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新动力发电动摇性显着,存在峰值时发电功率高于电网负荷,产生弃风弃光的问题。 未来随新动力装机比例进步,弃风弃光的问题将日益杰出。加强电网基建能够进步其负 荷,使其能够承载更高功率的发电。装备发电侧储能则能够在电网运送通道受限和光伏 /风电满负荷作业的状况下完成调峰,滑润新动力发电输出曲线,缓解电网担负。削峰填 谷能够在低需求时段吸收电力,并在顶峰需求时段将其开释到电网或支撑客户的负载。
在用户方面,储能最常见的运用是运用峰谷电价差进行套利。具体来说,经过在低 电价时给储能体系充电,在高电价时给储能体系放电,能够完成峰谷电价差套利,下降 电力本钱。关于大型工业企业来说,也能够运用储能在负荷顶峰时放电,然后完成下降 产能电费。 依据 NREL 研讨标明,在实践的体系中,这些家庭在榜首年均匀付出 394 美元的能 源费用和 516 美元的需求费用(计费周期内距离内所需的最大电量向客户收取额定费用)。 选取五个家庭进行研讨,均匀而言,账单节约-最佳调度导致榜首年的动力费用削减 6% (22 美元),榜首年的需求费用削减 73%(374 美元)。动力费用的削减相对较小,由于 顶峰期和非顶峰期的动力费用相差只要 1 美分,因而,添加节约的空间很小。
新动力发电设备在进程中,外部环境不能确保设备能够继续安稳发电,存在必定的 随机性。储能体系能够对随机性、间歇性和动摇性的可再生动力发电出力进行滑润操控, 从源头下降动摇性,满意可再生动力并网要求,为未来大规划开展运用打好根底。全球 规划内具有突发性、影响规划逾越 10 万人、停电时长>1h 的大停电事端屡次产生,美 国、加拿大、澳大利亚、巴西、印度等国家大停电事端产生次数最多,遍及具有疆土面 积广阔、供电跨度大、电力运转工况杂乱的特色。北美电网体系设备老旧,亚非拉区域 缺少强壮电力设备建造投入,导致断电、缺电现象频发,叠加气候变暖、寒流、龙卷风、 高温干旱等极点气候多发,当地居民对紧迫备电需求归于刚需。户用家储在电厂事端或 者极点天然灾害事情中供给给急电源,进步用电安稳性。全球散布式光伏和户用家储仍 处于低水平起步阶段,大部分区域光储浸透率在 10%以下,开展空间大。
一般依据储能体系接入电网的方位将储能分为表前事务和表后事务,其间发电侧以 及输电侧归于表前事务,用电侧归于表后事务,每个部分的储能意图各不相同。
广泛运用的储能技能分类办法是依据其储能方法。储能能够分为:机械储能、电化 学储能、热储能和化学储能。
机械储能:最广泛和老练的存储技能是机械储能中的抽水储能,占全球总能量存储 容量的 95%,可是由于遭到地舆要素和本钱的原因,现在占有量呈下降趋势。依据抽水蓄 能工业开展陈述 2021,到 2021 年末,我国抽水蓄能电站装机容量 3639 万千瓦,居世 界首位。 热储能:以热能的方法贮存电能或热能。在放电循环中,热量被转移到流体中,然 后被用于驱动热机,并将电排放回体系。依据贮存热量的原理,热能贮存可分为感热(增 加固体或液体介质的温度)、潜热(改动资料的相)或热化学热(支撑吸热和放热反响)。 化学能贮存:体系经过化学键的构成来贮存电能。两种最受欢迎的新式技能都是基 于“电转气”的概念:“电转氢发电”和“电转合成气发电”。 电化学储能:电池将能量贮存在两种化学溶液中,这两种化学溶液贮存在外部储罐 中,并经过一堆电化学电池,其间充放电进程是经过一种挑选性膜进行的。
依据储能时长,能够分为短期、中期和长时刻储能。依据能量开释继续时刻,能够将 储能方法进行区域分类。中等继续时刻的类别分钟到小时之间,功率规划在 10-100MW。 长时刻类别跨度为数小时到数天,功率规划在 300MW 以上。现在大大都安置的电池贮存 设备的贮存时刻为 4 小时或更短,如铅酸电池、部分锂电池、电磁储能,可用于调峰调 频、滑润出力、紧迫备用等;大大都现有的抽水蓄能设备的继续时刻为 8 - 12 小时或更 长,归于长时刻储能,可用于电网调峰调频、备用容量等。每一种运用对储能技能都有其 特定的要求。一些运用需求高功率和长存储时刻,而另一些运用则相反。因而,在选用 储能之前,了解其技能特色及其运用要求是十分重要的。
存储技能在能量密度上也有所不同,能量密度是每单位体积所能存储的最大能量。 具有高能量密度的电池技能特别合适用于电动轿车和移动电子设备;可是,能量密度较低 的技能能够用于电力体系的存储运用,在这些运用中,空间的有用运用一般不那么重要。
未来跟着本钱继续下降及商业形式日益老练,储能商场开展潜力巨大。估计 2022 年 全球新增装机容量将达 35.5GWh,未来有望继续坚持高添加,估计 2025 年新增装机约 300GWh,2021-2025 年 CAGR 达 97.2%。依据 GlobalDate 数据剖析发现,估计 2026 年全 球电化学储能量能够到达 92.2GW。
依据 NREL 建模的场景剖析,到 2050 年,美国每天的存储安置可能在 130GW 到 680GW 之间,这足以支撑 80%或更高的可再生动力发电。估计未来 4 小时电池储能在储能商场 占有主导地位。
化学储能和电化学储能统称为新式储能,是现在首要首要的开展方向。电化学储能 一起具有较高的能量密度和功率密度,决议了其广泛的技能适用性。其间,锂离子电池 一起具有高功率密度与高能量密度。依据 CNESA 全球储能项目数据库的核算,到 2021 年末,我国各类型储能装机量结构与全球状况类似,均以抽水蓄能为首要装机类型,占 据 86%左右装机容量。全球运转的电力储能项目容量总计为 209.4 GW,同比添加 9%。抽 水蓄能比重初次低于 90%,同比下降 4.1 个百分点。其次是新储能,为 25.4 GW,同比增 长 67.7%。锂离子电池在新动力存储中占比最大,商场比例逾越 90%。
