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電化學儲能行業(yè)發(fā)展情況、未來發(fā)展趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 沃太能源    2023-11-28

（1）電化學儲能技術(shù)簡介

憑借受地理條件影響較小、建設(shè)周期較短、能量密度大等優(yōu)勢，電化學儲能可靈活運用于各類電力儲能場景中，是當前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏δ芗夹g(shù)。

電化學儲能根據(jù)儲能系統(tǒng)使用電池的不同可細分為鉛蓄電池、鈉硫電池、鋰離子電池、液流電池等類別。盡管鉛蓄電池發(fā)展最為成熟，但其存在壽命較短、能量密度較低、制造過程易污染環(huán)境等缺陷，導致其正在逐步被淘汰；鈉硫電池具備原材料（金屬鈉、金屬硫）易獲得的優(yōu)點，然而極高的生產(chǎn)成本限制了大規(guī)模的應(yīng)用；液流電池由于目前技術(shù)上尚未完全突破，因此尚未普及。

目前鋰電池儲能是電化學儲能的主流，鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼組成，以鋰金屬或鋰化合物作為正極，以碳或石墨等作為負極，在電解液的環(huán)境下，通過鋰離子的脫嵌和電子的轉(zhuǎn)移形成電流，實現(xiàn)電能的釋放和存儲。

根據(jù)正極材料的不同，鋰電池主要分為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。磷酸鐵鋰電池以磷酸鐵鋰作為正極材料，三元鋰電池以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料。盡管三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池具有更高的能量密度，但是磷酸鐵鋰電池在循環(huán)壽命、安全性和成本方面優(yōu)勢明顯，因此更適合儲能場景，是目前電化學儲能正極材料的發(fā)展趨勢。

（2）電化學儲能產(chǎn)業(yè)鏈全景

儲能系統(tǒng)主要包括電池模組、逆變器、EMS、BMS 等多個部件?；趦δ芟到y(tǒng)的構(gòu)成，儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游包括電芯廠家和各類電子元器件廠家；儲能產(chǎn)業(yè)鏈中游主要包括儲能電池廠家、逆變器廠家、BMS 廠家、EMS 廠家以及儲能系統(tǒng)生產(chǎn)商等；儲能產(chǎn)業(yè)鏈下游則包括儲能系統(tǒng)銷售渠道（安裝商、貿(mào)易商等）以及包括發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)在內(nèi)的各類用戶。

思瀚發(fā)布《2023-2028年中國電化學儲能行業(yè)市場現(xiàn)狀及投資前景預測報告》

由于完整的儲能系統(tǒng)生產(chǎn)涉及多個電氣設(shè)備，且具有較高的專業(yè)技術(shù)要求，還需要深度理解下游不同行業(yè)的應(yīng)用場景，因此目前市場上具備完整儲能系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)能力的提供商較少。

（3）全球電化學儲能市場發(fā)展概況

近年來，電化學儲能在儲能領(lǐng)域占比逐年提升。在已投運的新型儲能項目中，鋰離子電池繼續(xù)占據(jù)絕對主導地位，累計裝機規(guī)模從2020年首次突破10GW到 2021 年實現(xiàn)突破 20GW。2021 年鋰離子電池儲能項目新增裝機規(guī)模達到9.9GW，是 2020 年的兩倍以上。

根據(jù) CNESA 的相關(guān)統(tǒng)計，全球新型儲能累計裝機功率占儲能累計裝機功率比重不斷提升，在全球儲能累計裝機功率平穩(wěn)增長的背景下，以鋰離子電池為代表的電化學儲能實現(xiàn)了飛速發(fā)展。2017-2021年，鋰離子電池儲能累計裝機規(guī)模從 2.2GW 迅速上漲至 23GW，年復合增長率高達 79.65%。

根據(jù)東方證券研究所的測算，假設(shè) 2025 年新裝光伏市場儲能滲透率 15%，存量市場儲能滲透率 2%，則全球戶用儲能新增裝機功率/新增裝機量可達25.45GW/58.26GWh。2021-2025 年全球戶用儲能新增裝機量年復合增長率預計超過 58%。

