中國儲能網(wǎng)訊：面對GDP增長3%的2022年，有人悲觀，有人樂觀，正如有些行業(yè)急流直下，有些行業(yè)發(fā)展迅猛。盡管GDP年均7%、10%左右的中高速與高速增長期已經(jīng)過去，但GDP減速并非失速。細分到行業(yè)，那些增速高于GDP的行業(yè)，依然大有可為。GDP不會永遠激情澎湃地增長，但永遠有激情彭澎湃的行業(yè)。
儲能就是這樣一個迅猛成長的賽道。據(jù)中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟（CNESA）不完全統(tǒng)計，截止2022年底，中國已投運的電力儲能項目累計裝機達59.4GW，同比增長37%。其中，抽水蓄能占據(jù)最大比重，累計裝機達46.1GW；新型儲能更是保持高增長，累計裝機規(guī)模首次突破10GW，超過2021年同期的2倍，達到12.7GW。
再細分到電池儲能，GGII調(diào)研顯示，2022年，中國儲能鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模破2000億，其中儲能電池增幅達266%；PCS、BMS、EMS、儲能溫控等漲幅也均超過200%。中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟秘書長劉為就指出，國內(nèi)2022年單年新增規(guī)劃在建的新型儲能項目規(guī)模達到101.8GW/259.2GWh，并且大部分項目都將在近1-2年內(nèi)完工并網(wǎng)。相比于國家發(fā)展改革委《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》中設置的2025年實現(xiàn)30GW裝機的目標，各地目前已經(jīng)確定的規(guī)模，早已是國家目標的3倍以上。
特別是風光伏等新能源并網(wǎng)裝機規(guī)模越來越大，為克服風光電的間歇性、波動性，與之配套的儲能需求大增，整個電力系統(tǒng)也從“源-網(wǎng)-荷”向“源-網(wǎng)-荷-儲”轉(zhuǎn)化，儲能正成為新型電力系統(tǒng)的第四大基本要素。龐大的配套儲能需求給了新型儲能技術大顯身手的機會，而新儲能技術也能夠創(chuàng)造新需求、新市場、新商業(yè)模式，并在未來幾年帶來儲能現(xiàn)有技術與市場結(jié)構(gòu)的大變革。
新型儲能技術：電化學儲能仍是主力軍
相比于傳統(tǒng)的抽水蓄能，新型儲能技術一般來說建設周期短、選址靈活、調(diào)節(jié)能力強，與新能源開發(fā)消納更匹配。而且，技術路線五花八門，包括多種分支，如機械類儲能、電氣類儲能、電化學儲能、熱儲能、電磁儲能等。國家能源局就將新型儲能定義為“除抽水蓄能外以輸出電力為主要形式，并對外提供服務的儲能項目”。
而且，儲能的下游包括電網(wǎng)、電站運營、戶用等多種類型，不同于汽車動力電池以寡頭為主，且下游一致性要求高導致腰部企業(yè)技術路線向寡頭看齊、相似，新型儲能技術多路線并存的格局也將長期存在。
《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》將鋰電池、液流電池、鈉離子電池、固態(tài)鋰離子電池、高性能鉛炭電池、壓縮空氣儲能、超級電容器、液態(tài)金屬電池、金屬空氣電池、氫(氨)儲能、熱(冷)儲能等多種新型儲能技術列入實施方案。而除此之外，重力儲能、高壓直掛儲能、水蓄熱儲能等眾多技術也同樣可以歸類于新型儲能技術。
