我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈分析與展望（2022）

隨著(zhù)我國碳達峰、碳中和目標逐步推進(jìn)落實(shí)，光伏、風(fēng)電等新能源在能源結構中的占比不斷提高，電力系統對靈活性資源的需求愈發(fā)迫切，儲能作為提升系統靈活性的重要選擇，迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機遇期。其中，電化學(xué)儲能憑借其受自然環(huán)境影響小、建設周期較短、安裝便捷、使用靈活等優(yōu)勢，受到市場(chǎng)普遍關(guān)注，成為未來(lái)主流的儲能技術(shù)發(fā)展方向。

電化學(xué)儲能是利用化學(xué)電池將電能儲存起來(lái)并在需要時(shí)釋放的儲能技術(shù)及措施。從技術(shù)路線(xiàn)看，可分為鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池和鈉硫電池等，以技術(shù)經(jīng)濟性較為突出的鋰離子電池為主流。從產(chǎn)業(yè)鏈看，可分為上游電池材料、中游儲能系統及集成、下游電力系統儲能應用。

圖1 電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈全景

根據中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)數據，2021年我國電化學(xué)儲能累計裝機容量為5.51吉瓦，約占我國已投運電力儲能項目裝機容量的12%，同比增長(cháng)68.5%。CNESA在保守場(chǎng)景下預計，2021-2025年電化學(xué)儲能累計規模復合增長(cháng)率為57.4%，呈高速增長(cháng)態(tài)勢。

電化學(xué)儲能的高速增長(cháng)，不僅得益于國家政策的大力支持，更受益于產(chǎn)業(yè)上下游從技術(shù)到設備、從國內到海外的快速擴容。本文對我國電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節的市場(chǎng)格局、技術(shù)趨勢等展開(kāi)分析，并在此基礎上展望產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展，供參考。

一、 上游環(huán)節發(fā)展分析

電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游的原材料主要包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜等。以電化學(xué)儲能主流技術(shù)——鋰離子電池為例，正極材料性能直接影響鋰離子電池各項性能指標，面對其他電池技術(shù)路線(xiàn)的興起，目前亟需加速產(chǎn)品迭代;負極材料同樣是電池性能的關(guān)鍵決定因素，新型負極材料的規?；瘧萌孕杞鉀Q與其他鋰電材料的匹配問(wèn)題;電解液是電池四大主要原材料中技術(shù)最為成熟的品種，其發(fā)展方向圍繞穩定性和安全性進(jìn)行;隔膜是四大材料中技術(shù)含量最高的組件，目前全球市場(chǎng)占有率突破70%。

(一)正極材料

1. 市場(chǎng)概況

正極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一，在鋰離子電池材料成本中占比達40%以上，是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中規模最大、產(chǎn)值最高的材料，其性能直接影響鋰離子電池各項性能指標。主流正極材料包括磷酸鐵鋰、三元鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰等，其中，磷酸鐵鋰電池在安全性能、循環(huán)使用壽命、成本等方面優(yōu)勢明顯，因此在儲能領(lǐng)域應用更為廣泛。

根據高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)數據，2021年我國鋰離子電池正極材料市場(chǎng)出貨量為113萬(wàn)噸，同比增長(cháng)116%，市場(chǎng)規模達877.1億元。其中，受儲能市場(chǎng)出貨量快速增長(cháng)影響(同比增長(cháng)超110%)，磷酸鐵鋰正極材料出貨量達48萬(wàn)噸，同比增長(cháng)258%，市場(chǎng)占比由24%上升至43%。業(yè)內預計，2022年我國正極材料市場(chǎng)規模將突破千億大關(guān)。

數據來(lái)源：GGII

圖2 我國鋰離子電池正極材料出貨情況

2. 市場(chǎng)格局

經(jīng)過(guò)近十年發(fā)展，我國鋰離子電池正極材料行業(yè)已形成了京津冀地區、長(cháng)江中下游地區、華南地區三大產(chǎn)業(yè)基地，行業(yè)上市公司主要集中在中南、東南部地區，其中廣東、浙江兩省上市企業(yè)數量居前，二者占比之和接近50%。

業(yè)內各企業(yè)間產(chǎn)能懸殊，產(chǎn)品布局方向不一。根據前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統計數據，廈門(mén)鎢業(yè)、杉杉股份、容百科技和當升科技四家企業(yè)鋰離子電池正極材料產(chǎn)量和營(yíng)業(yè)收入排名均位居業(yè)內前四位。

3.技術(shù)趨勢

目前，我國正極材料生產(chǎn)企業(yè)數量較多，需求旺盛，但市場(chǎng)布局主要集中在低端產(chǎn)品上，產(chǎn)品同質(zhì)化問(wèn)題凸顯。隨著(zhù)核心礦產(chǎn)原料價(jià)格飆升及實(shí)際應用中電池過(guò)熱問(wèn)題頻發(fā)，國內外研究機構和下游企業(yè)紛紛推出燃料電池、半固態(tài)電池、固態(tài)電池、金屬電池等新興技術(shù)路線(xiàn)，鋰離子電池正極材料不得不加速產(chǎn)品迭代。

