開(kāi)發(fā)新能源技術(shù)：儲能技術(shù) | 地大熱能 清潔低碳能源服務(wù)商

地大熱能清潔低碳能源網(wǎng)訊：近年來(lái)，科技的進(jìn)步使得通過(guò)新能源技術(shù)進(jìn)行減碳逐步落地，經(jīng)濟性上也具備了大規模推廣的基礎。在此時(shí)刻，全球碳達峰、碳中和雙碳理念應運而出，能源替代的浪潮也隨之到來(lái)。我國是碳排放量最大的國家，碳減任務(wù)不容輕視。電力行業(yè)作為我國最大的碳排放行業(yè)，占比超過(guò)40%，因此，新能源發(fā)電是實(shí)現雙碳目標的重中之重。上至國家，下至企業(yè)，光伏、風(fēng)能作為減碳的核心技術(shù)手段得到了高度的重視，近年來(lái)駛入了高速發(fā)展的階段，取得了矚目的成績(jì)。

1月25日，國家能源局發(fā)布的最新數據顯示，2021年我國風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機規模超過(guò)1億千瓦。據統計，我國2021年新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量約5300萬(wàn)千瓦，連續9年穩居世界首位。截至2021年底，光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量達到3.06億千瓦，突破3億千瓦大關(guān)，連續7年穩居全球首位。風(fēng)電同樣突破3億千瓦大關(guān)，較2016年底實(shí)現翻番，是2020年底歐盟風(fēng)電總裝機的1.4倍、是美國的2.6倍，已連續12年穩居全球第一。

今年上半年能源局根據能源局印發(fā)的《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)建設有關(guān)事項的通知》中，所提出的目標是2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì )用電量的比重達到11%左右，到2025年，風(fēng)、光發(fā)電量占比將達到16.5%。根據有關(guān)研究機構初步測算，到2030年非化石能源的一次能源消費比重要達到25%左右。到2060年，我國非化石能源消費占比將由目前的16%左右提升到80%以上，非化石能源發(fā)電量占比將由目前的34%左右提高到90%以上。

與此同時(shí)，新能源消納取得新進(jìn)展，風(fēng)電、光伏利用率分別達到96.9%、97.9%。就目前階段來(lái)看，在替代傳統石化能源的道路上，新能源發(fā)電如同是一條與生俱來(lái)的傷腿，行走步履蹣跚。想要勝任供電主力位置和實(shí)現雙碳目標，還得靠儲能技術(shù)把這條傷腿給接上。

01 儲能是未來(lái)電網(wǎng)的重要組成環(huán)節

光伏、風(fēng)力發(fā)電分別依賴(lài)于太陽(yáng)能(9.940, -0.09, -0.90%)和風(fēng)力，而這些自然之力具有天然的波動(dòng)性和間歇性，可以轉換成多少電力存在著(zhù)不可預測性。太陽(yáng)朝起夕落，光伏發(fā)電便注定隨之變化，從早開(kāi)始發(fā)力，正午達到峰值后回落，晚間隨太陽(yáng)落下而停息。

風(fēng)力發(fā)電，同樣如此。

造成的結果便是供需失衡，在用電較高的時(shí)候無(wú)法提供充沛的電力，在用電較低的時(shí)候電力過(guò)剩。波動(dòng)性造成的另一個(gè)問(wèn)題是電網(wǎng)供電的頻率極其不穩定，而頻率的波動(dòng)，是衡量電能質(zhì)量好壞的重要指標之一。小幅度的頻率波動(dòng)，可能影響用電電器的正常使用，大幅度的頻率波動(dòng)，會(huì )危害發(fā)電機的正常運行。比如，頻率變化將引起電動(dòng)機轉速的變化，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量，重則損壞機械，引發(fā)事故。不僅各行各業(yè)都將因頻率變化而出現殘次品，居民的生活用電也將受到較大的影響。因此，頻率不穩定帶來(lái)的危害是很大的，所以如何保證新能源發(fā)電頻率的穩定值變成了亟待解決的問(wèn)題。擺在眼前的問(wèn)題便是是否有更清潔更高效的解決方案來(lái)替代火電呢？

答案是肯定的。從長(cháng)遠發(fā)展的角度來(lái)考慮，提前儲備好電力的想法便應運而生，儲能走向了歷史舞臺中心。一方面，通過(guò)削峰填谷，可以解決峰谷時(shí)段發(fā)電量與用電負荷不匹配的問(wèn)題；另一方面，可以參與提供電力輔助服務(wù)，解決風(fēng)光發(fā)電的波動(dòng)性和隨機性導致的電網(wǎng)不穩定。此外，通過(guò)儲能系統的存儲和釋放能量，提供了額外的容量支撐，吸收過(guò)剩電力、減少“棄風(fēng)棄光”以及即時(shí)并網(wǎng)。歷來(lái)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始終離不開(kāi)政策上的支持，政策上的變化，其節奏和力度往往意味著(zhù)產(chǎn)業(yè)的成熟程度。