目前尚無對新型儲能技術的統(tǒng)一分類，但大致可以按照超長時儲能、中長時儲能、短時高功率儲能、儲能系統(tǒng)集成技術等分為四大類。電化學儲能是新型儲能的主力軍，無論液流電池、鈉離子電池、固體氧化物燃料電池等中長時儲能技術，還是高性能快速充換電系統(tǒng)、超大規(guī)模儲能、分布式儲能等系統(tǒng)集成技術，都與電化學儲能有著密切關系。
電化學儲能并不限于儲能電站等場景，在軌道交通等領域也與飛輪儲能等多種技術一樣有著落地應用的案例。
據(jù)報道，2020年10月，北京交通大學研發(fā)的地面式超級電容/電池混合儲能裝置在北京地鐵八通線梨園站進行掛網(wǎng)試驗，以回收利用列車再生制動能量。試驗結(jié)果表明，一列地鐵工作日日均節(jié)能1500度電，節(jié)能率達13％；而周末日均節(jié)能900度電，節(jié)能率超過17%。即使按照節(jié)能率10%計算，若全面應用該技術，北京市地鐵系統(tǒng)一年也能節(jié)約用電超1億度。
當然，節(jié)能與儲能不同，電化學儲能更多應用還是在儲能電站領域。據(jù)綠色和平PowerLab 2022年6月發(fā)布的《電力系統(tǒng)脫碳新動能——電化學儲能技術創(chuàng)新趨勢報告》，我國2021年儲能與風電光伏新能源裝機規(guī)模的比例（簡稱“儲新比”）不到7%；而國際其他國家和地區(qū)的平均儲新比已達15.8%。
隨著新能源發(fā)電規(guī)模的快速增加，我國儲新比有著遠比翻倍更大的增長空間，部分地區(qū)的已經(jīng)達到了較高的程度。如2022年12月山東省能源局印發(fā)的《2022年市場化并網(wǎng)項目名單》包含54個光伏項目，裝機容量合計約6.93GW，計劃配置儲能規(guī)模約2.7GW/5.5GWh。由此可計算當年的儲新比38.96%，已經(jīng)是非常高的比例。當然這僅是在儲能爆發(fā)的這一年中所實現(xiàn)，考慮以往光伏裝機規(guī)模，整體儲新比依然還比較低。
風光等新能源發(fā)電的兩大難題是波動性與間歇性，鳳電波動型很大，光伏在晚上有較長時間無法工作。在諸多新型儲能技術路線中，誰能在低成本、長壽命、高安全的前提下，解決波動性與間歇性難題，誰就能更好地獲取市場。
系統(tǒng)集成能力：新型儲能技術的關鍵環(huán)節(jié)
相比于更多化學層面的電池技術，系統(tǒng)集成能力也是建設新型儲能技術的關鍵。
特別是隨著儲能電站規(guī)模的增大，如100MWh以上規(guī)模的儲能電站，需要海量的電池進行串并聯(lián)，并進行升壓、增大電流，提升功率等多重操作，需要在電路設計上以及交流側(cè)、直流側(cè)的拓撲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，提出更多要求。
據(jù)了解，目前有6種解決方案：一是傳統(tǒng)的低壓集中式，二是交流側(cè)多分支并聯(lián)、市場俗稱為“大組串”式，三是拓撲結(jié)構(gòu)更復雜的智能組串式，四是直流側(cè)多分支并聯(lián)即集散式方案，五是高壓級聯(lián)或稱高壓直掛式，六是分布式能源塊方案。
不同的系統(tǒng)集成技術，也有著不同的代表性公司，如第五種高壓級聯(lián)方案就有智光儲能等企業(yè)押注。級聯(lián)型高壓大容量儲能技術目前在火力發(fā)電廠、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、新能源電站有著廣泛的使用，有專家預測其將成為超大容量儲能電站應用技術的主流。
