凭什么说电储能的风口就在当下？

本文来自「轿车电子设计」主办人朱玉龙主持的【轿车科技朋友圈沙龙】论坛，2030出行研究室根据论坛讲演文档撰写。

有个词叫"废物电"，说的是风电和光伏电。

不要被那个音响爱好者能听得出火电/水电/风电的段子带歪，电不像石油或许矿石，不同产区和来历有着巨大的品味/品质差异，火电/水电/风电/核电对用户来说并没有影响，说风电/光伏为"电废物"是由于对电网不友好。

为什么？由于电网对"安稳"的要求很高，不安稳的供电对频率和电压这两个决定供电质量的指标十分晦气。恰好风电和光伏电归于不安稳出力的电源，这两类电都存在动摇、间歇和随机的特色。

比方大的周期方面风电遭到季节性风力动摇影响，短的周期如每日不一起间段风力差异也很大，一般出力高峰在清晨左右，而正午则为低谷，因而动摇起伏最高可达80%。光伏发电日内动摇100%，很明显夜间光伏发电完全不出力，而白日的阴晴变化也大幅影响光伏发电的功率。

因而风电和光伏电的发电安稳性无法和火电混为一谈，发电功率不好猜测，容易对电网产生冲击。所以很多情况下不得不"弃风弃光"，即多发出来的电只能白白的糟蹋掉。我国2015年的弃光率到达了12%，故风电和光伏电的消纳问题很严重。

因而，为了降低糟蹋，提高发电的安稳性和功率，配套储能技能就十分必要。

1.储能方法与优劣

电能不像看得见摸得着的实物那样相对方便储存，因而只能往能量转化的方向考虑，比方机械储能、电磁储能、化学储能和电化学储能等，但每种储能都有自己的优势和局限。

机械储能包含抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能等。抽水储能好理解，便是剩余的电量驱动水泵，把低处的水抽到高出，需求时再放水发电，等于把电能转化为水的动能与势能，相当于一个可逆进程的水电站。长处是技能老练、可规划化使用，但缺陷是对地理条件有要求，且转化进程慢。压缩空气和飞轮储能别离是使用压缩空气和高速旋转的飞轮来驱动发电机发电，可是前者转化功率较低（仅率高于70%），而后者本钱高、噪音大。

电磁储能包含超级电容、超导磁体环流储能等，无需化学反应，功率可超越90%乃至到达95%，呼应快，比功率高，可是本钱十分高且难以维护，尤其是超级电容还不可用于沟通电。这些晦气因素约束了电磁储能的规划。

化学储能包含电解水制氢和合成天然气等，可是工艺和储运要求高。

电化学储能即电池储能。按电池分类，可分为锂离子电池、铅酸电池及钠硫电池、液流电池等。比较老练的和具有规划的是锂离子电池和铅酸电池，锂离子电池比能量高、循环寿数长但本钱相对高、安全要求高，铅蓄电池本钱低、技能老练，可是污染严重、寿数短。钠硫电池、液流电池等性能低于锂离子电池，长处是不需求锂这样的宝贵资源，可是有对温度敏感等问题，因而使用规划十分小。

全体来看，截至2020年末，全球已投运储能项目累计装机规划191.1GW，其中抽水储能172.5GW，占比高达90.3%；电化学储能14.2GW，占比7.5%。国内状况与之类似，总储能累计装机规划35.6GW，抽水和电化学储能规划别离为31.8GW和3.3GW。因而，现在抽水储能仍是最老练、占比最高、使用最多的储能方法。

2.电储能的风吹向哪

但从增速上看，电化学储能的增速惊人的高。全球储能项目规划在近五年呈安稳小幅添加态势，增速在2%-4%之间。但电化学储能的增速均在40%以上，由2015年的1.27GW敏捷增至14.2GW（2020年），国内由2015年的缺乏0.16GW敏捷增至3.3GW，年复合添加率高达81.8%。国内2020年新增储能投运设施中，电化学储能占了近一半的比例。显然，电化学储能的风吹得正劲。

