1.儲(chǔ)能BMS現(xiàn)狀 BMS主要針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)估、保護(hù)和均衡,通過各種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)電池的累計(jì)處理電量,并保護(hù)電池安全;儲(chǔ)能BMS 目前儲(chǔ)能市場(chǎng)上的BMS供應(yīng)商既有電池廠商、新能源汽車BMS制造商,也有專門研發(fā)儲(chǔ)能市場(chǎng)管理系統(tǒng)的企業(yè)。電池廠商和新能源汽車BMS制造商由于更具產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn),目前擁有較大的市場(chǎng)份額。 協(xié)能科技BMS 但同時(shí),電動(dòng)汽車上的BMS和儲(chǔ)能系統(tǒng)上的BMS有所不同,儲(chǔ)能系統(tǒng)電池?cái)?shù)量很大,系統(tǒng)很復(fù)雜,運(yùn)行環(huán)境也比較惡劣,這對(duì)BMS抗千擾性能提出了非常高的要求,同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)有很多電池簇,就存在簇間的均衡管理和環(huán)流管理,這是電動(dòng)汽車上的BMS所不必考慮的。因此,儲(chǔ)能系統(tǒng)上的BMS還需要供應(yīng)商或集成商自己,根據(jù)儲(chǔ)能項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行開發(fā)和優(yōu)化。 比亞迪300A BMS 2.儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)(ESBMS)與動(dòng)力電池管理系統(tǒng)(BMS)的不同之處 儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng),與動(dòng)力電池管理系統(tǒng)非常類似。但動(dòng)力電池系統(tǒng)處于高速運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)汽車上,對(duì)電池的功率響應(yīng)速度和功率特性、SOC估算精度、狀態(tài)參數(shù)計(jì)算數(shù)量,都有更高的要求。 儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模極大,集中式電池管理系統(tǒng)與儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)差異明顯,這里只拿動(dòng)力電池分布式電池管理系統(tǒng)與其對(duì)比。 2.1 電池及其管理系統(tǒng)在各自系統(tǒng)里的位置有所不同 在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,儲(chǔ)能電池在高壓上只與儲(chǔ)能變流器發(fā)生交互,變流器從交流電網(wǎng)取電,給電池組充電;或者電池組給變流器供電,電能通過變流器轉(zhuǎn)換成交流發(fā)送到交流電網(wǎng)上去。 高特電子儲(chǔ)能BMS 儲(chǔ)能系統(tǒng)的通訊,電池管理系統(tǒng)主要與變流器和儲(chǔ)能電站調(diào)度系統(tǒng)有信息交互關(guān)系。一方面,電池管理系統(tǒng)給變流器發(fā)送重要狀態(tài)信息,確定高壓電力交互情況;另一方面,電池管理系統(tǒng)給儲(chǔ)能電站的調(diào)度系統(tǒng)PCS發(fā)送最全面的監(jiān)測(cè)信息。如下圖所示。 儲(chǔ)能系統(tǒng)基本拓?fù)?/p> 電動(dòng)汽車的BMS,在高壓上,與電動(dòng)機(jī)和充電機(jī)都有能量交換關(guān)系;在通訊方面,與充電機(jī)在充電過程中有信息交互,在全部應(yīng)用過程中,與整車控制器有最為詳盡的信息交互。如下圖所示。 電動(dòng)汽車電氣拓?fù)?/p> 2.2 硬件邏輯結(jié)構(gòu)不同 儲(chǔ)能管理系統(tǒng),硬件一般采用兩層或者三層的模式,規(guī)模比較大的傾向于三層管理系統(tǒng),如下圖所示。 三層儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)框圖 動(dòng)力電池管理系統(tǒng),只有一層集中式或者兩分布式,基本不會(huì)出現(xiàn)三層的情況。小型車主要應(yīng)用一層集中式電池管理系統(tǒng)。兩層的分布式動(dòng)力電池管理系統(tǒng),如下圖所示。 分布式電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)框圖 從功能看,儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)第一層和第二層模塊基本等同于動(dòng)力電池的第一層采集模塊和第二層主控模塊。儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)的第三層,則是在此基礎(chǔ)上增加的一層,用以應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能電池巨大的規(guī)模。 