本文内容仅为大致记录会议的模糊过程,不作为投资依据,其中涉及统计数据的信息仅供参考。 创新产品和解决方案的推出将进一步促进可再生能源行业的发展,为建设清洁、高效的能源体系做出重要贡献。23年储能产品层出不穷,为了把脉储能产品未来方向,储能领跑者联盟于2023年12月12日特别邀约中宏科创新能源科技(浙江)有限公司电力电子总监刘嘉明通过线上会议的形式对储能产品未来趋势进行解读,以下是会议核心观点与访谈记录。
【核心观点】 1、储能产品迭代的驱动力是市场需求,当前需求不明确导致产品同质化严重,产品迭代主要依靠电芯迭代推动。未来随着储能市场需求的不断明确,产品会出现分化,例如电源侧配储以容量型长时储能产品为主,电网侧既需要容量型储能产品调峰、又需要1C、2C功率型储能产品调频,大部分工商业会以0.5C容量型储能为主,超级充电站会以短时功率型产品为主。个人更看好掌握各环节核心技术,垂直一体化布局的企业。
2、个人判断,未来在工商业储能锂离子电池储能的发展空间非常大,主要考虑到:1)综合成熟度最高;2)高能量密度带来占地面积的节省;3)小容量产品设计减小电池一致性的难度。当前相对重大的制约因素为消防问题。
【访谈记录】 相同点:对于安全性、循环寿命、产品价格都十分看重。安全性是最关键的因素之一,是储能装机、使用的底线,循环寿命与产品价格会影响整个储能系统收益率。
不同点:当前电源侧配储更看重初始投资成本,电网侧与工商业储能更侧重全生命周期成本。
电源侧:电源侧配储主要是为了平抑新能源风光发电带来的不确定性,减少对于电网的冲击、解决新能源的消纳问题,有时候配储作为新能源装机的“路条”,是发电业主为了获得新能源项目建设指标而配建的设施。收益以峰谷套利为主,辅助服务调用相对较少,收益率相对较差,所以电源侧更看重储能系统的初始投资金额。同时,由于风光大基地经常建设在沙戈荒地区,自然环境相对恶劣、风沙较大,人员维护成本高,对于产品安全性和稳定性也有特殊的要求。
电网侧:由于电网本身对于电力供需存在缺口的位置和时间更为了解,电网侧的储能通常调用率较高,收益较好,所以投资的时候更看重包括初始投资成本和运维成本的全生命周期成本。但是当前电网侧储能因为实际需求并不强烈,因此真正投运的电网侧储能并不多。
工商业储能:一般我们把直接接入10KV及以下电网的产品称之为工商业储能。工商业储能主流产品可以分为集中式和一体柜两类,集中式类似于大储,其功率和容量可以达到MWh级别,一体柜大概是几百KWh级别。目前主要应用在高能耗工业或者园区内,企业本身或者园区的业主对于全生命周期成本及收益率比较在意,会算一个明确的经济账,同时由于产品本身的使用、调用次数相对较高,对于产品的循环寿命及可靠性也会非常看重。目前工商业储能主流的需求来源是峰谷套利、减少电网扩容投资。
峰谷套利方面:工商业储能最常见的盈利模式为峰谷套利,以浙江为例,按照初始投资成本1.25元/Wh、电芯循环寿命8000次、系统循环寿命6000次(对应10-12年)进行测算,回本周期约4-4.5年,哪怕未来电价差收窄,也能够在5-6年左右回本,整体的投资收益率还是很可观的。
减少电网扩容投资方面:主要是超级充电站场景的诉求,因为超级充电站低峰期时没有太多的功率需求,但是在高峰期时会有很大的瞬时功率需求,如果持续对电力系统进行扩容性价比较差。可以通过储能来平抑电能需量、可以使用比较低的入口容量来实现较大的瞬时功率输出。对于充电站业主或者充电站运营商而言,可以用最小的初始投资来实现最多的汽车充电需求。 个人认为电源侧储能处在一个受政策驱动的阶段,当前业主方侧重初始投资成本的原因也是本身调用次数偏低、收益率较差。这也是导致国内大储市场内卷不断,储能系统价格屡创新低的重要原因之一。未来随着风光等新能源装机渗透率的提升,电源侧储能作为一个很有效削峰填谷的补充,电网开始大规模的调度使用时,电源侧未来的关注方向会逐步转向全生命周期成本。
当前的风光渗透率可能在百分之二十左右,部分业内专家认为电网电力系统的对于储能需求的迫切性没有那么高,电网可以通过内部的调度系统来平抑新能源带来的波动和消纳新能源电力,但是当新能源渗透率在30%以上时,电网可能就需要通过大规模调用储能来维护电网的稳定。 目前的行业现状是大部分储能厂商都只依靠一两款产品打天下,产品差异化非常小,个人判断未来储能产品一定会分化,不同的需求场景、不同的盈利模式会催生出各种各样的储能产品。未来的盈利模式也不会只有峰谷套利这一种。
大储方面:前几年最火的是5MWh的风冷、3.44MWh的液冷,绝大部分厂商都是这样的配置,但是在未来电源侧和电网侧会出现储能产品的技术分化。
电源侧:配储主要是为了平抑新能源发电的不确定性,需要容量型储能。当前2小时的储能系统未必就能满足未来的需求,未来除了锂电以外,液流等其他长时储能技术路线也会有比较大的舞台。
电网侧:配储更多是为了维护电网的稳定性,包括频率、电能量的稳定性,既需要功率型的储能进行调频、又需要容量型的储能进行调峰。调频通常需求功率较大,持续时间短,未来可能会出现1C甚至2C的储能系统。
