中國儲能網(wǎng)訊：2022年2月印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》提出：到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，新型儲能就此迎來重大發(fā)展機(jī)遇。作為新型儲能主力軍——電化學(xué)儲能，技術(shù)相對成熟、需求相當(dāng)旺盛，備受政策關(guān)注，擁有廣闊的市場前景。
然而辰于發(fā)現(xiàn)，前景看好的同時，我國電化學(xué)儲能行業(yè)還有三大難關(guān)要闖：
盈利關(guān)——成本還需降低，商業(yè)模式尚不成熟
技術(shù)關(guān)——市場需多時間尺度的新型儲能技術(shù)
安全關(guān)——安全事故頻發(fā)，守住安全底線不容易
基于對儲能行業(yè)的深入研究及專家學(xué)者的調(diào)研訪談，結(jié)合辰于近期完成的戰(zhàn)略咨詢項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，本文也分享了電化學(xué)儲能行業(yè)應(yīng)如何跨越三大難關(guān)：
如何提升盈利水平——“降本增效和創(chuàng)新商業(yè)模式”雙手抓
如何推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新——“試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)與資本加持”雙突破
如何解決儲能安全問題——“政府重視和行業(yè)自律”雙協(xié)同
電化學(xué)儲能剛剛突破商業(yè)化，即將進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段
我國電化學(xué)儲能行業(yè)起步于2000年，歷經(jīng)技術(shù)驗(yàn)證、示范應(yīng)用、商業(yè)化初期三個階段后，當(dāng)前正進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段，可預(yù)見的是，隨著電化學(xué)儲能項(xiàng)目增加，技術(shù)水平將快速提升、標(biāo)準(zhǔn)體系將不斷完善，最終形成較為完整的產(chǎn)業(yè)體系（見圖1）。
截至2020年底，全國電化學(xué)儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模3.3GW，占全部儲能的比重為9.2%，僅次于抽水蓄能的89.3%，尤其是2020年，我國新增投運(yùn)的電化學(xué)儲能項(xiàng)目首次突破GW大關(guān)，達(dá)到1.6GW，分布地區(qū)遍布在29個省市；同期這一數(shù)字占全球的比重達(dá)到33.0%，超過美國、歐洲、日韓、澳大利亞的30.0%、23.0%、6.0%和3.0%（見圖2）；2021年，我國新增規(guī)劃、在建、投運(yùn)百兆瓦級項(xiàng)目的數(shù)量再次刷新歷年紀(jì)錄，達(dá)到65個，山東、湖南等多省市連續(xù)落地大型儲能示范項(xiàng)目，產(chǎn)業(yè)發(fā)展一片欣欣向榮。
電化學(xué)儲能之所以能夠在眾多電儲能細(xì)分市場中脫穎而出，主要有兩個原因：
一是電化學(xué)儲能同時具有較高的能量密度和功率密度，應(yīng)用廣泛。與飛輪儲能、超級電容儲能等其他電儲能方式相比，電化學(xué)儲能技術(shù)多樣，適用性廣泛，整體產(chǎn)業(yè)成熟度較高，尤其是鋰離子電池和鉛酸電池，均已進(jìn)入商業(yè)化階段（見圖3）。
二是雙碳背景下的政策支持。2021年7月至2022年2月不到一年的時間內(nèi)，相關(guān)主管部門就先后出臺了《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《新型儲能項(xiàng)目管理規(guī)范（暫行）》、《新型儲能項(xiàng)目管理規(guī)范（暫行）》等多項(xiàng)政策，推動新型儲能規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、市場化發(fā)展。國家能源局和發(fā)改委2022年2月印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》明確將鈉離子電池、固態(tài)鋰離子電池列入攻關(guān)重點(diǎn)方向，將鋰離子電池高安全規(guī)?；l(fā)展列入技術(shù)試點(diǎn)示范，并提出到2025年，電化學(xué)儲能技術(shù)性能進(jìn)一步提升，系統(tǒng)成本降低30%以上，以加快推動新型儲能高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展。
