對于2022年，很多行業(yè)可能依然心有余悸。但至少對光伏及與之相伴的光伏儲能產(chǎn)業(yè)來說，2022年的增速遠(yuǎn)超預(yù)期。
據(jù)統(tǒng)計，2022年全年光伏新增裝機(jī)87.41GW，同比增長60.3%，增速位列各大電源之首。而高工儲能數(shù)據(jù)顯示，2022年全球儲能電池出貨量將達(dá)到約125GWh，較上年度的48GWh同比大幅增長超160%。
當(dāng)然，儲能電池不僅用于光伏儲能，而光伏儲能的形式也不僅限于電池。實(shí)際上，由于中國目前光伏配儲比例及配儲時長仍較低，儲能的增速也將有著遠(yuǎn)高于光伏新增裝機(jī)容量的潛力。
據(jù)IHS和IEA統(tǒng)計，近十年全球累計光伏配儲比例逐年上升，2021年光伏配儲滲透率僅達(dá)到5.7%，仍然處于較低水平。分區(qū)域來看，目前僅有意大利和德國等少數(shù)歐洲地區(qū)滲透率超過10%;而中國、美國兩大市場光伏配儲比例均低于10%。
對此，有機(jī)構(gòu)就認(rèn)為未來三年儲能都將有著不止倍增的可能。據(jù)信達(dá)測算，我國2023年儲能新增裝機(jī)為13.97GW/26.85GWh，同比增長123.3%，2025年新增裝機(jī)為353.73GW/109.64GWh，2021-2025年CAGR為119%。
由于中美的光伏配儲比例都比較低，儲能領(lǐng)域的快速增長也不僅限于中國。據(jù)美國咨詢機(jī)構(gòu)WoodMac數(shù)據(jù)，2022上半年美國儲能新增裝機(jī)達(dá)5.01GWh，實(shí)現(xiàn)了超過200%的增長。
不過，中國的儲能市場規(guī)模也更為龐大，其未來增長變化對整個光伏儲能產(chǎn)業(yè)鏈的影響也不會是“漣漪”，而是參天大浪。據(jù)統(tǒng)計，僅光伏領(lǐng)域，2022年共有18個省市完成了超155GW光伏指標(biāo)分配，如若按大多數(shù)地區(qū)普遍實(shí)行10%/2小時比例去配置儲能，將產(chǎn)生至少15.5GW/31GWh的儲能需求。這還沒有計算風(fēng)電、電網(wǎng)等源網(wǎng)領(lǐng)域的儲能需求。
這樣的規(guī)模下，儲能電池業(yè)務(wù)甚至已經(jīng)成為動力電池企業(yè)最為看重的”第二增長極“。據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)數(shù)據(jù)預(yù)測，2022年中國儲能鋰電池出貨量達(dá)125GWh，2023年將達(dá)180GWh，2025年將達(dá)390GWh。其中2022年的出貨量遠(yuǎn)超上述分析中31GWh的儲能需求量，因?yàn)槠渲泻艽笠徊糠謨δ茈姵爻隹诤Ｍ馐袌觥?/p>
而各大機(jī)構(gòu)也對2023年的光伏、儲能市場極為看好。中郵證券《2023年度儲能行業(yè)策略報告》就預(yù)測，2023年全球儲能總需求達(dá)到188GWh，同比增長60%——中國增長94%，美國增長57%，歐洲增長5%。
光伏高歌猛進(jìn)
對于中國光伏產(chǎn)業(yè)來說，2023年會是高歌猛進(jìn)的一年，已經(jīng)是板上釘釘?shù)氖聝骸?/p>
因?yàn)橹袊蠖鄶?shù)地區(qū)都可以建設(shè)光伏——光伏不僅適合于北方少雨地區(qū)或者戈壁沙漠地區(qū)大規(guī)模建設(shè)，南方多雨地區(qū)同樣也適合光伏建設(shè)。南方看似太陽能資源較為貧乏，但較多雨水沖刷恰好能使太陽能電池板保持受光面潔凈，維持光電轉(zhuǎn)換效率處于較高區(qū)間，也有著建設(shè)光伏的有利條件。
特別是2021年6月國家能源局《關(guān)于整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》發(fā)布之后，從2021年下半年開始，整縣分布式光伏項(xiàng)目陸續(xù)招標(biāo)、開工、并網(wǎng)，甚至一些不在試點(diǎn)名單中的縣區(qū)也在自行組織實(shí)施整縣光伏開發(fā)。到了2022年，在整縣分布式光伏+集中式光伏電站建設(shè)并舉之下，中國大地?zé)o論南北東西，企業(yè)無論央國企還是民企，都在光伏領(lǐng)域快速出擊。
國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國光伏發(fā)電累計裝機(jī)量達(dá)到392.61GW，僅次于火電和水電(413.50GW)，位列第三。高歌猛進(jìn)之下，有行業(yè)人士預(yù)測，到2023年底，國內(nèi)光伏發(fā)電新增裝機(jī)量將超過100GW，總裝機(jī)量有望突破500GW，并將超過水電成為全國第二大電源。
不過，2022年超過60%的增速，即使2023年新增裝機(jī)量超過100GW，恐怕也難以維持2022年的同比增速。光伏要進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展期了嗎?
