户用储能系统及部件行业发展概况

户用储能系统及部件行业发展概况

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。储能变流器市场容量GGII调研显示，2022年，中国储能锂电池产业链规模破2000亿，其中电力储能产业链规模从2021年480亿元，增至2022年1600亿元，其中PCS增幅达248%。根据CNESA统计，2021年阳光电源、科华数据、比亚迪PCS全球出货量位居前三位，占据主要市场。储能变流器作为储能系统充放电开关，是储能系统中的技术壁垒。储能变流器决定了输出电能的质量和特征，很大程度影响着电池的寿命，目前国内形成了成熟的组串式和集中式成熟的规模化储能变流器产业链，伴随着储能装机量的提升，行业进入爆发期，各公司百家争鸣，需求的扩张为这个行业带来巨大红利。同时受限于上游IGBT供应不足，IGBT国产化进程加速，储能变流器行业机遇大增。储能管理系统，是指为基于磷酸铁锂电池、超级电容等储能元件经过多串并组合而成的储能模组提供电源管理、保护等功能的系统。储能管理系统（ESMS）包括但不限于电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）等。储能管理系统作为储能系统的决策中枢，提高储能系统调度效率。随着国家源网荷储一体化布局，电网的调度功能也逐渐凸显，引领电力体系变革。储能管理系统，可以高效的提升系统集成标准化、一体化，新能源发电并网量的增大，对应的管理系统需求也日益旺盛，未来增量可观。储能管理系统对系统BMS、PCS、电表、电芯等进行采集管理和协调控制，实现实时监控、故障告警等功能，并利用峰谷价差储能系统低充高放的方式实现电能移峰填谷，为用户节省电费。源网荷储一体化，简单的可以理解为储能在发电侧、电网侧、用户侧的三种应用途径。发电侧配储，主要指为常见的光伏、风电、水电配储，主要运营模式为电网调峰调频获取收益，同时改善可再生能源三弃问题；电网侧配储，主要的商业模式是将电网一部分容量租给新能源业主，或者参与市场交易；用户侧配储，主要是提高自发自用水平，或者通过峰谷套利等模式降低用电成本。不管在哪种应用场景下，都需要储能管理系统进行智慧管理和调度，进而提升储能的利用效率。基于储能管理系统的AI算法，收集系统数据，制定不同的充放电策略，保证储能的经济性调用。提供热管理的温控系统成为储能系统效率关键因素，是系统效率的保证。目前主要形成了以液冷和风冷为主的技术路线，温度直接影响电池的活性，温差过高或者过低影响储能系统的可用率、寿命和效率等性能，甚至带来安全隐患。传统风冷系统结构简单成本较低，随着系统的发展低功耗、高集成度、高换热效率的液冷逐渐占据主要热管理市场。风冷系统简单成本较低，液冷功耗更低效果更好。风冷系统具备系统简单、制造成本低、便于安装等特点。在电池能量密度低，充放电速度慢的场景有比较多的应用。液冷具备载热量大，换热效率高的特点，在电池包能量密度高，充放电速度快，环境温度变化大的场合得到广泛的应用。液冷系统可以和电池包高度集成，所需空间小，无需担心灰尘，水汽凝结。研究表明，液冷系统具有换热密度大更节能、均温性好、温差更低、占地小效率高、寿命更长的优点。近年来，随着我国能源改型升级步伐的加快，以储能技术与系统为核心的现代智能电网日渐引起重视，储能技术被大规模应用于电力系统的发电、输电、配电、用电的各个环节，不仅推动我国能源供给改革，而且是实现智能电网必不可少的核心技术。据不完全统计，2011-2022年1月期间全球共发生37起储能电站爆炸事故，其中4起发生在中国。储能安全问题亟待解决，储能消防成为维护财产和人身安全的重中之重。因此，相关储能消防安全政策法律法规也在不断完善中，形成一个成熟的行业标准，为储能消防行业的增长提供保障。储能消防系统由火灾报警系统和消防联动系统组成。其核心思想是对报警区域中发生的任何火情及时地感知，并根据其报警级别分别在控制中心给予报警或进行相应的联动处理。