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储能行业市场机会及储能设施优缺点分析(深度)
韭小白
2021-05-21 11:51:07

大家好,今天带给大家的分享内容是继续关于碳达峰碳中和相关话题的一个深入探讨。今天
我们是重点来看储能这个行业,在碳达峰和碳综合背景下,是不是有一个新的机会?
需要说明的是今天我首先会介绍一下一些公众号文章,一些B站上的财经类的分享视频,以
及一些其他渠道看到的研报观点,然后我自己会带来我的一个独立的思考,就是说跟他们的
观点可能有所冲突的地方,需要大家仔细鉴别,当然也欢迎大家指出和评论我们的这些观
点。
首先我们来看一下目前就是传阅量比较大的这种公众号文章或者是b站的是,财经类视频,
他们的观点是什么?首先我们也有一些共识,就是说在碳中和、碳达峰的要求下,储能行业
肯定会有一个极大的发展。
但是我们的逻辑有所不同,现在有很多人都认为就是说按照你要达到碳综合的话,就是说这
个需求可能会给目前的储能市场带来一个万亿级别的市场。这个理由是这样子的,就是说基
本上大家都同意,就是说在目前可以预见的人类技术发展的未来,光伏发电和风电是未来能
源的主力。
但是这两个能源也是在现有的可以预见的未来,这两个能源他们的缺点很明显就是说对电网
不友好,所谓对电网不友好,就是他们的输出功率的实大实小,甚至可能没有。你像光伏发
电的话,它白天能发晚上不能发,发电的时间大概可能根据光照地区的不同,可能是每天
5
7个小时。另外它受气候影响是个十分明显,即便是白天的话,早晚可能会弱一些,中午
好一些。如果说突然刮了一片云或者突然下雨,发电能力会大打折扣。
另外一个角度来讲,光伏发电它晚上基本上就不能工作。还有一个就是关于风电,其实大家
可以在很多这种郊外都可以看到,一个风电场即便是在几公里的范围内,风向的不同它的发
电能力都会受到影响。
比如苏州阳澄湖附近风力发电厂,湖面风很大,周边的风很大,但是可能有13的机组还没
有发电,风向可能还没有调整过来,所以发电机还没有进入工作状态。更不要说其他地方就
是说像有一些季节性的因素,可能有些地方它的整个季节的发电能力比较弱,所以说这种情
况下风电的发电也是十分不稳定的,所以说这一类的主力就是光伏和风电,它对电网其实都
不是非常好的友好资源。在电网这一侧,他们把它们称为垃圾电。
处于这个原因这个就需要把他们提前发的电能给储存起来。所以说储能赛道其实是一直都有
的,因为我们之前也讲过好几期风电和光伏都提到了,当然在之前就是说发展风电和光伏的
时候就是提出一个消纳的原则,就是你不能弃风、弃电、最严重的时候可能会弃掉10%的发
电。
所以说其实是需要储能的配套,但是我们这里面要特别提出来,之前的储能配套其实也有,
比方说利用水电储能把填缝效果把水抽到高处,然后需要用的时候把它把它放下来就是发
电。
然后还有一些这种特殊的储能,窗子主要是化学储能,单向的能看到的还是化学储能。在电
化学储能里面其中90%又是锂电储能,所以说根据这个逻辑,很多人认为以后锂电池市场会
有一个极大的爆发,甚至是百万亿级别的,就是说在从现在到2060年可能会有一个122
