CIC灼識(shí)咨詢發(fā)布《2023中國儲(chǔ)能行業(yè)藍(lán)皮書》
近年來，隨著“碳中和”頂層設(shè)計(jì)逐步完善，我國能源結(jié)構(gòu)向新興低碳清潔能源調(diào)整已成明確趨勢(shì)，對(duì)于能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型帶來的一系列挑戰(zhàn)，儲(chǔ)能行業(yè)面臨前所未有的機(jī)遇。如果把電比作水流，電網(wǎng)就是水網(wǎng)，而儲(chǔ)能就是不可或缺的湖泊，在其中起到蓄水調(diào)節(jié)的作用，失去湖泊的水系不受控制，失去儲(chǔ)能的電力也無法被高效利用。
在此背景下，CIC灼識(shí)咨詢發(fā)布《2023中國儲(chǔ)能行業(yè)藍(lán)皮書》，從中國儲(chǔ)能行業(yè)政策機(jī)遇、行業(yè)現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成、市場(chǎng)規(guī)模、增長趨勢(shì)、競(jìng)爭(zhēng)格局等方面進(jìn)行分析，并對(duì)商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)做了著重探討。
01
“碳中和”背景下我國能源革命成明確趨勢(shì)
儲(chǔ)能系統(tǒng)迎來歷史性發(fā)展契機(jī)
“碳中和”自2020年提出后已成為我國長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和，以新興低碳清潔能源作為電力供應(yīng)核心的能源結(jié)構(gòu)成明確趨勢(shì) 。隨著頂層設(shè)計(jì)逐步完善，實(shí)施規(guī)劃逐步落地，我國新能源裝機(jī)總量占比將不斷攀升。根據(jù)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，預(yù)計(jì)至2030年碳達(dá)峰時(shí)，新能源裝機(jī)總量占比將達(dá)到53%，超過傳統(tǒng)能源；至2060年碳中和時(shí)，新能源的裝機(jī)總量占比將達(dá)到87%，成為最主要的電力來源。
然而能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型并非易事，那么其中的挑戰(zhàn)在哪里呢？
首先，由于風(fēng)電和光伏日內(nèi)分布的不穩(wěn)定性和隨機(jī)性，其供電過程存在波動(dòng)性和間歇性；其次，風(fēng)能、光伏的地區(qū)分布不均使我國部分地區(qū)的供電遠(yuǎn)超其消納能力，存在棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象；另外，單體用電分布零散且不規(guī)律的居民及第三產(chǎn)業(yè)用電增加導(dǎo)致了負(fù)荷波動(dòng)問題。
上述問題的解決均有賴于儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能就是連接發(fā)電和用電兩端的蓄水池，將分布于電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和區(qū)域。它不僅能夠通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)平抑新能源并網(wǎng)的波動(dòng)性、存儲(chǔ)超發(fā)電量以緩解調(diào)峰壓力；還能有效應(yīng)對(duì)尖峰供電，節(jié)省電網(wǎng)投資；也能提供電網(wǎng)慣量支撐，對(duì)新能源發(fā)電較差的調(diào)頻能力予以彌補(bǔ)。因此，儲(chǔ)能是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必需品，行業(yè)將迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇。
02
儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
商業(yè)儲(chǔ)能配套方案日趨完善
儲(chǔ)能行業(yè)按照用戶類型劃分，可以劃分為商業(yè)儲(chǔ)能以及戶用儲(chǔ)能。商業(yè)儲(chǔ)能指大型工商業(yè)用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可在發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行表前儲(chǔ)能，也可在工業(yè)園區(qū)、商業(yè)樓宇進(jìn)行工商業(yè)表后儲(chǔ)能，為大型用戶調(diào)峰調(diào)頻，提供與儲(chǔ)存電力，電池巨頭如寧德時(shí)代等均對(duì)此有重點(diǎn)布局。戶用儲(chǔ)能指小型用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，主要與戶用光伏配合安裝，多為表后的家庭及便攜儲(chǔ)能，為小型用戶提供與儲(chǔ)存電力，例如特斯拉的Powerwall產(chǎn)品。
資料來源：CIC灼識(shí)咨詢
按儲(chǔ)能技術(shù)來看，目前主要儲(chǔ)能技術(shù)為機(jī)械類儲(chǔ)能。電化學(xué)儲(chǔ)能因其儲(chǔ)能響應(yīng)速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)和分散配置的特點(diǎn)，從而越來越多地投入到應(yīng)用中。其中鋰電池是目前主流，鈉離子電池及液流電池技術(shù)是目前行業(yè)研發(fā)的焦點(diǎn)。
對(duì)于商業(yè)儲(chǔ)能需求，目前主要指電池技術(shù)，整體的商業(yè)儲(chǔ)能方案按階段可細(xì)分為包括核心儲(chǔ)能系統(tǒng)硬軟件方案的商業(yè)儲(chǔ)能解決方案，儲(chǔ)能站整體安裝、建設(shè)服務(wù)，和儲(chǔ)能站運(yùn)營、管理及維護(hù)服務(wù)。
資料來源：CIC灼識(shí)咨詢
