儲(chǔ)能溫控行業(yè)專題研究市場(chǎng)乘風(fēng)而起行業(yè)龍頭把握先機(jī)

儲(chǔ)能溫控行業(yè)專題研究-市場(chǎng)乘風(fēng)而起行業(yè)龍頭把握先機(jī)1.各環(huán)節(jié)需求共振，全球儲(chǔ)能進(jìn)入加速發(fā)展期1.1.全球儲(chǔ)能行業(yè)步入規(guī)?；l(fā)展階段儲(chǔ)能是全球電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中不可或缺的環(huán)節(jié)?；茉吹氖褂檬侨蛱寂欧诺闹饕獊?lái)源，根據(jù)IEA統(tǒng)計(jì)，2020年石油、煤炭、天然氣等傳統(tǒng)化石能源在全球能源結(jié)構(gòu)中的占比仍超過(guò)80%，可再生能源的占比僅為12%。為降低碳排放量，未來(lái)工業(yè)、交通、供熱等各領(lǐng)域的電氣化水平需進(jìn)一步提高，同時(shí)在電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)中，光伏、風(fēng)電等可再生能源也將逐漸取代傳統(tǒng)的火電裝機(jī)。根據(jù)IEA的測(cè)算，為實(shí)現(xiàn)2050年碳中和的目標(biāo)，可再生能源發(fā)電占比需由2020年的30%以下提升至2030年的60%以上，2050年則需達(dá)到近90%。與石油等傳統(tǒng)化石能源不同，電力的生產(chǎn)與消費(fèi)需要同時(shí)進(jìn)行，能量無(wú)法直接以電能的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，而風(fēng)、光等可再生能源往往具有較強(qiáng)的季節(jié)性與波動(dòng)性，因此隨著全球電氣化程度的提升以及風(fēng)電、光伏裝機(jī)占比的增加，未來(lái)儲(chǔ)能將在全球電力系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用。儲(chǔ)能行業(yè)規(guī)?；l(fā)展的條件已經(jīng)成熟。一方面，隨著技術(shù)的進(jìn)步與產(chǎn)能的擴(kuò)張，近年來(lái)風(fēng)電、光伏的發(fā)電成本與鋰離子電池的制造成本降幅顯著，在上網(wǎng)側(cè)平價(jià)的基礎(chǔ)上，當(dāng)前全球正朝著“新能源+儲(chǔ)能”平價(jià)的方向快速前進(jìn)。另一方面，經(jīng)過(guò)前期的探索與實(shí)踐，儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的定位與商業(yè)模式正日漸清晰，目前美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)地區(qū)儲(chǔ)能市場(chǎng)化發(fā)展的機(jī)制已基本建立，新興市場(chǎng)的電力系統(tǒng)改革亦持續(xù)加速，儲(chǔ)能行業(yè)規(guī)?；l(fā)展的條件已經(jīng)成熟。2021年起全球儲(chǔ)能行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。根據(jù)BNEF統(tǒng)計(jì)，2021年全球新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模為10GW/22GWh，較2020年實(shí)現(xiàn)翻倍以上增長(zhǎng)，截至2021年底全球累計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)容量約為27GW/56GWh。考慮到2021年底全球累計(jì)風(fēng)電/光伏裝機(jī)規(guī)模已達(dá)到837/942GW，以此推算儲(chǔ)能在全球風(fēng)電光伏裝機(jī)中的占比僅為1.5%，我們認(rèn)為儲(chǔ)能市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)才剛剛開(kāi)始，行業(yè)發(fā)展前景廣闊。1.2.國(guó)內(nèi)：各環(huán)節(jié)發(fā)展模式明晰，裝機(jī)空間充分打開(kāi)政策勾勒發(fā)展前景，各環(huán)節(jié)儲(chǔ)能發(fā)展模式逐漸清晰。2022年2月底，國(guó)家發(fā)改委、能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，進(jìn)一步明確了“到2025年新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件”，“2030年新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展”的目標(biāo)。