(一)儲(chǔ)能技術(shù)路線百花齊放，技術(shù)各有千秋
儲(chǔ)能的技術(shù)路線多元，按照能量?jī)?chǔ)存方式不同，可分為電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能五類(lèi)。電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鋰電池、鈉電池、液流電池、鉛蓄電池等;機(jī)械儲(chǔ)能包括抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等;化學(xué)儲(chǔ)能包括氫儲(chǔ)能、合成氨儲(chǔ)能等;電磁儲(chǔ)能包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等;熱儲(chǔ)能包括儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷等。
為滿(mǎn)足應(yīng)用需求，安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、成本低、能量密度高、功率密度大、儲(chǔ)能效率高以及環(huán)境友好為儲(chǔ)能技術(shù)最終發(fā)展方向，目前來(lái)看，各技術(shù)各具優(yōu)勢(shì)，百花齊放，各種儲(chǔ)能技術(shù)仍存在較大的發(fā)展前景和空間。從儲(chǔ)能技術(shù)的參數(shù)對(duì)比來(lái)看，技術(shù)路線各有千秋。能量密度來(lái)看，鋰離子電池與鈉離子電池具有較大優(yōu)勢(shì)，分別為90-330kWh/kg與130-150kWh/kg，即單位質(zhì)量的電池可存儲(chǔ)能量更高。
從使用壽命來(lái)看，抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、超級(jí)電容、超導(dǎo)儲(chǔ)能、熱熔融鹽等相較于其他儲(chǔ)能方式處于領(lǐng)先地位。壽命可達(dá)30年以上，更長(zhǎng)的使用壽命和循環(huán)次數(shù)有效降低其使用壽命內(nèi)單次循環(huán)成本。
從初始投資和度電成本來(lái)看，鋰離子電池和鈉離子電池的初始投資成本以及單位能量成本具有較高優(yōu)勢(shì)。全釩液流電池的初始投資和度電成本均處于中等水平，抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等機(jī)械儲(chǔ)能度電成本較有優(yōu)勢(shì)，但前期的初始投資較高，需運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間方可回收成本，超級(jí)電容儲(chǔ)能目前單位能量成本依然較高，難以達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的水平。
目前，鋰離子電池已經(jīng)能夠進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，其成本受上游鋰鈷鎳等原材料價(jià)格波動(dòng)影響，然而未來(lái)隨著上游原材料的進(jìn)程化，規(guī)?；瘧?yīng)用，以及鋰離子電池儲(chǔ)能效能提升，預(yù)計(jì)其成本有望回歸到可接受范圍。
(二)電力系統(tǒng)多元應(yīng)用場(chǎng)景，厚植儲(chǔ)能多技術(shù)路線發(fā)展沃土
電源側(cè)削峰填谷是基礎(chǔ)，電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰調(diào)頻是核心，用電側(cè)套利是優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及用戶(hù)側(cè)等不同用電環(huán)節(jié)均發(fā)揮重要作用。儲(chǔ)能技術(shù)可根據(jù)電力系統(tǒng)的需求進(jìn)行應(yīng)用，各環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要的作用。
在電源側(cè)，儲(chǔ)能技術(shù)為減弱對(duì)電網(wǎng)沖擊，可針對(duì)風(fēng)光或傳統(tǒng)火電電站，為電力系統(tǒng)提供容量支撐和削峰填谷，獲取發(fā)電收入和調(diào)峰補(bǔ)貼，主要包括火儲(chǔ)、光儲(chǔ)、風(fēng)儲(chǔ)和儲(chǔ)能常規(guī)機(jī)組等，風(fēng)光資源開(kāi)發(fā)企業(yè)多承擔(dān)配套建設(shè)。電網(wǎng)側(cè)為提升電網(wǎng)應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電沖擊的調(diào)節(jié)能力，南網(wǎng)、國(guó)網(wǎng)等依托輸配電資產(chǎn)企業(yè)具有壟斷優(yōu)勢(shì)。
在電網(wǎng)側(cè)，儲(chǔ)能技術(shù)可以為電網(wǎng)公司提供調(diào)峰和調(diào)頻服務(wù)。新能源電站直接并網(wǎng)運(yùn)行所帶來(lái)的電能不確定性和波動(dòng)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成極大的沖擊，電能的供給與需求也存在不同步的情況，接入儲(chǔ)能系統(tǒng)后可為電網(wǎng)提供輔助功能，穩(wěn)定系統(tǒng)頻率。電網(wǎng)側(cè)主要包括獨(dú)立儲(chǔ)能、變電站、匯集站、移動(dòng)電源車(chē)等。電網(wǎng)側(cè)以獨(dú)立儲(chǔ)能為主，南網(wǎng)、國(guó)網(wǎng)等依托輸配電資產(chǎn)企業(yè)具有天然壟斷優(yōu)勢(shì)。
用戶(hù)側(cè)利用高峰和低谷的電價(jià)差獲取經(jīng)濟(jì)效益，零碳產(chǎn)業(yè)園帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。在用戶(hù)側(cè)，儲(chǔ)能主要面向工商業(yè)或社區(qū)，提供應(yīng)急/不間斷電源，或提高光伏自發(fā)電用電量，改善供電質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。
主要場(chǎng)景包括工商業(yè)、產(chǎn)業(yè)園、EV充電站、港口岸電、其他海島/校園/社區(qū)等。儲(chǔ)能裝置在用電低谷時(shí)充電，在用電高峰時(shí)放電，利用高峰和低谷的電價(jià)差，節(jié)省用電費(fèi)用，從中可獲取經(jīng)濟(jì)效益，因此戶(hù)用儲(chǔ)能主要集中在高電價(jià)及高電價(jià)差的國(guó)家或地區(qū)。國(guó)內(nèi)用戶(hù)側(cè)以工商業(yè)儲(chǔ)能(占比65.55%)為主，產(chǎn)業(yè)園儲(chǔ)能、EV充電站的占比也在逐漸提升，在新增裝機(jī)中占比21.59%、2.55%。
隨著“雙碳”目標(biāo)進(jìn)程，產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)逐步從低碳轉(zhuǎn)向零碳園區(qū)，節(jié)能降碳?jí)毫υ龈撸瑘@區(qū)需要通過(guò)增加新能源發(fā)電裝機(jī)比例或者直接購(gòu)買(mǎi)綠電等方式滿(mǎn)足需求。但新能源發(fā)電的大量接入會(huì)沖擊園區(qū)用電的穩(wěn)定性，因此通常需要增加儲(chǔ)能設(shè)備來(lái)維持用電穩(wěn)定性。
