户用储能系统及部件产业深度调研及未来发展现状趋势

户用储能系统及部件产业深度调研及未来发展现状趋势

储能发展的重要性及市场分析储能，字面意思就是储存能量。简单讲就是使能量转化为在自然条件下稳定存在的能源，即在能量多余时，用特殊装置将能量储存起来，在需要时可以将能量释放出来，从而起到调节能量供需在时空和强度上不匹配的作用。储能能根据能量存储形式的不同，广义储能包括电储能、热储能和氢储能三类。电储能是最主要的储能方式，按照存储原理的不同又分为电化学储能和机械储能两种技术类型。储能系统的构成中，电池是储能系统最重要的组成部分。根据BNEF统计，电池成本占储能系统的50%以上。储能电池系统成本由电芯、结构件、BMS、箱体、辅料、制造费用等综合成本组成。电芯占据80%左右的成本，Pack（包含结构件、BMS、箱体、辅料、制造费用等）成本占据整个电池包成本约20%。储能系统的生产工艺主要分为两个工段：电池模组生产工段、系统组装工段。储能诞生之初的使命就是为了调节电力资源，削峰填谷，缓解电力压力。储能在产业链中的位置储能电池产业链可分为上游原材料及设备、中游储能系统及集成、下游电力系统储能应用。储能电池上游的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等；上游的集成系统设备主要包括涂布机、搅拌机等。产业链中游主要为储能系统的集成与制造，对于一个完整的储能系统，一般包括电池组、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）以及储能变流器（PCS）四大组成部分。产业链下游的应用场景主要发电侧、电网侧和用户侧的电力系统储能。储能系统，主要包括电芯、能量管理系统、电池管理系统、双向逆变器、系统集成等，其中，电芯作用是储备与释放电能，成本占67%，电池管理系统作用是监测、评估、保护、均衡电池等。储能行面临的机遇（一）环境保护问题和能源短缺问题驱动储能行技术发展全球环境污染，温室效应，气候变化以及石油等传统化石能源的短缺问题已成为世界性共识。世界各国陆续出台了多项政策鼓励清洁能源发展，当前，部分发达国家已经实现了碳达峰，如英国、法国和德国在上世纪90年代已经实现碳达峰，美国、日本也分别于2007年和2008年实现碳达峰。2021年3月全国两会，碳达峰和碳中和被首次写入我国政府工作报告。当前，在双碳目标要求下，我国已明确了构建以新能源为主体的新型电力系统的战略方针，确立了以现代能源体系为中心的长期发展道路。储能作为解决新能源发电间歇性和不稳定性的关键技术，是双碳战略发展进程中不可或缺的关键要素，也已上升到了国家战略层面。伴随着随机性，波动性的可再生能源大规模并网以及电动汽车、分布式电源等交互式设备大量接入，电力系统将呈现高比例可再生能源、高比例电力电子化的双高特点，电力系统在供需平衡、系统调节、配网运行、控制保护等方面都将发生显著变化，面临一系列新的挑战。为了实现以新能源为主体的新型电力系统的负荷平衡，储能将发挥重要作用。（二）产业政策助力储能行发展储能产业是中国战略性新兴产业的重要组成部分，加快储能产业发展，对于构建清洁低碳、安全高效的现代能源产业体系，推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要战略意义，同时还将带动从材料制备到系统集成全产业链发展，成为提升产业发展水平、推动经济社会发展的新动能。近年来储能产业相关政策频繁出台，对储能行业的长期健康发展具有重大意义。2019年6月，国家发改委办公厅、科技部办公厅、工业和信息化部办公厅和国家能源局综合司联合发布《贯彻落实<关于促进储能技术与产业发展的指导意见>2019-2020年行动计划》，提出加强先进储能技术研发、完善储能产业发展政策、推动储能项目示范及应用等行动计划。2020年6月，国家能源局印发《2020年能源工作指导意见》，明确提出加大储能发展力度，具体包括研究实施促进储能技术与产业发展的政策，开展储能示范项目征集与评选，积极探索储能应用于可再生能源消纳、电力辅助服务、分布式电力和微电网等技术模式和商业模式，建立健全储能标准体系和信息化平台。2021年3月，十三届全国人大四次会议通过《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，指出中国要持续推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，提升清洁能源消纳和存储能力，加快抽水蓄能电站建设和新型储能技术规模化应用。2021年7月15日，国家发改委联合国家能源局正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，明确提出到2025年，中国新型储能装机规模达30GW以上，未来五年实现新型储能从商业化初期向规模化转变，到2030年实现新型储能全面市场化。海外市场方面，近年来各国发展储能相关政策主要集中在以下几个方面：在储能尚未推广或刚刚起步的国家或地区，发展储能逐渐被纳入国家战略规划，政府开始制定储能的发展路线图；在储能已具备一定规模或产业相对发达的国家或地区，政府多采用税收优惠或补贴的方式，以促进储能成本下降和规模应用；在储能逐步深入参与辅助服务市场的国家或地区，政府通过开放区域电力市场，为储能应用实现多重价值、提供高品质服务创造平台。未来，随着以上储能行业相关产业政策不断落地，储能行业预期将迎来快速发展阶段。