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2021年中国储能电池产业全景图谱

2021-07-26 19:05
前瞻网
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电化学储能的实现靠储能电池实现,储能电池是将化学能转化为电能的装置,主要以锂离子电池、液流电池、铅蓄电池和钠基电池等储能技术为主。对于一个完整的储能系统,一般包括电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)以及储能变流器(PCS)四大组成部分。未来,储能电池产品将朝着大容量、大型化、易回收和数字化等方向发展,推动储能产业进一步扩大。

储能电池产业主要上市公司:目前国内储能电池产业的上市公司主要有天能股份(688819);阳光能源(0757.HK);科陆电子(002121);海博思创(300525);猛狮科技(002684);南都电源(300068);国轩高科(002074);智光电气(002169);国电南瑞(600406);派能科技(688063);中天科技(600522);中恒电气(002364);平高电气(600312);许继电气(000400);长园集团(600525);宁德时代(300750);比亚迪(002594);亿纬锂能(300014);欣旺达(300207);百利科技(603959);赣锋锂业(002460)。

本文核心数据:中国储能电池出货量、中国储能电池装机规模、中国储能电池市场规模、储能电池价格

产业概况

1、定义:电化学储能依靠储能电池实现

储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等,其中,电化学储能在电力系统中应用较为广泛。通过电化学储能技术,电能以化学能的形式存储下来,并适时反馈回电力网络。

从技术路径来看,电化学储能的实现靠储能电池实现,储能电池是将化学能转化为电能的装置,主要以锂离子电池、液流电池、铅蓄电池和钠基电池等储能技术为主。其中,锂离子电池在现有电化学储能装机中占比90%,主要分为三元锂电池磷酸铁锂电池等。

图表1:储能技术分类

2、产业链剖析:下游的应用场景主要为电力系统储能

储能电池产业链可分为上游原材料及设备、中游储能系统及集成、下游电力系统储能应用。储能电池上游的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等;上游的集成系统设备主要包括涂布机、搅拌机等。产业链中游主要为储能系统的集成与制造,对于一个完整的储能系统,一般包括电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)以及储能变流器(PCS)四大组成部分。产业链下游的应用场景主要发电侧、电网侧和用户侧的电力系统储能。

图表2:储能电池产业链

储能电池只要以锂电池的形态存在,其上游原材料主要是锂电池上游的参与者,其中,杉杉股份是上游原材料的重要参与者,其对正极材料、负极材料和电解液市场均有布局。储能电池中游的储能系统及集成主要参与者分为电池公司和软件公司,前者主要生产锂电池,如比亚迪、宁德时代,后者只要对储能电池的软件进行研发,如派能科技、阳光能源。储能电池产业链下游电力系统储能的发电侧主要由五大发电集团完成;在电网侧主要企业有国网江苏、许继集团、平高集团等。

图表3:中国储能电池产业产业链全景图

产业发展历程:行业处在铁锂成势时期

在2012年之前,在电化学储能领域,主要使用的是铅蓄电池、纳基电池和液流电池,但由于铅蓄电池寿命较短,制造过程中易产生环境污染;钠基电池存在短路燃烧的风险;液流电池系统效率低、原材料价格高、环境温度要求高等问题,2012-2020年,锂电池开始被广泛应用,锂离子电池占全球电化学储能累计装机规模由2012年的26%提升至2019年88.8%。2020年之后,由于磷酸铁锂具有相对较长的循环寿命、相对较好的安全性、相对较低的成本,预计在未来将是储能的主流技术。

图表4:中国储能电池产业发展历程

上游供给情况:上游材料产量呈增长态势

储能电池上游主要为电池原材料,包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等,从锂电池的成本结构来看,正极材料的占比最大,为44%,其次是隔膜,占比为14%,负极材料占比为10%。

由于全球各领域锂电池需求大幅增长,高工锂电调研数据显示,2016-2020年,我国储能电池上游材料产量及出货量均呈上升态势。2020年,中国锂电正极材料出货量达到51万吨,同比增长26.24%;锂电负极材料出货量达到36.5万吨,同比增长35%;电解液市场出货25万吨,同比增长36.61%;锂电隔膜出货量达到37.2亿平米,同比增长36%。

图表5:2016-2020年中国锂电池上游材料成本结构及出货量情况(单位:万吨,亿平方米,%)

下游发展情况:下游发电侧需求大幅提升

电化学储能在电力系统中的应用场景广泛,可分为发电侧、 输配电侧和用电侧三大场景。  其中,发电侧包括电力调峰、可再生能源并网等;输配电侧主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级、辅助状态运行和系统调频等;用电侧主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量费用管理和提升供电可靠性等。

2018-2020年,我国储能电池行业装机数量占比在发电侧领域提升较快,2020年占比达到60.2%,同比上升23.2个百分点;用户侧的装机数量占比从2018年的39.9%下降至2020年的2%;电网侧的装机数量占比为37.8%。

图表6:2018-2020年中国储能电池下游应用场景装机结构(单位:%)

产业发展现状

1、供给:出货量持续上升,新增储能项目占全球三分之一

按照储能项目投运分布来看,中国、美国和欧洲占据2020年全球储能市场的主导地位,三者合计占全球新增投运总规模的86%。其中,中国的新增投运项目占比最大,占总规模的33%。

在新能源汽车不断推广以及电池技术不断进步的背景下,我国电化学储能发展迅速。目前,电化学储能主要以锂电池为主,市场份额约为90%。2018-2020年国内储能市场处于示范应用期,此阶段电力储能商业模式仍在探索中,受到中国“新基建”的推动,以及海外需求市场的刺激,储能锂电行业进入起步期,示范应用项目加快建设。