亿级别的市场,这是我看到最大的一个数字。
但其实我对这个观点是非常持有怀疑态度的,我来讲一下我的理由。首先说我们知道储能的
方式其实有很多种,上一期我们也提到了。比方说大的分类就有机械储能,有化学储能,还
有其他的一些新潮的形式储能,像发条储能甚至重物储能都有。
其次很严峻的一个事实,我告诉大家就是锂电储能不太可能说成为这个以后发电侧储能的阻
力。为什么这么讲?因为锂电池储能其实不是一个新的东西,像宁德时代这些公司都已经是
大名鼎鼎的公司了,但是他们的电池主要是给这个汽车用,也可能会给家庭用。
区别在于,汽车的主力基本上就是磷酸铁锂或者是三元电池都可以。但他们的电化学储能如
果走这条路线的话,他们对于一些特殊的元素有要求,像三元储能,我们之前讲过就是说它
的可持续性以及它的来源,因为镍钴来自于某些欧洲战乱国家,不太可能。
一般来说如果是用于汽车上面可能会优势多,但是用于纯粹的储能,价格比较高,就没有什
么优势。锂电池相对来说就是说相对裂缝来说,它的磷酸铁锂就是说它的优势就是成本比较
低一些,另外充放电性能可能更持续更长一些。
所以说目前我们讲如果用在能发电了或者是能源这一侧的话,储能目前来看只能是指磷酸铁
锂电池,但即便是这样的话,磷酸铁锂电池也不可能替代火电站或者替代这个水抽水储能,
或者实现这种彻底的这种代替成为储能的主力,因为锂电池里面的锂。它也成本也不低,如
果以后到2060年全社会的发电能力都要依靠锂电池来储能的话,这个动态价格其实是没法
承受的。
虽然我并不怀疑储能赛道上的市场,因为我们知道如果在2060年,比方说碳综合要求下,
人类的任何活动,包括你交通,包括你能量发电都发排出去的碳都要给吸收回来的话,除非
是说人类能够突破这种碳回收的技术,比方说把烧煤发出来的碳或者是炼油发出来的碳完全
给收回来的话,基本上光伏发电和风电发电肯定是成为主力。
那么在这种按照15这个要求下,你储能设施市场确实很大,但是它不太可能由单纯由锂电
池来完成。理由就是成本极高,B站上也有人做过这样的视频分享,就是分析了成本会高达
发电价的一倍甚至两倍,而且这还是一个静态的估算。
如果你要是动态的估算,就是说由于你需要这么多理的话,那么你会导致整个锂价上扬,对
吧?其实汽车的锂电需求它的价格承受度可能更高一些,因为它毕竟是要移动,它的替代方
案就没那么多。
所以说以当下的技术来看的话,你要想让锂电池像火电池一样的承担能源发电的阻力的话,
这个是不太现实的。
很多这种研报、财经视频的分享,只是静态的看我们需要这么多东西,但是他没有算这个
账,就是我们到底能不能承受,你想以后电价如果翻个四五倍,这个其实是绝对不可能承受
的。
那么可能就有人质疑我,到底说以后该怎么样的去储能?其实我们可以探讨一下,以后该怎
么储能这个话题,其实是跟成本密切相关。
那么我的基本观点是目前来看,储能技术用于替代这种火电站这种储能的,它的技术的还有
相当大的发展空间和不确定性。更重要观点是很明显的事实。我们现在讨论取代火电站或者
是实现主能源发电的主力的储能方案的,还不需要现在来考虑,因为时间呢大概可能甚至有
10
年甚至20年更长的时间,为什么我会这么讲?