（4）全球電化學儲能發(fā)展趨勢

1）電池等關(guān)鍵環(huán)節(jié)成本下降帶動儲能系統(tǒng)成本下降，提升儲能裝機經(jīng)濟性

根據(jù) BNEF 發(fā)布的《2021 年鋰離子電池價格調(diào)研》顯示，鋰離子電池組價格在 2010 年高達 1,200 美元/千瓦時，而到 2021 年時價格已下降至 132 美元/千瓦時。美國國家可再生能源實驗室（NREL）發(fā)布的 2021 年度技術(shù)基線報告顯示，到 2030 年，電池儲能系統(tǒng)成本將會大幅降低，并將呈現(xiàn)繼續(xù)快速下降的趨勢。但 2021 年下半年以來大宗商品價格上漲和電解質(zhì)等關(guān)鍵材料成本提升在短期內(nèi)會給儲能行業(yè)發(fā)展帶來壓力。

2）新能源裝機量提升繼續(xù)催生儲能系統(tǒng)需求

在“碳中和”的背景下，光伏、風電為代表的新能源發(fā)電持續(xù)提升。以光伏為例，根據(jù) BNEF 發(fā)布的《2022 年光伏十大預測》，2021 年全球光伏新增裝機功率達到 183GW，預計 2022 年全球新增光伏裝機功率將增長至 228GW，同比增長 24.59%，并成為全球新增光伏裝機功率超過 200 GW 的第一年；同時預計 2030 年全球新增光伏裝機功率將進一步增長至 334 GW。

根據(jù) GWEC 發(fā)布的《2022 年全球風電行業(yè)報告》，2021 年全球風電新增裝機功率為 93.6GW，同比增長 12%，2021 年風電招標項目的裝機功率達到88GW，同比增長 153%，其中陸上風電為 69GW，海上風電為 19GW。預計到2026 年全球風電新增裝機功率將達到 128.8GW，其中陸上風電 97.4GW，海上風電 31.4GW。

然而由于新能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性，規(guī)模并網(wǎng)將對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行造成沖擊。儲能系統(tǒng)可以發(fā)揮其電力消納能力實現(xiàn)削峰填谷功能，進而改善電網(wǎng)穩(wěn)定性，實現(xiàn)平滑供電。因此可再生能源搭配電化學儲能是未來的發(fā)展趨勢，可再生能源的發(fā)展必將同步帶動電化學儲能行業(yè)的發(fā)展。

（5）中國電化學儲能市場發(fā)展概況

1）中國電化學儲能市場容量

根據(jù) CNESA 發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，2020 年中國電化學儲能累計投運裝機功率3.27GW，預計在基準情景下 2025 年全年將增長至 35.52GW；在樂觀情景下，2025 年中國新增電化學儲能裝機功率將進一步提升至 55.88GW。據(jù) BNEF 發(fā)布的《2020 年全球儲能市場長期展望》，預計中國最早可在 2026 年成為全球最大的電化學儲能市場。

至 2030 年，預計中國和美國兩個最大的市場將占全球總裝機容量的 54%。從整個電力系統(tǒng)的角度看，儲能可應(yīng)用于發(fā)電側(cè)儲能、電網(wǎng)側(cè)能和用戶側(cè)儲能等場景。未來五年，隨著分布式光伏、分散式風電等分布式能源的大規(guī)模推廣，電化學儲能不僅可配合新能源高質(zhì)量發(fā)展，助力實現(xiàn)“雙碳”目標，還將形成一個技術(shù)含量高、增長潛力大的全新產(chǎn)業(yè)。

2）中國電化學儲能市場特點

① 儲能裝機增量主要來源于發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)

