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1、2023 年深度行业分析研究报告 目录目录 全球能源结构转型,全球能源结构转型,大型大型储能进入快速发展期储能进入快速发展期.7 全球储能装机快速增长,以锂离子电池为代表的新型储能贡献主要增速.7 大型储能具备 B 端属性,中国和美国是主要市场.10 政策驱动政策驱动+经济性提升经济性提升,双轮驱动国内大储进入高速发展期,双轮驱动国内大储进入高速发展期.12 表前市场:强制配储形成刚性需求,政策推动电网侧独立储能发展.12 表后市场:峰谷价差持续拉大、经济性提升,工商业储能从 0 到 1 需求逐步启动.14 地方规划+大储招标翻倍增长,支撑国内大储中长期需求.16 美国市场商业模式清晰,政策补
2、贴进一步改善盈利美国市场商业模式清晰,政策补贴进一步改善盈利.19 美国电力市场机制完善,电化学储能发展较早.19 能源结构变化及电网设施老旧升级困难,催生储能装机需求.20 ITC 政策激励延长,补贴进一步激活储能放量.21 产业链:参与者众多百花齐放,竞争加剧行业将迎出清产业链:参与者众多百花齐放,竞争加剧行业将迎出清.24 储能电池:竞争格局“一超多强”,行业持续向头部集中.25 PCS:生产厂商与光伏逆变器高度重合,品牌+渠道为核心竞争力.26 系统集成&EPC:竞争格局较为分散竞争激烈,行业面临出清.27 温控系统:液冷渗透率有望提升,竞争格局初成型.28 图表目录图表目录 图表图表
3、 1.全球储能系统新增装机情况全球储能系统新增装机情况.7 图表图表 2.全球投运储能项目累计装机规模情况全球投运储能项目累计装机规模情况.7 图表图表 3.截至截至 2022 年各种储能全球累计装机占比情况年各种储能全球累计装机占比情况.7 图表图表 4.全球新型储能新增装机情况全球新型储能新增装机情况.8 图表图表 5.全球新型储能累计装机情况全球新型储能累计装机情况.8 图表图表 6.2022 年全球各地区新增储能装机占比情况年全球各地区新增储能装机占比情况.8 图表图表 7.国内储能新增装机情况国内储能新增装机情况.9 图表图表 8.国内储能累计装机情况国内储能累计装机情况.9 图表图
4、表 9.截至截至 2022 年国内各种储能累计装机占比情况年国内各种储能累计装机占比情况.9 图表图表 10.国内新型储能新增装机情况国内新型储能新增装机情况.10 图表图表 11.国内新型储能累计装机情况国内新型储能累计装机情况.10 图表图表 12.储能在电力系统中的应用储能在电力系统中的应用.10 图表图表 13.2022 年国内并网储能项目的应用领域分布年国内并网储能项目的应用领域分布.11 图表图表 14.美国历年新增储能装机情况美国历年新增储能装机情况.11 图表图表 15.2022 年美国新增储能应用领域分布年美国新增储能应用领域分布.11 图表图表 16.部分省市强制配储要求部
5、分省市强制配储要求.12 图表图表 17.国内部分省份独立储能电站收益模式国内部分省份独立储能电站收益模式.13 图表图表 18.共享储能模式共享储能模式.13 图表图表 19.湖南省城步儒林湖南省城步儒林 100MW/200MWh 储能电站容量租赁合同情况储能电站容量租赁合同情况.14 图表图表 20.湖南省独立储能电站经济性测算湖南省独立储能电站经济性测算.14 图表图表 21.工商业储能主要应用场景工商业储能主要应用场景.14 图表图表 22.全国各省一般工商业峰谷价差有进一步拉大趋势(元全国各省一般工商业峰谷价差有进一步拉大趋势(元/kWh).15 图表图表 23.截至截至 23 年年
6、 7 月底已有月底已有 10 省省份实行午间份实行午间谷段电价谷段电价.15 图表图表 24.嘉兴某工商业储能电站每日充放电及收益情况嘉兴某工商业储能电站每日充放电及收益情况.16 图表图表 25.2022 年部分省市限电政策年部分省市限电政策.16 图表图表 26.“十四五”各省份新型储能规划“十四五”各省份新型储能规划.17 图表图表 27.2022 年国内已完成招标的储能项目情况年国内已完成招标的储能项目情况.17 图表图表 28.2023 年国内储能项目投标情况年国内储能项目投标情况.17 图表图表 29.2022 年国内储能项目报价区间情况年国内储能项目报价区间情况.18 图表图表