02 好風(fēng)憑借力

隨著(zhù)電力改革的不斷深化，峰谷價(jià)差的擴大將成為市場(chǎng)化的必然趨勢。

2021年7月23日，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》。文件指出：到2025年，實(shí)現新型儲能從商業(yè)化初期向規?；l(fā)展轉變，裝機規模達3000萬(wàn)千瓦以上。到2030年，實(shí)現新型儲能全面市場(chǎng)化發(fā)展。

2021年7月26日國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機制的通知》，明確在保持銷(xiāo)售電價(jià)總水平基本穩定的基礎上，進(jìn)一步完善目錄分時(shí)電價(jià)機制，更好引導用戶(hù)削峰填谷、改善電力供需狀況、促進(jìn)新能源消納。

將優(yōu)化峰谷電價(jià)機制，并建立尖峰電價(jià)機制，尖峰電價(jià)在峰段電價(jià)基礎上上浮比例原則上不低于20%。

地方政府層面上多點(diǎn)開(kāi)花，繼2020年年初多省發(fā)文鼓勵或強制要求新能源配套儲能之后，新能源配儲能成為儲能市場(chǎng)熱議話(huà)題。截至2021年6月，我國已有25省份發(fā)布文件明確提出新能源配儲能。

2021年10月31日，江蘇省、北京市、甘肅省等地國網(wǎng)電力公司發(fā)布代理購電公告，自2021年12月1日起，高耗能企業(yè)購電價(jià)格按照普通代理購電用戶(hù)1.5倍執行。

03 抽水儲能和電化學(xué)儲能相輔相成

儲能，并不是一件新鮮事，早在20世紀60年代，日、美、西歐等國家便開(kāi)啟了抽水儲能建設的高峰期，歷經(jīng)多年發(fā)展，目前已成為使用規模最大、技術(shù)最成熟、成本最低的儲能技術(shù)。其原理也不難理解，在用電低峰期將水從地勢較低的水庫抽到地勢較高的水庫，在用電高峰期將高地勢水庫的水下放到地勢低的水庫，利用高度差產(chǎn)生的重力勢能來(lái)發(fā)電。除了抽水蓄能外，主要的儲能方式還包括電化學(xué)（電池）儲能、熔融鹽儲熱、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。

抽水儲能目前擁有其它儲能都無(wú)法比擬的優(yōu)勢，一個(gè)是在于它的成本，全生命周期成本不到0.3元/kwh，大幅低于現有儲能技術(shù)。另一個(gè)就是在于儲能的規模和轉化效率，大規模抽水蓄能可以有效利用在電力調峰上面，轉換效率可以達到70%-80%。但問(wèn)題同樣存在，對選址環(huán)境、地形條件及水文環(huán)境要求較高，建設周期長(cháng)達3-5年，響應速度基本在分鐘級別的水平。而電化學(xué)儲能搭載了鋰電池、鉛酸電池，響應速度達到百毫秒級，更適合用在一次調頻上。相較其他儲能方式而言，電化學(xué)儲能擁有更高的能量密度和轉換效率，場(chǎng)景應用、建設周期更為靈活，產(chǎn)業(yè)鏈配套更加成熟，增長(cháng)潛力較大。

根據統計，截至2020年底，全球已投運儲能項目累計裝機規模191.1GW，同比增長(cháng)3.4%。其中，抽水儲能的累計裝機規模最大，為172.5GW，同比增長(cháng)0.9%；電化學(xué)儲能的累計裝機規模緊隨其后，為14.2GW，同比增長(cháng)49%；其中，鋰離子電池的累計裝機規模最大，為13.1GW，首次突破10GW大關(guān)。我們可以做出這樣的判斷：抽水儲能和電化學(xué)儲能是最為重要的兩種儲能方式，二者相輔相成，共同實(shí)現調峰調頻的作用。

數據來(lái)源：浙能集團研究院，東方證券研究所數據來(lái)源：浙能集團研究院，東方證券研究所

04 儲能的核心環(huán)節

電化學(xué)儲能系統主要由電池組、電池管理系統（BMS）、能量管理系統（EMS）、儲能逆變器（PCS）以及其他電氣設備構成。電池組成本占比最高大約60%，其次為儲能逆變器15%左右，電池管理系統和能量管理系統加起來(lái)大概占比15%。這組數據充分說(shuō)明了兩個(gè)問(wèn)題，其一，電池組成本是電化學(xué)（電池）儲能系統的主要成本，是未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)迭代和降成本的主要環(huán)節。

其二，產(chǎn)業(yè)鏈最核心的環(huán)節在于電池組和逆變器上。

首先來(lái)看電池組，目前來(lái)看，磷酸鐵鋰電池憑借高安全性、高循環(huán)壽命、低成本優(yōu)勢已成為儲能場(chǎng)景的首選，2019年新增儲能鋰電池中磷酸鐵鋰電池占比85%以上。