风口中，宁德年代2020年实现19.43亿元的储能体系-销售收入，本年上半年宁德年代储能体系业务拿到了营收46.93亿元的漂亮成绩。惊人的增速令我们好奇，电储能的风详细吹到了哪里？

这就要从电储能的详细使用场景说起。按电的上下游环节分，电化学储能可使用在发电侧、电网侧和用户侧。相对应的，"环保/限碳"的大环境、电网储能的利好方针及5G基站建造和私家用户的添加都是电储能的大风口。

（1）发电侧

即使我们都知道瑞典环保少女的表演低劣，但环保、限碳无可阻挠的成为当下以及未来的主题，不论是G20峰会对碳排放的"吵"，仍是中美格拉斯哥气候行动宣言的"和"，碳排放的约束都现已开始对社会和经济产生巨大的影响，首战之地的便是发电侧的火电体系。

连锁反应之一便是，火电的代替品风电和光伏的比重越来越高。我国2020年风电和光伏累计装机量现已由2015年的131/43GW增至282/252GW，累计占比现已超越20%，跟着风电和光伏本钱的继续下降，其占比依然在提高。而前文说到，风电和光伏电的消纳问题严重，为了削减糟蹋和防止对电网的冲击，风电和光伏电需求电储能的配套，这样才有利于满意电网规定获取并网资格。

截至2020年，我国的弃光率现已从2015年的12%下降至2%，效果显著。据估计，2025年我国光伏累计装机规划将到达602GW，风电累计装机规划将到达401GW，相应的，储能累计装机需求将到达54.61GWh。因而，电储能在此范畴有着巨大的商场空间。

（2）电网侧

电网侧电储能首要起服务作用，如调峰、调压、调频。我国对电网侧储能的推进十分积极，国家出台了很多方针促进电网侧的辅佐服务，如《新能源技能革命创新行动计划（2016-2030）》、《关于创新和完善促进绿色开展价格机制的意见》等文件清晰促进储能技能、峰谷电价差等方向。

我国工商业用电已施行峰谷电价制，比方北京的工商业电价差可达1.15元/kWh。电储能既能削峰填谷调控电网用电负荷，还能使用峰谷差价获取收益，一起提高了电网全体功率。

电网的结构原理还决定了发电小于用电会导致频率上升，用电小于发电则频率下降，但电网一起要求频率安稳，因而调频体系也十分重要。现在火电厂在调频商场占独占地位，但一方面火电厂有碳排放的压力，另一方面火电调频体系惯性大、呼应慢，越来越高比例的风电和光伏电并网加剧了电网负荷动摇，因而，调频体系也是电储能的风口。

（3）用户侧

用户侧的形式首要为散布式能源，可滑润新能源轿车充电桩、体育场等场景的用电负荷，可成为通信基站、数据中心等备用电源，私家用户还可实现峰谷套利。

在我国，电储能在用户侧的需求首要来自于5G基站建造。5G由于频谱更高，电磁波衰减大，所以比较4G基站，单个5G基站的掩盖规划更小，因而就需求更高的散布密度，即5G基站的数量会大幅添加，有机构预计5G基站的密度是4G基站的1.5倍。工信部数据表明截止本年上半年，我国有584万个4G基站，那么按此计算，5G基站将超越800万个。

除了基站数量的添加，单个基站的电功率也在添加。AAU(ActiveAntennaUnit)让5G基站的功率超越3kW，这大约是4G基站的三倍以上。因而，不论是4G基站的改造仍是5G基站得劲建造，备用电池容量都必须添加。截至2020年末，我国已注册71.8万个5G基站，而至2025年末，5G基站的储能需求将超越60GW。