7、30.国内国内 2 小时储能系统平均报价情况小时储能系统平均报价情况.18 图表图表 31.储能电站参与美国调频辅助服务市场的机制建设过程储能电站参与美国调频辅助服务市场的机制建设过程.19 图表图表 32.美国历年储能装机情况美国历年储能装机情况.19 图表图表 33.美国储能季度装机情况(美国储能季度装机情况(MW).19 图表图表 34.截至截至 2022 年底美国清洁能源在建项目情况年底美国清洁能源在建项目情况.20 图表图表 35.2022 年美国公用事业规模发电结构年美国公用事业规模发电结构.20 图表图表 36.美国新增电力装机类型构成(单位:美国新增电力装机类型构成(单位:GW
8、).20 图表图表 37.美国三大电网联盟相对独立美国三大电网联盟相对独立.21 图表图表 38.ITC 长期延期,独立储能纳入补贴范围长期延期,独立储能纳入补贴范围.21 图表图表 39.美国美国 2022 年年 ITC 储能税收抵免政策变动储能税收抵免政策变动.22 图表图表 40.2019 年美国储能电站年美国储能电站 IRR 情况情况.22 图表图表 41.美国储能装机预测美国储能装机预测.23 图表图表 42.大型储能产业链概况大型储能产业链概况.24 图表图表 43.储能电站成本拆分(以湖南省城步儒林储能电站成本拆分(以湖南省城步儒林 100MW/200MWh储能电站为例)储能电站
9、为例).24 图表图表 44.全球储能电池出货情况全球储能电池出货情况.25 图表图表 45.2022 年全球储能电池市占率情况年全球储能电池市占率情况.25 图表图表 46.厦门海辰的大容量长循环寿命电池厦门海辰的大容量长循环寿命电池.25 图表图表 47.宁德时代第一代钠离子电池性能优越宁德时代第一代钠离子电池性能优越.26 图表图表 48.PCS 的主要功能的主要功能.26 图表图表 49.中国储能中国储能 PCS 提供商提供商 2022 年度全球市场储能年度全球市场储能 PCS 出货量排行榜出货量排行榜.27 图表图表 50.中国储能系统集成商中国储能系统集成商 2022 年度国内市场
10、储能系统出货量排行榜年度国内市场储能系统出货量排行榜.27 图表图表 51.锂离子电池工作的温度区间锂离子电池工作的温度区间.28 图表图表 52.储能温控设备重要性提升储能温控设备重要性提升.28 图表图表 53.典型热管理技术特点典型热管理技术特点.28 图表图表 54.同等能耗下采用液冷电池模组温度最高电池块温度下降显著高于空冷方同等能耗下采用液冷电池模组温度最高电池块温度下降显著高于空冷方案案.29 图表图表 55.进口温度相同工况下风冷方案能耗显著高于液冷方案进口温度相同工况下风冷方案能耗显著高于液冷方案.29 图表图表 56.主要的储能温控参与者主要的储能温控参与者.29 图表图表
11、 57.储能温控行业发展三阶段储能温控行业发展三阶段.30 全球能源结构转型,全球能源结构转型,大型大型储能进入快速发展期储能进入快速发展期 全球储能装机快速增长,全球储能装机快速增长,以锂离子电池为代表的新型以锂离子电池为代表的新型储能贡献主要增速储能贡献主要增速 全球全球能源结构转型带动储能需求,全球储能市场方兴未艾。能源结构转型带动储能需求,全球储能市场方兴未艾。全球能源转型升级的大背景下,新能源发电比重持续加大,由于风电、光伏等可再生能源发电的随机性、间歇性、波动性等问题,为电网的稳定性带来了挑战,储能作为能有效保障电网的稳定运行的系统越来越得到全球各国的青睐。根据 CNESA 的数据
12、,2021 年以前全球每年的储能项目新增装机规模基本维持在 6GW 左右,而 2022年分别新增装机达到 30.7GW,同比增长 99.35%,连续两年迎来增速 100%左右的大幅增长。但是从累计装机情况来看,截至 2022 年底全球已投运电力储能项目累计装机规模 237.2GW,与全球风电光伏累计约 2000GW 的装机相比,仍处于发展初期。图表图表 1.全球储能系统新增装机情况全球储能系统新增装机情况 图表图表 2.全球投运储能项目累计装机规模情况全球投运储能项目累计装机规模情况 资料来源:CNESA,中银证券 资料来源:CNESA,中银证券 抽水储能抽水储能是最主要的储能形式是最主要的储