此外，園區(qū)企業(yè)用電量較大，峰谷價(jià)差不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)下，企業(yè)可通過(guò)加裝儲(chǔ)能充放電來(lái)降低整體用電成本，成為促進(jìn)園區(qū)內(nèi)企業(yè)裝機(jī)的動(dòng)力。鄂爾多斯市零碳產(chǎn)業(yè)園，園區(qū)構(gòu)建了“風(fēng)光儲(chǔ)氫”綠色能源供應(yīng)體系，80%的能源直接來(lái)自于風(fēng)電、光伏和儲(chǔ)能，另外20%的能源通過(guò)電網(wǎng)回購(gòu)綠電，實(shí)現(xiàn)100%的零碳能源供給。
在電源、電網(wǎng)和用戶(hù)側(cè)的場(chǎng)景下，對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)生削峰填谷、參與調(diào)頻、平抑波動(dòng)、提高傳輸能力、改善電能質(zhì)量、提升運(yùn)行穩(wěn)定性、備用容量等多種應(yīng)用需求。不同應(yīng)用需求對(duì)要求的儲(chǔ)能類(lèi)型(容量型、能量型、功率型)、響應(yīng)時(shí)間、性能要求和放電時(shí)長(zhǎng)要求也不盡相同。單一技術(shù)難以滿(mǎn)足所有要求，厚植多種技術(shù)路線發(fā)展的沃土。
結(jié)合各個(gè)技術(shù)路線的性能參數(shù)，從供電可靠性、電網(wǎng)穩(wěn)定性、削峰填谷需求和調(diào)頻輔助需求等角度，對(duì)鋰離子電池、壓縮空氣、液流電池和超級(jí)電容等技術(shù)進(jìn)行比較。鋰離子電池在供電可靠性、電網(wǎng)穩(wěn)定性以及削峰填谷方面都具有較好的表現(xiàn)，在調(diào)頻方面使用受限，這是由于頻繁充放電會(huì)導(dǎo)致鋰電池系統(tǒng)使用壽命過(guò)短并且易發(fā)生安全事故，而液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能調(diào)峰應(yīng)用的同時(shí)可利用液流電池短時(shí)過(guò)載的能力實(shí)現(xiàn)短時(shí)的一次調(diào)頻功能，因此在調(diào)頻輔助方面與壓縮空氣表現(xiàn)最佳。超級(jí)電容和鉛蓄電池在供電可靠性、電網(wǎng)穩(wěn)定性、削峰填谷方面表現(xiàn)也較為亮眼，然而超級(jí)電容受限于成本較高，鉛蓄電池則受限于使用壽命較短，且存在一定的環(huán)保污染。
二、裝機(jī)規(guī)模方面，抽水蓄能強(qiáng)勢(shì)延續(xù)，鋰電池高歌猛進(jìn)，壓縮空氣等新型技術(shù)蓄勢(shì)待發(fā)
(一)全球儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，鋰電池等電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)模突破
抽水蓄能以長(zhǎng)壽命、運(yùn)行成本低以及安全性方面的優(yōu)勢(shì)，前期取得了較大規(guī)模的應(yīng)用。伴隨著新能源配儲(chǔ)等大型儲(chǔ)能電站的應(yīng)用，鋰電池儲(chǔ)能的規(guī)模隨之獲得了較快的增長(zhǎng)。目前，除了抽水儲(chǔ)能外，還沒(méi)有一種儲(chǔ)能技術(shù)能同時(shí)滿(mǎn)足能量密度高、儲(chǔ)能效率高、壽命長(zhǎng)、功率密度大、環(huán)境友好以及成本低等大規(guī)模應(yīng)用的條件，因此抽水蓄能仍占有舉足輕重的地位。
據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì)，2022年全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為237.2GW，同比增長(zhǎng)15%。其中，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比79.3%，首次低于80%，與去年同期相比下降6.8%。鋰離子電池等新型儲(chǔ)能累積裝機(jī)規(guī)模達(dá)45.7GW，占比19.3%，同比增長(zhǎng)80%。鋰電池累積裝機(jī)規(guī)模僅次于抽水蓄能，占比為18.2%，年增長(zhǎng)率超過(guò)85%，在新型儲(chǔ)能中占據(jù)主導(dǎo)地位。
截至2022年底，我國(guó)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為59.8GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的25%。其中，抽水蓄能裝機(jī)量為46.1GW，累計(jì)裝機(jī)占比同樣首次低于80%，與去年同期相比下降8.3%。新型儲(chǔ)能累積裝機(jī)規(guī)模達(dá)13.1GW/27.1GWh，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模首次突破10GW。鋰電池累積裝機(jī)規(guī)模僅次于抽水蓄能，占比為20.59%，在新型儲(chǔ)能中占據(jù)主導(dǎo)地位。而鋰電池受益于性能優(yōu)勢(shì)，在大型儲(chǔ)能電站及工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，裝機(jī)規(guī)模隨之高速增長(zhǎng)。
2022年，中國(guó)新增投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模16.5GW，首次突破15GW，其中，抽水蓄能新增規(guī)模9.1GW，新型儲(chǔ)能新增規(guī)模創(chuàng)歷史新高，達(dá)到7.3GW/15.9GWh。新型儲(chǔ)能中，鋰離子電池占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，比重達(dá)97%。此外，鉛蓄電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、液流電池、飛輪、鈉離子電池等其它技術(shù)，在裝機(jī)規(guī)模上有所突破，應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用模式逐漸增多。
(二)各技術(shù)路線分處不同應(yīng)用階段，抽水蓄能及鋰電池已大規(guī)模應(yīng)用
從集成示范及應(yīng)用規(guī)模來(lái)看，可將各技術(shù)路線分為研發(fā)小試、示范應(yīng)用、商業(yè)推廣和大規(guī)模應(yīng)用等階段，其中抽水蓄能和鋰電池已經(jīng)處于大規(guī)模應(yīng)用階段，鉛蓄電池、液流電池、鈉硫電池等也處于商業(yè)應(yīng)用階段，而超級(jí)電容器、超導(dǎo)儲(chǔ)能等目前還處于研究和示范階段，距離大規(guī)模應(yīng)用仍有一定距離。
三、鋰電池等電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展迅速，已成為新型儲(chǔ)能增量主要貢獻(xiàn)者
(一)全球儲(chǔ)能市場(chǎng)處于增長(zhǎng)階段，電化學(xué)儲(chǔ)能占比逐年上升
