一、儲能是新能源發(fā)展不可或缺的要素
全球新能源發(fā)電所占的比例在提高。
全球都在大力發(fā)展新能源，新能源發(fā)電所占的比例正在提高。
全球發(fā)電量的增長主要靠新能源出大力氣。總的來說呢，2020年全球發(fā)電總量超過2.5萬太瓦時。在這當(dāng)中，化石燃料(火電)依舊是發(fā)電的主要能源，發(fā)電量占的比例超過70%;新能源發(fā)電總量占的比例明顯上升了，2020年的時候這個比例超過25%。
增量方面，2011年全球新能源在新增電力裝機量里的占比第一次超過了傳統(tǒng)能源，到2020年的時候，這個占比已經(jīng)達到83%了，估計以后還是會在新增裝機市場占主導(dǎo)地位。
新能源讓電網(wǎng)靈活性的要求提高了。
新能源發(fā)電的出力不穩(wěn)定，用電高峰和它還有錯位的情況。
新能源發(fā)電的出力和用電高峰對不上，還不穩(wěn)定。先說用電規(guī)律，早上10點和晚上8點是兩個用電高峰?？娠L(fēng)電、光電電站呢，分別在凌晨和中午的時候發(fā)電出力大，這發(fā)電出力的時段和用電負荷差別很大。再就是，季節(jié)、天氣也會讓新能源發(fā)電的出力產(chǎn)生波動、不穩(wěn)定，得有其他電力手段來幫忙讓電網(wǎng)更穩(wěn)定。
新能源發(fā)電要進一步發(fā)展，就得提升電網(wǎng)的靈活性。要是新能源發(fā)電不穩(wěn)定，使得系統(tǒng)電力供大于求，新能源發(fā)電就會被棄掉，資源就浪費了;要是發(fā)電不穩(wěn)定讓系統(tǒng)電力供小于求呢，就會出現(xiàn)負荷削減、電力短缺的情況。所以啊，當(dāng)新能源的出力和電力負荷不匹配的時候，就得有靈活性調(diào)節(jié)資源來當(dāng)媒介進行調(diào)控，這樣才能提高電力系統(tǒng)向上和向下調(diào)節(jié)的能力，讓電力系統(tǒng)供需達到動態(tài)平衡。2020年的時候，我國像燃氣這樣的傳統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)資源裝機量占比才4.46%，而且新能源資源多的地方往往傳統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)資源少。以后新能源發(fā)電占比越來越高，新能源發(fā)電不穩(wěn)定的問題會越來越明顯，電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不夠這個問題急需解決，我國對靈活性調(diào)節(jié)資源的需求量也會進一步增多。
1.3 儲能成了新型電力系統(tǒng)里不能缺少的第四個要素。
國家積極引導(dǎo)儲能發(fā)展。
儲能成了新型電力系統(tǒng)里不能缺少的第四個要素。2021年2月25日，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布了《關(guān)于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》，把源網(wǎng)荷儲一體化的實施路徑給明確了，就是靠優(yōu)化整合本地電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負荷側(cè)的資源，以先進技術(shù)的突破和體制機制的創(chuàng)新為依靠，試著構(gòu)建源網(wǎng)荷儲高度融合的新型電力系統(tǒng)。
二、電化學(xué)儲能在眾多方案中脫穎而出
2.1 電化學(xué)儲能會嶄露頭角。
儲能技術(shù)主要有機械儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能和其他儲能這幾種路徑。
2.2 電化學(xué)儲能有三個主要的應(yīng)用場景。
?、侔l(fā)電這一側(cè)。
