储能企业如何“红海”突围?

锂电还是我更懂2024-07-05 10:43:46  126

在全球能源转型的大背景下,作为电力系统的关键一环,全球储能装机容量迎来了跨越式发展。

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布的《2024年中国新型储能产业发展白皮书》显示,2023 年全球储能累计装机容量约 294.1吉瓦,其中新型储能累计装机容量约 88.2吉瓦,占比 30.0%;抽水蓄能累计装机容量约 201.3吉瓦,占比 68.4%;蓄冷蓄热累计装机容量约4.6吉瓦,占比1.6%。

聚焦到我国,国家能源局的数据显示,截至2023年年底,全国已建成投运的新型储能项目累计装机容量达3139万千瓦/6687万千瓦时,平均储能时长2.1小时。2023年新增装机容量约2260万千瓦/4870万千瓦时,较2022年年底增长超过260%,近10倍于“十三五”末装机容量。从投资规模来看,“十四五”以来,新增新型储能装机直接推动投资超1千亿元,带动产业链上下游进一步拓展,成为我国经济发展“新动能”。

但储能装机的狂飙也引发了行业价格的集体“跳水”。2023年,从储能电芯到储能集成系统,报价屡次刷新价格底线,储能行业“阶段性过剩”的声音在业内频频响起。

那么“内卷”到底能给行业带来什么?或许还得从多角度以及长远期来看。

竞争倒逼技术创新

2022年3月,国家发展改革委和国家能源局联合印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》,提出到2025年,储能将从商业化初期步入规模化发展,具备大规模商业化应用条件;电化学储能技术进一步提升,系统成本降低30%以上;到2030年,新型储能全面市场化发展。

随着政策环境的利好以及市场规模的增大,越来越多的企业加入储能这一黄金赛道,其中也不乏美的集团、南方黑芝麻集团等与能源行业背景相差较大的企业,甚至不少企业牺牲利润来换取市场份额。

以储能系统集成商为例,2023年11月,中车株洲电力机车研究所有限公司以刷新纪录的0.705元/瓦时的低价,中标昌吉国投200兆瓦/800兆瓦时共享储能项目的储能系统设备采购订单,并在随后参与的广东省能源集团新疆有限公司2023年225兆瓦/900兆瓦时的储能系统设备采购项目中,报出0.638元/瓦时的超低价格,引发行业热议。

数据显示,2023年,我国储能系统和EPC系统(以2小时磷酸铁锂电池储能系统,不含用户侧应用为例)价格持续下行。2023年12月,储能系统中标均价已跌至0.79元/瓦时,同比下降50%,环比下降1%,与2023年年初相比下降了48%。

不少人认为,储能系统价格的下跌,在于原材料锂价的下跌。

过去两年中,锂价确实经历了一波过山车。以碳酸锂为例,价格从2020年年底的5.15万元/吨,暴涨至2022年11月的56.75万元/吨,涨幅超10倍。然而,随着产业链上游的扩产,2023年碳酸锂价格一路下跌,到2023年年底已经跌至10.1万元/吨左右。此外,据公开资料,磷酸铁锂方形储能电芯从2023年1月6日的0.96元/瓦时均价降至2024年5月6日的0.405元/瓦时。

远景集团高级副总裁、远景储能CEO田庆军认为,价格下行将倒逼行业繁荣和技术进步,“目前储能成本的下降,并非仅仅因为磷酸铁锂价格下降,更重要的是倒逼技术创新、工艺创新来完成的成本下降。成本大幅度下降才能真正创造产业价值,赢得市场。任何商业的本质还是要看成本,如果你的成本高,政策再好也推不动。”

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇曾表示,储能技术的革新是降低储能成本的主要推动力,一方面技术创新发展可以等效替代低成本材料,降低储能上游成本压力;另一方面技术进步可大幅提升储能系统的效率,提升储能电池全生命周期寿命,提升储能系统功率密度,从而降低成本。

当前,“300+”安时的储能电芯已经进入大规模交付期。截至2023年年底,宁德时代、亿纬锂能、蜂巢能源、瑞浦兰钧、鹏辉能源、海辰储能、远景动力等近30家国内电池厂商已相继推出300安时以上容量的电芯产品。

相较于280安时的电芯,300安时以上的电芯具有更高的单体容量和体积能量密度,有助于降低系统储能集成的成本。以2023年4月远景动力推出的行业首款315安时储能专用电芯为例,该电芯在尺寸不变的基础上,较上一代产品能量密度提升了11%,实现“单颗电芯一度电”,同时循环寿命高达12000次,可以满足一天一次充放电25年安全可靠的运行要求。

田庆军认为,未来储能发展的核心方向非常明确,即大容量、高密度、超安全、长循环、智能化。“大容量和高密度意味着可以节约投资,减少土地成本,尤其在国际市场,土地资源很宝贵;极致安全是底线;循环的次数越长,意味着同等情况下,度电成本越低;大容量的电芯也有助于降低成本;智能化可以让储能自动参与市场交易。