提高能量密度仍然是未來(lái)鋰離子電池技術(shù)發(fā)展的主要方向，通過(guò)正極補鋰、摻硅和使用固液混合電解質(zhì)等改進(jìn)技術(shù)，磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品單體能量密度有望提升20%。

(二)負極材料

1.市場(chǎng)概況

負極材料把握著(zhù)電池安全命脈，成本約占電池成本的20%。常見(jiàn)的負極材料有碳負極材料、錫基負極材料、含鋰過(guò)渡金屬氮化物負極材料、合金類(lèi)負極材料和納米級負極材料，其中，碳材料因具有低電化學(xué)電勢、良好的循環(huán)性能、無(wú)毒、廉價(jià)且穩定等優(yōu)點(diǎn)，是目前市場(chǎng)中最成熟的鋰離子電池負極材料。碳材料分為石墨與非石墨兩大類(lèi)，石墨中的人造石墨因優(yōu)異的循環(huán)性能及一致性，近年來(lái)在市場(chǎng)中占比持續提升，2021年市場(chǎng)份額達84%。

2021年，在鋰離子電池市場(chǎng)快速增長(cháng)的帶動(dòng)下，鋰離子電池負極材料出貨量大幅增長(cháng)至72萬(wàn)噸，同比增長(cháng)94.6%，市場(chǎng)規模達159.1億元。此外，受全球鋰離子電池市場(chǎng)需求增長(cháng)拉動(dòng)，我國負極材料出口超15萬(wàn)噸，較上年增長(cháng)超1倍。業(yè)內預計，2022年我國負極材料仍將保持大幅增長(cháng)態(tài)勢，出貨量將超120萬(wàn)噸。

數據來(lái)源：GGII

圖3 我國鋰離子電池負極材料各產(chǎn)品出貨情況

2.市場(chǎng)格局

負極材料領(lǐng)域市場(chǎng)集中度高，就目前情況來(lái)看，我國負極材料企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈布局、產(chǎn)品性能、成本等方面優(yōu)勢顯著(zhù)。但未來(lái)3～5年，隨著(zhù)歐美國家自建材料供應體系的訴求逐漸高漲，海外負極材料產(chǎn)量也將呈現逐步上升態(tài)勢，更多的外資企業(yè)將參與市場(chǎng)競爭。

2021年，國內負極材料市場(chǎng)呈現強者恒強局面，出貨量表現搶眼的為貝特瑞、璞泰來(lái)、杉杉股份、廣東凱金，四家企業(yè)年度出貨量均突破8萬(wàn)噸。

3.技術(shù)趨勢

石墨類(lèi)材料技術(shù)及配套工藝成熟、原料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜，綜合性?xún)r(jià)比具優(yōu)勢，但伴隨市場(chǎng)對鋰離子電池性能需求的提高，石墨類(lèi)材料的劣勢也開(kāi)始顯現。比容量成為石墨類(lèi)負極材料短板，天然石墨比容量基本已達理論上限。

從負極材料技術(shù)發(fā)展趨勢來(lái)看，硅碳負極材料是未來(lái)技術(shù)方向。與石墨負極材料相比，硅碳負極材料嵌鋰能力強，理論質(zhì)量比容量高達4200毫安/克，同時(shí)具有環(huán)境友好、儲量豐富、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。為了盡可能提升電池的能量密度，目前國內眾多企業(yè)已開(kāi)始加大對硅碳負極材料的研發(fā)與應用。但在鋰離子電池充放電過(guò)程中，硅的體積變化較大，導致材料粉化、內阻增加，失去電接觸，容量衰減較快。此外，新型負極材料與其他鋰電材料存在一定的匹配問(wèn)題，其規?；瘧萌匀淮嬖谝欢ㄕ系K。

(三)電解液

1.市場(chǎng)概況

電解液是電池中離子傳輸的載體，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證，其成本約占整個(gè)鋰離子電池成本的10%～15%。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、添加劑等原料組成。電解質(zhì)鋰鹽是電解液的核心組成部分，常見(jiàn)的電解質(zhì)鋰鹽有六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰等，由于性能、安全性和成本方面優(yōu)勢，六氟磷酸鋰成為市場(chǎng)占有率最高的鋰離子電池電解質(zhì)，約占電解液成本的44%。

研究機構EVTank數據顯示，2021年，全球鋰離子電池電解液出貨量61.2萬(wàn)噸，其中中國企業(yè)出貨量達50.7萬(wàn)噸，同比增長(cháng)88.5%，占全球電解液出貨量的82.8%。

數據來(lái)源：EVTank

圖4 我國鋰離子電池電解液出貨情況

2.市場(chǎng)格局

從我國主要電解液企業(yè)來(lái)看，2021年，天賜材料以出貨量超過(guò)10萬(wàn)噸排名第一，新宙邦和國泰華榮電解液出貨量均超5萬(wàn)噸，前十家企業(yè)的集中度達到84.3%。電解液的制造環(huán)節并不需要高投入的設備，其對應吉瓦時(shí)鋰離子電池的電解液設備投資額僅需不到500萬(wàn)元，是鋰離子電池四大材料中最低的。電解液建設周期也較其他環(huán)節短，如天賜公告的10萬(wàn)噸產(chǎn)能建設周期僅為一年，因此，規模不直接構成電解液環(huán)節的競爭壁壘。