儲能在發(fā)電側(cè)的應(yīng)用占比是最高的，主要有平抑出力、調(diào)頻/調(diào)壓、削峰填谷這些功能。在這些功能里，削峰填谷是儲能在發(fā)電側(cè)最關(guān)鍵的功能。啥叫削峰填谷呢?就是在新能源發(fā)電量大的時候，把那些本來要被丟棄的風(fēng)、光能源給吸納進來;在新能源發(fā)電量不足的時候，就放電，這樣就能讓發(fā)電輸出變得更平滑，新能源發(fā)電的利用率也就提高了。
?、陔娋W(wǎng)這邊。
在電網(wǎng)側(cè)，儲能主要起到電力輔助服務(wù)的功能，像調(diào)峰、調(diào)頻、無功調(diào)節(jié)、電力系統(tǒng)備用和黑啟動這些都包含在內(nèi)。調(diào)峰和調(diào)頻是比較主要的輔助方式。啥是調(diào)峰呢?就是在電負荷低的“谷段”，儲能系統(tǒng)從電網(wǎng)充電;到了電負荷高的“峰段”，儲能系統(tǒng)就往電網(wǎng)放電，這樣就能讓電力需求分布變得平滑些。那調(diào)頻又是啥呢?當(dāng)用電負荷變化使得電網(wǎng)頻率有改變的時候，電網(wǎng)里各個運行機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)會按照各自的靜態(tài)特性去改變機組的功率，或者增加、減少某些機組的負荷，好讓電網(wǎng)頻率恢復(fù)，這樣就能滿足外界負荷變化的需求了。
③用戶這一邊
儲能在用戶這邊，主要有“削峰填谷”、新能源消納和容量管理這些功能。“削峰填谷”是用戶側(cè)最主要的商業(yè)模式，能套利也能存電。一般工商業(yè)用戶呢，常常在電價低的時候讓儲能充電，電價高的時候放電，這樣就能把每度電的成本降下來。像5G基站、數(shù)據(jù)中心這類用戶，要是沒電了會損失巨大，所以儲能更多時候是當(dāng)備用電源用的。
2.3 靠模式創(chuàng)新和降低成本來提升電化學(xué)儲能的經(jīng)濟性
共享儲能模式能提升經(jīng)濟性，成了儲能的新助力。
從商業(yè)模式的角度講，儲能電站要是只給單個新能源電站提供服務(wù)的話，利用率就低。為單個新能源場站服務(wù)的儲能設(shè)施，資源常常是分散的，管理起來既困難，運營成本還高。分散在場站的儲能沒辦法實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度和結(jié)算，不能參與多種電網(wǎng)側(cè)輔助服務(wù)，業(yè)務(wù)模式很難商業(yè)化。
共享儲能能拓寬儲能收益的途徑，也許能解決上面提到的難題，給發(fā)電側(cè)儲能創(chuàng)造新機會。共享儲能是這么回事：在新能源匯集站建共享儲能電站，這個儲能電站跟區(qū)域內(nèi)甚至區(qū)域外的新能源電站、供電公司都簽電費結(jié)算協(xié)議。要是新能源電站被限電了，調(diào)度機構(gòu)(電網(wǎng))就會把棄風(fēng)、棄光的電量存到共享儲能系統(tǒng)里，等到負荷側(cè)用電高峰或者有接納空間的時候再把電放出來。這樣就做到了對儲能電站的統(tǒng)一調(diào)度和管理。
三、電化學(xué)儲能大時代正在來臨
3.1 全球的電化學(xué)儲能在快速地增長。
2021年全球新增加的新型儲能有10.2GW，和上一年相比增長了117%。
2021年的時候，全球投運的電力儲能項目總共的裝機規(guī)模達到了209.4GW，和上一年比起來增長了9%。在這當(dāng)中，新型儲能裝機規(guī)模在總量里占的比例是12.2%，有25.4GW，跟上年比增長了67.7%，鋰離子電池在新型儲能的市場份額里占了超過90%。
3.2 中國的電化學(xué)儲能發(fā)展速度加快了。
2021年，在中國，新型儲能新增了2.4GW/4.9GWh。
CNESA測算出來的結(jié)果顯示，2021年的時候，中國已經(jīng)投入運營的電力儲能項目，累計裝機規(guī)模有46.1GW，這在全球市場總規(guī)模里占了22%，跟去年同期相比增長了30%。2021年新型儲能增加了2.4GW/4.9GWh，累計裝機規(guī)模達到5.73GW，和去年同期比增長了75%。鋰離子電池在新型儲能市場里占的份額是89.7%。