大家想一下,到2030年我们的要求是碳达峰,所谓碳达峰是到了2030年还有10年的时间,
我们的碳的排放量才达到峰值,也就是说在未来10年我们的碳的排放还是增加的。那么按
照这个逻辑来讲的话,10年甚至20年以上足够的发展空间肯定是有的。所以说这20年以后
技术会产生什么变化,真的不好讲。
当然我们今天的分享肯定会仔细回顾一下,盘点一下目前正在开发的这些新的一些储能技
术,我们稍后会讲,另外我们还要考虑一个很重要的事情,风电的技术在未来10年也可能
会得到一个突飞猛进的发展,甚至可能会否定掉我们刚才的假设,就是风电和光伏会不会成
为主力,因为我们知道现在的核电其实这个价格如果你要是算上它的储能或者是发电的稳定
性来讲的话,它其实还是非常划算的,因为价格是动态的。
风电和光伏的价格虽然降下来了,但是你对储能的要求很高的话,这个成本又会翻个两、三
倍。另外我们核电现在也就是第3代刚刚开始建,但是核电其实还有第4代甚至更高代的诉
求。
所以说这一点其实是看起来不确定性还是有的。另外关于当下的储能技术,我们给大家讲一
个很多媒体忽略的事实,现在的储能其实90%多,可能是96-92%,因为虽然它的比例也
在逐年下降,从99%下降到92%,但是这么大的一个比例仍然是抽水储能,是把水从低处
抽到高处。
当然这个东西我们之前也讲过,这个技术它价格其实便宜,技术路线也简单,唯一的缺点就
是说他需要一定的地理条件通常是跟山坡丘陵有关系,但是我们知道在未来的其实这种如果
说有刚需的话,这就跟过去几十年甚至我大新修水利一样,人为的修出这样的一些水利设
施,其实还是有一定的空间的。
另外毕竟它的技术路线十分简单,甚至可以跟城市的景观结合起来。所以说它发展技术路线
最明确,而且它对环境的附带破坏其实最小。你要知道锂电池这个东西,如果真的向全社会
都以锂电池来作为储能到2060年的话,那个环境能不能承受还是个问题,就是说锂电池它
肯定报废量是极大的。
能不能实现可持续,锂电池运费了以后怎么回收怎么再次生产,因为锂的元素其实也是一种
相对来说还是比较稀有的元素,就是在当下的技术条件下,所以说这一点其实很多没考虑。
但是抽水储能其实技术路线十分简单,无非就是要挖一个大坑,或者是人为的造一个高地,
这种路线其实说空间可能还是更大一些。
当然我不太认为说在上海,北京来实现抽水储能,因为他们的地皮太贵,但是在一些其他的
中西部省份,这个完全不是个问题。你像湖南、山西、浙江这种多山,在高地形成一个人工
湖泊,完全是技术上能够可以实现的,还是只是讲抽水电站储能是当下的主流,那么得到比
较大的发展是电化学储能。
但是电化学储能就像我刚才说的,虽然它得到了很大的发展,但它其实不太可能作为发电侧
这一段的储能相当于一个能量的主要供应,这一段目前它得到了很好的发展,一方面是汽车
新能源电池的发展,另外一方面它跟分布式能源有关系。
什么叫分布式能源,大家可能也注意到之前我也讲过,就是说在某些场景下发电可能不是一
个电站,不是发电公司的事情,而是你家里面的事情。在少数一些欧洲国家或者美国,甚至
包括澳大利亚、新西兰这样的国家是很有市场。
这个就要讲一个很现实的事情,我们中国人讲买房子,其实你买的是公寓,就是
apartment
,就是很多人挤在一栋高楼里面,可能是矮的67层,高的3050层都有可
能。中国人住的是这种环境。
在这种居住环境下,就没有谈这种分布式发电的可能性,因为你也没有那么多空间,太阳楼
顶电池板就只能放那么大。但是对于美国和欧洲的家庭,特别是澳大利亚、新西兰、北欧这
些国家,他们的家庭就是一个人住一个house,所谓house可能就是包括一个小花园,面积
是很大的,所以说他们的楼顶或者是墙面是有足够的空间来放置太阳能电池板,而甚至他们
发现了放置的太阳能电池板,甚至可以发出多余的电,让他们晚上使用,甚至是供给其他的
人使用,这就是可以实现分布式储能,所以有时候你看到宁德时代或者阳光电源这些公司,
可能会向欧洲某些国家发货提供储能电池,但是大家注意到其实数量是十分有限的,不一定
能够成为未来的主流,至少在我们国家是完全看不到这种可能性。
实际上目前我们国家分布式储能的可能说大家也推过一段时间,但是这个成本以及实现起来