2017-2020年,我国储能锂电池出货量逐年增长,2020年达到16.2GWh,同比增长70.53%。随着政策对新型储能支持力度加大、电力市场商业化机制建立、储能商业模式清晰、锂电池成本的持续下降,储能电池出货量将持续上升。

图表7:2017-2020年中国储能锂电池出货量及占全球比重(单位:GWh,%)

2、需求:2020年新增电化学储能装机规模首次突破1GW

储能电池下游应用主要包括电力系统储能,近年来,电化学储能快速发展,2018年是中国电化学储能发展史的分水岭,市场呈现爆发式增长态势,新增电化学储能装机功率规模高达682.9MW,同比增长500%。截至2020年底,中国电化学储能市场累积装机功率规模为3269.2MW,同比增长91.2%,新增电化学储能装机功率规模达到1.56GW,首次突破1GW。

图表8:2013-2020年中国电化学储能市场累计及新增装机规模(单位:MW,%)

近几年来,全球储能产业快速发展,储能系统日益增长的经济效益电池市场的增长。根据目前我国储能电池均价及出货量测算,2017-2020年,我国储能电池产值规模逐年攀升,保守测算2020年接近200亿元,为186亿元,同比增长约60%。随着需求的增长,储能系统电池技术进一步优化,其能量密度,安全性和效率进一步提高,未来行业仍将保持快速增长态势。

图表9:2017-2020年中国储能电池市场规模(单位:亿元)

3、价格:成本下降,价格下探

在各类电化学储能技术中,锂电池储能在循环次数、能量密度、响应速度等方面均具有较大的优势,但此前高昂的成本制约了其在储能领域的大规模应用。近年来,随着产能规模的持续扩张,全球锂离子电池的成本快速下降。根据BloombergNEF统计数据显示,2020年全球锂离子电池平均价格已降至137美元/kWh,较2013年下降近80%。

中国是全球锂电池行业规模最大、成本下降最快的国家。在技术创新、规模经济、价格竞争和制造经验等因素的协同作用下,我国储能电池随着成本的下降,价格也在不断下探,目前,我国储能电池均价大致在1-2元/Wh区间。根据派能科技数据显示,其储能电池系统单价从2017年的2.03元/Wh下降至2019年的1.51元/Wh;根据其年报数据测算,2020年单价约为1.45元/Wh。

图表10:2013-2020年全球锂离子电池成本及单价(单位:美元/kWh,元/Wh)

产业竞争格局

1、区域竞争:前十省市的新增电化学储能规模合计占比近九成

从企业的区域分布来看,目前我国储能电池产业代表性企业主要分布在广东省、江苏省、浙江省、安徽省等省份,其中广东省的代表性企业数量相对较多。

从新增的电化学储能项目来看,2020年,中国新增投运的电化学储能项目主要分布在29个省市中(含港、澳、台地区),其中,装机规模排名前十位的省市分别是:广东、青海、江苏、安徽、山东、西藏、甘肃、内蒙古、浙江和新疆,这十个省市的新增规模合计占2020年中国新增总规模的86%。

图表11:中国储能电池产业区域竞争格局

2、企业竞争:市场集中度高,宁德时代和比亚迪处于第一梯队

根据365光伏、365储能及智慧能源发布“2021中国储能20强排行榜”数据显示,2020年宁德时代以46840MWh的储能电池销量排名全国第一;排名第二的是比亚迪,储能电池销量为12598MWh。宁德时代和比亚迪处于国内储能电池领域第一梯队,销量遥遥领先于其他企业。此外,上榜的还有中航锂电、国轩高科、双登集团、中天科技、孚能科技、派能科技等企业。

从市场集中度来看,我国储能电池行业集中度较高,其中,宁德时代、比亚迪处于国内领先地位,合计占据国内市场的比重超过一半,CR8达到77%。

图表12:2020年中国储能电池企业TOP20及集中度情况(单位:MWh,%)

产业发展前景及趋势预测

1、产品将朝着大容量、大型化、易回收和数字化等方向发展

随着中国储能电池行业的快速发展,大容量、大型化、易回收和数字化将成为储能电池主要的发展方向。在大容量方面,同等规模下储能器件的大容量可以减少单体电池使用数量,降低单体电池一致均衡的难度,从而降低电池发生热失控乃至起火的概率;在大型化方面,大型化是配置灵活的电化学储能技术在电力系统中发挥主导的作用的必经之路;

在易回收方面,研制易回收的储能电池体系,使回收收益具备吸引力是未来发展大方向;在数字化方面,储能产品全生命周期数字化信息既可以向上为电网调度及监控提供重要支撑,也可以向下为核心部件的状态诊断、性能提升提供数据参考。

图表13:中国储能电池行业产品发展趋势分析

2、储能电池将成为拉动我国储能行业的主要细分市场

随着锂离子电池成本也在快速下降,预计到2030年其装机成本将不断下降。由于锂离子电池成本下降速度超过预期,使其在多个主要能源市场成为天然气发电厂的有力竞争对手,预计电化学储能将成为中国储能装机容量的核心增长动力。在此背景下,预计未来储能电池将保持快速增长态势,未来几年出货量有望超过60GWh,市场规模有望突破千亿,成为拉动我国储能行业的主要细分市场。

图表14:2021-2026年中国储能电池市场规模预测(单位:亿元)

来源:前瞻产业研究院

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