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3. 抽水蓄能主导地位不变,电化学储能迎来春天
3.1. 成本低廉的大规模储能技术,抽水蓄能主导地位不变
抽水蓄能的主导地位仍然不会改变。抽水蓄能属于大规模、集中式能量储存;其技术非常成熟,每瓦储能运行成本较低,可用于电网的能量管理和调峰;但其建设完全依赖于地理条件,即当地水资源的丰富程度, 并且一般与电力负荷中心有一定的距离,面临长距离输电的问题。2016 年以来全球抽水蓄能的装机增速持续下降,2018 年装机增速仅为 0.6%;而从我国的情况来看,2018 年我国抽水蓄能装机规模同比增速为 5.3%,高于全球水平。短期来看我们认为抽水蓄能成本更加的便宜,并且随着特高压输电的不断建设,电力损耗有望进一步减少,抽水蓄能在储能应用中的主导地位短期内仍然不会被动摇。
图 10:2016 年以来全球抽水蓄能装机规模增速逐年下滑
图 11:2018 年我国抽水蓄能装机规模同比增长 5.3%
3.2. 电化学储能是储能市场发展的新动力
电化学储能是储能市场保持增长的新动力。无论是从全球还是中国的装机情况来看,2018 年都可以说是电化学储能的元年,亦或是集中爆发的一年。从全球角度来看,2018 年电化学储能装机规模达到 6625MW,同比增长 126.4%;占储能市场装机规模比重从 2017 年 1.67%提升到 2018 年的 3.70%。从中国市场来看,2018 年我国电化学储能装机规模达到1072.7MW,同比增长 175.2%;占我国储能市场装机估摸比重从 2017 年1.35%提升到 2018 年的 3.43%。我们认为随着电化学储能技术的不断改进,电化学储能系统的制造成本和维护成本不断下降、储能设备容量及寿命不断提高,电化学储能将得到大规模的应用,成为中国储能产业新的发展趋势。根据中关村储能产业技术联盟数据预测,到 2020 年我国电化学储能市场占比将进一步从 2018 年的 3.43 提高到 7.3%。
图 12:全球和中国电化学储能规模占比逐年上升
图 13:到 2020 年电化学储能占我国储能装机比重有望达到 7.3%
4. 电化学储能:蓄势而发,扶摇直上
4.1. 装机规模快速上升,锂离子电池占据迎头向上
4.1.1. 全球电化学储能市场快速发展,锂离子电池占比近九成
电化学储能主要类型分别是锂离子电池、铅酸电池及液流电池。电化学储能根据所使用的电池不同可分为铅酸电池、锂离子电池和液流电池等:
1)铅酸电池是目前技术最为成熟的电池,其制造成本低廉,但使用寿命短,不环保,响应速度慢。2)锂离子电池能量密度高,电压平台高,制造成本随着新能源汽车市场的规模效应而不断下降,是目前电化学储能项目应用最多的电池。3)液流电池是近年来新兴的化学电池,其使用寿命长、充放电性能良好,但由于技术不成熟以及制造成本较高而未得到大规模的应用。
表 4:电化学储能主要类型分别是锂离子电池、铅酸电池及液流电池
全球电化学储能装机量持续攀升。截至 2019 年一季度,全球电化学储能累计装机规模为 6829MW,是 2010 年累计装机规模的 17 倍。2018 年电化学储能装机呈井喷状态,全年新增装机量高达 3698MW,同比增速达到 126.4%。从新增装机国家来看:韩国占到全球 2018 年新增电化学储能装机量的 45%,遥遥领先于其他国家;其次中国、英国、美国和澳大利亚分别占比 17%、14%、6%及 5%,剩余国家合计新增电化学储能装机占比 13%。
图 14:2018 年全球电化学储能装机规模同比增长超过 100%
图 15:韩国位列 2018 年全球新增电化学储能市场装机规模第一
锂离子电池在全球电化学储能市场占据主导地位。截止 2018 年底,电化学储能装机量达到 1072.7MW,其中锂离子电池储能方式占据主导地位,占比高达 86%;钠硫电池和铅蓄电池分别占比 6%、5.9%;其他储能方式作为电化学储能多元发展的一部分,占比仅为 1.8%,且大多为示范性工程,如超级电容仅在美国建设有示范性储能电站。
图 16:全球电化学储能锂离子电池装机规模持续上升
图 17:锂离子电池占全球电化学储能装机规模比重接近 90%
4.1.2. 我国后来居上,占全球电化学储能装机比重达到 17.3%
电化学储能起步较晚,锂离子电池助推我国后来居上。我国电化学储能
虽然起步较晚,但装机规模始终保持在较高的水平;2011 年我国电化学储能装机规模仅为 40.7MW,到 2017 年累计装机规模已经达到 389.3MW,是 2011 年的 9.6 倍。2018 年则是行业整体爆发的一年,受益于电网侧项目的快速推进和电池成本的逐渐下降, 2018 年我国新增投运规模682.9MW,同比增长 464.4%;累计投运规模达到 1.073GWH,首次突破GW 级别,是 2017 年累计投运总规模的 2.8 倍。从电池类型来看,锂离子电池占据达到 70%,铅酸电池因其较低的成本依然获得市场青睐,占比达到 27%。
图 18:中国电化学储能市场累计装机规模迅速攀升
中国电化学储能市场以锂离子电池储能为主导,铅蓄电池储能是重要组成部分。在 2018 年中国电化学储能新装机分布中,锂离子电池以 70.6% 的装机占比占据主导地位;铅蓄电池是电化学储能市场的重要补充,新装机量占比达到 27.2%;其余电化学储能方式如液流电池、超级电容、钠硫电池占比合计仅为 2.2%。
图 19:中国电化学储能锂离子电池装机规模持续上升
图 20:中国电化学储能锂电池占比达到 70%,铅蓄电池占比接近 30%
4.2. 锂离子电池应用广泛,储能应用占比稳步提升
锂离子电池应用广泛。与传统电池相比,锂离子电池不含铅、镉等重金属,无污染、不含毒性材料,同时具备能量密度高、工作电压高、重量轻、体积小等特点,已经广泛应用于消费电子、新能源汽车动力电池和储能领域。锂离子电池电芯主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜四大材料构成,而从电芯到最后的完整的电池包主要经过两个环节:1) 将一定数量的电芯进行串并联组装成电池模组;2)电池模组加上热管理系统、电池管理系统(BMS)以及一些结构件组成完整的电池包,又称作电池PACK。
图 21:锂离子电池产业链涉及上游有色金属材料、中游电池材料和电池以及下游的动力电池、消费电池和储能电池应用
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