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2021年中國儲能電池產(chǎn)業(yè)全景圖譜2021-07-27 08:03

電化學(xué)儲能的實現(xiàn)靠儲能電池實現(xiàn),儲能電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,主要以鋰離子電池、液流電池、鉛蓄電池和鈉基電池等儲能技術(shù)為主。對于一個完整的儲能系統(tǒng),一般包括電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)以及儲能變流器(PCS)四大組成部分。未來,儲能電池產(chǎn)品將朝著大容量、大型化、易回收和數(shù)字化等方向發(fā)展,推動儲能產(chǎn)業(yè)進一步擴大。

產(chǎn)業(yè)概況

1、定義:電化學(xué)儲能依靠儲能電池實現(xiàn)

儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導(dǎo)磁儲能、電池儲能等,其中,電化學(xué)儲能在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。通過電化學(xué)儲能技術(shù),電能以化學(xué)能的形式存儲下來,并適時反饋回電力網(wǎng)絡(luò)。

從技術(shù)路徑來看,電化學(xué)儲能的實現(xiàn)靠儲能電池實現(xiàn),儲能電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,主要以鋰離子電池、液流電池、鉛蓄電池和鈉基電池等儲能技術(shù)為主。其中,鋰離子電池在現(xiàn)有電化學(xué)儲能裝機中占比90%,主要分為三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池等。

2、產(chǎn)業(yè)鏈剖析:下游的應(yīng)用場景主要為電力系統(tǒng)儲能

儲能電池產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游原材料及設(shè)備、中游儲能系統(tǒng)及集成、下游電力系統(tǒng)儲能應(yīng)用。儲能電池上游的原材料主要包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜以及結(jié)構(gòu)件等;上游的集成系統(tǒng)設(shè)備主要包括涂布機、攪拌機等。產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為儲能系統(tǒng)的集成與制造,對于一個完整的儲能系統(tǒng),一般包括電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)以及儲能變流器(PCS)四大組成部分。產(chǎn)業(yè)鏈下游的應(yīng)用場景主要發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的電力系統(tǒng)儲能。

儲能電池只要以鋰電池的形態(tài)存在,其上游原材料主要是鋰電池上游的參與者,其中,杉杉股份是上游原材料的重要參與者,其對正極材料、負極材料和電解液市場均有布局。儲能電池中游的儲能系統(tǒng)及集成主要參與者分為電池公司和軟件公司,前者主要生產(chǎn)鋰電池,如比亞迪、寧德時代,后者只要對儲能電池的軟件進行研發(fā),如派能科技、陽光能源。儲能電池產(chǎn)業(yè)鏈下游電力系統(tǒng)儲能的發(fā)電側(cè)主要由五大發(fā)電集團完成;在電網(wǎng)側(cè)主要企業(yè)有國網(wǎng)江蘇、許繼集團、平高集團等。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程:行業(yè)處在鐵鋰成勢時期

在2012年之前,在電化學(xué)儲能領(lǐng)域,主要使用的是鉛蓄電池、納基電池和液流電池,但由于鉛蓄電池壽命較短,制造過程中易產(chǎn)生環(huán)境污染;鈉基電池存在短路燃燒的風(fēng)險;液流電池系統(tǒng)效率低、原材料價格高、環(huán)境溫度要求高等問題,2012-2020年,鋰電池開始被廣泛應(yīng)用,鋰離子電池占全球電化學(xué)儲能累計裝機規(guī)模由2012年的26%提升至2019年88.8%。2020年之后,由于磷酸鐵鋰具有相對較長的循環(huán)壽命、相對較好的安全性、相對較低的成本,預(yù)計在未來將是儲能的主流技術(shù)。

上游供給情況:上游材料產(chǎn)量呈增長態(tài)勢

儲能電池上游主要為電池原材料,包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜以及結(jié)構(gòu)件等,從鋰電池的成本結(jié)構(gòu)來看,正極材料的占比最大,為44%,其次是隔膜,占比為14%,負極材料占比為10%。