看新型儲能規(guī)劃在建項目的情況就能知道，2021年的時候，中國的新型儲能開始往規(guī)?；l(fā)展了。2021年規(guī)劃的、正在建設(shè)的、已經(jīng)投入運營的項目加起來有865個，規(guī)模達到26.3GW。在已經(jīng)投入運營的新型儲能項目里，主要是10 - 50MW這種中小規(guī)模的，占了46%;而規(guī)劃或者正在建設(shè)的儲能項目呢，是以50MW及以上的大規(guī)模項目為主，占比達到85%。這里面規(guī)劃在建的百兆瓦項目超過了70個，這些百兆瓦項目大多是獨立儲能或者共享儲能的形式，從規(guī)模上看，已經(jīng)具備為電網(wǎng)發(fā)揮系統(tǒng)級作用的基礎(chǔ)和條件了。
四、電化學(xué)儲能空間測算
4.1 在中國，發(fā)電側(cè)的風(fēng)光配儲是主要的增量貢獻。
發(fā)電側(cè)儲能增長主要靠風(fēng)光配儲來帶動。
2019到2021年的時候，中國光伏新增裝機量依次是30.22GW、48.75GW、52.57GW。CAPI預(yù)測了，在保守、樂觀、中性這三種情形下，2022 - 2026年中國光伏新增裝機量各是這么多：保守情況下是75、80、85、90、95GW;樂觀情況下是90、95、100、110、116GW;中性情況下是83、88、93、100、106GW，這五年的復(fù)合增長率分別為13%、17%、15%。
2019 - 2021年期間，中國風(fēng)電的新增裝機量各是24.88GW、72.50GW、46.83GW。2020年是陸上風(fēng)電享有補貼的最后一年，所以就出現(xiàn)了陸上搶裝的情況，2020年之后，風(fēng)電裝機的增長速度又恢復(fù)平穩(wěn)了。GWEC預(yù)測，2022 - 2026年中國陸上風(fēng)電新增裝機量依次為46.28GW、50.18GW、49.68GW、50.15GW、52.81GW，在全球風(fēng)電新增裝機量里占的比例分別是46%、49%、47%、42%、41%，五年的復(fù)合增長率是12%;2022 - 2026年，中國海上風(fēng)電裝機量預(yù)計會增加39GW，這個數(shù)字在全球的占比是43%。
4.2 在中國，電網(wǎng)側(cè)儲能的空間比較有限。
2022 - 2026年期間，電網(wǎng)側(cè)新型儲能的增量大概會有18GWh。
核心假設(shè)1：電網(wǎng)側(cè)就只起到調(diào)峰補充的作用;電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻需求率通常在3% - 5%，火電調(diào)頻需求大概是2%，風(fēng)光電的波動性更大，假定每年增長0.4%。
核心假設(shè)2：CNECA統(tǒng)計顯示，2021年電網(wǎng)側(cè)儲能裝機量達2.01GW，電化學(xué)調(diào)頻需求的滲透率是2.12%，調(diào)峰需求滲透率為0.04%。假設(shè)在2022 - 2024年期間，儲能調(diào)頻滲透率每年提升1%，調(diào)峰滲透率為0.01%;到了2025 - 2026年，儲能調(diào)頻滲透率為2%，調(diào)峰滲透率為0.02%。
核心假設(shè)3：電化學(xué)調(diào)頻時，電流密度大(2C)的話，容量就小，時間也短;電化學(xué)調(diào)峰時，電流密度小(1C)，容量就大，充放電的時間也長。假設(shè)電化學(xué)調(diào)頻、調(diào)峰的時間分別是1小時、2小時。
結(jié)論：我們預(yù)估在2022 - 2026年期間，電網(wǎng)側(cè)儲能的累計電量依次是4.33、6.28、8.74、13.53、19.58GWh，2022 - 2026年電網(wǎng)側(cè)新型儲能的增量大概是18GWh。
