儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)成中，電池是儲(chǔ)能系統(tǒng)最重要的組成部分。儲(chǔ)能電池一般指的是儲(chǔ)能蓄電池，儲(chǔ)能蓄電池主要是指使用于太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及可再生能源儲(chǔ)蓄能源用的蓄電池。

儲(chǔ)能電池的概念及分類

儲(chǔ)能電池是電化學(xué)儲(chǔ)能的主要載體，通過(guò)電池完成能量?jī)?chǔ)存、釋放與管理的過(guò)程。目前主流的儲(chǔ)能電池有鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池、液流電池。其中，鋰離子電池是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能電池。

儲(chǔ)能電池行業(yè)定義與分類

行業(yè)發(fā)展歷程

儲(chǔ)能電池行業(yè)的發(fā)展歷程共分為三個(gè)階段：分別是2000-2015年的萌芽期，2016-2019年的擴(kuò)張期以及2020年至今的發(fā)展期。

早期儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模小，國(guó)家尚未出臺(tái)相關(guān)政策。2016年后，鋰離子逐漸取代鉛蓄電池開(kāi)始被廣泛應(yīng)用。2017年，首個(gè)儲(chǔ)能行業(yè)指導(dǎo)性政策——《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》出臺(tái)，明確行業(yè)發(fā)展目標(biāo)。2020年后，磷酸鐵鋰電池成為行業(yè)主流。

行業(yè)政策背景

2017年，我國(guó)發(fā)布了儲(chǔ)能行業(yè)第一個(gè)指導(dǎo)性政策《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，從技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用示范等多方面為行業(yè)進(jìn)行了明確部署。隨后，一系列政策出臺(tái)，持續(xù)引導(dǎo)和支持儲(chǔ)能電池行業(yè)健康發(fā)展。

行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游材料及設(shè)備、中游電池制造及系統(tǒng)集成安裝、下游應(yīng)用。

1、上游

我國(guó)儲(chǔ)能電池以磷酸鐵鋰電池為主，儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈上游以磷酸鐵鋰電池原材料為主，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等。集成系統(tǒng)設(shè)備主要包括涂布機(jī)、攪拌機(jī)等。

2、中游

產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為儲(chǔ)能系統(tǒng)及集成。儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、儲(chǔ)能逆變器（PCS）四個(gè)部分，其中最核心的是由電池組與電池管理系統(tǒng)組成的儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖

3、下游

產(chǎn)業(yè)鏈下游為儲(chǔ)能電池的應(yīng)用。儲(chǔ)能電池的應(yīng)用領(lǐng)域包括電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。

電源側(cè)儲(chǔ)能的主要需求為光伏、風(fēng)力等可再生能源并網(wǎng)，平滑電力輸出；電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能以電力輔助服務(wù)為主；用戶側(cè)儲(chǔ)能主要為分時(shí)管理電價(jià)。其中，電源側(cè)應(yīng)用最廣泛。

4、企業(yè)分布情況

從產(chǎn)業(yè)鏈全景來(lái)看，在上游領(lǐng)域，電芯原材料代表企業(yè)有德方納米、貴州安達(dá)、貝特瑞、天賜材料、恩捷股份、星源材質(zhì)等公司;電池生產(chǎn)設(shè)備商有杭可科技、先導(dǎo)智能、北方華創(chuàng)、贏合科技等企業(yè)。

在產(chǎn)業(yè)鏈中游，電池組制造的代表企業(yè)有寧德時(shí)代、比亞迪、?；履茉?、國(guó)軒高科等;電池管理系統(tǒng)制造代表企業(yè)有科工電子、高特電子、高泰昊能等;儲(chǔ)能變流器制造代表企業(yè)有陽(yáng)光電源、科華恒盛、南瑞繼保等;能量管理系統(tǒng)制造代表企業(yè)有派能科技、國(guó)電南瑞、中天科技、平高電氣等;儲(chǔ)能系統(tǒng)集成代表企業(yè)有庫(kù)博能源、猛獅科技、南都電源、電氣國(guó)軒等;儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝代表企業(yè)有永福股份、特變電工、正泰電器、中國(guó)電建、中國(guó)能建等。

產(chǎn)業(yè)鏈下游系統(tǒng)應(yīng)用代表企業(yè)主要有國(guó)家能源、國(guó)投電力、中國(guó)華能、中核集團(tuán)等。

行業(yè)市場(chǎng)分析

1.出貨量

由于俄烏地緣沖突導(dǎo)致的歐洲能源危機(jī)，疊加國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)改革，2022年儲(chǔ)能鋰電池出貨量延續(xù)了上一年強(qiáng)勁增長(zhǎng)的勢(shì)頭，全年出貨量達(dá)到130GWh，同比增長(zhǎng)170.8%。

