文|阿爾法工場(chǎng) 滕宇
有關(guān)儲(chǔ)備的思想古來有之。
兼年之儲(chǔ)，九年之蓄指的是國(guó)家需要對(duì)物資有所積蓄，以備非常之需，做到未雨綢繆，有備無患。
而學(xué)富五車，滿腹經(jīng)綸指的是只有對(duì)知識(shí)的積累才能行千里，成江海。大到國(guó)家，小到個(gè)人，儲(chǔ)備的重要性不言而喻。這種智慧滲透到各行各業(yè)，尤其是能源。
石油、煤炭這類能源的重要性關(guān)乎到一個(gè)國(guó)家的發(fā)展，社會(huì)的穩(wěn)定，民眾的生活。因此，世界各國(guó)都將能源列為戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源。
進(jìn)入到21世紀(jì)以來，環(huán)境問題成為了制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的因素，甚至于影響到人類的生存命運(yùn)。隨著京都協(xié)定和巴黎協(xié)定的提出，世界各國(guó)在減碳理念上達(dá)成空前一致。
近年來，科技的進(jìn)步使得通過新能源技術(shù)進(jìn)行減碳逐步落地，經(jīng)濟(jì)性上也具備了大規(guī)模推廣的基礎(chǔ)。在此時(shí)刻，全球碳達(dá)峰、碳中和雙碳理念應(yīng)運(yùn)而出，能源替代的浪潮也隨之到來。
我國(guó)是碳排放量最大的國(guó)家，碳減任務(wù)不容輕視。電力行業(yè)作為我國(guó)最大的碳排放行業(yè)，占比超過40%，因此，新能源發(fā)電是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重中之重。
上至國(guó)家，下至企業(yè)，光伏、風(fēng)能作為減碳的核心技術(shù)手段得到了高度的重視，近年來駛?cè)肓烁咚侔l(fā)展的階段，取得了矚目的成績(jī)。
1月25日，國(guó)家能源局發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)規(guī)模超過1億千瓦。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2021年新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約5300萬千瓦，連續(xù)9年穩(wěn)居世界首位。
截至2021年底，光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到3.06億千瓦，突破3億千瓦大關(guān)，連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位。
風(fēng)電同樣突破3億千瓦大關(guān)，較2016年底實(shí)現(xiàn)翻番，是2020年底歐盟風(fēng)電總裝機(jī)的1.4倍、是美國(guó)的2.6倍，已連續(xù)12年穩(wěn)居全球第一。
今年上半年能源局根據(jù)能源局印發(fā)的《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》中，所提出的目標(biāo)是2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比重達(dá)到11%左右，到2025年，風(fēng)、光發(fā)電量占比將達(dá)到16.5%。
根據(jù)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)初步測(cè)算，到2030年非化石能源的一次能源消費(fèi)比重要達(dá)到25%左右。
到2060年，我國(guó)非化石能源消費(fèi)占比將由目前的16%左右提升到80%以上，非化石能源發(fā)電量占比將由目前的34%左右提高到90%以上。
與此同時(shí)，新能源消納取得新進(jìn)展，風(fēng)電、光伏利用率分別達(dá)到96.9%、97.9%。
如此看來，新能源發(fā)電替代石化能源可謂是一帆風(fēng)順。
然而，對(duì)行業(yè)有所了解的朋友們肯定不會(huì)這么想，光伏、風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定長(zhǎng)期受到世人所詬病，光伏、風(fēng)電的發(fā)電能力的確不盡如人意。
就目前階段來看，在替代傳統(tǒng)石化能源的道路上，新能源發(fā)電如同是一條與生俱來的傷腿，行走步履蹣跚。想要?jiǎng)偃喂╇娭髁ξ恢煤蛯?shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，還得靠?jī)?chǔ)能技術(shù)把這條傷腿給接上。
01 儲(chǔ)能是未來電網(wǎng)的重要組成環(huán)節(jié)
光伏、風(fēng)力發(fā)電分別依賴于太陽能和風(fēng)力，而這些自然之力具有天然的波動(dòng)性和間歇性，可以轉(zhuǎn)換成多少電力存在著不可預(yù)測(cè)性。
太陽朝起夕落，光伏發(fā)電便注定隨之變化，從早開始發(fā)力，正午達(dá)到峰值后回落，晚間隨太陽落下而停息。
風(fēng)力發(fā)電，同樣如此。
造成的結(jié)果便是供需失衡，在用電較高的時(shí)候無法提供充沛的電力，在用電較低的時(shí)候電力過剩。
