實施新能源轉型,我國儲能技術持續(xù)躍進、儲能產業(yè)后發(fā)先至加力發(fā)展,成為引領全球儲能發(fā)展的重要力量。在國家政策的大力驅動下,我國儲能市場空間巨大,前景廣闊,吸引眾多企業(yè)進入儲能賽道各環(huán)節(jié),引爆資本市場高景氣攀升,由此也帶來價格戰(zhàn)、行業(yè)無序競爭的混亂局面。同時,頭部儲能企業(yè)持續(xù)的技術創(chuàng)新突破,亦推動著我國儲能產業(yè)不斷迭代發(fā)展,讓我們看到了儲能更美好的未來。華夏基石產業(yè)服務集團、黑鐵基金及炎黃基石全球儲能產業(yè)發(fā)展研究院推出《儲能的中場賽事:進化與創(chuàng)新——中國儲能產業(yè)發(fā)展白皮書(2023)》,全面分析中國及全球儲能市場發(fā)展變化的新特征和新趨勢、儲能技術和儲能產業(yè)發(fā)展的新挑戰(zhàn)和新機遇,并對我國未來儲能產業(yè)的發(fā)展做出十大趨勢研判,歡迎業(yè)內有關人士、專家學者提出寶貴意見和建議,共同助力中國儲能產業(yè)發(fā)展!
本文為本系列第七篇文章
新一輪全球電池戰(zhàn)略競爭和能源自主將倒逼我國儲能產業(yè)加速進化發(fā)展
全球性的能源革命浪潮以及能源自主意識的覺醒,推動了世界多個國家加速能源技術和產業(yè)的發(fā)展,并形成對儲能及新能源領域的技術競爭與市場壁壘封鎖。應對全球競爭與封鎖,我國儲能產業(yè)需加快自身的產業(yè)進化步伐,從技術與產品的創(chuàng)新超越,到市場生態(tài)的健全完善、市場機制的培育形成等多個方面,促進儲能產業(yè)更加健康有序發(fā)展,支持我國儲能新能源企業(yè)在技術與產品的創(chuàng)新突破領域走在世界前列,持續(xù)增強我國企業(yè)在儲能和新能源產業(yè)領域的全球掌控能力,方能突破封鎖與圍堵,實現(xiàn)未來的發(fā)展。在新的多中心化、區(qū)域板塊化、制造本土化全球產業(yè)鏈分工大趨勢下,未來產業(yè)領域技術與標準的競爭更顯突出。誰先掌握這些技術與標準,誰就掌控了產業(yè)的全球話語權。我國儲能新能源產業(yè)發(fā)展的未來,方向已明。
一、全球性的技術競爭與政策和市場壁壘,對我國儲能新能源產業(yè)發(fā)展形成很大挑戰(zhàn)
進入新世紀以來,全球對環(huán)境和氣候變化的關注達到前所未有的高度。加速能源變革,催生了能源科技及產業(yè)的快速進步與發(fā)展,并逐步成為世界主要國家一大重要的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。隨著東西方政治斗爭的不斷加劇,經濟全球化的崩潰與瓦解,國家能源發(fā)展戰(zhàn)略,能源新科技和產業(yè)的發(fā)展,逐漸成為東西方國家之間競爭與對峙的一項重要武器,能源科技與產業(yè)的發(fā)展,也逐步從正常的產業(yè)與市場競爭,演變到脫鉤斷鏈和封鎖與阻擊;尤其俄烏戰(zhàn)爭引發(fā)的歐洲能源危機,更進一步喚醒了許多國家或區(qū)域團體獨立、安全、可靠能源科技和產業(yè)供應體系的能源自主意識。美、歐、日、韓、英、澳等主要發(fā)達國家,均制定了雄心勃勃的新電池發(fā)展戰(zhàn)略,力圖在構建自身安全可控的新能源科技與產業(yè)體系同時,搶占新一代能源新技術和產業(yè)的標準制定話語權,形成整體的國家競爭力。
在此情況下,全球儲能和新能源科技與產業(yè)的發(fā)展,出現(xiàn)兩個方面的新變化:
第一是技術競爭。