2.市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

2022年電力儲(chǔ)能電池出貨量最大達(dá)92GWh，同比增長(zhǎng)216.2%，占比70.8%。戶用儲(chǔ)能電池緊隨其后，出貨量25GWh，同比增長(zhǎng)354.5%，占比19.2%。通信儲(chǔ)能電池出貨量9GWh，同比減少25%，占比6.9%。便攜式儲(chǔ)能電池出貨量4GWh，同比增長(zhǎng)207.7%，占比3.1%。

3.新增裝機(jī)量

受益于電池成本的持續(xù)下降和政府政策的刺激，我國(guó)儲(chǔ)能電池在2017年0.3GWh新增投入運(yùn)營(yíng)的裝機(jī)量的基礎(chǔ)上，于2021年實(shí)現(xiàn)了5.8GWh的新增裝機(jī)量，2017-2021年我國(guó)儲(chǔ)能電池新增裝機(jī)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)109.7%。在國(guó)家能源轉(zhuǎn)型及碳中和戰(zhàn)略背景下，儲(chǔ)能電池是電力系統(tǒng)改革和新能源電力建設(shè)的重要組成部分，預(yù)計(jì)到2023年將達(dá)7.1GWh。

4.競(jìng)爭(zhēng)格局

我國(guó)動(dòng)力儲(chǔ)能電池行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局較為集中，頭部效應(yīng)較為明顯。2021年中國(guó)儲(chǔ)能電池出貨量達(dá)48Gwh，同比增長(zhǎng)2.6倍，寧德時(shí)代儲(chǔ)能電池市場(chǎng)份額達(dá)59.7%。比亞迪排名第二，儲(chǔ)能電池市場(chǎng)份額16.0%。中航鋰電排名第三，儲(chǔ)能電池市場(chǎng)份額4.3%。國(guó)軒高科占比達(dá)4%。

6.重點(diǎn)企業(yè)分析

目前，在電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)中，鋰離子電池尤其是磷酸鐵鋰電池占據(jù)主要市場(chǎng)，伴隨著全球儲(chǔ)能市場(chǎng)需求的爆發(fā)，2022年來(lái)，寧德時(shí)代、億緯鋰能、欣旺達(dá)、鵬輝能源等動(dòng)力電池廠商競(jìng)相在儲(chǔ)能賽道上擴(kuò)產(chǎn)。

各類儲(chǔ)能電池概況

1、鋰離子電池：電化學(xué)儲(chǔ)能主流路線

鋰離子電池由四大要素組成，分別是正極、負(fù)極、電解液和隔膜。鋰離子電池通過(guò)鋰離子在正負(fù)極電極材料中的嵌入和脫嵌實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)。鋰離子電池能量密度較高，壽命長(zhǎng)，因此正逐漸成為電化學(xué)儲(chǔ)能的主流路線。

根據(jù)正極材料的不同，鋰離子電池又分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元電池等。

磷酸鐵鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域綜合優(yōu)勢(shì)顯著，其能量密度適中，安全性、使用壽命均優(yōu)于其他電池類型，且成本較低；

鈷酸鋰電池因金屬鈷的稀缺性價(jià)格遠(yuǎn)高于其他電池，且循環(huán)壽命、安全性差，因此在儲(chǔ)能領(lǐng)域幾乎無(wú)應(yīng)用；

錳酸鋰電池能量密度與磷酸鐵鋰電池相近，價(jià)格雖低于磷酸鐵鋰，但使用壽命低導(dǎo)致其全生命周期度電成本高于磷酸鐵鋰電池，所以應(yīng)用較少；

三元電池能量密度遠(yuǎn)高于其他電池類型，使用壽命也可以達(dá)到8-10年，但安全性相對(duì)較差，成本遠(yuǎn)高于磷酸鐵鋰電池，因此在不需要極高能量密度的儲(chǔ)能領(lǐng)域，應(yīng)用前景弱于磷酸鐵鋰電池。

2、鉛酸電池：早期主導(dǎo)技術(shù)路線

鉛酸電池是以二氧化鉛為正極、金屬鉛為負(fù)極、硫酸溶液為電解液的一種二次電池，發(fā)展至今已有150多年歷史，是最早規(guī)?；褂玫亩坞姵亍ｃU酸電池的儲(chǔ)能成本低，可靠性好，效率較高，廣泛應(yīng)用于UPS，也是我國(guó)早期大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能的主導(dǎo)技術(shù)路線。但因?yàn)殂U酸電池循環(huán)壽命短、能量密度低、使用溫度范圍窄、充電速度慢，且鉛金屬對(duì)環(huán)境影響較大，鉛酸電池未來(lái)應(yīng)用將會(huì)受極大程度限制。

