無論是全球?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的長遠(yuǎn)愿景，還是能源轉(zhuǎn)型改變現(xiàn)有電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)需求，應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)電力供應(yīng)需求，平抑新能源設(shè)備并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)帶來的沖擊，儲(chǔ)能市場應(yīng)運(yùn)而生。
根據(jù)Bloomberg數(shù)據(jù)，2022年全球能源轉(zhuǎn)型投資規(guī)模突破1萬億美元，中國的投資金額達(dá)到5,460億美元，居世界首位。
與此相對(duì)應(yīng)的是，多家全球公司已密集加速布局儲(chǔ)能項(xiàng)目，儲(chǔ)能領(lǐng)域有望成為繼動(dòng)力電池之后的另一“萬億”大市場。
以特斯拉為例，2023年4月9日，特斯拉上海儲(chǔ)能超級(jí)工廠項(xiàng)目官宣落戶上海臨港，這是特斯拉在中國的第二個(gè)超級(jí)工廠，特斯拉儲(chǔ)能超級(jí)工廠將規(guī)劃生產(chǎn)特斯拉超大型商用儲(chǔ)能電池（Megapack），工廠計(jì)劃于2023年第三季度開工，2024年第二季度投產(chǎn)。特斯拉CEO馬斯克預(yù)測(cè)，未來全球最終將需要240TWh儲(chǔ)能容量(含電站儲(chǔ)能和汽車電池)，他希望，早日把特斯拉的固定式儲(chǔ)能產(chǎn)能提高到1TWh/年。
除了特斯拉，國內(nèi)企業(yè)如寧德時(shí)代、遠(yuǎn)景動(dòng)力、蜂巢智儲(chǔ)、億緯鋰能、鵬輝能源也紛紛發(fā)力儲(chǔ)能。根據(jù)中國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2023年中國新型儲(chǔ)能行業(yè)市場前景及投資研究報(bào)告》，目前國內(nèi)儲(chǔ)能市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了256.8億人民幣，同比增長了50.8%，其中，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是市場占比最大的儲(chǔ)能技術(shù)，占據(jù)了53.5%的市場份額。此外，鈉離子電池、壓縮空氣儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能技術(shù)等新型儲(chǔ)能技術(shù)也在中國得到了廣泛應(yīng)用。
以上種種，已經(jīng)成儲(chǔ)能行業(yè)內(nèi)的共識(shí)，也是我們把儲(chǔ)能納入投資方向的緣由：可再生能源的大型配儲(chǔ)市場即將迎來爆發(fā)，現(xiàn)在正是行業(yè)盛宴的前夜。
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新能源演進(jìn)：風(fēng)光逐步替代傳統(tǒng)能源最終成為主導(dǎo)
目前國內(nèi)發(fā)電還是以火電為絕對(duì)主力。但未來的趨勢(shì)顯而易見：風(fēng)光為主的新能源發(fā)電將逐步替代火電等傳統(tǒng)能源，最終成為主導(dǎo)。
除開火電不環(huán)保等環(huán)境因素，從經(jīng)濟(jì)上來說，新能源能替代傳統(tǒng)能源的主要?jiǎng)恿κ牵盒履茉吹陌l(fā)電成本已經(jīng)足夠低。
從2020年起，我國就逐步做到了光伏平價(jià)。
目前，國內(nèi)火電在只計(jì)算煤炭成本的情況下度電成本大約在0.24元，如果考慮設(shè)備折舊運(yùn)維和稅費(fèi)度電成本大約在0.49元。與之相比較，光伏的度電成本已經(jīng)下降到0.3元，海上風(fēng)電度電成本在0.4元，陸上風(fēng)電度電成本比海上風(fēng)電還要更低一些。
以這些數(shù)據(jù)推算，部分地區(qū)不僅能做到光伏平價(jià)，甚至還能做到光儲(chǔ)平價(jià)。
不僅是國內(nèi)，世界范圍內(nèi)也已大規(guī)模達(dá)到了光伏平價(jià)。
根據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）發(fā)布的《2021年可再生能源發(fā)電成本》顯示，在2021年新增的可再生能源電力中，近三分之二（1.63億千瓦）的發(fā)電成本低于20國集團(tuán)（G20）中全球最廉價(jià)的燃煤發(fā)電成本。
在成本端的推動(dòng)下，新能源的裝機(jī)量節(jié)節(jié)攀升。