波動(dòng)性造成的另一個(gè)問題是電網(wǎng)供電的頻率極其不穩(wěn)定，而頻率的波動(dòng)，是衡量電能質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一。
小幅度的頻率波動(dòng)，可能影響用電電器的正常使用，大幅度的頻率波動(dòng)，會(huì)危害發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。
比如，頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量，重則損壞機(jī)械，引發(fā)事故。不僅各行各業(yè)都將因頻率變化而出現(xiàn)殘次品，居民的生活用電也將受到較大的影響。
因此，頻率不穩(wěn)定帶來的危害是很大的，所以如何保證新能源發(fā)電頻率的穩(wěn)定值變成了亟待解決的問題。
目前的解決方案實(shí)則是無奈之舉。
隨著新能源滲透率的提高，電網(wǎng)受到出力擾動(dòng)導(dǎo)致頻率波動(dòng)的次數(shù)增加。2021年4-5月，華北電網(wǎng)連續(xù)四次出現(xiàn)電源側(cè)低頻振蕩。
目前常規(guī)火電次數(shù)一次調(diào)頻次數(shù)由一天20-30次，急劇攀升到一天700-800次，傳統(tǒng)上由火電機(jī)組本身的一次調(diào)頻能力來滿足電網(wǎng)調(diào)頻需求已顯不足。
如果電力調(diào)峰和頻率問題解決不了的話，勢(shì)必影響新能源替代的進(jìn)行，進(jìn)而影響到雙碳目標(biāo)的達(dá)成。
擺在眼前的問題便是是否有更清潔更高效的解決方案來替代火電呢？
答案是肯定的，與其竭澤而漁，不如退而結(jié)網(wǎng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來考慮，提前儲(chǔ)備好電力的想法便應(yīng)運(yùn)而生，儲(chǔ)能走向了歷史舞臺(tái)中心。
一方面，通過削峰填谷，可以解決峰谷時(shí)段發(fā)電量與用電負(fù)荷不匹配的問題；另一方面，可以參與提供電力輔助服務(wù)，解決風(fēng)光發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性導(dǎo)致的電網(wǎng)不穩(wěn)定。
此外，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)的存儲(chǔ)和釋放能量，提供了額外的容量支撐，吸收過剩電力、減少“棄風(fēng)棄光”以及即時(shí)并網(wǎng)。
這時(shí)候，萬事俱備，差的只是東風(fēng)了。
歷來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始終離不開政策上的支持，政策上的變化，其節(jié)奏和力度往往意味著產(chǎn)業(yè)的成熟程度。
02 好風(fēng)憑借力
隨著電力改革的不斷深化，峰谷價(jià)差的擴(kuò)大將成為市場(chǎng)化的必然趨勢(shì)。
2021年7月23日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》。文件指出：到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上。到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。
2021年7月26日國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》，明確在保持銷售電價(jià)總水平基本穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善目錄分時(shí)電價(jià)機(jī)制，更好引導(dǎo)用戶削峰填谷、改善電力供需狀況、促進(jìn)新能源消納。
將優(yōu)化峰谷電價(jià)機(jī)制，并建立尖峰電價(jià)機(jī)制，尖峰電價(jià)在峰段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮比例原則上不低于20%。
地方政府層面上多點(diǎn)開花，繼2020年年初多省發(fā)文鼓勵(lì)或強(qiáng)制要求新能源配套儲(chǔ)能之后，新能源配儲(chǔ)能成為儲(chǔ)能市場(chǎng)熱議話題。截至2021年6月，我國(guó)已有25省份發(fā)布文件明確提出新能源配儲(chǔ)能。
2021年10月31日，江蘇省、北京市、甘肅省等地國(guó)網(wǎng)電力公司發(fā)布代理購電公告，自2021年12月1日起，高耗能企業(yè)購電價(jià)格按照普通代理購電用戶1.5倍執(zhí)行。
具體來看，我國(guó)對(duì)工商業(yè)用電實(shí)行分時(shí)電價(jià)政策。將一天分為谷段、平段、峰段，不同時(shí)段按照不同價(jià)格收取電費(fèi)。
以北京為例，普通工商業(yè)用電（1kV以內(nèi)）峰谷價(jià)差、峰平價(jià)差分別為：1.0254元/kWh、0.5257元/kWh。通過配置儲(chǔ)能在低谷電價(jià)充電，在高峰電價(jià)時(shí)放電，減少購買電網(wǎng)的高價(jià)電量。