此外，本次文件對(duì)發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能均進(jìn)行了明確的部署，各環(huán)節(jié)儲(chǔ)能發(fā)展模式逐漸清晰。2022年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)將正式步入發(fā)展快車道。2021年國(guó)家、地方層面均有儲(chǔ)能政策密集出臺(tái)，但主要側(cè)重在整體部署層面，相關(guān)的配套細(xì)則尚不完善，因此2021年為國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)由商業(yè)化起步邁向規(guī)?；l(fā)展的過(guò)渡之年，實(shí)際落地的項(xiàng)目規(guī)模相對(duì)有限。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，2021年國(guó)內(nèi)新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)2.4GW/4.9GWh，較2020年同比增長(zhǎng)約54%，其中電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)2.32GW，同比增長(zhǎng)近49%。從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，2021年國(guó)內(nèi)新增電源側(cè)/電網(wǎng)側(cè)/用戶側(cè)儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模分別為0.98/0.84/0.58GW，占比約為41%/35%/24%，各環(huán)節(jié)儲(chǔ)能發(fā)展齊頭并進(jìn)。隨著2022年各地的儲(chǔ)能細(xì)則開(kāi)始逐步落地，我們預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展將明顯加速。我們測(cè)算十四五末國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模有望突破250GWh，2025年新增裝機(jī)規(guī)模有望接近100GWh，對(duì)應(yīng)2022-2025年復(fù)合增速超過(guò)100%。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，我們預(yù)計(jì)十四五期間

新能源配套儲(chǔ)能將率先放量，電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能則將隨后大規(guī)模啟動(dòng)，具體假設(shè)與測(cè)算過(guò)程如下。新能源發(fā)電側(cè)：2021年國(guó)內(nèi)陸上風(fēng)電+集中式光伏電站新增裝機(jī)規(guī)模約為56GW，以此測(cè)算儲(chǔ)能配套比例約為1.5%。我們預(yù)計(jì)2022年起國(guó)內(nèi)新增風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模將保持較快增長(zhǎng)，同時(shí)在政策驅(qū)動(dòng)下儲(chǔ)能配套比例將顯著提升。假設(shè)2025年國(guó)內(nèi)新增陸上風(fēng)電以及集中式光伏電站的儲(chǔ)能配套比例為20%，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)由2h逐步提升至2.5h，則相應(yīng)的新能源配套儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將超過(guò)60GWh。電源側(cè)輔助服務(wù)：2021年國(guó)內(nèi)總發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2377GW，配套輔助服務(wù)儲(chǔ)能的裝機(jī)比例不到0.1%，而發(fā)達(dá)電力市場(chǎng)中輔助服務(wù)費(fèi)用占總電費(fèi)的比例一般超過(guò)1.5%。在國(guó)內(nèi)總電力裝機(jī)平穩(wěn)增長(zhǎng)的背景下，我們假設(shè)2025年配套輔助服務(wù)儲(chǔ)能的比例為0.5%，則對(duì)應(yīng)的電源側(cè)輔助服務(wù)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到16GWh。電網(wǎng)側(cè)：隨著我國(guó)電氣化率的持續(xù)提升，近年來(lái)全國(guó)電網(wǎng)最高發(fā)電負(fù)荷呈較快增長(zhǎng)，而根據(jù)國(guó)務(wù)院《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》中的要求，到2030年省級(jí)電網(wǎng)將基本具備5%以上的尖峰負(fù)荷響應(yīng)能力。