2021年，由于六氟磷酸鋰、溶劑和添加劑等環(huán)節的供應緊張導致成本大幅度上漲，國內電解液企業(yè)逐漸意識到供應鏈安全的重要性，大量電解液企業(yè)開(kāi)始涉足鋰鹽、溶劑和添加劑領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)之間的縱向整合與相互結盟趨勢日益明顯。

3.技術(shù)趨勢

國產(chǎn)電解液經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)成為四大材料中技術(shù)最為成熟的品種。下一步，電解液發(fā)展方向將圍繞穩定性和安全性進(jìn)行。雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)具有優(yōu)于六氟磷酸鋰的物化性能，其熱穩定性較好，溶解溫度為200攝氏度，高于六氟磷酸鋰80攝氏度的溶解溫度，成為最具潛力的新型鋰鹽。但LiFSI生產(chǎn)成本遠高于六氟磷酸鋰，目前價(jià)格近50萬(wàn)元/噸，約為六氟磷酸鋰價(jià)格的五倍，因此LiFSI僅作為添加劑在部分電解液中與六氟磷酸鋰混合使用。此外，固態(tài)電解質(zhì)因能徹底解決高溫分解問(wèn)題，成為未來(lái)鋰離子電池電解材料的重要發(fā)展方向。

(四)隔膜

1.市場(chǎng)概況

隔膜是鋰離子電池四大主要材料中技術(shù)含量最高、國產(chǎn)化最晚的組件，主要功能為隔離正負極以防止短路，同時(shí)讓電解液中的鋰離子通過(guò)，其性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等，成本約占鋰離子電池的8%。

2021年，我國鋰離子電池隔膜出貨量78億平方米，同比增長(cháng)超100%，全球市場(chǎng)占有率突破70%。其中，受市場(chǎng)對電池能量密度要求提升影響，疊加產(chǎn)能持續釋放，濕法隔膜牢牢占據市場(chǎng)主導地位，出貨量占比上升至74%。

數據來(lái)源：GGII

圖5 我國鋰離子電池干、濕法隔膜出貨情況

2.市場(chǎng)格局

隔膜市場(chǎng)整體呈現“一超多強”的行業(yè)競爭格局。恩捷股份2021年鋰電隔膜產(chǎn)量超過(guò)30億平方米，濕法隔膜市場(chǎng)占有率超過(guò)50%，占據市場(chǎng)龍頭地位。第一梯隊中的中材科技及星源材質(zhì)2021年整體產(chǎn)能增長(cháng)有限，但產(chǎn)能利用率均處于高位。

3.技術(shù)趨勢

隔膜制備工藝主要有干法拉伸和濕法拉伸，其中干法拉伸又分為單向拉伸和雙向拉伸。濕法拉伸主要針對低密度的聚乙烯(PE)材料，目前較多應用于三元鋰電池;干法拉伸工藝主要針對聚丙烯(PP)材料，目前主要應用于磷酸鐵鋰電池。

濕法隔膜相比干法隔膜在力學(xué)性能、透氣性能和理化性能方面均具有一定優(yōu)勢，但熱穩定性相對較差。而可大幅提升濕法隔膜熱穩定性的涂覆技術(shù)，是未來(lái)發(fā)展趨勢。當前的涂覆材料主要為陶瓷(氧化鋁、勃姆石)，通過(guò)陶瓷涂覆隔膜提高熱穩定性、降低高溫收縮性等，從而使隔膜性能更加優(yōu)良。

二、中游環(huán)節發(fā)展分析

電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為儲能系統的集成與制造，對于一個(gè)完整的儲能系統，一般包括儲能電池、電池管理系統、能量管理系統以及儲能變流器四大組成部分。儲能市場(chǎng)真正成熟壯大離不開(kāi)儲能系統效率提升、循環(huán)壽命延長(cháng)和系統成本的降低。

目前，儲能鋰離子電池電芯與模組向大電芯、高集成化方向發(fā)展;儲能變流器向大功率大容量方向發(fā)展;能量管理系統未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)是儲能電站的智慧化運維和精細化管理;電池管理系統的國內廠(chǎng)商已逐步具備產(chǎn)品進(jìn)口替代能力;標準化設計將成為儲能系統集成的下一步技術(shù)方向。

(一)儲能電池

1.市場(chǎng)概況

儲能電池是儲能系統中的能量存儲單元，屬于儲能產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節。作為目前市面上主流的電化學(xué)儲能技術(shù)，當前鋰離子電池儲能裝機約占電化學(xué)儲能總裝機的九成。