在調(diào)峰服務(wù)方面，度電收益最高、最低的省份分別為東北三?。?元/kWh）、山東（0.15元/kWh）。在調(diào)頻服務(wù)方面，度電收益最高、最低的省份分別為廣東（0.9元/kWh）、江蘇（0.07元/kWh）
儲(chǔ)能日益成熟逐步走向市場(chǎng)化之時(shí)，東風(fēng)及時(shí)到來。
風(fēng)來之時(shí)，如何能飛得更穩(wěn)，更高？
簡(jiǎn)單來講，便是提前尋找到好的位置出發(fā)，分辨出好的航向。具體到行業(yè)層面來講，便是技術(shù)路徑的選擇。
03 抽水儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能相輔相成
儲(chǔ)能，并不是一件新鮮事，早在20世紀(jì)60年代，日、美、西歐等國(guó)家便開啟了抽水儲(chǔ)能建設(shè)的高峰期，歷經(jīng)多年發(fā)展，目前已成為使用規(guī)模最大、技術(shù)最成熟、成本最低的儲(chǔ)能技術(shù)。
其原理也不難理解，在用電低峰期將水從地勢(shì)較低的水庫抽到地勢(shì)較高的水庫，在用電高峰期將高地勢(shì)水庫的水下放到地勢(shì)低的水庫，利用高度差產(chǎn)生的重力勢(shì)能來發(fā)電。
除了抽水蓄能外，主要的儲(chǔ)能方式還包括電化學(xué)（電池）儲(chǔ)能、熔融鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。
抽水儲(chǔ)能目前擁有其它儲(chǔ)能都無法比擬的優(yōu)勢(shì)，一個(gè)是在于它的成本，全生命周期成本不到0.3元/kwh，大幅低于現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)。
另一個(gè)就是在于儲(chǔ)能的規(guī)模和轉(zhuǎn)化效率，大規(guī)模抽水蓄能可以有效利用在電力調(diào)峰上面，轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到70%-80%。
但問題同樣存在，對(duì)選址環(huán)境、地形條件及水文環(huán)境要求較高，建設(shè)周期長(zhǎng)達(dá)3-5年，響應(yīng)速度基本在分鐘級(jí)別的水平。
而電化學(xué)儲(chǔ)能搭載了鋰電池、鉛酸電池，響應(yīng)速度達(dá)到百毫秒級(jí)，更適合用在一次調(diào)頻上。
相較其他儲(chǔ)能方式而言，電化學(xué)儲(chǔ)能擁有更高的能量密度和轉(zhuǎn)換效率，場(chǎng)景應(yīng)用、建設(shè)周期更為靈活，產(chǎn)業(yè)鏈配套更加成熟，增長(zhǎng)潛力較大。
數(shù)據(jù)來源：浙能集團(tuán)研究院，東方證券研究所
根據(jù) CNESA 統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模191.1GW，同比增長(zhǎng)3.4%。
其中，抽水儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，為172.5GW，同比增長(zhǎng)0.9%；電化學(xué)儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模緊隨其后，為14.2GW，同比增長(zhǎng)49%；其中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，為13.1GW，首次突破10GW大關(guān)。
我們可以做出這樣的判斷：抽水儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能是最為重要的兩種儲(chǔ)能方式，二者相輔相成，共同實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻的作用。
04 儲(chǔ)能的核心環(huán)節(jié)
電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、儲(chǔ)能逆變器（PCS）以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。
電池組成本占比最高大約60%，其次為儲(chǔ)能逆變器15%左右，電池管理系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)加起來大概占比15%。
這組數(shù)據(jù)充分說明了兩個(gè)問題，其一，電池組成本是電化學(xué)（電池）儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要成本，是未來產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)迭代和降成本的主要環(huán)節(jié)。
其二，產(chǎn)業(yè)鏈最核心的環(huán)節(jié)在于電池組和逆變器上。
首先來看電池組，目前來看，磷酸鐵鋰電池憑借高安全性、高循環(huán)壽命、低成本優(yōu)勢(shì)已成為儲(chǔ)能場(chǎng)景的首選，2019年新增儲(chǔ)能鋰電池中磷酸鐵鋰電池占比85%以上。
這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局可以參考動(dòng)力電池領(lǐng)域，可以完全延伸過來，電池組代表企業(yè)包括寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能、派能科技等。