四象新能源儲(chǔ)能BMS 打一個(gè)不是那么恰當(dāng)?shù)谋确健R粋€(gè)管理者的最佳下屬數(shù)量是7個(gè)人,如果這個(gè)部門一直擴(kuò)張,出現(xiàn)了49個(gè)人,那么只好7個(gè)人選一個(gè)組長,再任命一個(gè)經(jīng)理管理這7個(gè)組長。超越個(gè)人能力,管理容易出現(xiàn)混亂。映射到儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)上,這個(gè)管理能力就是芯片的計(jì)算能力和軟件程序的復(fù)雜度。 2.3 通訊協(xié)議有區(qū)別 儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)與內(nèi)部的通訊基本都采用CAN協(xié)議,但其與外部通訊,外部主要指儲(chǔ)能電站調(diào)度系統(tǒng)PCS,往往采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議格式TCP/IP協(xié)議。 戶用儲(chǔ)能BMS 動(dòng)力電池,所在的電動(dòng)汽車大環(huán)境都采用CAN協(xié)議,只是按照電池包內(nèi)部組件之間使用內(nèi)部CAN,電池包與整車之間使用整車CAN做區(qū)分。 2.4 儲(chǔ)能電站采用的電芯種類不同,則管理系統(tǒng)參數(shù)區(qū)別較大 儲(chǔ)能電站出于安全性及經(jīng)濟(jì)性考慮,選擇鋰電池的時(shí)候,往往選用磷酸鐵鋰,更有的儲(chǔ)能電站使用鉛酸電池、鉛碳電池。而電動(dòng)汽車目前的主流電池類型是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。 電池類型的不同,其外部特性區(qū)別巨大,電池模型完全不可以通用。而電池管理系統(tǒng)與電芯參數(shù)必須是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。不同廠家出品的同一種類型的電芯,其詳細(xì)參數(shù)設(shè)置也不會(huì)相同。 2.5 閾值設(shè)置傾向不同 儲(chǔ)能電站,空間比較富裕,可以容納較多的電池,但某些電站地處偏遠(yuǎn),運(yùn)輸不便,電池的大規(guī)模更換,是比較困難的事情。儲(chǔ)能電站對(duì)電芯的期望是壽命長,不要出故障。 弘正儲(chǔ)能BMS 基于此,其工作電流上限值會(huì)設(shè)置的比較低,不讓電芯滿負(fù)荷工作。對(duì)于電芯的能量特性和功率特性要求都不需要特別高。主要看性價(jià)比。動(dòng)力電池則不同,在車輛有限的空間內(nèi),好不容易裝下的電池,希望把它的能力發(fā)揮到極致。因此,系統(tǒng)參數(shù)都會(huì)參照電池的極限參數(shù),這樣的應(yīng)用條件對(duì)電池是惡劣的。 2.6 兩者要求計(jì)算的狀態(tài)參數(shù)數(shù)量不同 SOC是兩者都需要計(jì)算的狀態(tài)參數(shù)。但直到今天,儲(chǔ)能系統(tǒng)并沒有一個(gè)統(tǒng)一要求,儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)到底必須哪些狀態(tài)參數(shù)計(jì)算能力。再加上,儲(chǔ)能電池的應(yīng)用環(huán)境,空間相對(duì)充裕,環(huán)境穩(wěn)定,小偏差在大系統(tǒng)里不易被人感知。 家庭儲(chǔ)能BMS 因此,儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)的計(jì)算能力要求相對(duì)低于動(dòng)力電池管理系統(tǒng),相應(yīng)的單串電池管理成本也沒有動(dòng)力電池高。 2.7 儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)應(yīng)用被動(dòng)均衡條件比較好 儲(chǔ)能電站對(duì)管理系統(tǒng)均衡能力的要求非常迫切。儲(chǔ)能電池模組的規(guī)模比較大,多串電池串聯(lián),較大的單體電壓差將造成整個(gè)箱體的容量下降,串聯(lián)電池越多,其損失的容量越多。從經(jīng)濟(jì)效率角度考慮,儲(chǔ)能電站很需要充分的均衡。 通信儲(chǔ)能BMS 又由于在充裕的空間和良好的散熱條件下,被動(dòng)均衡能夠更好的發(fā)揮效力,采用比較大的均衡電流,也不必?fù)?dān)心溫升過高問題。低價(jià)的被動(dòng)均衡,可以在儲(chǔ)能電站大展拳腳。 儲(chǔ)能電站BMS 國內(nèi)主要BMS企業(yè) 1.億能電子 億能電子有限公司成立于2006年,位于廣東省惠州市仲愷高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。億能電子公司致力于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站等大型電源管理系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)。 公司汽車BMS產(chǎn)品有EV01、EV02、EV03、EV04、EVO5系列,同時(shí)也向儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商提供大型BMS產(chǎn)品。 