中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：政策引導(dǎo)，需求旺盛。在全球大力發(fā)展清潔綠色能源的理念引導(dǎo)下，主要經(jīng)濟(jì)體均提出了大規(guī)模的新能源裝機(jī)目標(biāo)，儲(chǔ) 能行業(yè)同樣受到了多國政府的激勵(lì)。近年來，儲(chǔ)能市場快速增長，主要集中在美、中、歐，其他地區(qū)也有不同規(guī)模的發(fā) 展，市場潛力巨大。2021年以來，受全球能源緊張的影響，儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展加速，截至2021年底，全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能 項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模209.4GW。未來多年，儲(chǔ)能需求將保持高增長。
戶用和大型儲(chǔ)能共同發(fā)展。根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)中的位置不同，可以分為并網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、調(diào)峰調(diào)頻、輔助服務(wù)等細(xì)分 市場。不同應(yīng)用場景下，儲(chǔ)能系統(tǒng)起到的作用也不同，在并網(wǎng)側(cè)可平抑風(fēng)光發(fā)電波動(dòng)，促進(jìn)新能源消納；在戶用側(cè)，可 以實(shí)現(xiàn)新能源電力的自供給。由于儲(chǔ)能系統(tǒng)需求的多樣性，儲(chǔ)能市場也逐步探索出多種商業(yè)模式。不同國家和地區(qū)電網(wǎng) 規(guī)模不同，電價(jià)定價(jià)模式不同，使得儲(chǔ)能在不同地區(qū)有著不同的發(fā)展趨勢。從裝機(jī)現(xiàn)狀來看，德國是最大的戶用儲(chǔ)能市 場，歐洲其他國家和美國市場戶用和大型儲(chǔ)能共同發(fā)展，中國市場以大型儲(chǔ)能為主。
儲(chǔ)能技術(shù)多樣，百舸爭流。從技術(shù)類型來看，儲(chǔ)能形式包括抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、光熱儲(chǔ)能和重力儲(chǔ) 能等，其中電化學(xué)儲(chǔ)能還可以細(xì)分為鋰電池、液流電池、鈉電池等路線。從應(yīng)用市場來看，目前抽水蓄能的技術(shù)最為成 熟，保有量最大，建設(shè)需要特殊區(qū)域。電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)增速最快，能同時(shí)滿足戶用和大型儲(chǔ)能的要求。
1、全球主要經(jīng)濟(jì)體儲(chǔ)能政策及發(fā)展現(xiàn)狀
1.1、全球儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：電化學(xué)儲(chǔ)能高增長
2021年全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展局面，根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，全球已投 運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模209.4GW，同比增長9%。其中，抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比首次低于90%，比去年 同期下降4.1個(gè)百分點(diǎn)；新型儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模緊隨其后，為25.4GW，同比增長67.7%。世界主要國家都已經(jīng)把發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略，國際市場上儲(chǔ)能制造業(yè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)的競爭拉開序幕。2021年， 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)一枝獨(dú)秀、蓬勃發(fā)展，成為全球競相發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。美國推出了“儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)（ESGC）”，其去年新增 投運(yùn)項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模再次超過中國，并且率先進(jìn)入10GWh時(shí)代；歐洲提出“電池聯(lián)盟2030”，各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈 打造任務(wù)正在有序部署。
1.2、美國儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：規(guī)模增速領(lǐng)先全球