抽水蓄能占有储能肯定比例,锂离子电池是电化学储能干流技能道路。结果标明, 经过对不同储能技能的功率和能量密度的比较,能够确认储能设备的尺度。储能设备的体积跟着功率和能量密度的添加而减小,因而锂离子电池能够取得更小的尺度。另一方 面,左下角显现了更大体积的储能设备。一切热储能和电化学储能设备(Ni-MH, Na-S, Li-ion & NaNiCl2)的能量密度都高于其他储能设备。 相反,SCES、SMES 和 FES 的功率密度高于其他储能设备类型。此外,CAES 和 PHS 的 能量密度最小,一起,CAES、PHS、VRFB、PSB 和 Zn Br 供给的功率密度也最小。
在功率和能量密度方面,电化学存储体系,特别是锂离子电池,与其他动力存储设 备比较,具有均匀功率密度和能量密度较高的特色。因而,锂离子电池具有体积小的优 势。在最新技能中,锂离子电池也展现出优势。
锂离子电池组的本钱在曩昔 10 年里下降了 80%以上,并且在电动轿车需求的推进 下,跟着出产规划的继续扩展,估计本钱还将继续下降。依据 BloombergNEF 数据,锂离 子电池电池组 2021 年的本钱为 132 美元/千瓦。
储能电池工业链可分为上游原资料及设备、中游储能体系及集成、下流电力体系储 能运用。储能电池上游的原资料首要包含正极资料、负极资料、电解液、隔阂以及结构 件等;上游的集成体系设备首要包含涂布机、搅拌机等。工业链中游首要为储能体系的集 成与制作,关于一个完好的储能体系,一般包含电池组、电池办理体系(BMS)、能量办理 体系(EMS)以及储能变流器(PCS)四大组成部分。工业链下流的运用场景首要发电侧、电 网侧和用户侧的电力体系储能。 电池组是储能体系最首要的构成部分;电池办理体系首要担任电池的监测、评价、 保护以及均衡等;能量办理体系担任数据收集、网络监控和能量调度等;储能变流器可 以操控储能电池组的充电和放电进程,进行交直流的改换。
储能电池体系由电池组和电池办理体系两部分组成。电池组是整个储能体系中本钱 占比最高的部分,约占 70%,BMS 占比为 6%,储能电池体系占电化学储能本钱比重达 76%。
大部分的储能设备都不需求运动,所以不需求能量密度、功率密度,不同能量存储 计划对能量密度的需求也不同;在电池资料上,要重视资料的膨胀率、能量密度、电极 资料功用的均匀性,以到达更好的运用寿数和更低的价格。储能电池充放电更为频频, 在相同的 10 年日历寿数的前提下,对循环寿数有着更高的要求,若储能电站和家用储能 以每天一次的频率进行充放电,储能锂电池的循环次数寿数一般要求能够大于 3500 次, 若进步充放电频率,循环寿数要求一般要求能够到达 5000 次以上。此外,由于储能电站 的规划根本上都是兆瓦等级以上乃至百兆瓦的等级,因而储能电池的本钱要求比动力锂 电池的本钱更低,安全性也要求更高。储能电池的要求是 0.5K-1K/KWh(含 PACK 及 BMS), 储能电池关于价格更为灵敏和严苛,天量等级的需求数量决议了储能电池的本钱操控相 比车用电池来说更为重要。
综上,储能运用对电池的能量密度和功率密度的要求有所放宽,更着重下降配储度 电本钱,储能电池需具有低本钱、长寿数,且确保电池运用的安全性。磷酸铁锂电池性 能与储能需求适配度较高,已成为国内干流道路。三元锂电池能量密度和功率密度高, 但本钱较高,且安全性相对较弱。2022 年 6 月国家动力局归纳司《避免电力出产事端的 二十五项要点要求(2022 年版)(征求定见稿)》,提出中大型电化学储能电站不得选 用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次运用动力电池。磷酸铁锂电池安全性优、循环 寿数长、金属资源储量丰厚、本钱较低且环保,已成为储能电池的首要挑选。
锂电池储能是当时技能最为老练、装机规划最大的电化学储能技能。依据中关村储 能数据,2021 年锂离子电池占我国新式储能装机量的 89.7%,是最具代表性的新式储能 技能,现在广泛运用于 1-2 小时的中短时储能场景中,在 4-8 小时的储能项目中也有 运用。锂离子电池储能工业链相对来说现已比较老练,在整个体系中,电池本钱占比最 高。但受限于上游锂资源价格居高不下,当时的整个锂离子电池储能体系本钱与 2021 年头比较不降反升。
钠电池组成结构、作业原理与锂电池类似。钠电池是一种新式二次电池,其组成结 构与锂电池类似,首要包含正极资料、负极资料、电解液和隔阂。钠电池首要经过 Na+ 在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来完成充放电进程。在充电时,Na+从正极资料脱出, 经过电解液和隔阂嵌入到负极资料,此刻,外电路中电子从负极流向正极。钠电池放电 进程与充电进程相反。锂电池则是经过 Li+在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来完成 上述进程,因而两者作业原理类似,均被称为“摇椅式电池”。