產(chǎn)品: 官網(wǎng):http://www./ 2.協(xié)能科技 協(xié)能科技成立于2012年5月,從事新能源電池管理技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn),并提供專業(yè)的電池管理整體解決方案。公司現(xiàn)有儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、后備電源、二輪車、梯次利用等五大領(lǐng)域多個(gè)型號(hào)BMS產(chǎn)品,2019年底推出了業(yè)內(nèi)首個(gè)1500V儲(chǔ)能BS產(chǎn)品,支持150QV總壓采樣以及絕緣檢測(cè),目前該產(chǎn)品已大量投入商用。 產(chǎn)品: 官網(wǎng):http://www./ 3.科工電子 杭州科工電子科技有限公司是國內(nèi)極少只專注儲(chǔ)能BMS研究的國家高新技術(shù)企業(yè)??乒る娮觿?chuàng)始人對(duì)電池各類采集技術(shù)、雙向DC/DC主動(dòng)均衡技術(shù)、SOX技術(shù)特別是SOC和SOH技術(shù)、IEC61850技術(shù)、EMC/EMI技術(shù)等方面均有豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)新能力。科工產(chǎn)品系統(tǒng)在2019年就已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)功能,早在2018年就完成了多個(gè)1500v的高壓儲(chǔ)能系統(tǒng)出口BMS配套;并配合多個(gè)廠家在TUV及l(fā)ntertek取得高壓系統(tǒng)的UL及TUV的認(rèn)證和證書,同時(shí)完成了3個(gè)高壓10KV直掛系統(tǒng)BMS配套。最近5年儲(chǔ)能BMS累計(jì)出貨超過 2.6Gwh。 官網(wǎng):http://www./new.html 4.高特電子 杭州高特電子設(shè)備股份有限公司成立于1998年,致力于調(diào)控式鉛酸蓄電池(VRLA)、鉛炭電池、磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用特性、容量分析研究與服務(wù),為電力、通信、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等行業(yè)用戶提供了眾多先進(jìn)、可靠、系統(tǒng)的解決方案與產(chǎn)品服務(wù)。隨著儲(chǔ)能成本的持續(xù)下降,基于光伏逆變器的成熟技術(shù),未來 1500V 儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為行業(yè)主流,BMS 也將必須適配直流 1500V 系統(tǒng),但 1500V 直流系統(tǒng)不同于直流 900V 系統(tǒng),BMS 在絕緣耐壓、數(shù)據(jù)通訊與處理等方面需要重新設(shè)計(jì)和規(guī)劃。高特電子于 2019 年開始研發(fā)基于直流 1500V 系統(tǒng)的主動(dòng)均衡 BMS 系統(tǒng),并于 2020 年 5 月開始陸續(xù)商用,各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)越,是行業(yè)內(nèi)首家推出直流 1500V 主動(dòng)均衡 BMS 系統(tǒng)的企業(yè)。 產(chǎn)品: 官網(wǎng):http://www./ 5.南瑞繼保 南瑞繼保成立于1999年,主要從事電網(wǎng)、電廠和各類工礦企業(yè)的電力保護(hù)控制及智能電力裝備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。南瑞繼保擁有能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(PMS)、儲(chǔ)能變流系統(tǒng)(PCS)及電池管理系統(tǒng)(BMS)等白主研制的全套儲(chǔ)能核心設(shè)備。其儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)側(cè)、新能源側(cè)、用戶側(cè)、微網(wǎng)側(cè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 官網(wǎng):http://nrjibao./ 6.妙益科技 蘇州妙益科技股份有限公司(前身:成立于2007年的上海妙益電子科技發(fā)展有限公司),現(xiàn)總部坐落于蘇州納米科技城,專業(yè)從事汽車電子產(chǎn)品、新能源汽車的電控系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。 產(chǎn)品: 官網(wǎng):http://www./ 資料來源:電動(dòng)之家、艾邦儲(chǔ)能與充電 國內(nèi)大儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)展迅速,多家儲(chǔ)能品牌依托國內(nèi)渠道資源加大出貨布局。2021年國內(nèi)儲(chǔ)能出貨寧德時(shí)代遙遙領(lǐng)先,儲(chǔ)能PCS出貨上能電氣、科華數(shù)據(jù)增長迅速。