經(jīng)測算，辰于預(yù)計(jì)“十四五”期間我國電化學(xué)儲能的總投資規(guī)模將超過2500億元，年復(fù)合增長14.5%；“十五五”將延續(xù)這一增長態(tài)勢，預(yù)計(jì)這一期間的總投資規(guī)模將突破5000億元，年復(fù)合增長17.6%（見圖4）。
民企、國企同臺競技，活躍在電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)
電化學(xué)儲能的產(chǎn)業(yè)鏈包括：上游的正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、結(jié)構(gòu)件、電子元器件、變壓器、電工器材等原材料；中游是儲能系統(tǒng)集成、安裝，包括電池組、電池管理系統(tǒng)BMS、能量管理系統(tǒng)EMS、儲能逆變器PCS等；下游包括發(fā)電側(cè)的新能源電站、傳統(tǒng)電站，電網(wǎng)側(cè)的電網(wǎng)公司，以及用戶側(cè)的工商企業(yè)及城鎮(zhèn)居民等（見圖5）。
上、中游的原材料、設(shè)備、儲能系統(tǒng)集成、安裝等細(xì)分市場的參與者主要是民營企業(yè)，且集中度不高，競爭相對激烈，各方均處于市場拓展和布局中，例如國軒高科核心研發(fā)磷酸鐵鋰電池，規(guī)劃將儲能業(yè)務(wù)發(fā)展成占比超30%營收的支柱型產(chǎn)業(yè)；南都能源長期布局于鉛蓄電池，深耕通信儲能，目前逐漸向戶用、電網(wǎng)儲能拓展（見圖6）。
下游儲能電站的投資建設(shè)以央企、地方國企為主，例如2020年上半年新能源+儲能項(xiàng)目中標(biāo)數(shù)量排前十位的企業(yè)，國企占據(jù)了八成席位（見圖7）。央企、地方國企在電化學(xué)領(lǐng)域的布局思路可分為“單打獨(dú)斗”與“合作發(fā)展”兩種：以國家電投和中國能建為代表的央企，從自身優(yōu)勢出發(fā)，開展相關(guān)技術(shù)攻關(guān)、培育儲能業(yè)務(wù)，例如中國能建圍繞儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展全面發(fā)力，建立“30·60”研究院、新型儲能創(chuàng)新研究院等創(chuàng)新平臺，開展儲能新技術(shù)示范項(xiàng)目及“投建營”一體化項(xiàng)目建設(shè)；以國家能源集團(tuán)、中國華電、三峽集團(tuán)為代表的企業(yè)則從自身新能源業(yè)務(wù)對儲能的需求出發(fā)，與儲能設(shè)備企業(yè)寧德時代簽署戰(zhàn)略協(xié)議，在新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、智慧能源建設(shè)、儲能技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、國際業(yè)務(wù)拓展等方面深化合作。
盈利關(guān)，技術(shù)關(guān)，安全關(guān)，關(guān)關(guān)都是難啃的硬骨頭
盡管電化學(xué)儲能行業(yè)正進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段，但從長期可持續(xù)健康發(fā)展來看，還需要解決盈利性不足、技術(shù)尚未多元化發(fā)展、安全性有待進(jìn)一步提升等問題。
盈利關(guān)——成本還需降低，商業(yè)模式尚不成熟
業(yè)內(nèi)一般認(rèn)為，1.5元/Wh的系統(tǒng)成本是儲能經(jīng)濟(jì)性的拐點(diǎn)，特別是對于峰谷套利、新能源配套這類能量型的應(yīng)用，但調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于目前儲能收益模式有待完善，發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)大多將儲能視為導(dǎo)致成本增加的負(fù)累，配置儲能項(xiàng)目時都尋求低價以減少負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致近年一些儲能項(xiàng)目陷入低價惡性競爭的困局。例如2021年我國儲能項(xiàng)目整體的中標(biāo)價格平均為1.476元/Wh，低于盈虧平衡點(diǎn)的儲能項(xiàng)目占比達(dá)50%，導(dǎo)致現(xiàn)階段儲能項(xiàng)目盈利性仍然不足。