截至2022年10月底，全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約25億千瓦，同比增長8.3%，其中，風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)容量分別約3.5億千瓦和3.6億千瓦，占比約28.40%，風(fēng)光占比已經(jīng)從2012年的5.65%到目前的28.40%，現(xiàn)在每年新能源裝機(jī)增量已占總裝機(jī)增量 50%以上。按此趨勢(shì)，未來風(fēng)光為代表的新能源必將成為主導(dǎo)能源（火電為輔助能源）。
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新能源并網(wǎng)沖擊電網(wǎng)的穩(wěn)定性 儲(chǔ)能成最優(yōu)解決方案
新能源逐步擴(kuò)大規(guī)模也會(huì)給電網(wǎng)帶來很大的不穩(wěn)定隱患，根本原因是風(fēng)光自然資源不可控。
首先是新能源發(fā)電端的問題：
一是因?yàn)轱L(fēng)光不可控，造成用電高峰和發(fā)電高峰不匹配，需要調(diào)峰；
二是傳統(tǒng)火電是電壓源，光風(fēng)新能源發(fā)電是電流源，如果新能源占比太大，且風(fēng)光不可控，可能會(huì)導(dǎo)致瞬間電流很大，沖擊電網(wǎng)影響電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。
其次是負(fù)載端的問題：因?yàn)殡妱?dòng)汽車、家用儲(chǔ)能等場景普及，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)載端功率瞬間增大或減少的情況，這就導(dǎo)致發(fā)電機(jī)要瞬間做功或降低轉(zhuǎn)速，需要調(diào)頻。但風(fēng)光不可控，電網(wǎng)提出的調(diào)頻要求風(fēng)光跟不上，傳統(tǒng)火電機(jī)組響應(yīng)能力有限，容易造成電網(wǎng)不穩(wěn)定。
以上種種影響因素亟待通過技術(shù)解決調(diào)峰和調(diào)頻的問題，以維護(hù)新型電網(wǎng)的穩(wěn)定，目前來講，最優(yōu)的解決方案就是儲(chǔ)能。
那么，儲(chǔ)能是如何解決新型電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻的問題呢？
首先是調(diào)峰。
為什么要調(diào)峰？這是由于新型電網(wǎng)每天的供需不匹配導(dǎo)致。
我們知道，每天電網(wǎng)的用電負(fù)荷是不均勻的。用電高峰時(shí)，電網(wǎng)往往超負(fù)荷，此時(shí)需要投入在正常運(yùn)行以外的發(fā)電機(jī)組以滿足需求。用電高峰通常是每天7am-11pm，其中尖峰通常是10am、4pm和8pm這三個(gè)時(shí)間段。但這些時(shí)間段，風(fēng)光發(fā)電通常不是最高峰。這就存在著源和荷的錯(cuò)配，就有了調(diào)峰的需求。
當(dāng)新能源比例增大后，調(diào)峰問題就變得更加嚴(yán)峻。在不擴(kuò)充冗余機(jī)組的情況下，最優(yōu)解就是用儲(chǔ)能裝置將波谷的電存起來，用在波峰上面，這便是儲(chǔ)能解決電網(wǎng)的根本邏輯。
其次是調(diào)頻問題。電網(wǎng)的頻率是 50Hz，波動(dòng)不能超過±0.2，如果超過這個(gè)范圍就需要調(diào)頻，不然電網(wǎng)穩(wěn)定性會(huì)出問題。
調(diào)頻又分為一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。
一次調(diào)頻是電力系統(tǒng)里電網(wǎng)頻率發(fā)生變化后（一般是負(fù)荷變動(dòng)影響），靠廠級(jí)的一個(gè)總控制器，把指令分解發(fā)給每臺(tái)機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組調(diào)節(jié)自身功率從而使得頻率和功率達(dá)到一個(gè)新的有差的平衡。一次調(diào)頻為反饋閉環(huán)控制，采用就地響應(yīng)方式，無需電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行干預(yù)，其響應(yīng)時(shí)間約為幾秒，原來是用火電機(jī)組來調(diào)節(jié)，但隨著新能源增長，火電機(jī)組不太夠用，響應(yīng)速度也慢，需要響應(yīng)速度快的儲(chǔ)能來補(bǔ)充。
二次調(diào)頻是指當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷或發(fā)電出力發(fā)生較大變化時(shí)，一次調(diào)頻不能滿足要求時(shí)采用的調(diào)頻方式，通常采用電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC）方式進(jìn)行。