宁德时代 2021 年 7 月散布的榜首代钠离子电池单体能量密度到达 160Wh/kg,现已 挨近磷酸铁锂电池的能量密度。现在海辰储能正式发布的 2022 电池新品,首款 300Ah 电 力储能和大圆柱户用储能专用电池,循环寿数可达 12000 次,能量功率达 95%。选用海 辰储能 300Ah 电力储能专用电池的储能体系,相较当下 280Ah 储能电池,能够完成全生 命周期度电本钱下降 25.3%;假如以用户侧储能电站,依照一天一充运用场景下,可完成 IRR(内部收益率)进步 18.4%;前三年储能体系总放电量添加 5%,然后削减电量超配, 完成初始出资节约 5%。 依据中科海钠和我国储能网的测算,1wh 锂电本钱为 0.43 元,钠电本钱则为 0.29 元,铅酸电池本钱为 0.40 元。 电池组功用决议终究产品的安全性、运用寿数,也终究决议了储能体系的盈余性。 与动力电池寻求极致的能量密度不同,储能电池愈加重视循环寿数。若要进步储能经济 性,除体系降本外,进步循环寿数亦为重要途径。数据显现,当储能电池循环寿数进步 到 10000 次,储能本钱将降至 1000 元/ kWh 以下,扣除充放电损耗和折旧,度电本钱将 低于 0.16 元。因而,下一阶段,除重视电池自身降本状况外,也需重视储能体系循环次 数进步状况。
锂离子电池全寿数储能度电本钱(LCOS)测算中心假定: 初始出资本钱:包含能量本钱,PCS、BMS、 EMS 体系本钱,建造本钱以及其他本钱。 锂离子电池储能体系初始出资本钱由于项目差异具有必定差异,归纳近期锂离子电池储 能项目中标价格为 1.5 元/Wh。 年度运维本钱:运维本钱包含电站运营期间的燃料动力费、以及为了坚持电站运营 所有必要的零部件替换、体系保护、人工费等费用,依据储能类型的不同大致占初始出资 本钱的 1%-10%。鉴于锂离子电池储能电站遍及选用长途监控与定时巡检相结合的方法, 人工费用比较其他电池类型低,假定运维本钱占初始出资本钱的 4%。 体系残值率:储能体系作废的剩余价值减去处置本钱所得到的净值,依据电池类型 不同占初始出资本钱的 3%-40%。其间磷酸铁锂电池相较其他类型电池收回价值较低,假 设其体系残值率为 5%。 体系寿数:锂离子电池循环寿数为 3500-10000 次,假定其循环寿数为 7500 次,年 均循环次数 500 次,则体系寿数为 15 年。
钠离子电池储能全寿数储能度电本钱(LCOS)测算中心假定: 初始出资本钱:当时锂离子工业化正在推进中,假定老练时期可比铁锂电池低 20- 30%。现在本钱约 370 元/kWh, 并且跟着工业链老练,资料本钱有望进一步下探,结合 结构件好电气件本钱,初始容量出资有望操控在 500-700 元/kWh。 年度运维本钱:每年需求 3.7%左右,为 0.04 元/W。 寿数:可循环 2000 次以上,中科海钠、宁德时代等标明其产品可达 3000 次,随 着研制继续投入和技能迭代,电池循环寿数有望打破 8000 次以上。 循环功率:能够到达 84-90%。 贴现率:考虑到当时央企动力企业的融资本钱在 4-5%,取 6%作为折现率。
大型储能装机规划一般在 MWh 级以上,大电芯有望成为干流。大型储能体系是推进 可再生动力大规划运用、建造新式电力体系的重要设备,能够起到调峰、调频、备用容 量、滑润出力、缓解电网堵塞等作用,包含发电侧、电网侧储能等,一般在几十乃至上 百 MWh,运用的电芯以大容量方形电芯为主。在储能运用中,280Ah 及以上的大容量电芯 能够有用下降储能体系本钱,并下降集成难度,优势显着,正逐渐在电力储能场景代替 原有的 50Ah 和 100Ah 电芯产品。 电力储能大电芯开展趋势显着。需求侧,大型电力储能设备的业主和出资者对 280Ah 大电芯的重视度快速上升,华能、我国能建等业主方在其最新储能电池投标中均要求单 体容量不低于 280Ah。供给侧,自 2019 年宁德时代推出 280Ah 电芯以来,国内已逾越 10 家电芯企业推出 280Ah 电池产品;海辰、中创新航等电芯厂商均加码扩产 280Ah 电芯。
与动力和大储比较,户用储能对电芯技能的要求相对放宽。户用场景对电池能量密 度等要求相对较低,影响用户体会的首要是产品全体规划,包含电池办理和全屋动力调 配等,对电芯功用的要求相对放宽,首要着重安全性和降本。 封装道路尚无定型。户用储能体系规划在 10kWh 等级,大圆柱电池(单体容量 10Ah50Ah),方形(50Ah-300Ah),软包(30Ah-80Ah)计划均有公司选用,现在户储选用的 电芯封装道路并无定型。 小电芯或将成为户储干流。当时欧洲户储商场正阅历低压向高压体系的产品迭代。 高电压途径可下降电流,然后操控体系发热量,进步放电功率。储能体系容量不变的情 况下,高压体系对应的电芯容量减小。例如,低压途径储能电芯多为 100Ah,高压途径逐 渐向 50Ah 过渡。100Ah 以下小容量电池在户用家储范畴仍有较长的运用生命周期。 现在我国首要储能电池供货商多为动力电池制作商。依据 GGII 核算,2021 年国内 储能电池出货量 48GWh,其间电力储能电池出货量 29GWh,同比添加 339%;而依据全球 研讨机构 EVTank 与伊维经济研讨院共 2021 年全球储能电池出货量 66.3GWh,同比添加 132.6%,电力体系储能是首要增量奉献。2021 年,全球商场中,储能电池出货量排名前 十位的我国储能技能供货商,依次为:宁德时代、鹏辉动力、比亚迪、亿纬动力、派能 科技、国轩高科、海基新动力、中创新航、南都电源和中天科技。