加大新一代儲能技術研發(fā)支持和產業(yè)培育。美歐等主要國家均將電池等新型儲能技術研發(fā)創(chuàng)新、產業(yè)培育、供應鏈體系建設,上升到國家戰(zhàn)略高度,并實施了政府資助與補貼、稅收減免優(yōu)惠等多種措施大力推動。主要情況如下:
美國制定《鋰電池2021—2030國家藍圖》,發(fā)布《儲能大挑戰(zhàn)路線圖》,頒布《基礎設施投資和就業(yè)法案》,以及通過新的《兩黨法案》等,通過建立多領域國家實驗室引領,為初創(chuàng)企業(yè)提供補貼支持,為產業(yè)鏈提供大幅度稅收減免等,大力扶持儲能等新能源科技企業(yè),推動重大技術攻關和研發(fā)應用。美國多個機構在全固態(tài)鋰電池、雙向電力儲能技術、化學儲能和熱儲能技術、靈活性電源和可控負荷等電網級別的低成本長時儲能技術,關鍵礦物開發(fā)和硅基負極、聚合物電解質等新一代革命性的材料領域,大力推動尖端儲能研究或顛覆性的新型儲能技術的發(fā)展。目前已有多項技術的研發(fā)與應用,走在我們前列,對未來儲能及新能源新技術和產業(yè)的全球領先發(fā)展,形成強大的挑戰(zhàn)。
日本繞開目前全球主流的磷酸鐵鋰和三元鋰電池技術,政府和企業(yè)齊上陣強攻固態(tài)鋰電池。據有關資料顯示,日本目前已占據全球68%的固態(tài)電池技術相關國際專利,其固態(tài)鋰電池技術和產品已基本領先我國2-3年,有望在2028年左右即可進入規(guī)?;纳a和應用。2020年8月豐田汽車搭載全固態(tài)電池的電動車正式取得牌照,開始行駛實驗;本田汽車2022年4月宣布建設全固態(tài)電池示范生產線,應用于2025年以后推出的車型中;日產汽車提出到2028財年實現(xiàn)固態(tài)電池大規(guī)模量產,并推出首款搭載日產全固態(tài)電池的電動車型。
韓國借助美國限制中國電池進口的契機,與多家美國車企合作加速建立自己電池產業(yè)鏈和供應鏈,力圖奪回原“三分天下”的地盤。
第二是市場壁壘。
美國實施“本土制造”比例限制,欲將中國企業(yè)排除在外。為保護美國本地制造供應鏈,尤其是本地電芯供應鏈,對電芯企業(yè)提出產品必須在美國組裝要求。1)在儲能方面:美國《通脹削減法案》(IRA)規(guī)定,除基本補貼外,還將表前與工商用儲能項目在1MW以上,若滿足特定比例于美國制造,或是項目建設地點位于法定之能源小區(qū),則可再獲得最高10%之額外補貼。因滿足條件不同,儲能項目補貼范圍差異非常大,少到6%,多達70%。2)在新能源汽車電池方面:IRA法案明確,在美銷售的新能源汽車每年均能夠享有兩筆價值均為3750美元的抵免額。其中一筆抵稅額的先決條件是該車型40%的電池材料需在美國或與美國簽訂自由貿易協(xié)定的國家開采或加工(即所謂“友岸外包”或“近岸外包”),該比例2024年達到50%,至2027年要達到80%。第二筆針對電動汽車中的電池組,法案規(guī)定50%的新能源汽車電池組件應產自美國、墨西哥或加拿大,2024年達到60%,此后這一比例逐年提升10%,2029年要達到100%。另外,IRA法案欲將中國企業(yè)排除在外,法案規(guī)定,自2024年起,電池部件不得由“外國關注實體”(包括中國、俄國、伊朗、朝鮮)企業(yè)制造或組裝;2025年起,電池關鍵礦物質不得由中國等國提取、加工或回收。
美國IRA法案,有可能改變中國電池占領全球的格局,日韓鋰電企業(yè)成了最大的受益者,紛紛在北美市場搶灘登陸擴建電池生產基地。此外,美國很可能會在自己與加拿大、墨西哥、澳大利亞等自由貿易協(xié)定(FTA)伙伴以及阿根廷、智利等“友岸”國家間建立起一條鋰礦流通新渠道,也將對國際碳酸鋰供應及價格上產生影響。
