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        2023年中國儲能行業研究報告

        艾瑞咨詢發布時間:2023-08-17 14:23:20  作者:艾瑞

          目前儲能行業仍處在相對早期的發展階段。在上游的技術研發和材料替代性上,我們能看到大部分公司仍在繼續加強研發性投入。目前儲能行業仍處在相對早期的發展階段。在上游的技術研發和材料替代性上,我們能看到大部分公司仍在繼續加強研發性投入。在中游的產品應用和系統集成層面,產學研的緊密性也要遠遠高于其他行業。當然最終需要回歸至需求終端側,我們認為以國央企為主體的電力市場改革,和以及垂直產業民營企業(房地產、通信、互聯網、制造業等)為主體的碳中和迭代,分別代表了政策驅動,市場落實的兩大核心方向。

          01 發展儲能的本質

          雙碳背景下能源發展核心問題

          能源可控化使用是解決能源危機關鍵要素

          新舊電力系統轉型升級下,能源的可控化和可儲化成為發展的核心。傳統發電主要依靠燃煤(小部分有燃氣等)?,F階段由于全球氣候危機和環境危機影響,雙碳和能源轉型正火熱發展中,以風光發電為主流的新型發電方式開始逐漸替代傳統發電。

          然而傳統發電主要為人工填料燃煤,可根據數據分析、節假日及不同季節負荷的特征、天氣預報等對未來幾日用電情況進行較為準確的預測,同步匹配用電系統,并在運行過程中滾動調節運行。但同樣發電廠僅可實現發電不能儲電,仍需要調節電力供應以匹配需求端的電力變化,維持電力的供需平衡。相較傳統模式,新型電力系統雖有環保、能源儲量大等優點,但由于來源主要為太陽能、風能等自然能源,受地理位置、天氣環境等影響,有資源波動不穩定等天然缺陷,較難24小時控制以實現供需平衡。

          能源發展問題

          風光的不可控&不穩定性衍生棄電增加成本

          風電和光電的出力時間以及載量無法與用電時間及負荷形成匹配,風光電的不可控以及短周期波動不穩定性不僅會產生棄電棄光,同時也會對電網穩定和安全造成威脅。目前,從可商業化的角度來看,從網絡系統技術出發的“虛擬電廠”+從電能轉化出發的“儲能系統”是解決風光棄電的能源結構問題。

          電力市場迭代激發儲能需求

          電力設備老舊及風光發電量提升催生配儲需求

          新型發電形式在電力市場裝機量中占比不斷增加,2022年我國風電、光伏發電量達到1.19萬億千瓦時,較2021年增加2073億千瓦時,同比增長21%,占全社會用電量的13.8%,同比提高2個百分點,接近全國城鄉居民生活用電量。同時電力基礎設備的老舊化已無法適應新型電力系統更綜合且龐大的電力結構。在風光發電模式的逐漸成熟化下,為提升整體電力系統可靠性,協調資源靈活使用、穩定消納,市場開始逐步催生配儲需求。

          截至2022年底,中國已投運電力儲能項目累計裝機規模59.8GW,占全球市場總規模的25%。其中新型儲能累計裝機規模達到13.1GW,功率規模年增長率達128%。其中2022年有約二十個百兆瓦項目并網,規劃在建百兆瓦級項目超過400個。


          多元化產業發展激發儲能需求

          新興產業用電需求逐步增多,儲能在更多場景下逐步滲透

          隨著新興產業的不斷發展,其電力消費量在我國用電結構中占比不斷增加,例如通訊基站、數據中心用電負荷持續增加。

          儲能在此背景下也將發揮其備用/功率電源作用,增強供電可靠性,防止偶然斷電。以及儲能系統可以通過削峰填谷、容量調配等機制,提升不同場景下電力運營的經濟性,低碳節能。

          目前儲能正在接入滲透眾多新興產業,例如數據中心、5G基站/通信基站、智慧園區、光儲充充電站等。



          儲能相關政策細則

          目標建設、市場化推進、補貼驅動、示范應用多角度推進儲能產業發展


          02 儲能發展的現狀

          儲能產業鏈

          不同儲能方式的特點

          短時儲能應用緊急短時補能需求,長時儲能釋能長效調峰并網

          儲能形式目前已呈現多元化局面,根據技術路徑不同主要分為熱儲能、電儲能和氫儲能三大類,其中電儲能又可分為物理儲能、電磁儲能和電化學儲能。技術性質的不同影響了產品的響應和放電時間。根據使用場景和需求不同,我們按照響應速度和放電時間將儲能方式分為長時和短時儲能兩大類。面對新能源有集中式和分布式各類場景,儲能與其結合應用也將對應不同方式應用。

