储能电池产业市场前瞻

储能电池产业市场前瞻 一、 分布式光伏装机量占比逐渐增大 近年来，国家光伏发展政策逐渐向分布式光伏发电倾斜。在太阳能资源优良、电网接入消纳条件好的农村地区和小城镇，推进居民屋顶光伏工程，结合新型城镇化建设、旧城镇改造、新农村建设、易地搬迁等统一规划建设屋顶光伏工程，形成若干光伏小镇、光伏新村。 据国家能源局统计数据显示，2013年以来，我国分布式光伏发电市场份额稳步提升，2013年，分布式光伏发电累计装机容量占总体的16．0%，到2018年，增长至占总体的29%。2019年市场份额进一步提升，分布式光伏发电累计装机容量占总体比重上升至30．7%;截至2020年底，全国分布式光伏装机7831万千瓦，占光伏总装机比重30．9%，高于全球均值近10个百分点，且此项占比将继续上升。 市场份额逐步提升的同时，我国分布式光伏发电累计装机容量也在快速提升，据国家能源局统计数据显示，2013年，全国分布式光伏发电累计装机容量仅为3．1GW，到2019年，我国分布式光伏发电累计装机容量已达到62．63GW，较2013年增长近20倍;2020年，我国分布式光伏发电累计装机容量达到78．31GW。 整体来说，由于户用光伏在独立性、稳定性、可移动性等方面较之一体式光伏发电具有较大优势，近年来我国户用型光伏发电的装机量越来越多，分布式光伏装机量占比也随之不断提高。 二、 光伏行业在未来5年前景 近10年光伏发电年平均增长率达到25%—40%，但占全国发电总量的比例依然很小，光伏发电目前仍然处于成长期，可以说是一片光明，新能源是可以解决环境问题。 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。 三、 光伏发电行业产品的市场前景及市场规模 （一）光伏发电行业的市场前景 太阳能作为可供人类利用的储量最为丰富的清洁能源之一，随着光伏发电与储能技术的不断进步，有望在应用规模、开发成本、使用效率等方面实现对传统能源的替代。因此，世界各国均高度重视光伏产业的发展，纷纷制定政策鼓励和支持光伏发电与储能技术，抢占未来能源时代的战略制高点，光伏行业在全球范围内具有广阔的市场前景。 在国际气候议题的重要性日益突显的背景下，全球主要国家根据自身实际情况亦做出气候承诺，碳中和成为全球各国的共识。根据IEA出具的研究报告，以2050年全球范围内实现碳中和目标进行预测，届时光伏发电量约为23，469GW，占全球各类能源发电总量的比例在35%左右。 根据IRENA的预测，2030年度和2050年度的新增光伏装机量将分别达到270GW和372GW，全球光伏累计装机量将分别达到2，840GW和8，519GW，2019年度至2050年度全球光伏累计装机量的年复合增长率达8．9%。 （二）光伏逆变器的市场规模 根据全球知名市场研究机构IHSMarkit的预测，2021年度至2025年度，全球光伏逆变器的累计出货量预计接近1TW，累计市场规模约540亿美元。中国、美国、印度、德国和日本预计将成前五大光伏逆变器市场，约占全球光伏逆变器总出货量的一半。 四、 中国光伏发电行业下游分析 （一）集中式光伏电站 2021年我国集中式光伏电站新增2560．07万千瓦，截至2021年底，我国集中式光伏电站累计装机1．98亿千瓦。2022年一季度集中式光伏新增装机容量434．1万千瓦。截至2022年3月，集中式光伏装机容量2．02亿千瓦。 （二）分布式光伏电站 近年来，我国光伏新增装机容量不断增长。数据显示，2021年全国光伏新增装机容量54．88GW，其中分布式光伏容量29GW，约占全部新增光伏发电装机的53．4%，首次超过集中式电站。2022年上半年，全国光伏新增装机容量19．65GW，同比增长125%。 