綜上，以飛輪為代表的儲(chǔ)能技術(shù)或在調(diào)頻方面發(fā)揮重要作用。
3
政策和市場雙重推動(dòng) 儲(chǔ)能市場規(guī)模迎來快速增長
先說政策一側(cè)。
我國從很早就開始了新能源的布局，光伏風(fēng)電的水平現(xiàn)在更是世界一流。也因?yàn)檫^往的布局，很早意識(shí)到了儲(chǔ)能的重要性，在政策端進(jìn)行強(qiáng)力推動(dòng)。
從2021年開始，儲(chǔ)能方面的政策頻出，其中，國家發(fā)改委、能源局等國家有關(guān)部委發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確了儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展步驟：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)能全面市場化發(fā)展 。
《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》要求，到2025年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段，具有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件，商業(yè)模式基本成熟；到 2030年，新型儲(chǔ)能全面市場化發(fā)展。
《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》發(fā)布后，地方電網(wǎng)陸續(xù)發(fā)布新增風(fēng)光發(fā)電強(qiáng)制配儲(chǔ)方案，以10%*2h為主。強(qiáng)制配儲(chǔ)方案其實(shí)大大加速了整個(gè)儲(chǔ)能市場的增長速率，政策層面的加持讓行業(yè)爆發(fā)的時(shí)間再次提前。
從近幾年的儲(chǔ)能市場增速來看。
僅計(jì)算強(qiáng)制配儲(chǔ)的規(guī)模，近3年每年風(fēng)光新增裝機(jī)數(shù)在1億千瓦以上。強(qiáng)制10%裝機(jī)數(shù)就是1000萬千瓦，假設(shè)配儲(chǔ)時(shí)長2h，就是2000萬千瓦時(shí)的儲(chǔ)能設(shè)備。當(dāng)前儲(chǔ)能設(shè)備初裝成本2-4元/wh，所以整個(gè)市場只算強(qiáng)制配儲(chǔ)的初裝成本每年就有400億以上（目前電化學(xué)儲(chǔ)能約占10%）。
若以長遠(yuǎn)來看，新能源至少要占50%，截至2022年10月底，全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約25億千瓦，風(fēng)光合計(jì)7.1億千瓦，假設(shè)不算新增市場只算存量替代，至少還有5億千瓦的新能源裝機(jī)數(shù)，這部分存量替代也有3000億的市場容量。龐大的市場容量導(dǎo)致了行業(yè)規(guī)模的快速增長，過去5年儲(chǔ)能的總裝機(jī)規(guī)模年增速均高于 50%。
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三個(gè)節(jié)點(diǎn)后 儲(chǔ)能行業(yè)未來至少千億級(jí)市場規(guī)模
未來儲(chǔ)能行業(yè)或?qū)⒔?jīng)歷三個(gè)階段，每個(gè)階段都將帶動(dòng)儲(chǔ)能市場高速增長。
第一階段是2020-2025年，通信市場為主、電力市場為輔。驅(qū)動(dòng)因素是發(fā)電側(cè)光儲(chǔ)趨向平價(jià)，光儲(chǔ)平價(jià)前暫由5G通信基站建設(shè)帶動(dòng)儲(chǔ)能市場增長，光儲(chǔ)平價(jià)后將由大規(guī)模儲(chǔ)能電站引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，到2025年市場規(guī)模是100億級(jí)。
第二階段是2025-2030年，新能源成為增量主力，電網(wǎng)穩(wěn)定性亟需儲(chǔ)能。驅(qū)動(dòng)因素是新能源成為主要新增能源，為了維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定，儲(chǔ)能需求急劇提升，預(yù)計(jì)2030年市場規(guī)模或達(dá)1000億級(jí)。
第三階段是2030-2060年，新能源進(jìn)行火電機(jī)組的存量替代，市場規(guī)模極具想象空間。