13、能形式,以锂离子电池为代表的以锂离子电池为代表的新型储能新型储能占比提升较快占比提升较快。根据技术类型的不同,以电能释放的储能方式主要分为机械储能、电磁储能和电化学储能,不同储能技术具有不同的内在特性,抽水储能凭借着其发展较早、容量大的优势目前占据主要的装机规模,截至 2022 年底全球抽水蓄能的累计装机占比达到 79.3%,值得注意的是抽水蓄能累计装机占比首次低于 80%,与 2021年同期相比下降 6.8pct,与之相对应的是以锂离子电池为代表的新型储能占比的提升,截至 2022 年底新型储能的累计装机占比达到 19.3%,相比 2021 年同期上升 7.1pct。图表图表 3.截至截至
14、2022 年各种储能全球累计装机占比情况年各种储能全球累计装机占比情况 资料来源:CNESA,中银证券 6.75.63.66.515.430.7-60.0%-40.0%-20.0%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%120.0%140.0%160.0%0.05.010.015.020.025.030.035.02002020212022全球储能新增装机(GW)同比:右轴168.7175.4181.0 184.6191.1206.5237.20.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%16.0%0.050.0100.0150
15、.0200.0250.0200022全球投运储能项目累计装机规模(GW)同比:右轴79.30%抽水储能1.40%熔融盐储能94.40%锂离子电池0.30%压缩空气1.40%铅蓄电池1.10%钠硫电池0.20%飞轮储能0.10%液流电池2.50%其他新型储能19.3%新型储能继续高速发展新型储能继续高速发展,贡献新增装机的主要份额。,贡献新增装机的主要份额。以锂离子电池为代表的新型储能凭借着能量密度高、项目周期短、响应快、受地理环境限制小等优势近几年增速明显,2022 年全球新型储能新增装机达 20.38GW,同比增长 99.01%,占全年储能新增装机
16、的 66.39%,贡献了主要新增装机份额,2017-2022 年的年平均复合增长率达到 86.06%,保持高速增长。截至 2022 年底新型储能的累计装机达到 45.75GW,同比增长 80.36%。图表图表 4.全球新型储能新增装机情况全球新型储能新增装机情况 图表图表 5.全球新型储能累计装机情况全球新型储能累计装机情况 资料来源:CNESA,中银证券 资料来源:CNESA,中银证券 分地区来看,中、美、欧为全球三大储能市场。分地区来看,中、美、欧为全球三大储能市场。中国、美国、欧洲是储能三大主力市场,三地区 2022年合计新增投运项目规模占全球的 86%,比 2021 年同期上升 6pc
17、t,其中中国首次超过美国成为全球最大的储能市场,占比 36%;欧洲和美国紧随其后,分别占比 26%和 24%。图表图表 6.2022 年全球各地区新增储能装机占比情况年全球各地区新增储能装机占比情况 资料来源:CNESA,中银证券 国内储能国内储能保持高速增长态势保持高速增长态势。根据 CNESA 的最新数据,2022 年中国新增投运电力储能项目装机规模达到 16.5GW,同比增长 114.29%,累计装机规模 59.8GW,同比增长 38.11%,占全球市场总规模的 25.21%,成为世界储能产业的中坚力量。0.91 3.71 2.89 5.60 10.24 20.38-50.0%0.0%5
