專家解讀丨儲能產品未來探索與競爭力評估

Mondo 科技 更新 2024-01-29

創新產品和解決方案的推出,將進一步推動可再生能源產業的發展,為構建清潔高效的能源體系做出重要貢獻。 為確定儲能產品未來發展方向,2024年12月12日特邀儲能領跑者聯盟劉家明,中巨集科創新能源科技(浙江)電力電子總監。通過線上會議的形式,解讀儲能產品未來趨勢,以下是會議的核心觀點和採訪記錄。

[核心觀點]。

1、儲能產品迭代的驅動力是市場需求,目前需求不明確,導致產品同質化嚴重,產品迭代主要由電芯迭代驅動。 未來,隨著儲能市場需求的不斷明確,產品將出現差異化,例如,電源側配儲以容量型長期儲能產品為主,電網側既需要容量型儲能產品調峰,又需要1C、2C功率型儲能產品調頻, 而大多數工商業產品將是 05C容量儲能將是中流砥柱,超級充電站將以短期電力產品為主。 我個人更看好掌握各環節核心技術,垂直整合布局的企業。

2、個人判斷,鋰離子電池儲能未來在工商業儲能中的發展空間非常大,主要考慮:1)綜合成熟度最高;2)高能量密度,節省占地面積;3)小容量產品設計,降低電池一致性難度。目前,比較顯著的制約因素是消防問題。

[採訪記錄]。

q:目前大型儲能與工商業儲能在儲能系統上的重點有什麼異同?

相似之處:安全性、迴圈壽命和產品質量都很重要。 安全性是最關鍵的因素之一,是儲能安裝和使用的底線,迴圈壽命和產品**將影響整個儲能系統的盈利能力。

差異:目前,電源側更注重初期投資成本,而電網側和工商業儲能更注重全生命週期成本。

電源側:電源側配儲主要是平息新能源風光發電帶來的不確定性,減少對電網的影響,解決新能源消納問題。 收益主要以峰谷套利為主,輔助服務呼叫量相對較小,收益率相對較差,因此供電方更關注儲能系統的初始投資金額。 同時,由於大型風光基地往往建在沙格貧瘠地區,自然環境比較惡劣,風沙量大,人員維護成本高,對產品安全穩定有特殊要求。

網格側:由於電網本身對電力供需缺口的位置和時機有較好的了解,因此電網側的儲能通常具有更高的利用率和更好的收益,因此在投資時,包括初始投資成本和運維成本在內的全生命週期成本更為重要。 但目前,由於電網側儲能的實際需求並不旺盛,因此實際投入運營的電網側儲能並不多。

工商業儲能:一般我們把直接接入10kV及以下電網的產品稱為工商業儲能。 工商業儲能的主流產品可分為集中式和整合式機櫃兩大類,集中式類似於大型儲能,其功率和容量可以達到MWh級別,而整合櫃則在幾百度電水平左右。 目前主要應用於高耗能行業或園區,企業本身或園區的業主更關心整個生命週期的成本和產量,會計算出清晰的經濟賬目。 目前,工商業儲能的主流需求是峰谷套利和減少電網擴張投資。

峰谷套利:工商業儲能最常見的盈利模式是峰谷套利,以浙江為例,按照初始投資成本為125元Wh,電池迴圈壽命為8000次,系統迴圈壽命為6000次(對應10-12年),投資回收期約為4-4年5年後,即使未來電價差距縮小,也能在5-6年左右恢復到成本,整體投資回報還是非常可觀的。

在減少電網擴張投資方面:主要是超級充電站場景的需求,因為超級充電站在低峰期的電力需求不大,但高峰期會有較大的瞬時電力需求,如果電力系統不斷擴容,是划算的。 儲能可用於平滑對電能的需求,而相對較低的入口容量可用於實現較大的瞬時功率輸出。 對於充電站業主或充電站運營商來說,可以用最小的初始投資實現最大的車輛充電需求。

q:對電力側儲能需求未來趨勢有何看法?

我個人認為,電力側儲能正處於政策驅動階段,目前業主之所以注重初期投資成本,也是因為呼叫次數少,回報率差。 這也是國內大儲能市場不斷內卷、儲能系統創歷史新低的重要原因之一。 未來,隨著風能、太陽能等新能源裝機滲透率的提高,電力側儲能將是調峰填谷的非常有效的補充,當電網開始用於大規模排程時,未來供電側的重點將逐漸轉向全生命週期成本。

目前風能和太陽能的滲透率可能在20%左右,有業內專家認為,電網電力系統對儲能的需求沒有那麼高,電網可以通過內部排程系統來穩定新能源帶來的波動,吸收新能源電力,但當新能源滲透率超過30%時, 電網可能需要通過大規模儲能來維持電網的穩定性。

q:針對不同領域,儲能產品未來的發展方向是什麼?

目前行業的現狀是,大多數儲能廠商僅靠一兩種產品贏得世界,產品差異化很小,個人判斷未來儲能產品會有所差異化,不同的需求場景、不同的盈利模式會催生出多種儲能產品。 未來,不會只有峰谷套利等盈利模式。

在大儲備方面:往年,最熱的是5MWh風冷,3.44MWh液冷,大多數廠家都是這樣,但未來,儲能產品在電源側和電網側都會出現技術差異化。

電源側:配電和儲能主要是為了穩定新能源發電的不確定性,需要基於容量的儲能。 目前的2小時儲能系統可能無法滿足未來的需求,未來除了鋰電池外,其他長期的儲能技術路線如液流也將有乙個比較大的階段。

網格側:配電和儲能更多的是保持電網的穩定性,包括頻率和電能的穩定性,這就要求既有功率型儲能進行調頻,又需要容量型儲能調峰。 調頻通常需要更多的功率,持續時間較短,未來可能會有1C甚至2C的儲能系統。