在一系列利好政策的推動(dòng)和海外市場(chǎng)需求持續旺盛的拉動(dòng)下，2021年我國儲能鋰離子電池市場(chǎng)呈現爆發(fā)式增長(cháng)，儲能型鋰離子電池產(chǎn)量32吉瓦時(shí)，同比增長(cháng)146%，儲能鋰離子電池企業(yè)普遍進(jìn)入訂單爆滿(mǎn)、產(chǎn)能不足與計劃大幅擴產(chǎn)的狀態(tài)。GGII預測，“十四五”期末我國儲能鋰離子電池出貨量將達到180吉瓦時(shí)，與2020年相比增長(cháng)十倍以上，五年復合增長(cháng)率將超60%。

數據來(lái)源：GGII、CNESA

圖6 我國儲能鋰離子電池出貨量和裝機增長(cháng)情況

2.市場(chǎng)格局

從全球來(lái)看，儲能鋰離子電池市場(chǎng)供貨商主要集中在中日韓等國家及地區。近幾年各大企業(yè)出貨量排名此起彼伏，尚未形成穩定的競爭格局。EVTank數據顯示，2021年全球儲能鋰離子電池總體出貨量66.3吉瓦時(shí)，同比增長(cháng)132.4%。全球鋰電出貨量快速增長(cháng)的驅動(dòng)因素主要來(lái)自中國企業(yè)。其中，寧德時(shí)代以接近25%的市場(chǎng)份額排名全球第一，其次分別為比亞迪、韓國三星SDI、韓國LGES，四家企業(yè)儲能鋰離子電池出貨量合計占全球市場(chǎng)份額接近70%。

訂單暴增促使龍頭企業(yè)頻繁募資擴充電池產(chǎn)能，儲能電池環(huán)節整體按下擴產(chǎn)的加速鍵。然而鋰離子電池上游原材料并未完全準備好迎接下游的擴產(chǎn)，中短期內鋰鹽等原材料仍將處于緊缺狀態(tài)。為建立自身競爭優(yōu)勢，未來(lái)一段時(shí)間龍頭企業(yè)將加大布局上游原材料和設備環(huán)節。

3.技術(shù)趨勢

從產(chǎn)品趨勢看，當前我國儲能鋰離子電池以方形磷酸鐵鋰電池為主，因大電芯電池體積能量密度相較于小電芯更具優(yōu)勢，而電池PACK端零部件使用量的減少有利于降低成本，儲能鋰離子電池電芯與模組正朝著(zhù)大電芯、高集成化方向發(fā)展。鋰電生產(chǎn)企業(yè)和系統集成商研究從100安時(shí)電芯逐漸切換到200安時(shí)以上電芯，刀片性磷酸鐵鋰電池、CTP工藝等技術(shù)將有望從動(dòng)力電池領(lǐng)域推廣至儲能領(lǐng)域。

(二)電池管理系統

1.市場(chǎng)概況

電池管理系統作為實(shí)時(shí)監控、自動(dòng)均衡、智能充放電的電子部件，在儲能系統中發(fā)揮著(zhù)保障安全、延長(cháng)電池壽命、估算剩余電量等重要作用。

從2004年起，我國企業(yè)開(kāi)始布局電池管理系統的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)制造，近幾年，國內電池管理系統行業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，應用范圍不斷擴大。據統計，2012年我國電池管理系統市場(chǎng)需求規模僅1億～2億元，隨著(zhù)新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，2021年市場(chǎng)需求規模已達108億元。業(yè)內預計，2022年我國電池管理系統市場(chǎng)需求規模將超120億元。

2.市場(chǎng)格局

受益于國際產(chǎn)業(yè)轉移以及我國產(chǎn)業(yè)政策的大力支持，我國電池工業(yè)及配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，疊加下游電池市場(chǎng)需求高速增長(cháng)，共同推動(dòng)國內電池管理系統廠(chǎng)商加大自主開(kāi)發(fā)力度。目前國內電池管理系統廠(chǎng)商已開(kāi)發(fā)出不同應用領(lǐng)域的電池安全管理產(chǎn)品，部分產(chǎn)品參數達到了國際先進(jìn)水平。相較于國外電池管理系統廠(chǎng)商，國內企業(yè)具備應用靈活、本土化服務(wù)水平高等優(yōu)勢，近年來(lái)逐步開(kāi)展產(chǎn)品進(jìn)口替代。

現階段，我國有近百家企業(yè)進(jìn)軍電池管理系統領(lǐng)域，銷(xiāo)售市場(chǎng)競爭激烈，但技術(shù)性領(lǐng)跑企業(yè)屈指可數。從地域分布看，我國電池管理系統廠(chǎng)商主要分布在廣東省和長(cháng)三角地區。從出貨量情況看，2021年我國企業(yè)在國內儲能電池管理系統市場(chǎng)中出貨量排名前三的廠(chǎng)商依次是高特電子、科工電子、協(xié)能科技;我國企業(yè)在全球儲能電池管理系統市場(chǎng)中出貨量排名前三的廠(chǎng)商依次是協(xié)能科技、高特電子、科工電子。

