中國儲能網訊：國內大儲市場發(fā)展迅速，多家儲能品牌依托國內渠道資源加大出貨布局。2021年國內儲能出貨寧德時代遙遙領先，儲能PCS出貨上能電氣、科華數據增長迅速，儲能系統(tǒng)海博思創(chuàng)、電工時代、科華數據、陽光電源等居于前列。
另一方面，各類新技術迭出，共同促進大儲行業(yè)持續(xù)發(fā)展。高壓級聯儲能在大容量場景優(yōu)勢顯著；儲能電站火災頻發(fā)，政策不斷強調儲能安全，液冷、全氟己酮方案受到關注；新的電化學儲能技術快速發(fā)展，鈉離子電池儲能、液流電池儲能、氫儲等產業(yè)化不斷加速；新的物理儲能技術層出不窮，光熱儲能、重力儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等示范項目逐步落地。
1 儲能產業(yè)鏈
儲能產業(yè)鏈涉及環(huán)節(jié)包括：儲能系統(tǒng)：包含電池、PCS、BMS、EMS等多個環(huán)節(jié)，具體標的包括寧德時代、億緯鋰能、陽光電源、南都電源、科士達、科華數據等，其中龍頭公司寧德時代、比亞迪、陽光電源、錦浪科技等出口海外較多；2）工程EPC、并網檢測、后期運維：具體標的包括南網科技、阿特斯、林洋能源、寶光電氣、萬里揚、電科院等。
2 電池
儲能電池材料體系以磷酸鐵鋰為主，電池向大容量方向持續(xù)演進。
根據工信部要求，儲能型電池能量密度≥145Wh/kg，電池組能量密度≥110Wh/kg。循環(huán)壽命≥5000次且容量保持率≥80%。當前的電化學儲能尤其是鋰電儲能技術進入了一個新變革周期，大電芯、高電壓、水冷/液冷等新產品新技術逐漸登上舞臺，儲能系統(tǒng)向大容量方向在持續(xù)演進，同時鈉離子電池在未來憑借成本優(yōu)勢可能占據一席之位。
儲能電池技術趨勢
全球儲能電芯中國廠商出貨領先，寧德時代出貨量全球第一。
根據測算，2021年全球儲能電芯出貨量59.9GWh，其中寧德時代作為最大電芯供應商占據榜首，出貨量16.7GWh，占比達27.9%；派能科技作為戶儲龍頭，出貨1.5GWh，占比2.6%。我們預計2022年全球出貨114.9GWh，同增91.9%，其中寧德時代出貨45.0GWh，同增169.5%；派能科技出貨3.5GWh，同增127.3%。
2021年全球儲能電芯出貨分布
根據我們的測算，我們預計2022-2023年全球儲能電芯出貨122.5/219.6GWh，同增101%/79%；其中，寧德時代作為最大電芯供應商占據榜首，我們預計寧德時代2022-2023年出貨50/100GWh，同增199%/100%，占比40.8%/45.5%，龍頭地位穩(wěn)固。
2022-2023年全球儲能電池出貨分布（GWh）
3 逆變器技術
1.直流1500V取代傳統(tǒng)1000V架構成為趨勢
2021年國內光伏直流電壓等級為1500V的市場占比約49.4%，1000V市場占比50.6%。拆分來看，分布式光伏中1000V電壓仍為主流，21年戶用全部采用1000V等級系統(tǒng)，工商業(yè)有80%采用1000V等級系統(tǒng)。
2021年直流1500V光伏市場占比已達49.4%
1500V儲能系統(tǒng)的能量密度、功率密度將在原來的基礎上可提升35%+，系統(tǒng)成本降低5%+，系統(tǒng)效率提高0.3%+。40尺的集裝箱+280Ah的電芯下，1000V的電池最大裝機容量為3.3MWh，1500V可以提高到4.5MWh，除了PCS、電池、輔助配件成本可以減少外，人工、地基和土地成本也會大幅下降。近期大型項目，1500V滲透率已超過2/3。
陽光、上能、科華。其中上能電氣包攬了山東5個百兆瓦級儲能項目的1500V PCS。
2.組串式PCS開始規(guī)?；瘧?