根據(jù) CNESA 數(shù)據(jù)，2018 年至 2020 年，我國發(fā)電側(cè)新增裝機分別占 17.4%、20.0%和 25.7%，電網(wǎng)側(cè)新增裝機分別占 32.0%、19.0%和 37.8%。2018 年 10 月30 日，國家發(fā)改委連同國家能源局發(fā)布《國家清潔能源消納三年行動計劃任務(wù)（2018-2020）》，提出到 2020 年棄風率力爭控制在 5%左右，棄光率低于 5%。

2021 年以來，山東、寧夏、青海等省份相繼出臺新能源強制配儲政策，要求新能源裝機必須搭配一定比例功率的儲能系統(tǒng)。上述政策的出臺和實施將有力推動我國發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的儲能裝機需求。

電價方面，根據(jù) Global Petrol Prices 提供的數(shù)據(jù)，截至 2022 年 3 月，德國居民平均電價在統(tǒng)計的國家中排名第二，僅次于丹麥，達到 0.429 美元/kWh；而中國居民平均電價僅為 0.076 美元/kWh，遠低于主要發(fā)達經(jīng)濟體，因此用戶側(cè)安裝儲能系統(tǒng)在峰谷間的充放電性價比相對較低。

全球新一輪碳減排目標刺激我國能源體系變革提速，中國將推動新能源產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展，從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)推廣儲能產(chǎn)品的使用。隨著國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和電力市場的市場化和多元化發(fā)展，疊加能源價格上漲和強制配儲等因素，國內(nèi)儲能市場的潛力巨大，也將迎來新一輪發(fā)展機會。

② 高電價地區(qū)儲能市場發(fā)展更為迅速

2021 年 6 月 7 日，國家發(fā)改委發(fā)布《國家發(fā)展改革委關(guān)于 2021 年新能源上網(wǎng)電價政策有關(guān)事項的通知》，各省市風電、光伏發(fā)電項目上網(wǎng)指導價差異較大。對于上網(wǎng)電價較高的地區(qū)，安裝儲能系統(tǒng)實現(xiàn)可再生能源并網(wǎng)的收益更明顯，因此高電價地區(qū)儲能系統(tǒng)需求更明顯。

截至 2021 年上半年，除少數(shù)省份外，儲能項目在全國各省份均有分布，其中廣東、湖北、山東、陜西等省份項目數(shù)量較多。根據(jù)《國家發(fā)展改革委關(guān)于 2021 年新能源上網(wǎng)電價政策有關(guān)事項的通知》，2021 年，廣東、湖南、湖北等省份新建風電、光伏發(fā)電項目指導價在全國各省份中處于較高水平。

（6）中國電化學儲能行業(yè)未來發(fā)展趨勢

1）新能源發(fā)電裝機量增長，發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)將會迎來進一步發(fā)展

光伏、風電等新能源發(fā)電在“碳中和”的背景下得到快速發(fā)展，根據(jù)《中華人民共和國 2021 年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，截至 2021 年末，中國累計并網(wǎng)風電裝機功率達到 328.48GW，同比增長 16.6%；累計并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機功率 306.56GW，同比增長 20.9%。

在秉持貫徹“碳中和”新發(fā)展理念，以最大化消納新能源為主要任務(wù)的新型電力系統(tǒng)背景下，各地央企、國企將進一步規(guī)劃落實新能源裝機計劃，未來發(fā)電側(cè)新能源發(fā)電裝機量將持續(xù)放量增長，但由于風電、光伏等新能源發(fā)電技術(shù)存在波動性、間歇性和不可預測性等特征，因此，隨著新能源發(fā)電裝機量的提升，儲能的需求也將隨之提升。

儲能技術(shù)可以起到削峰填谷的功效，減輕電網(wǎng)的波動，保障電力系統(tǒng)安全運行。電化學儲能裝機規(guī)模的不斷提升，能夠支撐國內(nèi)大規(guī)模發(fā)展新能源、并保障能源安全，預計未來發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)電化學儲能裝機規(guī)模會跟隨新能源裝機規(guī)模同步提升。

