我们和4位储能专家聊了一天，收获了这5点认知_20230107–20230108

在新能源为主体的新型电力系统构建中，新型储能正在迎来全新的历史使命。2022年7 月，国家发展改革委、国家能源局发布了关于加快推动新型储能发展的指导意见，提出到2025年，新型储能装机规模将达到3000万千瓦以上，2030年实现新型储能全面市场化发展。 作为最早一批关注储能的早期投资机构，险峰自2021年初先后投资了云储、大锌、理谷等一批储能领域的初创企业；此外，我们也与业内知名科研学者、产业专家保持着密切互动。 在刚刚过去的12月里，险峰联合甲子光年、36氪、清华大学THU碳中和研究协会进行了一场名为《新型储能技术的现状与走向》的直播连线，本次活动中： 我们请到了：  中国电力科学研究院资深专家来小康   中国能源建设集团资深储能专家楚攀   大连化物所研究员刘涛   西安交通大学电气工程学院教授王鹏飞  我们聊到了  当前新型储能技术发展现状   不同储能技术的特点与产业应用前景、商业模式比较   未来新型储能产业格局展望   对储能方向投资创业的建议  从行业特征来看，储能和电动车很不一样，电动车更关注能量密度，而储能关注三个要素：长寿命、低成本、高安全。对于以锂电为代表的化学储能来说，长寿命相对容易实现，低成本随着规模提升也会逐步解决，最难解决的还是安全性问题。 可以说正是为了破解安全问题，才诞生出了不同的储能技术路径，比如从本征角度出发， 衍生出了固态电池或者水系电池；再比如干脆打破整个体系，由此衍生出液流电池和物理压缩空气储能。 在我看来，锂电相当于一把非常漂亮的瑞士军刀，各个功能都不错，但有了瑞士军刀不代表我们不要剪刀、改锥或水果刀；从这个角度讲，我认为未来一定会有其他储能新技术崛起的机会，但相比于锂电池这把瑞士军刀，新技术一定要某一点上特别突出好用，而且没有致命的短板——如果性能上不去，或者用起来太麻烦，有物理极限，那这种技术可能就不会有太大前景。 现阶段我不会对哪项技术特别青睐，但我认为新技术需要考虑到长时间尺度的储能问题。新能源的两大难题的就是波动性和间歇性，波动性就是白天有云飘来飘去，间歇性就是白天有太阳晚上没有，现在我们储能技术可以解决白天一朵云飘过来的问题，但晚上没电暂时还没有解决，只能靠一些常规化的石能源顶上，以后可再生能源高比例了，间歇性问题会越来突出，这就是未来必须要解决的问题。 险峰：物理储能、液流和水系电池，您比较看好或不看好哪个技术？它们具体的产业化难度如何？ 来小康：物理压缩空气对地质条件有一定要求，比如当地要有大量的岩穴资源，一定要大规模使用才能够成本可控。 液流电池在长时间尺度上有优势，锂离子和钠离子电池因为涂布电极的限制，很难能坚持十小时以上，但液流电池可以做到非常持久，不过它的问题是成本，我们知道能源是国民经济的基础，能源必须要足够便宜，制造业才有竞争力，如果太贵了肯定没有市场。 路径方面，现阶段没人能判断谁会胜出，原则上还是要“突出强项，弥补短板”，这里我提两个方向供参考。 一是支撑技术，比如高通量计算、先进制备技术、分析测评技术、电池管理技术，传感 技术。支撑技术是储能的基础，举个例子，有了可靠的传感技术，电池安全预警才有可能实现，而这些技术在过去是相对容易被忽略的。 二是集成技术，比如电池组怎么集成，冷却消防怎么集成，和电网结合后，构网型技术、跟网型技术以及后面弹性电网所需的黑启动技术、即插即用技术等，都是很重要的环节，相关的产业链很长，市场也非常巨大。 未来，储能领域一定能跑出一批成功的企业，但也会有一批“烈士”，连抚恤金都没有，我认为在技术路径的选择上，一定要先想清楚，你的技术是不是长久有效，还只是昙花一现，“锂电不能包打天下”这没有错，但这不代表所有电池都能活下来。 独立储能电站是个很新的事物，它的一个重要特点就是单体项目的建设规模很大，我记 得中国最早的百兆瓦时储能电站出现在2018年，当时还是非常罕见的，但仅仅过了3年， 到2021年的时候，百兆瓦时就已经成了行业标配。 