根据《2022年上半年光伏发电建设运行情况》，2022年上半年，集中式新增装机11．23GW，占比36%；分布式新增装机19．65GW，占比达到64%，其中，户用新增装机8．91GW，占比29%；工商业新增10．74GW，占比35%。工商业分布式光伏已逐步成为分布式装机主力。 （三）光伏产品 光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，在发达国家已经大面积推广实施。 五、 光伏发电行业技术水平特点和特有的经营模式 （一）光伏发电行业技术水平特点 电力电子行业属于技术密集型行业，涉及电力电子、控制理论等学科，光伏逆变器与储能系统产品在研发、设计、生产制造与创新性改进等方面的专业化程度较高，主要运用的技术包括光伏逆变器拓扑与调制技术、并网控制与保护技术、最大功率追踪算法技术、直流故障电弧检测技术、电芯测试与模组集成技术、储能变换技术、能量均衡与管理技术等。 1、光伏逆变器拓扑与调制技术 光伏逆变器作为连接光伏阵列与电网的核心设备，其拓扑结构直接决定了整个光伏发电系统的效率和稳定性，是影响系统高效、可靠运行的关键因素。如工频变压器隔离型逆变器拓扑能够有效阻止逆变器输出波形中的直流分量注入电网，提升系统的安全性，但会导致系统体积、重量和成本显著增加；无变压器拓扑的制造成本相对较低，但由于输入与输出之间没有电气隔离，光伏组件对地存在随外部环境变化而大范围变化的对地电容，因此极易产生对地漏电流，影响变流器的工作模式。因此，光伏逆变器厂商需要不断完善产品的电力电子变换拓扑结构与调制策略，保证性能指标与功能安全的同时，不断提升产品的逆变效率、降低制造成本。 2、光伏发电并网控制与保护技术 由于电网阻抗的存在，大量逆变器接入电网会使得逆变器与逆变器之间、逆变器与电网之间发生交互影响，从而产生并网电流谐波大、逆变器脱网、非计划性孤岛运行等问题，对电网的安全可靠运行产生不利影响。同时，当光伏电站渗透率较高或负荷较大时，电网容易发生故障引起光伏电站跳闸。由于故障恢复后光伏电站重新并网需要时间，在此期间引起的功率缺额将会进一步导致邻近的电站过载跳闸，从而引发大面积停电。因此，稳健的并网控制算法与保护技术是保障光伏并网发电系统安全的关键技术。 3、光伏发电最大功率点追踪技术 光伏组件的电压、电流曲线呈现较强的非线性特点，在辐照强度、温度等环境条件改变时，光伏组件可以提供最大功率传输效率的负载曲线也随之发生变化。通过实时调节负载阻抗以匹配光伏组件的内阻，可使光伏组件始终工作在最大功率点或其附近，从而保持光伏组件传输功率最高。由于最大功率点随环境参数变化，仅依靠组件无法实现自动追踪最大功率点并使负载特性维持在该功率点。通过电路设计和控制算法调节连接到光伏组件上的负载功率，结合最大功率点追踪技术可以匹配到当前组件最大可用功率所需要的最佳负载，通过提高最大功率点追踪效率来增加系统整体效率。 4、光伏发电直流故障电弧检测技术 光伏组件串联后会形成高压直流系统，而直流电弧不存在过零点，触发部位会维持较长时间稳定燃烧而不熄灭。在光伏发电系统中，由于接触不良、连接器损坏、绝缘老化等原因均可能引起直流电弧，成为导致光伏发电系统火灾的重大隐患。直流故障电弧检测技术通过产品内置的直流电弧检测模块，使用高精度电弧故障传感器，通过傅里叶分析从复杂的直流变化信号中准确识别故障电弧信息。通过实时监测组件到逆变器输入端的电流信息，在电弧产生的初始阶段判断电弧故障，逆变器快速切断分断、熄灭电弧，提升光伏发电系统的安全性。 5、光伏发电电芯测试与模组集成技术 电芯测试与模组集成是储能系统集成的主要内容之一，是储能系统产品设计、生产和应用的关键步骤，也是连接电芯生产与下游应用的重要环节。