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鋰電池是電化學(xué)儲(chǔ)能主流技術(shù)路線,邁進(jìn)規(guī)?;A段(附報(bào)告目錄)
1、儲(chǔ)能方式的分類及主流技術(shù)概況
儲(chǔ)能即能量的存儲(chǔ)。根據(jù)能量存儲(chǔ)形式的不同,廣義儲(chǔ)能包括電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能三類。電儲(chǔ)能是最主要的儲(chǔ)能方式,按照存儲(chǔ)原理的不同又分為電化學(xué)儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能兩種技術(shù)類型。其中,電化學(xué)儲(chǔ)能是指各種二次電池儲(chǔ)能,主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池和鈉硫電池等;機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。
相關(guān)報(bào)告:北京普華有策信息咨詢有限公司《2021-2026年中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)細(xì)分市場(chǎng)調(diào)研及投資前景趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》
儲(chǔ)能方式的分類
資料來源:普華有策
電化學(xué)儲(chǔ)能是應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏?chǔ)能技術(shù)
抽水蓄能是當(dāng)前最為成熟的電力儲(chǔ)能技術(shù),早在20世紀(jì)90年代就實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用,主要用于電力系統(tǒng)削峰填谷、調(diào)頻調(diào)相和緊急事故備用等。抽水蓄能也是目前裝機(jī)量最大的技術(shù),占全球儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模的90%以上;但受地理選址和建設(shè)施工的局限,抽水蓄能未來發(fā)展空間有限。
電化學(xué)儲(chǔ)能是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮碾娏?chǔ)能技術(shù)。相比抽水蓄能,電化學(xué)儲(chǔ)能受地理?xiàng)l件影響較小,建設(shè)周期短,可靈活運(yùn)用于電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)及其他各類場(chǎng)景中。同時(shí),隨著成本持續(xù)下降、商業(yè)化應(yīng)用日益成熟,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯,逐漸成為儲(chǔ)能新增裝機(jī)的主流。未來隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)進(jìn)一步顯現(xiàn),成本仍有較大下降空間,發(fā)展前景廣闊。
截至2018年,全球電力系統(tǒng)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到181.0GW。抽水蓄能依然是當(dāng)前累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大的一類儲(chǔ)能技術(shù),達(dá)到170.7GW,同比增長(zhǎng)1.0%,所占比重為94.3%,同比下降2.0個(gè)百分點(diǎn);電化學(xué)儲(chǔ)能緊隨其后,累計(jì)裝機(jī)規(guī)模6.6GW,同比增長(zhǎng)126.4%,所占比重為3.7%,同比上升2.0個(gè)百分點(diǎn)。
鋰電池是電化學(xué)儲(chǔ)能主流技術(shù)路線
目前,鋰離子電池在全球電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)中占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,這主要得益于鋰離子電池成本大幅降低,技術(shù)性能不斷突破,推動(dòng)著鋰離子電池在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)?;瘧?yīng)用。截至2018年,全球已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目中鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大,為5.7GW,占比86.3%。鈉硫電池和鉛蓄電池的應(yīng)用規(guī)模相對(duì)較小,占比分別為6.0%和5.9%。
與其他電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相比,鋰離子電池已經(jīng)連續(xù)六年占據(jù)全球新增投運(yùn)總規(guī)模的最大比重,裝機(jī)規(guī)模也在2018年迎來了歷史新高,達(dá)到3.5GW,是截至2017年鋰離子電池累計(jì)投運(yùn)規(guī)模的1.58倍。
2、儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景
儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛,包括電力系統(tǒng)、通信基站、數(shù)據(jù)中心、UPS、軌道交通、人工/機(jī)器智能、工業(yè)應(yīng)用、軍事應(yīng)用、航空航天等,潛在需求巨大。
電力系統(tǒng)儲(chǔ)能:儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng),是保障清潔能源大規(guī)模發(fā)展和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。截至2018年,全球電力系統(tǒng)新增投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模約3.7GW,累計(jì)達(dá)到6.6GW。從應(yīng)用分布看,用戶側(cè)領(lǐng)域的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大,占比32.6%;輔助服務(wù)、集中式可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)側(cè)和電源側(cè)分列二至五位,所占比重分別為25.5%、25.0%、14.6%和2.3%。