随着储能电站规模的增大，问题也随之而来——100/200MWh的储能电站，需要非常多的电池进行串并联，不断升压、增大电流，提升功率，这就对电路设计以及交流侧、直流侧的拓扑结构优化提出了需求，也由此诞生了6种解决方案： 最常见大储能解决方案的是集中式（也有人称为低压式）。它的结构最简单、投资成本也最低，后续安装、运维成本都很便宜，对运维人员要求也不高，这是它的优势。 但这种拓扑结构并不是为大规模储能设计的，在它诞生的时候，项目规模一般不超过20MWh，当放大到百兆瓦时规模，就会出现越来越多的问题，比如直流拉弧、直流侧的并联容量损失、并联环流等等。这些问题已经严重影响了集中式储能电站的安全和效率。虽然集中式解决方案的缺点很多，但基于历史惯性，目前，集中式依然是市场上增量最大、占有率最高的解决方案。 第二种方案叫交流侧多分支并联，市场上俗称“大组串”。它的做法很巧妙，将集中式逆变器分散为组串式逆变器，将直流侧的并联，转化为交流的的并联，且每个组串式逆变器串联的电池簇规模更小、集成度更高、模块化更强，消除了集中式方案的三大隐患，运维方面也更灵活更简单了。 现在这种直流侧的电池簇已经做成了标品，比如宁德时代的372度的电池柜，就能和大组串方案完美契合，交流侧的并联数量可以达到16个，一个小的储能单元可以做到5MWh以上，效率（与集中式相比）能提高4%以上，在市场上也非常受到关注，有可能成为明年的大储主流方案之一。 第三个方案的拓扑结构更复杂，但有个简单的名字，叫智能组串式。它对电池簇的控制精度更高，不仅分模块、分区管理，在每个电池包上还有额外的优化器。智能组串式最大的优势是对电芯的兼容性比较强，可以用一致性较差的电芯做一套功能不错的系统。它的劣势是过于复杂，拥有一级直流变换和一级交流变换共两级变换，所以效率比较低，只有83-84%左右，成本又比集中式高了15-20%，所以在市场上推广比较困难，业主的认可度不高。 第四个方案叫直流侧多分支并联，俗称集散式方案，它与集中式方案最大的区别是每个 电池簇在并联接入直流母线前加了DC/DC隔离，避免了并联容量损失和并联环流，比较好的解决了安全问题。但额外的DC/DC隔离，让整个系统多了一层能量损耗，整体的效率表现与集中式相当，不如第二种大组串式，除此之外没有其他优势。 目前用这个方案最多的是特斯拉，国内也有一些企业在跟进，但基本是以出海为主，因为特斯拉在海外储能市场很强势，占有率也很高，中国企业如果用同一套方案去竞标，价格还能做到更低，可能是个不错的竞争策略。 第五个方案在二级市场关注度比较高，叫做高压级联或者高压直挂，仅从拓扑结构中也能看出，它跟前四种有很大区别。 前四种方案，电流从逆变器出来后再升压，而高压直挂是在逆变成交流之后再串联（串联达到升压的目的），这就省去了专门的升压过程。 高压直挂的方案中少了升压环节后，效率就会提升，由于其特殊的拓扑结构，并联容量损失、并联环流问题也都不存在了，最终效率可以做到88-90%，但其结构复杂，高度模块化的难度较大，所以项目的交付速度比较慢，对后期的运营维护的要求也更高。 目前资本市场对高压直挂路线比较关注，不过真正落地的项目还不多，从2022年新增储能项目来看，高压直挂的市占率不超过5%。 第六种方案叫分布式能源块，它的拓扑结构和大组串很像，最近两年才开始应用在大储 领域，之前主要用在工商业侧储能。 分布式能源块是将逆变器、电池簇、EMS、BMS等所有功能子单元都集中到一个单独的小机柜里，大组串有的优势它都有，而且布置更加灵活，只是因为现在供应链体系不够成熟，成本上有劣势，但未来前景值得期待的。 总的来说，目前各种技术路径中，只有第1、2、6三种方案有100MW以上的项目落地，其中分布式能量块方案在消防上有额外优势，因为单个机柜可以做得更小，所包含的电芯数量也少。