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碳中和政策加持,储能行业想象空间有多大 [复制链接]

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年储能全球规模将超千亿,5年成长空间超过10倍,是碳中和弹性最大赛道。新能源利好消息不断,市场表现强势。而加快储能配套储能又是新能源渗透率持续提升的背景下的必然选择,未来储能会深度参与电力能源体系变革,或成为新能源产业链中最确定细分赛道。行业龙头阳光电源更是一年内涨幅达15倍。储能增长的背后核心逻辑是什么?还有怎样的投资机会?增长充满想象空想,全球5年复合增长75%年中国储能新增1.56GW,-年CAGR为71%,年预计新增45GWh,「十四五」期间装机CAGR为70%,对应市场规模亿元。中国储能市场初步实现规模化,中国拥有全球最完备的光伏与锂电产业链,新能源装机量大,储能产业发展有得天独厚的优势;刚需驱动:储能是全球能源转型的必要环节全球碳中和理念成为共识,构建以新能源为主体的新型电力系统是大势所趋。高比例可再生能源必将引发电力系统对储能长期、持续的需求。供给端的清洁能源化和需求端的电气化「两化」特点是过去20年全球电力甚至能源系统的主要特点,未来几十年将会进一步强化。新型电力系统中,供需失衡概率增加。而储能是维持系统稳定、提升发电与负荷匹配度,保持系统供需平衡的核心。从发电侧,用户侧,电网侧三方面维持电力系统稳定。*策推动,助力储能快速成长中国市场,*策驱动下迎来二次爆发增长。国家层面:纲领性文件下发,引导配套*策逐步完善;地方层面:强制性配套与市场化引导相互配合。21年顶层*策出台提速,用户侧超预期,我国出台了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,提出年30GW的累积装机指标,为未来储能产业发展指定了明确的路径。图为年以来国内*策发布节奏分时电价机制有效改进商业模式,用户侧储能迎来发展良机近年来,全球和国内储能市场一直保持稳定发展态势,但整体推进难以提速,主要原因为峰谷电价差较小,缺乏合理商业应用模式,储能系统经济性未能突显。今日,发改委发布关于进一步完善分时电价机制的通知,调整峰谷电价差,储能经济性将迎来明显改观,预计未来用户侧特别是工商业用户储能将加快发展。锂电池成本下降,带动储能度电成本大幅降低储能介绍:技术应用丰富多样,电化学是发展最快方向储能技术类型丰富,目前分为电化学储能和机械储能两大流派。其中,电化学储能是当前主流储能手段,综合优势明显,将充分受益于产业红利。根据正负极材质的不同,电化学储能分为锂离子电池、铅蓄电池与纳硫电池。以铁锂为代表的的电化学储能是现阶段的优选方案。锂电储能系统工程建设成本大致为约1.5-2.5元/Wh,其中储能系统占80-85%。储能系统中又以电池占比最高,大致为50%,其他系统组件、管理系统分别占20%、15%。过去一年铁锂电池实现约20%的成本降幅,循环次数由-次向上突破,带动储能度电成本快速下降。钠电池等电池技术有望推动储能成本进一步下降。钠离子电池的正、负极、电解液、集流体的价格较锂电池材料低。当技术成熟实现规模化效应后,其降本空间更大。产业链集成中,竞争与合作并存产业链:电池与逆变器环节价值量最高电化学储能产业链中,电池与逆变器环节具备较高的投资价值,分别占60%与20%。储能系统主要由储能电池系统(含电池模组和电池管理系统),储能逆变器(PCS),能量管理系统(EMS)和其他硬件系统组成。电池模组的上游是锂电材料,PCS与BMS上游主要包括功率半导体和各类芯片。储能系统下游是储能系统集成商及安装商。未来市场格局将是多维的、立体的,竞争与合作并存将是常态。目前,既有电池厂商做集成(宁德时代、比亚迪、海基新能源等),也有逆变器厂商做集成(阳光电源、上能电气以及准备进入的固德威等)。