一、儲(chǔ)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??偟膩碚f呢,2020年全球發(fā)電總量超過2.5萬太瓦時(shí)。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(shí)候這個(gè)比例超過25%。
增量方面,2011年全球新能源在新增電力裝機(jī)量里的占比第一次超過了傳統(tǒng)能源,到2020年的時(shí)候,這個(gè)占比已經(jīng)達(dá)到83%了,估計(jì)以后還是會(huì)在新增裝機(jī)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(cuò)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(diǎn)和晚上8點(diǎn)是兩個(gè)用電高峰??娠L(fēng)電、光電電站呢,分別在凌晨和中午的時(shí)候發(fā)電出力大,這發(fā)電出力的時(shí)段和用電負(fù)荷差別很大。再就是,季節(jié)、天氣也會(huì)讓新能源發(fā)電的出力產(chǎn)生波動(dòng)、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(jìn)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(huì)被棄掉,資源就浪費(fèi)了;要是發(fā)電不穩(wěn)定讓系統(tǒng)電力供小于求呢,就會(huì)出現(xiàn)負(fù)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(fù)荷不匹配的時(shí)候,就得有靈活性調(diào)節(jié)資源來當(dāng)媒介進(jìn)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(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。2020年的時(shí)候,我國像燃?xì)膺@樣的傳統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)資源裝機(jī)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(huì)越來越明顯,電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不夠這個(gè)問題急需解決,我國對靈活性調(diào)節(jié)資源的需求量也會(huì)進(jìn)一步增多。
1.3 儲(chǔ)能成了新型電力系統(tǒng)里不能缺少的第四個(gè)要素。
國家積極引導(dǎo)儲(chǔ)能發(fā)展。
儲(chǔ)能成了新型電力系統(tǒng)里不能缺少的第四個(gè)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(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,把源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化的實(shí)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(fù)荷側(cè)的資源,以先進(jìn)技術(shù)的突破和體制機(jī)制的創(chuàng)新為依靠,試著構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)高度融合的新型電力系統(tǒng)。
二、電化學(xué)儲(chǔ)能在眾多方案中脫穎而出
2.1 電化學(xué)儲(chǔ)能會(huì)嶄露頭角。
儲(chǔ)能技術(shù)主要有機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和其他儲(chǔ)能這幾種路徑。
2.2 電化學(xué)儲(chǔ)能有三個(gè)主要的應(yīng)用場景。
?、侔l(fā)電這一側(cè)。
儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)候,把那些本來要被丟棄的風(fēng)、光能源給吸納進(jìn)來;在新能源發(fā)電量不足的時(shí)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。
②電網(wǎng)這邊。
在電網(wǎng)側(cè),儲(chǔ)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(dòng)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(fù)荷低的“谷段”,儲(chǔ)能系統(tǒng)從電網(wǎng)充電;到了電負(fù)荷高的“峰段”,儲(chǔ)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(fù)荷變化使得電網(wǎng)頻率有改變的時(shí)候,電網(wǎng)里各個(gè)運(yùn)行機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)按照各自的靜態(tài)特性去改變機(jī)組的功率,或者增加、減少某些機(jī)組的負(fù)荷,好讓電網(wǎng)頻率恢復(fù),這樣就能滿足外界負(fù)荷變化的需求了。
?、塾脩暨@一邊
儲(chǔ)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(jià)低的時(shí)候讓儲(chǔ)能充電,電價(jià)高的時(shí)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(huì)損失巨大,所以儲(chǔ)能更多時(shí)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(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性
共享儲(chǔ)能模式能提升經(jīng)濟(jì)性,成了儲(chǔ)能的新助力。
從商業(yè)模式的角度講,儲(chǔ)能電站要是只給單個(gè)新能源電站提供服務(wù)的話,利用率就低。為單個(gè)新能源場站服務(wù)的儲(chǔ)能設(shè)施,資源常常是分散的,管理起來既困難,運(yùn)營成本還高。分散在場站的儲(chǔ)能沒辦法實(shí)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(chǔ)能能拓寬儲(chǔ)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(chǔ)能創(chuàng)造新機(jī)會(huì)。共享儲(chǔ)能是這么回事:在新能源匯集站建共享儲(chǔ)能電站,這個(gè)儲(chǔ)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(fèi)結(jié)算協(xié)議。要是新能源電站被限電了,調(diào)度機(jī)構(gòu)(電網(wǎng))就會(huì)把棄風(fēng)、棄光的電量存到共享儲(chǔ)能系統(tǒng)里,等到負(fù)荷側(cè)用電高峰或者有接納空間的時(shí)候再把電放出來。這樣就做到了對儲(chǔ)能電站的統(tǒng)一調(diào)度和管理。