另一方面,各類新技術(shù)迭出,共同促進(jìn)大儲(chǔ)行業(yè)持續(xù)發(fā)展。高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能在大容量場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)顯著;儲(chǔ)能電站火災(zāi)頻發(fā),政策不斷強(qiáng)調(diào)儲(chǔ)能安全,液冷、全氟己酮方案受到關(guān)注;新的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展,鈉離子電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)等產(chǎn)業(yè)化不斷加速;新的物理儲(chǔ)能技術(shù)層出不窮,光熱儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等示范項(xiàng)目逐步落地。 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈涉及環(huán)節(jié)包括:1、儲(chǔ)能系統(tǒng):包含電池、PCS、BMS、EMS等多個(gè)環(huán)節(jié),具體標(biāo)的包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、陽光電源、南都電源、科士達(dá)、科華數(shù)據(jù)等,其中龍頭公司寧德時(shí)代、比亞迪、陽光電源、錦浪科技等出口海外較多;2、工程EPC、并網(wǎng)檢測(cè)、后期運(yùn)維:具體標(biāo)的包括南網(wǎng)科技、阿特斯、林洋能源、寶光電氣、萬里揚(yáng)、電科院等。 儲(chǔ)能電池 儲(chǔ)能電池材料體系以磷酸鐵鋰為主,電池向大容量方向持續(xù)演進(jìn)。根據(jù)工信部要求,儲(chǔ)能型電池能量密度≥145Wh/kg,電池組能量密度≥110Wh/kg。循環(huán)壽命≥5000次且容量保持率≥80%。當(dāng)前的電化學(xué)儲(chǔ)能尤其是鋰電儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新變革周期,大電芯、高電壓、水冷/液冷等新產(chǎn)品新技術(shù)逐漸登上舞臺(tái),儲(chǔ)能系統(tǒng)向大容量方向在持續(xù)演進(jìn),同時(shí)鈉離子電池在未來憑借成本優(yōu)勢(shì)可能占據(jù)一席之位。 全球儲(chǔ)能電芯中國廠商出貨領(lǐng)先,寧德時(shí)代出貨量全球第一。根據(jù)測(cè)算,2021年全球儲(chǔ)能電芯出貨量59.9GWh,其中寧德時(shí)代作為最大電芯供應(yīng)商占據(jù)榜首,出貨量16.7GWh,占比達(dá)27.9%;派能科技作為戶儲(chǔ)龍頭,出貨1.5GWh,占比2.6%。我們預(yù)計(jì)2022年全球出貨114.9GWh,同增91.9%,其中寧德時(shí)代出貨45.0GWh,同增169.5%;派能科技出貨3.5GWh,同增127.3%。 根據(jù)測(cè)算,預(yù)計(jì)2022-2023年全球儲(chǔ)能電芯出貨122.5/219.6GWh,同增101%/79%;其中,寧德時(shí)代作為最大電芯供應(yīng)商占據(jù)榜首,我們預(yù)計(jì)寧德時(shí)代2022-2023年出貨50/100GWh,同增199%/100%,占比40.8%/45.5%,龍頭地位穩(wěn)固。 逆變器技術(shù)應(yīng)用層出不窮,組串式PCS開始規(guī)?;瘧?yīng)用。組串PCS彌補(bǔ)集中式不足,開啟規(guī)?;瘧?yīng)用。業(yè)內(nèi)目前電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要采取集中式PCS,多組電池并聯(lián)將引起電池簇之間的不均衡,久之并聯(lián)電池簇中會(huì)出現(xiàn)一部分電池實(shí)際出力不足,而另一部分超出倍率使用的現(xiàn)象,造成“木桶”效應(yīng);而組串式PCS可以實(shí)現(xiàn)簇級(jí)管理,提升系統(tǒng)壽命,提高全壽命周期放電容量,規(guī)?;瘧?yīng)用趨勢(shì)已見雛形。應(yīng)用實(shí)例1-2:華能黃臺(tái)100MW/200MWh項(xiàng)目,是國內(nèi)首個(gè)采用組串式PCS架構(gòu)的大型儲(chǔ)能電站(PCS由上能提供);此外山東德州林洋光儲(chǔ)3MW/6MWh項(xiàng)目也采用該系統(tǒng)架構(gòu)(華為提供整套系統(tǒng))。應(yīng)用實(shí)例3:國電投油城大慶200MW光儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。上能電氣為基地提供了230臺(tái)250kW組串一體機(jī)、數(shù)十臺(tái)225kW與175kW組串式逆變器以及3.125MW集中式一體機(jī)、3.15MW集散式一體機(jī)等多款機(jī)型逆變器。其中250kW組串式逆變器一改傳統(tǒng)常規(guī)的分散安裝方式,通過1MW集成平臺(tái)設(shè)計(jì)、進(jìn)行集中式運(yùn)維管理模式,大大節(jié)省了時(shí)間和人力,提升了運(yùn)維效率。 