实施新能源转型，我国储能技术持续跃进、储能产业后发先至加力发展，成为引领全球储能发展的重要力量。在国家政策的大力驱动下，我国储能市场空间巨大，前景广阔，吸引众多企业进入储能赛道各环节，引爆资本市场高景气攀升，由此也带来价格战、行业无序竞争的混乱局面。同时，头部储能企业持续的技术创新突破，亦推动着我国储能产业不断迭代发展，让我们看到了储能更美好的未来。华夏基石产业服务集团、黑铁基金及炎黄基石全球储能产业发展研究院推出《储能的中场赛事：进化与创新——中国储能产业发展白皮书（2023）》，全面分析中国及全球储能市场发展变化的新特征和新趋势、储能技术和储能产业发展的新挑战和新机遇，并对我国未来储能产业的发展做出十大趋势研判，欢迎业内有关人士、专家学者提出宝贵意见和建议，共同助力中国储能产业发展！
本文为本系列第三篇文章
中国储能已成全球重要一极
产业迭代将孕育新的发展机会和机遇
我国是全球能源生产和消耗大国，储能技术的应用和发展走在世界前列。2021年7月，国家发改委、能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，指出到2025年实现新型储能装机规模达到30GW以上。2022年3月，国家发展改革委、能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，提出到2025年新型储能从商业化初期向规模化发展转变，到2030年实现新型储能全面市场化发展。在国家政策的大力驱动和技术与产业的加持与助力下，近几年我国新型储能市场应用呈现爆发增长，后发先至超越美欧成为全球第一储能大国。我国储能技术与产业发展，也正在成为推动经济发展的一大新引擎。
一、我国新型储能应用尚处于规模化初期发展阶段，未来空间更加广阔
有关研究表明，我国储能发展目前已经历四个阶段：一是技术验证阶段（2010年以前），主要是开展基础研发和技术验证示范；二是示范应用阶段（2011-2015年），以抽水蓄能为主，通过示范项目开展，储能技术性能快速提升，应用模式不断清晰，应用价值被广泛认可；三是商业化初期（2016-2020年），随着政策支持力度加大，市场机制逐渐理顺，多领域融合渗透，储能装机规模快速增加、商业模式逐渐建立；四是产业规模化发展阶段（2021-2025年），储能产业进入从产业化初期向规模化发展的过渡阶段。随着国家“双碳”战略的实施，储能规模获得快速增长，储能项目广泛应用，储能技术水平快速提升，标准体系不断健全，形成较为完整的产业体系和一批有国际竞争力的市场主体，储能成为我国绿色经济转型的一个新增长点以及对外出口的“新三件”。
尤其是进入2021年以来，在国家政策的强力驱动和市场环境不断优化完善下，我国储能产业的发展和储能市场应用，更是一启动即进入爆发增长。据统计，2020年我国电化学储能的累计装机规模仅为2.72GW，2021年即达到5.79GW，增长了1.13倍。2022年，我国新型储能新增装机规模达7.3GW/15.9GWh，创历史新高，功率规模同比增长2倍，能量规模同比增长2.8倍。国家能源局召开的2023年度第三季新闻发布会公布，2023年1-6月，我国新投运新型储能装机规模达到8.63GW/17.72GWh，相当于此前历年累计装机规模总和。截至2023年6月底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模超过17.33GW/35.80GWh，平均储能时长2.1小时；预计全年新增装机将达到15-20GW，超过去10年总和。
据中关村储能产业技术联盟（CNESA）数据，截至2023年6月底，我国已投运电力储能项目累计装机规模达到70.2GW，其中新型储能占比快速提升到30%；抽水蓄能继去年首次低于80%以后，再次下降近10个百分点，首次低于70%。我国在全球储能市场的占比，也从2021年仅次于美国的第二位（中国占比为24%，美国为34%），到2022年以36%的占比超越美国跃居全球第一位，成为全球最大的储能市场。
