一、储能市场规模:潜力无限的蓝海
1. 国内储能市场高速增长
2023 年国内新型储能装机规模再创新高,截至三季度末,中国新增投运新型储能项目装机规模突破 10GW,达到 12.3GW,同比暴增 925%。这一数据充分显示了国内储能市场的强劲发展态势。
在 “双碳” 目标的推动下,我国对储能的需求日益迫切。预计我国在实现碳中和目标时,太阳能和风能在发电中的占比也将超过 60%。如果按照太阳能和风能装机量的 20% 比例配备储能,市场体量将非常大。实际上,20% 的比例是非常保守的估计,随着新能源的快速发展,储能市场的需求有望进一步扩大。
2. 全球储能市场前景广阔
在去年联合国气候变化大会达成的 “阿联酋共识” 驱动下,全球正在快速部署新能源装机。2023 年全球新增可再生能源装机容量 473GW,比 2022 年高出 54%。
全球若要达到碳中和目标,未来太阳能和风能在发电中的占比需要达 60% 以上。鉴于太阳能、风能具有随机性、波动性、间歇性的特点,大量使用这类能源必须配备储能系统。因此,全球储能市场均有巨大的潜在增长空间。
3. 产业规模预测
国家智能制造专家委员会主任苏波预测,到 2025 年,我国新型储能行业总产值将超过万亿元,到 2030 年将超过 3 万亿元。
2024 世界储能大会在福建省宁德市开幕,众多专家及企业均看好储能产业的增长前景。在政策机制和市场驱动下,我国已经逐步建成了品类齐全、配套完整的新型储能产业体系。截至今年 9 月底,全国已建成、投运新型储能 5852 万千瓦、1.28 亿千瓦时,较去年底增长约 86%;1 月至 8 月,全国新型储能累计充放电量约 260 亿千瓦时,等效利用小时数约 620 小时,有效支撑了电力系统稳定运行和可靠供应。
我国储能市场处在高速增长期,宁德市企业在储能电池全球市场的占有率超 40%,连续三年位居全球第一。随着技术的不断进步和应用的深入拓展,我国新型储能产业有望在未来几年继续保持高速增长,为实现 “双碳” 目标和能源转型提供有力支撑。
二、储能产业发展现状:机遇与挑战并存
1. 新型储能产业链环节
储能产业链上游为各类硬件设备和软件系统:储能产业链的上游涵盖了广泛的硬件设备和软件系统,为储能产业的发展提供了基础支撑。这些硬件设备包括但不限于电池材料生产设备、储能变流器制造设备、能量管理系统开发所需的服务器等。软件系统则涉及电池管理系统软件、能量管理软件等,它们共同确保储能系统的高效运行和智能化管理。
中游为储能系统软硬件提供商及储能解决方案提供商:在储能产业链的中游,聚集了众多储能系统软硬件提供商和储能解决方案提供商。他们通过整合上游的硬件设备和软件系统,为下游应用场景提供定制化的储能解决方案。储能解决方案通常由储能系统集成产品和储能系统软件产品共同组成,其中储能系统集成产品包括电池组、储能变流器、能量管理系统和电池管理系统等硬件设备的集成,而储能系统软件产品则负责对整个储能系统进行监控、管理和优化。此外,储能解决方案的安装建设和运营维护也是非常重要的环节,确保储能系统能够稳定、高效地运行。
下游应用场景包括发电侧、电网侧和工商业储能用户场景:储能产业链的下游应用场景丰富多样,主要包括发电侧、电网侧和工商业储能用户场景。在发电侧,储能系统可以用于平滑新能源发电的输出功率,提高新能源发电的可调度性和稳定性。例如,太阳能和风能发电具有间歇性和波动性,通过配置储能系统,可以在发电高峰期储存多余的电能,在发电低谷期释放电能,从而实现稳定的电力输出。在电网侧,储能系统可以用于调峰调频、缓解电网阻塞、提高电网的可靠性和稳定性。例如,在用电高峰期,储能系统可以释放电能,满足电网的负荷需求;在用电低谷期,储能系统可以储存电能,提高电网的运行效率。在工商业储能用户场景,储能系统可以用于峰谷价差套利、容量电费管理、备用电源等。例如,工商业用户可以在电价低谷期储存电能,在电价高峰期使用储存的电能,从而降低用电成本。
2. 储能产业技术发展现状