華為將數(shù)字信息技術(shù)與光伏技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)相融合,首次提出對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行組串化、智能化、模塊化設(shè)計(jì)的全新理念,實(shí)現(xiàn)電池模組級(jí)精細(xì)化管理,產(chǎn)生更多放電量(電池配置減少13%,電池壽命提升50%),達(dá)到更優(yōu)投資(初始配置降低30%),極簡運(yùn)維(25年運(yùn)維成本減少5000萬元),安全穩(wěn)定性提升(可用度提升至99%),整體LCOS降低20%以上,最終助力實(shí)現(xiàn)從光伏平價(jià)邁向光儲(chǔ)平價(jià)。缺點(diǎn)是目前PCS成本較高,但有很大降價(jià)空間,參考組串式光伏逆變器。代表廠商:華為、上能、盛弘。 頭部企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯,后進(jìn)者競(jìng)爭激烈,儲(chǔ)能變流器市場(chǎng)格局仍未定。根據(jù)CNESA,2018-2021年我國排名前十的儲(chǔ)能變流器成商企業(yè)不斷更迭,除上能電氣、陽光電源、科華數(shù)據(jù)等少數(shù)企業(yè)多年保持領(lǐng)先外,新進(jìn)入者層出不窮。未來隨著市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展,我們認(rèn)為擁有產(chǎn)品、渠道、成本優(yōu)勢(shì)的企業(yè)仍將受益行業(yè)高增速,最終脫穎而出。 電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面,大容量下高壓級(jí)聯(lián)方案優(yōu)勢(shì)顯著。隨著儲(chǔ)能集成系統(tǒng)容量增加,傳統(tǒng)串聯(lián)升壓方案會(huì)面臨多種問題:大容量下所需電芯數(shù)量眾多,安全風(fēng)險(xiǎn)較大;隨著電芯循環(huán)次數(shù)增加,電芯本體差異化逐步體現(xiàn),系統(tǒng)一致性變差;受上述兩因素制約,系統(tǒng)單機(jī)容量通常有限,隨著并聯(lián)設(shè)備增加,二次通信、協(xié)調(diào)控制變得更加復(fù)雜。大容量下高壓級(jí)聯(lián)方案優(yōu)勢(shì)凸顯:高壓級(jí)聯(lián)方案由多個(gè)儲(chǔ)能單元構(gòu)成,采用去并聯(lián)組合,每個(gè)儲(chǔ)能單元輸出幾十到幾百伏電壓,將電池堆離散化,既大幅度降低了電池堆電量,減少了電池堆內(nèi)電池單體數(shù)量,又大幅提高了系統(tǒng)容量,提升系統(tǒng)安全性。目前國內(nèi)掌握高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)的企業(yè):國電南瑞、金盤科技、智光電氣、四方股份、新風(fēng)光等幾家,其中金盤科技產(chǎn)品高壓級(jí)聯(lián)方案落地較快、容量更大,相關(guān)產(chǎn)品率先發(fā)布并已獲得1.35億訂單。 儲(chǔ)能安全 近年來,儲(chǔ)能電站火災(zāi)頻發(fā),溫控?zé)峁芾怼?chǔ)能消防受到重視,行業(yè)政策接連出臺(tái),儲(chǔ)能消防系統(tǒng)發(fā)展加速。鋰離子電池中金屬鋰是已知元素(包括放射性元素)中金屬活動(dòng)性最強(qiáng)的,在汽車領(lǐng)域熱失控現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,給鋰電池在儲(chǔ)能上的應(yīng)用埋下了安全隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2022年全球已發(fā)生超17起儲(chǔ)能著火事故,2021年以來國家已經(jīng)發(fā)布了多個(gè)涉及儲(chǔ)能消防安全的政策,新標(biāo)準(zhǔn)下儲(chǔ)能消防的重要性不斷突顯。 儲(chǔ)能系統(tǒng)集成 在儲(chǔ)能系統(tǒng)集成領(lǐng)域,集成商玩家眾多,多種模式并存,現(xiàn)在主要有三種模式: Ⅰ、全產(chǎn)業(yè)鏈布局:電芯、PCS、BMS、EMS均為自產(chǎn),國內(nèi)代表企業(yè)為比亞迪。Ⅱ、專業(yè)集成:集成商從外部采購部件,專做系統(tǒng)集成,該模式國內(nèi)應(yīng)用較少,國外Doosan、IHI等為代表;Ⅲ、基于自身產(chǎn)品,由單純?cè)O(shè)備供應(yīng)商向系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)型:該模式國內(nèi)應(yīng)用最多,代表企業(yè)有:1.光伏逆變器切入PCS的生產(chǎn)商錦浪科技、固德威、德業(yè)科技等;2.動(dòng)力電池切入儲(chǔ)能電池的生產(chǎn)商億緯鋰能、鵬輝能源等;3.由電力設(shè)備、電子設(shè)備切入PCS/BMS/EMS等部件的生產(chǎn)商金盤科技、科士達(dá)、科華數(shù)據(jù)、寶光股份、科陸電子等。復(fù)盤美國市場(chǎng),可以發(fā)現(xiàn)主流集成廠商采用上述三種模式的均有案例。 項(xiàng)目資源、客戶資源是儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商的重要競(jìng)爭點(diǎn)。