當(dāng)然，年年增速過六成也太過生猛。和2022年全國超過60%的年增速相比，一些地方提出的“五年倍增計劃”，就顯得更加平穩(wěn)。比如《浙江省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》明確提出實(shí)施“風(fēng)光倍增計劃”。不過，浙江省多個市縣在提出自己的增長計劃時，往往比省一級更為激進(jìn)，甚至提出“雙倍增計劃”。
如2022年4月，新昌縣出臺《新昌縣光伏“雙倍增”工作實(shí)施意見(2022-2025年)》，提出“十四五”新增光伏裝機(jī)16萬千瓦以上，實(shí)現(xiàn)2025年末全縣光伏總裝機(jī)達(dá)到24萬千瓦(“十三五”期末光伏累計裝機(jī)7.8萬千瓦)。
中國式“置身事內(nèi)”的有為政府疊加市場經(jīng)濟(jì)下光伏儲能的巨大利益，帶動參與的企業(yè)非常多，既有國家電投、中國華能、國家能源集團(tuán)(國家能投)、中國大唐和中國華電“五大發(fā)電”，有中核集團(tuán)、中國廣核集團(tuán)、華潤電力、國投電力、中節(jié)能、三峽集團(tuán)等電力“六小豪門”，有國家電網(wǎng)等電網(wǎng)端企業(yè)，以及中煤集團(tuán)、中國安能建設(shè)集團(tuán)、國銀金融租賃、河南建設(shè)集團(tuán)等更多央國企，還有正泰、晶科科技、陽光新能源、隆基等傳統(tǒng)光伏企業(yè)，還有寧德時代等新能源電池企業(yè)。涉足項(xiàng)目也往往光伏、儲能兼而有之。
規(guī)模越大，成本才能攤薄;而成本越低，也越利于規(guī)模放大。
實(shí)際上，近10年來，我國光伏發(fā)電成本降幅超過了90%，國內(nèi)一些地區(qū)甚至已經(jīng)出現(xiàn)低于0.15元的上網(wǎng)電價，明顯低于第一大電源的火電。多年前光伏上網(wǎng)電價追平甚至低于火電的目標(biāo)，已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
光伏裝機(jī)規(guī)模越大，配套儲能市場也越大。
不同地區(qū)對于光伏新建裝機(jī)量配套儲能容量也有不同規(guī)定，一般都是不低于裝機(jī)量的10%，很多地區(qū)還有著更高的儲能要求。
如內(nèi)蒙古2021年保障性并網(wǎng)集中式風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目優(yōu)選結(jié)果中提出按15%-30%配儲，儲能時長2小時;山東棗莊2021年11月出臺山東省首家分布式光伏儲能配置標(biāo)準(zhǔn)，提出按照裝機(jī)容量15%-30%、時長2-4小時配置儲能設(shè)施;甘肅嘉峪關(guān)市在2022年3月出臺的《嘉峪關(guān)市“十四五”第一批光伏發(fā)電項(xiàng)目競爭性配置公告》中提到，申報項(xiàng)目儲能規(guī)模不低于項(xiàng)目規(guī)模20%，儲能放電時長不小于2小時。
光伏發(fā)電成本下降疊加峰谷電差拉大之后，儲能市場的盈利空間增速甚至還要大于光伏新增裝機(jī)。
這些盈利空間，又將分別為哪些企業(yè)所爭奪呢?