這一領(lǐng)域的競爭格局可以參考動(dòng)力電池領(lǐng)域，可以完全延伸過(guò)來(lái)，電池組代表企業(yè)包括寧德時(shí)代(530.770, -2.59, -0.49%)、比亞迪(251.350, 1.75, 0.70%)、億緯鋰能(87.510, -1.99, -2.22%)、派能科技(149.800, 1.80, 1.22%)等。

有意思的是，電池儲能技術(shù)坡長(cháng)雪厚，具備多種技術(shù)路徑發(fā)展迭代。比如，成本和資源占優(yōu)的鈉離子電池可以有效填補鋰離子稀缺的問(wèn)題，更高性能的固態(tài)電池，鋰-空氣電池等等。多種技術(shù)路徑看似競爭激烈，實(shí)則帶來(lái)百家爭鳴百花齊放的局面，共同為電池儲能技術(shù)的發(fā)展貢獻力量。

寧德時(shí)代自2014年便有儲能業(yè)務(wù)，2018年設立單獨的儲能事業(yè)部開(kāi)始大力發(fā)展儲能業(yè)務(wù)。2020年儲能電池出貨568MWh，同比增長(cháng)47%；儲能實(shí)現收入19.43 億元，同比增長(cháng)219%，儲能板塊毛利率水平達到35%左右。

2021H1儲能板塊營(yíng)收達到47億，毛利率36.6%，遠高于動(dòng)力電池23%的毛利率，已經(jīng)成為第二增長(cháng)曲線(xiàn)。

比亞迪2019年戶(hù)用儲能在歐洲市占率排名第二，僅次于Sonnen。2020年公司儲能電池海外出貨為438MWh，儲能系統出貨213MW；派能科技客戶(hù)多為境外儲能系統集成商，主攻海外用戶(hù)側，2020年公司實(shí)現儲能收入10.45億元，同比增長(cháng)40%。

儲能逆變器領(lǐng)域的競爭格局同樣可以參考光伏逆變器，代表企業(yè)包括陽(yáng)光電源(122.370, 1.27, 1.05%)、固德威(429.220, 5.92, 1.40%)、英威騰(7.350, 0.06, 0.82%)等，基于在光伏逆變器行業(yè)的多年技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗，形成較高壁壘，在儲能行業(yè)具備先發(fā)者優(yōu)勢。

儲能變流器的單W價(jià)值量、單W利潤均超過(guò)光伏逆變器。雖然儲能變流器的絕對需求量在近幾年仍低于光伏，但是其利潤貢獻比例相對光伏逆變器將大幅提升，行業(yè)整體利潤比例同樣將大幅提升。逆變器作為儲能價(jià)值量最大的配件之一，核心的競爭力體現在產(chǎn)品迭代上，如同光伏逆變器一樣，不同型號對應不同的逆變器。在儲能技術(shù)較快的迭代基礎上，不斷推出新產(chǎn)品使得企業(yè)造血能力極強，毛利率得到了有效保障。

逆變器龍頭企業(yè)的儲能業(yè)務(wù)自2018年開(kāi)始爆發(fā)。陽(yáng)光電源2020年儲能業(yè)務(wù)規模達到11.69 億，毛利率22%，同公司光伏逆變器的盈利能力相仿。固德威2019年在用戶(hù)側儲能逆變器出貨量全球第一，2020年貢獻收入1.6億元，同比增長(cháng)45%。

目前國內電池儲能系統成本約1.5元/Wh。根據BNEF預計，到2025年系統初始成本有望降低至0.84元/Wh。具體來(lái)看，一方面降低電芯成本至0.5元/Wh以下，另一方面降低土建、安裝、接網(wǎng)等非技術(shù)成本。根據東方證券(12.180, -0.08, -0.65%)預測，預計2025年全國新增工商業(yè)電池儲能裝機11.53GWh，2021-2025年累計新增裝機33.5GWh，復合增速達到78.6%。

電池儲能產(chǎn)業(yè)未來(lái)前景一片光明。

05 結語(yǔ)

新能源發(fā)電替代傳統能源是確定性的?？墒?，自身的波動(dòng)性和間歇性產(chǎn)生的不確定性使得新能源電力供應存在著(zhù)調峰調頻的需求。能源替代這條路徑上，新能源發(fā)電這條腿還得靠?jì)δ芙由戏侥芙〔饺顼w。顯而易見(jiàn)，儲能是未來(lái)電力系統不可或缺的重要環(huán)節。以電池技術(shù)為主的儲能技術(shù)是其中重要的組成部分，在性能優(yōu)勢的前提下已經(jīng)逐步具備了經(jīng)濟性，具備了規?；茝V的基礎。由電池儲能掀起的又一波新能源浪潮很快就會(huì )來(lái)臨。