锂离子电池商业化成熟,在新型储能项目累计装机规模中占比 97% 以上:锂离子电池作为目前储能领域的主流技术,商业化程度已经非常成熟。其在新型储能项目累计装机规模中占据了绝对主导地位,占比高达 97% 以上。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、充放电效率高等优点,广泛应用于各种储能场景。从技术路径来看,锂离子电池的发展主要集中在提高能量密度、延长循环寿命、降低成本和提高安全性等方面。目前,锂离子电池的能量密度已经有了显著提高,使得储能系统能够在相同体积和重量下储存更多的电能。同时,随着技术的不断进步,锂离子电池的循环寿命也在不断延长,降低了储能系统的运营成本。此外,为了提高锂离子电池的安全性,各厂商纷纷加大研发投入,采用新型材料和先进的制造工艺,有效降低了电池发生热失控的风险。
钠硫电池、铅炭电池、压缩空气储能、液流电池、钠离子电池和超级电容等储能技术有待开发和实现商业化发展:除了锂离子电池,还有多种储能技术有待进一步开发和实现商业化发展。钠硫电池具有较高的能量密度和较长的循环寿命,但由于其工作温度较高,存在一定的安全风险,目前还无法广泛应用于大中型储能电站建设。铅炭电池从传统铅酸电池演进而来,性能有了明显优化,但其商业推广仍面临成本问题,需要进一步降低制造成本才能在市场上获得更大的竞争力。压缩空气储能如能降低单位造价,加快相关技术突破,将能有效解决大规模长时储能问题。目前,压缩空气储能技术正在不断发展,一些示范项目已经建成并投入运行,但仍需要进一步提高效率和降低成本。液流电池具有容量大、寿命长、安全性高等优点,但目前其能量密度相对较低,成本较高,需要进一步提高技术水平和降低成本。钠离子电池作为一种新兴的储能技术,具有资源丰富、成本低等优势,但目前其性能还需要进一步提高,以满足不同应用场景的需求。超级电容具有充放电速度快、功率密度高等优点,但能量密度相对较低,主要应用于一些对功率要求较高、对能量要求相对较低的场景。
3. 储能电池产业发展格局
全国动力电池及储能电池规划产能约 5000GWh,以动力电池为主,行业产能利用率普遍低于 50%:目前,全国动力电池及储能电池规划产能约为 5000GWh,其中以动力电池为主。随着新能源汽车市场的快速发展,动力电池的需求持续增长,各大电池厂商纷纷扩大产能。然而,由于市场竞争激烈和需求波动等因素,行业产能利用率普遍低于 50%。这意味着大量的产能处于闲置状态,造成了资源的浪费。为了提高产能利用率,电池厂商需要加强市场调研和需求预测,优化产能布局,提高生产效率,同时积极开拓新的市场领域,如储能市场。
区域布局方面,华东区域产能规划集中全国近 50% 产能,纯储能电池产能主要分布在华东和西南地区:在区域布局方面,华东区域产能规划集中全国近 50% 的产能,成为全国储能电池产业的重要集聚区。华东地区拥有良好的产业基础、完善的供应链体系和优越的地理位置,吸引了众多电池厂商在此布局产能。此外,纯储能电池产能主要分布在华东和西南地区。西南地区拥有丰富的水电资源和锂矿资源,为储能电池产业的发展提供了有利的条件。同时,西南地区政府也积极出台政策,支持储能电池产业的发展,吸引了一些电池厂商在此投资建设储能电池项目。
4. 锂离子电池在储能领域的市场规模及需求
虽然锂电池占储能电池市场规模的 90% 以上,但在锂电池的细分领域中,动力电池仍占七成以上份额:目前,锂电池在储能电池市场规模中占据了绝对主导地位,占比高达 90% 以上。然而,在锂电池的细分领域中,动力电池仍占七成以上份额。这主要是由于新能源汽车市场的快速发展,带动了动力电池的需求增长。相比之下,储能电池的市场规模相对较小,但随着储能应用场景的不断拓展和渗透,储能电池的增速可观。未来,随着新能源汽车市场的逐渐饱和和储能市场的快速发展,储能电池在锂电池市场中的份额有望逐渐提高。