3.技術(shù)趨勢

電池系統熱管理是儲能安全的關(guān)鍵環(huán)節。儲能電站起火爆炸事故大多發(fā)生在充電中或充電休止過(guò)程中，這一階段電池活性較大，電芯處于過(guò)充狀態(tài)，電壓升高易形成內短路，造成局部熱失控從而引發(fā)自燃。電化學(xué)儲能溫控系統冷卻包括風(fēng)冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻等方式，其中風(fēng)冷和液冷為當前主流方式，熱管冷卻和相變冷卻設計復雜、成本高昂，當前尚未在儲能溫控方案中實(shí)際應用。由于空氣的比熱容低、導熱系數低，風(fēng)冷一般用于通信基站等功率密度較低的場(chǎng)景。而液冷散熱效率高、能耗較低且占地面積小，隨著(zhù)儲能系統規模逐步增長(cháng)，其綜合優(yōu)勢將進(jìn)一步顯現。

此外，電池管理系統內部狀態(tài)參數的評估高度依賴(lài)電池的基礎數據采集，電池基礎數據具有采集量大、精度要求高、內部電路復雜等特點(diǎn)，基礎數據采集精度的提升將會(huì )是下一步重點(diǎn)研究方向。例如美國凌力爾特公司推出一款LTC6813-1多節電池堆棧監控器，可實(shí)現單體電壓采樣精度達到微秒級，單體電壓采樣誤差小于1.2毫伏。

(三)能量管理系統

1.市場(chǎng)概況

能量管理系統又稱(chēng)電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統，是運用自動(dòng)化、信息化等專(zhuān)業(yè)技術(shù)，對儲能系統的能源供應、存儲、輸送等環(huán)節實(shí)施動(dòng)態(tài)監控和數字化管理的系統，可分為電網(wǎng)層級能量管理系統和微電網(wǎng)能量管理系統，儲能系統中的能量管理系統主要指的是微網(wǎng)能量管理系統。

現階段，我國電化學(xué)儲能能量管理系統應用比例偏低，2021年市場(chǎng)規模僅為6億元。隨著(zhù)能源產(chǎn)業(yè)數字化水平提升，能量管理系統應用比例將逐步加大。預計“十四五”期間，我國能量管理系統市場(chǎng)規模年均復合增長(cháng)率將超過(guò)100%，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

2.市場(chǎng)格局

相較于電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈中游其他子系統，能量管理系統成本最低，市場(chǎng)需求較小。以10兆瓦時(shí)的儲能系統項目為例，僅需一套能量管理系統，成本約50萬(wàn)元，僅占系統總成本的3%左右。能量管理系統相對其他儲能系統部件市場(chǎng)規模較小，目前行業(yè)尚未形成龍頭企業(yè)，且由于能量管理系統與電網(wǎng)配合密切，廠(chǎng)商需要對電網(wǎng)運行特點(diǎn)有全面的了解，才能針對性地解決電網(wǎng)運行中的需求，因此國內能量管理系統提供商主要為國網(wǎng)系公司。

3.技術(shù)趨勢

通過(guò)電源側設定儲能設施配置比例及補貼等方式可短暫刺激儲能裝機，但市場(chǎng)真正成熟壯大離不開(kāi)儲能系統效率提升、循環(huán)壽命延長(cháng)和系統成本的降低。儲能電站的智慧化運維和精細化管理是能量管理系統未來(lái)發(fā)展的重要方向。

儲能電站運維大致分為三個(gè)層面：一是設備監測，采用線(xiàn)上監控+線(xiàn)下巡檢的運維方式，通過(guò)運維系統對集裝箱內安防、制冷、消防、電池組、儲能逆變器、配電柜等系統進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，對系統進(jìn)行提前預判。二是數據分析，通過(guò)監測平臺收集儲能電站運行的海量數據，對電池性能演變規律進(jìn)行研究，優(yōu)化系統設計。三是控制策略，根據運行數據判斷是否需要對電池PACK的容量重新標定、調整原有的控制策略甚至做出硬件層面的改動(dòng)等，通過(guò)控制策略進(jìn)行有效協(xié)調，在最大程度跟蹤發(fā)電出力計劃的同時(shí)實(shí)現儲能電池的最優(yōu)運行，延長(cháng)儲能電池在役壽命，實(shí)現儲能設備利用率最大化。

(四)儲能變流器

1.市場(chǎng)概況

儲能變流器是連接儲能電池系統和電網(wǎng)的雙向電流可控轉換裝置，作為儲能裝置和電網(wǎng)連接的關(guān)鍵器件，可在電網(wǎng)和儲能系統中快速、精確調節功率、電壓、頻率，提升電能質(zhì)量和傳輸效率，保障電網(wǎng)穩定安全。

我國儲能變流器行業(yè)于2012年起步，多以建設示范項目為主，隨著(zhù)示范項目的成功探索、儲能技術(shù)的成熟和儲能系統成本的下降、政策上的補貼引導，儲能變流器市場(chǎng)逐漸走向成熟。近幾年電化學(xué)儲能規模不斷增長(cháng)，帶動(dòng)儲能變流器市場(chǎng)需求攀升，市場(chǎng)規模持續擴大，2021年我國儲能變流器市場(chǎng)規模為36.7億元。