国内储能市场现状全球锂离子电池储能技术装机规模逐年上涨，占全球储能累计装机规模比重不断扩大，锂离子电池储能市场需求量大，截至2021年，中国锂离子电池储能技术装机规模为5．2GW，占比为11．2%。全球储能电池装机量及增速逐年上涨，全球储能电池市场需求量大；中国储能锂电池产量上涨，下游需求量大，2021年疫情稳定后产能增速明显。据CNESA统计，2021年中国已投运电储能项目累计装机规模46．1GW，同比增长30%。其中，新型储能累计装机规模达到5．73GW，同比增长75%。2021年中国新增投运电力储能项目装机规模突破10GW，其中抽水蓄能新增规模8GW，同比增长437%，新型储能新增规模达2．4GW，同比增长54%。新增百兆级项目数量达到78个，为20年同期9倍。从中国发电量结构来看，火电占比持续下降，从2011年的81．7%下降至2021年的67．4%。可再生能源占比则由2011年的18．3%上升到2021年的32．6%。其中，风电、太阳能、核电发电占比增长至7．8%（2011年:1．5%）、3．9%、4．9%（2011年:1．8%）。装机量方面，2021年全国累计发电装机容量约2，377GW，同比增长8%，接近过去5年的平均增速。2021年风光新增装机合计占全国新增发电装机量58．1%（风电:27%，光伏:31．1%）。据中电联预测，2022年底累计全口径发电装机容量预测将达到2，600GW。其中，非化石能源发电装机合计将达到1，300GW，占累计装机量的50%。未来，可以预见到储能行业的未来景气度可能会高于光伏和风电。截至2021年底，中国新型储能累计装机规模只有5．73GW，假设以发改委2025年规模30GW目标计算，年复合增速高达51%。而光伏新增装机量乐观估计到2025年复合增速也就20%。从这一点看，储能未来的爆发力会更强。新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。近年来，国家陆续出台配套储能政策，其中硬性指标与扶持鼓励双管齐下，从电价机制、项目管理、市场交易、技术攻关、商业模式、发展目标等多个维度进行了顶层设计，助力行业向规范化、产业化、市场化发展。根据《十四五新型储能发展实施方案》、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》和《国家发展改革委国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见》要求。到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件。其中，电化学储能技术性能进一步提升，系统成本降低30%以上；火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源的新型储能技术、百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用；兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟；氢储能、热（冷）储能等长时间尺度储能技术取得突破。到2030年，新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列，市场机制、商业模式、标准体系成熟健全，与电力系统各环节深度融合发展，基本满足构建新型电力系统需求，全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现。2020年9月中国明确提出2030年碳达峰与2060年碳中和目标，实现碳达峰与碳中和，最重要的就是能源供给侧实现能源替代可再生能源发电。上图是国家这两年来出的一些相关政策。国家密集出台多项有关储能发展的纲领性文件及细化实施方案，可以预计十四五期间中国储能行业在宏观政策的推动下将加速发展。2021年7月，发改委和国家能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，首次明确储能装机量的量化目标：到2025年，新型储能装机规模达30GW以上，并实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。到2030年，向全面市场化发展。此外，近日出台的《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》更是为国内储能行业带来实质性利好。《通知》提出鼓励新型储能可作为独立储能自主参与电力市场，推动独立储能参与电力市场配合电网调峰，明确了新型储能在参与电力市场的角色及交易机制等。这一举措将可进一步加快储能市场铺开。除了国家政策，地方上也陆续出台各种政策，主要体现在：发电侧的技术要求上，以及用户侧补贴（如调峰补贴）上。综合来看，目前地方政策对储能的支持力度：发电侧>电网侧>用户侧。地方政府更多倾向于出台发电侧政策，发电侧政策可分为两大类：1）强制配置，2）鼓励配置，在审批项目给予评分倾斜或优先支持。储能行业发展情况（一）储能技术简介储能即能量的存储，指通过某种介质或设备，将一种形式的能量转化成另一种较为稳定的能量形式并存储，在需要时以特定能量形式释放出来的一系列技术和措施。根据储能原理的不同，可以细分为机械储能、电磁储能和电化学储能等。根据CNESA，截至2021年末，在全球累计储能装机规模中，86．