还是有一定难度的,之前我们也讲过,就是说你安装设备的成本,就是说包括设备的应用性
维护性,其实这个成本算进去的就不划算,很多人说划算的,其实是没有算到这种一些被损
坏的可能性,比方说一阵风刮过来,把你的电子版给画了一个东西把电池板砸坏了,或者是
你异变器出现了什么故障,可能是其实是不太现实,采用这种每家每户都采用这种自己发电
这种措施,但只是在某些国家可行。
另外我们还要注意到就是说储能赛道如果是走假如说电化学出来有很大发展的话,我们还要
注意到就是说其实大家很容易忽略另外一个市场。除了锂电池以外,其实真正可能还有对另
外一个市场有拉动作用。
这另一个市场就是逆变器,因为电化学储能是需要把交流电变为直流电,然后来进行充电,
然后放电的时候需要把直流电变为交流电,所以说很多人其实是忽略了另一个赛道就是逆变
器,大家只关心电池这一块去了。
大家注意到总结一下呢,就是说现在很多这种财经媒体或者是分析师,他们的观点其实是说
根据碳中和碳达峰的要求,光伏和风电他们的储能的对应的储能需求是有一个比例,大概
5
%~20%。那么根据逻辑市场可能会到2050年增加50倍。
但是他们往往忽略就是说其实就像我刚才上面分析的,这个未必是一定要采取这种电化学出
来,原因我也分析了,就是成本上至少不划算,但是有一点还是可以跟大家分享,就是说假
如说在当下的技术条件下的电化学储能,如果说他能得到更大发展的话,它相对于其他的这
种电化学设施还是有很大的发展空间的,所以说现在有一个新的名词叫做储能电池,这个是
相对于之前的这种动力电池,也就是汽车上面用的电池是有一个很大的区别的。
所以说这里面我还是给大家这个详细的总结了一个储能,电池和动力电池的一个区别。储能
电池它的核心诉求是大容量,安全性高,低成本。而动力电池核心要求是高能量密度快速充
放电。所谓高能量密度其实是说电汽车你自身的重量有一定的要求,所以说你电池单位能量
密度的必须要很高,不能够做得很重。
另外汽车它刹车加速,所以它要求快速冲放电,技术要求其实是很有难度的。所以一般来说
动力电池可能磷酸三元动力电池的可能要求更高一些,当然磷酸铁锂的安全性可能更好一
些,在动力电池这一领域里面的磷酸铁锂跟三元电池是有一个竞争关系,之前我们详细讲过
以前的分享里面。
但是我们今天讲的储能要求,其实它的安全性也是有要求的,这个并不是说动力电池没有安
全性要求,其实动力电池的安全性要求更高一些。储能电池它主要是讲究一个低成本,这个
低成本其实就是说你电池的寿命要长要大于10年,一般来说动力电池可能用个5年就算不错
了。所以说一般来说一台车的动力电池,可能全车的生命周期10年的车的话可能要换一次
电池,这个是逻辑。
那个容量等级完全不一样,储能电池的容量等级要求是百万兆mw而动力电池一般是kw另外
成本至少可能说要求这个是非常敏感的。但我这里强调,现在我们讲储能电池的成本是指以
现在的锂的价格,如果你大规模铺开的话,锂的价格可能会很高。
所以说基本上它的成本,在我看来是不太可能成为未来的出来的主力路线原因就是成本太
高,动态成本太高,就是你要考虑到锂价上涨以后的价格就很难承受。当然这个储能电池还
有一个要求,就是循环次数要求很高,其实跟它的电池寿命也有关系。
但是它还有一个要求就是安全性,因为储能本来的目的就是要求你能够稳定的供放电,我们
大家可以想象一下,如果说储能电池他发生一次事故,它的电源找谁去替代呢?它本来就是
充当一个这种备用的角色,所以说储能电池的安全性虽然不太可能说像动力电池那样直接引
进到人身安全,但是如果说它一旦出现故障,短时间内去找谁去替代的,所以说它的安全性
其实要求也很高。
这一点其实我们大家要特别注意到。所以很多分析师其实只是看到一个静态的观点,没有看
到一个动态的事情在里面,把这个价格算的时候没有算动态价格。你像抽水轮我跟大家讲,
只能是价格越来越低,为什么?因为它技术越来越成熟,其实就是挖一个土石方工程,装一
台传统的水力发电机就行了。
它只能是价格是越做越低,当然特别但是当然,前提是有地理条件,但其实后来大家仔细分
享过,就是说像抽水储能,你说条件不符合的地方的话,好,其实你到一些很多省区现在都
有山区对吧?