因此,价格“内卷”并非坏事,它将倒逼企业技术革新,这是推动储能行业降本的关键。

储能市场潜力进一步解锁

储能在电力系统中通过参与不同的市场,如能量市场、辅助服务市场、容量市场等来助力电力系统稳定运行。从应用场景来看,目前,电源侧和电网侧储能仍占据国内储能市场的主要地位,新增装机容量占比达到90%;用户侧储能装机以工商业储能为主,新增装机容量占比达到了10%,其中绝大部分为工商业储能。

尽管2023年我国储能新增装机再创历史新高,但现阶段储能商业模式单一,储能系统利用率低,成本疏导困难,在一定程度上阻碍了储能规模化发展。

根据中电联发布的《2023年上半年度电化学储能电站行业统计数据》,在各个应用场景中,用户侧储能、火电配储运行较为充分。截至2023年6月,用户侧储能每1.2天可以完成一次完整放电,火电平均每天可以完成2次以上完整充放电。电网侧独立储能与电源侧新能源配储运行情况基本持平。独立储能上半年的日均等效利用次数为0.36次,相当于每2.8天可完成一次完整充放电,利用率仅达到电站平均设计利用小时数的32%。新能源配储上半年的日均等效充放电次数为0.31次,相当于每3.3天可完成一次完整充放电,利用率仅达到电站平均设计利用小时数的27%。

低利用率不仅影响储能投资的回收,也难以发挥对电力系统的支撑与调节作用。因此,有效的电力市场机制是保证储能合理收益的必要手段,也是推动储能走向大规模应用和商业化发展的必要条件,可以激发市场活力并推动储能高质量发展。

国家发展改革委和国家能源局于2021年7月15日发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,其中明确提到:明确新型储能独立市场主体地位,研究建立储能参与中长期交易、现货和辅助服务等各类电力市场的准入条件、交易机构和技术标准,加快推动储能进入并允许参与各类电力市场;因地制宜建立完善“按效果付费”的电力辅助服务补偿机制,深化电力辅助服务市场机制,鼓励储能作为独立市场主体参与辅助服务市场;鼓励探索建设共享储能;健全新型储能价格机制,建立电网侧独立储能电站容量电价机制,逐步推动储能电站参与电力市场;完善峰谷电价政策,为用户侧储能发展创造更大空间;明确提出研究探索将电网代替性储能设施成本纳入输配电价回收等。

今年3月,国家发展改革委公布了《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》,并于4月1日起施行。政策实施后,电网企业所承担的不再是全额收购的义务,而是保障性收购电量部分的全额收购。业内专家认为,这将是我国可再生能源全额保障收购政策的重大调整,对于可再生能源来说,将会有更多的电量参与市场化交易。突出市场化方式实现资源优化配置和消纳,有利于以可再生能源持续高质量发展为目标,推进市场化交易形成价格。

可以看出,随着我国电力市场化建设的不断深入,储能的市场潜力将进一步得到解锁。

储能安全,仍是重中之重

相比储能的价格“内卷”和市场化解锁,储能产品的质量以及储能电站的安全管理规范更应该被行业关注。

5月15日,美国加州一座250兆瓦的储能电站失火并出现复燃的事件,为全球储能电站的安全问题再次敲响了警钟。据悉,由于该电站不断复燃,火灾直到5天后才得以扑灭。加州消防局的调查结果显示,此次火灾的根源在于三元锂电池热失控导致的连锁反应。

近年来,储能电站火灾事故在全球时有发生。通过梳理发现,电池组自身的性能缺陷和后期的安全管理缺失是火灾的主要原因。

从电池性能来看,三元锂电池在热失控及热管理上的性能不如磷酸铁锂。从实验室的数据来看,磷酸铁锂的安全性高于三元锂。三元锂电池组的热失控温度为120~140 摄氏度,而磷酸铁锂的温度为250~300 摄氏度。除了热失控温度较磷酸铁锂低以外,三元锂电池组燃烧后还会释放出大量的氢气、氧气等易燃气体,一旦出现火灾,会加重火情。

电芯质量是储能电站安全与否的重要一环,但是储能电站的设计和后期管理同样重要。

田庆军认为,电化学储能的安全是可管可控的,它完全可以从设计的角度进行控制和管理。

“例如在设计锂电池组(Pack)时,可以在电芯之间增加安全隔离垫,并加注气溶胶,确保单颗电芯一旦热失控不会蔓延。此外,在消防设计上要做到Pack级的消防,并通过人工智能等方式,提前进行感知,进而精准灭火,而不是大面积灭火。”

据悉,远景的储能电站具有电芯级、Pack级,以及系统级三层消防系统。

“如果是单颗电芯发生热失控,系统会通过智能监控进行锁定,然后更换单颗电芯,相当于拿一些气溶胶把它隔离住,整体换掉就可以了;而到了Pack级,系统会启动自动消防程序,做到及时阻隔,不会影响到整体系统的安全,随后换Pack就可以了;如果火灾危及整个系统层面,远景将启动另外的消防系统,保证它不会影响周边设施或对电网造成冲击,这是远景做的三重消防。”田庆军说道。

随着储能产业发展步伐的加快,市场正在向具有核心技术能力、综合实力强的头部储能企业集聚。未来,加大技术创新力度,提升全生命周期的服务意识,是储能企业从激烈竞争中突围成功的关键。

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