歐盟主要通過激勵建立本土產業(yè)鏈和供應鏈,限制中國電池及儲能產品直接銷售。為應對美國《通脹削減法案》給歐洲工業(yè)帶來的不利影響,歐盟于2023年3月發(fā)布了《凈零工業(yè)法案》和《關鍵原材料法案》。到2030年,歐洲的整體戰(zhàn)略凈零技術的本土制造能力要達到或者接近年度部署需求的40%。每年在歐洲本土生產至少10%的關鍵原材料,加工至少40%的關鍵原材料,回收15%的關鍵原材料。同時,在任何加工階段,來自單一第三方國家的戰(zhàn)略原材料年消費量不應超過歐盟的65%。對中國來說,意味著歐盟市場沒有關閉,只是產品需要在當?shù)厣a。
近期(2023年11月21日),歐洲議會新一輪投票通過了《凈零工業(yè)法案》(以下簡稱NZIA),該法案致力于將太陽能光伏、電池儲能和風能等可再生能源技術的陸上制造轉移到歐盟。這一期修正案中,歐洲議會議員擴大了立法草案的范圍,公布了凈零工業(yè)法案技術清單,涵蓋整個供應鏈,包括用于生產凈零技術的零部件、材料和機械。歐盟表示,NZIA的目標是使歐洲能夠利用內部制造的產品滿足其40%的清潔能源開發(fā)需求。NZIA建議在可再生能源的公開招標中采用非價格標準和資格預審標準。在現(xiàn)階段,資格預審標準包括了對公共采購項下的項目和技術引入當?shù)睾恳蟮牧⒎?。具體如何實施還有待明確,然而貿易協(xié)會SolarPower Europe的政策主管Dries Acke表示,本地含量規(guī)定意味著部分在歐洲以外生產的技術甚至不允許參與公開招標!歐洲太陽能制造商理事會祝賀將資格預審標準納入公共采購和招標,提出確保招標中不超過50%的凈零技術部分來自第三國......這實際上意味著在實施NZIA后,從中國的光伏儲能等新能源產品進口量將會下降。
歐盟還頒布了強化碳足跡管理的《新電池法》,從今年10月1日起開始生效,祭出碳足跡管理和數(shù)字電池護照、電池回收比例限制。還將針對動力電池企業(yè)碳足跡進行評級,并在2027年設定一定閾值,高于閾值的將無法進入歐盟市場,以此來限制中國電池的直接銷售。此外,歐洲國家政府對鋰電池物流倉儲消防安全管理嚴苛,電池企業(yè)海外建倉,需通過專業(yè)的資質審核。英國也對動力電池包的本地化鑒別做出詳細規(guī)定,要求電池單元、PACK、各類電動汽車需滿足本地化最低比例要求,未達標將導致關稅分類調整。
印尼、玻利維亞、智利等資源國家開始以就地建廠限制原礦輸出,意圖成為全球新能源轉型中新的一極。印尼亦意圖締造全球電池生產中心,禁止出口未加工的鎳原礦。我國企業(yè)青山控股早在2008年就開始布局印尼鎳礦,陸續(xù)在當?shù)亟⒕曔_貝工業(yè)園,莫羅瓦利工業(yè)園區(qū)兩大生產基地,現(xiàn)已成為全球最大鎳鐵的生產廠商之一,占全球年鎳當量的12%。
玻利維亞立法禁止外國資本介入鋰鹽湖開采和生產,只允許外企提供技術支持,到正負極材料和鋰電池產業(yè)鏈延伸環(huán)節(jié)允許外國資本合作開發(fā),但要保留51%的權益。據了解,包括寧德時代、中信國安、特變電工等中國企業(yè)一直在玻利維亞爭取鋰礦資源,去年下半年批準了中信國安8.06億美元投資建設碳酸鋰生產項目。
智利宣布將成立一家100%國有的鋰公司,參與該國所有的鋰產業(yè)。據有關報道,經過多輪博弈,2023年4月,智利終于同意比亞迪以2.9億美元以上投資建設一座磷酸鐵鋰正極材料工廠為條件,獲得比亞迪智利子公司(BYD Chile SpA)當?shù)劁嚿a商地位。2030年前,比亞迪每年將以優(yōu)惠價格獲得約1.25萬噸電池級碳酸鋰供應配額。