當(dāng)前，美國是全球最大、增速最快的儲(chǔ)能市場。在2021年供應(yīng)鏈電池采購短缺和漲價(jià)等困境下，部分項(xiàng)目建設(shè)延遲， 美國儲(chǔ)能市場發(fā)展仍再創(chuàng)新高，新增儲(chǔ)能項(xiàng)目首次突破3GW，是2020年同期的2.5倍，即將從百兆瓦級(jí)開啟吉瓦級(jí)項(xiàng) 目的新時(shí)代。Wood Mackenzie在7月28日發(fā)布的《全球儲(chǔ)能展望》表示，未來10年美國仍將是儲(chǔ)能市場的領(lǐng)導(dǎo)者， 到2031年美國將成為年均部署 27GW儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能市場。
1.3、中國儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：市場規(guī)模龐大，新增裝機(jī)規(guī)模屢獲新高
中國儲(chǔ)能市場規(guī)模方面，截至2021年底，中國已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模46.1GW，占全球市場總規(guī)模的 22%，同比增長 30%。其中，抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，為39.8GW，同比增長25%，所占比重與去年同期 相比再次下降，下降了3個(gè)百分點(diǎn)；市場增量主要來自新型儲(chǔ)能，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5729.7MW，同比增長75%。2021 年，中國新增投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模首次突破 10GW，達(dá)到10.5GW，其中，抽水蓄能新增規(guī)模8GW， 同比增長437%；新型儲(chǔ)能新增規(guī)模首次突破2GW，達(dá)到2.4GW，同比增長54%；新型儲(chǔ)能中，鋰離子電池和壓 縮空氣均有百兆瓦級(jí)項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)行，特別是后者，在 2021 年實(shí)現(xiàn)了跨越式增長，新增投運(yùn)規(guī)模170MW，接近 2020 年底累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的15倍。
1.4、歐洲儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：快速發(fā)展，表現(xiàn)強(qiáng)勁
歐洲是僅次于美國和中國的全球第三大儲(chǔ)能市場，歐洲儲(chǔ)能市場自2016年以來，裝機(jī)規(guī)模持續(xù)增長，并且呈現(xiàn)快速增 長態(tài)勢。2021年，歐洲新增儲(chǔ)能裝機(jī)容量達(dá)到3.5GWh，同比增長67.2%，其中電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量超過3GWh。應(yīng)用方面，歐洲新增儲(chǔ)能裝機(jī)量主要由表前（發(fā)電側(cè)和網(wǎng)側(cè)）儲(chǔ)能和戶用儲(chǔ)能貢獻(xiàn)，其中戶用儲(chǔ)能連續(xù)多年保持40% 以上增速。2021年，歐洲戶用儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量1.7GWh，同比增長 60.2%；表前儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量1.6GWh，同比 增長72.7%；工商業(yè)儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量0.2GWh，同比增長64.4%。
1.5、澳大利亞儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：積極新建儲(chǔ)能，推動(dòng)電網(wǎng)聯(lián)通
基于澳大利亞在風(fēng)電及光伏領(lǐng)域的氣候優(yōu)勢，疊加森林大火及風(fēng)暴等極端天氣對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的威脅，澳大 利亞積極尋求新建儲(chǔ)能，增強(qiáng)輸電網(wǎng)之間的聯(lián)通能力。IHS Markit也將澳大利亞視為表前和表后儲(chǔ)能的關(guān)鍵增長市 場，認(rèn)為需要支持這樣一個(gè)從火電為主快速轉(zhuǎn)型到以可再生能源為主的分布式電網(wǎng)。隨著澳大利亞部署的屋頂光伏系統(tǒng)超過300萬個(gè)，屋頂光伏發(fā)電量將在2025年超過燃煤發(fā)電量，儲(chǔ)能市場將成為澳 大利亞電力系統(tǒng)脫碳的新焦點(diǎn)。據(jù)IHS Markit預(yù)測，到2030年，澳大利亞的儲(chǔ)能規(guī)模將從500MW增長到12.8GW以上。
1.6、日本儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：戶用儲(chǔ)能滲透率位于全球前列