電化學(xué)儲能能否成為老大
光伏等可再生能源電力的消納，需要并網(wǎng)出售。據(jù)國家能源局《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，各省(區(qū)、市)除保障性并網(wǎng)外，其他有意愿并網(wǎng)的項(xiàng)目，并網(wǎng)條件主要包括配套新增的抽水蓄能、儲熱型光熱發(fā)電、火電調(diào)峰、新型儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等靈活調(diào)節(jié)能力。
也只有儲能可以平抑波動，支撐光電風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)?？梢哉f，儲能規(guī)模甚至決定了并網(wǎng)的規(guī)模。
按照儲能時長的不同，既有毫秒至分鐘級的儲能技術(shù)，主要包括超導(dǎo)磁儲能、超級電容器儲能與飛輪儲能;也有數(shù)十分鐘至數(shù)小時的儲能技術(shù)，主要包括電化學(xué)儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能;還有數(shù)天至更長時間儲能，主要以燃料儲能為主，包括氫燃料、甲醇燃料、氨燃料等。
但不同儲能時長技術(shù)，并不意味著電網(wǎng)調(diào)度時只限于其時長。有些更長時間的儲能項(xiàng)目，也可以用于短時、瞬時。
比如對于電網(wǎng)來說，毫秒級的電網(wǎng)調(diào)頻，并非必須要超級電容，小時級別的電化學(xué)儲能也可以，但抽水蓄能就不合適，因?yàn)槠錈o法快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻。但對于數(shù)小時級別的電網(wǎng)調(diào)峰，則電化學(xué)儲能、抽水蓄能都比較合適。燃料儲能也可以利用低谷電力調(diào)峰，但所生產(chǎn)的燃料一般用于車船動力替代燃油，但較少再轉(zhuǎn)化為電能。
據(jù)中國科學(xué)院院士趙天壽透露，為實(shí)現(xiàn)2060碳中和目標(biāo)，光電、風(fēng)電裝機(jī)量將達(dá)到50億千瓦，年發(fā)電量10萬億度(2022年中國總發(fā)電量8.4萬億度)，按10%-50%配備儲能，儲能容量就將在1萬億-5萬億度。面對如此大容量的需求，儲能技術(shù)必須滿足規(guī)?；⒏甙踩?、低成本、長壽命、無地域限制等多種要求。
抽水蓄能恰好能滿足上述五個條件的前四個，所以目前，抽水蓄能還是排在第一位。但能夠滿足五種條件的，只有電化學(xué)儲能;所以電化學(xué)儲能增速最快。
特別是電池儲能系統(tǒng)具有0慣性時間常數(shù)的特點(diǎn)，相比水力發(fā)電系統(tǒng)10%額定容量/分鐘和火力發(fā)電系統(tǒng)0.5%額定容量/分鐘的調(diào)節(jié)能力，電池儲能系統(tǒng)的瞬間功率調(diào)節(jié)能力要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備，因此用電池儲能系統(tǒng)平滑風(fēng)光發(fā)電就有著很大優(yōu)勢。
據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，截止到2022年底，中國已投運(yùn)的電力儲能項(xiàng)目累計裝機(jī)達(dá)59.4GW，同比增長37%。其中，抽水蓄能占據(jù)最大比重，累計裝機(jī)達(dá)46.1GW。但新型儲能繼續(xù)保持高增長，新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)6.9GW/15.3GWh，同比增長超180%，累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)到12.7GW，占抽水蓄能的約27.5%。