其中儲(chǔ)能解決方案主要要由儲(chǔ)能系統(tǒng)集成產(chǎn)品以及儲(chǔ)能系統(tǒng)管理軟件組成，由儲(chǔ)能設(shè)備提供商提供儲(chǔ)能系統(tǒng)中某個(gè)或多個(gè)硬件設(shè)備，儲(chǔ)能系統(tǒng)平臺(tái)提供商提供能量管理系統(tǒng)平臺(tái)(EMS)、用量監(jiān)控等軟件系統(tǒng)，最終根據(jù)不同場(chǎng)景需求將微電網(wǎng)內(nèi)各部分連接在一起形成整體系統(tǒng)。
03
EMS、BMS加持
商業(yè)儲(chǔ)能站運(yùn)維提效，可實(shí)現(xiàn)智能化管理
儲(chǔ)能系統(tǒng)集成產(chǎn)品往往與電網(wǎng)配套，以集裝箱作為載體，在其中組裝了電池系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、變流器系統(tǒng)(PCS)、溫控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等，通常我們按其分布方式和溫控系統(tǒng)形式以進(jìn)一步細(xì)分。
儲(chǔ)能系統(tǒng)按其分布方式可進(jìn)一步劃分為集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)和分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，兩種儲(chǔ)能系統(tǒng)都由電池串聯(lián)形成電池簇，其核心差異在電池簇的連接方式及與逆變器和電網(wǎng)的交互方式不同，以及所用PCS方案不同。
集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池簇直接并聯(lián)形成電池堆，然后通過集中式逆變器和電網(wǎng)交互。使用集中式PCS方案，具有控制簡(jiǎn)單，可服務(wù)于大規(guī)模、大功率、長時(shí)間供電場(chǎng)景的優(yōu)點(diǎn)，但多組電池并聯(lián)可能會(huì)引起電池簇之間功用不均衡的問題。這種方案主要適用于大型風(fēng)光電站、電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能電站等大型應(yīng)用場(chǎng)景。
分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池簇則單獨(dú)通過逆變器與電網(wǎng)交互，且直流側(cè)不并聯(lián)，交流側(cè)并聯(lián)，兩側(cè)分開控制，使用組串式PCS。具有安裝地點(diǎn)靈活、投資壓力小、線路損耗少的優(yōu)點(diǎn)，但支持功率較小，容量一般小于10MWh，對(duì)軟件系統(tǒng)技術(shù)有著更高的要求。這種方案主要適用于小型工商業(yè)、光儲(chǔ)充電站等小型應(yīng)用場(chǎng)景。
資料來源：CIC灼識(shí)咨詢
儲(chǔ)能系統(tǒng)還可按其溫控系統(tǒng)差異可分為風(fēng)冷式儲(chǔ)能系統(tǒng)和液冷式儲(chǔ)能系統(tǒng)，核心差異在于電池側(cè)冷卻介質(zhì)的不同。風(fēng)冷式儲(chǔ)能系統(tǒng)具有便于安裝、初期投入低、無火災(zāi)爆炸等風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但占地面積大，同時(shí)電池間溫度不均可能有損電池壽命。液冷式儲(chǔ)能系統(tǒng)材料貴、工藝復(fù)雜、初期投入大，存在一定運(yùn)維成本，但占地面積小、散熱效率高且均勻、電池壽命長、功耗低，長期更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
資料來源：CIC灼識(shí)咨詢
儲(chǔ)能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品主要包括能量管理(EMS)、電池管理(BMS)、用量監(jiān)控等管理軟件和系統(tǒng)。
1.儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)(EMS)：儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體決策系統(tǒng)
儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)平臺(tái)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)配套的信息管理系統(tǒng)之一，具備全面的設(shè)備監(jiān)控分析功能及運(yùn)維管理功能，通常包含用戶終端、應(yīng)用層及信息層及鏈接整體儲(chǔ)能系統(tǒng)中的通訊層及設(shè)備層。
EMS通過通訊層將設(shè)備層狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳導(dǎo)至信息層的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，應(yīng)用層再根據(jù)信息提供多種服務(wù)，以便儲(chǔ)能站人員通過終端監(jiān)控與操作系統(tǒng)。EMS可以幫助儲(chǔ)能站進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，極大的提升運(yùn)維效率；儲(chǔ)能站通過EMS搭配調(diào)度中心，直接參與電網(wǎng)調(diào)度、虛擬電廠調(diào)度、“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”互動(dòng)。
2.電源管理系統(tǒng)(BMS)：為儲(chǔ)能站實(shí)現(xiàn)智能化管理
BMS是配合監(jiān)控儲(chǔ)能電池狀態(tài)的系統(tǒng)，是電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心軟件之一。儲(chǔ)能BMS相對(duì)較龐大，一個(gè)完整的儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS由BMS從控單元采集單體電池信息，經(jīng)CAN集中到電池主控單元，再由總控單元對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能電池堆進(jìn)行集中管理，通過顯示終端受用戶控制。