18、0.0%100.0%150.0%200.0%250.0%300.0%350.0%0.05.010.015.020.025.02002020212022全球新型储能新增装机量(GW)同比:右轴2.01 2.93 6.64 9.52 15.12 25.37 45.75 0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%120.0%140.0%0.05.010.015.020.025.030.035.040.045.050.0200022全球新型储能累计装机量(GW)同比:右轴中国36%欧洲26%美国24%澳大利亚4%日本3
19、%东南亚2%拉美地区1%其他4%图表图表 7.国内储能新增装机情况国内储能新增装机情况 图表图表 8.国内储能累计装机情况国内储能累计装机情况 资料来源:CNESA,中银证券 资料来源:CNESA,中银证券 中国储能形式齐全,结构与全球类似。中国储能形式齐全,结构与全球类似。从各种储能形式的占比来看,国内的结构与全球基本一致,截至 2022 年年底国内抽水蓄能累计装机占比同样首次低于 80%,与 2021 年同期相比下降 9.2pct;新型储能继续高速发展,累计装机占比达到 21.9%,同比提升 9.4pct。此外,压缩空气储能、液流电池、钠离子电池、飞轮等其它技术路线的项目,在规模上有所突破
20、,应用模式逐渐增多。图表图表 9.截至截至 2022 年国内各种储能累计装机占比情况年国内各种储能累计装机占比情况 资料来源:CNESA,中银证券 国内新型储能装机快速发展。国内新型储能装机快速发展。根据 CNESA 的最新数据,2022 年国内新型储能新增规模创历史新高,达到 7.35GW,同比增长 200.35%,累计装机达到 13.08GW,同比增长 128.23%。进入到 2023 年,国内新型储能装机继续延续高速增长态势,根据国家能源局的数据,2023 年上半年新投运新型储能装机规模约 8.63GW。4.62.41.13.27.716.5-100.0%-50.0%0.0%50.0%1
21、00.0%150.0%200.0%0.02.04.06.08.010.012.014.016.018.02002020212022中国储能新增装机(GW)同比:右轴24.328.931.3 32.435.643.359.80.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%0.010.020.030.040.050.060.070.0200022中国投运储能项目累计装机规模(GW)同比:右轴77.10%抽水储能1.00%熔融盐储能94.00%锂离子电池1.50%压缩空气3.10%铅蓄电
22、池0.10%超级电容0.10%飞轮储能1.20%液流电池3kWh -基础额度 26%30%-满足本土制造 -+10%-非户用非户用 配储且75%的充电量源于光伏 配储/独立储能5kWh -基础额度 26%6%-满足工资和学徒要求 26%30%不超过1MW的光储项目&在发布政策后60天内开工建设的光储项目自动获得 30%满足本土制造-+10%需先满足工资和学徒要求,否则降低为+2%位于能源社区-+10%5MW 以下项目&位于低收入社区或印第安保留地 -+10%需先满足工资和学徒要求 5MW 以下项目&满足低收入住宅建筑或低收入经济效益 -+20%资料来源:White and Case,美国通胀削
23、减法案中银证券 美国储能电站经济性可观。美国储能电站经济性可观。2019 年在 ITC 税收减免 30%的大背景下,加州(CAISO)地区一个100MW/100MWh 的独立电站的 IRR 水平可以达到 35%,而德州(ERCOT)地区一个 100MW 光伏+50MW/200MWh 的光储电站的 IRR 水平有 7.7%,均保持较为可观水平。随着 ITC 减免比例的提升以及储能电站成本的下降,我们预计美国储能电站的经济性水平有望维持较高水平。图表图表 40.2019 年美国储能电站年美国储能电站 IRR 情况情况 资料来源:Lazard,中银证券 美国大型储能有望迎来大跨步发展美国大型储能有望