在項(xiàng)目資源方面,對(duì)集成商而言,已建設(shè)的項(xiàng)目、已獲取的訂單是對(duì)公司既有實(shí)力的有效證明,對(duì)未來訂單獲取具有指引作用。同時(shí),長期來看,儲(chǔ)能項(xiàng)目并網(wǎng)點(diǎn)資源有限。 在客戶資源方面: 1、從項(xiàng)目獲取看,目前發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能需求主要仍來自新能源強(qiáng)制配儲(chǔ),而電力集團(tuán)是風(fēng)電、光伏開發(fā)的主力軍,也是招標(biāo)項(xiàng)目的主要來源。儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商正通過戰(zhàn)略合作尋求與業(yè)主的深度綁定,2021年華為、陽光電源等紛紛與“兩網(wǎng)”、“五大六小”等電力集團(tuán)以及地方政府等簽訂系列戰(zhàn)略合作協(xié)議,以求在項(xiàng)目獲取上能有更大優(yōu)勢(shì)。2、從收益核算看,獨(dú)立儲(chǔ)能與共享儲(chǔ)能要參與現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)交易必須接受電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度,有相關(guān)資源企業(yè)在后期市場(chǎng)交易中更有可能處于有利地位。分析對(duì)比主要儲(chǔ)能集成商的項(xiàng)目、客戶資源,可以發(fā)現(xiàn)主要企業(yè)均與主要電網(wǎng)集團(tuán)建立了合作關(guān)系,除此之外,科華數(shù)據(jù)、海博思創(chuàng)、科陸電子等在工商業(yè)側(cè)、居民側(cè)潛力更大,長期在共享儲(chǔ)能等項(xiàng)目獲取中可能獲利。在項(xiàng)目上,陽光電源、海博思創(chuàng)等龍頭已具有GWh以上項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn),先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯;同時(shí),后起之秀金盤科技、科陸電子等訂單獲取能力較強(qiáng);此外,行業(yè)需求強(qiáng)勁,企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)力度較大,金盤科技、智光股份現(xiàn)有產(chǎn)能均超GWh,仍處于擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)程中。 儲(chǔ)能集成商玩家眾多,參與環(huán)節(jié)有差異化。儲(chǔ)能集成商通常在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)全線布局,但通過對(duì)已有項(xiàng)目、在手訂單拆分,我們認(rèn)為不同企業(yè)仍各有側(cè)重,市場(chǎng)呈現(xiàn)差異化競(jìng)爭態(tài)勢(shì)。具體可從三側(cè)、國內(nèi)外兩個(gè)維度區(qū)分: Ⅰ、鈉離子電池商業(yè)進(jìn)程加速 因?yàn)榭捎觅Y源豐富,鈉電池性能優(yōu)于鋰電池,綜合性價(jià)比較高。鈉電池快充性能優(yōu)異(常溫下充電15min電量即可達(dá)到80%)、低溫性能良好,常溫條件下循環(huán)壽命為4k-5k次,能量密度持平鐵鋰。2022年全球已探明的鋰資源量約為8900萬噸,一半以上分布于南美洲,我國鋰資源總量為510萬噸,全球占比僅為6%,65%的鋰原料需要進(jìn)口。而鈉的地殼豐度遠(yuǎn)高于鋰且廣泛分布于全球各地,海水中即含有豐富的氯化鈉。 鈉電池相較鐵鋰和5系三元單瓦時(shí)成本分別下降45%-55%左右,商業(yè)化進(jìn)程加速。我們假設(shè)鈉離子電池電芯材料、殼體材料用量以及制造費(fèi)用和磷酸鐵鋰電池一致,采用層狀氧化物和普魯士藍(lán)的鈉電池電芯單wh材料成本分別為0.27/0.22元,若計(jì)入箱體和制造費(fèi)用,假設(shè)合格率為90%,則單wh成本分別為0.47/0.42元,相較磷酸鐵鋰電池的單wh成本(0.8元)和NCM523電池(1.04元)分別有45%和55%左右的降幅。 液流電池是正負(fù)極電解液分開,各自循環(huán)的一種高性能蓄電池,具有容量高、使用領(lǐng)域(環(huán)境)廣、循環(huán)使用壽命長的特點(diǎn)。根據(jù)電極活性物質(zhì)的不同可分為鐵鉻、全釩、鋅溴等,鐵鉻和全釩兩種為目前主流商用方向。 鐵鉻電池循環(huán)壽命超長,運(yùn)行溫區(qū)較廣,降本在即。2022年全球鉻鐵礦資源量約120億噸,南非占據(jù)半壁江山,我國與鉻礦開采國均保持正常的貿(mào)易合作,供應(yīng)格局尚可。鐵鉻液流電池毒性和腐蝕性較低,理論循環(huán)次數(shù)可達(dá)萬次以上,整體使用壽命可以達(dá)到20年以上,成本方面,未來綜合成本或可接近抽水蓄能。 全釩電池性能優(yōu)異,可用釩資源豐富,但成本較高。我國釩資源豐富,2022年全球已探明的釩資源量約為6300萬噸,我國釩資源總量為950萬噸,全球占比15%,2020年中國攀鋼集團(tuán)公司釩企業(yè)產(chǎn)能(折合成V2O5)世界排名第一。