在新型储能中，锂离子电池以97%的比重保持绝对主导地位，年增长率超过85%，其在新型储能中的累计装机占比同比上升3.5%。此外压缩空气储能、液流电池、钠离子电池、飞轮储能等其它技术路线的项目，在规模上也有所突破，应用模式逐渐增多。
随着我国“碳达峰、碳中和”目标的确定，近两年我国储能应用增势猛烈，短短两三年的时间即跃居世界第一，但离我国能源结构调整的战略目标差距甚远。可以说，当前我国“世界第一”的储能装机规模，只是储能规模化应用的开始。截至目前，国内规划、在建的新型储能项目已近100GW，远超国家相关部门提出的2025年30GW的预期。2023年1月，国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书（征求意见稿）》明确，要推动新能源成为发电量增量主体，到2030年新能源装机占比要超过40%，发电量占比超过20%（根据国家能源局数据测算，今年1-10月我国风光新能源发电已超过水电，在全部电力发电中的占比已提高到约为16.2%）。11月15日，中美两国发表关于加强合作应对气候危机的“阳光之乡声明”，提出未来十年支持将全球可再生能源装机到2030年增至三倍，充分加快两国可再生能源部署。未来我国和全球新能源发展的巨大需求，对储能技术的发展与应用，也提出十分重大的课题，储能配置将成为可再生能源发展的刚需和核心增量。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇指出，未来需要不断增加储能供给，而且大规模长时储能建设需提上日程，以支持新能源高比例外送与并网，实现“源网荷”的互动。
中关村储能产业技术联盟（CNESA）基于保守场景（定义为政策执行、成本下降、技术改进等因素未达预期的情形）和理想场景（定义为各省储能规划目标顺利实现的情形），对2023-2027年未来5年我国新型储能市场的规模和发展趋势进行预测。据其测算，保守场景下预计2027年新型储能累计规模将达到97.0GW，五年复合年均增长率（CAGR）为49.3%；理想场景下预计2027年新型储能累计规模将达到138.4GW，年复合年均增长率（CAGR）为60.3%。
未来5年中国新型储能累计投运装机规模预测 （2023-2027年）
单位：MW
资料来源：中关村储能产业技术联盟
无论是保守还是理想场景的预测，储能产业快速发展的大势不可逆。储能技术与产业的前期积累，也使其具备顽强的生命力和持续发展的基础。新型电力系统的构建，特别是可再生能源和分布式能源的大规模利用，对储能有巨大的需求。能源革命的逐步深入，也给未来储能深度参与市场化的电力运营铺平了道路。
与世界其他国家和地区相比，我国储能与新能源装机容量的比例（以下简称“储新比”）明显偏低：2020年中国的储新比约为6.7%，而中国以外其他国家和地区的储新比为15.8%。由于中国具有“坚强电网”架构和高比例的调峰火电，在储新比较低的水平下，新能源仍然能够得到快速发展。在“双碳”目标下，火电行业面临转型，储能作为灵活性调节资源，将逐步部分替代火电，承担电网调峰调频职能，在高比例新能源的电力结构中发挥重要作用，储新比也将逐步增至国际平均水平。
二、我国储能产业后发先至，成为影响全球储能发展的重要力量
得益于我国新能源汽车发展对电池技术的支撑、光伏新能源产业的全面发展，建基于动力电池生产技术及装备制造和光伏逆变器等电力电子产业基础上的储能产业，从上游磷酸铁锂正负极等电池原材料，到中游储能电池生产制造、储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）、储能温控和消防，再到下游系统集成整个产业链，在短短的2-3年时间内，即形成了全球最完整的产业链和完善的供应链，并成为全球具有相当影响力的重要产业，对全球储能和新能源发展发挥了极其重要的推动作用。