工商业储能:
普通峰谷套利场景:容量型储能系统,应对两充两放或者三充三放,标准的0.5C系统就足够满足需求。
充电桩场景:偏向功率型储能系统。未来随着汽车电压等级平台的提高、充电桩功率的提高,充电时间会逐步缩短,可能半个小时充好就走了,所以对于储能系统的需求可能会是短时大功率的功率型产品。
个人判断,未来在工商业储能锂离子电池储能的发展空间非常大,主要考虑到:1)综合成熟度最高:目前其他的类似钠电等技术路线,在循环、能量密度、成本等综合性能上暂时都无法与锂电池媲美;2)高能量密度带来占地面积的节省:不同技术路线的能量密度影响会直接影响到储能产品的占地面积,工商业本身土地的成本也会是重要的考量因素;3)小容量产品设计减小电芯一致性难度:工商业储能通常设计容量比较小,用到的电芯也比较小,所以在达成电芯一致性的难度上比较低。 大电芯可以有效地降低度电成本,通过减少电池数量提高电芯的一致性。个人判断目前市场上主流的280ah电芯也会逐步切换到314ah电芯。大容量电芯本身的方向是没有问题的,关键在于通过哪种途径实现电芯容量的提高、如何保证产品的降本与安全性。可能是通过电化学体系/材料的改变、可能是电芯设计/规格的改变,也有可能是其他方式。个人判断电芯发展的路径是短期内通过材料和设计等优化、小步快跑,中期会有各种各样阶段性的跳跃发展,直到最后出现颠覆性的技术。
当前的主流创新是在原有的电芯规格基础上,尽可能地增加有效材料的占比,从220ah、280ah到314ah甚至320ah都是走的这个路线,但是这个路径是有极限的,280ah的时候已经是很先进的设计、制造工艺了,314ah电芯基本接近理论极限值了,再往上需要通过堆料来提高电芯容量,考虑到配套的材料配方、工艺、设备、良率等问题,整体的性价比不一定会比280ah或者314ah的好。而且,顶着理论极限来设计、生产,在安全性方面可能会存在一定的风险。如果真的出现了产品质量问题,无论财务成本、还是从厂商本身品牌形象方面都会受到损失。
目前市场上也有推出一些新尺寸规格的电芯,例如海辰的MIC1130ah电芯,之前推出的560ah电芯,都是在尺寸上做了改变。电芯的尺寸本身是没有标准的,当前主流的方壳电芯也是有厂商设计以后,大家发现设计的不错、很合理,然后逐步加入、形成了主流。
个人判断未来短刀片形式的电芯可能会是一个方向,当前的电芯偏厚,但是未来想要能够成为一个方向需要集成商、电芯、业主等各环节共同推进。 个人认为迭代的动力来自于需求,需求可以是政策性的需求(例如依靠峰谷电价政策进行套利,需要两充两放的储能产品)、也可以是市场本身存在的需求。由于目前市场端的需求不够明晰,导致产品同质化严重,未来随着市场的分化、需求的明确,不同的集成商可能会推出不同技术路线的不同产品,那个时候产品迭代的驱动力会是市场需求,也是一个真正商业化的发展。市场的需求还需要用户侧、零部件供应商和储能集成商不断相互交流碰撞,不断底迭代与明晰。
过去到现在大部分产品的迭代都是由电芯的迭代驱动,储能产品根据电芯的个数、对应电压等情况进行设计。例如现在215KWh储能产品,之所以设计成215KWh是因为储能产品使用750V左右的直流母线并网到400V电网上,750V对应需要约240颗280ah电芯、对应215KWh容量。当电芯升级至314ah时,容量提高至260KWh左右。
【Q&A】
大储方面:会顶着1500V的上限来做,因为1500V是低压与中压的边界,如果进入中压的范畴,则产品的成本和防护要求都会很高。所以在直流系统中不超过1500V、交流系统中不超过690V,然后通过变压器实现并网。
工商业领域:目前90%以上工商业都是400V交流并网,正常情况下对应直流电要求在750V左右,对应600V-900V的最优范围。由于电芯本身是有不确定性与差异性的,单个串联的电芯失效会影响单个串联回路,未来可能会出现一些低压系统,也就是只用2-3个电池包串联,直接通过PCS进行变流后并网,所以工商业产品的直流侧电压类型会比较多。 从22年到23年,据说整个市场新增的企业将近1万家,但是最终能够活下来或者留在这个市场上的肯定不会有这么多。个人认为未来垂直一体化的企业将更加具有竞争优势,就像中宏科创,从电芯和PCS出发,在BMS和EMS也做了较大的投入,未来除了集成以外,各环节核心技术的掌握会是企业核心竞争力之一。 当前比较重要的一个制约因素是安全与消防问题。储能系统本质上不够安全,锂电池相对活跃、具有一定的危险性,所以消防非常重要。我国目前对于消防还没有非常完善的规定,导致把储能系统放在楼宇里面基本不可能。中宏科创也在做一些浸没式的储能系统,争取做到接近本质安全,把电芯出现问题时产生的热扩散问题解决,浸没式技术可以用在大储、工商业、户储领域,当前最好的应用场景是在对于安全要求非常高的机房、数据中心等,未来随着整体成本的下降,在大储、工商业等领域都能得到应用。
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