这是大多数省区都有很多山区,你把山区的里面搞成一个高位的湖泊,可能作为甚至要可能
搞一个像小规模的移民,那么你这一个省的储能电站都有了,就是说可以至少几个地级市都
可以用储能电子。所以说其实在大多数省份并不会是成为一个很大的问题。
我们的结论呢其实也很简单就是说,如果像这种电网这种发电侧的储能和电网侧的调峰储能
的话,基本上可能不太让锂电池来作为主力。但是锂电池在动力市场上动力电池市场的优
势,还是有一定竞争力的。
另外它可以作为分布式储能以及应急储能。应急储能主要是指一些通信基站以及这种数据中
心就是IDC这方面的储能它还是有应用价值的。包括一些这种欧美国家工商业和家用的这种
分布式储能,也是有一定市场的。
所以说尽管如此,你看一些比较合理的,就是另外一些分析师也指出来了,他说复合增速可
能是未来大概就没有
有些分析思想可能会有几十倍甚至上千倍的增长,他说可能会年
复合增长可能会在20%左右,这个是一个合理的估计。
也就是说他认为这个储能用到锂电池的储能主要是用在应急电源以及分布式储能上面,不会
是用在发电侧储能上面。因为用在发电侧的储能它的单位要求是tw1tw等于1000
gw
1000mw1000kw所以说这一点其实是这个不太可能用锂电池的。
电网侧的调频其实也不太可能用力,因为它也是tw级别的,它基本上跟电网侧的调峰是差
不多的。另外需要大家特别注意的是,从现在到碳达峰还有10年时间,碳达峰以后就是碳
排放达到峰值,然后才逐步的取消,降低火电或者是用煤的比例。
那么这后来还有30年的空间,还有时间还是很长的,所以说现在来看,基本上技术的不确
定性可能是储能产业的一个大家最需要关注的地方。
好,这里我们就基本上可以给大家总结一下,储能其实首先大家要搞清楚,不同的用户有不
同的需求,像发电他们的需求是受减排的压力推动能源变革,所以他们的间歇性的波动性的
需要引引入发电的稳定性来提高接纳能力,他们的需求单位极大,所以说大家完全是跟用户
侧的不是一个量级。
另外像输电这一测他们也有输电端的需要,他们的量级比发电要小一些,但基本上也在同一
个体量之间。然后还有配电以及终端用户,就是说在锂电池的可以看到的说可以看到的技术
背景下,他们是用化学储能,特别是锂电池来实现这个要求。
但总的来说无论是哪一种这种储能设施,大家要注意它的几个指标,就是说的这种是不是对
接入友好,就是说他能不能方便的接入当下的电网,另外他们的波动平滑的能力怎么样?其
实大家也要注意到,其实不同的储能方式它的对能量的输入和输出的快速响应能力的也是不
一样的。
还有一些辅助的指标,包括电压的支撑,这样的一些包括一些他是不是对环境友好,能不能
可持续发展的,其实往往是它能不能成为主力的主要原因。因为我们现在讨论这个问题可能
还太早,一个就像我刚才始终强调的还有10年甚至20年以上的时间,我们现在就来简单梳
理一下一些常见的储能形式,他们在技术上的优缺点,我们也可以来探讨一下。
今后比方说在什么情况下,哪一种储能设施的会得到大的发展?首先讲这个作用时间,你像
有些是秒级的,你像飞轮储能超级电容器储能,这种其实如果你要达到效果的储能的话,你
就得关注机械储能的飞轮储能以及超级电容器储能。
它的特点其实就是高功率、高响应速度,高循环寿命,当然目前的技术上是有难度的。其实
我们知道高超级电能它其实用在一些这种航空母舰或者一些军舰上面,或者是一些武器装备
上面的,目前是有应用的。
那么在接下来10年之内,你很难不说这种军用的高端技术的会不会转为民用。这种场景一
般是一次调频提供电,提高电能质量。第二种就是重点关注的领域就是分钟到数小时级别的