由于全球各領(lǐng)域鋰電池需求大幅增長,高工鋰電調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,2016-2020年,我國儲能電池上游材料產(chǎn)量及出貨量均呈上升態(tài)勢。2020年,中國鋰電正極材料出貨量達到51萬噸,同比增長26.24%;鋰電負極材料出貨量達到36.5萬噸,同比增長35%;電解液市場出貨25萬噸,同比增長36.61%;鋰電隔膜出貨量達到37.2億平米,同比增長36%。

下游發(fā)展情況:下游發(fā)電側(cè)需求大幅提升

電化學(xué)儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用場景廣泛,可分為發(fā)電側(cè)、 輸配電側(cè)和用電側(cè)三大場景。  其中,發(fā)電側(cè)包括電力調(diào)峰、可再生能源并網(wǎng)等;輸配電側(cè)主要用于緩解電網(wǎng)阻塞、延緩輸配電設(shè)備擴容升級、輔助狀態(tài)運行和系統(tǒng)調(diào)頻等;用電側(cè)主要用于電力自發(fā)自用、峰谷價差套利、容量費用管理和提升供電可靠性等。

2018-2020年,我國儲能電池行業(yè)裝機數(shù)量占比在發(fā)電側(cè)領(lǐng)域提升較快,2020年占比達到60.2%,同比上升23.2個百分點;用戶側(cè)的裝機數(shù)量占比從2018年的39.9%下降至2020年的2%;電網(wǎng)側(cè)的裝機數(shù)量占比為37.8%。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、供給:出貨量持續(xù)上升,新增儲能項目占全球三分之一

按照儲能項目投運分布來看,中國、美國和歐洲占據(jù)2020年全球儲能市場的主導(dǎo)地位,三者合計占全球新增投運總規(guī)模的86%。其中,中國的新增投運項目占比最大,占總規(guī)模的33%。

在新能源汽車不斷推廣以及電池技術(shù)不斷進步的背景下,我國電化學(xué)儲能發(fā)展迅速。目前,電化學(xué)儲能主要以鋰電池為主,市場份額約為90%。2018-2020年國內(nèi)儲能市場處于示范應(yīng)用期,此階段電力儲能商業(yè)模式仍在探索中,受到中國“新基建”的推動,以及海外需求市場的刺激,儲能鋰電行業(yè)進入起步期,示范應(yīng)用項目加快建設(shè)。

2017-2020年,我國儲能鋰電池出貨量逐年增長,2020年達到16.2GWh,同比增長70.53%。隨著政策對新型儲能支持力度加大、電力市場商業(yè)化機制建立、儲能商業(yè)模式清晰、鋰電池成本的持續(xù)下降,儲能電池出貨量將持續(xù)上升。

2、需求:2020年新增電化學(xué)儲能裝機規(guī)模首次突破1GW

儲能電池下游應(yīng)用主要包括電力系統(tǒng)儲能,近年來,電化學(xué)儲能快速發(fā)展,2018年是中國電化學(xué)儲能發(fā)展史的分水嶺,市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢,新增電化學(xué)儲能裝機功率規(guī)模高達682.9MW,同比增長500%。截至2020年底,中國電化學(xué)儲能市場累積裝機功率規(guī)模為3269.2MW,同比增長91.2%,新增電化學(xué)儲能裝機功率規(guī)模達到1.56GW,首次突破1GW。

近幾年來,全球儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,儲能系統(tǒng)日益增長的經(jīng)濟效益電池市場的增長。根據(jù)目前我國儲能電池均價及出貨量測算,2017-2020年,我國儲能電池產(chǎn)值規(guī)模逐年攀升,保守測算2020年接近200億元,為186億元,同比增長約60%。隨著需求的增長,儲能系統(tǒng)電池技術(shù)進一步優(yōu)化,其能量密度,安全性和效率進一步提高,未來行業(yè)仍將保持快速增長態(tài)勢。

3、價格:成本下降,價格下探

在各類電化學(xué)儲能技術(shù)中,鋰電池儲能在循環(huán)次數(shù)、能量密度、響應(yīng)速度等方面均具有較大的優(yōu)勢,但此前高昂的成本制約了其在儲能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。近年來,隨著產(chǎn)能規(guī)模的持續(xù)擴張,全球鋰離子電池的成本快速下降。根據(jù)BloombergNEF統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2020年全球鋰離子電池平均價格已降至137美元/kWh,較2013年下降近80%。