工商業儲能:

普通峰谷套利場景:容量型儲能系統,應應對兩充兩放或三充三放電,標準為05C系統就足夠了。

充電樁場景:偏置功率儲能系統。 未來,隨著汽車電壓等級平台的完善和充電樁功率的增加,充電時間將逐漸縮短,可能在半小時內充電,因此對儲能系統的需求可能是短期的大功率電源產品。

在我個人的判斷中,未來鋰離子電池儲能在工商業儲能方面有很大的發展空間,主要考慮:1)綜合成熟度最高:目前,鈉電等其他技術路線在迴圈率、能量密度、成本等綜合性能上暫時無法與鋰電池相提並論2)高能量密度,節省占地面積;能量密度對不同技術路線的影響將直接影響儲能產品的占地面積,工商業本身的土地成本也將是乙個重要的考慮因素3)小容量產品設計,降低電芯一致性難度工商業儲能通常設計容量相對較小,電芯相對較小,因此實現電芯一致性的難度相對較低。

q:大容量電池有什麼看法?

大電芯可以通過減少電池數量來有效降低度電成本,提高電芯的一致性。 我個人判斷,市面上主流的280ah電芯會逐漸轉向314ah電芯。 大容量電芯本身的方向沒有問題,關鍵在於電芯用哪種方式增加容量,如何保證產品的成本降低和安全性。 它可能是通過電化學體系的改變、電池材料的改變、電池設計規範的改變或其他方式。 我個人判斷,電池片的發展路徑是短期內優化材料和設計,小步執行,中期會有各種階段性的跨越式發展,直到最終的顛覆性技術出現。

目前的主流創新是在原有電芯規格的基礎上,盡可能增加有效材料的比例,從220ah、280ah到314ah甚至320ah都在走這條路,但這條路是有極限的,280ah已經是乙個非常先進的設計和製造工藝,314ah電芯基本接近理論極限值, 然後需要通過堆疊來提高電池容量,考慮到配套材料配方、工藝、裝置、良率等問題,整體價效比可能不優於280ah或314ah。此外,在設計和生產理論限制時,在安全方面可能存在一定的風險。 如果出現產品質量問題,無論是財務成本還是製造商本身的品牌形象都會丟失。

目前市面上也有一些新尺寸規格的電芯,比如海辰的MIC1130Ah電芯,以及之前推出的560Ah電芯,都在尺寸上有所變化。 電芯本身的尺寸沒有標準,目前主流的方殼電芯也是廠家設計的,大家覺得設計好又合理,然後逐漸加入並形成主流。

我個人判斷,短葉片形式的電芯可能是未來的乙個方向,現在的電芯很厚,但要想成為未來的乙個方向,需要整合商、電芯、業主等環節的共同推動。

q:儲能系統產品的迭代驅動力有哪些?

我個人認為,迭代的力量來自於需求,可以是政策需求(比如依靠峰谷電價政策進行套利,需要二充二放電的儲能產品),也可以是市場本身存在的需求。 未來,隨著市場的分化和需求的明確,不同的整合商可能會推出不同的產品,採用不同的技術路線,屆時產品迭代的驅動力將是市場需求,這也是真正的商業發展。 市場的需求也要求使用者端、元器件供應商和儲能整合商之間不斷的溝通和碰撞,不斷的迭代和清晰。

過去,大多數產品迭代都是由電芯的迭代驅動,儲能產品是根據電芯數量和相應的電壓來設計的。 例如,215kWh儲能產品之所以設計為215kWh,是因為儲能產品採用750V左右的直流母線連線400V電網,750V對應約240個280Ah電池,對應215kWh容量。 當電芯公升級到314ah時,容量增加到約260kWh。

【q&a】

q:當前和未來儲能產品的電壓等級發展情況如何?

在大儲備方面:它將針對1500V的上限來做,因為1500V是低壓和中壓的邊界,如果進入中壓的範疇,產品的成本和保護要求會非常高。 因此,在直流系統中不超過1500V,在交流系統中不超過690V,然後通過變壓器實現併網。

工商業:目前,90%以上的工商業行業都是400V交流併網,正常情況下,對應的直流要求在750V左右,對應600V-900V的最佳範圍。 由於電芯本身的不確定性和差異性,單個串聯電芯的故障會影響單個串聯電路,未來可能會出現一些低壓系統,即只有2-3個電池組串聯,通過PCS轉換後直接併網, 因此,工業和商業產品將有更多的直流側電壓型別。

q:對儲能市場競爭格局的看法?

從22年到23年,據說整個市場增加了近10,000家新公司,但最終肯定不會有那麼多人能在這個市場上生存或留下。 我個人認為,未來垂直整合的企業會有更多的競爭優勢,就像中巨集科創一樣,從電芯和PCS開始,在BMS和EMS上也做了大量的投入,未來除了整合之外,對各個環節核心技術的掌握將是企業的核心競爭力之一。

q:對工商業儲能發展的制約因素有何看法?

目前比較重要的制約因素之一是安全和防火問題。 儲能系統不夠安全,而鋰電池相對活躍且危險,因此防火非常重要。 目前,我國還沒有非常完善的消防法規,這使得在建築物中放置儲能系統基本上是不可能的。 中巨集科創也在做一些浸沒式儲能系統,力求接近本質安全,解決電芯出現問題時熱擴散問題,浸沒式技術可以應用於大型儲能、工商業、家庭儲存等領域,最佳應用場景是在機房、資料中心等對安全要求非常高的場合, 未來隨著整體成本的降低,在大型儲存領域,工業和商業都可以應用。

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