2.市場(chǎng)格局

由于儲能逆變器與光伏逆變器在技術(shù)原理、使用場(chǎng)景、上游供應商和下游客戶(hù)上都有較高的重合度，因此儲能變流器企業(yè)大多來(lái)自光伏逆變器廠(chǎng)商，行業(yè)競爭格局也類(lèi)似。作為儲能變流器核心設備，IGBT等功率器件對電能起到整流、逆變等作用，由于其性能直接影響充放電效率，客戶(hù)對其性能和可靠性的要求高，因此過(guò)去儲能變流器企業(yè)在器件選用中往往偏好性能更優(yōu)、穩定性更好的國外產(chǎn)品，我國IGBT市場(chǎng)長(cháng)期被歐日廠(chǎng)商主導。而近兩年受疫情影響，海外芯片交付期限延長(cháng)，疊加中美貿易摩擦等因素，國內廠(chǎng)商的市場(chǎng)占有率逐步提升。

從企業(yè)區域分布集中度看，我國儲能變流器制造企業(yè)主要分布在華南、華東地區。其中，廣東省儲能變流器制造企業(yè)數量最多，占比約39%。2021年，我國企業(yè)在國內儲能變流器市場(chǎng)中出貨量排名前三的廠(chǎng)商依次為上能電氣、科華數能、索英電氣，我國企業(yè)在全球市場(chǎng)中出貨量排名前三的廠(chǎng)商依次為陽(yáng)光電源、科華數能、比亞迪。

總體而言，我國儲能變流器市場(chǎng)處于提質(zhì)降本、規?；l(fā)展的初期階段，現有競爭者數量不多，尚未出現行業(yè)龍頭，不同應用場(chǎng)景對應的變流器之間存在一定技術(shù)壁壘，短期行業(yè)競爭程度較低，但長(cháng)期將面臨來(lái)自?xún)δ苄袠I(yè)各細分領(lǐng)域企業(yè)的競爭壓力。

3.技術(shù)趨勢

儲能變流器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展受電池儲能系統發(fā)展需求的推動(dòng)，隨著(zhù)未來(lái)儲能電站容量逐漸上升，儲能變流器將由分布式儲能路線(xiàn)(即多臺小功率變流器匯流升壓后接入電網(wǎng)和負荷)，向大功率大容量方向發(fā)展。從應用方面看，具備光儲充一體化的儲能變流器應用將逐步增多。

(五)儲能系統集成

1. 市場(chǎng)概況

儲能系統集成，是按照用戶(hù)需求，選擇合適的儲能技術(shù)和產(chǎn)品，將儲能電池、電池管理系統、能量管理系統、儲能變流器等各個(gè)單元組合起來(lái)，為戶(hù)用、工商業(yè)、發(fā)電側、電網(wǎng)側等各類(lèi)場(chǎng)景打造“一站式”解決方案，使儲能電站整體性能達到最優(yōu)。

2021年，全球新型儲能新增裝機10.2吉瓦，同比增長(cháng)117%，我國新型儲能新增裝機2.4吉瓦，同比增長(cháng)54%，均創(chuàng )下了歷史紀錄。儲能正進(jìn)入規?；l(fā)展新時(shí)期，帶動(dòng)儲能系統集成市場(chǎng)飛速發(fā)展。

數據來(lái)源：CNESA

圖7 2021年全球新型儲能新增裝機地區分布

2.市場(chǎng)格局

目前，國內的儲能系統集成商主要分三類(lèi)：第一類(lèi)布局儲能全產(chǎn)業(yè)鏈，儲能系統的主要部件均由自己生產(chǎn)，代表廠(chǎng)商為陽(yáng)光電源、中天科技等;第二類(lèi)為專(zhuān)業(yè)集成企業(yè)，可針對不同應用場(chǎng)景提供定制化集成服務(wù)，代表廠(chǎng)商為多益能源;第三類(lèi)依托自身產(chǎn)品，從單純的設備供應商轉型為系統集成商，如寧德時(shí)代等，此類(lèi)儲能系統集成商隊伍正隨著(zhù)電池企業(yè)和光伏企業(yè)的加入而日漸龐大。此外，作為儲能項目業(yè)主方的國有發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)等也開(kāi)始布局儲能系統集成領(lǐng)域。

2021年，國內市場(chǎng)儲能系統出貨量排名前三的儲能系統集成商依次為海博思創(chuàng )、電工時(shí)代、新源智儲;海外市場(chǎng)儲能系統出貨量排名前三的儲能系統集成商依次為陽(yáng)光電源、比亞迪、沃太能源。

3.技術(shù)趨勢

隨著(zhù)風(fēng)光等新能源大規模并網(wǎng)，部署大規模儲能的需求也越來(lái)越多，而大規模儲能電站快速建設與系統集成設計標準體系不足，造成標準不統一、維護不便、接入不便等一系列問(wèn)題。標準化設計將成為儲能系統集成的下一步技術(shù)方向。