組串PCS彌補集中式不足，開啟規(guī)?；瘧谩I(yè)內目前電池儲能系統(tǒng)主要采取集中式PCS，多組電池并聯將引起電池簇之間的不均衡，久之并聯電池簇中會出現一部分電池實際出力不足，而另一部分超出倍率使用的現象，造成“木桶”效應；而組串式PCS可以實現簇級管理，提升系統(tǒng)壽命，提高全壽命周期放電容量，規(guī)?；瘧泌厔菀岩婋r形。
應用實例1-2：華能黃臺100MW/200MWh項目，是國內首個采用組串式PCS架構的大型儲能電站（PCS由上能提供）；此外山東德州林洋光儲3MW/6MWh項目也采用該系統(tǒng)架構（華為提供整套系統(tǒng)）。
應用實例3：國電投油城大慶200MW光儲實驗平臺。上能電氣為基地提供了230臺250kW組串一體機、數十臺225kW與175kW組串式逆變器以及3.125MW集中式一體機、3.15MW集散式一體機等多款機型逆變器。其中250kW組串式逆變器一改傳統(tǒng)常規(guī)的分散安裝方式，通過1MW集成平臺設計、進行集中式運維管理模式，大大節(jié)省了時間和人力，提升了運維效率。
華為將數字信息技術與光伏技術、儲能技術相融合，首次提出對儲能系統(tǒng)進行組串化、智能化、模塊化設計的全新理念，實現電池模組級精細化管理，產生更多放電量（電池配置減少13%，電池壽命提升50%），達到更優(yōu)投資（初始配置降低30%），極簡運維（25年運維成本減少5000萬元），安全穩(wěn)定性提升（可用度提升至99%），整體LCOS降低20%以上，最終助力實現從光伏平價邁向光儲平價。
缺點是目前PCS成本較高，但有很大降價空間，參考組串式光伏逆變器。
代表廠商：華為、上能、盛弘。
3.頭部企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯，后進者競爭激烈
儲能變流器市場格局仍未定。
根據CNESA，2018-2021年我國排名前十的儲能變流器成商企業(yè)不斷更迭，除上能電氣、陽光電源、科華數據等少數企業(yè)多年保持領先外，新進入者層出不窮。未來隨著市場進一步發(fā)展，我們認為擁有產品、渠道、成本優(yōu)勢的企業(yè)仍將受益行業(yè)高增速，最終脫穎而出。
4 電氣拓撲結構
1.大容量下高壓級聯方案優(yōu)勢顯著
隨著儲能集成系統(tǒng)容量增加，傳統(tǒng)串聯升壓方案會面臨多種問題：
1）大容量下所需電芯數量眾多，安全風險較大；
2）隨著電芯循環(huán)次數增加，電芯本體差異化逐步體現，系統(tǒng)一致性變差；
3）受上述兩因素制約，系統(tǒng)單機容量通常有限，隨著并聯設備增加，二次通信、協調控制變得更加復雜。
大容量下高壓級聯方案優(yōu)勢凸顯。
高壓級聯方案由多個儲能單元構成，采用去并聯組合，每個儲能單元輸出幾十到幾百伏電壓，將電池堆離散化，既大幅度降低了電池堆電量，減少了電池堆內電池單體數量，又大幅提高了系統(tǒng)容量，提升系統(tǒng)安全性。
目前國內掌握高壓級聯技術的企業(yè)：國電南瑞、金盤科技、智光電氣、四方股份、新風光等幾家，其中金盤科技產品高壓級聯方案落地較快、容量更大，相關產品率先發(fā)布并已獲得1.35億訂單。
高壓級聯技術方案VS傳統(tǒng)低壓升壓方案
5 儲能安全
1.火災頻發(fā)，溫控熱管理、儲能消防受到重視
行業(yè)政策接連出臺，儲能消防系統(tǒng)發(fā)展加速。
鋰離子電池中金屬鋰是已知元素（包括放射性元素）中金屬活動性最強的，在汽車領域熱失控現象時有發(fā)生，給鋰電池在儲能上的應用埋下了安全隱患。據不完全統(tǒng)計，2022年全球已發(fā)生超17起儲能著火事故，2021年以來國家已經發(fā)布了多個涉及儲能消防安全的政策，新標準下儲能消防的重要性不斷突顯。