但也有專家認為，在2023年大儲系統(tǒng)解決方案中，第一種集中式一家獨大的局面將會被打破，而第二種“大組串”、第六種分布式能源塊方案將是爭奪主流的有力競爭者。其中“大組串”適合大儲方面；分布式能源塊則因高度模塊化、部署靈活性以及高運行效率等優(yōu)點適合工商業(yè)側(cè)。
儲能市場非常廣闊，能夠容納各類電池路線競爭。儲能市場也非常需要系統(tǒng)集成技術的發(fā)展，無論可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電、智能微網(wǎng)還是電動汽車換電站系統(tǒng)等場景，都在各類新型電池技術之外，需要系統(tǒng)集成技術的加持。
而且，儲能還可以分為能量和功率兩種類型，功率支撐是指短時間內(nèi)高功率輸出（秒到分鐘級）；能量支撐是指長時間內(nèi)以小于或接近額定功率輸出（分鐘到幾小時）。一般來說，能量型儲能裝置的單位功率成本相對較高，而功率型儲能裝置的單位能量成本相對較高。由于儲能電站可能需提供多類型服務，就需要在系統(tǒng)集成方面，采用多種能量型和功率型儲能裝置互補應用，從而實現(xiàn)能量、功率、安全等方面的最佳平衡。
穗和資本合伙人馮琢絡就指出，儲能領域股權(quán)投資各個細分賽道里，增速快且最穩(wěn)健的就是系統(tǒng)集成商。系統(tǒng)集成商起到的作用，是把儲能電站所用到的電池、逆變器、控制系統(tǒng)等關鍵核心設備組裝到一起，調(diào)配到最優(yōu)的狀態(tài)。
化學電池儲能中，關鍵材料制備技術，與系統(tǒng)集成的批量化和規(guī)?；芾砑夹g，同樣重要。在安全性方面，可以說電池材料決定了儲能電站安全的下限，而系統(tǒng)集成的先進水平?jīng)Q定了其安全上限。
2021年4月發(fā)生的北京大紅門儲能電站火災事故，其磷酸鐵鋰電池在材料特性雖然具有較高的安全性，但就是在電站系統(tǒng)設計上出現(xiàn)疏漏，在電池模組熱控制、電池管理系統(tǒng)、電站消防系統(tǒng)等存在不足，才在電池內(nèi)短路發(fā)生時無法阻止事故發(fā)生，最終就是因為磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障，引發(fā)電池熱故障起火和擴散，形成爆炸性氣體遇電氣火花發(fā)生爆炸。
2022年6月國家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》，就提出中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；還特別強調(diào)電池管理系統(tǒng)應具備過壓、欠壓、壓差、過流等電量保護功能和過溫、溫差、氣體等非電量保護功能，能發(fā)出分級告警信號或跳閘指令，實現(xiàn)就地故障隔離。
這就在電池材料方面劃了紅線，同時又在系統(tǒng)管理層面設定必備的條件，從而給電流傳感、氣體傳感、電場感應模塊、帶電警示模塊、無線收發(fā)模塊、溫度測量模塊等眾多傳感器領域帶來市場機會。
對于系統(tǒng)集成商來說，由于自身業(yè)務范疇涉及電化學、電力電子、IT、電網(wǎng)調(diào)度等諸多領域和技術，如何將PCS、電池、集裝箱都多種零部件、各類客戶零散需求匯總實現(xiàn)，從非標訂單逐漸走向業(yè)務整合與統(tǒng)一，也是2023年必須考慮的問題。
力大磚飛：儲能技術的更多想象
在2022年，儲能技術經(jīng)歷了多種技術方案的輪番熱炒。