24、迎来大跨步发展。根据 Wood Mackenzie 数据预测,美国 2023 年电网级储能新增装机规模有望实现翻倍增长,2023-2027 年美国新增储能装机规模将达 74.3GW/232.0GWh,其中大储为装机的主要增量市场装机,约占总容量的 81%。图表图表 41.美国储能装机预测美国储能装机预测 资料来源:Wood Mackenzie,中银证券 产业链:参与者产业链:参与者众多百花齐放,竞争加剧行业将迎出清众多百花齐放,竞争加剧行业将迎出清 大型大型储能产业链整体围绕电池储能产业链整体围绕电池开展。开展。主要包括上游原材料及零部件的供应商,中游的电池组、储能变流器(PCS)、电池管理系
25、统(BMS)、能量管理系统(EMS)四大部分以及其他设备和系统集成,下游主要应用在发电侧、电网侧、用户侧三大领域。图表图表 42.大型储能产业链概况大型储能产业链概况 资料来源:中银证券 储能电池与储能电池与 PCS 是储能系统的核心环节,是储能系统的核心环节,成本占比较高成本占比较高。一个储能系统运作的核心是充放电,因此电池是其中的核心,也是成本占比最高的部分,以湖南省城步儒林 100MW/200MWh 储能电站为例,其电池成本占比超过 60%。其次是作为储能电站和电网枢纽的 PCS,占比约 8.5%。图表图表 43.储能电站成本拆分(以湖南省城步儒林储能电站成本拆分(以湖南省城步儒林 10
26、0MW/200MWh 储能电站为例)储能电站为例)资料来源:华自科技公告,中银证券 建筑工程12.1%电池舱体62.4%PCS8.5%变压设备及系统8.3%共用及配套设备4.3%设备安装、调试及协调2.1%EMS1.9%其他设备0.4%储能电池:竞争格局“一超多强”,行业持续向头部集中储能电池:竞争格局“一超多强”,行业持续向头部集中 储能电芯市场储能电芯市场随储能市场随储能市场高速增长。高速增长。根据 SNE Reasearch 的数据,2022 年全球储能电芯出货量达到 122GWh,同比+177.27%,近两年来一直维持 100%以上的增速。储能电池行业头部企业份额相对集中,储能电池行业
27、头部企业份额相对集中,竞争格局呈现“一超多强竞争格局呈现“一超多强”。储能锂电池的市场参与者大致可以分为以下几类:第一类是动力电池的制造商,例如宁德时代,鹏辉能源等,动力电池和储能电池本质都是大容量,长循环的锂离子电池,二者在制备过程中具有共通性;第二类是光伏风电企业延伸布局储能锂电池,通过自建或与电池企业合资的方式布局产能,例如林洋能源、固德威等;第三类是从储能电池起家的企业,例如厦门海辰。从 2022 年的市占率来看,宁德时代出货 53GWh,全球市占率达到 43.37%,其次是比亚迪出货 14GWh,市占率达到 11.46%,其他厂商市占率均不超过 10%,呈现出“一超多强”的竞争局面。
28、图表图表 44.全球储能电池出货情况全球储能电池出货情况 图表图表 45.2022 年全球储能电池市占率情况年全球储能电池市占率情况 资料来源:SNE Research,中银证券 资料来源:SNE Research,中银证券 储能电芯储能电芯更加追求高长循环寿命和低成本,龙头企业优势持续巩固。更加追求高长循环寿命和低成本,龙头企业优势持续巩固。与动力电池更加追求高安全性和高能量密度不同,储能电池更加注重长循环寿命和成本,通常动力电池的循环寿命在 1000-2000次,而储能电池的循环寿命行标要求能够大于 5000 次,正在向 7000-12000 次迈进。另外,大电芯的成本更低、BMS 管理精
29、度更高、装配简化程度更高,因此大型化逐步成为储能电芯的重要发展趋势,众多电芯厂纷纷布局并量产 280Ah 电芯,持续推进电芯容量提升。长期来看,龙头企业凭借规模、产品性能以及先发布局的产品和渠道优势,有望保持份额稳固。图表图表 46.厦门海辰的大容量长循环寿命电池厦门海辰的大容量长循环寿命电池 资料来源:厦门海辰官网,中银证券 1120441220.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%120.0%140.0%160.0%180.0%200.0%0.020.040.060.080.0100.0120.0140.020022全球储能电池出货量(GWh)同比