儲能安全相關政策
近期儲能電站火災事故頻發(fā)
6 系統(tǒng)集成
1.玩家眾多，多種模式并存
儲能集成商現在主要有三種模式：
全產業(yè)鏈布局：電芯、PCS、BMS、EMS均為自產，國內代表企業(yè)為比亞迪。
專業(yè)集成：集成商從外部采購部件，專做系統(tǒng)集成，該模式國內應用較少，國外Doosan、IHI等為代表；
基于自身產品，由單純設備供應商向系統(tǒng)集成商轉型：該模式國內應用最多，代表企業(yè)有：
1）光伏逆變器切入PCS的生產商錦浪科技、固德威、德業(yè)科技等；
2）動力電池切入儲能電池的生產商億緯鋰能、鵬輝能源等；
3）由電力設備、電子設備切入PCS/BMS/EMS等部件的生產商金盤科技、科士達、科華數據、寶光股份、科陸電子等。
復盤美國市場，可以發(fā)現主流集成廠商采用上述三種模式的均有案例。
美國主要儲能集成商在產業(yè)鏈中參與的環(huán)節(jié)
2.項目資源、客戶資源是重要競爭點
項目資源
已建設的項目、已獲取的訂單是對公司既有實力的有效證明，對未來訂單獲取具有指引作用。同時，長期來看，儲能項目并網點資源有限。
2020年“五大四小”建設投資儲能項目約占全年總量的16.31%
客戶資源
1）從項目獲取看，目前發(fā)電側儲能需求主要仍來自新能源強制配儲，而電力集團是風電、光伏開發(fā)的主力軍，也是招標項目的主要來源。儲能系統(tǒng)集成商正通過戰(zhàn)略合作尋求與業(yè)主的深度綁定，2021年華為、陽光電源等紛紛與“兩網”、“五大六小”等電力集團以及地方政府等簽訂系列戰(zhàn)略合作協議，以求在項目獲取上能有更大優(yōu)勢。
2）從收益核算看，獨立儲能與共享儲能要參與現貨市場、輔助服務市場交易必須接受電網統(tǒng)一調度，有相關資源企業(yè)在后期市場交易中更有可能處于有利地位。
2021年儲能行業(yè)戰(zhàn)略合作簽約情況
分析對比主要儲能集成商的項目、客戶資源，可以發(fā)現主要企業(yè)均與主要電網集團建立了合作關系，除此之外，科華數據、海博思創(chuàng)、科陸電子等在工商業(yè)側、居民側潛力更大，長期在共享儲能等項目獲取中可能獲利。
在項目上，陽光電源、海博思創(chuàng)等龍頭已具有GWh以上項目建設經驗，先發(fā)優(yōu)勢明顯；同時，后起之秀金盤科技、科陸電子等訂單獲取能力較強；此外，行業(yè)需求強勁，企業(yè)擴產力度較大，金盤科技、智光股份現有產能均超GWh，仍處于擴產進程中。
代表公司項目資源、客戶資源分析
3.玩家眾多，參與環(huán)節(jié)有差異化
儲能集成商通常在發(fā)電側、電網側、用戶側全線布局，但通過對已有項目、在手訂單拆分，我們認為不同企業(yè)仍各有側重，市場呈現差異化競爭態(tài)勢。具體可從三側、國內外兩個維度區(qū)分：
儲能集成市場差異化競爭格局
7 儲能新技術
1.鈉離子電池商業(yè)進程加速中
可用資源豐富，鈉電池性能優(yōu)于鋰電池，綜合性價比較高。
鈉電池快充性能優(yōu)異（常溫下充電15min電量即可達到80%）、低溫性能良好，常溫條件下循環(huán)壽命為4k-5k次，能量密度持平鐵鋰。2022年全球已探明的鋰資源量約為8900萬噸，一半以上分布于南美洲，我國鋰資源總量為510萬噸，全球占比僅為6%，65%的鋰原料需要進口。而鈉的地殼豐度遠高于鋰且廣泛分布于全球各地，海水中即含有豐富的氯化鈉。
鈉電池相較鐵鋰和5系三元單瓦時成本分別下降45%-55%左右，商業(yè)化進程加速。