以上情況表明,形成我國過去幾十年高速發(fā)展的“中國制造+全球使用(消費)”模式,如今已受到非常嚴峻的挑戰(zhàn)。在全球性的壁壘保護和市場分割與封鎖面前,需要走出一條新的道路,才有未來。
二、應對全球競爭與封鎖,加速產業(yè)進化是唯一選擇
首先是產業(yè)的創(chuàng)新超越。繼續(xù)發(fā)揮我國政策與市場、政府與企業(yè)、行業(yè)與社會、科技與產業(yè)“雙驅動”、“雙融合”的效能,形成同頻共振、協(xié)同聯(lián)動、追趕超越的良好環(huán)境和時不我待的緊迫氛圍,推動全社會的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),共同振興產業(yè)的發(fā)展。尤其在國家層面到地方政府、行業(yè)組織等層面,要樹立全球化的意識、前瞻發(fā)展的戰(zhàn)略眼光,加大政策支持和行業(yè)引導,緊盯全球科技發(fā)展和產業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的動向,推動儲能重大、關鍵技術的創(chuàng)新突破,推進全產業(yè)鏈的技術研發(fā)和產業(yè)化應用,提前布局搶占未來發(fā)展的制高點,搶奪儲能和新能源技術與產業(yè)標準制定權。以科技的創(chuàng)新突破,引領產業(yè)的持續(xù)迭代升級和創(chuàng)新發(fā)展,持續(xù)增強我國企業(yè)在全球儲能和新能源技術和產業(yè)領域的領先優(yōu)勢,確保產業(yè)控制力,實現(xiàn)領先發(fā)展。
第二是進化市場生態(tài)。當前我國儲能產業(yè)劣幣驅除良幣的“內卷”亂象,與行業(yè)標準制定和監(jiān)管不到位也有非常直接的關系。正是因為缺乏足夠精細和精準以及全面完整的行業(yè)標準,包括儲能產品的性能指標、安全指標等標準,致使儲能項目招投標缺乏具體的標準可依,每一個項目基本最終都形成實際的定制化采購,業(yè)主方只能依據自己的項目需求,根據自己的財務預算框架確定投標對象。但最終采購的產品能否達到項目設計要求、使用效果怎樣、安全性保障如何等等,多屬未知數(shù),往往項目招標成了價格的比拼。與此同時,受制于技術和管理水平等原因,現(xiàn)今的行業(yè)監(jiān)管也還沒到位,包括對項目產品質量監(jiān)管、電站運行安全的監(jiān)管,對材料、電池、PCS等重要電力電子組件、儲能系統(tǒng)集成的生產制造等,尚未很好的從儲能市場應用的技術源頭把住關,堵住行業(yè)的漏洞。
以上兩個方面,導致了大量不符合性能質量及安全要求的劣質產品進入市場,形成不少包括項目運行、尤其安全方面的隱患;同時也給了很多跨界企業(yè)搶奪市場訂單的可乘之機,十分不利于我國儲能產業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。我國儲能產業(yè)的進一步發(fā)展,需要從整個市場和產業(yè)的發(fā)展生態(tài)上,盡快予以整頓和完善。借鑒歐美的產品和企業(yè)認證及準入管理辦法(海外儲能設備采購現(xiàn)階段主要需取得北美UL認證體系、歐洲CE認證體系、澳洲CEC認證體系、日本JIS認證體系等相關的標準認證),對儲能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)參與者,實施嚴格的產品認證和市場準入。未取得相關認證資格的企業(yè)不得進入該行業(yè)從業(yè);未取得相關認證的產品不得進入市場銷售。通過相關認證和準入限制,形成規(guī)范有序的行業(yè)秩序,方能保障儲能行業(yè)的健康發(fā)展。