2022年全球儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為237.2GW，其中電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模34.6GW，占比約為14.58%，中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到11GW。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在海內(nèi)外都獲得了快速發(fā)展，全球和中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模在2017-2022年期間持續(xù)增長(zhǎng)，并有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)，抽水蓄能仍為主流，但電化學(xué)儲(chǔ)能占比逐年上升，未來(lái)幾年將貢獻(xiàn)全球儲(chǔ)能主要增量。
國(guó)家能源局發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)(征求意見(jiàn)稿)》中，在規(guī)?；⒏甙踩孕滦蛢?chǔ)能技術(shù)裝備領(lǐng)域方面提出重點(diǎn)開(kāi)展長(zhǎng)壽命、低成本及高安全的電化學(xué)儲(chǔ)能關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備集成優(yōu)化研究，提升鋰電池安全性、降低成本，發(fā)展鈉離子電池、液流電池等多元化技術(shù)路線。
(二)鋰離子電池綜合性能優(yōu)越，是目前電化學(xué)儲(chǔ)能主流路線
鋰離子電池綜合性能優(yōu)越，具有儲(chǔ)能密度高、充放電效率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展最快的新型儲(chǔ)能技術(shù)，也是電化學(xué)儲(chǔ)能主流路線。鋰電池結(jié)構(gòu)主要包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜四大部分，正極材料約占整體成本的40%，負(fù)極材料、隔膜和電解液分別占約15%，20%，10%。
根據(jù)正極材料的不同，鋰離子電池可分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等。其中，磷酸鐵鋰電池的安全性、循環(huán)壽命、成本等各方面性能與儲(chǔ)能需求適配度高，已成為主要路線。
鋰離子儲(chǔ)能電池已經(jīng)建立了較為健全的產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為原材料加工，中游為儲(chǔ)能鋰電池制造，下游為儲(chǔ)能多場(chǎng)景應(yīng)用及鋰電池回收。
1.儲(chǔ)能電池以磷酸鐵鋰電池為主，國(guó)內(nèi)龍頭受益于磷酸鐵鋰路線認(rèn)可度提升優(yōu)勢(shì)凸顯
據(jù)ICC統(tǒng)計(jì)，2023年1-6月，全球儲(chǔ)能電池(以鋰電池為主)產(chǎn)量98GW，同比增長(zhǎng)115%，儲(chǔ)能電池出貨量102GWh，同比增長(zhǎng)145%。從近年來(lái)的出貨量增速來(lái)看，據(jù)SNEResearch數(shù)據(jù)顯示，2021年全球儲(chǔ)能電池出貨量為44GWh，2022年出貨量達(dá)122GWh，同比增長(zhǎng)177%，2023年上半年儲(chǔ)能電池出貨量已接近2022年全年水平，儲(chǔ)能電池出貨量增速明顯。大儲(chǔ)和工商業(yè)裝機(jī)需求增長(zhǎng)帶動(dòng)下，儲(chǔ)能電池去庫(kù)存明顯，庫(kù)存已處于正常水平。
儲(chǔ)能電池的核心需求在于安全性高、成本低和使用(循環(huán))壽命長(zhǎng)，其次才是能量密度，因此磷酸鐵鋰路線相較其他鋰電池路線更具優(yōu)勢(shì)，內(nèi)驅(qū)外需推動(dòng)下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也拉動(dòng)磷酸鐵鋰電池正極材料需求。
據(jù)中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2023年1-7月，我國(guó)儲(chǔ)能電池累計(jì)銷(xiāo)量達(dá)35.5GWh。其中磷酸鐵鋰電池累計(jì)銷(xiāo)量35.2GWh，我國(guó)儲(chǔ)能電池累計(jì)出口達(dá)7.3GWh，其中磷酸鐵鋰電池累計(jì)出口7.3GWh。
與三元路線相比，磷酸鐵鋰在使用壽命、安全性、響應(yīng)速度、成本等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，更適用于儲(chǔ)能市場(chǎng)，磷酸鐵鋰電池已廣泛運(yùn)用到大型儲(chǔ)能電站、通信基站、離網(wǎng)電站、微電網(wǎng)、軌道交通、UPS以及戶(hù)用儲(chǔ)能等多個(gè)場(chǎng)景。
從代表性企業(yè)的出貨量來(lái)看，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電池廠商的業(yè)務(wù)進(jìn)程加快，寧德時(shí)代和比亞迪市占比之和超50%，占據(jù)了半壁江山。韓國(guó)企業(yè)LG新能源及三星SDI出貨量急速下降。
這一方面得益于國(guó)內(nèi)雙碳目標(biāo)的積極推進(jìn)，各地積極發(fā)布和推進(jìn)新能源配儲(chǔ)和補(bǔ)貼政策，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)高景氣度，越來(lái)越多的動(dòng)力電池企業(yè)加碼儲(chǔ)能業(yè)務(wù)布局，儲(chǔ)能領(lǐng)域出貨迅速攀升。
另一方面，這與歐美等全球儲(chǔ)能市場(chǎng)由三元鋰向磷酸鐵鋰方向轉(zhuǎn)變相關(guān)，近年來(lái)磷酸鐵鋰容量性能提升及安全性、經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)凸顯，接受度日益提升。受益于磷酸鐵鋰在儲(chǔ)能系統(tǒng)占比提升，國(guó)內(nèi)企業(yè)利用產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)加快市場(chǎng)開(kāi)拓。
從上半年的出貨量格局來(lái)看，儲(chǔ)能頭部企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局較為穩(wěn)定，同時(shí)面臨較大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，寧德時(shí)代2023年上半年市占率減小，比亞迪和億緯鋰能同比增速較大，已接近去年全年出貨水平。
另外，伴隨著行業(yè)高景氣度，新玩家出貨量占比也在逐步提升，海辰儲(chǔ)能、遠(yuǎn)景能源等均有較快的增長(zhǎng)。未來(lái)2-3年，隨著主流電池企業(yè)的產(chǎn)能逐步釋放及新玩家的成長(zhǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步加劇。
2.大型儲(chǔ)能電站以方形電池為主，電芯容量正向280Ah及以上快速迭代
大容量280Ah及以上電池相比50、100Ah產(chǎn)品，體積能量密度更高，PACK端零部件使用量更少，可大幅節(jié)省成本投入。在鋰礦等原材料價(jià)格波動(dòng)下，成本優(yōu)勢(shì)明顯。生產(chǎn)制造方面，容量增大能夠有效簡(jiǎn)化后續(xù)集成、裝配工藝流程，節(jié)約設(shè)備、能耗與人力。