中國能源建設集團廣東電力設計研究院儲能技術中心主任楚攀就指出，2022年，資本市場對儲能關注的熱點轉(zhuǎn)移非?？?，三四月份時流行非常有創(chuàng)意的重力儲能；七八月份炒作熔融鹽儲熱；后面又陸續(xù)炒液流電池、壓縮空氣和鈉離子電池等。造成這個現(xiàn)象的重要原因之一，就是鋰電相關投資標的太貴，投資人想尋找一些優(yōu)質(zhì)且便宜的標的，就把其他儲能技術都挨個“炒”了一遍。
其實抽水蓄能也是一種重力儲能，但新型儲能技術中對重力儲能也有很多新應用，使得重力儲能在2022年上半年非?；?。
2022年一季度，國內(nèi)首個100MWh重力儲能項目由中國天楹開始建設，目前項目正在穩(wěn)步推進。中國天楹的技術源自重力儲能技術開發(fā)商Energy Vault（簡稱EV），2020年EV公司就在瑞士建成全球首座“搬磚儲能”原型設施，通過使用多頭起重機將特殊磚塊堆疊至高處，需要輸出電力時利用磚塊下落發(fā)電。
除中國天楹合作的EV公司外，美國GravityPower公司、英國Gravitricity公司等也在重力儲能技術方面有所突破。
“力大磚飛”只是磚塊的一種儲能方式，還有更多天馬行空的新想象。據(jù)報道，有研究人員還在探索紅磚儲能的技術，通過使用氣相沉積技術為紅磚添加一層名為 PEDOT 的導電聚合物，將紅磚變成儲能電極，由儲能磚砌成的墻可以儲存大量電能。
當然，更多新的儲能技術還停留于實驗室階段。目前量產(chǎn)落地的，還是以商業(yè)公司為主，而且以鋰離子電池為主。據(jù)英大證券，2021年，全球儲能鋰離子電池總體出貨量為66.3GWh，同比增長132.4%。全球儲能鋰離子電池出貨量快速增長的驅(qū)動因素來自中國企業(yè)，2021年中國企業(yè)儲能鋰離子電池出貨量為42.3GWh，占全球出貨量的63.8%。
中國儲能電池占據(jù)全球六成，而中國市場集中度也非常高，前十位企業(yè)占據(jù)近九成。據(jù)《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2022》，2021年裝機規(guī)模排名前十位的新型儲能技術提供商，依次為寧德時代、中儲國能、億緯動力、鵬輝能源、南都電源、海基新能源、力神、遠景動力、中創(chuàng)新航和中天科技。
其中頭部企業(yè)寧德時代2021年更是以16.7GWh的儲能電池出貨量占據(jù)國內(nèi)市場約39.5%份額，實現(xiàn)營收136.24億元。
盡管重力儲能等多種新型儲能技術2022年被資本輪番熱炒，但新型儲能的主力，鋰電池的主力地位依然穩(wěn)固。不過，在新能源汽車領域，電池技術完美地助力中國車企繞開燃油發(fā)動機、變速器等技術上與外資車企的差距，實現(xiàn)換道超車。但在儲能領域，再耗費大量資源建設鋰電池儲能電站，對于鋰等重金屬資源就是一種較為奢侈的“浪費”了，發(fā)展全釩液流電池、鈉離子電池等國內(nèi)相關資源豐富的種類才能規(guī)避鋰資源對國外的依賴。
同時，更多新型儲能技術依然不會放棄沖擊鋰電池的努力。因為鋰電池盡管在系統(tǒng)響應速度、充放電速度比抽水蓄更迅速，但這種電化學儲能的循環(huán)壽命是無法與重力儲能等新型技術相比的。在2023年國內(nèi)新型儲能新增裝機有望實現(xiàn)翻倍的預期下，更多新技術正在落地試驗?？梢哉f，限制新儲能技術出現(xiàn)的，就是人類的想象力了——不管是力大磚飛，還是壓氣為水。
就以空氣液化儲能技術為例，利用可再生能源把空氣變成液態(tài)，發(fā)電時再將其變回氣態(tài)，從而帶動渦輪機工作。不僅可以在新能源發(fā)電端，還可以利用電網(wǎng)低谷時段，將電能用于壓縮空氣，將液化空氣高壓密封在報廢礦井、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮的空氣推動汽輪機發(fā)電，從而達到儲能的目標。