储能变流器(PCS)又称储能逆变器,是衔接储能电池体系和电网的双向电流可控转 换设备,能够在电网和储能体系间准确快速地调理电压、频率、功率,完成恒功率恒流 充放电以及滑润动摇性电源输出。其不仅能满意传统并网变流器对直流电转化为沟通电 的逆变要求,还可满意储能体系“充电+放电”带来的双向变流需求,具有对电池充电和 放电功用,可用于光伏、风力发电功率滑润、削峰填谷、微型电网等多种场合。并网模 式下,在负荷低谷期,储能变流器把电网的沟通电整流成直流电给电池组充电,在负荷 顶峰期,储能变流器把电池组中的直流电逆变成沟通电反送到电网中;离网形式下,储 能变流器与主电网脱开,给本地的部分负荷供给满意电网电能质量要求的电能。
储能变流器上游首要由 IGBT、印制电路板、电线电缆组成,储能变流器中游为工频 升压型储能变流器、高压直挂型储能变流器。储能变流器下流为风景电站、光伏电站、 电网体系、变电站等。 储能变流器上游原资料首要为 IGBT、电容、电阻、电抗器、PCB 等电力电子元器材、 机柜、机箱等结构件和其他辅材,上业商场竞赛较为充沛,除 IGBT 仍以进口为主外, 其他首要电力电子元器材根本完成国产化。结构件、辅助资料的本钱首要为其资料本钱, 首要受大宗商品价格动摇影响。 现在,国内 IGBT 商场首要由英飞凌、三菱电机、富士电机等海外厂商占有,其间占 比最高的是英飞凌,为 15.9%。
储能变流器(PCS)依照电路拓扑结构和变压器的装备方法可分为工频升压 型和高 压直挂型。依据级数不同又可分为单级和双级拓扑。 储能变流器按输出电压又能够分为两电平、三电平、多电平三类。三电平拓 扑结构 又可分为 I 型三电平缓 T 型三电平。跟着电平数的添加,PCS 直流侧的电压等级和输出 电能质量能够被进一步进步。 跟着直流电压趋近 1,500V,职业干流拓扑结构多为三电平 拓扑结构。 工频升压型 PCS 依据级数又分为单级和双级 PCS。单级结构简略且功率高,但 电池 容量和电压灵敏性差。双级 PCS 进步了电池容量和电压灵敏性,但本钱 较高,操控相对 单级 PCS 更杂乱,功率更低。我国现有大容量储能体系多选用单级 PCS,而超大规划储 能电站则选用链式结构的高压直挂型 PCS。 依照运用场景的不同,PCS 能够分为储能电站、会集式、工商业及户用四大类,主 要差异是功率巨细。
储能变流器(PCS)多与户用光伏结合运用,相应的储能体系首要作为备用电源,在电 网断电的时分应急供电,一起贮存电能余电灵敏上网,添加峰谷套利赢利,设备方法多 为壁挂式野外设备。工商业多用于散布式光伏发电站,相应储能体系与户用类似但装机 规划较小,商场需求不多。 会集式储能变流器多运用于发电侧,电网侧的配套储能体系中,该储能体系装机容 量相对较大具有必定的规划能够摊平归纳建造本钱,相应商场需求也更多,此类储能系 统多参加调峰、调频等电网服务,储能变流器多与其他模块集成在集装箱内部,单机功 率较大。
组串 PCS 补偿会集式缺乏,敞开规划化运用。业界现在电池储能体系首要采纳会集 式 PCS,多组电池并联将引起电池簇之间的不均衡,久之并联电池簇中会出现一部分电 池实践出力缺乏,而另一部分超出倍率运用的现象,构成“木桶”效应;而组串式 PCS 可 以完成簇级办理,进步体系寿数,进步全寿数周期放电容量,规划化运用趋势已见雏形。 当时商场以组串式逆变器为主,微型逆变器尚处于开展阶段。归纳考虑逆变器的不同技 术并结合其商场战略做出挑选的布景下,当时组串式逆变器仍是商场较为干流挑选。目 前,华为、阳光电源、固德威、锦浪科技等光伏逆变器的中心供货商均在组串式逆变器 有布局。而微型逆变器作为一种新的技能道路尚处于开展期,技能门槛较高,供货商较 少。国外的微型逆变器商场开展较早,但出货仍会集于海外龙头 Enphase。我国微型逆变 器供货商较少,一方面是由于国内相关技能研制较晚,另一方面是由于国内商场关于微 型逆变器的需求处于导入阶段,没有进入放量阶段。
发电功率:微逆完成组件级最大功率点盯梢(MPPT)。相较于组串式,组件级的 MPPT 技能能够更好的躲避组件不匹配、部分暗影等构成的失配丢失。一起微型逆变器由 于发动电压低(20V 左右),弱光效应更好。 可靠性:微逆独立运转,单个微型逆变器毛病时,只会影响数个组件单元,体系 能够继续运转。 安全性:采纳并联电路规划和单组件 DC/AC 转化,直流电压(60V 左右,不高 于组件最高输出直流电压),消除了运转时的直流高压危险,一起具有组件级关断才干。 从全球微型逆变器商场供给来看,近五年来,微型逆变器出货量稳步上升,2021 年 出货量创前史新高,到达 3.61GW,同比上涨 58.3%。但由于单瓦本钱略高、运用场景等 约束,曩昔全球微型逆变器在散布式商场的浸透率坚持在 2%-5%之间。当下,跟着全球 居民用电价格的飙升,微型逆变器作为更为安全和高效的产品将加快其在户用光伏范畴 的浸透。
PCS 在储能体系中价值量占比约 10%,海外大趋势是光储混合逆变器,与户用并网逆 变器途径高度重合,储能逆变器有显着溢价。本年,在竞选上电国轩青海型号为 630KW 的 PCS 时,其间 0.167 元/W 的报价改写了职业新低,根本与当时的会集式光伏逆变器集 采价格相等。