我們假設鈉離子電池電芯材料、殼體材料用量以及制造費用和磷酸鐵鋰電池一致，采用層狀氧化物和普魯士藍的鈉電池電芯單wh材料成本分別為0.27/0.22元，若計入箱體和制造費用，假設合格率為90%，則單wh成本分別為0.47/0.42元，相較磷酸鐵鋰電池的單wh成本（0.8元）和NCM523電池（1.04元）分別有45%和55%左右的降幅。
代表廠商包括NatronEnergy、NAIADES、FARADION、鈉創(chuàng)新能源、中科海納、寧德時代。
鈉離子電池產業(yè)化情況
2.液流電池長時性能更優(yōu)
液流電池正負極電解液分離，性能優(yōu)異，鐵鉻、全釩為兩大商用方向。
液流電池是正負極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領域（環(huán)境）廣、循環(huán)使用壽命長的特點。根據電極活性物質的不同可分為鐵鉻、全釩、鋅溴等，鐵鉻和全釩兩種為目前主流商用方向。
鐵鉻電池循環(huán)壽命超長，運行溫區(qū)較廣，降本在即。
2022年全球鉻鐵礦資源量約120億噸，南非占據半壁江山，我國與鉻礦開采國均保持正常的貿易合作，供應格局尚可。鐵鉻液流電池毒性和腐蝕性較低，理論循環(huán)次數可達萬次以上，整體使用壽命可以達到20年以上，成本方面，未來綜合成本或可接近抽水蓄能。
液流電池與其他電池性能對比
全釩電池性能優(yōu)異，可用釩資源豐富，但成本較高。
我國釩資源豐富，2022年全球已探明的釩資源量約為6300萬噸，我國釩資源總量為950萬噸，全球占比15%，2020年中國攀鋼集團公司釩企業(yè)產能(折合成V2O5)世界排名第一。釩電池安全性高，循環(huán)壽命高達16000次，擴容能力強，適合大型儲能場景，且電解液便于回收，效率75%以上。全釩電池能量密度同時成本較高。
2021年全釩液流電池建設項目（部分）
3.光熱儲能：調峰調頻優(yōu)勢獨具
光熱發(fā)電作為儲能具有天然優(yōu)勢。
太陽能光熱發(fā)電機組既具備同步電源特性，同時配置了熱儲存系統(tǒng)，因此既有一次調頻的功能，同時也能進行二次調頻。根據我國2018年投產的三座太陽能光熱發(fā)電示范項目的驗收結果，光熱機組調峰深度最大可達80%；爬坡速度快，升降負荷速率可達每分鐘3%～6%額定功率，冷態(tài)啟動時間1小時左右、熱態(tài)啟動時間約25分鐘，調節(jié)性能優(yōu)于煤電。
光伏和光熱發(fā)電對比
平價有望到來，光伏光熱互補具有成本優(yōu)勢。
根據中控太陽能，以德令哈市為例，分別利用光伏+電池、光伏+抽水蓄能、光伏+塔式光熱三種技術路線來設計年發(fā)電量為400GWh/年的“發(fā)電+儲能”系統(tǒng)：光熱儲能調峰電站為光伏配置20%熔鹽儲能服務可以有效解決光伏棄光問題；同時，在相同的儲能調峰補貼下，光伏+光熱儲能調峰電站的綜合上網電價低于光伏+鋰電池儲能；而當儲能補貼高于0.12元/kWh時，光伏+光熱儲能調峰電站的上網電價能夠小于火電脫硫標桿上網電價0.3247元/kWh。
采用基于塔式太陽能光熱的多能互補方案具有明顯的成本優(yōu)勢
2021年來國家與地方層面多次出臺政策鼓勵光熱儲能發(fā)展，推動其在調峰等多場景應用，完善相關價格補償機制。根據CSTA，2021年我國光熱發(fā)電類累計裝機容量已達到538MW，占全球的7.91%。
近期光熱儲能相關政策
根據CSTA，目前我國光熱示范項目中關鍵部件反射鏡、熔鹽國產化率已超過90%，吸熱管、導熱油國產化率超過70%。隨著行業(yè)發(fā)展，相關企業(yè)有望持續(xù)受益。