增速最快的，還是以電化學(xué)儲能為主的新型儲能。新型儲能不僅增速快，規(guī)模也越來越大。單個項(xiàng)目規(guī)模中百兆瓦級項(xiàng)目成為常態(tài)，據(jù)統(tǒng)計2022年已經(jīng)有20余個百兆瓦級項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)運(yùn)行，5倍于2021年同期數(shù)量，而規(guī)劃在建中的百兆瓦級項(xiàng)目數(shù)更是達(dá)到400余個。
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長劉為就預(yù)計，“十四五”時期，新型儲能將持續(xù)高速發(fā)展，年復(fù)合增長率保持在55%-70%，市場規(guī)模將會屢創(chuàng)新高。而光大證券研報預(yù)測，2022-2030 年抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模年均復(fù)合增速將超過14%。盡管兩者預(yù)測的時間周期不同，但新型儲能四倍甚至更高的增速，也意味著新型儲能特別是電化學(xué)儲能非常有可能在裝機(jī)容量上追平抽水蓄能。
多種儲能路線虎視眈眈
光伏配套儲能包括多種類型，雖然電化學(xué)儲能增速最快，包括磷酸鐵鋰、鈉離子電池、全釩液流電池等多種技術(shù)路線百花齊放;但抽水蓄能規(guī)模仍占據(jù)優(yōu)勢。
龐大的蓄水壩與動輒數(shù)千萬甚至過億立方米的庫容，讓其他儲能技術(shù)路線的項(xiàng)目與之相比顯得太過渺小。
比如位于河北的豐寧抽水蓄能電站，其上水庫庫容超過4800萬立方米，下水庫庫容近6000萬立方米，上下水庫落差超過400米。據(jù)介紹，該電站總裝機(jī)360萬千瓦，一次蓄滿可儲存電量近4000萬千瓦時，相當(dāng)于張北柔直電網(wǎng)接入的風(fēng)電、光伏發(fā)電機(jī)組3天的發(fā)電量，并成為華北地區(qū)唯一具有周調(diào)節(jié)性能(在一周之內(nèi)平衡發(fā)電)的抽水蓄能電站。
即使360萬千瓦的巨大裝機(jī)規(guī)模，也依然在被超越。據(jù)央視新聞2022年12月報道，世界最大的混合式抽水蓄能項(xiàng)目雅礱江兩河口混合式抽水蓄能電站于2022年底正式開工建設(shè)，電站總裝機(jī)容量420萬千瓦，可消納700萬千瓦左右的風(fēng)、光新能源。
為什么裝機(jī)容量420萬千瓦可以消納700萬千瓦的風(fēng)光發(fā)電?因?yàn)轱L(fēng)光波動較大，700萬千瓦只是隨機(jī)波動中的最大值，由于光伏在夜間不運(yùn)行，風(fēng)電雖不分晝夜，但一天內(nèi)可能有多次起動并網(wǎng)和停機(jī)解列，平均之后正好可以為420萬千瓦充分消納，并將波動電源轉(zhuǎn)化為平滑、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源。
不過，抽水蓄能對地形要求比較高，能夠媲美電化學(xué)儲能的另外一種技術(shù)路線，也在蓄勢待發(fā)，那就是燃料儲能。
甚至于，最心心念念燃料儲能的，也許不是電力相關(guān)企業(yè)，而是吉利汽車。因?yàn)楣夥茪?、借助光伏電力制甲醇等燃料儲能，對于氫汽車、甲醇汽車的發(fā)展是利好的。而吉利恰好是國內(nèi)車企中最為看重甲醇燃料汽車也押注最重的一家車企。從十年前開始推廣，現(xiàn)在依然還在推廣自己的甲醇動力汽車。
由于甲醇便于儲運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)，相比氫需要高壓儲運(yùn)罐的缺點(diǎn)，甲醇汽車也比氫汽車擁有技術(shù)上更適合推廣的優(yōu)勢。目前，甲醇在我國主要通過煤炭生產(chǎn)。甲醇分子式CH4O，借助光伏的廉價能源供應(yīng)，同樣也可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳加氫制甲醇。
在成本上，據(jù)國海證券測算，在煤價800元/噸時，煤制甲醇的成本約為1953元/噸;而二氧化碳加氫制甲醇，需考慮生產(chǎn)一噸甲醇實(shí)際需消耗約0.19噸氫氣，1.4噸二氧化碳，對原料價格及制造費(fèi)用進(jìn)行合理假設(shè)后，可以算得在電費(fèi)價格為0.07元/度(對應(yīng)氫氣成本為7.01元/kg)時，甲醇成本為1953元/噸，與煤價800元/噸時的煤制甲醇成本相當(dāng)。