從需求端來(lái)看，280Ah大容量電池在大型儲(chǔ)能電站中滲透率較高，大型儲(chǔ)能電站業(yè)主和投資者對(duì)于280Ah大容量電池的關(guān)注度快速上升，中國(guó)能建、中國(guó)華電華能等業(yè)主在儲(chǔ)能電池招標(biāo)中明確要求電池單體容量大于等于280Ah。
供給端來(lái)看，自寧德時(shí)代2019年推出280Ah電芯以來(lái)，國(guó)內(nèi)已有超10家儲(chǔ)能龍頭布局大容量?jī)?chǔ)能電芯產(chǎn)品。近期，億緯鋰能、雄韜股份、蜂巢能源、遠(yuǎn)景動(dòng)力、鵬輝能源、瑞浦蘭鈞、海辰儲(chǔ)能、南都電源等陸續(xù)發(fā)布280Ah及以上容量電池產(chǎn)品。
容量向上突破的同時(shí)，280Ah及以上大容量電芯已經(jīng)陸續(xù)量產(chǎn)交付。國(guó)軒高科2022年年報(bào)中顯示，循環(huán)壽命達(dá)萬(wàn)次的300Ah儲(chǔ)能電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。遠(yuǎn)景動(dòng)力305Ah儲(chǔ)能電芯已在過(guò)去兩年里實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)交付。2023年2月，億緯鋰能量產(chǎn)LF560K儲(chǔ)能電池“超級(jí)工廠”于湖北荊門(mén)正式動(dòng)工，產(chǎn)能將達(dá)60GWh。此外，LF560K超級(jí)工廠已在云南、青海等地建設(shè)，預(yù)計(jì)2024年Q2開(kāi)啟全球交付。欣旺達(dá)公司2022年11月份在公開(kāi)平臺(tái)上表示目前已有量產(chǎn)的280Ah電芯生產(chǎn)線。瑞浦蘭鈞宣布其320Ah儲(chǔ)能電芯將于Q3量產(chǎn)，蜂巢能源325Ah儲(chǔ)能電芯將在2023H2交付，南都電源305Ah儲(chǔ)能電芯將在2023實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。儲(chǔ)能大容量電芯量產(chǎn)競(jìng)速外，眾多廠商基于儲(chǔ)能運(yùn)用場(chǎng)景需求在電芯的能量密度、使用壽命、尺寸、制造工藝等方面持續(xù)拉鋸，儲(chǔ)能專(zhuān)用電池“呼之欲出”。億緯鋰能560Ah單只電池可儲(chǔ)存1.792kWh能量，循環(huán)壽命超過(guò)12000次;雄韜股份580Ah單顆電芯帶電量為1.856kWh，循環(huán)壽命達(dá)到10000次;遠(yuǎn)景動(dòng)力315Ah，實(shí)現(xiàn)“單顆電芯一度電”，同時(shí)循環(huán)壽命高達(dá)12000次，在尺寸不變的基礎(chǔ)上，較上一代產(chǎn)品能量密度提升了11%;海辰儲(chǔ)能320Ah體積能量密度385Wh/L、循環(huán)壽命10000次，在電芯成本，系統(tǒng)成本，整箱標(biāo)配等多維度上探索更適配儲(chǔ)能市場(chǎng)應(yīng)用發(fā)展模式。鵬輝能源320Ah儲(chǔ)能電芯單體容量相較于前一代電芯產(chǎn)品提升14%，循環(huán)壽命大于8000次，使用壽命超20年。
逐漸提升能量密度將是磷酸鐵理正極未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，目前通過(guò)預(yù)鋰化、硅碳負(fù)極等技術(shù)改進(jìn)，磷酸鐵鋰電池能量密度可以突破200Wh/kg，電池單體到系統(tǒng)的體積成組效率從40%增加到60%。
國(guó)軒高科在2021年發(fā)布的一款采用摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)的磷酸鐵鋰電池，容量達(dá)到210Wh/kg。面向快速向前的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，大幅提高電池循環(huán)次數(shù)及使用壽命已成為行業(yè)重要發(fā)展方向。多家儲(chǔ)能電池企業(yè)都在加大投入開(kāi)發(fā)循環(huán)壽命更長(zhǎng)的電芯，行業(yè)內(nèi)多家公司陸續(xù)推出循環(huán)壽命10000次甚至12000次的儲(chǔ)能電芯，此前行業(yè)內(nèi)儲(chǔ)能電芯的循環(huán)壽命一般在6000-8000次。寧德時(shí)代、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、南都電源、蜂巢能源等相繼推出了12000次循環(huán)壽命的儲(chǔ)能電池產(chǎn)品。隨著電芯循環(huán)壽命的提升，有望顯著改善儲(chǔ)能電站度電成本(LCOS)。研究表明，電池使用壽命的增加，可以有效降低儲(chǔ)能系統(tǒng)在全生命周期的度電成本。
數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)儲(chǔ)能電池的循環(huán)次數(shù)提升到萬(wàn)次后，儲(chǔ)能成本有望降至1000元/kWh以下。據(jù)測(cè)算，儲(chǔ)能電池循環(huán)次數(shù)超過(guò)18000次，一天充放電兩次的情況下使用壽命約為25年，可與光伏壽命同步。
目前我國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能電站度電成本在0.5元/kWh以上，抽水蓄能電站度電成本在0.25元/kWh左右，若伴隨著使用壽命增長(zhǎng)及原材料價(jià)格平穩(wěn)，遠(yuǎn)期電化學(xué)儲(chǔ)能電站LCOS有望降至0.3元/kWh左右，接近抽水蓄能的LCOS。億緯鋰能對(duì)外表示，LF560K儲(chǔ)能電芯配套儲(chǔ)能電站后，運(yùn)營(yíng)成本較常規(guī)的抽水蓄能電站更低，可滿(mǎn)足儲(chǔ)能大規(guī)模、高經(jīng)濟(jì)性應(yīng)用需求。
方形儲(chǔ)能電池長(zhǎng)薄化，疊片卷繞工藝形成競(jìng)爭(zhēng)之勢(shì)。相較傳統(tǒng)卷繞生產(chǎn)工藝，280Ah以及以上容量電芯中疊片工藝使用率加速滲透。目前推出的大容量電芯產(chǎn)品中，蜂巢能源325Ah電芯、億緯儲(chǔ)能560Ah電芯、雄韜股份580Ah電芯、海辰儲(chǔ)能320Ah電芯均采用疊片工藝，?；履茉?75Ah儲(chǔ)能電芯采用疊片式卷繞工藝，南都電源305Ah儲(chǔ)能電芯采用四卷芯疊片工藝。據(jù)資料，億緯鋰能3.0堆疊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)0.2s/PCS的疊片速率，單臺(tái)疊片設(shè)備產(chǎn)能1.3GWh，這能夠大幅度降低工廠的能耗、投資額和人工成本。
蜂巢能源憑借“飛疊”技術(shù)，并基于短刀電芯結(jié)構(gòu)打造325Ah儲(chǔ)能電池。疊片電池與大容量電池具有天然的兼容性，疊片電池的極耳數(shù)量是卷繞的2倍，極耳數(shù)量的增加能夠縮短電子傳輸距離，降低電阻，減少產(chǎn)熱，理論循環(huán)壽命更長(zhǎng);疊片工藝相較于卷繞工藝，單極片的長(zhǎng)度縮短100倍;疊片電池封裝極片過(guò)程中不存在C角問(wèn)題，能夠充分利用殼體邊角空間，提升體積和質(zhì)量能量密度。