4.3 中國：用戶這邊的儲能需求會一直增長。
2022 - 2026年期間，用戶這邊新型儲能的增量大概會有13GWh。
核心假設(shè)1：《新能源藍皮書2021》預(yù)測，2025年全社會用電量會達到9.5萬億千瓦時。假定2022 - 2026年用電量的增速逐年下降，從5%降到3%。
核心假設(shè)2：假定在2022 - 2026年期間，儲能配置還是以工商業(yè)為主導(dǎo)，并且2022 - 2026年工商業(yè)用電量在全社會用電量里所占的比例保持在86%。
核心假設(shè)3：電化學(xué)儲能滲透率是用電側(cè)儲能累計裝機除以工商業(yè)功率得出的結(jié)果。按照CNECA的統(tǒng)計，2021年用戶側(cè)儲能裝機量為1.37GW，這樣就能算出2021年電化學(xué)儲能滲透率是0.08%。假定2022 - 2026年電化學(xué)儲能滲透率的增速每年增加0.01%。
核心假設(shè)4：設(shè)定2022 - 2024年每套儲能的充放電時長是2小時。
結(jié)論：我們預(yù)估在2022 - 2026年期間，電網(wǎng)側(cè)儲能的累計電量依次是4.25、6.17、8.55、11.44、14.89GWh，2022 - 2026年電網(wǎng)側(cè)新型儲能的增量大概是13GWh。
五、電化學(xué)儲能非電芯重點環(huán)節(jié)梳理
5.1 電化學(xué)儲能系統(tǒng)的組成
電化學(xué)儲能系統(tǒng)牽涉到很多環(huán)節(jié)。
儲能產(chǎn)業(yè)的上游主要是電池制造，像正負極材料、電解液、隔膜這些都包含在內(nèi);中游是儲能系統(tǒng)集成商，負責(zé)整個儲能系統(tǒng)的設(shè)計，還有電池組、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、儲能變流器等多個子系統(tǒng)的選型;經(jīng)由EPC整包廠商建好后，就能供發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)等領(lǐng)域使用了。
儲能這個領(lǐng)域有很多企業(yè)參與其中，主要有像寧德時代、中儲國能、億緯動力這類的儲能技術(shù)提供商，還有上能電氣、科華數(shù)能、索英電氣這樣的儲能PCS提供商，以及海博思創(chuàng)、電工時代、科華數(shù)能這種儲能系統(tǒng)集成商等等。
5.2 電化學(xué)儲能的溫控系統(tǒng)
鋰電池運行時對溫度要求很嚴(yán)，溫控系統(tǒng)可起到重要作用。
電池要想實現(xiàn)全部性能，最佳的工作溫度范圍是15°C到35°C。在這個溫度范圍里，電池運行起來最有效、最可靠也最安全。要是超出這個標(biāo)準(zhǔn)范圍，電池容量會變小，化學(xué)反應(yīng)速度會減慢，生命周期成本也會增加。
因為鋰電池運行受溫度條件限制，所以溫控系統(tǒng)對鋰電儲能系統(tǒng)正常運行來說特別關(guān)鍵?，F(xiàn)在主要的溫控方案有一體式頂出風(fēng)空調(diào)+風(fēng)管精確送風(fēng)方案、分體式冷熱通道隔離方案、頂置式空調(diào)+風(fēng)管精確送風(fēng)方案、一體式下出風(fēng)方案、風(fēng)冷冷水型溫控方案等。
5.3 電化學(xué)儲能方面的消防系統(tǒng)
儲能柜必須要有消防系統(tǒng)，它能預(yù)警，還能消災(zāi)。
不完全統(tǒng)計顯示，2011年到2021年這期間，全球發(fā)生了50起儲能電站起火爆炸事故。電池管理系統(tǒng)有缺陷、鋰電池內(nèi)部熱失控等是這些事故的主要原因。所以啊，消防系統(tǒng)對儲能柜來說是必不可少的，它能起到預(yù)警和減災(zāi)的作用。