另外，電化學(xué)儲能的商業(yè)模式也還不成熟，在主要應(yīng)用領(lǐng)域，儲能還未形成穩(wěn)定、合理的收益模式，儲能參與市場交易的細(xì)則尚處空白，現(xiàn)貨市場如何與調(diào)峰市場融合、如何與輔助服務(wù)市場形成聯(lián)動的機(jī)制尚未完善，如何對儲能的容量價值予以認(rèn)定、如何建立合理的市場化容量補(bǔ)償機(jī)制的問題也亟待解決。
技術(shù)關(guān)——市場需多時間尺度的新型儲能技術(shù)
市場需要多時間尺度的新型儲能技術(shù)，其中短時儲能定義為持續(xù)放電時間低于10小時的儲能系統(tǒng)，難以滿足長期的電力系統(tǒng)靈活性需求，與之對應(yīng)，長時儲能是在額定功率下連續(xù)放電10小時或以上的儲能系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)，可用于長時間能源儲存，增加電力系統(tǒng)的靈活性（見圖8）。
目前鋰電池是我國電化學(xué)儲能的主力，截至2020年底，占電化學(xué)儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的比重高達(dá)88.8%，非鋰電儲能應(yīng)用規(guī)模普遍較小，然而，鋰電池是短時儲能技術(shù)的代表，在應(yīng)對新能源發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰等問題時顯得力不從心，長時儲能則可憑借長周期、大容量特性，在更長時間維度上調(diào)節(jié)新能源的發(fā)電波動，因此更多時間尺度的新型儲能技術(shù)亟待突破。
安全關(guān)——安全事故頻發(fā)，守住安全底線不容易
安全事故頻發(fā)給電化學(xué)儲能帶來了較高風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2011年-2021年10年間，全球共發(fā)生50起儲能電站起火爆炸事故。在國內(nèi)最引起轟動的事故是2021年4月16日北京某儲能電站爆炸，導(dǎo)致2名消防員犧牲，1名消防員受傷，電站內(nèi)1名員工失聯(lián)，火災(zāi)直接財(cái)產(chǎn)損失1660.81萬元。
除電池及BMS（電池管理系統(tǒng)）等常見誘因外，還有多方面原因，例如，分析某海外國家兩年內(nèi)的23起儲能安全事故發(fā)現(xiàn)，電池系統(tǒng)的電氣保護(hù)系統(tǒng)缺陷、運(yùn)行環(huán)境問題（如結(jié)露嚴(yán)重并且容易暴露在大量灰塵中）、安裝質(zhì)量問題、ESS集成控制和保護(hù)系統(tǒng)缺陷、電池制造缺陷（如長時間在惡劣環(huán)境下使用會帶來相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)）等都會對儲能安全產(chǎn)生威脅（見圖9），由此可見，電化學(xué)儲能安全是一個系統(tǒng)性問題，涉及儲能電池、電池管理系統(tǒng)、電纜線束、系統(tǒng)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、安全管理等多方面。
直擊前線：電化學(xué)儲能行業(yè)應(yīng)如何跨越三大難關(guān)
如何提升盈利水平——“降本增效和創(chuàng)新商業(yè)模式”雙手抓
降低度電成本可從降低系統(tǒng)成本與提高循環(huán)次數(shù)入手
儲能通常會涉及三種成本概念，即系統(tǒng)成本、度電成本和里程成本。其中，度電成本和里程成本反映的是投資儲能系統(tǒng)所需的綜合成本，度電成本=系統(tǒng)總成本/生命期總發(fā)電量，主要反映儲能發(fā)揮容量功能（如調(diào)峰、備用電源）的成本，單位為元/Wh；里程成本=系統(tǒng)總成本/生命期總調(diào)頻里程，主要反映儲能發(fā)揮調(diào)節(jié)功能（主要為調(diào)頻）的成本，單位為元/W。當(dāng)前，度電成本應(yīng)用更加廣泛，數(shù)據(jù)具有可比性，本文因此主要分析度電成本，其構(gòu)成如下（見圖10）。
可見，影響度電成本高低的關(guān)鍵是系統(tǒng)成本和循環(huán)次數(shù)，這也是行業(yè)目前努力的方向。就系統(tǒng)成本而言，主要由電池成本、PCS成本、BMS成本構(gòu)成，因而降低系統(tǒng)成本主要從這三方面著手，尤其是電池成本（據(jù)BNEF測算，電池成本占67%左右）。隨著電池成本的快速下降，系統(tǒng)成本有望從2020年底的1.5元/Wh下降至2025年的0.84元/Wh。循環(huán)次數(shù)是降低度電成本的另一大關(guān)鍵，磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命通常在5000次左右，而目前部分企業(yè)已有所突破，如寧德時代宣布研發(fā)出循環(huán)壽命10000次以上的磷酸鐵鋰電池。