BMS最核心的功能包括測(cè)量和估算電池參數(shù)、通過均衡技術(shù)管理和解決電池的不一致性、根據(jù)不同故障等級(jí)采取措施保護(hù)電池以及與其他系統(tǒng)通信。BMS可經(jīng)以太網(wǎng)與PCS、EMS、溫控、消防系統(tǒng)全面鏈接，進(jìn)行信息交互，為儲(chǔ)能站實(shí)現(xiàn)智能化管理。
04
下游多場(chǎng)景儲(chǔ)能價(jià)值不同
適配需求方提供多種解決方案
對(duì)于下游不同場(chǎng)景需求，商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)在市場(chǎng)上體現(xiàn)的價(jià)值也有所不同。商業(yè)儲(chǔ)能三大核心應(yīng)用場(chǎng)景為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及工商業(yè)儲(chǔ)能。在發(fā)電側(cè)場(chǎng)景可用于可再生能源并網(wǎng)，穩(wěn)定電力輸出，協(xié)助二次調(diào)頻；在電網(wǎng)側(cè)場(chǎng)景用于輔助供需實(shí)時(shí)平衡，輸配電擴(kuò)容升級(jí)，及減少電網(wǎng)阻塞；在工商業(yè)儲(chǔ)能場(chǎng)景用于電力自發(fā)自用，峰谷差價(jià)套利，及提升供電可靠性。
為適配不同應(yīng)用場(chǎng)景，典型儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案包括交流耦合儲(chǔ)能方案、直流耦合儲(chǔ)能方案以及分布式儲(chǔ)能方案，可覆蓋應(yīng)用場(chǎng)景包括大型風(fēng)光電站、大型光伏電站、小型工商業(yè)、光儲(chǔ)充電站等。
其中交流耦合儲(chǔ)能方案屬于集中布局儲(chǔ)能系統(tǒng)，易于運(yùn)行管理和電網(wǎng)調(diào)度，靈活度較高，更適用于日間負(fù)載較多夜間負(fù)載較少的區(qū)域；直流耦合儲(chǔ)能方案能量損耗低，設(shè)備投資少，與交流耦合方案相反，適用于負(fù)載日間少夜間多的區(qū)域，且當(dāng)負(fù)載較小而儲(chǔ)能已滿時(shí)，組件可以向電網(wǎng)供電。而分布式儲(chǔ)能方案接入位置靈活，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可獨(dú)立運(yùn)行，是能源系統(tǒng)的必要輔助。其模塊化儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于不同場(chǎng)景具有適配性。
05
儲(chǔ)能市場(chǎng)整體潛力巨大
儲(chǔ)能電池供應(yīng)商和能源數(shù)字化企業(yè)投融資表現(xiàn)活躍
隨著電力市場(chǎng)的逐漸完善，儲(chǔ)能相關(guān)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，同時(shí)上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套日趨完善，儲(chǔ)能市場(chǎng)預(yù)計(jì)仍將保持快速增長，中國儲(chǔ)能市場(chǎng)潛力巨大。2016-2021年中國電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模CAGR達(dá)82.8%，當(dāng)前市場(chǎng)以發(fā)電側(cè)場(chǎng)景為主。
市場(chǎng)中主要有三類企業(yè)提供儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。第一類是依托儲(chǔ)能系統(tǒng)集成產(chǎn)品廠商，他們以儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)成器件的研發(fā)作為企業(yè)核心驅(qū)動(dòng)力，往往是兩類核心器件電池和PCS的研發(fā)商，以此為基礎(chǔ)提供儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。他們的產(chǎn)品在儲(chǔ)能系統(tǒng)中價(jià)值量占比高，因此競(jìng)爭(zhēng)也相對(duì)激烈，巨頭林立，各企業(yè)通過核心技術(shù)鞏固護(hù)城河，研發(fā)投入雄厚。這類代表性企業(yè)有寧德時(shí)代、陽光電源等。
第二類是儲(chǔ)能數(shù)字化企業(yè)，他們往往專注于儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化，提供儲(chǔ)能系統(tǒng)軟件產(chǎn)品。他們通過研發(fā)專業(yè)能源數(shù)字化產(chǎn)品，并可與硬件集成，形成智能化解決方案，適應(yīng)多種應(yīng)用場(chǎng)景，滿足客戶差異化需求，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)真正的數(shù)字化、智慧化。這類典型的企業(yè)有美克生能源、樂駕智慧能源、昇科能源、輕舟能科等。
第三類是儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝建設(shè)企業(yè)，各級(jí)承包商依托儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝建設(shè)，通過中標(biāo)后與其他企業(yè)協(xié)同完成整體解決方案，全程參與方案的實(shí)際落地建設(shè)乃至后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維環(huán)節(jié)，例如中國電建、中國能建等。
依托儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)，乘“雙碳”政策東風(fēng)，一大批新型儲(chǔ)能勢(shì)力獲資本青睞，融資市場(chǎng)百舸爭(zhēng)流。