储能变流器与光伏逆变器在运用场景、技能原理、上游供货商和下流客户上有较高 重合度,因而储能变流器企业大多来自光伏逆变器厂商,职业竞赛格式也类似,光伏逆变 器厂商进军储能 PCS 范畴有先发优势。但储能 PCS 毛利率高于光伏并网逆变器。储能 场景对逆变器的需求比光伏并网场景更杂乱,除了直流向沟通转化外,还需求具有从交 流通化为直流、并离网快速切换等功用,一起储能 PCS 仍是双向变流器,有充电和放电 两个方向的能量操控。因而储能变流器技能壁垒相较并网逆变器更高,价格与毛利率均 显着高于并网逆变器。 储能变流器作为储能设备和电网中心的要害器材,存在不行代替性,近几年遭到政 策的支撑,我国化学储能规划的不断添加,带动储能变流器商场需求攀升,商场规划不 断扩展。2021 年我国储能变流器产值由 2015 年的 5.5 万千瓦添加至 194.75 万千瓦;储 能变流器需求量由 2015 年的 4.76 万千瓦添加至 185.00 万千瓦。估计 2022 年我国储能 变流器产销量均有望打破 200 万千瓦。由于当时国内储能变流器商场会集度较高,但由 于商场没有被彻底开发,因而未来储能变流器职业仍存在巨大开展机会。 据我国化学与物理电源职业协会储能运用分会核算数据显现,现在 PCS 上市企业 有 30 家。依据 CNESA 核算,2021 年全球商场中,储能 PCS 出货量排名前十位的中 国储能 PCS 供货商包含阳光电源、科华数据、古瑞瓦特和上能电气等公司。
2021 年,我国新增投运的电化学储能项目中,装机规划排名前十位的储能逆变器提 供商,依次为:上能电气、科华数能、索英电气、南瑞继保、阳光电源、盛弘股份、华 自科技、智光储能、汇川技能和许继。 现在从事逆变器的上市企业首要有上能电气、固德威和锦浪科技等。从产品结构来 看,上能电气、固德威以光伏逆变器为主,锦浪科技以组串式逆变器为主。从营收来看, 锦浪科技营收坐落职业较高水平,2021 年为 33.12 亿元。从营收增速看,固德威生长较 快,2021 年营收增速达 68.53%,毛利率到达 31.7%,净利率达 10.4%。跟着国内逆变器 企业快速开展,国产逆变器在海外的竞赛优势凸显。遭到国内商场方针动摇影响,特别 是 2018 年 531 新政后,国内逆变器企业加快拓宽海外途径,加快海外布局。2021 年, 全球逆变器出货量前十大公司中我国企业独占 6 席,其间华为、阳光电源逆变器出货量 排列全球榜首、第二,分别为 52GW 和近 48GW,第三名为海外公司,其出货量为 15GW 左 右,与华为、阳光电源存在较大距离。
德业股份:微逆出货环比高增,欧洲逐渐起量。2022Q1-3 微逆出货 44.6 万台,其 中 2022Q3 出货 24.5 万台,超上半年总量,环增 50%+,其间欧洲商场开端逐渐起量,德 国出货占比达 15%,环比进步 4pct。盈余方面,2022Q3 微逆毛利率达 40.4%,环比进步 4.2pct,首要系汇率动摇+本钱下降,2023 年估计完成翻倍添加。 禾迈股份:欧美需求旺盛下,微逆出货环比高增。公司 2022Q3 微逆事务完成出货 35 万台,环增 48%,欧洲商场占比上升达 46%,北美商场出货超 20 万台,占比约 30%;盈 利方面,2022Q3 公司归纳毛利率 47.9%,环增 3.5PCT,首要由于 1)公司北美占比进步 +价格上涨,微逆毛利率环增;2)跟着微逆收入继续添加,占公司全体收入比重进步。需求旺盛下公司产能继续进步,估计年末产能达月产 20 万台,估计 2022 全年微逆出货 120 万台,同比添加 200%,2023 年估计继续完成翻倍以上添加,微逆出货 250 万台+。
固德威:2021 年公司在欧洲商场的逆变器营收占比达 30.66%,美洲收入占比达 10.82%。境外商场毛利率显着高于境内,以欧洲、澳洲为代表的境外商场更重视产性格 能,比较境内商场,价格相对不灵敏,因而毛利率较高。2021 年公司在欧洲的毛利率为 47.28%,美洲为 36.68%,远高于境内。跟着海外商场占比的继续进步,固德威逆变器毛 利率在国内同职业公司中坚持在较高水平。 现在固德威的储能首要代替的是 10kW 以下的商场,后续会逐渐代替 10kW 以上的市 场。储能的价值量高于并网,相同一台 10kw 的逆变器,并网的价格在 700-800 欧元,储 能的价格则会到达 1.5 倍。别的电池也将达 20000 多元/套,是并网逆变器的 3-4 倍,因 此储能一体机的价值量会是并网逆变器的 5 倍以上,对收入赢利奉献比较显着。现在并 网逆变器毛利率 35%左右,储能约为 42%。 阳关电源:逆变器国内外毛利率散布状况:欧洲商场的毛利率继续较高,全体毛利率 是 40%到 50%之间。 锦浪科技:2022 年 Q1 欧洲出售占出口比例的 42%,Q2 欧洲出售占有出口的挨近 70%。 Q3 储能逆变器出货占比进步,逆变器出货逾越 30 万台,其间并网逆变器出货近 30 万台, 环比添加约 50%,同比添加逾越 80%;储能逆变器出货 7~8 万台,逾越 22H1 出货总和 5~6 万台,较 2021 年销量完成翻倍以上添加。三季度公司储能逆变器出货占比约 25%,储能 逆变器单台价格与盈余更高,且对欧洲出售占比进步、海运费用下降,因而盈余才干环 比继续进步。
温控是指经过加热或冷却技能对电池的温度进行有用操控和调理的进程。温控体系 与电池办理体系协作,对锂电池进行恒温操控,使其坚持在安全的参数规划内,避免电 池进入热失控状况。锂电池安全性、容量衰减受温度影响较大。依据研讨标明,锂电池 最佳温度区间为 10-35℃,过度的高低温都会对锂电池寿数和安全性产生影响。