三、 下游環(huán)節發(fā)展分析

電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈下游的應用場(chǎng)景主要有發(fā)電側、電網(wǎng)側和用戶(hù)側儲能等。近幾年間，我國發(fā)電側電化學(xué)儲能裝機占下游應用領(lǐng)域總裝機的比重不斷增長(cháng)，而用戶(hù)側的電化學(xué)儲能裝機占比呈現下降趨勢，此外，由于成本疏導等問(wèn)題，電網(wǎng)對電化學(xué)儲能的熱衷度并不如抽水蓄能。隨著(zhù)新能源的快速發(fā)展，儲能電站的需求規模越來(lái)越大，電化學(xué)儲能應用場(chǎng)景將越來(lái)越豐富。

(一)發(fā)電側

在發(fā)電側，儲能是發(fā)電廠(chǎng)用來(lái)促進(jìn)電力系統安全平穩運行的配套設施，主要應用場(chǎng)景包括可再生能源并網(wǎng)、電力調峰、輔助動(dòng)態(tài)運行、系統調頻等方面。2021年以來(lái)，國家密集出臺相關(guān)政策，為發(fā)電側電化學(xué)儲能發(fā)展創(chuàng )造了充足的市場(chǎng)空間。

表1 電化學(xué)儲能市場(chǎng)化發(fā)展相關(guān)政策文件

圖8 我國儲能市場(chǎng)裝機情況

數據來(lái)源：CNESA

圖9 我國電化學(xué)儲能下游應用領(lǐng)域裝機結構

數據來(lái)源：據公開(kāi)資料整理

2018-2021年，我國發(fā)電側電化學(xué)儲能裝機占下游應用領(lǐng)域總裝機的比重不斷增長(cháng)，由28.1%提升至67.3%，而用戶(hù)側的電化學(xué)儲能裝機占比呈現下降趨勢。據中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )儲能應用分會(huì )統計，2022年上半年我國并網(wǎng)投運的電化學(xué)儲能項目為51個(gè)，新增裝機39.2萬(wàn)千瓦。其中集中式新能源項目13個(gè)，新增裝機15.2萬(wàn)千瓦;電源側輔助服務(wù)項目4個(gè)，新增裝機11.6萬(wàn)千瓦。業(yè)內預計，2022年全年發(fā)電側電化學(xué)儲能裝機占比將達72%。

(二)電網(wǎng)側

在電網(wǎng)側，儲能可以提高電力系統安全性，具體表現為能夠緩解電網(wǎng)阻塞，延緩輸配電設備擴容升級，還能參與系統調峰調頻或是充當備用容量。

表2 儲能在電網(wǎng)側的主要用途

雖然《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》提出，因地制宜發(fā)展電網(wǎng)側新型儲能。在負荷密集接入、大規模新能源匯集、大容量直流饋入、調峰調頻困難和電壓支撐能力不足的關(guān)鍵電網(wǎng)節點(diǎn)合理布局新型儲能;在供電能力不足的偏遠地區合理布局電網(wǎng)側新型儲能或風(fēng)光儲電站;在輸電走廊資源和變電站站址資源緊張地區支持電網(wǎng)側新型儲能建設。但目前，由于成本疏導等問(wèn)題，電網(wǎng)對電化學(xué)儲能的熱衷度并不如抽水蓄能。2022年上半年，我國新增并網(wǎng)投運電網(wǎng)側電化學(xué)儲能項目4個(gè)，新增裝機80.3兆瓦/173.6兆瓦時(shí)。

(三)用戶(hù)側

在用戶(hù)側，儲能主要發(fā)揮削峰填谷、需求側響應、動(dòng)態(tài)增容和應急備用等作用，當前主要收益模式為峰谷價(jià)差套利、調峰調頻輔助服務(wù)補償、需求響應補償、基本電費節約等。

用戶(hù)側儲能曾是我國最具潛力的儲能應用場(chǎng)景，然而2018和2019連續兩年執行降低一般工商業(yè)電價(jià)10%的政策，峰谷價(jià)差空間縮小，壓縮了用戶(hù)側儲能盈利空間。2020年起，用戶(hù)側儲能市場(chǎng)占比不斷下降。目前我國華中、華南、華東等經(jīng)濟發(fā)達、負荷集中度高的地區用戶(hù)側儲能經(jīng)濟效益較好，而部分省份峰谷價(jià)差較低，無(wú)法通過(guò)單一的峰谷套利方式實(shí)現用戶(hù)側儲能規?；l(fā)展。2022年上半年，我國新增并網(wǎng)投運用戶(hù)側電化學(xué)儲能項目24個(gè)，新增裝機34.7兆瓦/79.8兆瓦時(shí)，新增分布式及微網(wǎng)電化學(xué)儲能項目6個(gè)，新增裝機9兆瓦/15.5兆瓦時(shí)。