因此疊片工藝的電池理論上擁有更高體積能量密度上限、更穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和更長(zhǎng)的循環(huán)次數(shù)。全模切極耳數(shù)量變?yōu)閮杀?，可解決電子電導(dǎo)的集流問(wèn)題，提升電池快充性能。此外，疊片技術(shù)還可減少Pack零部件數(shù)量，提升電池集成度，有利于減少儲(chǔ)能系統(tǒng)占地面積和土建支出。
總體看來(lái)，疊片工藝與大容量電池生產(chǎn)工藝的匹配度更高，但存在工藝難度大、設(shè)備投資成本高、良率低等劣勢(shì)。因此，亦有部分廠商仍采用卷繞工藝生產(chǎn)超280Ah容量電芯。鵬輝能源發(fā)布的320Ah儲(chǔ)能電芯、瑞浦蘭鈞的320Ah儲(chǔ)能電芯即采用卷繞工藝。目前，生產(chǎn)工藝上，疊片、卷繞正在280Ah及以上大容量電芯形成競(jìng)爭(zhēng)之勢(shì)。
隨著疊片工藝的成熟、國(guó)產(chǎn)疊片機(jī)效率提升，疊片電池技術(shù)在成本降低的同時(shí)效率有望提升。不久的將來(lái)，疊片工藝或?qū)⑴c卷繞技術(shù)在更多容量范圍內(nèi)的儲(chǔ)能電池生產(chǎn)形成“相互競(jìng)爭(zhēng)、相互補(bǔ)充”的態(tài)勢(shì)，此前，受限于生產(chǎn)效率低與投入成本高，疊片路線在鋰電池制造環(huán)節(jié)滲透緩慢。隨著疊片設(shè)備工藝不斷進(jìn)步，疊片電池正在快速起量，為供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)帶來(lái)更大的市場(chǎng)空間，建議關(guān)注國(guó)產(chǎn)疊片機(jī)、極片沖切模具等技術(shù)設(shè)備的相關(guān)廠家。
3.戶(hù)用儲(chǔ)能方面，大圓柱電池有望加速滲透
2021年來(lái)，全球戶(hù)用儲(chǔ)能規(guī)模增速明顯，海外方面，歐美能源成本和電價(jià)持續(xù)攀升，疊加俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)和海外大型停電事件，尤其是近年來(lái)極端天氣頻發(fā)，使得能源供給難度增加，居民用電需求和用電成本大增，戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)超預(yù)期爆發(fā)。國(guó)內(nèi)方面，隨著峰谷電價(jià)差擴(kuò)大及戶(hù)用分布式光伏裝機(jī)進(jìn)程，戶(hù)用儲(chǔ)能有望迎來(lái)爆發(fā)。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年全球?qū)⒂瓉?lái)戶(hù)用儲(chǔ)能爆發(fā)新階段。
另一方面，戶(hù)用儲(chǔ)能系統(tǒng)容量從3-5kWh向5-20kWh迭代，對(duì)戶(hù)用儲(chǔ)能電池的容量、功率、成本和壽命也提出了新要求。當(dāng)前市場(chǎng)應(yīng)用戶(hù)用儲(chǔ)能電芯主要包括方形、軟包及圓柱。電芯單體容量層面，方形容量范圍為50-100Ah，軟包為30-80Ah，圓柱為10-50Ah。由于戶(hù)儲(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于容量和便攜性需求多樣，因此對(duì)于儲(chǔ)能電池靈活串并聯(lián)的要求較高，以磷酸鐵鋰材料為主的大圓柱電池憑借其靈活成組優(yōu)勢(shì)性能凸顯。
目前，大圓柱電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用進(jìn)度明顯優(yōu)先于動(dòng)力板塊，尤其在戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)滲透率突出，多家電池企業(yè)已經(jīng)或計(jì)劃推出大圓柱戶(hù)用儲(chǔ)能專(zhuān)用電池。海辰儲(chǔ)能發(fā)布的大圓柱電池產(chǎn)品規(guī)格覆蓋4680-46300，單體容量則涵蓋10-50Ah，靈活適配性更強(qiáng)，滿(mǎn)足戶(hù)用儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景定制化需求。
鵬輝能源針對(duì)戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)同樣推出40135系列大圓柱電池，目前已經(jīng)量產(chǎn)并已經(jīng)收到客戶(hù)訂單，40135大圓柱電池采用全極耳結(jié)構(gòu)、磷酸鐵鋰低溫超導(dǎo)和全周期動(dòng)態(tài)均衡技術(shù)，具備超強(qiáng)動(dòng)力、超長(zhǎng)續(xù)航、寬溫程使用等優(yōu)異性能，主要應(yīng)用在戶(hù)用儲(chǔ)能、便攜式儲(chǔ)能領(lǐng)域，目前正在開(kāi)發(fā)46系大圓柱電池，未來(lái)可應(yīng)用在戶(hù)儲(chǔ)領(lǐng)域。
大圓柱電池規(guī)格較多，尚未形成主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，布局企業(yè)從0到1機(jī)遇。區(qū)別于三元大圓柱電池尺寸多為46系列，戶(hù)用儲(chǔ)能市場(chǎng)目前多家企業(yè)產(chǎn)品的型號(hào)和規(guī)格略有不同。
如鵬輝能源、億緯鋰能生產(chǎn)的大圓柱電池主要為40135型號(hào)(直徑40mm，高度135mm)，而海辰儲(chǔ)能大圓柱電池4680-46300則是基于46mm直徑，高度則覆蓋80-300mm。其余廠家大圓柱電池產(chǎn)品直徑從26-60mm不等都有布局。目前戶(hù)用電池正處于發(fā)展初期，戶(hù)儲(chǔ)產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景豐富，需要適配不同場(chǎng)景產(chǎn)品需求，因此尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。戶(hù)用電池尚處發(fā)展初期，各公司處于探索階段，未來(lái)新進(jìn)企業(yè)可以通過(guò)融資、產(chǎn)品差異化開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售渠道拓寬等方式實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)，關(guān)注戶(hù)用電池企業(yè)從0到1機(jī)遇。
結(jié)合市場(chǎng)需求和技術(shù)迭代來(lái)看，大圓柱正成趨勢(shì)。相較于傳統(tǒng)小圓柱電池，大圓柱電池尺寸增加，單體電池的容量更高，后續(xù)PACK組成串并聯(lián)和結(jié)構(gòu)件減少，有利于降低成本。大圓柱磷酸鐵鋰電池受到戶(hù)儲(chǔ)市場(chǎng)的青睞，一方面是得益于制造工藝和材料體系優(yōu)化使得大圓柱電池在成本、容量、性能、循環(huán)和安全方面優(yōu)勢(shì)凸顯，另一方面結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新使用全極耳技術(shù)，大幅提升了電池充電、放電的倍率性能。