消防系統(tǒng)主要是由火災(zāi)探測器、火災(zāi)控制器、聲光報警器、通訊控制器、聲光報警及手動開關(guān)、滅火裝置等構(gòu)成的。在有火災(zāi)隱患或者火災(zāi)剛發(fā)生的時候，系統(tǒng)能很快探測到火災(zāi)險情，然后發(fā)出預(yù)警、報警信號。等到達到事先設(shè)定好的確定火災(zāi)的條件時，系統(tǒng)就會自動開啟滅火裝置，在火災(zāi)還沒發(fā)展起來的時候就把火撲滅，這樣就能保護儲能集裝箱的安全了。
儲能柜整體價值里，消防系統(tǒng)的價值量差不多占2% - 4%，換算一下的話，大概是4 - 16萬/MWh。
六、電化學(xué)儲能非電芯重點公司分析
6.1 英維克可是儲能溫控方面的龍頭企業(yè)，它的市占率在行業(yè)里是領(lǐng)先的。
在數(shù)據(jù)中心溫控設(shè)備這塊深耕，是機房溫控領(lǐng)域的老大。
英維克一門心思地給數(shù)據(jù)中心、移動通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)儲能、工業(yè)自動化、軌交列車、電動客車、冷鏈運輸?shù)确矫嫣峁峁芾砗铜h(huán)境控制的產(chǎn)品、解決方案。在機房溫控這一塊，公司在全國處于領(lǐng)先水平，騰訊、哈里巴巴、萬國數(shù)據(jù)、中國移動等都是它的核心客戶。
英維克的儲能溫控系統(tǒng)，已經(jīng)在好多項目里得到成熟應(yīng)用了，像杭州未來科技城儲能項目、國家電網(wǎng)三站合一示范項目、平高用戶側(cè)集裝箱儲能項目、南都用戶側(cè)集裝箱儲能項目，還有比亞迪英國儲能項目等等。
6.2 同飛股份：儲能溫控業(yè)務(wù)在大客戶方面有了突破，有希望快速發(fā)展。
公司把數(shù)控裝備和新能源溫控設(shè)備當(dāng)作引擎，其四大產(chǎn)品覆蓋多種場景與領(lǐng)域。
這家公司在國內(nèi)工業(yè)溫控綜合解決方案服務(wù)方面處于領(lǐng)先地位。其產(chǎn)品包含液冷、空冷等多種場景下的工業(yè)溫控方案，能給儲能系統(tǒng)、智能制造裝備、半導(dǎo)體設(shè)備、輸變電、電氣傳動、新能源發(fā)電、氫能、新能源汽車等領(lǐng)域供應(yīng)專業(yè)的溫控產(chǎn)品。
公司有四大類產(chǎn)品，分別是液體恒溫設(shè)備、電氣箱恒溫裝置、純水冷卻單元以及特種換熱器。公司的發(fā)展戰(zhàn)略是，在儲能和半導(dǎo)體領(lǐng)域的溫控業(yè)務(wù)上快速推進，把中高端裝備制造溫控業(yè)務(wù)做精，將電力電子裝置溫控業(yè)務(wù)做強，特種換熱器業(yè)務(wù)則穩(wěn)步發(fā)展。
在儲能這一塊，公司有儲能集成商、電力電子子系統(tǒng)之類的核心客戶資源。現(xiàn)在呢，公司已經(jīng)是陽光電源儲能溫控的關(guān)鍵供應(yīng)商了，公司的儲能業(yè)務(wù)很可能會迎來業(yè)務(wù)量的大增。
6.3青鳥消防：消防方面的龍頭企業(yè)，開始在儲能消防領(lǐng)域發(fā)力。
3+2+2這種模式能引領(lǐng)發(fā)展，在儲能領(lǐng)域，消防探測和聚焦式滅火這兩方面都要發(fā)力。
公司的業(yè)務(wù)框架是“3+2+2”模式。有“三駕馬車”，這“三駕馬車”就是通用消防報警、應(yīng)急照明與智能疏散、工業(yè)消防。還有氣體類的自動滅火和氣體檢測業(yè)務(wù)，再有就是以智慧消防、家用消防為核心的“兩顆新星”。在這些基礎(chǔ)上，不斷往安防、物聯(lián)網(wǎng)這些相關(guān)領(lǐng)域拓展，這樣就能達成“消防安全+物聯(lián)網(wǎng)”的全球化目標(biāo)。公司的消防安全產(chǎn)品體系又專業(yè)、又豐富、還齊全，貫穿了火災(zāi)安全管理(從早期預(yù)警，到報警，再到防火，然后疏散逃生，最后滅火)的整個過程，真的做到了形成“一站式”的產(chǎn)品與服務(wù)的閉環(huán)。
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