作用时间。
那么这种基本上当下来看的话就是电化学储能,他的要求就是有一定的规模,同时也要高循
环寿命,然后便于集成。所谓便于集成就是说跟其他的设备合在一起使用,然后就这个数小
时以上持续作用的就是大容量的这一种的,一般来说包括一个院士的报告都指出来,这种情
况下就不太可能说是再采用这种电化学储能或者飞轮储能了。
一般来说当下的目前来看主要是采用抽水蓄能一些其他的机械蓄能方式,包括这种压缩空
气,或者一些其他的这种化学储能方式,比方说把某种盐给融化掉,然后因为它融化掉以
后,它就以乐的形式保存着,然后到你需要的时候再把放出来,把多余的电电解为氢气和氧
气,然后需要用的时候再把氢气烧掉,就是发出发电。
那么这种其实是要求成本低,另外要求规模很大,另外还要求可持续性,就是你像我们刚才
讲的抽水蓄能压缩空气,融盐处心,你想想他这些方式的储能,他跟电化学跟很多分析师吹
捧的锂电池有一个明显的区别,它不依赖于某种特定的稀有元素。它可以实现极大规模的扩
展,对吧?就是说它可以如果这个技术一旦成熟的话,它可以反复的应用这个技术,它没有
什么很大的门门槛。
当然抽水时候需要地形的支持,但是随着以后价格如果可接受的话,人造水库这个也不是说
不可能,其实人造水库在我们国家是一个很常见的设施。另外我还特别想强调一点,即便是
在电化学储能里面,也不一定就一定是锂电池,你像我看到的像现在一些很多前沿的技术都
在研究一些这种适合大规模储能的电化学储能,钠硫电池。
按目前的技术经济指标,它的循环次数可以高达5000次左右,也就是说它的寿命可以高到
15
年就比这个锂电池更好一些,另外它的能量效率比较高,85%,目前它的系统价格可能
2000千瓦时左右,所以说它的就是说缺点就是成本高,另外还存在一定的安全隐患。
所以说目前其实关于钠硫电池,它基本上还是mw级别的规模,所以说它以后如果说克服一
些技术难点,很可能会成为这种这种更大规模的一个应用。
另外一种这种储能的电池就是叫做液流电池,电解液就是很多形式,包括铁路液流、锌溴液
流、多硫化钠液流,全钒液流。你像刚才讲的钠硫电池,它们跟锂电池有一个核心的区别,
就是它们不依赖于某种比较少见的元素,你像锂它们钠和硫都是很常见的元素。
你像这种液流电池,他们让很多人容易忽视的一个优点,就是他们不依赖于某种稀有元素,
他们可以大规模铺开也,不会导致它的成本急剧升高。
我们再回到讲液流电池,其实这个也是一个蛮新鲜的东西,很少可能大多数研报都很少能看
到,它的循环寿命可能也很高,可以高达1万次,大概是10年左右的寿命,能量效率呢那就
低一点,只有70%。
然后关键是它对温度有一个要求,只能1540度的范围内,其实我们知道就是说你像东北
冬天的时候肯定是低于15度的对吧?那么南方夏天很可能会超过40度对吧?所以说它的对
温度过于敏感,这个是它的一个核心缺点。另外它的能量密度也比较偏低,但是这个其实并
不是一个很大的问题,因为你动既然是作为储能电池的话,你大一点就大一点。
放在郊区就行了。所以说它的优点是寿命长,然后比较经济,然后可以独立设计,缺点主要
是温度,温度窗口太窄了。
目前来看一些比较走在前面的公司,像日本住友电工,国内的普伦世纪、大连农科,武汉南
内都在做这一块的研究,目前来看成本还是比较低的。




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    2021-05-21 22:52
    好是好,但是文章太长了
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