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新业·行研丨当前全球电化学储能市场发展现状
作者:黄帅 日期:2021-03-09 18:28 人气:
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        储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术,近年来持续稳定发展,根据CNESA全球储能项目库数据,2015-2019年,全球储能项目累计装机规模从 164.7GW增长至184.6GW,总体来看持续稳定发展。截至2019年底,全球已投运储能项目累计装机规模184.6 GW,同比增长1.9%,其中抽水蓄能累计装机占比最大,为92.6%,同比增长0.2%,其次为电化学储能,累计装机规模9.52GW,占比 5.2%。
 
图:2015-2019年全球储能项目累计装机规模及增速
                                数据来源:CNESA
 
图:2019年全球储能项目累计装机规模结构
                                数据来源:CNESA
 
       在全球储能累计装机小幅平稳增长的背景下,电化学储能却飞速发展,2014-2019年,全球电化学储能累计装机规模从0.893GW迅速上涨至8.217GW,CAGR 高达55.85%,占全球储能装机比例5.2%,同比增长24.02%。
 
图:2014-2019年全球电化学储能累计装机规模及增速
                                数据来源:CNESA
      
       无论是存量市场,还是新增市场,锂电池均已在电化学储能中占据垄断地位。在储能电池领域,随着环保压力日趋严峻,更加环保的锂离子电池大量应用已是大势所趋。从全球来看,2015-2019年,锂离子电池在累计装机比例中始终位于80%左右。截至2019年底,全球新增电化学储能装机1.59GW,累计装机规模达到8.21GW,同比增长24.02%,从技术分布上看,全球新增电化学储能投运项目中,锂离子电池装机占比最大为88%。
 
图:2019年全球电化学储能项目累计装机规模结构
                                数据来源:CNESA
       从主要市场分布来看,2019年,全球新增投运的电化学储能项目主要分布在49个国家和地区,装机规模排名前十位的国家分别是:中国、美国、英国、德国、澳大利亚、日本、阿联酋、加拿大、意大利和约旦,规模合计占2019年全球新增总规模的91.6%。
 
图:2019年全球新增投运电化学储能项目装机规模TOP10
                                           数据来源:CNESA
       
       与2018年榜单相比,从排名上看,中国、美国、德国、日本和加拿大的排名分别上升了1-2位,特别是中国,由2018年的第二位跃升至首位,英国和澳大利亚与2018年的排名一致,而阿联酋、意大利和约旦成为2019年榜单的新进入者。从地域分布上看,上榜的国家主要分布在亚太(3个)、欧洲(3个)、北美(2个)和中东(2个)地区;从装机规模上看,排在前七位的国家的新增投运规模均超过百兆瓦,中国和美国的规模更是突破500MW。
       从全球已投运电化学储能项目在电力系统中的应用分布看,根据CNESA的统计,截至2018年,用户侧领域的累计装机规模最大,为2.2GW,占比32.6%;辅助服务、集中式可再生能源并网、电网侧和电源侧分列二至五位。从2018年全球新增投运项目的应用分布看,同样是用户侧领域的新增装机规模最大,为1.6GW,占比43.8%;集中式可再生能源并网、辅助服务、电网侧和电源侧分列二至五位,所占比重分别为25.2%、15.8%、13.8%和1.3%。
 
图:全球新增投运电化学储能项目应用分布
 
                                数据来源:CNESA
       用户侧:储能在该领域主要与分布式电源配套或作为独立储能电站应用,满足用户电力自发自用、峰谷价差套利、节约容量电费、提升电能质量和供电可靠性等需求。用户侧近年来首次成为新增投运规模最大的应用领域,占比从2015年7.3%上升至2018年43.8%。从地域分布上看,全球用户侧储能装机量排名前列的国家包括韩国、日本、中国、德国、美国和澳大利亚,驱动因素包括特殊电价优惠政策、分时电价政策、高昂零售电价、FIT逐年降低等。此外,西班牙和南非正成为新兴市场,主要原因为西班牙于2018年取消“太阳能税”以及南非家庭在间歇性断电期间对备用电源的需求。
       电网侧:2018年新增投运规模为510.8MW,较2017年大幅增长634%,该领域在全球新增投运总规模中的占比也从2017年的7.6%提升至2018年的13.8%。
       电源侧:该领域是2018年唯一一个新增投运规模较2017年有所下降的应用领域,为49MW,同比下降53.1%,新增投运项目主要分布在英国。
尽管现阶段电化学储能技术在电力系统的装机规模依然不大,但开发增速加快,发展潜力巨大。根据IHS的统计及预测,2019-2023年全球电力系统电化学储能新增装机规模年均复合增长率达53.0%。
      从电化学储能的发展趋势来看,主要有以下特点:
      1、锂离子技术指标优于铅酸电池,铅酸替代增量空间广阔
      与传统铅酸电池相比,锂电池有三大优势:(1)锂离子电池能量密度为铅酸电池的4倍,容量、重量均优于铅蓄电池;(2)锂离子电池更加环保,锂离子电池中不包含汞、铅、镉等有害元素,是真正意义上的绿色电池,此外锂离子电池更加节能,能量转换效率高于铅蓄电池,政策风险相比铅蓄电池来说较小;(3)锂离子循环寿命更长,目前来看锂离子电池的寿命一般是铅酸电池的三到四倍,虽然前期成本较高,但从长期来看更经济。
      2、光伏、风电属于不稳定输出电源,需要配套储能实现价值
      光伏、风电等新能源具有波动性、间歇性与随机性等特性,风电出力日内波动幅度最高可达80%,出力高峰出现在凌晨前后,午后到最低点,“逆负荷”特性更明显,光伏日内波动幅度100%,峰谷特性鲜明,正午达到当日波峰,正午前后均呈均匀回落态势,夜间出力为 0,此外光伏易受天气影响,天气阴晴对光伏发电系统实际有功功率的影响非常明显,因此每日的实际有功功率也具有一定随机性。正是风电和光伏的这些不稳定的特点对发电量预测造成了难度,因此二者均属于不稳定出力的电源。当二者装机占比或发电占比达到一定程度时,会对电网的稳定性带来挑战,为避免电网不稳定会限制部分新能源的出力,从而引发了弃风、弃光现象,因此只有配合储能的应用才能更好地消纳和平滑波动,实现更高的新能源渗透率。
集中式风电场/光伏电站+储能的应用模式,其作用主要包括削峰填谷、跟踪计划出力、电网支撑、平抑波劢,当前赢利点包括限电时段削峰填谷、优先调度带来的电量收益、减少火电旋转备用容量,潜在赢利点是风储先储电价收益和参与调峰调频辅助服务收益。
      3、5G基站建设高峰带来储能市场未来五年确定性增量
      据统计2018年全球通信铁塔数量430万座左右,2019年5G基站尚未大规模兴起,主要是传统通信基站新建带动的需求,同比增幅不大,增速为9.3%,约470万座。随着5G网络逐渐兴起,GGII预计2020-2025年,通信铁塔的建设速度会加快,到2025年,通信铁塔数目将增至1300万座,基本实现全球主要城市5G网络覆盖。
      GGII根据市场调研与测算2018年全球通信基站锂电池市场需求为7.4GWh,2019年同比增长64.1%,为12.1GWh。2020-2025年,基站锂电池需求增速明显,GGII预计2025年全球基站锂电池的市场需求将达到60GWh。
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