全球范圍來(lái)看，目前戶(hù)用儲能主要集中在高電價(jià)國家或地區。據IHSMarkit統計，2020年德國、美國、日本、澳大利亞四國戶(hù)用儲能合計占比達74.8%。2021年下半年以來(lái)多國電價(jià)暴漲和能源安全隱憂(yōu)使用戶(hù)側儲能持續升溫，但是受上游碳酸鋰等原材料價(jià)格上漲影響，戶(hù)用儲能企業(yè)普遍增收不增利。

四、電化學(xué)儲能行業(yè)展望

(一)產(chǎn)業(yè)鏈核心元器件國產(chǎn)化水平不斷提升

電池管理系統和儲能變流器作為電化學(xué)儲能的感知和決策核心，行業(yè)核心技術(shù)壁壘相對較高。其中，電池管理系統中主要用到的芯片包括AFE、MCU、ADC等主要由國外企業(yè)供應，國內發(fā)展相對滯后，需要大量專(zhuān)有技術(shù)經(jīng)驗積累。儲能變流器的核心在于拓撲結構和IGBT，其IGBT技術(shù)與光伏逆變器技術(shù)同源，行業(yè)內的供應商大多為光伏逆變器廠(chǎng)商，國內包括陽(yáng)光電源、華為等占據一定市場(chǎng)份額。長(cháng)遠來(lái)看，隨著(zhù)“十四五”國內儲能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)新變革，儲能產(chǎn)業(yè)作為萬(wàn)億級的潛在藍海市場(chǎng)，未來(lái)在電池管理系統、儲能變流器等核心元器件環(huán)節將率先迎來(lái)國產(chǎn)化需求的爆發(fā)。

(二)主流技術(shù)路線(xiàn)出現迭代

現階段，商業(yè)化鋰離子電池已不能完全滿(mǎn)足能量存儲所需的性能、成本和其他要求。為適應移動(dòng)式儲能和大中型儲能應用需求，電化學(xué)儲能技術(shù)正逐步從鋰離子電池拓展至更多技術(shù)路線(xiàn)，如固態(tài)鋰電池、鈉離子電池、鉀離子電池、鋅離子電池等領(lǐng)域，并有望于2025年后實(shí)現市場(chǎng)化應用。其中，鈉離子電池具備高安全性，適用于極端環(huán)境和長(cháng)時(shí)儲能場(chǎng)景，是鋰離子電池的有益補充。

(三)安全管理標準規范進(jìn)一步健全

安全是電化學(xué)儲能行業(yè)發(fā)展的底線(xiàn)，近年全球多起電化學(xué)儲能電站安全事故為行業(yè)發(fā)展敲響了警鐘，相關(guān)標準規范的制定、完善成為行業(yè)安全健康發(fā)展接力賽的第一棒。今年4月，《電化學(xué)儲能電站應急演練規程》《電化學(xué)儲能電站危險源辨識技術(shù)導則》《電化學(xué)儲能電站生產(chǎn)安全應急預案編制導則》三項國家標準開(kāi)始征求意見(jiàn);6月，住房和城鄉建設部就《電化學(xué)儲能電站設計標準(征求意見(jiàn)稿)》公開(kāi)征求意見(jiàn)?？梢灶A見(jiàn)，接下來(lái)一系列標準規范的正式出臺，將為電化學(xué)儲能行業(yè)發(fā)展保駕護航。

(四)市場(chǎng)機制不斷完善打通盈利瓶頸

越是成熟的電力市場(chǎng)，儲能發(fā)展越為繁榮。去年7月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機制的通知》，要求完善峰谷電價(jià)機制，合理確定峰谷電價(jià)價(jià)差。這將引導市場(chǎng)充分發(fā)揮電價(jià)信號作用，推動(dòng)儲能在更大空間發(fā)展。今年5月，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲能參與電力市場(chǎng)和調度運用的通知》，明確新型儲能可作為獨立儲能參與電力市場(chǎng)。6月，南方先行先試，在《南方區域電力并網(wǎng)運行管理實(shí)施細則》《南方區域電力輔助服務(wù)管理實(shí)施細則》及配套專(zhuān)項實(shí)施細則中首次明確獨立儲能電站參與電力輔助服務(wù)補償標準。市場(chǎng)機制的豐富完善，將推動(dòng)電化學(xué)儲能在源、網(wǎng)、荷各端的潛力加速釋放，為新能源消納作出貢獻。

(五)數字技術(shù)助力電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

儲能電池管理系統硬件源于電動(dòng)汽車(chē)系統，不具備本地邊緣計算能力，通訊效率較低、數據刷新較慢，與儲能變流器、能量管理系統等“各自為政”。隨著(zhù)百兆瓦級乃至吉瓦級項目時(shí)代的到來(lái)，電化學(xué)儲能各系統間信息孤島難題導致的安全風(fēng)險也隨之放大。數字技術(shù)的發(fā)展應用，在儲能系統原有子系統基礎上增加了協(xié)調控制功能，可以支持百萬(wàn)級的數據采集，控制決策速度由秒級提升至毫秒級，還可以實(shí)現對運行參數和各項性能的全過(guò)程管控。