模组集成的优劣对于锂电池系统的能量密度、安全性、功能性、可靠性、环境适应性至关重要。同时，基于下游应用的定制化设计能力对于解决电芯、电气件、结构件等电池模组部件的有机结合至关重要。通过优质的整体设计、高可靠性电池管理系统、高效热管理技术及精确的检测技术等成熟技术的交互使用，电池组各模块可实现有机结合，保障核心储能装置电芯的安全性和稳定性。 6、光伏发电储能变换技术 传统的光伏发电为间歇性能源，只能日间并网馈电。光伏储能系统产品可适应光伏逆变器的市场需求，改变单一日间发电、用电的结构性问题。光伏储能系统在家庭户用、工商业领域应用广泛，实现自发自用、削峰填谷等功能，储能技术是解决可再生能源高比例应用的有效手段。储能功率转换系统是电池介质与电网的接口，承担着对电池介质的管理、充放电控制与并网任务，随着储能系统容量的扩大和对其功能需求的提升，储能功率转换系统在不断发生变革与创新。 7、光伏发电能量均衡与管理技术 储能电池模组具有区别于单体电池的额外特性，基于目前的电池设计与制造技术水平，单体之间的性能差异在其整个生命周期中客观存在。实际使用过程中，在将多个单体锂电池串并联构成一定电压、容量的电池组时，需使电池组功能和性能指标达到或者接近单体的平均水平，避免单体由于过充、过放导致提前失效，因此需对电池组中单体之间实现均衡控制和管理。电池组均衡管理是一项较为先进的电池组使用技术，需要结合动力电池电化学模型、电子电源和计算机控制等多学科技术进行创新性设计。 （二）光伏发电行业特有的经营模式 1、光伏发电直销和经销相结合的销售模式 光储系统设备供应商的下游客户包括设备经销商、系统集成商、系统安装商、EPC承包商和终端用户等，均可直接向设备供应商采购相关产品用于自身业务。根据产品类型、市场特点的不同，光储系统设备供应商通常采取直销和经销相结合的销售模式。 2、光伏发电境外客户以专业化属地经销商为主 光储系统在提供给终端用户使用之前，存在系统设计、系统部件集成、系统安装及验收和发电并入电网等环节，其中系统设计环节由于涉及建筑结构和屋顶荷载等，需要施工方提前进行现场踏勘，并结合现场情况设计施工图纸。后期集成和安装完成后，由于发电上网需与当地电网对接并根据项目装机容量等确定接入方案，光伏发电系统自设计至验收全流程的专业性和属地性较强。海外市场已逐步形成一批经营规模较大、业务较为成熟的区域性光伏设备经销商，一方面利用其渠道优势，向设备供应商采购系统设备，从事专业化的设备经销业务，另一方面，因其本地化服务能力强，贴近客户需求，经销商亦为终端用户提供光伏发电系统设计、集成、安装等服务，形成了以专业化属地经销商为主的渠道特点。 六、 进入光伏发电行业的主要壁垒 （一）光伏发电技术壁垒 逆变器作为光伏发电系统的大脑，直接决定了系统的发电效率和运行稳定性。光伏逆变器的生产和制造结合了电力系统设计技术、半导体技术、电力电子技术、微电脑技术、软件算法编程技术等，属于技术密集型行业。一款产品从技术研发到最终成熟应用需要投入大量的资源，并且研发人员的专业能力、电子元器件的选择运用、生产工艺的先进程度、软件算法的迭代升级以及对于应用场景的了解和把握，均会直接影响产品的质量和稳定性。对于新进入行业的竞争者，难以短期内完成各项技术、人员和应用场景数据的积累，因此具有一定的技术壁垒。 （二）光伏发电产品认证壁垒 中国欧洲美国等全球主要光伏市场对于光伏逆变器均制定有独立的认证体系，如中国的CQC认证、欧洲的CE认证、北美的UL认证等，每一款型号的光伏逆变器均需完成认证后，方可进入市场向下游客户进行销售。不同市场的资质认证内容不尽相同，且认证程序复杂、测试标准严格、认证周期较长，对于新进入行业的竞争者，难以短期完成相关产品的认证，因此具有一定的产品认证壁垒。 （三）光伏发电渠道壁垒 从供应链渠道来看，光伏逆变器属于电