據(jù)了解，2022年光伏度電成本已經(jīng)下降至0.3元以內(nèi)，盡管降幅愈加縮窄，曾經(jīng)十年降九成的盛況，大概率在未來十年難以再現(xiàn)。但度電成本下降的趨勢并沒有改變，未來十年再降個三分之二還是大有可能。只要光伏度電成本下降至0.1元，二氧化碳加氫制甲醇就比煤制甲醇更為有利可圖。更何況，前者無需消耗寶貴的化石能源，并能實(shí)現(xiàn)將二氧化碳循環(huán)利用。
盡管甲醇的熱值低于汽油，但揮發(fā)性低于汽油，容易溶解于水，進(jìn)入水體或土壤中的甲醇會很快被稀釋，不易出現(xiàn)類似燃油泄露的環(huán)境污染事故，在排放上也優(yōu)于汽油。理論上，甲醇完全可以替代汽油成為汽車的主要燃料，并繼續(xù)延續(xù)內(nèi)燃機(jī)的壽命周期。而由于增程式技術(shù)與混動技術(shù)的發(fā)展，電動汽車上也同樣可以使用甲醇發(fā)動機(jī)作為一種混合動力選擇。
寫在最后
據(jù)統(tǒng)計，2022年中國甲醇年度總產(chǎn)量在8306.58萬噸，其中煤制甲醇占比約80%，此外天然氣制甲醇、焦?fàn)t煤氣(含有 55%-60%的氫氣)制甲醇也占有較大比例，而需消耗較多電力的二氧化碳加氫制甲醇占比還不高。
由于大部分甲醇作為化工原料使用，作為燃料，甲醇僅消耗1000萬噸左右。作為汽車燃料的比例就更少了，因?yàn)槟壳凹状计囀袌霰Ｓ辛恐挥屑s3萬輛，就算一輛汽車一年消耗10噸甲醇也僅能消耗30萬噸。
原油熱值為41868千焦/公斤，汽油熱值為43124 千焦/公斤，汽油約是原油的1.03倍。而甲醇相比汽油，發(fā)動機(jī)實(shí)際運(yùn)行的等熱值替代比例為1.7比1，即1公斤1汽油相當(dāng)于1.7公斤甲醇。2022年中國原油進(jìn)口約5.02億噸，如果替代五分之一即1億噸，可以近似地計算，需要約1.7億噸甲醇。在不沖擊現(xiàn)有甲醇化工原料使用的基礎(chǔ)上，由于甲醇燃料用每年僅消耗1000萬噸，故還需額外增加1.6億噸甲醇。
由于電解水制氫工藝制取1公斤氫氣總耗電量一般在50到55度電，取50度電計算，1噸甲醇需消耗190公斤氫氣，則制氫這一主要耗電環(huán)節(jié)需消耗9500度電?？紤]其他環(huán)節(jié)，1噸甲醇需耗費(fèi)至少1萬度電。1.6億噸甲醇就需要1.6萬億度電，以年1000利用小時數(shù)計算，轉(zhuǎn)換為光伏裝機(jī)量則需要16億千瓦。
國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022年新增光伏裝機(jī)87.41GW，累計達(dá)392.61GW(百萬千瓦)也即約3.926億千瓦。累積裝機(jī)量還得增長4倍，才僅僅夠滿足1.6億噸二氧化碳加氫制甲醇的耗電量!
而燃料儲能的長時優(yōu)勢，以及對石油進(jìn)口的替代，也同樣是電化學(xué)儲能、抽水蓄能之外非常值得推廣的一種技術(shù)路線。
一個又一個大產(chǎn)業(yè)，因?yàn)楣夥c儲能而被牽扯進(jìn)入，構(gòu)成一個更加完整的大國產(chǎn)業(yè)鏈。正如同風(fēng)電帶動軸承、葉片、碳纖維等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，光伏也帶動鈣鈦礦取代晶硅太陽能電池等更多全新技術(shù)路線，多類型儲能則帶動更多電池、燃料、水力發(fā)電機(jī)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
上述分析已經(jīng)能夠看到，多種儲能路線對能源都有著驚人的龐大需求。哪怕光伏再倍增，我們都有著充足的需求去消納。能源是如此的重要，在未來國家產(chǎn)業(yè)競爭中，誰對能源有著更高的轉(zhuǎn)化、存儲、掌控力度，誰也才能立于不敗之地。（億歐網(wǎng)(ID: i-yiou )，作者 | 陳俊一）
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