储能系统是一种可以在一定程度上完成电能的储存和释放的设备或设施,它通过物理或化学过程将电能转换成别的形式的能量,并在需要时再将这些能量转换回电能,具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能。这类系统通常包括能量存储单元、能量管理系统和功率调节系统三个主要部分。能量存储单元负责储存能量,如锂电池、铅酸电池、飞轮、超级电容器等;能量管理系统负责监控和控制整个储能系统的运作时的状态,确保其高效、安全地工作;功率调节系统则负责调节电能的输入和输出,以满足电网或负载的需求。储能系统包括各种技术,如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、化学储能(电池)等。这些系统可提升能源效率,平衡供需,支持电网运行,并为电力市场提供灵活性。
当前,储能系统主要架构分为两个核心部分:储能单元和监控调度管理单元。在储能单元中,包含了电池阵列(Battery Array, BA)、电池管理单元(Battery Management System, BMS)以及储能转换器(Power Conversion System, PCS)等关键组件;而在监控调度管理单元中,则涵盖了中央控制单元(Modular Generation Control Center, MGCC)和能量管理单元(Energy Management System, EMS)等,这些系统共同确保了储能系统的有效运作和优化管理。自20世纪70年代以来,随着可再次生产的能源的兴起和电力市场的需求,储能技术开始快速地发展。1980年代,锂离子电池的商业化标志着化学储能技术的一个重要里程碑,其单位体积内的包含的能量高、循环寿命长的特点使其成为便携式电子设备和电动汽车的首选储能解决方案。进入21世纪,随着全球对可持续能源和减少碳排放的关注,储能系统市场迎来了前所未有的增长。根据国际能源署(IEA)的数据,全球储能装机容量从2000年的不到1GW增长至2020年的约191GW,其中抽水蓄能占主导地位,达到171GW,而电池储能系统(主要是锂离子电池)的装机容量则从几乎为零增长至约14GW。这一增长趋势反映了储能技术在电力系统中日渐增长的重要性,特别是在提高电网稳定性、支持可再次生产的能源整合以及促进能源效率方面。
汇睿咨询预测,2023 年全球储能系统市场规模为2249亿美元。预计到 2030年将达到4355.5亿美元, 预测期内(2024-2030年)复合年增长率为9.91% 。这一增长态势表明储能技术在全球能源转型中扮演着逐渐重要的角色,特别是在提升电网稳定性、促进可再次生产的能源整合以及提高能源效率方面发挥着关键作用。
资料来源:第三方资料、新闻报道、业内专家采访及汇睿咨询整理研究,2024年
在全球碳中和的宏观背景下,能源转型已成为全世界范围内的不可逆趋势。在此背景下,全球储能市场正步入快速发展阶段。2019-2023年间,全球储能新增装机的年复合增长率高达108%。在2023年的新增储能市场中,中国、美国和欧洲继续占据主导地位,合计市场占有率达到87%。特别是中国,其在全球储能市场中的影响力日益增强,连续两年新增储能装机规模超越美国,成为全世界储能市场新增占比最高的国家,2023年占比约为48%。
从历史发展轨迹来看,欧洲和北美地区由于电力问题而较早开始储能技术的应用;中国在政策的强力支持下,储能产业进入快速地发展阶段;同时,其他新兴国家的加入也为储能领域带来了新的动力。展望未来,虽然短期内的市场增速可能有所放缓,但长久来看,全球储能市场的主要增长引擎仍将是中国、美国和欧洲这三个关键经济体。