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不同應(yīng)用場景有對(duì)應(yīng)最適合的儲(chǔ)能技術(shù)
儲(chǔ)能行業(yè)非常大，大到每一個(gè)技術(shù)路徑都能找到自己對(duì)應(yīng)最適合的落地場景。那么對(duì)于長時(shí)儲(chǔ)能和調(diào)頻儲(chǔ)能最適合的技術(shù)是什么呢？
根據(jù)原理，儲(chǔ)能主要的技術(shù)路徑主要分為：
機(jī)械儲(chǔ)能，包括抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等；
電化學(xué)儲(chǔ)能，包括鋰離子、鈉離子和液流電池；
電磁儲(chǔ)能，包括超級(jí)電容和超導(dǎo)。
其中目前以抽水儲(chǔ)能為代表的機(jī)械儲(chǔ)能是主要落地方案，而電化學(xué)儲(chǔ)能中鋰離子的方案最為成熟。
評(píng)判每種儲(chǔ)能技術(shù)的核心指標(biāo)有 5 個(gè)：
充放速率（響應(yīng)速度）：充放的快慢決定是否滿足應(yīng)用場景的技術(shù)需求；
充放深度：單次充放循環(huán)中需要保留的能量，決定儲(chǔ)能的有效能量；
充放電效率：單次循環(huán)的充放能量損耗，能效；
儲(chǔ)能循環(huán)次數(shù)和壽命：生命周期內(nèi)的有效循環(huán)次數(shù)；
成本。此外還要考慮每種儲(chǔ)能技術(shù)的成熟度。
各個(gè)技術(shù)方案有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，目前來講沒有完美的方案，但有最適合的落地場景。
大體上來講，從長時(shí)儲(chǔ)能來看，抽水蓄能的技術(shù)最為成熟，成本也足夠低，但對(duì)地理地質(zhì)有要求，而中國風(fēng)光資源主力的三北地區(qū)要么缺少地勢(shì)差，要么缺水系，所以抽水蓄能存在地理地質(zhì)資源錯(cuò)配的問題，同樣的問題也存在壓縮空氣儲(chǔ)能身上。此外抽水蓄能的響應(yīng)速度也較慢。
電化學(xué)儲(chǔ)能里，鋰離子電池的技術(shù)最為成熟，也是第一批強(qiáng)制配儲(chǔ)的主力技術(shù)方案，具有成本低、響應(yīng)快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但作為長時(shí)儲(chǔ)能來講，鋰離子的循環(huán)壽命和安全性問題存在問題。未來盡管可以從半固態(tài)和固態(tài)的方向進(jìn)行技術(shù)升級(jí)解決安全的問題，但是循環(huán)壽命確實(shí)是一個(gè)短板。
鈉離子電池盡管進(jìn)一步降低了成本，增加了安全性，但比鋰電池更低的循環(huán)壽命限制了其在長時(shí)儲(chǔ)能方面的落地，目前鈉離子電池還處于工程示范的早期，主要還是在兩輪車等應(yīng)用場景對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行替代，而不是長時(shí)儲(chǔ)能場景。
全釩液流是長時(shí)儲(chǔ)能方面的較優(yōu)選擇，壽命長、響應(yīng)快，效率較高，未來成本進(jìn)一步下降后有可能和鋰電池在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域掰一掰手腕。
除了上述路徑外，三元鋰、鈉硫電池因?yàn)榘踩缘膯栴}已經(jīng)被國家禁止用于大型儲(chǔ)能。
從調(diào)頻應(yīng)用場景來講，飛輪、超級(jí)電容在技術(shù)指標(biāo)上來講均有機(jī)會(huì)，將來還是看各自在實(shí)際工程中的成本、穩(wěn)定性和使用壽命誰做得好。
結(jié)語
以上內(nèi)容，我們主要展望了大型儲(chǔ)能領(lǐng)域未來廣闊的確定性市場，并闡述了此中的緣由和邏輯，也對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能和調(diào)頻儲(chǔ)能最適合的技術(shù)路徑進(jìn)行了簡要分析。對(duì)于儲(chǔ)能的大賽道，市場化投資的角度和政府投資的角度略有不同，甚至是互補(bǔ)性，后面筆者也會(huì)就看好的幾條細(xì)分賽道（釩液流、飛輪等）對(duì)儲(chǔ)能領(lǐng)域的投資進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。希望這些觀點(diǎn)拋磚引玉，歡迎和儲(chǔ)能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者、投資人多多交流。
原標(biāo)題：行業(yè)盛宴前夜，儲(chǔ)能領(lǐng)域有哪些機(jī)會(huì)？
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