当然，前5种方案也可以用pack级的消防方案来提升运行安全，不过成本会提升。 在我看来，2023年大储解决方案中，集中式一家独大的局面一定会被打破，而第二、六种方案都是非常有力的竞争者。大储方面，“大组串”可能是增速最快的技术路线，从工商业侧来看，分布式能量块的优势更大一些，因为高度模块化、部署灵活性以及高运行效率，都会使其具备强大的有竞争力。 险峰：有哪些看好或者不好的储能技术路线？ 楚攀：2022年，资本市场对储能关注的热点转移非常快，我记得三四月份时还在流行重力储能，就是把一个25-35吨的混凝土块，用起重机吊到高处，通过重力势能来储能，非常有创意；到七八月份又在炒作熔融盐储热，下半年又陆续炒液流电池、压缩空气和钠离子电池。 我觉得造成这个现象的重要原因之一，就是锂电相关的投资标的都太贵了，投资人都希望在低点进去、在高点退出，所以想寻找一些优质且便宜的标的，于是就把其他储能技术都挨个过一遍；此外，就是大家觉得锂电池储能的发展遇到瓶颈了，发展没有之前那么好了，进入停滞期了。 大部分有这种想法的人，可能都不是做锂电研发的，或者和一线研发人员交流比较少。事实上，现在锂电池尤其是磷酸铁锂电池处于历史上最好的发展时期，因为理论模型越来越成熟，数据也越来越丰富，现在锂电池研发已经是基于大数据的仿真，很多材料和 结构在实验前都已经用仿真技术筛选过了，研发效率非常高，这种优势是其他技术路线 所不具备的。 未来七八年会是锂电池，尤其是磷酸铁锂发展的高速发展期，这种发展会导致两个变化，一是锂电池的一致性越来越好，差异性会低于1%甚至0.5%；二是锂电池寿命会越来越长，现在一线厂家的电芯寿命大概能做到8000次，到2026年预计会到12000次，2030年能 做到15000次甚至更多。 寿命的增加一倍，意味着到2030年，锂电项目的初投资成本会比2022年便宜一半左右；在不考虑电价，只看全寿命周期里储存\释放电能成本的前提下，未来锂电储能的度电成本大概率会低于2毛钱——这个价格不仅低于所有其他的储能技术，仅仅比比抽水蓄能稍贵。但锂电池储能在响应速度、充放电速度、有功无功的支撑、都比抽水蓄能做得更好。 希望大家不要忽略锂电快速发展的潜力，不要看它目前标的绝对值高，还要关注它的相对价值，还要看到它的增长空间，或许5年、10年过后，大家回头再看，会觉得锂电池的标的好便宜，会后悔自己当时怎么没出手。 从这个角度来说，留给其他储能技术的时间窗口，可能就是“十四五”、“十五五”了，如果没能跑出来，那2030年后就会面临锂电储能非常强力的全面围剿。 我不是钠离子电池专家，只是谈谈个人的看法。首先，我觉得市场对于钠离子电池的期待过于迫切了，希望它在短期内就能和锂离子电池二分天下，但目前看不太乐观。 事实上，现在钠离子电池做的比较好的还是锂电的巨头们，这个结论可能会让一些投资人感到心凉。 因为国内钠离子电池和锂离子电池的工艺是高度相似的，锂电巨头转型做钠电，无论是产量还是质量，都可以快速超过初创公司，除非钠离子电池完全突破目前的材料体系，换一套工艺，那新公司可能更有优势。目前，创业公司想在钠离子电池上超过锂电池巨头，难度很大，除非出现阶跃性的技术突破。 第二，未来钠离子电池在行业发展中扮演什么样的角色？站在锂电池巨头的视角，钠离子电池不是进攻型武器而是用来制衡的防御性武器，是为了反制锂电上游对锂电池企业 的无休止的压榨而存在的。钠电池的发展可以减轻锂电池企业对锂资源的依赖，但不是 为了取代。 第三，钠电池的循环寿命，能量密度、充放电倍率目前看都很难与锂电池媲美，无论是用于动力还是储能，短期内都难以替代锂电池。钠电池为了快速推广，非常有可能跟锂电池混搭，组成一套钠锂混合动力系统，但这种混合动力系统什么时候能成熟起来也很难说，也许是2024年。 现在有很多人都在讲，2023年是钠电电池的元年，会有一些两轮车或者A00级车大规模的采用钠电池动力系统，有点偏乐观。明年（2023年）肯定会有一些示范