在高温环境下,锂电池内部的 SEI 膜首要分化,随后负极资料与电解液产生反响、 隔阂熔融,终究正极资料及电解液产生分化。这些改变会导致锂离子通道产生阻塞,引 起正负极直触摸摸、短路,然后放出很多热和气体,导致内部压力添加,产生如电池鼓 包、决裂、泄压阀决裂、铝箔熔化等热失控现象。热失控一旦产生,电池内部温差可达 520 ℃,对安全性带来严峻应战。此外,高温会导致电池内阻添加、活性资料和有用锂 离子丢失,然后下降电池容量。 在低温环境下,电池负极会析锂构成锂枝晶,严峻时刺穿 SEI 膜,影响安全性。低 温会导致电解液凝结,阻抗添加,然后下降电池容量,依据《锂离子电池低温特性研讨 开展》,磷酸铁锂电池容量坚持率 0 ℃下为 60%-70%,在−20 ℃时下降至 20%-40%。除 温度外,电池间温差亦会对电池功用产生影响。
电化学储能当时的两大要害问题君可由杰出的温度操控来有用处理。一是度电本钱, 温控能够有用协助推迟电池容量衰减;另一个问题则是安全性,有用温控能够避免电池 热失控。2025 年我国电化学储能温控商场规划有望达 22.8-40.8 亿元,对应的 2022-2025 年年均复合增速为 77%和 91%。未来,高容量、高倍率储能运用增多,将对温控提出更高 要求,其运用必要性将益发杰出。 储能温控技能首要包含风冷、液冷、热管冷却、相变冷却。其间,风冷体系结构简 单、可靠性高、寿数长、本钱低、易于完成,是现在国内干流技能途径。液冷体系散热 功率高、散热速度快,在高倍率、高容量场景下优势凸显,故全球储能体系正出现液冷 加快浸透,替代风冷的趋势。热管冷却、相变冷却需与风冷、液冷协作运用,因价格较 高,现在在储能范畴运用较少。
风冷以空气为电池侧的冷却介质,运用空气对流换热下降电池温度,风冷能够分为 天然风冷和强制风冷两种,天然风冷经过空气自身与电池外表的温度差产生热对流,强 制风冷需求在 PACK 内额定设备电扇等来强化空气对流散热。风冷计划在冷源侧的首要 产品形状是空调机组,原资料包含紧缩机、风机、换热器、电源模块、变频器、传感器、 膨胀阀等。
风冷温控体系一般由储能温控厂商直接供给全体体系产品,其间中心部件包含紧缩 机、风机、换热器等。风冷具有计划老练、本钱低、结构简略等长处,但一起由于空气 的比热容低,导热系数低,风冷一般运用于功率较低场景。
风冷体系与传统的空调体系构成类似,风冷体系的中心零部件包含:紧缩机、电机、 冷凝器、蒸腾器,首要资料包含冷轧板、 镀锌板、铜、铝等。其间紧缩机本钱占比最高, 电机和电控次之。现在储能热办理中风冷运用占比最高。 据华经工业研讨院,2021 年储 能风冷体系本钱约为 3000 万元/GWh,计划较为老练。风冷体系长处是结构较为简略,系 统铺规划划老练,全体本钱和保护本钱较低。缺陷在于冷却介质比热容较低,风冷的换 热系数较低(25~100),易导致电池簇间温差,全体散热功率低于液冷计划,一起通道 占地更大,对预留面积要求更高。
液冷首要以乙二醇水溶液等液体为电池侧的冷却介质,将电芯集成后安置在液冷板 上构成 PACK 单元。储能液冷温控体系一般分为液冷板、管路、接头、冷机(包含水泵、 紧缩机、冷凝器、蒸腾器、膨胀阀等零部件)等环节,液冷板、管路、快速衔接器愈加 侧重精细加工制作等才干,冷机涉及到流道的规划等,垂青全体体系规划才干和体系集 成才干。液冷体系中,电芯可完成 3-5℃左右的温度均衡,有用进步电池的一致性水平, 进步储能全寿数周期的电池能量运用率,下降电池的热失控危险,储能集成商运用液冷 比例大幅进步。
据华经工业研讨院,2021 年液冷体系价值量在 9000 万元/GWh。从价值量拆分来看, 液冷主机价值量最高,其间包含紧缩机、冷凝器、节省器、蒸腾器、水泵等零部件,其 次是液冷板,液冷主机和液冷板算计占比约为 68%;换热器 占比约为 10%,管路占比约 为 8%。
运用资料自身相态的转化来吸热,到达降温散热意图。所选资料比热容越大、传热 系越高电池散热作用越好。一般与其他热办理技能相结合运用,以到达均匀电池温度分 布、下降触摸热阻、进步散热速度等意图。 优势:结构紧凑、触摸热阻低冷却作用好 下风:占空间,本钱高;依赖性较高,吸收的热量需求依托液冷体系、风冷系統、 空调系統等导出,否则将无法继续吸热然后导致失效。
运用介质在热管吸热端的蒸腾常走电池热量,热管放热端经过冷凝方法将热量发散 到外界以此到达散热冷却意图。合适用于常常作业在高倍率工况的锂电池茶統.如快充 电池体系调频储能系統等。 优势:更高的敞热速度和散执功率,漏液危险低。安全性高 下风:本钱高。
风冷合适功率、储能容量小的场景,液冷合适功率大、散热要求高的场景。曩昔电 化学储能需求量、容量较小,一般不装备温控体系或挑选风冷作为温控体系,其散热器 易遭到雨水、沙子等影响,寿数削减、耐候性较差。液冷换热系数高、比热容大、冷却 速度快,可快速有用降温,且结构紧凑,占地小,不受海拔和气压影响,适用规划更广。 跟着电化学储能需求量、容量越来越大,液冷的占比有望逐渐进步。跟着储能电站大型 化、高功率、高密度和运转环境杂乱化的趋势,未来液冷占比有望快速进步。
依据 Applied Thermal Engineering 的实验研讨,对运用空气冷却和液体冷却系 统的电池模块进行比较,运用空气冷却的电池的最低和最高部分温度在 37℃和 45℃ 之间,关于有液体冷却的电池,最高和最低温度在 30℃和 42℃之间。空气冷却和液体 冷却之间电池的最高温差跟着功率耗费的添加而减小。每耗费 0.5 W,液冷体系最高 温度均匀比风冷体系低 3℃左右。
依据长安轿车股份有限公司北京研讨院的研讨显现,在不同纬度环境下,选用风冷 和液冷两种温控方法下电池的寿数比照如下图所示,液冷最高可将电池的寿数进步 17%。 一起,在前景动力发布的新式液冷储能产品,其实测数据显现能够将电池寿数进步 20%。