應(yīng)用方面，日本戶用儲(chǔ)能滲透率較高，僅次于德國。2021年日本表后儲(chǔ)能裝機(jī)量為931MWh（同比+8%），戶用儲(chǔ)能 占表后儲(chǔ)能的90%。政策方面，2016年日本發(fā)布《面向2050年的能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，明確將電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)納入五大技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域， 提出重點(diǎn)研發(fā)低成本、安全可靠的先進(jìn)儲(chǔ)能電池技術(shù)。2021年《日本基本能源計(jì)劃》經(jīng)歷第六次更新，鼓勵(lì)可再生能 源發(fā)展。2022年8月31日發(fā)布《蓄電池產(chǎn)業(yè)策略》，為完善蓄電池制造和利用環(huán)境，將在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能等領(lǐng)域投資約 240億美元，目標(biāo)是到2030年日本電動(dòng)車和儲(chǔ)能電池行業(yè)的產(chǎn)能達(dá)到150GWh，全球產(chǎn)能達(dá)到600GWh。
1.7、印度儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：儲(chǔ)能系統(tǒng)需求龐大
為了實(shí)現(xiàn)2070年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)，印度市場對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)有很大的需求。印度制定了到2030年實(shí)現(xiàn)部署450GW太 陽能發(fā)電設(shè)施和風(fēng)能發(fā)電設(shè)施的目標(biāo)。根據(jù)印度中央電力管理局的預(yù)計(jì)，到2030年，累計(jì)部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模將 達(dá)到27GW/108GWh。此外，根據(jù)印度儲(chǔ)能聯(lián)盟（IESA）的數(shù)據(jù)，為了在2030年之前將500GW的非化石燃料能源整合到電網(wǎng)中，印度至 少需要160GWh的儲(chǔ)能。這個(gè)儲(chǔ)能容量包括表前電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能、直接整合可再生能源的儲(chǔ)能、輸配電網(wǎng)的儲(chǔ)能以 及為平衡電網(wǎng)提供輔助服務(wù)的儲(chǔ)能。
1.8、東南亞地區(qū)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀：城市化進(jìn)程推動(dòng)新能源需求增加
當(dāng)前，東南亞經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人口增加，城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大，能源需求持續(xù)增加。據(jù)IEA今年發(fā)布的《東南亞能 源展望2022》顯示，過去20年里東南亞的能源需求以每年約3%的速度增長，且這一趨勢將持續(xù)到2030年。在東南亞，燃煤發(fā)電仍然處于主導(dǎo)地位，因此東南亞各國正積極布局新能源產(chǎn)業(yè)，以應(yīng)對(duì)這一巨大挑戰(zhàn)。例如，包 括新加坡、印度尼西亞、泰國、緬甸、馬來西亞、老撾在內(nèi)的六個(gè)東南亞國家已經(jīng)宣布了凈零排放和碳中和目標(biāo)。在IEA預(yù)測的可持續(xù)發(fā)展情景中，東南亞地區(qū)到2030年平均每年增加21GW的可再生能源容量。
2、新能源發(fā)電量快速增加，儲(chǔ)能系統(tǒng)作用凸顯
2.1、碳中和背景下新能源需求高企
碳中和背景下可再生能源占比快速提升。2015年《巴黎協(xié)定》提出，到2050年氣溫升幅將進(jìn)一步限制在1.5℃以內(nèi)， 隨后主要國家陸續(xù)提出碳中和目標(biāo)，全球能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程有序推進(jìn)。根據(jù)IEA預(yù)測，基于全球升溫不超過1.5攝氏度的假設(shè)， 2050年全球電力消費(fèi)的90%將來自可再生能源電力，其中風(fēng)電和光伏占電力消費(fèi)總規(guī)模的近70%。碳中和的實(shí)現(xiàn)路徑有三個(gè)方向：發(fā)展清潔能源、節(jié)能提效和碳捕捉與儲(chǔ)存。其中清潔能源是指能夠有效降低溫室氣體 排放的新能源技術(shù)。發(fā)展新能源是實(shí)現(xiàn)碳中和路徑中較為關(guān)鍵的一環(huán)，直接催生了許多新興產(chǎn)業(yè)，例如風(fēng)力發(fā)電、光 伏發(fā)電等，也促進(jìn)了水能、核能等成熟的清潔能源的發(fā)展。
2.2、新能源應(yīng)用：風(fēng)能是增長最快的可再生能源之一
風(fēng)能發(fā)電利用運(yùn)動(dòng)中的空氣產(chǎn)生的動(dòng)能，使用風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為電能。其既可以部署在岸上， 也可以通過使用固定在海底的固定渦輪機(jī)部署在近海，或者部署在更深水域的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年 鑒》顯示，2021年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到824.9GW，前三名分別是中國、歐洲和美國，累計(jì)裝機(jī)量分別是 328.97GW、223.92GW和132.74GW。風(fēng)電發(fā)電量也隨著裝機(jī)量的攀升呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，2021年全球風(fēng)電發(fā)電量 已突破1800TWh，中國發(fā)電量反超歐洲，成為世界第一。