但由于储能系统的产品验证周期较长(2-3年),两者孰优孰劣短期内并无定论,但未来厂商的梯队一定会分层(价格、系统效率、循环次数与边界条件等维度),产业迎来良性的出清阶段。另一方面,大部分厂商会将产品(储能电芯、变流器)外售,厂商间会遇到相互集成的情况,尽管终端产品环节形成竞争,但中游制造层面进行合作。行业重点公司一览宁德时代:动力电池龙头高强度布局储能板块全球动力电池龙头,在电池技术领域有深厚的积累。进*储能市场后,公司携手星云股份、国网综合能源、易事特、科士达、永福股份等公司,布局储能业务多个环节。公司年储能系统业务(以销售储能电池电芯与模组为主)收入0.39亿元,年实现收入19.43亿元,4年复合增长达%,年收入贡献3.9%,毛利率36%。固德威:户用逆变器领先,储能业绩弹性较大较早布局储能逆变器,储能逆变器收入从年的0.23亿快速增长至年1.59亿,复合增速达62%,高于公司整体业绩增速。未来公司将进*工商业及地面电站储能逆变器领域并丰富产品方案,形成储能电池系统。这在一定程度上影响公司储能业务毛利率,但是营收端的增长潜力将会大幅提升。锦浪科技:聚焦逆变器产品年储能逆变器收入0.05亿元,年达0.37亿元,两年实现约%的增长。产品及渠道策略上,公司储能逆变器主要面向海外市场的户用及小型工商业侧。全球主要储能事故汇总分析当地时间7月30日上午10点15分,位于澳大利亚维多利亚州的特斯拉Megapack储能系统发生爆燃,现场有明火,并且烟雾弥漫,已经连烧4天。8月2日,澳大利亚当地*府正在努力控制火势。一个集装箱内的13吨锂离子电池完全点燃,15辆水罐车多名消防员对其进行救援,以阻止火势蔓延到其他电池。大火立刻得到控制,并受到密切监控,直到它自行燃烧为止,这一过程大约需要8-24小时。维多利亚救护车成员在现场监测消防员的健康状况。吉朗附近发布有*烟雾警告。居民已被警告关闭窗户、关闭空调、壁炉烟道并将宠物带入室内。澳大利亚能源市场运营商(AEMO)表示,电池已与主电网隔离并断开连接,对供应“没有影响”。特斯拉澳大利亚最大储能项目年,南澳大利亚因风暴导致全州停电,约万人摸黑度日,为解决可持续用电安全,南澳大利亚决定建立大型储能系统,最终特斯拉竞标成功。这个项目是由法国电力生产商、可再生能源巨头NeoenSA与特斯拉合作开发,项目名为“维多利亚大电池”,不久前刚刚注册成立,目前还在测试阶段,还未并入主网使用,其目标是在年为维多利亚州实现50%的可再生能源。为了实现这一目标,年11月,“维多利亚大电池”项目受澳大利亚*府委托建造,年初,Neoen从澳大利亚*府获得1.6亿澳元融资,特斯拉提供Megapack技术。该设施使用个特斯拉锂离子电池Megapacks,计划于—年夏季启动,届时将提供承诺的MW/MWh的可再生能源,每个Megapack的储能容量约为3MWh。该项目与澳大利亚能源市场运营商签订了10年的合同,提供电网服务,使新南威尔士州和维多利亚州之间的主要输电线路的容量在需求高峰时得到提高。此外,储能电池还将提供FCAS服务,并对风电和太阳能发电的输出进行时移,以帮助满足高峰需求。安全生产必须重视,该事件为国内储能行业发展再敲了一次警钟。为帮助了解储能电站发生火灾或爆炸事故的情况,接下来对全球储能项目主要火灾或爆炸事故的公开信息进行整理,汇总了近10年间发生事故的储能电站的基本信息,总结了起火爆炸事故的基本特征。依据文献“韩国锂离子电池储能电站安全事故的分析及思考”,给出了储能电站发生安全事故的基本原因以及经验总结;并根据网络公开信息,搜集了美国发生人身伤亡事故的储能电站爆炸事件的原因及整改措施。一、储能电站主要安全事故统计通过对行业公开信息进行搜集整理,汇总了-年间,全球储能项目主要火灾或爆炸事故。由于较多安全事故原因复杂,相关事件很多都未公开披露,据不完全统计,近10年间,全球共发生32起储能电站起火爆炸事故。其中,日本1起、美国2起、比利时1起、中国3起、韩国24起。