未来随着储能应用场景的渗透,储能电池增速可观,2030 年储能锂电池将占锂电池市场规模的四分之一,接近 550GWh:随着储能应用场景的不断渗透,储能电池的市场需求将持续增长。预计未来几年,储能电池的增速将保持在较高水平。根据市场预测,到 2030 年,储能锂电池将占锂电池市场规模的四分之一,接近 550GWh。这主要是由于新能源发电的快速发展和智能电网建设的推进,对储能系统的需求将不断增加。同时,随着技术的不断进步和成本的不断降低,储能电池的性能将不断提高,价格将不断下降,进一步推动储能电池市场的发展。
三、长时储能:储能产业的新焦点
1. 长时储能的定义
长时储能是在额定功率下能够实现持续放电 4 小时及以上,或者数天、数月的大规模低成本储能技术。具体可分为中长时储能、长时储能和超长时储能。中长时储能主要是指在额定功率下持续运行(放电)4 - 10 小时的储能系统;长时储能是指在额定功率下持续运行(放电)10 小时到 1 周的储能系统;超长时储能则是指在额定功率下持续运行(放电)1 周以上的储能系统。
2. 长时储能技术的主要特征和功能
时间尺度长,能够实现日内长时、跨天、跨周、跨月乃至跨季节的电力调节。长时储能具有长时间的充放电循环能力,随着可再生能源占比增加,电力系统中总储能时长增加,长时储能占比也会提高。
储能容量大,功率与容量一般可以实现解耦,可存储和释放大量电能。长时储能具有较大的储能容量,能够根据不同的功率和容量需求进行调整。
单位成本低,大规模长时储能可以大幅降低度电成本。以抽水蓄能为例,其度电成本仅 0.21 - 0.25 元 /kWh。
技术多样性,涵盖多种技术路线,可根据实际需求进行选择和优化。长时储能可分为物理储能、化学储能、热储能和氢储能 4 条主线,包括抽水蓄能、压缩空气储能、重力储能、液流电池、熔盐储热以及各类储氢技术等。不同技术之间可以相互补充,共同构成更加完善的储能系统。
3. 长时储能在储能产业中的地位
长时储能在大规模新能源接入的新型能源系统中将发挥更加重要的作用。它能为电力系统提供长周期调节能力,支撑能源结构调整。利用长时储能技术可以在不同空间尺度和时间尺度上支撑电力系统实现跨日、跨周的动态平衡。
4. 长时储能市场前景
新能源渗透率快速提升,发电随机性、波动性、季节不均衡性等问题带动长时储能需求。随着可再生能源的快速发展,新能源渗透率不断提高,其出力的不稳定性推升了储能市场需求。当新能源装机占比达到 15% - 20% 时,4 小时以上的长时储能将成为刚需,新能源装机占比达到 50% - 80% 时,储能时长需要达到 10 小时以上。
政策持续加码,支持大容量、中长尺度储能项目建设,多地配储时长要求提升至 4h。国家发改委、国家能源局印发《“十四五” 新型储能发展实施方案》,明确提出针对新能源消纳和系统调峰问题,推动大容量、中长时间尺度储能技术示范。重点试点示范压缩空气、液流电池、高效储热等日到周、周到季时间尺度的储能技术。山东出台了支持长时储能试点应用的专项措施,对于符合试点条件的长时储能项目,优先列入新型储能项目库。项目建成后,可享受优先接入电网、优先租赁的政策。
压缩空气、液流电池等长时储能技术项目建设明显加速,发展潜力有待进一步释放。虽然压缩空气、液流电池在新型储能装机中的比重只有 1.5%,但项目建设明显加速。2024 年以来,多个压缩空气储能、液流电池项目取得新进展。4 月,江苏淮安 2×300MW 盐穴压缩空气储能项目开工建设,山东肥城 300MW 先进压缩空气储能项目并网,四川内江 100MW 全钒液流储能电站开工建设。7 月,四川眉山 100MW 全钒液流储能电站开展环境影响评审。
5. 长时储能产业现状
我国长时储能技术近年来发展很快,在规模上有所突破,应用模式也逐渐增多,技术路线百花齐放。电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容储能等各项技术蓬勃发展,其中液流电池由于循环寿命长、安全性高、应用场景广等优点颇受青睐,最近两年频频有大项目落地。
部分长时储能技术已进入试点示范阶段,处于规模化发展的前期。目前大多数长时储能项目通常能够以满功率提供 5 到 10 个小时的电力,长时储能技术目前仍然处于前期示范阶段,需要从市场、技术和政策三方面发力,进一步释放长时储能技术的发展潜力。