釩電池安全性高,循環(huán)壽命高達(dá)16000次,擴(kuò)容能力強(qiáng),適合大型儲(chǔ)能場(chǎng)景,且電解液便于回收,效率75%以上。全釩電池能量密度同時(shí)成本較高。 Ⅲ、光熱儲(chǔ)能:調(diào)峰調(diào)頻優(yōu)勢(shì)獨(dú)具 光熱發(fā)電作為儲(chǔ)能具有天然優(yōu)勢(shì)。 太陽能光熱發(fā)電機(jī)組既具備同步電源特性,同時(shí)配置了熱儲(chǔ)存系統(tǒng),因此既有一次調(diào)頻的功能,同時(shí)也能進(jìn)行二次調(diào)頻。根據(jù)我國2018年投產(chǎn)的三座太陽能光熱發(fā)電示范項(xiàng)目的驗(yàn)收結(jié)果,光熱機(jī)組調(diào)峰深度最大可達(dá)80%;爬坡速度快,升降負(fù)荷速率可達(dá)每分鐘3%~6%額定功率,冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間1小時(shí)左右、熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間約25分鐘,調(diào)節(jié)性能優(yōu)于煤電。 根據(jù)中控太陽能,以德令哈市為例,分別利用光伏+電池、光伏+抽水蓄能、光伏+塔式光熱三種技術(shù)路線來設(shè)計(jì)年發(fā)電量為400GWh/年的“發(fā)電+儲(chǔ)能”系統(tǒng):光熱儲(chǔ)能調(diào)峰電站為光伏配置20%熔鹽儲(chǔ)能服務(wù)可以有效解決光伏棄光問題;同時(shí),在相同的儲(chǔ)能調(diào)峰補(bǔ)貼下,光伏+光熱儲(chǔ)能調(diào)峰電站的綜合上網(wǎng)電價(jià)低于光伏+鋰電池儲(chǔ)能;而當(dāng)儲(chǔ)能補(bǔ)貼高于0.12元/kWh時(shí),光伏+光熱儲(chǔ)能調(diào)峰電站的上網(wǎng)電價(jià)能夠小于火電脫硫標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)0.3247元/kWh。2021年來國家與地方層面多次出臺(tái)政策鼓勵(lì)光熱儲(chǔ)能發(fā)展,推動(dòng)其在調(diào)峰等多場(chǎng)景應(yīng)用,完善相關(guān)價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制。根據(jù)CSTA,2021年我國光熱發(fā)電類累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到538MW,占全球的7.91%。 根據(jù)CSTA,目前我國光熱示范項(xiàng)目中關(guān)鍵部件反射鏡、熔鹽國產(chǎn)化率已超過90%,吸熱管、導(dǎo)熱油國產(chǎn)化率超過70%。隨著行業(yè)發(fā)展,相關(guān)企業(yè)有望持續(xù)受益。 Ⅳ、重力儲(chǔ)能:在物理儲(chǔ)能中成本占優(yōu) 重力儲(chǔ)能是一種機(jī)械式的儲(chǔ)能,主要原理是基于高度落差對(duì)儲(chǔ)能介質(zhì)進(jìn)行升降來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電過程。 重力儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì):1)初始投入成本僅需約3元/Wh,低于抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能成本。據(jù)測(cè)算,重力儲(chǔ)能度電成本約為0.5元/kWh,低于絕大部分電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng),在成本上具有優(yōu)勢(shì);2)安全性高,對(duì)建設(shè)環(huán)境要求不高,對(duì)環(huán)境破壞?。?)壽命長,重力儲(chǔ)能平均壽命約30-35年,接近抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能。中國天楹:我國重力儲(chǔ)能先行者,首個(gè)重力儲(chǔ)能項(xiàng)目已簽約。2022年1月30日,中國天楹控股子公司Atlas與重力儲(chǔ)能技術(shù)開發(fā)商瑞士EV公司簽署了《技術(shù)許可使用協(xié)議》,根據(jù)協(xié)議,EV授權(quán)Atlas在中國區(qū)獨(dú)家使用許可技術(shù)建造和運(yùn)營重力儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)施。5月20日,該項(xiàng)目落戶如東,是我國首個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目,規(guī)模為26MW/ 100MWh,項(xiàng)目的簽約有望加快我國重力儲(chǔ)能行業(yè)進(jìn)展。 Ⅴ、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)已較為成熟 壓縮空氣儲(chǔ)能是指在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣,將空氣高壓密封在報(bào)廢礦井、儲(chǔ)氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲(chǔ)氣井中,在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式。