电化学储能丨最具应用潜力的储能方案

6086 2022-04-11

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一、电化学储能：最具应用潜力的储能方案

储能技术路线多样，机械储能技术成熟，电化学储能潜力最大。从技术路径上看，储能行业分为电化学储能、机械储能、电磁储能三大类型，另外还有储氢、储热等尚不成熟的技术，没有形成产业规模。

1. 机械储能。机械储能中应用最广、技术最成熟的是抽水储能。根据CNESA，我国2020 年抽水储能累计装机占总储能装机的89.3%。但是抽水储能对地形、岩层、水文等自然环境要求较高，选址苛刻，并且建设周期长。压缩空气储能技术也较成熟，在美国、澳大利亚等地有大规模应用，但因为选址十分有限，同时响应速度较慢，故在我国还没有大规模应用。飞轮储能具有持续时间段、容量小等特点，在UPS、调频系统等方面有专门应用。
2. 电磁储能。电磁储能更适用于放电时间短、响应速度快的功率型储能。其中超级电容器储能可以与其他储能联合使用，用于调频。超导储能响应速度极快，适用于特定领域，尚处于实验性阶段。
3. 电化学储能。2021 年以来，配套存量集中式风光发电站的相关储能政策频繁出台，考虑自然环境和响应速度、长期经济性等，电化学储能逐渐成为主要解决方案。细分来看，磷酸铁锂短期性价比更佳，钠电池也有望长期占据一定份额。

二、电化学储能：产业链拆解

基于上述分析，我们认为电化学储能未来增长潜力最佳，因此下面重点探讨电化学储能行业。

电化学储能产业链分为上游设备商、中游集成商、下游应用端三部分。上游设备包括电池组、储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）、热管理和其他设备等，多数从业者为其他相近领域延伸而来；中游环节核心为系统集成+EPC；下游主要分为发电端、电网端、户用/商用端、通信四大场景。储能产业链多数企业参与其中1-2 个细分领域，少数企业从电池到系统集成甚至EPC 环节全参与。

具体来看：

1.电池组是储能系统最主要的构成部分。不同技术路线的电池使用材料不同，在能量密度、功率密度、成本等方面各有差异，所适用的领域也各不相同。根据NEC的测算，从全生命周期的角度看，锂离子电池、铅酸电池与液流电池的前期投资成本不相上下，但考虑到后期维护，锂离子电池显现出明显的成本优势。目前钠硫电池尚未形成成熟的产业链，但其有望成为成本较低的技术种类。
2.电池管理系统（BMS）主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等。
3.能量管理系统（EMS）负责系统整体的数据采集、网络监控和能量调度等。
4.储能变流器（PCS）可以控制储能电池组的充电和放电过程，进行交直流的变换。
5.系统集成商提供集合了电池组、BMS、EMS、PCS，并根据发电厂、工商业、家庭等不同场景设计不同的一体化解决方案。工程总承包商（EPC）对具体储能项目的设计、采购、施工、试运行等进行承包落地。

三、应用场景：聚焦三大细分领域

应用场景主要分为发电侧、电网侧、用户侧三大类，辅助服务、便携式储能等细分领域蓄势待发。

发电侧：集中式可再生能源并网产生平滑发电出力功率、减少弃风弃光的需求。风光电站配置储能后基于电站出力预测和储能放电调度，可对间歇性、波动性的可再生能源发电出力进行平滑控制，满足并网需求，以此提高可再生能源利用率。

电网侧：电能的不稳定性产生电力调峰、系统调频和其他辅助运行需求。在电源系统内，电负荷波动、频率变化会造成发电效率下降，通过储能的方式可以实现电负荷的削峰填谷以及频率的快速灵活调节。在输配电系统内，针对突发的线路阻塞、负荷增加等问题，可以通过储能辅助动态运行，实现机动电能储存，保障电能质量与系统安全稳定运行。

用户侧：终端用户的峰谷套利、自用备用、移动便携等多种需求催生多种储能应用。在实施峰谷电价的市场中，通过低电价时给储能系统充电、高电价时给储能系统放电，实现峰谷电价差套利。对于安装光伏的家庭和工商业用户，配置储能可以更好地利用光伏电力，降低用电成本。对于耗电量较大的工业终端，配置储能可以调节峰谷、应对备用。移动便携式储能属于利基市场，与常规手机充电宝差异在于电量、体积、重量更大，更适合户外出行时提供持续大功率电源使用，主要用于户外活动、应急备灾等，市场空间较大。