2.3、電力能源轉(zhuǎn)變：全球新能源占比提高
傳統(tǒng)能源優(yōu)勢仍在，新能源發(fā)展?jié)摿薮?。從全球能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢看，進(jìn)入21世紀(jì)以來，石油、天然氣、煤炭等 傳統(tǒng)化石能源還在繼續(xù)發(fā)揮各自的優(yōu)勢。但是不可否認(rèn)，目前世界已經(jīng)處在從傳統(tǒng)礦物能源轉(zhuǎn)換到新型能源系統(tǒng)的過 渡時(shí)期內(nèi)，煤炭和石油的比重在逐漸降低，核能和以風(fēng)能、太陽能為代表的可再生能源占比在逐步提高。
2.4、儲(chǔ)能系統(tǒng)作用凸顯
風(fēng)、光電發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，儲(chǔ)能系統(tǒng)作用凸顯。儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場景豐富，主要可分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶電側(cè)三 類。發(fā)電側(cè)對(duì)儲(chǔ)能的需求場景類型較多，包括電力調(diào)峰、系統(tǒng)調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)等：電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要用于緩解 電網(wǎng)阻塞、延緩輸配電擴(kuò)容升級(jí)等；用戶側(cè)儲(chǔ)能主要用于電力自發(fā)自用、峰谷價(jià)差套利、容量電費(fèi)管理和提高供電 可靠性等。隨著能源需求向新能源方向轉(zhuǎn)變，儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。
3、當(dāng)前主要儲(chǔ)能類型及市場需求測算
3.1、儲(chǔ)能多種技術(shù)路線并存
儲(chǔ)能多種技術(shù)路線并存，技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用場景多元化。按技術(shù)角度分，儲(chǔ)能可分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、 熱儲(chǔ)等多種路線。抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能容量大且放電時(shí)間長，適用于大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰等能量型 應(yīng)用場景；超級(jí)電容和飛輪儲(chǔ)能擁有較高的轉(zhuǎn)換效率且能提供短時(shí)的功率輸出，適用于需要快速響應(yīng)的領(lǐng)域，如調(diào)頻 等功率型應(yīng)用場景；電化學(xué)儲(chǔ)能放電時(shí)間和儲(chǔ)能容量的跨度較大，可通過模塊化實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，適用領(lǐng)域廣泛多樣。抽水蓄能占據(jù)主要電力儲(chǔ)能裝機(jī)份額，電化學(xué)儲(chǔ)能為最具潛力的技術(shù)路線。電化學(xué)儲(chǔ)能本身性能優(yōu)勢明顯，一方面對(duì) 比壓縮空氣儲(chǔ)能，電化學(xué)儲(chǔ)能具備更優(yōu)的響應(yīng)速度和功率密度；另一方面電化學(xué)儲(chǔ)能對(duì)地理?xiàng)l件限制較低，初期投資 成本較低，可緩解抽水儲(chǔ)能等傳統(tǒng)儲(chǔ)能開發(fā)接近飽和的現(xiàn)狀。
3.2、抽水儲(chǔ)能：當(dāng)前最成熟、裝機(jī)最多的儲(chǔ)能技術(shù)
抽水儲(chǔ)能是當(dāng)前最成熟、裝機(jī)最多的主流儲(chǔ)能技術(shù)。其原理是利用水作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過電能與勢能相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電能 的儲(chǔ)存和管理。利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電?？蓪㈦娋W(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的 多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能。適用于調(diào)頻、調(diào)相，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的周波和電壓，還可提高系統(tǒng)中火電站 和核電站的效率。抽水儲(chǔ)能的最大優(yōu)勢在于其較低的度電成本。根據(jù)《儲(chǔ)能技術(shù)全生命周期度電成本分析》中測算， 在不考慮充電成本且折現(xiàn)率為0的情況下，抽水蓄能僅有0.207 元/kWh的度電成本，在各種儲(chǔ)能技術(shù)中度電成本最低。