有意思的是，電池儲(chǔ)能技術(shù)坡長(zhǎng)雪厚，具備多種技術(shù)路徑發(fā)展迭代。比如，成本和資源占優(yōu)的鈉離子電池可以有效填補(bǔ)鋰離子稀缺的問題，更高性能的固態(tài)電池，鋰-空氣電池等等。
多種技術(shù)路徑看似競(jìng)爭(zhēng)激烈，實(shí)則帶來百家爭(zhēng)鳴百花齊放的局面，共同為電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
寧德時(shí)代自2014年便有儲(chǔ)能業(yè)務(wù)，2018年設(shè)立單獨(dú)的儲(chǔ)能事業(yè)部開始大力發(fā)展儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。2020年儲(chǔ)能電池出貨568MWh，同比增長(zhǎng)47%；儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)收入19.43 億元，同比增長(zhǎng)219%，儲(chǔ)能板塊毛利率水平達(dá)到35%左右。
2021H1儲(chǔ)能板塊營(yíng)收達(dá)到47億，毛利率36.6%，遠(yuǎn)高于動(dòng)力電池23%的毛利率，已經(jīng)成為第二增長(zhǎng)曲線。
比亞迪2019年戶用儲(chǔ)能在歐洲市占率排名第二，僅次于Sonnen。2020年公司儲(chǔ)能電池海外出貨為438MWh，儲(chǔ)能系統(tǒng)出貨213MW；派能科技客戶多為境外儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商，主攻海外用戶側(cè)，2020年公司實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能收入10.45億元，同比增長(zhǎng)40%。
儲(chǔ)能逆變器領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局同樣可以參考光伏逆變器，代表企業(yè)包括陽光電源、固德威、英威騰等，基于在光伏逆變器行業(yè)的多年技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，形成較高壁壘，在儲(chǔ)能行業(yè)具備先發(fā)者優(yōu)勢(shì)。
儲(chǔ)能變流器的單W價(jià)值量、單W利潤(rùn)均超過光伏逆變器。雖然儲(chǔ)能變流器的絕對(duì)需求量在近幾年仍低于光伏，但是其利潤(rùn)貢獻(xiàn)比例相對(duì)光伏逆變器將大幅提升，行業(yè)整體利潤(rùn)比例同樣將大幅提升。
逆變器作為儲(chǔ)能價(jià)值量最大的配件之一，核心的競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)在產(chǎn)品迭代上，如同光伏逆變器一樣，不同型號(hào)對(duì)應(yīng)不同的逆變器。
在儲(chǔ)能技術(shù)較快的迭代基礎(chǔ)上，不斷推出新產(chǎn)品使得企業(yè)造血能力極強(qiáng)，毛利率得到了有效保障。
逆變器龍頭企業(yè)的儲(chǔ)能業(yè)務(wù)自2018年開始爆發(fā)。陽光電源2020年儲(chǔ)能業(yè)務(wù)規(guī)模達(dá)到11.69 億，毛利率22%，同公司光伏逆變器的盈利能力相仿。
固德威2019年在用戶側(cè)儲(chǔ)能逆變器出貨量全球第一，2020年貢獻(xiàn)收入1.6億元，同比增長(zhǎng)45%。
目前國(guó)內(nèi)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本約1.5元/Wh。根據(jù)BNEF預(yù)計(jì)，到2025年系統(tǒng)初始成本有望降低至0.84元/Wh。具體來看，一方面降低電芯成本至0.5元/Wh以下，另一方面降低土建、安裝、接網(wǎng)等非技術(shù)成本。
根據(jù)東方證券預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2025年全國(guó)新增工商業(yè)電池儲(chǔ)能裝機(jī)11.53GWh，2021-2025年累計(jì)新增裝機(jī)33.5GWh，復(fù)合增速達(dá)到78.6%。
電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)未來前景一片光明。
05 結(jié)語
新能源發(fā)電替代傳統(tǒng)能源是確定性的。
可是，自身的波動(dòng)性和間歇性產(chǎn)生的不確定性使得新能源電力供應(yīng)存在著調(diào)峰調(diào)頻的需求。
能源替代這條路徑上，新能源發(fā)電這條腿還得靠?jī)?chǔ)能接上方能健步如飛。顯而易見，儲(chǔ)能是未來電力系統(tǒng)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。
以電池技術(shù)為主的儲(chǔ)能技術(shù)是其中重要的組成部分，在性能優(yōu)勢(shì)的前提下已經(jīng)逐步具備了經(jīng)濟(jì)性，具備了規(guī)?；茝V的基礎(chǔ)。
由電池儲(chǔ)能掀起的又一波新能源浪潮很快就會(huì)來臨。