          長短時儲能暫無明確定義區分。美國桑迪亞國家實驗室認為長時儲能是持續放電時間不低于4小時的儲能技術。美國能源部則認為長時儲能定義為持續放電時間不低于10小時,且使用壽命在15-20年的儲能技術。

          儲能潛在市場發展空間-國內篇

          需求增加和電力結構轉型成為主要發展驅動因素

          中國電力市場需求進一步增大和非化石能源發電裝機量的容量和比例不斷增加給儲能的市場擴容帶來更多發展空間。

          截至2022年底,全國已投運新型儲能項目裝機規模達870萬千瓦,平均儲能時長約2.1小時,比2021年底增長110%以上。其中,從2022年新增裝機技術占比來看,鋰離子電池儲能技術占比達94.2%,仍處于絕對主導地位,新增壓縮空氣儲能、液流電池儲能技術占比分別達3.4%、2.3%,占比增速明顯加快。此外,飛輪、重力、鈉離子等多種儲能技術也已進入工程化示范階段。

          儲能潛在市場發展空間-海外篇

          戶用和便攜式儲能將成為海外市場主要增長點

          儲能海外市場高速發展主要集中在戶儲和便攜式儲能兩大領域,歐洲和美國是全球戶用儲能裝機主力,各占據約1/4的市場。高速發展的主要驅動因素有以下幾方面:

          1. 地緣政治因素影響,能源自給率低,消費電價不斷上漲,推動戶儲滲透率提升。

          2. 海外建筑多以低樓層獨立建筑為主,儲能裝機建設難度低,市場需求量大。

          3.由于戶外文化盛行和部分地區多災的地理環境,便攜式儲能以歐美和日本國家為主。

          由于國內儲能商業模式和經濟型建立尚未成熟,海外市場已成為國產品牌提升營收毛利和品牌價值必爭之地。

          03 不同儲能方式對比

          不同應用場景儲能需求

          各類儲能方式擇匹配解決不同場景需求,實現儲能與綜合電力系統融合

          儲能市場的發展不會是單一類型發展模式,各類方式融合多線并舉發展將成為未來主要發展格局。并且考慮到儲能場景的應用多元化(長時、短時),以及電能適配多樣性(風、光、水、熱電聯產等),對于整體電網的長期升級優化,均能起到舉足輕重的作用。

          從電網角度來看,發電側、電網側和用戶側在不同時間維度下都存在不同痛點,以對應不同配儲的需求,從而實現電力系統長效、高經濟型發展。

          (中)短時儲能

          (中)短時儲能以放電快、響應快等優點可實現滿功率輸出,高效調頻

          儲能系統配套各類發電機組參與發電/電網和用戶側調頻調峰已逐步進入的商業化階段。(中)短時儲能一般以功率型和能量型為主。主要有超級電容儲能、飛輪儲能、各類電化學儲能。不同場景下儲能的需求痛點不同,(中)短時儲能中毫秒和秒級技術更側重解決應急調頻,瞬間功率調節。小時級別(通常<10h)例如電化學儲能多應用于平滑出力波動,緩解調峰壓力等,飛輪儲能適用于大功率、響應快、高頻次的場景,典型市場包括UPS、軌道交通、電網快速大容量調頻。

          短時儲能場景應用價值

          超級電容儲能核心優勢:提供瞬時功率,快速應急

          超級電容的電學特性決定了其直接做功的瞬時補償特征突出,并且功率損耗較低。在一些極端理想場景下,對于基于安全性考慮的響應效率和基于功率要求的超高功率特征,決定了其在重要的工業、基礎設施(通信、軌道交通等)均具備很理想的適用性。同時,如果能匹配其他的儲能方式,實現高功低釋的電能轉化,其場景應用將會更加靈活廣泛。

          鋰離子電池儲能:發展勢頭最猛的4-6小時核心儲能方式

          作為目前電池技術商業化規模和上下游成本銜接較為有效的儲能細分方向。鋰離子電池儲能選址靈活、建設周期短、調節性能好、響應速度達到毫秒級等。同時鋰離子電池安全性能好,對環境友好無公害,無記憶效應。所以,在很多新興產業的場景下(IDC、通信基站、光儲柔性建筑等),其應用均相對廣泛。當然考慮到其對工作環境的較高要求,包括了對工作溫度等,以及可替代材料和相關制藝技術的優化的空間,目前其在儲能市場的進一步商業化潛力,還有待釋放。