储能系统产业链的上游环节涵盖了储能设备的生产制造商和关键材料的供应商。在这一环节中,基本的产品包括储能电池、储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、空气压缩机、换热器、膨胀机、制氢等原材料以及核心设备供应。这些设备和系统是构建储能解决方案的基础。产业链的中游环节则由储能系统集成商和解决方案提供商构成。这一些企业负责将上游环节提供的材料和设备做整合和安装,形成完整的储能系统,并为下游市场提供定制化的储能解决方案,以满足多种应用场景的需求。至于产业链的下游环节,它涉及到储能系统的实际应用领域,包括发电侧(电源侧)、用户侧和电网侧。发电侧应用主要关注于可再次生产的能源的存储和电网的辅助服务;用户侧则涉及家庭、商业和工业等领域的能源管理和需求响应;电网侧则是指储能系统在电网运营中的调频、调峰和紧急备用等关键作用。这三个应用领域一同推动了储能技术的发展和储能市场的扩张。
从产业链上游来看,在风电、光伏装机量持续增长与5G基站建设加快的背景下,储能锂电池需求迅速增加。作为储能系统的核心,储能电池包括锂电池、铅酸电池、钠离子电池等,其中锂电池因单位体积内的包含的能量高、循环寿命长等优点在市场上占据主导地位。根据汇睿咨询整理的数据,2015-2022年,中国锂电池正极材料产量从11.3万吨增至190万吨。2023年中国锂电池正极材料出货量248万吨,同比增长31%。PCS是储能系统中的关键设备,大多数都用在实现电能的双向转换。在充电阶段,PCS将电网或其他电源提供的交流电(AC)或直流电(DC)转换为适合储能设备(如电池)充电的电能形态;在放电阶段,PCS将储能设备存储的电能逆向转换为符合电网或负载要求的交流电或直流电。BMS主要负责管理电池单元或电池组的状态,确保电池在充放电过程中的安全性、高效性和一致性。EMS是储能系统的大脑,它根据预定策略、市场需求、电网调度指令等多种因素,对储能系统来进行全局调度和优化管理。总的来说,PCS、BMS、EMS协同工作,共同确保储能系统能够高效、安全地储存和释放电能,还可以根据实际需求和外界条件灵活调整运行策略,为电力系统提供较为可靠的辅助服务和支持。而空气压缩机、换热器、膨胀机、制氢设备等,这些是压缩空气储能、储氢等非电化学储能技术所需的关键组件。根据统计,2023年全球储能电池市场中,宁德时代凭借33.2%的市场占有率排名第一;比亚迪和亿纬锂能出货量均在20Gwh以上,市场占有率分别为13.0%和12.0%。瑞浦兰钧、海辰储能市场占有率分别为8.1%、4.7%。
储能系统下游需求覆盖发电侧、用户侧和电网侧三大关键领域,其中发电侧市场因其在平衡可再次生产的能源供需和提高电网稳定性方面的及其重要的作用而备受看好。随着全球“碳中和”目标的推进,中国在可再次生产的能源发电领域的投资迅速增长,2023年风电和太阳能发电装机容量达到约4.5亿千瓦,同比增长超过20%。用户侧储能市场也因电动汽车普及和家庭能源管理需求增加而强劲增长,全球家庭储能系统装机容量同比增长超过40%。电网侧储能系统在调频、调峰和紧急备用等方面发挥着至关重要的作用,全球装机容量同比增长超过30%。此外,储能系统在低空飞行器和海上浮动风电等新兴领域也展现出巨大潜力,这些领域对单位体积内的包含的能量和安全性的要求极高,对成本相对不敏感,使得储能系统成为理想的能源存储选择。综上所述,储能系统下游需求的多元化和增长势头,凸显了储能技术在全球能源转型和碳减排目标实现中的关键作用,预计其在各领域的应用将逐步扩大,为能源体系的现代化提供有力支持。
中国、北美和欧洲作为三大主要市场,在2022年合计占据了全球新型储能新增装机的86%,较2021年上升6个百分点,继续引领全球储能市场的发展。然而,2023年储能需求并未达到预期,增速有所放缓,尤其是在北美和欧洲市场。北美市场受到加息和资金成本增加的影响,企业投资意愿减弱,同时供应链问题导致储能系统组件供应紧张。欧洲市场则在能源危机和经济环境不佳的影响下,需求增速放缓,目前正处于去库存阶段。
中国储能市场的加快速度进行发展得益于政府的积极推动。随着“新能源+储能”政策的实施,中国在发电侧和用户侧的储能需求一直增长。尤其是在工商业储能领域,中国实现了从无到有的突破,并预计将持续增长。政策强制配储的要求,使得光伏、风电等新能源发电侧的储能需求大幅度的提高,为市场提供了强劲的动力。尽管北美市场在2023年面临加息、供应链问题和市场增速放缓的挑战,但长久来看,美国市场的储能需求依然强劲。ITC补贴政策的刺激、能源转型的需求和市场驱动力的增强,预计将推动北美储能市场继续保持较快增长。美国电网的薄弱环节和能源转型进程中的新电力系统结构,使得储能成为发电和电网侧的刚需。欧洲市场在经历了一段时间的迅速增加后,2023年需求增速有所放缓。然而,随着欧洲对可再次生产的能源和储能设施的需求长期持续,市场潜力依然巨大。欧洲的能源结构转型和减少对俄罗斯化石能源依赖的决心,将推动储能需求的增长。此外,政策支持如《欧洲绿色协议》和《欧洲环境法案》也将为储能市场提供发展动力。