全極耳技術(shù)賦能磷酸鐵鋰大圓柱電池，充放電性能及安全性顯著提升。“全極耳”技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高功率密度的重要路徑，傳統(tǒng)的圓柱體電池極耳為銅箔和鋁箔兩端焊接的導(dǎo)引線，而全極耳是把整個(gè)正負(fù)極集流體全部作為極耳，通過(guò)集流體與電池殼體或電池蓋板進(jìn)行全面積連接，可大幅降低電池內(nèi)阻和發(fā)熱量，從而解決高能量密度電芯的發(fā)熱問(wèn)題，并提高充放電峰值功率。乘用車(chē)用大圓柱電池普遍采用了多極耳或者全極耳方式，以特斯拉4680電池為例，相較于此前2170電池，電池電芯容量是2170的5倍，充電功率提高6倍。目前具備該技術(shù)的企業(yè)也把技術(shù)移植到戶(hù)用儲(chǔ)能的大圓柱磷酸鐵鋰電池上，如億緯鋰能和鵬輝能源的40135大圓柱磷酸鐵鋰電池均采用了全極耳。全極耳電池極耳接觸面積變大，焊接區(qū)域由線變?yōu)槊?，焊接量增多的同時(shí)對(duì)一致性要求也更高，焊接難度增大。全極耳焊接點(diǎn)位增加，焊接難度變大疊加電池的需求量增大，預(yù)計(jì)大圓柱電池的規(guī)?；瘧?yīng)用將會(huì)催生焊接需求增長(zhǎng)，建議關(guān)注國(guó)內(nèi)焊接設(shè)備龍頭，如激光焊接、超聲波滾焊等設(shè)備廠商龍頭。
大圓柱電池循環(huán)壽命瞄準(zhǔn)5000次門(mén)檻，向更高目標(biāo)突破。傳統(tǒng)圓柱電池的循環(huán)壽命在2000次左右，使用壽命短成本高。使用壽命作為儲(chǔ)能電池的關(guān)鍵指標(biāo)，大圓柱電池較傳統(tǒng)圓柱電池大幅提升，部分企業(yè)已經(jīng)將循環(huán)壽命瞄準(zhǔn)5000次甚至更高次數(shù)，以實(shí)現(xiàn)戶(hù)儲(chǔ)產(chǎn)品可滿(mǎn)足10年甚至更久的使用需求。億緯鋰能40135圓柱電池循環(huán)次數(shù)4000次。海辰儲(chǔ)能大圓柱電池4680-46300，采用GI系統(tǒng)設(shè)計(jì)、曲率張力耦合設(shè)計(jì)、3D1nfil邊界設(shè)計(jì)等，提升大圓柱電池電化學(xué)反應(yīng)環(huán)境，循環(huán)次數(shù)超5000次。大圓柱電池在成本、壽命、安全和后續(xù)配組等方面的優(yōu)勢(shì)不言而喻。目前，多家電池企業(yè)針對(duì)戶(hù)用儲(chǔ)能、便攜式儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景需求，開(kāi)始重點(diǎn)布局大圓柱磷酸鐵鋰電池。未來(lái)，隨著產(chǎn)品在性?xún)r(jià)比、安全性和便攜性方面逐步被驗(yàn)證，預(yù)計(jì)會(huì)有更多企業(yè)參與，大圓柱磷酸鐵鋰電池放量有望帶動(dòng)戶(hù)用電池供給端“變革”。
(二)鈉離子電池容量逼近磷酸鐵鋰電池，資源優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)，有望在儲(chǔ)能等領(lǐng)域與鋰電池互補(bǔ)
鈉離子電池與鋰電池各有優(yōu)勢(shì)，有望在儲(chǔ)能等領(lǐng)域?qū)︿囯姵匦纬裳a(bǔ)充。鈉離子電池由于其資源豐富、低溫性能好、充放電速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到了儲(chǔ)能領(lǐng)域的高度關(guān)注。從性能來(lái)看，鈉離子電池能量密度、循環(huán)壽命低于鋰電池，但其在低溫性能、快充方面更優(yōu);從成本和資源可獲得性來(lái)看，鈉元素儲(chǔ)量豐富，鈉離子電池材料成本低于鋰電池。
鈉離子電池組成與鋰離子電池類(lèi)似，主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜幾大部分組成。目前，常用的鈉離子正極材料主要為層狀過(guò)渡金屬氧化物、聚陰離子化合物和普魯士藍(lán)類(lèi)似物三類(lèi)。其中，層狀氧化物與三元材料類(lèi)似，聚陰離子化合物結(jié)構(gòu)則更接近磷酸鐵鋰，普魯士藍(lán)/白化合物是鈉電新增路線。
層狀氧化物與其他兩種路線相比，電化學(xué)性能最為優(yōu)異，理論比容量約240mAh/g，原料來(lái)源廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且合成方便，可復(fù)用鋰電路線程度高，產(chǎn)業(yè)傳導(dǎo)路徑順暢，最先具備產(chǎn)業(yè)化基本條件，目前發(fā)展最為成熟，走在產(chǎn)業(yè)化最前列。普魯士藍(lán)/白化合物成本低、倍率性能好，但體積能量密度低且除水困難。聚陰離子化合物循環(huán)性能好，但成本高、能量密度低、倍率性能差。鈉離子電池的負(fù)極主要為硬碳、軟碳和復(fù)合無(wú)定型碳材料等，其中硬碳儲(chǔ)鈉量高但成本也較高，是目前主流路線，而軟碳成本相對(duì)較低但儲(chǔ)鈉量也較低。電解液以六氟磷酸鈉為主流路線，與六氟磷酸鋰原理類(lèi)似，產(chǎn)線兼容度也較高，量產(chǎn)難度低。
2022年鋰資源價(jià)格波動(dòng)較大，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈加速發(fā)展，正負(fù)極工藝路線研究活躍，多家企業(yè)已開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化布局。未來(lái)鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域可憑借資源及成本優(yōu)勢(shì)占據(jù)一席之位。
2019年，中科院物理研究所和中科海鈉研發(fā)團(tuán)隊(duì)共同完成的100KWh鈉離子電池儲(chǔ)能電站示范運(yùn)行，為世界首座100KWh級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)能電站。目前已有多項(xiàng)鈉離子電池示范應(yīng)用項(xiàng)目完成備案、建設(shè)和已投入運(yùn)行。
(三)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求帶動(dòng)全釩液流電池發(fā)展，降本增效成為規(guī)模化發(fā)展需跨過(guò)的首要目標(biāo)
隨著“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”發(fā)展，以新能源+儲(chǔ)能為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)于長(zhǎng)時(shí)大容量?jī)?chǔ)能需求增加。全釩液流電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、電解液可循環(huán)使用、容量大、自放電率低、生命周期經(jīng)濟(jì)性好及環(huán)境負(fù)荷低，原料易回收等優(yōu)點(diǎn)，并能夠突破鋰離子電池在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方面的限制，因此具有一定的發(fā)展空間。液流電池通過(guò)電解液循環(huán)流動(dòng)為電池供給活性物質(zhì)，主要有全釩液流電池、鋅溴電池、鐵鉻電池、多硫化鈉溴電池4種技術(shù)路線，其中全釩液流電池的技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)完善度相對(duì)較高。