主要包括火灾监控、气体灭火系统/高压细水雾灭火系统、灾后防复燃等。形成了完整的储能消防产业链，以及丰富的下游应用场景。锂电池火灾与普通火灾具有较大的区别，锂电池是一种含能物质，具有燃烧激烈、热蔓延迅速；毒性强、烟尘大、危险性大；易复燃、扑救难度大等特征。然而，现有的灭火剂如干粉灭火剂对锂电池灭火几乎没有效果；卤代烷、二氧化碳、七氟丙烷只能扑灭明火，无法从根本上抑制火灾发生，往往稍后会出现复燃，不具备降温和灭火的双重功能，对锂电池的火灾不具有适用性；水喷淋系统技术比较成熟，降温灭火效果明显，成本低廉且环境友好，但以水作为灭火介质的弊端也很明显，耗水量大，扑救时间长，扑灭火灾后将导致储能电站内的电池短路损坏而无法正常使用。因此，针对锂电池，特别是大型储能锂电池系统的火灾隐患进行灭火防护，设计开发新型高效、防复燃灭火剂及灭火剂释放系统和装置，有利于锂离子电池储能系统的大规模商业化应用。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。部分国家和地区完成认证需要半年至一年以上的时间，限制了新进入者进入市场的速度。（二）储能行技术壁垒BMS是控制，理电池各项功能并保护电池的核心部件，是储能产业链的重要组成环节，BMS的技术水平直接决定了电芯的使用效率和寿命。部分电芯参数无法通过直接观测取得，而是需要积累大量的电芯使用数据，通过放电电压、电流、时间、循环次数等指标优化算法从而模拟电池充放电情况。实现高精度测量需要大量数据积累以及长时间的算法调试，并根据电芯的使用寿命对各项参数进行微调，才能构建完善的BMS策略，继而为SOC、SOH、SOP估算提供保障并形成稳定高效的储能系统。对于新进入者而言，突破核心技术不仅需要较大的资本投入，还需要较长的时间积累。因此BMS技术成为制约新进入者进入本行业的主要壁垒之一。EMS作为储能系统供电实体的控制系统，需要控制逆变器、负载、电池模组等部件的稳定运行，是储能系统的控制核心，全方位地保障了用电可靠性和经济性。（三）储能行产品品牌壁垒储能系统的安全性，可靠性是消费者选择产品时的重要考虑因素，此外，储能产品价格相对较高且质保期较长，因此消费者选择储能系统时往往较为倾向品牌认可度较高的企业所生产的产品。而产品品牌的建设需要较长时间的积累和持续的维护，尤其在德国等注重产品质量、品牌忠诚度较高的市场，新进入者短时间内很难快速形成品牌影响力。（四）储能行人才壁垒储能行业的市场参与者需要投入大量的人力物力资源，逐步建立起由产品研发、渠道拓展、品牌策划、市场营销和供应链管理等各领域优秀人才组成的管理团队，同时企业还需要成熟且完善的人才培训和选拔机制，以满足企业发展过程中对人力资源的需求，以上构成了进入储能行业的人才壁垒。户用储能行业前景分析户用储能可称为家庭储能系统，在用电低谷时，户用储能系统中的电池组能够自行充电，以备在用电高峰或断电时使用。根据WoodMackenzie，IEA，SolarpowerEU，USDOE的数据，全球户用储能市场新增装机规模预计从2021年的9．5GWh上升至2025年的93．4GWh，复合增长率达77．07%。储能行面临的挑战随着市场参与者的增多，行业竞争将不可避免地趋于白热化。储能行业经过十余年的高速发展，行业内已经在储能电池系统、逆变器等主要赛道形成了一批具有技术、规模、资金优势的领先企业，该等企业在自身赛道潜力逐步减小的大背景下，将转向上下游各个细分领域进一步开拓市场，储能行业未来竞争趋势将更为激烈。便携式储能行业前景分析便携储能采用内置高能量密度的锂离子电池提供稳定的交直流电输出，是一种安全、可靠、便携、稳定、环保的小型储能系统。根据中国化学与物理电源协会数据，全球便携式储能行业的市场规模从2016年的0．6亿元，大幅上升至2020年的42．6亿元，年复合增长率高达190．28%，预计至2026年将进一步上升至882．3亿元，市场前景广阔。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