相比興建鋼罐等壓力容器儲(chǔ)存的方式,利用鹽穴等地下洞穴建設(shè)大容量電站,將顯著降低原材料、用地等方面的成本。按照工作介質(zhì)、存儲(chǔ)介質(zhì)與熱源可以分為:傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)(需要補(bǔ)燃)、帶儲(chǔ)熱裝置的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、液氣壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)等。 國內(nèi)已有壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目投產(chǎn)落地。2021年9月23日,山東肥城鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期10MW示范電站順利通過發(fā)電并網(wǎng)驗(yàn)收,二期300兆瓦項(xiàng)目也已啟動(dòng)。2022年5月26日,金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國家試驗(yàn)示范項(xiàng)目舉行投產(chǎn)儀式,標(biāo)志著世界首座非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站正式投入商業(yè)運(yùn)行。壓縮空氣儲(chǔ)能電站的定價(jià)機(jī)制還在探索階段,若能與抽水蓄能一樣采取兩部制電價(jià),將提高其經(jīng)濟(jì)性。 Ⅵ、飛輪儲(chǔ)能位于商業(yè)化早期 飛輪儲(chǔ)能是新型儲(chǔ)能技術(shù)之一,處于商業(yè)化早期。 通過電動(dòng)/發(fā)電互逆式雙向電機(jī),電能與高速運(yùn)轉(zhuǎn)飛輪的機(jī)械動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存。飛輪儲(chǔ)能具有使用壽命長、儲(chǔ)能密度高、不受充放電次數(shù)限制、安裝維護(hù)方便、對(duì)環(huán)境危害小等優(yōu)點(diǎn),可用于不間斷電源、應(yīng)急電源、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制。但目前飛輪儲(chǔ)能還具有很大的局限性,相對(duì)能量密度低、靜態(tài)損失較大,現(xiàn)僅處于商業(yè)化早期。 飛輪儲(chǔ)能技術(shù)主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方法已經(jīng)基本明確。目前主要正處于廣泛的實(shí)驗(yàn)階段,小型樣機(jī)已經(jīng)研制成功并有應(yīng)用于實(shí)際的例子,正向發(fā)展大型機(jī)的趨勢(shì)發(fā)展,但是卻有非常多的難點(diǎn),主要集中在轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)、磁軸承、功率電子電路、安全及保護(hù)特性、機(jī)械備份軸承。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)突出,應(yīng)用廣泛,隨著技術(shù)的成熟和價(jià)格的降低,將會(huì)是儲(chǔ)能領(lǐng)域的一項(xiàng)新的革命。2022年4月11日,2臺(tái)1兆瓦飛輪儲(chǔ)能裝置在青島地鐵3號(hào)線萬年泉路站完成安裝調(diào)試并順利并網(wǎng),這是我國軌道交通行業(yè)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的兆瓦級(jí)飛輪儲(chǔ)能裝置。 據(jù)新聞報(bào)道,日前國家標(biāo)準(zhǔn)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》出爐,并將于7月1日正式實(shí)施。 文件規(guī)定了電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)備設(shè)施、運(yùn)行維護(hù)、檢修試驗(yàn)、應(yīng)急處置的安全要求。文件適用于鋰離子電池、鉛酸(炭)電池、液流電池、水電解制氫/燃料電池電化學(xué)儲(chǔ)能電站的運(yùn)行、維護(hù)、檢修及安全管理,其他類型的電化學(xué)儲(chǔ)能電站參照使用。對(duì)比征求意見稿中“最小保護(hù)單元應(yīng)為電池模塊,每個(gè)電池模塊宜單獨(dú)配置探測(cè)器和滅火介質(zhì)噴頭”的表述,新版國標(biāo)明確為“鋰離子電池室/艙自動(dòng)滅火系統(tǒng)的最小保護(hù)單元宜為電池模塊,每個(gè)電池模塊可單獨(dú)配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管”。最小保護(hù)單元從“應(yīng)”為電池模塊改為了“宜”為電池模塊。 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