新能源产业链研究储能篇

前言：储能应该说是光伏/风电普及的必由之路，无论如何都离不开这一环节。

一、储能是什么？储能指通过一定方式将能量转换成较稳定的存在形态后进行储存，并按需释放。按照储能作用时间的长短，可以将储能系统分为数时级以上、分钟至小时级、秒级等。按照储能的原理，可以分为物理储能、电化学储能、电磁储能等。
1.储能的分类物理储能包括抽水蓄能、压缩空气、飞轮储能、储氢等，主要应用于数时级以上的工作场景。电化学储能包括钠硫电池、液流电池、锂离子电池等，主要应用于分钟至小时级的工作场景。电磁储能包括超级电容储能、超导储能等，主要应用于秒级的工作场景。目前应用最广泛的是储水储能，占了全球70%以上。

l 物理储能：好处是成本低，坏处是效率低，目前物理储能的新增装机已停滞。
l 化学储能：有钠硫电池、液流电池、铅炭电池、锂电池。但从目前技术而言，最好的技术是锂电池。锂电池分为三元锂电池和磷酸铁锂电池。其中，磷酸铁锂电池特性更适用于储能场景，是目前电化学储能的发展趋势。磷酸铁锂电池能量密度较低，但在循环寿命、安全性，成本方面有优势。
l 秒级储能：所谓秒级储能是在1-5秒内，突然释放大量能量的储能方式。技术有二种，分别为超级电容储能、飞轮储能。飞轮储能是用物理的方法储能的技术，原理是利用高速旋转的飞轮所拥有的惯性来储存能量。柯尼塞格最新的跑车（科尼赛克-Gemera，第一辆可座4人的跑车）就是超级电容技术。

（售价139万欧元，搭载超级电容技术）

l 总体而言，抽水储能在淘汰边缘，锂电池在大范围推广阶段，重力储能、液流电池、钠硫电池和飞轮储能在研发阶段，超级电容在初始阶段。

2.储能的刚需性简单一句：光伏和风电天然具有不稳定性，日照有阴有晴，风速有大有小，因而产生的电流时大时小，必须要有个储能设备，储能能量，同时可以平顺电流波动。
这里有关于光伏和风电的发电功能表，大家一看就知道其实发电非常不稳定。

二、储能的盈利模式发电侧模式目前发电侧盈利模式主要通过将原来无法利用的发电量存储起来，在合适的时机卖出赚取电价收益。经过测算，在当前时点储能系统成本为150万元/MWh、电池循环寿命为6000次、标杆电价为0.49元的情况下，IRR仅3%，经济性不高。
随着储能系统成本的进一步下降以及循环寿命的提高，IRR将会大幅度上升。
电网侧调峰模式电网侧调峰模式下，储能主要依靠提供调峰服务获取补偿收益。由于调峰属于容量型储能场景，且各省关于调峰补偿的规定不同，我们以度电成本来计算其经济性。公式为：度电成本（元/KWh）= (储能系统成本+功率转换成本+土建成本+运维成本+其他成本-电站残值)/（循环寿命*放电深度*系统能量效率*等效容量保持率）（元/KWh）
当前时点下，调峰的度电成本约为0.33元/KWh，部分省份调峰收益可达0.5元/KWh，因此调峰市场已经有了一定的经济性。

电网侧调频模式电网侧调频模式下，储能主要依靠提供调频服务获取补偿收益。由于调频属于功率型储能场景，因此以里程成本进行测算。里程成本=总投资/总调频里程 =(储能系统出力系数*系统能量效率*有效AGC调频效应系数）成本+功率转换成本+土建成本+运维成本+其他成本-电站残值)/（有效调频效应次数*调频出力系数*系统能量效率*有效AGC调频响应系数）
当前时点下，磷酸铁锂电池的里程成本约为4.82元/MW，我国ACG市场竞价范围一般为0-12元，因此调频市场已有一定的获利空间。

三、退役动力电池与储能动力电池一般是指我们电动车用的电池，当动力电池性能衰减到原容量的80%时须退役，随着电动汽车数量的增加，退役的锂离子动力电池数量也大幅增加，退役动力电池的回收利用成为了一个亟需解决的难题。
刚刚好这个问题可以与储能完美结合。退役动力电池的回收再利用分为梯次利用和拆解回收。梯次利用是指将退役电池，进行回收、筛选、再利用于其他领域，典型应用是储能领域，如风光储能、削峰填谷、备用电源、家庭电能调节等。进行梯次利用可以缓解回收压力、降低环境污染、提高资源利用，提升经济效益。
电池的梯次利用将会是很大的市场空间。