第三是培育市場機制。一個行業(yè)的有序發(fā)展,政府和政策的支持引導必不可少,但最終還是由市場機制發(fā)揮決定性作用。我國儲能產業(yè)發(fā)展初期,因產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術尚在創(chuàng)新突破中,導致產品的最終成本高于用戶的承受度,儲能產品的經濟性還比較低;加之行業(yè)參與者多,企業(yè)因訂單不足布局的產能未得到較充分的釋放,生產規(guī)?;形春芎皿w現(xiàn)出來,適當?shù)恼咄苿雍脱a貼支持有利于行業(yè)的培育和發(fā)展。同時,儲能項目的市場主體地位、相關的收益機制等有關市場培育政策措施,包括電力市場改革等方面也滯后于產業(yè)的發(fā)展,項目投資缺乏足夠的經濟性,項目業(yè)主主動配儲的意愿不強,其他社會主體投資儲能項目的積極性不高。兩個方面的原因,導致政策“強配”的結果,一定程度上是加大項目業(yè)主的成本負擔,業(yè)主增建儲能設施基本都是迫于上網的壓力而非自主的投資行為;同時產業(yè)的發(fā)展也違背了市場規(guī)律,因參與主體多推高了生產的規(guī)模,但這個規(guī)模是先于產品的經濟性和行業(yè)的商業(yè)化到來(事實上一方面是全行業(yè)的階段性產能過剩;另一方面則是單個企業(yè)的規(guī)?;獰o法有效發(fā)揮),形成當前較為嚴重的產能過剩和價格內卷局面。規(guī)范行業(yè)和產業(yè)發(fā)展的秩序,需在嚴監(jiān)管的同時,加速培育形成良性的市場競爭機制。當市場決定價格和產品的機制形成和完善以后,我國儲能產業(yè)也才能走上良性的發(fā)展軌道。
我國儲能產業(yè)的進化,需要各個方面共同發(fā)力,相互銜接、協(xié)同聯(lián)動。包括行業(yè)組織,要改變熱衷于行業(yè)排名和評比授牌的現(xiàn)象,與國家的產業(yè)規(guī)劃同步,真正發(fā)揮行業(yè)引導作用,推動儲能產業(yè)向更高技術水平、更強服務能力方向發(fā)展。
三、儲能系統(tǒng)內部創(chuàng)新和外部融合的“雙重進化”
從技術的角度,儲能需要從產品內部性能、質量、安全、成本等多個方面,以及與外部市場應用的適應性等兩個范疇加快實施進化與創(chuàng)新,為社會、市場提供更好、更安全、更便宜的產品。
內部創(chuàng)新:電池、PCS等重要元器件、系統(tǒng)算法的進化提升。
首先是電池性能的進化。隨著市場的成熟,儲能系統(tǒng)在用戶側、電網側、電源側等各類場景的應用不斷深化,儲能電池需要從產品性能和質量、安全等方面持續(xù)進步迭代深化——即圍繞更低度電成本、更長循環(huán)壽命、更高安全性能,電芯的設計研發(fā)、工藝選擇和制造路徑,對儲能的需求都更加專屬化、專業(yè)化和標準化。我國儲能電池是脫胎于新能源汽車的動力電池技術與產品,隨著儲能應用的不斷深化,強調大規(guī)模、長壽命和寬溫性能,以及適合不同應用場景的各種專用儲能電池不斷開發(fā)出來,在儲能電池的專屬性上未來還有很大的發(fā)展空間。目前,關于儲能電池容量尺寸的標準爭論,尚無定論。280Ah大容量電芯成為市場主流之后,300Ah以上,516Ah,1000Ah以上電芯也紛紛出臺,從電池企業(yè)來講,通過擴大單體電芯容量有利于降低成本;但從系統(tǒng)集成端均希望國家有一個統(tǒng)一標準,以滿足儲能機柜機架的規(guī)范化組裝應用。實際上,已有多位權威專家指出,電芯容量不是越大越好,越大意味著安全性越不可控。這些都需要通過科技創(chuàng)新予以解決和規(guī)范。此外,解決電池儲存能量的新材料,也在不斷被開發(fā)出來。未來的電池降成本,主要的方向在儲存能量的突破上。