2%为抽水蓄能；在中国累计储能装机规模中，86．3%为抽水蓄能，均为占比最高的储能形式，但受地理选址和建设施工的局限较多。凭借受地理条件影响较小、建设周期较短、能量密度大等优势，电化学储能可灵活运用于各类电力储能场景中，是当前应用范围最广、发展潜力最大的电力储能技术，包括钠硫电池、液流电池、锂离子电池等，主要应用于分钟至小时级的工作场景。（二）储能技术应用场景与商业模式储能在电力系统中具有丰富的应用场景，通常将储能的应用场景分为发电侧、电网侧和用户侧，不同场景下对应的储能系统商业模式有所区别。在发电侧和电网侧，储能系统主要用于可再生能源并网，以平滑电力输出，进而缓解以光伏、风电为代表的新能源发电因其间歇性与波动性对电网稳定性带来的冲击和弃风弃光等电力消纳问题。不同于传统的火电、水电，光伏发电输出功率受到光照强度、温度等因素影响，同时其发电在日间达到高峰进而无法直接匹配傍晚和夜间的用电需求；风力发电由于其受风力驱动的特性进而会受到风速、风力等自然条件影响，输出功率存在季节性甚至日间差异。由于电力的输出、配送、使用同时完成，因此整个电力系统必须时刻处于动态平衡状态，进而对于稳定性提出极高要求，当电源端功率与负荷端功率不同时，电力系统频率发生变化，导致电网不稳定。由于电网并网发电功率和用户端的用电功率均具有瞬时特性，电网始终处于波动变化中。为保障电力系统安全稳定运行，需要电网侧提供辅助服务。根据提供方式的不同，电力辅助服务可分为基本辅助服务和有偿辅助服务。基本电力辅助服务是指机组为保障电力系统安全稳定运行必须提供的无偿辅助服务，包括一次调频、基本调峰、基本无功调节。有偿电力辅助服务包括二次调频、有偿调峰、自动电压控制（AVC）、备用、转动惯量、爬坡、黑启动等。目前发电侧和电网侧储能系统的主要商业模式为提供以调峰调频为主的电力辅助服务并进行收费。在用户侧，提高新能源的自发自用比例和谷电峰用应用比较普遍。户用储能市场主要将光伏发电和储能系统结合，以实现高比例的低成本光伏电力自发自用为目的，降低用户的用电成本并利用储能系统的离网能力提高用户的用电稳定性。此外，电价峰谷价差现象在国内外诸多地区较为常见，因此利用储能系统通过峰谷电价赚取利润具备可行性。因为峰谷价差的存在，无论是工商业用户单独安装储能，还是安装光储一体化的用户均可以在电价处于低谷时利用储能系统存储电能，在电价处于高峰时减少使用电网电能的数量甚至从储能系统中释放电能出售，进而通过峰谷电价获取收益。与此同时，配置储能系统可在停电情况或无电的情况下保障电力供应，将电力短缺带来的损失降至最低。对于存在两部制电价（容量电费和电量电费）的国家或地区，储能还可帮助电力使用者降低容量电费以降低用电成本。（三）储能行业的市场容量根据CNESA的相关报告，截至2021年末，全球已投运储能项目累计装机功率达到209．4GW，较2020年末191．1GW同比增长约9．6%。新型储能的累计装机规模为25．4GW，同比增长67．7%。截至2021年末，中国已投运储能项目累计装机功率达到46．1GW，较2020年末35．6GW同比增长29．5%，占全球累计装机功率22．0%，占比较2020年末提升3．4个百分点。其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为39．8GW，所占比重与去年同期相比再次下降，约为3个百分点。市场增量主要来自锂电子电池、铅蓄电池、压缩空气等新型储能，其累计装机规模达到5．73GW，同比增长74．5%。2021年，中国新型储能新增规模首次突破2GW，达到2．45GW，同比增长56．7%。新型储能中，锂离子电池和压缩空气均有百兆瓦级项目并网运行。从新型储能规划在建项目情况来看，2021年中国新型储能走向规模化发展。2021年规划、在建、投运的项目共计851个、约26．3GW。其中投运的新型储能项目主要以小于10MW的中小体量为主，数量占比约76．5%；规划中和在建的储能项目以10MW及以上的大体量项目为主，数量占比达到62．0%，其中规划在建的百兆瓦项目超过70个，在体量上具备为电网提供储能支持的基础和条件。物理储能行业概况物理储能作为最成熟并已形成商业化的储能方式，它主要包括抽水蓄能、压缩空气蓄能等。根据中关村储能产业技术联盟（CNESA）数据统计，截至2020年底全球储能装机规模中，抽水蓄能占比达到90．3%，占据绝对的主导地位。电化学储能行业概况电化学储能作为近几年增长最迅猛的储能方式，增长速度由2018年的3．7%迅速提升到2020年的7．5%，受益于储能技术的快速进步，单位成本逐渐降低，具备了良好的商业化运用条件，它主要包括以下几种方式：锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能。由于电化学储能需要考虑寿命、安全性，以及经济成本的问题，而锂离子电池储能具有能量密度高、商业应用广、单位成本不断下降、技术成熟，由此锂离子电池储能成为全球电化学储能的霸主地位。根据数据显示，截至2020年底，锂离子电池占电化学储能装机量的92%，钠硫电池和铅蓄电池分别占比3．6%、3．5%。目前锂离子储能主要采用磷酸铁锂电池技术储能市场巨大，随着技术进步，储能方式也会产生缓慢变化，未来代表性的储能技术包括超导储能和超级电容器储能等。储能行业进入壁垒（一）储能行认证壁垒对于储能企业而言，在不同国家销售通常需要先经过当地的产品认证，涉及大量严格的安全标准和复杂的认证程序，对进入者提出了较高要求。部分国