3.3、壓縮空氣儲(chǔ)能：蓄熱式壓縮空氣技術(shù)成熟
壓縮空氣儲(chǔ)能是以高壓空氣作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過高壓空氣的膨脹做功實(shí)現(xiàn)能量的釋放。工作原理方面，在儲(chǔ)能時(shí)，通 過壓縮機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能，高壓空氣被密封儲(chǔ)存，在能量釋放時(shí)，釋放的高壓空氣推動(dòng)膨脹機(jī)將能量轉(zhuǎn)化為 電能。傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能的技術(shù)需要大量使用化石燃料、依賴儲(chǔ)氣室且系統(tǒng)效率較低。隨著技術(shù)迭代，壓縮空氣儲(chǔ)能 的效用不斷優(yōu)化，目前主要技術(shù)包括蓄熱式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、等溫式壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、水下壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、 液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)等，現(xiàn)在先進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的理論系統(tǒng)效率可達(dá)到 70%。
3.4、光熱儲(chǔ)能：安全性高，具有天然優(yōu)勢
光熱發(fā)電作為儲(chǔ)能具有天然優(yōu)勢。太陽能光熱發(fā)電機(jī)組既具備同步電源特性、又配置了熱儲(chǔ)存系統(tǒng)，因此有一次調(diào)頻和 二次調(diào)頻的功能。根據(jù)《2021中國太陽能熱發(fā)電行業(yè)藍(lán)皮書》，截至2021年底，全球太陽能熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 6800MW，中國太陽能熱發(fā)電裝機(jī)容量為538MW。光熱儲(chǔ)能是一種安全性高的儲(chǔ)能方式。目前，國內(nèi)單機(jī)容量最大的首航高科塔式光熱電站儲(chǔ)電已達(dá)1.7GWh；全球達(dá)到 了1000GWh。太陽能熱發(fā)電的熔融鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)，既可通過太陽能集熱系統(tǒng)給其充熱、儲(chǔ)熱，也可通過電加熱系統(tǒng)將網(wǎng) 上的峰值電力轉(zhuǎn)化為熱能存儲(chǔ)發(fā)電。這樣的使用方式非常有利于電力系統(tǒng)的電力平衡，也能很好地參與電力市場交易。
3.5、重力儲(chǔ)能：在物理儲(chǔ)能中成本占優(yōu)
重力儲(chǔ)能屬于機(jī)械儲(chǔ)能，其基本原理是基于高度落差對(duì)儲(chǔ)能介質(zhì)進(jìn)行升降，從而完成儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電過程。按介質(zhì)進(jìn) 行分類，可以分為以水為重力儲(chǔ)能介質(zhì)和以固體物質(zhì)為重力儲(chǔ)能介質(zhì)。重力儲(chǔ)能優(yōu)勢明顯：①與鋰電池相比，重力儲(chǔ)能度電成本相對(duì)較低，儲(chǔ)能時(shí)長更長，可以滿足客戶儲(chǔ)能需求，例如電網(wǎng) 側(cè)長時(shí)間調(diào)峰、工商業(yè)通過儲(chǔ)能套利等，同時(shí)也沒有自燃以及爆炸等安全隱患。②與抽水儲(chǔ)能相比，新型重力儲(chǔ)能種類 多樣不完全依賴于水源與地形，選址更為容易。
3.6、電化學(xué)儲(chǔ)能：鋰電儲(chǔ)能具備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢
鋰電池儲(chǔ)能是當(dāng)前技術(shù)最為成熟、裝機(jī)規(guī)模最大的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)顯示，2021年鋰離子電池占中國 新型儲(chǔ)能裝機(jī)量的89.7%，是最具代表性的新型儲(chǔ)能技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于1-2小時(shí)的中短時(shí)儲(chǔ)能場景中，在4-8小時(shí) 的儲(chǔ)能項(xiàng)目中也有應(yīng)用。鋰離子電池具有能量密度大、沒有記憶效應(yīng)、充放電快速、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于 風(fēng)電光伏等新能源發(fā)電側(cè)配儲(chǔ)和用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。
4、電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈分析與成本構(gòu)成
4.1、抽水蓄能系統(tǒng)：當(dāng)前主要儲(chǔ)能方式