我國光熱發(fā)電示范項目關鍵部件材料國內外供貨比例
4.重力儲能：在物理儲能中成本占優(yōu)
重力儲能是一種機械式的儲能，主要原理是基于高度落差對儲能介質進行升降來實現儲能系統(tǒng)的充放電過程。
重力儲能優(yōu)勢：1）初始投入成本僅需約3元/Wh，低于抽水蓄能和壓縮空氣儲能成本。據測算，重力儲能度電成本約為0.5元/kWh，低于絕大部分電化學儲能系統(tǒng)，在成本上具有優(yōu)勢；2）安全性高，對建設環(huán)境要求不高，對環(huán)境破壞小；3）壽命長，重力儲能平均壽命約30-35年，接近抽水蓄能、壓縮空氣儲能。
中國天楹：我國重力儲能先行者，首個重力儲能項目已簽約。2022年1月30日，中國天楹控股子公司Atlas與重力儲能技術開發(fā)商瑞士EV公司簽署了《技術許可使用協議》，根據協議，EV授權Atlas在中國區(qū)獨家使用許可技術建造和運營重力儲能系統(tǒng)設施。5月20日，該項目落戶如東，是我國首個儲能示范項目，規(guī)模為26MW/ 100MWh，項目的簽約有望加快我國重力儲能行業(yè)進展。
多種新型重力勢能儲能技術對比
5、壓縮空氣儲能技術相對較為成熟。
壓縮空氣儲能是指在電網負荷低谷期將電能用于壓縮空氣，將空氣高壓密封在報廢礦井、儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機發(fā)電的儲能方式。相比興建鋼罐等壓力容器儲存的方式，利用鹽穴等地下洞穴建設大容量電站，將顯著降低原材料、用地等方面的成本。按照工作介質、存儲介質與熱源可以分為：傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)（需要補燃）、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能系統(tǒng)、液氣壓縮儲能系統(tǒng)等。
壓縮空氣儲能分類
國內已有項目投產落地。
2021年9月23日，山東肥城鹽穴先進壓縮空氣儲能調峰電站一期10MW示范電站順利通過發(fā)電并網驗收，二期300兆瓦項目也已啟動。2022年5月26日，金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目舉行投產儀式，標志著世界首座非補燃壓縮空氣儲能電站正式投入商業(yè)運行。
壓縮空氣儲能電站的定價機制還在探索階段，若能與抽水蓄能一樣采取兩部制電價，將提高其經濟性。
6.飛輪儲能位于商業(yè)化早期
飛輪儲能是新型儲能技術之一，處于商業(yè)化早期。
通過電動/發(fā)電互逆式雙向電機，電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存。飛輪儲能具有使用壽命長、儲能密度高、不受充放電次數限制、安裝維護方便、對環(huán)境危害小等優(yōu)點，可用于不間斷電源、應急電源、電網調峰和頻率控制。但目前飛輪儲能還具有很大的局限性，相對能量密度低、靜態(tài)損失較大，現僅處于商業(yè)化早期。
飛輪儲能技術主要結構和運行方法已經基本明確。
目前主要正處于廣泛的實驗階段，小型樣機已經研制成功并有應用于實際的例子，正向發(fā)展大型機的趨勢發(fā)展，但是卻有非常多的難點，主要集中在轉子的設計、磁軸承、功率電子電路、安全及保護特性、機械備份軸承。飛輪儲能系統(tǒng)優(yōu)勢突出，應用廣泛，隨著技術的成熟和價格的降低，將會是儲能領域的一項新的革命。
2022年4月11日，2臺1兆瓦飛輪儲能裝置在青島地鐵3號線萬年泉路站完成安裝調試并順利并網，這是我國軌道交通行業(yè)首臺具有完全自主知識產權的兆瓦級飛輪儲能裝置。