四、储能产业链梳理电化学储能产业链上游包括电池原材料、电子元器件供应商等；中游主要为电池、电池管理系统（BMS）、储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）及其他配件供应商等；下游包含储能系统集成商、储能系统安装商以及含电网、家庭、工商业、风光电站等在内的终端用户。
锂电储能系统主要由储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）、电芯、电池管理系统（BMS）四部分构成，其中电芯、BMS等构成储能电池系统。

电化学储能系统结构主要由电池、储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）和其他配件构成。从成本来看，电池占比近60%，PCS占比20%，BMS占比5%，EMS占比5-10%，其他配件约5%。
各企业储能在储能产业链从事的环节各不相同：ATL专注于电池的研发和生产；固德威此前专注于生产PCS，目前开始涉及系统环节；阳光电源可提供PCS和系统集成；比亚迪/LG化学/三星SDI/松下 生产电池+系统集成；特斯拉 生产产业链中的大部分产品，其于21年1月发布了自研变流器；海外系统集成商Sonnen重点布局家储，而Wartsila、Fluence则更专注于大型系统集成。

1.电池环节的竞争格局 以宁德时代为首，比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、德方纳米，市场情况如图

2.储能变流器PCS的竞争格局PCS(Power Conversion System)，又称双向储能逆变器，其作用是把电池的直流电逆变成交流电，输送给电网或者给交流负荷使用；把电网的交流电整流为直流电，给电池充电，PCS是储能系统与电网或微网实现电能双向流动的核心部件。

当前储能PCS行业赛道玩家众多，来自光伏逆变器、不间断电源（UPS）、充电桩（EV charger）、电网侧-输配电设备（PTD、MVD、APF、SVG）等多领域厂商均有意进入PCS行业。

光储逆变器存在差异，但本质技术同源PCS与光伏逆变器技术同源、结构高度相似，核心部件均为逆变功率模块和二次控制电路。储能逆变器对IGBT的芯片要求有所不同：储能逆变器分别工作在整流和逆变状态，在两种状态下，IGBT和二极管的导通占空比不同，造成两者导通损耗差异巨大，在逆变的时候IGBT损耗更多，发热更大，整流时相反。因此，PCS对续流二极管的载流能力要求更高，因此需要较大的二极管芯片。

科普一下：什么叫IGBT？IGBT是功率半导体器件，就是我们大学时代学的《电路原理》中的放大器。
储能变流器PCS的竞争格局由于光伏逆变器厂商一般具备供应储能变流器的能力，并且已有技术、渠道布局，预计未来储能变流器将延续光伏逆变器格局。逆变器龙头阳光电源、固德威、锦浪科技、盛弘股份、上能电气、科士达等目前PCS出货量领先。
储能PCS行业集中度持续提升，CR5由2018年的75%提升至2019年的81%。由于19年国内电网侧储能下降较多，因此许继等电网系公司份额下降，而阳光电源等公司在储能业务投入的资源增加，份额提升明显。

3.EMS的竞争格局EMS是储能电池管理系统，BMS是动力电池管理系统，作用都是电池状态监测、信息管理、状态评估、诊断及预警、热量管理、充放电管理。
技术有被动技术和主动技术。被动技术简单理解为，当电池放电的时候，电量多的先放到直至大家一致。主动技术简单理解为，在不放电时，内部电池自己主动充放电，直至大家一致。
BMS发展历程2000年前是探索阶段，2000-2010年是亿能电子、科列技术 ，第三方独立bms厂。2010到现在，电芯厂、整车厂都开始涉及bms，第三方独立逐渐淡出市场，将来是以电芯厂和整车厂为主流，如宁德时代、比亚迪。
预计，储能电池的bms会延续动力电池bms的格局，都是以电芯厂和整车厂为主流。
储能BMS与电动车BMS有所不同储能BMS与电动车BMS均实现电池管理功能，由于在应用场景和实际管理电池规模不同，储能BMS和动力BMS在通讯协议、硬件逻辑和性能要求上都有所不同。.

EMS竞争格局EMS公司需要了解电网运行特点、核心诉求。因此国内储能EMS相关公司约有16余家，其中上市公司7家，主要为国网系公司。举例来说，南瑞继保定位保护控制，是国网的电力电子研发生产基地；中天科技也是电网长期稳定的电缆供应商；许继集团是开关等电器产品供应商。

4.国内储能系统集成商竞争格局记住，这里是指储能集成商的排名，上面是指pcs变流器的排名，不同的。2019国内新增电化学储能装机功率规模排名前十厂商依次为：阳光电源、科陆电子、海博思创、库博能源、猛狮科技、南都电源、上海电气 国轩、睿能世纪、南瑞继保。

系统环节竞争格局分散，进入玩家众多