全釩液流電池是安全可靠的大容量長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方案，其工作原理為利用不同價(jià)態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電能的充放。全釩液流電池系統(tǒng)包含電堆、電解液和電解液儲(chǔ)罐、循環(huán)模塊及控制系統(tǒng)等。電解液為不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液，分別儲(chǔ)存在正負(fù)極的電解液儲(chǔ)罐中，充放電時(shí)，電解液經(jīng)泵作用從電解液罐循環(huán)流經(jīng)電池的正、負(fù)極室，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)充放電。電堆由電極、離子交換膜、雙極板、電極框等材料構(gòu)成。電解液是電池系統(tǒng)的核心，也是成本的主要組成，占全電池系統(tǒng)成本的41%。
全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是原材料的供應(yīng)和加工，核心原材料主要為釩礦、釩鈦磁鐵礦制備的五氧化二釩，中游包括電池系統(tǒng)的能源單元、功率單元及配套系統(tǒng)。性能方面，全釩液流電池的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為循環(huán)壽命極長(zhǎng)和容量規(guī)模易調(diào)節(jié)。全釩液流電池通過(guò)電解液中釩離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)和釋放，得益于充放電原理，理論上全釩液流電池可進(jìn)行無(wú)限多次的充放電。目前循環(huán)次數(shù)可達(dá)15000次以上，使用年限可達(dá)20年以上。
全釩液流電池的儲(chǔ)能容量由電解液容量和濃度決定，輸出功率由電堆大小和數(shù)量決定，因此其儲(chǔ)能容量和輸出功率可靈活調(diào)節(jié)。但其能量密度相對(duì)較低，一般為15-50Wh/kg，同鉛酸電池相當(dāng)，與鋰電池電池相較較低。因此全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際占地面積較大。但新能源配儲(chǔ)等大型儲(chǔ)能電站一般建設(shè)于遠(yuǎn)離城市、地廣人稀的區(qū)域，因此用地壓力不大，考慮全釩液流電池在安全性、環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)，在大型儲(chǔ)能建設(shè)的應(yīng)用方面有較大空間。安全性方面，全釩液流電池安全性較高，一方面電池工作溫度范圍為5-40℃，在室溫范圍;另一方面電解液為釩離子的稀硫酸水溶液，電池所有部件基本上都浸泡在溶液當(dāng)中，溶液有助于散熱，只要控制好充放電電壓，保持電池系統(tǒng)存放空間通風(fēng)良好，即可保證安全，不存在類(lèi)似鋰電池起火失控等問(wèn)題。
全釩液流電池原材料釩資源儲(chǔ)量豐富，約95%分布在中國(guó)、俄羅斯和南非，國(guó)內(nèi)發(fā)展全釩液流電池資源優(yōu)勢(shì)凸顯。全釩液流電池在使用過(guò)程中通常不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染物質(zhì)，也不會(huì)受外部雜質(zhì)的污染，回收處理的難度低。融科儲(chǔ)能建設(shè)的遼寧法庫(kù)國(guó)電龍?jiān)磁P牛石風(fēng)電場(chǎng)5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)2012年12月并網(wǎng)運(yùn)行，目前已運(yùn)行超10年，是至今全球運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的兆瓦級(jí)以上全釩液流電池系統(tǒng)，驗(yàn)證了全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的長(zhǎng)壽命、安全性和穩(wěn)定性。
自2022年以來(lái)，全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模增速加快，尤其是2023年上半年，國(guó)內(nèi)簽約釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目已超10個(gè)，合計(jì)裝機(jī)功率超3GW，是2022年已投運(yùn)釩電池儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的10倍以上。
目前，初始投資成本較高是制約全釩液流電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)。1-10h不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的初始投資成本為2100-7500元/kWh。2h左右儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)全釩液流電池系統(tǒng)的初始投資約為4500元/kwh，成本約為鋰電池的近2倍。
成本是制約全釩液流電池發(fā)展的核心問(wèn)題，而電解液成本是全釩液流電池系統(tǒng)成本的大頭。全釩液流電池的能量密度低，因此同規(guī)模下電池的電解液使用量較大，總成本較高。儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4h的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，初次投資成本約為3000元/kWh，其中電解液成本(價(jià)格)約占系統(tǒng)總成本的50%;而對(duì)于儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為10h的儲(chǔ)能系統(tǒng)，初次投資成本約為2100元/kWh，電解液的成本占系統(tǒng)總成本的70%。但由于電解液在循環(huán)過(guò)程中耗損較低，因此回收利用率較高。一旦借助合適的商業(yè)模式，可有效降低電解液模塊的成本，從而有效解決全釩液流電池初始投資較高的問(wèn)題。
推廣電解液租賃模式有望降低電解液初始投資成本，推動(dòng)電解液供給方、儲(chǔ)能電站業(yè)主等多方收益。2020年9月，英國(guó)全釩液流電池供應(yīng)商Invinity和美國(guó)釩生產(chǎn)商Bushveld公司合作創(chuàng)立的VERL(VanadiumElectrolyteRentalLimited)公司簽訂合同，為PivotPower提供十年的電解液租賃。國(guó)內(nèi)的公司也推出電解液租賃解決方案，如普能公司，業(yè)主只需承擔(dān)首次投資和電解液的定期租賃費(fèi)用，電解液租賃模式已在“樅陽(yáng)海螺水泥6MW/36MWh全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目及湖北棗陽(yáng)10MW光伏+3MW/12MWh全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目中順利應(yīng)用。據(jù)測(cè)算，租賃模式的初始投入約是購(gòu)買(mǎi)模式的一半，未來(lái)電解液租賃模式將成為推動(dòng)釩電池儲(chǔ)能商業(yè)應(yīng)用的重要模式。
另外，電堆的材料成本主要來(lái)自于離子交換膜等材料，目前離子交換膜很大程度依賴(lài)進(jìn)口，后續(xù)原材料降價(jià)疊加技術(shù)進(jìn)步和離子交換膜等材料的國(guó)產(chǎn)化有望推動(dòng)電堆成本下降。