其次是PCS的技術進步。許多PCS參與者已經推出了各種解決方案,例如組串式、集散式、高壓級聯(lián)式、模塊化和集中式等。盛弘電氣和上海電氣等公司已經進入了模塊化儲能變流器領域,而智光儲能、新風光、易事特等公司則推出了高壓級聯(lián)型儲能變流器。大儲領域直流高壓1500V取代傳統(tǒng)1000V架構成為趨勢,電站級滲透較快。
第三是數(shù)字化和智能化技術的應用。目前,數(shù)字化和智能化技術已經成為優(yōu)化儲能系統(tǒng)的重要基礎,主要體現(xiàn)在電池運行狀態(tài)的監(jiān)控、系統(tǒng)的協(xié)同控制,以及與電網的協(xié)同互動能力等方面。華為數(shù)字能源、陽光電源、海博思創(chuàng)等頭部企業(yè),已將數(shù)字化技術貫穿在產品開發(fā)、技術迭代、項目管理、質量追溯等全生命周期中,在未來的電力交易、碳交易中將發(fā)揮關鍵作用。
外部融合:電網耦合、光儲融合的趨勢。
隨著光伏新能源發(fā)展的強勁勢頭,光儲融合和電網耦合已經成為了未來的主要發(fā)展方向。對此趨勢,許多系統(tǒng)集成商已經開始投入到光儲融合方案的研發(fā)中。陽光電源、華為、天合儲能、寧德時代等知名公司都已經在光儲融合領域推出了各自的專門解決方案。
陽光電源在上海SNEC上展示了其全系列產品,涵蓋了光伏、儲能、充電、氫能、運維管理等領域,同時也展示了“光儲充氫維”全域融合能力,已經覆蓋了能源基地、零碳園區(qū)、零碳家庭等全方位場景。同時還推出了“1+∞全屋綠電解決方案”,業(yè)界首創(chuàng)的全棧自研“光儲充優(yōu)云”系統(tǒng)級產品組合,為用戶提供了一站式的系統(tǒng)解決方案和服務。
華為數(shù)字能源提出了全場景智能光儲解決方案,涵蓋了清潔能源基地、工商業(yè)、家庭使用三大應用場景的最前沿解決辦法。在打造清潔能源基地方面,華為推進電力電子技術與數(shù)字技術的融合、光儲的融合、以及能量流與信息流的融合“三個融合”,推出光伏和儲能系統(tǒng)智能協(xié)同控制,能夠在離網狀態(tài)下穩(wěn)定運行2:1的高光儲比,同時在相同儲能配置下,更高的光伏比例能有效降低系統(tǒng)度電成本30%。
在與電網耦合方面,立足于數(shù)字化、智能化的虛擬電廠等應用亦加快。依據國家電網的測算,采用傳統(tǒng)火電廠解決5%的峰值負荷需求,投資成本預計需要4000億元;而采用虛擬電廠,其建設運營的整體投資預計僅需500-600億元。虛擬電廠的核心技術在于電源協(xié)調管理系統(tǒng),以數(shù)字化手段分析大量數(shù)據、預測能源需求和生產量,進而控制能源的生產和分配,最終提升能源利用效率。
儲能系統(tǒng)內外部的進化,是為社會提供更好的產品。但須與政策、市場、環(huán)境的進化同步推進,方能獲得良好的發(fā)展。面對全球市場的競爭,最根本的還是要在科技創(chuàng)新上取得更大的突破,依托產業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢培養(yǎng)形成技術的持續(xù)領先勢能,并形成對全球儲能產業(yè)的控制力,方能突破外部市場的壁壘與封鎖,從“產品輸出”更多地走向“技術輸出”,我國儲能產業(yè)才能在全球競爭中牢牢占據主導地位實現(xiàn)領先發(fā)展。能如此,我們也可期待我國儲能新能源產業(yè)領域誕生出世界級的偉大企業(yè)。