          長時儲能

          容量性長時儲能將是改善新型電力系統穩定性的關鍵因素

          如果說短時儲能主要針對應急和小時級別調峰調頻需求。那么長時儲能會在可再生能源發電滲透率越高的場景下發揮更大發展潛力。風光電的占比越大,減少棄電、調頻調峰以及長時儲備的需求就越大。相較于短時儲能,長時儲能可以更好的實現電力平移,削峰填谷平衡電力系統、規?;瘍Υ骐娏捅U想娏Ψ€定性。

          長時儲能賦能全景

          長效儲存多余電力,高效實現能源供應轉移

          更高比例的新能源滲透,單憑建造更多輸電網絡無法解決能源終極問題。長時儲能可憑借長周期、大容量特性,在更長時間維度上調節新能源發電波動,在清潔能源過剩時避免電網擁堵,負荷高峰時增加清潔能源消納。綜合考慮,發電端在國內存在典型的風光資源分布不平衡,輸電端在特高壓技術廣泛應用的基礎上仍存在并網壁壘,配電端因為不同區域經濟結構錯配、產業結構失衡亦存在系統靈活性不足。另外,用戶側可控負荷的滲透率以及用電行為非計劃性。均對長時儲能的提出了一定的適配性需求。

          多元化需求場景下不同儲能技術對比

          鋰電池儲能不同應用需求優勢突出,超級電容及其他電化學儲能其次




          04 儲能市場發展特點

          儲能市場發展核心要素-電力市場化

          電力市場化而非統一定價更有利于激發儲能商業需求

          新型電力轉型后,能源供給方式呈多元化形式,不同發電方式和儲能方式會應用在to B和to C兩類場景下商業模式和產品模式也呈現多種方案。在此背景下,電力市場化是儲能發揮多種作用的長效手段,從而進一步激發儲能商業需求創造盈利空間。

          目前我國電力市場主要問題:按照基準電價應用儲能,相對固定可控,大多省份會參考當地燃煤發電基準電價執行,但對于儲能當前投資成本大的情況下,儲能度電成本低于上網電價難度較大,商業化需求未激發。

          儲能市場競爭參與者形態

          市場正處百舸爭流大浪淘沙階段,技術和產品解決方案將成為發展壁壘

          新能源的火熱帶動了儲能產業的快速發展,盡管儲能仍處于產業發展初期階段,商業模式和市場格局仍未定局。但市場已涌現各式參與者瓜分“蛋糕”。從動力電池廠商到食品互聯網企業跨界參與,市場玩家不斷涌入。市場參與者各有優勢。針對儲能行業發展正處于供需端適配過程。

          具有核心技術和創新能力的企業能夠推出具有差異化、高性能和成本競爭力的產品,從而在市場上獲得競爭優勢。解決方案對應場景拓展能力和商業化實現能力。核心技術在長短時儲能場景下對標的需求以及儲能產品和配套服務方案會成為未來行業競爭的核心要素。

          05 未來發展趨勢

          從供給者角度看未來發展趨勢

          以中游品牌商為核心布局一體化會成為未來產業鏈發展主要模式

          行業的發展終究要以市場為主,玩家把握市場端的打法也是產業逐漸成熟化的標志。品牌商作為鏈接制造端和市場端的核心環節,直接將上端集成產品通過設計開發及管理對標售賣給下游B、C端客戶,然后搭配一系列的供應渠道、售后服務等實現商業化發展。未來的資本認可度會逐步增高。以品牌商為核心想向產業鏈上下游布局會成為行業集中化發展的主要形態。

          從商業模式角度看未來發展趨勢

          共享儲能或成為儲能領域盈利化最快的方式

          2022年能源局和發改委發布《“十四五”新型儲能發展實施方案》,方案中指出探索推廣共享儲能模式。鼓勵新能源電站以自建、租用或購買等形式配置儲能,發揮儲能“一站多用”的共享作用。

          當前(新能源)強制配儲利用系數僅6%,盈利模式和調用需求還未展現出大規模使用有效性,在此背景下共享儲能以盈利直接性和多元性為優點逐步在市場中突出。同時相較于自配儲能的分散方式,共享儲能具有調度運行更高效、安全質量更可控、經濟效益更凸顯等多重優勢

          本文來自微信公眾號“艾瑞咨詢”(ID:iresearch-),作者:艾瑞.


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