抽水蓄能在儲(chǔ)能中累計(jì)裝機(jī)量占比達(dá)86%，是目前主流的儲(chǔ)能應(yīng)用方案。抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為設(shè)備制造環(huán)節(jié)，包 括水輪機(jī)、水泵、發(fā)電機(jī)、壓縮空氣系統(tǒng)和其他設(shè)備的生產(chǎn)制造；抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈中游為抽水蓄能電站建設(shè)和抽水蓄能 電站運(yùn)營；抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈下游為應(yīng)用市場，主要包含工業(yè)用電、商業(yè)用電和居民用電。
4.2、壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)成本：設(shè)備采購與建筑工程占比超八成
壓縮空氣蓄能系統(tǒng)包含壓縮、儲(chǔ)氣、蓄熱/冷、回?zé)?冷、膨脹等多個(gè)子系統(tǒng)，其上游為壓縮換熱、儲(chǔ)氣裝置等設(shè)備制造 商及鹽穴資源供應(yīng)，中游為系統(tǒng)集成安裝，下游是用戶終端。從成本構(gòu)成來看，設(shè)備費(fèi)用占46%，建筑工程費(fèi)39%，土 地出讓金7%，安裝工程費(fèi)3%，其他費(fèi)用7%。壓縮空氣儲(chǔ)能定價(jià)采用容量電價(jià)和電量電價(jià)兩部分，對(duì)于膨脹機(jī)容量50MW的壓縮空氣系統(tǒng)，假定年循環(huán)次數(shù)330，效 率為60%，運(yùn)營期按照25年考慮，項(xiàng)目內(nèi)部收益率約為7.51%，回收期約為12年。
4.3、光熱儲(chǔ)能系統(tǒng)成本：集熱系統(tǒng)成本占比過半
光熱儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為聚光系統(tǒng)、吸熱系統(tǒng)、儲(chǔ)換熱系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)，聚光系統(tǒng)由定日鏡和大規(guī)模鏡場組成，吸熱器利 用太陽能加熱內(nèi)部工質(zhì)完成太陽能-熱能轉(zhuǎn)換，儲(chǔ)換熱系統(tǒng)加熱水產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，進(jìn)而進(jìn)入發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。光儲(chǔ)系統(tǒng) 成本中集熱系統(tǒng)約占50%，其次為儲(chǔ)熱系統(tǒng)約在10%以上。
4.4、重力蓄能系統(tǒng)：設(shè)備采購與建筑工程占比超八成
重力儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括介質(zhì)、運(yùn)輸線路、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組。介質(zhì)主要分為水和固體物質(zhì)，基于高度落差對(duì)儲(chǔ)能介質(zhì)進(jìn) 行升降來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電過程。水介質(zhì)型借助管道、豎井等結(jié)構(gòu)，固體重物型借助山體、地下豎井、人工構(gòu)筑物 等結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的運(yùn)輸。對(duì)于固體重物型重物塊一般選擇密度較高的物質(zhì)，如金屬、水泥、砂石等以實(shí)現(xiàn)較高的能 量密度。重力儲(chǔ)能系統(tǒng)成本主要有由設(shè)備和建筑工程兩部分構(gòu)成，其中，建筑工程費(fèi)43%，設(shè)備費(fèi)用41%，土地出讓金9%，安 裝工程費(fèi)2%，其他前期費(fèi)用5%。
4.5、電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)組成
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、儲(chǔ)能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）以及其他電氣設(shè) 備構(gòu)成。電池組是儲(chǔ)能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分；電池管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等；能量管理 系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等；儲(chǔ)能變流器可以控制儲(chǔ)能，電池組的充電和放電過程，進(jìn)行交直流的變換。
4.6、電化學(xué)儲(chǔ)能電池：鋰電池市場高速增長，行業(yè)集中度高