30、:右轴宁德时代43.37%比亚迪11.46%亿纬锂能7.77%LG新能源7.53%三星SDI7.28%瑞浦兰钧6.14%鹏辉能源4.75%国轩高科4.50%其他7.20%钠离子电池未来或凭成本优势获得应用。钠离子电池未来或凭成本优势获得应用。钠离子电池由于采用价格更为低廉的钠元素作为材料来源,在成本方面具备较强的优势。根据中科海钠测算,钠离子电池较锂离子电池成本通常低 30%-40%。宁德时代在 2021 年率先发布了第一代钠离子电池,电芯单体能量密度达到 160Wh/kg,电芯单体能量密度高达 160Wh/kg;常温下充电 15 分钟,电量可达 80%以上;在-20 C 低温环境中,也拥有
31、90%以上的放电保持率;系统集成效率可达 80%以上。下一代钠离子电池能量密度研发目标是 200Wh/kg以上。图表图表 47.宁德时代第一代钠离子电池性能优越宁德时代第一代钠离子电池性能优越 资料来源:宁德时代,中银证券 PCS:生产厂商:生产厂商与光伏逆变器高度重合与光伏逆变器高度重合,品牌品牌+渠道为核心竞争力渠道为核心竞争力 储能变流器(PCS),又称双向储能逆变器,是储能系统与电网中间实现电能双向流动的核心部件,用作控制电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,是电池储能系统的关键核心环节。储能变流器由功率、控制、保护、监控等软硬件组成,其主要功能包括平抑功率、信息交互、保护等,PCS
32、决定了输出电能质量和动态特性,也很大程度影响电池的使用寿命。图表图表 48.PCS 的主要功能的主要功能 资料来源:能源电力说公众号,中银证券 当前储能当前储能 PCS 生产厂商众多,与光伏逆变器厂商高度重合。生产厂商众多,与光伏逆变器厂商高度重合。储能变流器与光伏逆变器的最主要作用都是实现交直流的转换,所以两种产品的主要零部件类似,且在应用端也开始呈现高度的协同效应。在光伏 PCS 已经取得非常大的市场规模的前提下,未来储能 PCS 的竞争格局与光伏逆变器趋同,延续光伏 PCS 格局。当前储能 PCS 行业赛道参与者众多,来自光伏逆变器、不间断电源(UPS)、充电桩(EV charger)、
33、电网侧-输配电设备(PTD、MVD、APF、SVG)等多领域厂商。据 CNESA 数据,2022 年度全球市场中储能 PCS 出货量排名前十位的中国储能 PCS 提供商,依次为阳光电源、科华数能、上能电气、古瑞瓦特、盛弘股份、南瑞继保、固德威、索英电气、汇川技术和首航新能源。图表图表 49.中国储能中国储能 PCS 提供商提供商 2022 年度全球市年度全球市场储能场储能 PCS 出货量排行榜出货量排行榜 资料来源:CNESA,中银证券 系统集成系统集成&EPC:竞争格局较为分散竞争激烈:竞争格局较为分散竞争激烈,行业面临出清,行业面临出清 储能系统集成厂商众多储能系统集成厂商众多。目前国内的
34、储能集成商主要可分为三类:1)产业链内电芯、PCS 等企业纵向延伸,如宁德时代、比亚迪、阳光电源等,利用其品牌、成本与渠道优势迅速打开市场,业务发展壮大;2)关联赛道企业利用技术与渠道优势横向切入储能赛道,如阿特斯、天合光能等;3)具备地方资源的其他企业,如南网科技、海博思创、华自科技等,这类企业技术经验丰富,手握地方资源,订单相对有保障。2022 年度,国内市场中,储能系统出货量排名前十位的储能系统集成商依次为:海博思创、中车株洲所、阳光电源、天合储能、远景能源、平高、华能清能院、融和元储、新源智储和中天储能。图表图表 50.中国储能系统集成商中国储能系统集成商 2022 年度国内市场储能系
35、统出货量排行榜年度国内市场储能系统出货量排行榜 资料来源:CNESA,中银证券 行业竞争行业竞争显著显著加剧,加剧,未来将迎行业未来将迎行业出清。出清。随着众多厂商的涌入,储能集成商为了获取项目和资源,之间的竞争不断加剧。集成商获取项目主要取决于与下游客户的关系亲密及稳定程度以及项目经验的多少,并且由于集成商的产品往往同质化较为严重,因此规模效应与成本控制成为储能集成商盈利的关键。我们认为,随着储能系统价格的不断降低,竞争加剧之后,行业将面临出清的局面,具备项目经验与规模效应的企业优势将会进一步加强,企业的渠道优势将会成为订单保障的关键。温控系统温控系统:液冷渗透率有望提升,竞争格局初成型液冷