其他儲(chǔ)能:除應(yīng)用于電力系統(tǒng)外,儲(chǔ)能在通信基站、數(shù)據(jù)中心和UPS等領(lǐng)域可作為備用電源,不僅可以在電力中斷期間為通信基站等關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)急供電,還可利用峰谷電價(jià)差進(jìn)行套利,以降低設(shè)備用電成本。2019年中國(guó)儲(chǔ)能鋰電池(含電力系統(tǒng)、通信基站、軌道交通等應(yīng)用場(chǎng)景)出貨量10.6GWh,同比增長(zhǎng)49.3%。其中,電力系統(tǒng)儲(chǔ)能鋰電池出貨量3.8GWh;通信儲(chǔ)能鋰電池出貨量6.0GWh;軌道交通儲(chǔ)能鋰電池出貨量0.25GWh;數(shù)據(jù)中心及其他儲(chǔ)能鋰電池出貨量共0.55GWh。
3、電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)突破GW,邁進(jìn)規(guī)?;l(fā)展階段
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在中國(guó)連續(xù)多年保持了快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),2013-2017年,中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目在電力系統(tǒng)的新增裝機(jī)規(guī)模由0.03GW增加至0.1GW,年均復(fù)合增速為45%;2018年,中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目在電力系統(tǒng)的新增裝機(jī)規(guī)模為0.7GW,同比增長(zhǎng)465%。截至2018年,中國(guó)電力系統(tǒng)中已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為1.1GW,同比增長(zhǎng)175%,首次突破“GW”大關(guān)。
4、行業(yè)進(jìn)入壁壘
(1)技術(shù)和工藝壁壘
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)具有以電化學(xué)為核心、多學(xué)科交叉的特點(diǎn),需要企業(yè)進(jìn)行大量的研發(fā)投入。同時(shí),鋰離子電池尤其是軟包磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)工藝復(fù)雜,過程控制嚴(yán)格,原材料的選擇、輔助材料的應(yīng)用以及生產(chǎn)流程的設(shè)置等均需多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累;加之近年來儲(chǔ)能鋰電池不斷向高安全性、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展,技術(shù)和工藝壁壘不斷提高。此外,電池管理系統(tǒng)是儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件,廣泛涉及電池管理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和通信總線技術(shù)等,具有較高技術(shù)壁壘。因此,新進(jìn)入者短期內(nèi)無法突破關(guān)鍵技術(shù),難以形成競(jìng)爭(zhēng)力,行業(yè)內(nèi)掌握核心技術(shù)和先進(jìn)工藝的企業(yè)樹立起較高的技術(shù)和工藝壁壘。
(2)客戶資源壁壘
儲(chǔ)能產(chǎn)品提供商在客戶開發(fā)過程中往往需要經(jīng)過潛在客戶識(shí)別、技術(shù)交流、產(chǎn)品開發(fā)、樣機(jī)測(cè)試、客戶實(shí)地考察等一系列流程,歷時(shí)較長(zhǎng)。因此,儲(chǔ)能產(chǎn)品提供商在與客戶建立合作關(guān)系后,一般不會(huì)輕易被更換。此外,產(chǎn)品的安全可靠性水平是客戶選取合格供應(yīng)商的重要考慮因素。目前,全球主要儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)鋰電池和儲(chǔ)能電池系統(tǒng)均有嚴(yán)格的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)產(chǎn)品通過相應(yīng)的安全認(rèn)證才能獲得市場(chǎng)認(rèn)可及客戶資源。上述因素使得行業(yè)內(nèi)擁有優(yōu)質(zhì)客戶的企業(yè)樹立起較高的客戶資源壁壘。
(3)規(guī)模壁壘
鋰電池儲(chǔ)能行業(yè)規(guī)模壁壘較高。一方面,鋰電池儲(chǔ)能企業(yè)在形成穩(wěn)定技術(shù)路線、具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品體系以及優(yōu)質(zhì)的客戶資源后,才可以快速擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模,因此行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)將形成較大規(guī)模產(chǎn)能;另一方面,鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用對(duì)鋰電池的技術(shù)指標(biāo)提升和成本下降有持續(xù)、迫切的需求,只有具備大規(guī)模生產(chǎn)能力的企業(yè)才能形成規(guī)模效應(yīng),有效降低單位生產(chǎn)成本。
(4)資金壁壘
鋰電池儲(chǔ)能行業(yè)資本開支較高,通過廠房建設(shè)、生產(chǎn)設(shè)備購(gòu)置等進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張需要大量的資金支持。此外,鋰電池儲(chǔ)能行業(yè)需要保持較大的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入,日常經(jīng)營(yíng)也需要大量流動(dòng)資金支持。因此,行業(yè)新進(jìn)入企業(yè)面臨一定的資金壁壘。
(5)品牌壁壘
低質(zhì)或劣質(zhì)電池產(chǎn)品不僅產(chǎn)品性能不達(dá)標(biāo),使用過程中也會(huì)產(chǎn)生較大的安全隱患,因此企業(yè)良好的產(chǎn)品質(zhì)量表現(xiàn)、較低的返修率、較高的安全評(píng)價(jià)是影響消費(fèi)者選擇的重要因素,以上共同構(gòu)成了消費(fèi)者的品牌認(rèn)知。而品牌認(rèn)知的建設(shè)需要較長(zhǎng)時(shí)間的積累和持續(xù)的維護(hù),構(gòu)成行業(yè)品牌壁壘