从商场空间来看,依据核算,2021年电力储能体系出货量为29GWh,同比添加341%, 电化学储能体系的高添加正带动储能温控快速开展,依据 GGII 测算,2022-2025 年中 国储能温控商场规划将从 46.6 亿元添加至 164.6 亿元,CAGR 为 52.3%。液冷作为中长 期技能计划,商场浸透率或将逐渐进步,猜测 2025 年液冷商场占比将到达 45%左右。 现在储能热办理中液冷计划重视度十分高,有望引领中长时刻开展方向。液冷的单套系 统价值量高于风冷体系,市道已有老练计划,新进入者很多,干流供货商仍在加快研 究迭代,有望成为未来储能热办理的干流温控计划。
近年来,储能高速开展的一起,安全事端频发。2017 年至今,全球共产生储能安 全事端 30 余起,首要是选用三元电池的体系。2021 年 4 月,北京市丰台区光储充一 体化项目产生火灾爆破,构成 3 人逝世。若无法处理安全问题,其或成为限制储能发 展的重要阻力,因而,推进储能消防将有利于护航储能有序、健康、安稳开展。 机械乱用、热乱用、电乱用为锂电池热失控的三大诱因,电池热失控产生后,若 无法进行有用防护,会然后引发热延伸,构成储能体系的爆破、焚烧。相较电动轿车, 储能体系由更多电池单体连接而成,故产生热失控概率更高,对安全防护提出更高要 求。处理储能体系安全问题,需求由高效热办理技能-安全预警技能-安全防护技能-消 防安全技能,树立“由防到消”的主动协同安全防控体系。2021 年 9 月,《电化学储 能电站安全规程(征求定见稿)》出台,该规程要求储能消防要融入视频监控体系、 需求体系性的处理计划、需求精细化及科技化等,规则了储能电站设备安全技能要求、 运转、保护、检修、实验等方面的安全要求,为职业参加者指引了方向,将有用标准 储能消防职业开展。
在电池体系热失控延伸无法遏止时,消防救活办法需求阻断着火三角形”三个要 素中的一个或多个,来到达确保火灾安全的意图。合理的热失控延伸按捺办法需求考 虑办法的可行性。
从商场竞赛格式来看,我国消防职业会集度极低。我国消防职业起步较晚,在经 历了定点出产和存案/答应制阶段后,于 2001 年起进入商场化开展阶段。但由于曩昔 准入门槛较低,导致职业构成了“区域性小公司”为主的生态,商场会集度较低。具 体来看,青鸟消防、威海广泰和天广中茂三家企业市占率分别为 2.2%、0.95%和 0.39%, CR3 仅 3.54%,与欧美老练商场比照距离极大,龙头企业市占率有较大进步空间。
消防商场有望高速添加。储能消防商场规划=新增储能装机容量*储能体系本钱* 消防本钱占比。随原资料价格逐渐回落与锂电池储能技能逐渐进步,电化学储能体系 本钱将逐年下降,依据 BNEF 测算,2025 年有望降至 1.4 元/Wh 左右。依据青鸟消防公告,现在消防占储能体系本钱约 3%,跟着风景电高比例接入电网,储能运用率将 快速进步,然后带来更旺盛的消防需求,相应消防本钱占比逐年进步。储能消防现在 单站价值量较低,职业未构成统一标准。估计随《电化学储能电站安全规程》正式稿 的出台,将有用带动职业标准开展,进步储能消防产品质量与数量,职业有望迎来供 需两头同步改进。 国安达:国安达为国内特种消防龙头,在救活剂、驱动剂、产品结构等方面具有 多项中心技能。近年来公司处理了新动力轿车锂电池箱、特高压换流站等特别范畴的 消防难题,并前瞻性布局电化学储能消防产品。 国安达与国家电网有坚实的长时刻协作根底,自 2012 年开端协作,于 2019 年 12 月 研制出变压器固定主动救活体系,2020 年 10 月经过了联合检验,所运用的“紧缩空 气泡沫救活技能”终究确认为特高压换流站的要害消防配套技能。一起与国家电网也 树立了严密的协作研制联系。
青鸟消防:是我国消防电子范畴龙头厂商。青鸟消防成立于 2001 年,2019 年 在深交所挂牌上市,自成立以来,公司一向聚集于消防安全与物联网范畴,为各职业 修建及设备供给消防安全全体处理计划,供给从“前期预警→火灾报警→分散逃生→ 主动救活”的“一站式、全链条”产品与服务,是国内规划最大、种类最全、技能实 力最强的消防产品供货商之一。
公司火灾主动报警及联动操控体系事务营收占比由 2016 年的 84.9%逐渐下降 至 2021 年的 54.0%,智能分散与防火门监控体系+消防主动救活体系事务营收占比 由 2016 年的 10.6%逐渐进步至 2021 年的 30.4%,气体检测体系+电气火灾监控系 统+电源监控+余压监控体系+救活器事务营收占比由 2016 年的 3.2%逐渐进步至 2021 年的 12.5%。
我国、美国、印度、日本、德国、法国、澳大利亚、韩国和英国将是首要国家。到 2040 年,这 9 个商场的装机容量将占到总装机容量的三分之二。短期来看,美国在全球 占有抢先地位,可是依据 BloombergNEF 猜测,到 21 世纪 20 时代我国将逾越美国并成为 全球储能榜首大国。我国将一向抢先到 2040 年。
表前运用仍是国内装机首要来历。依据 CNESA 数据,2021 年国内新增储能装机中, 41%来自于电源侧储能,35%来自于电网侧储能,表前运用算计占 2021 年国内储能装机 比例到达 76%。其间将电源侧拆分来看,新动力配储依旧是电源侧储能的下流中心运用, 2021 年占电源侧装机比例逾越 70%。