創(chuàng)新商業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)儲能共享或多能互補(bǔ)
模式一：共享儲能是探索新模式、提升盈利水平的一大突破。共享儲能是以電網(wǎng)為紐帶，將獨(dú)立分散的電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、用戶側(cè)儲能電站資源進(jìn)行全網(wǎng)的優(yōu)化配置，交由電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，推動源網(wǎng)荷各端儲能能力全面釋放，從而通過1對N的方式盤活儲能市場（見圖11）。截至2021年底，共有84個共享儲能項(xiàng)目通過備案或公示，主要分布在內(nèi)蒙古、湖北、山西、寧夏、甘肅等9個省份，項(xiàng)目總規(guī)模超12GW/24GWh。同時，共享儲能單個項(xiàng)目規(guī)模也越來越大，目前已有7個項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到1GWh。
共享儲能的優(yōu)點(diǎn)突出，能夠更加經(jīng)濟(jì)的滿足各方訴求：對于新能源企業(yè)而言，共享儲能降低了新能源配套儲能的建設(shè)成本，節(jié)省了儲能設(shè)施的日常運(yùn)維成本，而且還能充分享受到電網(wǎng)側(cè)儲能峰谷電價差收益；對于電網(wǎng)企業(yè)而言，多點(diǎn)位集中式的中大型儲能站將有利于配電網(wǎng)的補(bǔ)強(qiáng)、有利于電網(wǎng)對新能源的科學(xué)消納；對于儲能企業(yè)而言，共享儲能有利于促進(jìn)儲能形成獨(dú)立的輔助服務(wù)提供商身份。不過需要注意的是，共享儲能還存在諸多問題：其一是機(jī)制問題，儲能收益大多依賴于行政文件，要想共享儲能在電力現(xiàn)貨市場中，靈活快速調(diào)節(jié)、充分實(shí)現(xiàn)蓄水池的作用，還需要明確結(jié)算機(jī)制、輸配電價核算機(jī)制等；其二是技術(shù)問題，共享儲能的前提是明確交易中存儲電量的來源主體以及收益來源，這需要提升共享儲能中的信息化融合能力。
模式二：推進(jìn)風(fēng)光（水核火氫）儲一體化項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)。眾所周知，新能源發(fā)電項(xiàng)目普遍存在消納難題，亟需儲能電站配套，與此同時，儲能電站的發(fā)展也面臨諸多難題，例如抽水蓄能電站建設(shè)受站址資源條件的制約，其他新型儲能電站在缺乏電價政策的支持下幾無進(jìn)展，因此，通過推進(jìn)一體化項(xiàng)目，將風(fēng)電、光電、水電、核電、火電、氫能、儲能等結(jié)合，利用風(fēng)電、光電等發(fā)電的利潤空間來彌補(bǔ)儲能和光熱發(fā)電的虧損，增加系統(tǒng)儲能和調(diào)節(jié)電源的容量，從而改善新能源發(fā)電的消納。
由于具有促消納、補(bǔ)虧損等多重優(yōu)勢，多能互補(bǔ)一體化項(xiàng)目正遍地開花。各省市發(fā)布的十四五能源發(fā)展規(guī)劃中，都在強(qiáng)調(diào)多能互補(bǔ)及一體化大基地項(xiàng)目建設(shè)，華能、中國能建、大唐、三峽集團(tuán)等企業(yè)在這一市場占據(jù)了重要位置（見圖12）。
如何推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新——“試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)與資本加持”雙突破
各級政府積極推進(jìn)示范試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)
當(dāng)前，在電化學(xué)儲能所有技術(shù)路線中，鋰離子電池占主導(dǎo)地位，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，非鋰電化學(xué)儲能，如鉛碳電池、鈉硫電池、液流電池等規(guī)模普遍偏小，值得關(guān)注的是，這些電池的性能各有千秋，可應(yīng)用不同場景，如鉛碳電池主要應(yīng)用于電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、USP和可靠性頻率控制，盡管循環(huán)壽命短、能量密度低、會造成污染等問題突出，但同時具有技術(shù)成熟、成本低等優(yōu)勢（見圖13）。