隨著長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線的需求增長(zhǎng)，釩液流電池迎來(lái)發(fā)展空間，隨著電站等儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)長(zhǎng)拉長(zhǎng)、電解液租賃模式推廣、離子交換膜等關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)替代，全釩液流電池有望突破初始投入成本方面的限制，關(guān)注全釩液流電池的規(guī)模爆發(fā)。重點(diǎn)關(guān)注全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)鏈龍頭如釩礦資源企業(yè)、離子交換膜等關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)替代企業(yè)、電解液生產(chǎn)及布局新興電解液租賃模式的相關(guān)企業(yè)。
四、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)增量空間廣闊，新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展高成長(zhǎng)確定性強(qiáng)
需求高景氣疊加應(yīng)用場(chǎng)景多元，儲(chǔ)能技術(shù)路線競(jìng)相發(fā)展。儲(chǔ)能技術(shù)路線百花齊放，技術(shù)參數(shù)各有千秋。儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及用戶(hù)側(cè)均有應(yīng)用，多元應(yīng)用場(chǎng)景厚植多種技術(shù)路線發(fā)展沃土。抽水蓄能以長(zhǎng)壽命、運(yùn)行成本低以及安全性方面的優(yōu)勢(shì)，前期取得了較大規(guī)模的應(yīng)用。儲(chǔ)能電站等建設(shè)高景氣催生鋰電池裝機(jī)規(guī)模高歌猛進(jìn)，壓縮空氣等新型技術(shù)蓄勢(shì)待發(fā)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為237.2GW，其中抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比79.35%，首次低于80%，鋰離子電池等新型儲(chǔ)能累積裝機(jī)規(guī)模達(dá)45.7GW，占比19.3%，同比增長(zhǎng)80%。
1、鋰離子電池綜合性能優(yōu)越，也是電化學(xué)儲(chǔ)能主流路線。鋰離子電池具有能量密度高、充放電效率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展最快的新型儲(chǔ)能技術(shù)。鋰離子儲(chǔ)能電池正極材料以磷酸鐵鋰為主，在2023年1-7月儲(chǔ)能電池累計(jì)銷(xiāo)量及出口量中均占比超99%，國(guó)內(nèi)龍頭受益于磷酸鐵鋰路線認(rèn)可度提升優(yōu)勢(shì)凸顯，關(guān)注磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)龍頭企業(yè)。
大型儲(chǔ)能電站使用的儲(chǔ)能電池以方形電池為主，電芯容量正從280Ah向300Ah甚至更高快速迭代，關(guān)注布局280Ah及以上大容量及儲(chǔ)能專(zhuān)用電池的相關(guān)企業(yè)。方形電池長(zhǎng)薄化，疊片卷繞工藝形成競(jìng)爭(zhēng)之勢(shì)。疊片電池快速起量趨勢(shì)下，伴隨疊片設(shè)備工藝技術(shù)進(jìn)步，供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)市場(chǎng)空間較大，建議關(guān)注國(guó)產(chǎn)疊片機(jī)、極片沖切模具等技術(shù)設(shè)備的相關(guān)廠家。
戶(hù)用儲(chǔ)能方面，大圓柱電池加速滲透。多因素推動(dòng)下，戶(hù)用儲(chǔ)能有望爆發(fā)，大圓柱磷酸鐵鋰電池在應(yīng)用性能、安全性、循環(huán)壽命等方面優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)，大圓柱磷酸鐵鋰電池放量有望帶動(dòng)戶(hù)用電池供給端“變革”，關(guān)注布局戶(hù)用大圓柱磷酸鐵鋰電池相關(guān)企業(yè)，尤其是在全極耳、循環(huán)壽命提升方面具有技術(shù)壁壘的企業(yè)。
2、鈉離子電池容量逼近磷酸鐵鋰電池，資源優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)，有望在儲(chǔ)能等領(lǐng)域?qū)︿囯姵匦纬裳a(bǔ)充。從性能來(lái)看，鈉離子電池能量密度、循環(huán)壽命低于鋰電池，但其在低溫性能、快充方面更優(yōu);從成本和資源可獲得性來(lái)看，鈉元素儲(chǔ)量豐富，鈉離子電池材料成本較鋰電池有所降低。三種主要路線中，層狀氧化物與三元材料類(lèi)似，聚陰離子化合物結(jié)構(gòu)則更接近磷酸鐵鋰，普魯士藍(lán)/白化合物為鈉電新增路線。層狀氧化物電化學(xué)性能最為優(yōu)異，理論比容量較高，原料來(lái)源廣且合成方便，可復(fù)用鋰電路線程度高，產(chǎn)業(yè)傳導(dǎo)路徑順暢，最先具備產(chǎn)業(yè)化基本條件，目前發(fā)展最為成熟，短期關(guān)注布局層狀氧化物路線相關(guān)企業(yè)。
3、隨著長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線需求增長(zhǎng)，全釩液流電池迎來(lái)發(fā)展空間。全釩液流電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、容量大、生命周期經(jīng)濟(jì)性好及環(huán)境負(fù)荷低等優(yōu)點(diǎn)，并能夠突破鋰離子電池在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能方面的限制，因此具有一定的發(fā)展空間。目前初始投資成本較高是限制其發(fā)展的重要因素，隨著電站等儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)長(zhǎng)拉長(zhǎng)、電解液租賃模式推廣、離子交換膜等關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)替代，全釩液流電池有望突破初始投入成本方面的限制，關(guān)注全釩液流電池的規(guī)模爆發(fā)。重點(diǎn)關(guān)注全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)鏈龍頭如釩礦資源企業(yè)、離子交換膜等關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)替代企業(yè)、電解液生產(chǎn)及布局新興電解液租賃模式的相關(guān)企業(yè)。
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報(bào)告出品方/作者：粵開(kāi)證券，陳夢(mèng)潔、儲(chǔ)楊陽(yáng)、楊騰飛
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