36、渗透率有望提升,竞争格局初成型 锂电池对运行温度要求严苛,最佳工作温度助于锂电池提效增寿。锂电池对运行温度要求严苛,最佳工作温度助于锂电池提效增寿。锂离子电池工作性能对温度具有较高的依赖性,综合考虑锂电池的高效性和安全性,目前普遍认为锂电池可承受的温度区间分别为-4060,最佳温度区间为 1035,过低的温度会导致电解液凝固,阻抗增加,过高的温度则会导致电池的容量、寿命以及安全性将大大降低。而当温度持续升高,电池内部热量无法及时消散而导致温度超过安全上限时,电池容量下降且可能出现鼓包变形,甚至进入热失控状态,产生安全风险。图表图表 51.锂离子电池工作的温度区间锂离子电池工作的温度区间 图表图
37、表 52.储能温控设备重要性提升储能温控设备重要性提升 资料来源:朱信龙等集装箱储能系统热管理系统的现状及发展,中银证券 资料来源:中银证券 储能温控技术多样,目前风冷和液冷技术较为成熟储能温控技术多样,目前风冷和液冷技术较为成熟。当前储能温控技术包括风冷、液冷、热管、相变冷却。除了分隔室内外空间,保证室内温度区间此一基本功能外,目前储能温控设备的核心功能为通过主/被动热管理技术解决电池组工作发热的问题。当前储能系统热管理技术主要包括四种:1)空冷技术:以空气为介质的热管理技术;2)液冷技术:以液体为介质的热管理技术;3)热管冷却技术:基于热管介质蒸发/冷凝循环的冷却技术;4)相变冷却技术:基
38、于相变材料相变过程产热/吸热的温控技术。其中,热管冷却及相变材料技术目前仍处于实验室试验阶段,并且技术实现难度比空冷和液冷更为复杂,成本仍较高,目前尚未用于电池储能系统,当前主流储能温控形式仍以风冷和液冷技术为主。图表图表 53.典型热管理技术特点典型热管理技术特点 项目项目 空冷空冷 液冷液冷 热管冷却热管冷却 相变冷却相变冷却 强迫强迫 主动主动 冷端空冷冷端空冷 冷端液冷冷端液冷 相变材料相变材料 散热效率 中 高 较高 高 较高 散热速度 中 较高 高 高 较高 温降 中 较高 较高 高 高 温差 较高 低 低 低 低 复杂度 中 较高 中 较高 中 寿命 长 中 长 长 长 成本 低
39、 较高 较高 高 较高 资料来源:钟国彬大容量锂离子电池储能系统的热管理技术现状分析,中银证券 安全需求(针对热失控)储能温控系统重要性提升提效需求(针对容量衰减)管理:采用强化制冷、调控介质流量等策略防止热量堆积止损:局部失控发生后,配合消防系统阻断蔓延,减少损失高温:温度越高,活性锂离子损失,锂离子电池容量衰减快低温:电极和电解质界面处的电荷转移不良,容量下降加速防止热失控,提升安全性能减缓容量衰减,提升使用效能 液冷液冷可实现精准控温,实现可实现精准控温,实现全生命周期成本下降。全生命周期成本下降。相比于目前应用最为广泛的风冷系统,液冷系统在电芯寿命、运行能耗以及固定开支端具备显著优势,
40、可以有效降低储能系统的全生命周期成本。从目前各大厂商的提出的方案来看,现有厂家的液冷方案较风冷方案可以实现电池寿命提升 20%以上,能耗减少 20%以上,保持电池温差处于 3以内,以阳关电源发布的液冷温控为例,采用液冷方案课有效延长电池寿命 2 年以上,100MWh 储能电站生命周期内可多放 5300 万度电,有效降低全生命周期的成本。图表图表 54.同等能耗下采用液冷电池模组温度最高电池块同等能耗下采用液冷电池模组温度最高电池块温度下降显著高于空冷方案温度下降显著高于空冷方案 图表图表 55.进口温度相同工况下风冷方案能耗显著高于液进口温度相同工况下风冷方案能耗显著高于液冷方案冷方案 资料来
41、源:M Akbarzadeh等 A comparative study between air cooling and liquid cooling thermal management systems for a high-energy lithium-ion battery module,中银证券 资料来源:张维江等储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究,中银证券 温控厂商纷纷切入储能温控赛道,市场格局初成型。温控厂商纷纷切入储能温控赛道,市场格局初成型。由于温控的底层技术的同根同源性,其他行业的温控厂商纷纷抓住了储能温控的契机,相继切入储能温控赛道,抢占初期储能温控市场,储能温控市场格