鋰離子電池儲(chǔ)能爆發(fā)式增長，訂單爆滿。2021年我國儲(chǔ)能型鋰離子電池產(chǎn)量32GWh，同比增長146%，儲(chǔ)能鋰離子電 池企業(yè)普遍進(jìn)入訂單爆滿、產(chǎn)能不足與計(jì)劃大幅擴(kuò)產(chǎn)的狀態(tài)。據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì)，受新能源汽車動(dòng)力電池和儲(chǔ)能的需求，僅 2021年鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈特別是鋰電池的中上游投資計(jì)劃已經(jīng)超過了1.2萬億。鋰離子電池市場格局：市場集中度高。根據(jù)EVTank的數(shù)據(jù)，2021年的寧德時(shí)代和比亞迪位列第一、第二。在國內(nèi)市場， 寧德時(shí)代儲(chǔ)能電池市場份額近六成，如果考慮到時(shí)代上汽的份額，寧德體系的公司市占率更高，比亞迪緊隨其后，儲(chǔ)能 電池市場份額16.0%。中航鋰電排名第三，市場份額4.3%。行業(yè)CR3達(dá)到80%，頭部集中效應(yīng)明顯。
4.7 電化學(xué)儲(chǔ)能電池：鈉電池儲(chǔ)能或?qū)⒂瓉肀l(fā)增長
鈉離子電池技術(shù)成熟，亟待大規(guī)模量產(chǎn)。鈉離子電池具有成本低、倍率性能優(yōu)異、低溫容量保持率高等特點(diǎn)，但目前 仍處于初期起步階段，多家企業(yè)積極推進(jìn)鈉離子電池進(jìn)展，預(yù)計(jì)未來鈉離子電池產(chǎn)業(yè)會(huì)有明顯增長。鈉離子電池也由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、集流體等構(gòu)成，鈉離子電池正極原材料為鈉鹽，相較于鋰鹽價(jià) 格更加低廉，同時(shí)鈉離子電池中鈉和鋁不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此電池正負(fù)極集流體均可采用鋁箔而不必用更加昂貴的銅箔， 成本更低。
4.8、電化學(xué)儲(chǔ)能電池：液流電池安全、高容量、長壽命、有潛力
全釩液流電池儲(chǔ)能初始投資成本高，未能大規(guī)模商用。目前全釩液流電池單瓦時(shí)成本在3-4元。液流電池中電解液成本占比高。液流電池主要由電解液、電極、離子交換膜、雙極板和集流體組成，以4小時(shí)電池儲(chǔ)能 系統(tǒng)為例，電解液在電池成本中占比約50%。液流電池容量大，安全性高，使用壽命長。正、負(fù)極電解液儲(chǔ)存在外部不同的儲(chǔ)液罐中，突破常規(guī)的電池容量限制；儲(chǔ) 能介質(zhì)為水溶液，安全性能高，且電池均勻性好，全釩液流電池循環(huán)次數(shù)達(dá)15000次以上。憑借上述特征，釩電池是非 常有潛力的儲(chǔ)能裝置。
4.9、管理控制系統(tǒng)之PCS：市場規(guī)模擴(kuò)大，格局未定
儲(chǔ)能變流器PCS市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。我國儲(chǔ)能變流器行業(yè)于2012年起步，隨著項(xiàng)目數(shù)量的增加和技術(shù)進(jìn)步，儲(chǔ)能變流器 成本不斷下降，再加上近幾年電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模快速增長，儲(chǔ)能變流器的需求不斷增加，變流器市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，2021 年我國儲(chǔ)能變流器市場規(guī)模為36.7億元。PCS市場格局：格局仍未定，后進(jìn)者競爭激烈。目前我國儲(chǔ)能變流器市場仍處于提質(zhì)降本、規(guī)模化發(fā)展的初期階段，市 場格局仍未定，根據(jù)CNESA，2018-2021年我國排名前十的儲(chǔ)能變流器供應(yīng)商企業(yè)不斷更換，除上能電氣、陽光電源、 科華數(shù)據(jù)等少數(shù)企業(yè)多年保持領(lǐng)先外，新進(jìn)入者迭出。
4.10、管理控制系統(tǒng)之BMS：市場規(guī)模劇增，行業(yè)集中度高
BMS市場概況：市場規(guī)模迅速增長，需求量快速攀升。BMS在儲(chǔ)能系統(tǒng)中發(fā)揮著保障安全、延長電池壽命、估算剩余 電量等重要作用。從2004年起，我國企業(yè)開始布局BMS，2012年我國BMS市場規(guī)模僅1億～2億元，到2021年時(shí)市場 規(guī)模已達(dá)103.08億元，同比去年上升138.8%。與此同時(shí)，BMS需求量由2014年的8.1萬套增長至2021年的354.5萬套， 期間CAGR達(dá)71.57%。BMS市場格局：市場集中度高，龍頭比亞迪、寧德時(shí)代、特斯拉。從裝機(jī)量看，2021年我國BMS裝機(jī)量前五名的企業(yè) 依次為弗迪電池（比亞迪子公司）、寧德時(shí)代、特斯拉、華霆?jiǎng)恿土Ω呒夹g(shù)，CR10為74%，市場集中度較高。
4.11、管理控制系統(tǒng)之EMS：市場規(guī)模小，尚無龍頭企業(yè)
EMS市場概況：市場規(guī)模小，尚無龍頭企業(yè)。EMS是運(yùn)用自動(dòng)化、信息化等專業(yè)技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能源供應(yīng)、存儲(chǔ)、 輸送等環(huán)節(jié)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理的系統(tǒng)。現(xiàn)階段，我國電化學(xué)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)應(yīng)用比例偏低，2021年市場規(guī)模 僅為6億元。隨著能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化水平提升，能量管理系統(tǒng)應(yīng)用比例將逐步加大，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。