32起储能电站起火爆炸事故共有以下几个特征:一是25起事故采用三元锂离子电池;二是韩国储能电站起火爆炸事故占24起,这与韩国各大电池企业以三元锂电池为主流产品有关;三是年以后的储能项目占30起;四是储能电站起火爆炸大多发生在充电中或充电后休止中,占21起。目前公开的储能电站事故造成人员伤亡的主要有两起:一起是美国亚利桑那州的公共服务公用事业公司(APS)发生大规模电池储能项目(三元锂电池)爆炸,造成8名消防队员受伤。另外一起就是4月16日北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站(磷酸铁锂电池)发生事故,事故造成2名消防员牺牲,1名消防员受伤,电站内1名员工失联。从电池类型来看,三元锂电池事故最多,磷酸铁锂目前已知主要就两起,其中一起是江苏的电网侧项目,具体原因并未披露。另外一起就是4月16日北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站(磷酸铁锂电池)发生事故。目前具体原因都仍在调查中。二、公开事故原因分析收集目前公开披露原因的事故,主要是韩国储能电站起火事故和美国亚利桑那州的公共服务公用事业公司发生大规模电池储能项目(三元锂电池)爆炸,虽然没有磷酸铁锂电池的事故原因分析,但还是具有一定的借鉴意义,主要是2点:一是储能电站火灾事故多数发生在充电中或充电后休止中,此时电池电压较高,电池活性较大,并联电池簇间形成环流,导致电芯处于过充状态,电压升高形成内短路,易造成火灾事故;二是储能电站起火后,采用七氟丙烷等气体灭火装置,是通过隔绝氧气来实现灭火,但无法使电池降温,一旦有外部氧气进入,就易引起电池复燃,且电池燃烧过程中会产生一氧化碳、甲烷等易燃易爆气体,电池复燃后甚至可能引发气体爆炸。三、韩国储能电站事故原因分析及启示3.1事故原因韩国储能电站主要采用三星和LG的三元锂电池,该电池体系熔点为℃,储能系统设计单簇为kW/1kWh,4簇并联。储能电站火灾事故多数发生在充电中或充电后休止中,此时电池电压较高,电池活性较大。充电结束休止过程中,并联电池簇间形成环流,导致电芯处于过充状态,电压升高形成内短路,造成火灾事故。文献“韩国锂离子电池储能电站安全事故的分析及思考”结合韩国储能事故调查,将储能电站事故致因总结为以下四个方面:电池系统缺陷、应对电气故障的保护系统不周、运营环境管理不足、储能系统综合管理体系欠缺。(1)电池本体因素。由电池本体诱发安全事故的来源主要包括电池制造过程的瑕疵以及电池老化带来的储能系统安全性退化两方面。(2)外部激源因素。外部激源包括绝缘失效造成的电流冲击及外部短路等问题,也包括除电池外部件高温产热造成的热冲击,以及某电池热失控后触发的热失控蔓延过程。(3)运行环境因素。锂电池需要工作于各参数的安全窗口范围,需要通过初始电热管理设计、BMS/PCS/EMS以及空调系统等管控来维持合理的运行环境。运行环境管理不善将逐渐影响电池及系统的可靠性,进而演化为事故。(4)管理系统因素。管理系统因素不仅包括BMS、PCS、EMS以及对应的联动管控逻辑,也包括管理规章制度等人的因素。前者是系统的核心控制和决策单元,主要作用是对电池系统的工作状态进行监测和管理,对保障电池安全、稳定、可靠运行有重要意义。3.2经验总结结合韩国储能事故数据,以及四类引致安全事故因素的分析,可以对锂电池储能系统安全性管理做出以下经验总结。(1)电池本体因素仍然是储能系统安全的核心,受现阶段管理系统的监测管控可靠性限制,对电池本体的充放电SOC区间有必要适当收紧。(2)电池老化因素及运行环境因素的长期演化将可能造成腐蚀性的绝缘部件损坏,需要强化绝缘检测并进行定期维护检查,同时需要强化漏电断路装置、过电压保护装置、过电流保护装置等电气冲击保护装置的可靠性。(3)储能系统配置足够强度和灵活性的主动热管理系统是非常必要的。(4)电池储能系统的标准体系有待进一步完善,特别是涉及PCS、BMS、EMS之间协调、控制与管理的相关标准。(5)目前业内重点
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