储能行业在快速地发展的同时,面临着产能过剩、价格竞争加剧、环保要求提高和技术升级等挑战。为了应对这些挑战,企业要不断创新,提高产品性能,同时探索多元化的商业模式。此外,国内外标准的差异和国际间碳足迹互认机制的缺乏,要求中国电池企业在环保和技术方面进行改进和升级。“独立储能”作为源网侧储能的新发展趋势,有助于提高储能电站的利用率,并为电力市场提供更多的服务。随着中国电力辅助服务和市场化改革的深入,独立储能的商业模式将更加多样化,促进储能技术的更广泛应用和市场规模的扩大。随着电力辅助服务和市场化改革的推进,独立储能将有效提升储能电站的利用率,发挥“一站多用”的共享作用。从储能系统各区域市场竞争策略看,全球储能系统研发与产业化竞争主要集中在中国、美国、欧洲、日韩等区域,其竞争策略各具特色。美国注重技术创新,推动储能系统成本降低;欧洲以政策支持和市场需求的双重推动下,加快储能系统应用;日韩以产业链上下游紧密协作提升电池实用性和经济性;中国展现多元化主体并存、开放竞争格局,科研、制造、应用多方互动推动产业发展。中国在储能系统技术研发与产业化方面已显现领先态势,截至2024年6月1日,从技术来源(专利申请人)看,美国仍是全球储能系统领域专利申请最多的国家,占全球专利申请量的比例近40%,中国排第二,占比约为26.6%。据国家知识产权局发布的信息显示,中国在全球储能系统关键技术专利申请总量中占据了36.7%,近五年年均增速20.8%,位居全球第一,且部分企业已进入储能系统量产阶段。
中国在2023年发布了首个国家级电力现货市场交易规则,推动新能源参与电力市场,并鼓励新型经营主体参与电力交易。预计到2024年,全国多数省区将启动长周期结算试运行,其中进展较快的省区甚至有望直接转入正式运行。这一政策频出显示了政府推动市场发展的决心和力度,预计到2024年,国内储能项目盈利的政策基础将趋于完善。
全产业链能力优势凸显,较高比例的设备自研自制能力是当前价格水平下厂商能够盈利的关键因素。全栈自研,从电芯到PCS到系统集成,熟练掌握电化学技术、电力电子技术及数字化能力,才能有效降低成本和提升产品竞争力。电芯环节的规模效应对直接材料及非材料成本的压缩具有显著影响,拥有较高水平的电芯产能且可自制直流侧系统的企业毛利率明显高于全部外采的单一系统集成企业。
技术创新是关键。未来,真正具备核心竞争优势的企业将“笑到最后”。客户已经不单关注储能系统的成本,也慢慢变得注重系统的整体性能与项目的运营效率,系统的安全性和可靠性也都要经得起电网的检验。行业内一致认为低价竞争的分水岭即将出现,市场会加速淘汰,大部分企业将被价格战拖垮,市场会留下一批真正具备核心竞争优势的企业。
海外储能项目有着非常丰富的市场化收益模式,如电能量交易、调频、备用等,这为项目带来了更大的价差和特殊环境下的超额收益,从而构成了较好的经济效益来源。海外储能市场由于电力市场化程度高,展现出了强劲的发展势头和巨大的潜力。国内许多龙头储能电池企业也意识到出海的重要性,正在加速全球化进程,从单纯出口规模的增加到大举向海外建厂,将高端产能“卷”向全球。
随着全球对可再次生产的能源需求的日渐增长,分布式光+储的应用场景正在快速扩大。分布式光伏和电动车的迅猛发展为光储充一体化提供了巨大的机遇。这种一体化的发展模式不仅有助于提高能源利用效率,还有助于减少对传统能源的依赖,从而为环保事业做出贡献。欧洲光储一体化慢慢的变成了一种趋势,这为全球光储行业的发展提供了宝贵的经验和启示。返回搜狐,查看更加多
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