這種液態(tài)氣態(tài)轉(zhuǎn)化不僅可以發(fā)電，還能通過釋放或者吸收熱量實現(xiàn)制熱制冷功能。比如冬天時壓縮并液化空氣的副產(chǎn)品就是釋放出的熱能，可以用于供暖；液態(tài)空氣儲存到夏天，既可以氣化膨脹驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電并吸收熱量，或者直接利用液態(tài)空氣供冷。這將比單純的電池儲能產(chǎn)生更大效益。
2023年初山東省能源局印發(fā)的《山東省新型儲能工程發(fā)展行動方案》，就規(guī)劃到2023年新型儲能規(guī)模達到200萬千瓦以上，2024年達到400萬千瓦。并且要開展多技術路線示范，重點推動綠電制氫、制甲醇，東營枯竭油氣藏壓縮空氣儲能等技術。
山東還計劃利用泰安豐富的鹽穴資源，以300兆瓦級大容量非補燃先進壓縮空氣技術為重點，建設一批大型儲能電站；以液態(tài)壓縮空氣儲能、超臨界液態(tài)壓縮二氧化碳儲能等技術為重點，探索開發(fā)一批中小型儲能電站。到2025年，建成壓縮空氣儲能項目30萬千瓦以上。
無論是非補燃壓縮空氣還是液態(tài)壓縮空氣，在能源轉(zhuǎn)換效率上都非常高。據(jù)了解，非補燃壓縮空氣儲能技術具有兩項優(yōu)點，一是在壓縮儲能時增加回熱系統(tǒng)回收壓縮熱并儲存；二是釋能發(fā)電時，利用存儲的壓縮熱加熱進入透平的高壓空氣，無需燃料補燃，全過程無燃燒、零排放。這也能將電能轉(zhuǎn)換效率增加到60%以上。
寫在最后
不管傳統(tǒng)抽水蓄能還是更多新型儲能，不管是鋰電池還是更多新電池技術，不管是電池商、設備商還是系統(tǒng)集成商，儲能領域各細分賽道大部分都處于一個翻倍暴漲的狀態(tài)。
涉足儲能領域的，不僅有國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、國家能源集團、國電投、三峽集團等央企、國企，還有大型民企如寧德時代、比亞迪、華為等，還有無數(shù)的中小企業(yè)。
全行業(yè)一塊去“卷”，中國新型儲能技術就一定能跑出最成功且最適合中國的路線。
儲能與光伏、電動汽車堪稱并駕齊驅(qū)的新能源賽道“金三角”，光伏就是最典型的卷出規(guī)模、卷出技術、卷出中國核心競爭力并抗住美國、歐盟“雙反”打壓成長起來的行業(yè)；動力電池領域同樣如此，寧德時代堪稱“卷王”，并且還在卷鈉電池。
動力電池開始全行業(yè)卷鈉離子之后，鈉離子電池的可控成本量產(chǎn)及對鋰電池部分替代（非完全替代），已經(jīng)不用懷疑，只需要幾年時間就可以實現(xiàn)。
盡管充分競爭之下血流成河，但成長出的頭部企業(yè)基本形成了全產(chǎn)業(yè)鏈布局，從核心配件到供應鏈縱深都有著深厚的護城河。而且，只要有潛力的技術方向，在這樣充分競爭且市場蓬勃發(fā)展的背景下，都有出頭的機會。
儲能技術同樣如此，目前新型儲能諸多技術方向，也許很難說哪種儲能技術最好，但隨著可再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)的比例越來越高，儲能技術在眾多場景下的經(jīng)濟前景也越來越好。在眾多入局者中卷出王牌技術、龍頭企業(yè)，已經(jīng)是光伏與動力電池行業(yè)證明過的必經(jīng)歷程。在抽水蓄能裝機增速遠低于指數(shù)級發(fā)展的新型蓄能背景下，新型儲能技術的新增裝機規(guī)模持平抽水蓄能，也指日可待，甚至十年內(nèi)就有可能實現(xiàn)。