国内用户侧储能以工商业和工业园为主。2021 年国内新式储能中用户侧储能占比 到达 24%,重要性益发凸显,细分运用场景来看,国内工商业和工业园占有了肯定主力, 算计占比逾越 80%,是用户侧运用的干流用处。
方针&结构:2021 年 7 月发改委、动力局发布《关于加快推进新式储能开展的辅导 定见》,清晰了未来几年的装机量方针。其间指出到 2025 年,装机规划到达 30GW,新式 储能从商业化初期向规划化开展改变,新式储能向全面商场化开展。 办理标准:2021 年 9 月国家动力局印发《新式储能项目办理标准(暂行)》。2021 年 10 月国家动力局、国家商场监督办理总局印发《电化学储能电站并网调度协议示范文 本(试行)》。 区域执行:截止 2021 年末,全国已有 21 个省级行政区在全省或部分区域清晰了新 增新动力发电项目规制性配储能比例以及配储时长。3 个省份出台鼓舞配储方针。归纳 来看,均匀配储比例约为 10%,配储时长约为 2h。其间,全省或部分区域要求配储的省 份 2021 年风电光伏装机量到达全国风景装机量的 81%,为储能装机量添加的首要来历。
从最高层面来说,美国本乡的电力体系由三个独立的同步电网组成:东部联网、西 部联网和得克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT),它们之间仅靠几条小容量的直流线路 相连。
从实践构成上讲,美国电网现在由约 170 000 英里的高压(200kV 以上)输电线路 和相关设备,以及近 6000000 英里的低压配电线kV 沟通 线路,这是运转的美国最高电压等级线kV 直流线路。 储能正在成为许多国家完成碳中和方针的要害赋能技能之一。2021 年,虽然遭到新 冠肺炎疫情和供给链缺少的影响,全球新储能商场继续快速添加。2021 年全球新增运转 电力储能项目产能总量为 18.3GW,同比添加 185%,其间新式储能占比最大,为 10.2GW, 初次打破 10GW,是 2020 年的 2.2 倍,同比添加 117%。美国、我国和欧洲继续引领全球 储能商场的开展,算计占全球商场的 80%。
2021 年的美国储能商场开展依然发明了前史记录。一方面,新增储能项目规划初次 打破 3GW,是 2020 年同期的 2.5 倍,其间,88%的装机比例来自表前运用,首要由于 美国 60%+的光伏装机以及大都风电装机是在地上电站,储能靠近新动力设备具有更强的 经济性。依据 Woodmac 数据,美国公用事业规划的储能商场继续加快,2022 年第二季度 为 2,608MWh 储能,估计到 2026 年全美储能能够到达 52.4GWh。
依照是否与新动力电站共址,可将储能分为独立储能和新动力配储,2020 年之前美 国表前储能装机以独立储能为主,且首要满意功率型需求,配储时长遍及较短,2021 年 起美国表前储能中新动力配储的装机规划大幅抢先独立储能。跟着越来越多光伏体系接 入电网,估计能量型需求占比将进步,有望驱动表前储能均匀配储时长进步至 4 小时。 表前储能的首要作用为电网服务、峰谷套利、调峰、削减弃风/弃光及备用电源,其 中独立储能首要侧重于电网服务(50%),光伏配储更侧重于削减弃光(40%)。
户用储能浸透率敏捷上升,工商业储能浸透率震动上行。从浸透率来看,储能体系 在新增户用及工商业光伏装机中的浸透率均坚持向上趋势。依据 NREL 的调研,获益于 储能体系单价的大幅下降以及美国停电事情频发等影响,储能在户用光伏新增装机中的 浸透率从 2015 年的挨近 0%快速上升至 2021 年的 10%,开展势头好于工商业储能。
户储部分的需求正在上升,初次设备了逾越 150MW 的住所存储,但继续的供给缺少 和价格上涨按捺安置。新的太阳能设备商继续为他们的产品添加存储,虽然正在进行的 收购问题。
美国储能的催化来自《下降通胀法案》对 ITC 补助的延期和力度进步,所得税抵免 额度最高可达初始出资本钱的 50%,将促进储能项目装机添加。2022 年 8 月 16 日, 美国总统拜登签署《下降通胀法案》,其间对 ITC、PTC 方针做了修订。方针期限延伸 10 年,补助力度有进步。关于储能项目改变在于:(1)适用规划:此前只要与光伏共 建且至少 75%电力来自光伏的储能项目才干享用 ITC,更新后共建的储能、独立储能均 可享用。(2)抵免额度:此前 ITC 额度现已由 30%下降至 2022/23/24 年 26%/22%/10%, 更新后契合条件的项目可继续取得 30%,部分不契合条件且功率大于 1MWac 的项目降 为低 6%.(3)额定抵免:1)国内制作:悉数运用美国制作钢铁产品,且国产原资料成 本占比 40%的项目,额定取得 10%/2%;2)动力社区:额定抵免 10%/2%。(低收入社区条件只适用于光伏和风电项目)。 ITC 抵免额度进步,储能度电本钱下降。假定储能电站 100MW/400MWh;年运营天数 350 天,每天满充溢放一次,运用年限 20 年;电站初始出资$210/kwh,出资总额 8410 万美元。以现行 ITC 税收抵免方针,新动力配储项目抵免额度 22 年 26%,23 年 22%, 核算储能 LCOS 为 $0.130/kwh 和$0.131/kwh,独立储能项目抵免额度为 0,LCOS 为 $0.137/kwh。新版 ITC 税收抵免方针(30%/40%/50%),储能 LCOS 下降至$0.129/kwh、 $0.127/kwh 、 $0.125/kwh。
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