三、電化學(xué)儲(chǔ)能大時(shí)代正在來臨
3.1 全球的電化學(xué)儲(chǔ)能在快速地增長。
2021年全球新增加的新型儲(chǔ)能有10.2GW,和上一年相比增長了117%。
2021年的時(shí)候,全球投運(yùn)的電力儲(chǔ)能項(xiàng)目總共的裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了209.4GW,和上一年比起來增長了9%。在這當(dāng)中,新型儲(chǔ)能裝機(jī)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(chǔ)能的市場份額里占了超過90%。
3.2 中國的電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展速度加快了。
2021年,在中國,新型儲(chǔ)能新增了2.4GW/4.9GWh。
CNESA測算出來的結(jié)果顯示,2021年的時(shí)候,中國已經(jīng)投入運(yùn)營的電力儲(chǔ)能項(xiàng)目,累計(jì)裝機(jī)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(chǔ)能增加了2.4GW/4.9GWh,累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5.73GW,和去年同期比增長了75%。鋰離子電池在新型儲(chǔ)能市場里占的份額是89.7%。
看新型儲(chǔ)能規(guī)劃在建項(xiàng)目的情況就能知道,2021年的時(shí)候,中國的新型儲(chǔ)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(yùn)營的項(xiàng)目加起來有865個(gè),規(guī)模達(dá)到26.3GW。在已經(jīng)投入運(yùn)營的新型儲(chǔ)能項(xiàng)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(chǔ)能項(xiàng)目呢,是以50MW及以上的大規(guī)模項(xiàng)目為主,占比達(dá)到85%。這里面規(guī)劃在建的百兆瓦項(xiàng)目超過了70個(gè),這些百兆瓦項(xiàng)目大多是獨(dú)立儲(chǔ)能或者共享儲(chǔ)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(jí)作用的基礎(chǔ)和條件了。
四、電化學(xué)儲(chǔ)能空間測算
4.1 在中國,發(fā)電側(cè)的風(fēng)光配儲(chǔ)是主要的增量貢獻(xiàn)。
發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能增長主要靠風(fēng)光配儲(chǔ)來帶動(dòng)。
2019到2021年的時(shí)候,中國光伏新增裝機(jī)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(jī)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(jī)量各是24.88GW、72.50GW、46.83GW。2020年是陸上風(fēng)電享有補(bǔ)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(jī)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(jī)量依次為46.28GW、50.18GW、49.68GW、50.15GW、52.81GW,在全球風(fēng)電新增裝機(jī)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(jī)量預(yù)計(jì)會(huì)增加39GW,這個(gè)數(shù)字在全球的占比是43%。
4.2 在中國,電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的空間比較有限。
2022 - 2026年期間,電網(wǎng)側(cè)新型儲(chǔ)能的增量大概會(huì)有18GWh。
核心假設(shè)1:電網(wǎng)側(cè)就只起到調(diào)峰補(bǔ)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(dòng)性更大,假定每年增長0.4%。
核心假設(shè)2:CNECA統(tǒng)計(jì)顯示,2021年電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)量達(dá)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(chǔ)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(chǔ)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(shí),電流密度大(2C)的話,容量就小,時(shí)間也短;電化學(xué)調(diào)峰時(shí),電流密度小(1C),容量就大,充放電的時(shí)間也長。假設(shè)電化學(xué)調(diào)頻、調(diào)峰的時(shí)間分別是1小時(shí)、2小時(shí)。
結(jié)論:我們預(yù)估在2022 - 2026年期間,電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的累計(jì)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(chǔ)能的增量大概是18GWh。
4.3 中國:用戶這邊的儲(chǔ)能需求會(huì)一直增長。
2022 - 2026年期間,用戶這邊新型儲(chǔ)能的增量大概會(huì)有13GWh。
核心假設(shè)1:《新能源藍(lán)皮書2021》預(yù)測,2025年全社會(huì)用電量會(huì)達(dá)到9.5萬億千瓦時(shí)。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(chǔ)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(huì)用電量里所占的比例保持在86%。
核心假設(shè)3:電化學(xué)儲(chǔ)能滲透率是用電側(cè)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)除以工商業(yè)功率得出的結(jié)果。按照CNECA的統(tǒng)計(jì),2021年用戶側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)量為1.37GW,這樣就能算出2021年電化學(xué)儲(chǔ)能滲透率是0.08%。假定2022 - 2026年電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能的充放電時(shí)長是2小時(shí)。