42、局初显。目前储能温控企业普遍从其他赛道切入,主要以精密温控企业、新能源车温控企业、工业温控企业为主。图表图表 56.主要的储能温控参与者主要的储能温控参与者 类型类型 企业企业 业务情况业务情况 数据中心温控设备 英维克 公司主要从事精密温控节能设备业务,拥有机房温控节能产品、机柜温控节能产品、客车空调、轨道交通列车空调及服务四大产品线。申菱环境 公司主营业务围绕专用性空调为代表的空气环境调节设备,涉及的细分领域包括通信、信息技术、电力、化工、交通、能源、军工及航天等。工业冷却设备 同飞股份 公司主营业务为工业制冷设备,现已形成了液体恒温设备、电气箱恒温装置、纯水冷却单元和特种换热器四大品类产
43、品。高澜股份 公司致力于电力电子装置用纯水冷却设备及控制系统业务,主要应用领域包括传统直流输电、新能源发电、柔性交流输配电及大功率电气传动如石油化工、轨道交通、储能电站等。车辆热管理 松枝股份 公司主要业务为车辆热管理系统,为车辆空调行业龙头。奥特佳 公司是国内较早进入汽车热管理零部件及系统市场的厂商。资料来源:各公司官网,中银证券 短期看短期看先发优势先发优势,中长期看,中长期看定制能力定制能力及成本控制及成本控制能力。能力。我们认为,下游客户选择产品的核心关注要素预计可分为三个阶段,短期来看,行业快速扩张,产品交付能力是关键;长期来看,供需趋于稳定,非标定制水平执牛耳:第一阶段:看重产品的
44、先发优势。第一阶段:看重产品的先发优势。在产业快速发展的蓝海阶段,完成客户认证,突破市场壁垒并实现产品批量供应能力是制造商实现储能温控领域“从 0 到 1”的关键,是否有合格的产品量产能力是短期规模提振主要因素,在此阶段,可保证交付能力的厂家将更受青睐。能量消耗(单位:W)空冷液冷纵轴T=自然对流时温度最高电池温度-使用了空冷/液冷系统时温度最高电池温度液冷布置方案空冷布置方案风冷方案0.050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0293K295K297K299K301K303K风冷能耗(W)液冷能耗(W)液冷方案 第二阶段:看重产品的综合效益。第二阶段:看
45、重产品的综合效益。具有规模优势以及成本优势的企业会进一步扩大自身的优势,优质客户的背书效应显现,背靠优质客群打通“从 1 到 10”的发展路径;产品放量中储能温控端的技术不断积累,产品可靠度提升;规模优势下,成本端具备相应竞争优势。具备规模效应的公司进一步持续抢占市场,形成稳定格局。第三阶段:看重产品的定制能力。第三阶段:看重产品的定制能力。待市场供需趋于平稳,储能容量大型化发展,对液冷系统的流道数量、流量、流速等定制化设计要求高,下游客户会倾向于选择定制化能力强,具备联合设计能力的厂商。图表图表 57.储能温控行业发展三阶段储能温控行业发展三阶段 资料来源:中银证券 第一阶段第二阶段第三阶段
46、技术路径公司选择 产品至上:产品至上:无论何类企业破壁,能通过认证,有产品交付能力的公司较易获得客户。风冷为主:风冷为主:风冷结构简单,一次性初始投资成本低,可靠度高。短期内风冷产品为主。风冷、液冷并存:风冷、液冷并存:系统复杂程度低,发热量低的小型工商业/户储选择风冷,电池容量大、发热量大使用液冷。液冷快速渗透:液冷快速渗透:一次性初始投资成本vs全生命周期运营成本,客户偏向于使用兼具性能与全周期成本优势的液冷产品。规模优势。规模优势。产品放量后,规模优势可带来技术端积累与成本端优势,放量后大客户背书、规模效应显著、技术性能强的厂家更容易抢占市场。定制能力。定制能力。供需趋于平稳后,标品市场格局稳定。随着储能系统复杂度增加,客户更看重定制化/服务响应等企业软实力指标。看好公司 先发优势:先发优势:切换应用场景成本高,客户粘性较强,关注已实现温控领域布局的企业。技术积累:技术积累:我们看好液冷和户外应用场景有技术和经验积累的企业,且已在第一阶段有布局的企业。设计能力:设计能力:后期储能产品成高度定制化,我们看好具备液冷板设计能力的厂商。