正因?yàn)榇?，各級政府通過推進(jìn)示范試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，支持各種技術(shù)路線的多元發(fā)展。目前，東北、西北、華東等地均有一些在建項(xiàng)目，將鋰電、液流、鉛蓄、液流+壓縮氣路線等技術(shù)應(yīng)用到發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)等領(lǐng)域（見圖14）。
資本入場，對新型儲能技術(shù)的關(guān)注持續(xù)升溫
近年來，資本市場對儲能技術(shù)企業(yè)的關(guān)注也在持續(xù)升溫。與2020年比， 2021年儲能行業(yè)的融資金額增長238%，達(dá)到250億，這些資金主要來源于風(fēng)險(xiǎn)投資、發(fā)電集團(tuán)、電網(wǎng)公司、光伏企業(yè)、地方政府、IPO等。從投資方向看，這些投資方持續(xù)看好前瞻性儲能技術(shù)，如鈉離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能、氫能等，例如2021年3月26日，中科海鈉宣布完成億元級A輪融資，投資方為梧桐樹資本，資金將用于搭建年產(chǎn)能2000噸的鈉離子電池正、負(fù)極材料生產(chǎn)線。
如何解決儲能安全問題——需“政府重視和行業(yè)自律”雙協(xié)同
政府出臺多項(xiàng)政策落實(shí)監(jiān)管、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
各級政府一直都高度重視儲能安全問題，尤其北京“416”事故發(fā)生以后，連續(xù)出臺相關(guān)政策：如2021年8月發(fā)改委、國家能源局發(fā)布了《電化學(xué)儲能電站安全管理暫行辦法》（征求意見稿）、2021年9月國家標(biāo)準(zhǔn)委啟動編制強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《電能存儲系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求》、2021年11月工信部發(fā)布了《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件（2021年本）》等，2022年1月北京市也發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)《電力儲能系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行規(guī)范》。
在落實(shí)監(jiān)管體系方面，《電化學(xué)儲能電站安全管理暫行辦法》明確提出要形成從規(guī)劃、準(zhǔn)入、產(chǎn)品制造、設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收、并網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行維護(hù)及退役儲能電站全生命周期的監(jiān)管體系；同時明確各相關(guān)部門及各相關(guān)主體的責(zé)任，確保儲能從業(yè)者嚴(yán)守產(chǎn)業(yè)發(fā)展安全底限有法可依。
在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方面，《十四五新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》明確提出要加快制定安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對不同技術(shù)路線的新型儲能設(shè)施，研究制定覆蓋電氣安全、組件安全、電磁兼容、功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全、能量管理、運(yùn)輸安全、安裝安全、運(yùn)行安全、退役管理等全方位的安全標(biāo)準(zhǔn)；細(xì)化儲能電站接入電網(wǎng)和應(yīng)用場景類型，完善接入電網(wǎng)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)、測試驗(yàn)收、應(yīng)急管理等。
企業(yè)也在加碼布局儲能安全領(lǐng)域，多點(diǎn)突破
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年以來，國內(nèi)已有30多家企業(yè)，包括南部電源、遠(yuǎn)景能源、科陸電子等在儲能安全領(lǐng)域有新動作，從選料、設(shè)計(jì)到運(yùn)維等各階段入手，覆蓋電芯選料安全保障、模塊設(shè)計(jì)安全保障、電氣選型安全保障、電池管理系統(tǒng)級安全保障、熱均衡管理安全保障、消防系統(tǒng)安全措施等環(huán)節(jié)（見圖15）。
