浅议电化学储能的应用及发展

构建新能源为主体的新型电力系统成为全球共识，储能概念大热，我国储能市场也于近年得到快速发展。在此之中，最引发热议且受关注的便是电化学储能。

近日，“南网储能”参加“中国南方电网有限责任公司控股上市公司2022年度集体业绩说明会的公告”，对抽水蓄能、新型储能装机规划、建设成本、盈利模式等核心问题进行了表示：南网储能抽水蓄能电站投资成本约在6.7元/W；电化学储能建设成本约2.5元/Wh，资本金内部收益率约5%，2023年将扩大新型储能投产规模，贡献新的利润。由此数据可见新型储能主要为电化学储能的行业优势明显。

电化学储能是通过化学反应将化学能和电能进行相互转换来储存能量，根据材料不同主要可分为铅酸蓄电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等形式，一方面，电池储能的能量密度与能量转换效率较高，且响应速度较快，能够有效满足电力系统调峰调频需求；另一方面，其功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，几乎不受外部气候及地理因素的影响。

电化学储能在电力系统的源、网、荷侧都可根据需求灵活部署，各环节效果显著。在发电侧可提高发电的稳定性, 并提高发电质量; 在输电环节, 可降低输电的成本; 在配电环节,可以缓解企业和用户用电压力, 促进电网的升级扩容; 在送电环节, 可通过峰

谷差套利, 进而减少企业和用户用电成本。

根据CNESA 的统计数据，截至 2022 年末全球储能累计装机功率 273.2GW，其中抽水蓄能占比 79.3%，首次低于 80%，电化学储能占比大幅提升至 18.8%。全球新增储能装机方面，电化学储能呈现快速增长态势，2018 至 2022 年期间全球电化学储能装机规模的复合年均增长率达 61.87%。

图1 各类型储能占比

据 CNESA 统计，截至 2022 年底全球已投运电化学储能的累计装机规模约为45.52GW，较上一年末增长 87.10%，其中锂离子电池储能市场份额 94.87%，占据绝对主导地位。截至 2022 年末我国电化学储能市场累计装机规模达到 12.87GW，当年同比增长 132.27%，其中锂离子电池储能的累计装机规模占比约 95.53%。

近年全球电化学新增储能装机中，美国、中国、欧洲稳居前三。对比全球下游应用来看，我国户用储能及工商业储能份额占比小，市场待开拓。

电化学储能系统的投资成本中，电池组占比约66%，储能变流器（PCS）占比约为12%，电池管理系统（BMS）和能源管理系统（EMS）合计占比约12%。从度电成本来看，电池占据电化学储能系统的大头，考虑电芯构成，推测锂材料占总成本的8%。由于锂电池在电化学储能中占据的绝对优势地位，锂价成为了影响电化学储能系统成本的重要因素。

对不同类型电池的概况阐述：

铅酸电池：循环寿命（＜2000次）、服役寿命（3-20年），结构简单技术成熟、价格低廉、效率高；能量密度较低、寿命较短；常用于电力系统的事故电源或备用电源。

钠硫电池：循环寿命（2500-5000次）、服役寿命（3-20年），响应速度快能量密度高；存在安全隐患成本高、环境要求苛刻；主要用于负荷调平、移峰、改善电能质量和可再生能源发电。

锂离子电池：循环寿命（5000-10000次）、服役寿命（5-15年），比能量高、技术成熟、响应速度快、放电时间长，效率高；价格高、发热存在安句题全隐制；在电动汽车计算机、移动设备和电力系统上泛应用。

在电网及用户端储能设备的应用及意义：

电网侧：缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级

国内电网侧储能装机规模占比为35%，主要参与电力辅助中的调峰调频环节。调峰是指在用电高峰为电网提供额外电量，调频是指精准调节波动电压及功率。储能系统可以在用电谷段充电，在用电峰段放电来进行调峰，实现调峰收益，同时提高资源利用效率。

用户侧：峰谷价差套利、容量电费管理、提高供电可靠性

国内用户侧储能装机规模占比为24%，削峰填谷是指利用储能系统在用电低谷时段充电，高峰时段放电的方式，达到利用峰电电价差异减少度电成本的目的。

图2：各版块作用关系示意

电化学储能产业链中的关键环节在于储能系统，一个完整的电化学储能系统主要由电池组（BA）、储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）、电池管理系统（BMS）构成。

储能变流器（PCS）是储能装置和电网中间的关键器件，用作控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。从成本构成上看，储能变流器在储能系统中的成本占比也仅次于电池，成本占比8%。在电化学储能系统中的重要地位。GGII数据显示，2022年国内PCS产业规模增幅达248%。从企业上来看，阳光电源、科华数据、索英电气为国内龙头企业。

电池管理系统（BMS）也称为电池保姆或电池管家，主要功能是智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。直接影响BA的安全、寿命等核心方面，因此BA生产厂商基本上都有自己的BMS系统。目前国内电池管理系统(BMS)行业主要上市企业有宁德时代、比亚迪、均胜电子、欣旺达等。

能量管理系统（EMS）EMS的核心是软件，与PCS、BA系统具有很强的对应关系，包括通信协议、响应、控制方式等，因此系统集成商基本上都有自己的EMS系统。

并且，储能产业链各环节跨界整合趋势越来越明显。

储能行业产业链参与企业分析

电化学储能系统中成本占比最大的是电池（BA），由此可见其重要性。2022年储能系统建设成本构成中，储能电池占比64%，比2021年增长10个百分点。

2022年储能系统建设成本构成

BA64%，运维费用2%，BMS4%，PCS8%，EMS5%，Cooling3%，消防安全2%，配电电缆3%，安装工程7%，工升压装置5%。

由于储能电池行业壁垒较高，我国储能电池竞争格局高度集中，多是原来做新能源汽车动力电池的厂商在开发储能电池领域。另一方面，我国动力储能电池行业的竞争格局较为集中，头部效应较为明显。

2022年中国储能电池市场份额主要厂家占比情况

虽储能行业发展总体向好且引发广泛关注，但依然有以下风险及问题：

安全角度而言，电站建设和运营安全管理方面尚欠缺制度规范与具体标准，而电化学储能危险系数较高，据不完全统计仅2021年全球就发生9起储能安全事故。市场成熟度而言，目前储能产业市场机制不完善，没有清晰商业模式和管理规范。

成本问题 ， 电化学储能系统在运行过程中还需要进行定期维护和更换，这也会增加系统的运行成本。虽然随着技术的发展和规模化生产的推进，电化学储能系统的成本可能会逐渐降低，但在短期内，其高昂的成本仍然是限制其在长时间储能应用中推广的一个重要因素。

随着储能市场化机制的完善，未来储能行业的竞争会愈发激烈，企业将面临巨大的生存压力，仅仅靠简单集成的企业不可持续，最终活下来的一定是具有核心技术能力的企业。通过技术穿透产业链，形成部件与整机的协同技术进步，不断提升产品系统效率和质量，加速产品更新迭代，降低度电成本才是企业的命脉。在电网面前，各家企业储能产品的效率功能、安全质量、盈利能力都显露出来，最终将优胜劣汰。

储能是高门槛行业，储能产品的效率性能、安全质量、盈利能力将是市场竞争力的体现。靠低价锁定市场的‘内卷’是伪命题，本质上并不是真正的市场竞争。企业的竞争力将取决于两大因素，一是要有基于长期品牌渠道和客户关系构建的终端优势；二是要有基于技术领先和成本优势的产品。虽然不唯价格论，但关键点在于储能系统建设成本降低是加速储能快速建设的核心动力。