結(jié)論:我們預(yù)估在2022 - 2026年期間,電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的累計(jì)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(chǔ)能的增量大概是13GWh。
五、電化學(xué)儲(chǔ)能非電芯重點(diǎn)環(huán)節(jié)梳理
5.1 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)牽涉到很多環(huán)節(jié)。
儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的上游主要是電池制造,像正負(fù)極材料、電解液、隔膜這些都包含在內(nèi);中游是儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商,負(fù)責(zé)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì),還有電池組、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器等多個(gè)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(chǔ)能這個(gè)領(lǐng)域有很多企業(yè)參與其中,主要有像寧德時(shí)代、中儲(chǔ)國能、億緯動(dòng)力這類的儲(chǔ)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(chǔ)能PCS提供商,以及海博思創(chuàng)、電工時(shí)代、科華數(shù)能這種儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商等等。
5.2 電化學(xué)儲(chǔ)能的溫控系統(tǒng)
鋰電池運(yùn)行時(shí)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(shí)現(xiàn)全部性能,最佳的工作溫度范圍是15°C到35°C。在這個(gè)溫度范圍里,電池運(yùn)行起來最有效、最可靠也最安全。要是超出這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍,電池容量會(huì)變小,化學(xué)反應(yīng)速度會(huì)減慢,生命周期成本也會(huì)增加。
因?yàn)殇囯姵剡\(yùn)行受溫度條件限制,所以溫控系統(tǒng)對鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)正常運(yùn)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(chǔ)能方面的消防系統(tǒng)
儲(chǔ)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(jì)顯示,2011年到2021年這期間,全球發(fā)生了50起儲(chǔ)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(chǔ)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(bào)警器、通訊控制器、聲光報(bào)警及手動(dòng)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(shí)候,系統(tǒng)能很快探測到火災(zāi)險(xiǎn)情,然后發(fā)出預(yù)警、報(bào)警信號(hào)。等到達(dá)到事先設(shè)定好的確定火災(zāi)的條件時(shí),系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)開啟滅火裝置,在火災(zāi)還沒發(fā)展起來的時(shí)候就把火撲滅,這樣就能保護(hù)儲(chǔ)能集裝箱的安全了。
儲(chǔ)能柜整體價(jià)值里,消防系統(tǒng)的價(jià)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(chǔ)能非電芯重點(diǎn)公司分析
6.1 英維克可是儲(chǔ)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(jī)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)儲(chǔ)能、工業(yè)自動(dòng)化、軌交列車、電動(dòng)客車、冷鏈運(yùn)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(jī)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(dòng)等都是它的核心客戶。
英維克的儲(chǔ)能溫控系統(tǒng),已經(jīng)在好多項(xiàng)目里得到成熟應(yīng)用了,像杭州未來科技城儲(chǔ)能項(xiàng)目、國家電網(wǎng)三站合一示范項(xiàng)目、平高用戶側(cè)集裝箱儲(chǔ)能項(xiàng)目、南都用戶側(cè)集裝箱儲(chǔ)能項(xiàng)目,還有比亞迪英國儲(chǔ)能項(xiàng)目等等。
6.2 同飛股份:儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)、智能制造裝備、半導(dǎo)體設(shè)備、輸變電、電氣傳動(dòng)、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(chǔ)能和半導(dǎo)體領(lǐng)域的溫控業(yè)務(wù)上快速推進(jìn),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(qiáng),特種換熱器業(yè)務(wù)則穩(wěn)步發(fā)展。
在儲(chǔ)能這一塊,公司有儲(chǔ)能集成商、電力電子子系統(tǒng)之類的核心客戶資源?,F(xiàn)在呢,公司已經(jīng)是陽光電源儲(chǔ)能溫控的關(guān)鍵供應(yīng)商了,公司的儲(chǔ)能業(yè)務(wù)很可能會(huì)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(chǔ)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(chǔ)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(bào)警、應(yīng)急照明與智能疏散、工業(yè)消防。還有氣體類的自動(dòng)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(dá)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(bào)警,再到防火,然后疏散逃生,最后滅火)的整個(gè)過程,真的做到了形成“一站式”的產(chǎn)品與服務(wù)的閉環(huán)。
報(bào)告節(jié)選:
評(píng)論