中國是全球鋰電池行業(yè)規(guī)模最大、成本下降最快的國家。在技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模經(jīng)濟、價格競爭和制造經(jīng)驗等因素的協(xié)同作用下,我國儲能電池隨著成本的下降,價格也在不斷下探,目前,我國儲能電池均價大致在1-2元/Wh區(qū)間。根據(jù)派能科技數(shù)據(jù)顯示,其儲能電池系統(tǒng)單價從2017年的2.03元/Wh下降至2019年的1.51元/Wh;根據(jù)其年報數(shù)據(jù)測算,2020年單價約為1.45元/Wh。

產(chǎn)業(yè)競爭格局

1、區(qū)域競爭:前十省市的新增電化學(xué)儲能規(guī)模合計占比近九成

從企業(yè)的區(qū)域分布來看,目前我國儲能電池產(chǎn)業(yè)代表性企業(yè)主要分布在廣東省、江蘇省、浙江省、安徽省等省份,其中廣東省的代表性企業(yè)數(shù)量相對較多。

從新增的電化學(xué)儲能項目來看,2020年,中國新增投運的電化學(xué)儲能項目主要分布在29個省市中(含港、澳、臺地區(qū)),其中,裝機規(guī)模排名前十位的省市分別是:廣東、青海、江蘇、安徽、山東、西藏、甘肅、內(nèi)蒙古、浙江和新疆,這十個省市的新增規(guī)模合計占2020年中國新增總規(guī)模的86%。

2、企業(yè)競爭:市場集中度高,寧德時代和比亞迪處于第一梯隊

根據(jù)365光伏、365儲能及智慧能源發(fā)布“2021中國儲能20強排行榜”數(shù)據(jù)顯示,2020年寧德時代以46840MWh的儲能電池銷量排名全國第一;排名第二的是比亞迪,儲能電池銷量為12598MWh。寧德時代和比亞迪處于國內(nèi)儲能電池領(lǐng)域第一梯隊,銷量遙遙領(lǐng)先于其他企業(yè)。此外,上榜的還有中航鋰電、國軒高科、雙登集團、中天科技、孚能科技、派能科技等企業(yè)。

從市場集中度來看,我國儲能電池行業(yè)集中度較高,其中,寧德時代、比亞迪處于國內(nèi)領(lǐng)先地位,合計占據(jù)國內(nèi)市場的比重超過一半,CR8達到77%。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景及趨勢預(yù)測

1、產(chǎn)品將朝著大容量、大型化、易回收和數(shù)字化等方向發(fā)展

隨著中國儲能電池行業(yè)的快速發(fā)展,大容量、大型化、易回收和數(shù)字化將成為儲能電池主要的發(fā)展方向。在大容量方面,同等規(guī)模下儲能器件的大容量可以減少單體電池使用數(shù)量,降低單體電池一致均衡的難度,從而降低電池發(fā)生熱失控乃至起火的概率;在大型化方面,大型化是配置靈活的電化學(xué)儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮主導(dǎo)的作用的必經(jīng)之路;

在易回收方面,研制易回收的儲能電池體系,使回收收益具備吸引力是未來發(fā)展大方向;在數(shù)字化方面,儲能產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化信息既可以向上為電網(wǎng)調(diào)度及監(jiān)控提供重要支撐,也可以向下為核心部件的狀態(tài)診斷、性能提升提供數(shù)據(jù)參考。

2、儲能電池將成為拉動我國儲能行業(yè)的主要細分市場

隨著鋰離子電池成本也在快速下降,預(yù)計到2030年其裝機成本將不斷下降。由于鋰離子電池成本下降速度超過預(yù)期,使其在多個主要能源市場成為天然氣發(fā)電廠的有力競爭對手,預(yù)計電化學(xué)儲能將成為中國儲能裝機容量的核心增長動力。在此背景下,預(yù)計未來儲能電池將保持快速增長態(tài)勢,未來幾年出貨量有望超過60GWh,市場規(guī)模有望突破千億,成為拉動我國儲能行業(yè)的主要細分市場。

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