我們預(yù)計(jì)負(fù)荷響應(yīng)能力將主要由電網(wǎng)側(cè)的抽水蓄能與新型儲(chǔ)能提供，根據(jù)《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》十四五末國(guó)內(nèi)抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到62GW，以此倒推2025年電網(wǎng)側(cè)累計(jì)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到50GWh。用戶側(cè)：目前國(guó)內(nèi)工商業(yè)光伏滲透率不到2%，而工商業(yè)儲(chǔ)能則處于發(fā)展初期，隨著未來(lái)峰谷價(jià)差的拉大，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)工商業(yè)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性將逐漸顯現(xiàn)。2020年國(guó)內(nèi)工業(yè)用戶總裝接容量約為3273GW，若假設(shè)十四五期間保持5%的年均增長(zhǎng)，同時(shí)工商業(yè)儲(chǔ)能滲透率提升至0.3%，則十四五期間國(guó)內(nèi)工商業(yè)儲(chǔ)能的裝機(jī)空間將超過(guò)30GWh。1.3.海外：供電側(cè)儲(chǔ)能方興未艾，用戶側(cè)加速滲透市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng)快速發(fā)展，供電側(cè)與用戶側(cè)齊頭并進(jìn)。目前除中國(guó)以外，海外儲(chǔ)能市場(chǎng)主要分布在美國(guó)、歐洲、日韓、澳洲等發(fā)達(dá)地區(qū)，相對(duì)而言這些地區(qū)電力市場(chǎng)化程度較高，隨著近年來(lái)鋰離子電池價(jià)格的持續(xù)下降，行業(yè)已逐步進(jìn)入經(jīng)濟(jì)性驅(qū)動(dòng)的自發(fā)增長(zhǎng)階段。從裝機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，海外市場(chǎng)供電側(cè)與用戶側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展較為均衡，2021年新增裝機(jī)中電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的占比大致相當(dāng)。海外發(fā)達(dá)地區(qū)供電側(cè)儲(chǔ)能配臵需求迫切，成本傳導(dǎo)較為順暢。整體上看，海外發(fā)達(dá)地區(qū)已進(jìn)入新能源裝機(jī)替代存量火電裝機(jī)的階段，美國(guó)、歐盟（含英國(guó)）的火電總裝機(jī)分別于2011、2012年達(dá)到峰值，其電力體系對(duì)儲(chǔ)能的需求更為迫切。此外，在海外發(fā)達(dá)地區(qū)市場(chǎng)化的電力體制下，發(fā)電側(cè)的成本能夠通過(guò)電力市場(chǎng)較為順暢地傳導(dǎo)至終端電力用戶，儲(chǔ)能可通過(guò)峰谷套利、輔助服務(wù)、備用電源、輸配電價(jià)等多種形式獲取收益。因此，我們認(rèn)為海外供電側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展模式已經(jīng)較為成熟。電力價(jià)格持續(xù)走高，海外用戶側(cè)儲(chǔ)能滲透率有望快速提升。受地緣政治、氣候變化以及貨幣政策等因素影響，2021年以來(lái)全球天然氣、原油等能源價(jià)格漲勢(shì)明顯，而在海外發(fā)達(dá)地區(qū)市場(chǎng)化的電力體制下，用戶側(cè)電價(jià)亦隨之水漲船高。尤其是在歐洲地區(qū)，2022年3月天然氣價(jià)格已達(dá)到42美元/百萬(wàn)英熱單位，較2021年初上漲接近五倍，歐盟消費(fèi)者電力價(jià)格指數(shù)亦較2021年初上漲超過(guò)30%。隨著2022年以來(lái)俄烏沖突的加劇，預(yù)計(jì)天然氣及電力價(jià)格在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍將居高不下，海外用戶側(cè)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性正快速凸顯，滲透率有望加速提升。1.4.全球儲(chǔ)能裝機(jī)空間打開(kāi)，短期內(nèi)鋰電池儲(chǔ)能為主要形式全球儲(chǔ)能市場(chǎng)步入長(zhǎng)期成長(zhǎng)軌道，2025年新增裝機(jī)規(guī)模有望達(dá)到300GWh。