鉛酸電池構(gòu)成

3、液流電池：適用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能

液流電池技術(shù)路徑包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等，其中，全釩液流電池綜合性能最佳、商業(yè)化程度最高。液流電池功率取決于電極反應(yīng)面積大小，存儲(chǔ)容量則取決于電解液體積與濃度，故液流電池規(guī)模大小設(shè)計(jì)更為靈活多變。液流電池在電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中占比較低，發(fā)展進(jìn)入提速階段。

釩液流電池全生命周期成本更低，相較于鋰電池具有成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，適用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。由于全釩液流電池的電解液可再生循環(huán)使用，因此其殘值很高。

同樣以儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4小時(shí)的釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，其中廢金屬的殘值估值為300元/kW，折合為75元/kWh，電解液殘值約為原有的70%即1050元/kWh，合計(jì)殘值為1125元/kWh，實(shí)際成本為1875元/kWh。而對(duì)于儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為10小時(shí)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，廢金屬殘值折合為30元/kWh，合計(jì)殘值為1080元/kWh，實(shí)際成本僅為1020元/kWh。因此，對(duì)于全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能時(shí)間越長(zhǎng)，其全生命周期成本越低。儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)分別為4小時(shí)和10小時(shí)的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)生命周期成本估算。

4、鈉電池有望大規(guī)模應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域

鈉電池基于鋰電池技術(shù)，目前正處于產(chǎn)業(yè)化階段，發(fā)展前景廣闊。鈉電池的工作原理與鋰電池相似，具備安全性高、成本低廉、低溫性能好等特點(diǎn)，可適配儲(chǔ)能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。

鈉離子電池工作原理與鋰離子電池類似，利用鈉離子在正負(fù)極之間嵌脫過(guò)程實(shí)現(xiàn)充放電。鈉離子電池相對(duì)磷酸鐵鋰電池安全性能、低溫性能、快充性能更高，成本更低，且鈉資源遠(yuǎn)比鋰資源豐富且遍布全球各地，若鈉離子能夠廣泛應(yīng)用，我國(guó)將很大程度上擺脫目前鋰資源受限的情況。鈉離子電池劣勢(shì)主要體現(xiàn)在循環(huán)次數(shù)較低和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟。目前鈉電池循環(huán)壽命普遍在2000-3000次，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟則導(dǎo)致上游價(jià)格較高，鈉電池成本優(yōu)勢(shì)無(wú)法顯現(xiàn)。

綜合而言，鋰電池、鈉電池與全釩液流電池發(fā)展空間較大。這三者廣泛與風(fēng)電、光伏配合使用，全釩液流電池主要用于4小時(shí)以上長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，鈉電池將在大型儲(chǔ)能電站中對(duì)鋰電池形成一定替代，對(duì)能量密度敏感性較高的工商業(yè)與家用儲(chǔ)能中，鋰電池仍將占主導(dǎo)地位。

儲(chǔ)能和動(dòng)力電池的區(qū)別

儲(chǔ)能電池及動(dòng)力電池兩者在應(yīng)用場(chǎng)景、性能要求、使用壽命、電池類型、面臨的競(jìng)爭(zhēng)等方面都存在著較大差異。

儲(chǔ)能電池發(fā)展趨勢(shì)

1．鋰離子電池逐步取代鉛酸蓄電池

電池是效率較高的儲(chǔ)能方式。鋰離子電池具有環(huán)境污染小、能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、倍率性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，隨著其成本下降，鋰離子電池的經(jīng)濟(jì)性開(kāi)始日益凸顯，在儲(chǔ)能市場(chǎng)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。新建電池儲(chǔ)能設(shè)施更加廣泛地采用鋰離子電池，已投入使用的存量鉛酸蓄電池也逐漸被鋰離子電池所取代。未來(lái)，儲(chǔ)能鋰離子電池市場(chǎng)發(fā)展前景較大。

2.磷酸鐵鋰電池備受青睞

在儲(chǔ)能鋰離子電池中，磷酸鐵鋰電池相比三元材料電池更具優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)鋰離子電池發(fā)展的主流方向，主要原因在于：儲(chǔ)能電池主要關(guān)注電池生產(chǎn)使用的經(jīng)濟(jì)性，更多考慮電池成本、循環(huán)性能、全生命周期成本等因素。因此，磷酸鐵鋰電池因其低生產(chǎn)成本、高循環(huán)次數(shù)等優(yōu)勢(shì)備受青睞。

儲(chǔ)能電池行業(yè)發(fā)展前景

來(lái)源：國(guó)際能源網(wǎng)/儲(chǔ)能頭條