4.12、系統(tǒng)集成行業(yè)：集成商多種模式并存
儲(chǔ)能系統(tǒng)集成市場概況：集成商多種模式并存。儲(chǔ)能系統(tǒng)集成，是將儲(chǔ)能電池、BMS、EMS、PCS等各個(gè)單元組合起來， 打造“一站式”解決方案。目前，國內(nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商主要分為全產(chǎn)業(yè)鏈布局、專業(yè)集成和單純設(shè)備供應(yīng)商轉(zhuǎn)型三類， 其中基于自身產(chǎn)品由單純設(shè)備供應(yīng)商向系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)型的企業(yè)占比最多。此外，作為儲(chǔ)能項(xiàng)目業(yè)主方的國有發(fā)電企業(yè)、 電網(wǎng)企業(yè)等也開始布局儲(chǔ)能系統(tǒng)集成領(lǐng)域。儲(chǔ)能系統(tǒng)市場格局：龍頭海博思創(chuàng)、電工時(shí)代、陽光電源等。2021年，海博思創(chuàng)、電工時(shí)代、科華數(shù)能、陽光電源等儲(chǔ) 能集成商在國內(nèi)新增投運(yùn)裝機(jī)量和出貨量排名中均位于前列。
4.13、電化學(xué)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性評(píng)估：內(nèi)部收益率8%
以磷酸鐵鋰電池為例，在峰谷價(jià)差模式下，假定儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)為330次/年，系統(tǒng)儲(chǔ)能效率為88%，按照15年來計(jì)算， IRR約為8%。
4.14、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)降本路徑一：布局電池原材料，降本空間明顯
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本主要來源于儲(chǔ)能電池，而電池成本的主要來源是正極、負(fù)極、電解液、隔膜等原材料價(jià)格。由于下 游需求增加，2021年10月25日到2022年2月17日，原材料碳酸鋰的價(jià)格由19.3萬元/噸上漲至43萬元/噸，漲幅123%， 當(dāng)前價(jià)格超過了55萬元/噸；正極材料磷酸鐵鋰的價(jià)格隨之從8.5萬元/噸上漲至14萬元/噸，漲幅65%，由此儲(chǔ)能系統(tǒng)成 本上升，造成價(jià)格上漲壓力，壓縮了利潤空間。積極推進(jìn)礦產(chǎn)資源等上游原材料布局，加快開發(fā)原材料礦產(chǎn)資源，以提高原材料供應(yīng)量，平衡供需關(guān)系，抑制由于需求 快速增長而引起的原材料價(jià)格上漲，使原材料價(jià)格恢復(fù)合理區(qū)間，從而降低儲(chǔ)能成本。此外，中下游企業(yè)可以通過加深 與上游原材料供應(yīng)企業(yè)合作協(xié)調(diào)關(guān)系，或通過提高原材料自供率實(shí)現(xiàn)降本。
4.15、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)降本路徑二：鈉離子替代
鈉離子電池成本顯著低于鋰離子電池，高性價(jià)比優(yōu)勢明顯。鋰離子電池地殼豐度0.0065%，且75%分布在美洲，目前價(jià) 格昂貴；相比之下，鈉資源在地殼中占比2.75%，全球分布廣泛，價(jià)格便宜。另外，鋰離子電池負(fù)極集流體必須為銅箔， 鈉離子電池正負(fù)極集流體均為鋁箔，銅箔價(jià)格遠(yuǎn)高于鋁箔，因此在集流體上鈉離子電池可進(jìn)一步降低成本。以鈉離子電 池選用NaCuFeMnO/軟碳體系，鋰離子電池選用磷酸鐵鋰/石墨體系為例，鈉離子電池比鋰離子電池成本低30%~40%。與鋰離子電池相比，鈉離子電池平均能量密度低38%左右，壽命降低30%左右，最高電壓不及鋰離子，但由于其價(jià)格低 廉因素，隨著鈉離子電池規(guī)模化量產(chǎn)，可以作為一種高性價(jià)比儲(chǔ)能方式。
4.16、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)降本路徑三：增加電網(wǎng)調(diào)度頻率
根據(jù)全生命周期度電分析法，儲(chǔ)能系統(tǒng)度電成本由初次投資成本、年維護(hù)運(yùn)營成本、替換成本、充電成本、回收成本等 部分組成，其中年循環(huán)次數(shù)主要影響其替換和充電成本。在年循環(huán)次數(shù)均為330次時(shí)，抽水蓄能、壓縮空氣、磷酸鐵鋰 電池度電成本在考慮充電電價(jià)時(shí)分別為0.882、0.911、1.255元。當(dāng)提高磷酸鐵鋰年循環(huán)次數(shù)到495、660次時(shí)，價(jià)格分 別下降到0.985、0.888元，與抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能成本接近。因此，增加電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能電站的調(diào)用頻率，可大幅度降 低度電成本，降幅可達(dá)30%以上。