綜上所述，當(dāng)前海內(nèi)外儲(chǔ)能市場(chǎng)均已步入規(guī)?；l(fā)展階段，在供電側(cè)及用戶側(cè)兩方面需求的推動(dòng)下，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)有望保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。我們測(cè)算2025年全球新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)?；?qū)⒊^(guò)300GWh，對(duì)應(yīng)2022-2025年平均復(fù)合增速80%左右。短期內(nèi)鋰電池仍將為主流儲(chǔ)能形式。鋰離子電池具有能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前除抽水蓄能以外裝機(jī)占比最高的儲(chǔ)能形式。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)全球鋰離子電池裝機(jī)規(guī)模快速攀升，2021年底累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到23GW，在全球新型儲(chǔ)能裝機(jī)中的占比超過(guò)90%。雖然近年來(lái)釩液流電池、鈉離子電池、壓縮空氣等其他儲(chǔ)能形式亦開(kāi)始得到越來(lái)越多的關(guān)注，但從性能、成本、產(chǎn)業(yè)化程度等角度出發(fā)鋰離子電池仍然具有較大優(yōu)勢(shì)，我們認(rèn)為中短期內(nèi)鋰電池將是全球主流的儲(chǔ)能形式，其在新增儲(chǔ)能裝機(jī)中的占比將保持較高水平。2.熱管理重要性日益凸顯，儲(chǔ)能溫控市場(chǎng)乘風(fēng)而起2.1.溫控系統(tǒng)是保障鋰電池儲(chǔ)能正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)工作溫度對(duì)鋰離子電池性能影響較大，溫度過(guò)高將引發(fā)嚴(yán)重安全隱患。儲(chǔ)能系統(tǒng)工作過(guò)程中，電池會(huì)持續(xù)性地釋放熱量，在不具備溫控能力或溫控能力不足的情況下會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)溫度不斷上升，而溫度是影響鋰離子電池性能的重要因素。一般而言，鋰離子電芯的最佳工作溫度區(qū)間為10～35℃，當(dāng)溫度低于-20℃時(shí)，電解液可能會(huì)凝固，從而阻礙鋰離子的流動(dòng)，導(dǎo)致阻抗增加，電芯容量將明顯下降；而當(dāng)溫度超過(guò)60℃時(shí)，電芯內(nèi)部有害化學(xué)反應(yīng)速率將明顯提升，對(duì)電芯造成潛在破壞，嚴(yán)重時(shí)將引發(fā)安全事故。因此，對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，將電芯始終保持在合適的溫度區(qū)間內(nèi)極為重要，有效的溫控系統(tǒng)不僅能夠保證儲(chǔ)能電站的安全性以及使用壽命，也能在一定程度上提升性能與效率。熱失控是鋰電池主要的安全隱患，溫度過(guò)高是其重要誘因。鋰離子電池工作時(shí)內(nèi)部存在一系列潛在的放熱副反應(yīng)，如SEI膜受熱分解導(dǎo)致電解液在裸露的高活性碳負(fù)極表面的還原分解、貧鋰態(tài)正極的熱分解、電解質(zhì)的熱分解及黏結(jié)劑與嵌鋰負(fù)極之間的反應(yīng)等。當(dāng)電池溫度升高至一定程度時(shí),上述放熱副反應(yīng)將相繼引發(fā)，其所產(chǎn)生的熱量如得不到及時(shí)散發(fā),則將造成電池溫度的進(jìn)一步上升及副反應(yīng)的指數(shù)性加速,從而導(dǎo)致電池進(jìn)入自加溫的熱失控狀態(tài),很可能引起電池燃燒及爆炸。綜上，電池是否發(fā)生熱失控由其產(chǎn)熱和散熱的相對(duì)速率來(lái)決定,一旦放熱副反應(yīng)的產(chǎn)熱速率高于電池的散熱速度,電池就有可能進(jìn)入熱失控狀態(tài)。因此，對(duì)于鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，溫控能力格外重要。儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及大量單體電芯，溫度是影響電池一致性的重要因素。一般而言，與動(dòng)力電池系統(tǒng)相比，儲(chǔ)能系統(tǒng)裝載的電池?cái)?shù)量更多，同時(shí)電池的容量也更大，當(dāng)大量的電池緊密排列在一起時(shí)運(yùn)行工況將更為復(fù)雜多變，容易造成產(chǎn)熱不均勻、溫度分布不均勻、電池間溫差過(guò)大等問(wèn)題，從而影響電池一致性。通常電池組中各單體電池所處環(huán)境不可避免的會(huì)存在差異，如在方形的鋰離