儲能電池的涉及需求,成為了儲能電池的主流發展路線,特斯拉和LG的儲能電池也逐步從三元路線轉向到了磷酸鐵鋰路線上來。
儲能逆變器也是戶用儲能系統內的一個成本占比較高的零部件。一般來說同等小功率的話,儲能逆變器的價格會是光伏逆變器的兩倍。至于相關企業,之前做組串型逆變器的企業基本都有儲能逆變器的技術儲備,目前錦浪科技、固德威、德業和陽光電源都有儲能逆變器在出貨。
對于戶用儲能來說,需要將逆變器與電池系統組裝起來使用,因此如何讓逆變器與電池系統更好地適配是很關鍵的。現在有很多經銷商是把逆變器和電池分開賣的,所以經銷商和安裝商他們自己組裝的時候,需要保證電池和逆變器的適配程度的,另一個是需要把儲能和本身終端的需求相匹配,因為不同國家對于終端產品的需求還是有所不同的,比如德國更喜歡10kWh以上的儲能,法國意大利更偏向10kWh以內的儲能。歐洲和美國的高端用戶,更在乎人機交互等等。因此需要保證儲能系統中的BMS與儲能逆變器有更好的適配,比如與儲能逆變器需要適配,儲能逆變器控制器通過 CAN 接口與 BMS 通訊,獲取電池組狀態信息,可實現對電池的保護性充放電,確保電池運行安全等。
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