国外的5G基站建造或没有国内进展敏捷，但国外也有国内没有的商场，即家庭散布式电源商场。在我国，我们的住宅以小区公寓为主，电力体系首要为国家电网供电。而在美国、澳大利亚、新西兰及部分欧洲国家，有宅院的独栋house很多，家庭光伏发电、储能就有客观上的可行性。

而在走高的购电本钱和方针补助的双重驱动下，家庭储能体系商场也敏捷增大。比方德国家庭购电本钱从2015年的29欧分/kWh上升至2019年的31欧分/kWh，装置30kWp以上的户用储能体系，可免收碳税和EEG附加费，光储自发自用具备高的经济性。特斯拉也在前几日宣布自家的Powerwall储能电站全球装置量现已超越25万套。

3.电储能体系的本钱账

电储能体系有电池、双相变流器（PCS）、电池管理体系（BMS）、能量管理体系（EMS）以及电柜、热管理、建造等本钱。其核心是电池，可是双相变流器担任沟通直流转化和电池充放电进程，电池管理体系担任电池的检测、评价、保护，能量管理体系担任网络监控、能量调度等。

本钱构成方面，毫无疑问电池在本钱最大的部分，当下（2020年数据）约占整个体系的65%左右，其次别离是双相变流器和电池管理体系，别离占比12%和8%。彭博新能源财经（BNEF）的数据表明，至2030年，电储能体系的本钱有望从2018年的364美元/kWh逐渐下降至165美元/kWh，因而电储能体系的盈利才能会逐渐增强。

电储能体系本钱构成——

电池的供应商方面则是我们比较了解的巨子们，如宁德年代、LGC、松下、SDI及比亚迪等。各家自2019至今，在规划上都大幅添加，松下较为保守，只翻了大约两倍，LGC、SDI和比亚迪都大约是三倍，最夸张的是宁德年代，翻了30倍还多。

各家在锂电池的技能道路上也分为两派，宁德年代和比亚迪坚定地走磷酸铁锂道路，而其他三家均在走三元锂道路，特斯拉则从三元锂切换成磷酸铁锂。这或与各家自身优势和对电储能商场判断及投入力度有关。

不同于新能源车的动力电池，电储能体系对电池的本钱和安全性更为敏感。在电储能体系中，磷酸铁锂电池的循环寿数更高，运转6000-8000次才至60%SOC，寿数大约是三元锂的1.5倍，一起三元锂的热安稳性不如磷酸铁锂也是不争的现实。因而，单从技能上来看，磷酸铁锂的确更适合电储能体系。

4.电储能的烦恼和隐忧

商场大环境、方针、本钱及收益方面都表明电储能的风口就在当下，除了电储能这个宏观体系，电池供应商、逆变器等供应商都广阔天地大有所为。但这也不代表电储能的开展十分老练。现实上，很多方面问题都影响着电储能的开展路径，有业界人员坦言电储能还有很多不确定性。

榜首，便是锂的价格。尽管总的来看，跟着新能源车等规划化兴起，锂电池的本钱在下降，但跟着电储能体系装机规划不断添加，那么锂的价格可能会存在动摇性，这对价格敏感的电储能体系来说影响很大。

第二，锂是金属资源，在不同国家区域散布极度不均匀，那么锂资源的供应是否面临部分国家卡脖子问题？

第三，电储能体系不同于kW级别的轿车动力锂电池，如果储能电池产生了事故，短时间谁来代替？

第四，电储能体系中锂电池的循环寿数长于电动车的动力电池，可是依然面临报废电池的处理问题。锂电池对环境的污染怎么？怎么拆解和回收使用？中间本钱大约多少？

第五，其他储能方法是否会兴起，比方不同区域之间的电力调度方法优化后，在适当区域进行抽水储能是否是更低本钱的方案？从而一定程度上与电储能构成竞赛？

这些问题的确限制着电储能行业开展的速度和上限，许多不确定也让我们很难对开展进程作出比较清晰的判断。但显而易见的是，电储能的巨大生长空间就在眼前，风口就在当下，入局更早的或有更大的优势。