2）分時電價機制完善打開電價浮動空間，有望為用戶側(cè)帶來發(fā)展機遇

2021 年 7 月 26 日，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進一步完善分時電價機制的通知》，旨在通過完善峰谷電價機制、建立尖峰電價機制、健全季節(jié)性電價機制對分時電價機制進行優(yōu)化，規(guī)定上年或當年預計最大系統(tǒng)峰谷差率超過 40%的地區(qū)，其峰谷電價價差原則上不低于 4:1，其余地區(qū)原則上不低于 3:1；同時建立尖峰電價機制，尖峰電價在峰段電價基礎(chǔ)上上浮比例原則上不低于 20%。

在用戶側(cè)，對于戶用儲能用戶，儲能系統(tǒng)獲取收益的方式主要取決于峰谷價差，峰谷價差越大，通過戶用儲能系統(tǒng)參與峰谷價差獲利的收益率越高；對于工商業(yè)用戶，在中國現(xiàn)行的兩部制電價下，除繳納與用電量正相關(guān)的電度電費之外，還需繳納基于變壓器容量或最大需量的容量電費。

除參與峰谷價差獲利外，工商業(yè)用戶可以使用儲能系統(tǒng)在用電低谷時充電并在用電高峰時放電，降低變壓器容量或最大需量，進而降低容量電費部分的成本。隨著電價市場化改革進程加速以及電力交易機制的完善，用戶側(cè)儲能系統(tǒng)參與峰谷價差獲利的可行性不斷增強，儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟效益日益顯現(xiàn)，有助于電化學儲能市場規(guī)模的進一步擴大。

3）儲能技術(shù)研發(fā)不斷加快，儲能標準體系日益健全

2019 年 6 月 25 日，國家發(fā)改委、科技部、工信部、國家能源局共同印發(fā)《貫徹落實<關(guān)于促進儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見>2019-2020 年行動計劃》，明確提出由科技部牽頭推動儲能技術(shù)研發(fā)，計劃在國家重點研發(fā)計劃中，著力加強對先進儲能技術(shù)研發(fā)任務(wù)的部署，集中攻克制約儲能技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的規(guī)模、效率、成本、壽命、安全性等方面的瓶頸技術(shù)問題，使中國儲能技術(shù)在未來 5-10 年甚至更長時期內(nèi)處于國際領(lǐng)先水平，形成系統(tǒng)、完整的技術(shù)布局，以及具有核心競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈。

由國家能源局牽頭提升儲能運行安全性，在電源側(cè)研究并采用響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性高、具備隨時啟動能力的儲能系統(tǒng)，提高機組運行穩(wěn)定性和故障快速恢復能力，在電廠全廠失電的情況下實現(xiàn)發(fā)電機組黑啟動。

在電網(wǎng)側(cè)研究并采用大容量、響應(yīng)速度快的儲能技術(shù)，抑制因系統(tǒng)擾動導致的發(fā)電機組振蕩，在短時間內(nèi)提供足夠的有功功率動態(tài)支撐，降低系統(tǒng)崩潰的風險。

2020 年 1 月 9 日，國家能源局、應(yīng)急管理部、國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強儲能標準化工作的實施方案》，強調(diào)建立儲能標準化協(xié)調(diào)工作機制以及儲能標準體系、推動儲能標準化示范工作。

2020 年 1 月 17 日，教育部、國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合頒布《儲能技術(shù)專業(yè)學科發(fā)展行動計劃（2020—2024 年）》，計劃在未來 5 年增設(shè)若干儲能技術(shù)本科專業(yè)、二級學科和交叉學科，完備儲能技術(shù)人才培養(yǎng)專業(yè)學科體系，并推動建設(shè)若干儲能技術(shù)學院（研究院），建設(shè)一批儲能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺，推動儲能技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究達到國際領(lǐng)先水平。

隨著儲能技術(shù)，特別是電化學儲能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，儲能效率、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性均有望得到進一步的提升，結(jié)合我國日益完善的儲能行業(yè)標準，已為儲能產(chǎn)業(yè)的長遠發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。