我国电池原材料产业配套齐全，占据全球决定性地位。我国是世界最大的电池原材料生产国和电池生产国，包括四大主材在内的电池原材料具有庞大的产能，供应了全球60-80%左右的市场，在动力和储能电池生产制造以及全球电池产业链和供应链中，占据了决定性的地位。目前美、欧、日、韩等主要国家，在战略性的电池产业竞争布局中，均将“关键原材料”生产制造及供应链体系建设作为重中之重，力图构建起自己的供应链体系，保障自身的“能源自主”战略目标的实现。
从实际的情况看，据有关数据，我国生产的锂盐产品种类齐全，产量增长迅速，约占世界总产量的67%，前五家企业的市场份额占比超过80%；磷酸铁锂正极材料引领全球动力和储能领域的市场应用，全球占比达90%，欧盟各国目前仍处于产业导入阶段；我国是全球人造石墨锂电负极材料的主要产地，2022年全球负极材料产量142.3万吨，我国就占96%；湿法隔膜已成市场主流，2021年我国湿法隔膜出货量67.1亿立方米，全球占比达到76.5%；电解液2022年全球出货量105万吨，我国企业的出货量占比超过80%；中国作为全球最大的锂电池生产国，锂电池结构件市场规模占比超过70%。
储能电池改变“三分天下”格局，中国企业“独占鳌头”。电池作为近年来全球新能源汽车、绿色储能等行业的核心基础设施，是新能源产业发展的基石。随着全球新能源汽车市场的快速扩张和储能应用的迅猛增长，中国凭借庞大的市场容量、完善的产业扶持政策、丰富的技术储备等优势在竞争格局中逐渐领先。尤其在细分的储能电池领域，中国电池生产企业也逐渐将韩国企业远远甩在身后，形成中国企业“独占鳌头”的发展态势。得益于其强大的产业链和规模效应，中国拥有世界上最完整和最庞大的锂离子电池产业链，从原材料开采、加工、制造到组装、回收等环节都有涵盖，生产供应了全球约80%的锂离子电。同时，中国所拥有的全球最大的锂离子电池消费市场，这使得中国能够实现低成本、高效率和高质量的生产。
据全球能源市场专业调查机构SNE Research发布2022年全球储能电池装机的排名情况，中国在这一领域的优势则进一步扩大。宁德时代在2022年凭借43.4%的全球市场占有率牢牢占据第一位，而且其市场份额超过了第二名到第六名的总和。排名前三位的中国企业垄断全球62.7%的市场，中国企业在全球储能电池的总占有率超过80%，储能电池产业的规模化优势已经集中到中国。在新型电池的技术专利持有方面，中国居首，美国和日本分列二三位，中国在新型电池技术专利上的持有数量超过其他国家。在位居前10的企业和机构中，中国占7家，日本为2家，美国为1家。中国的锂离子电池生产商在技术研发和产业化方面相对成熟，并且正在逐渐向高端产品和应用领域延伸。另外，中国企业在产业链上已经形成了自己的优势，包括原材料采购、制造工艺、设备制造等方面，具备一定的综合竞争力。
我国储能市场呈现出高速增长态势，催生对于储能逆变器的巨大需求。我国储能变流器生产厂商，主要为原光伏逆变器生产企业。我国逆变器厂商具有产品价格优势，在海外市场具有相当的竞争力并占有一定市场份额。根据Wood Mackenzie发布的“2021 全球 TOP10 逆变器出货量企业排行榜”数据，在全球逆变器出货排名前10的企业中，有6家来自中国，分别为华为、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、固德威和上能电气。其中，华为以23%的市场份额居于首位，阳光电源以21%的市场份额位居第二，古瑞瓦特占据7%的市场份额，取代了2020年位列第六位的SMA，前三名的企业共同控制了全球逆变器市场的一半以上，供应商集中趋势愈发显著。随着光伏和储能装机容量的增长，我国本土厂商加快技术与产品升级，逐渐拉近与国际厂商之间的距离，国产厂商的逆变器市场份额逐渐提升，预计未来我国厂商仍将加速向国际市场布局渗透。
三、技术创新持续推进，产业迭代将孕育新的发展机会和机遇
储能转型的动力，是更好的技术、产品和经济。随着能源转型的推进和可再生能源的迅速发展，储能技术正引领全球能源产业的变革。电化学储能大容量、低成本、长循环寿命、高安全性的本质要求，对现有储能电池的性能改善与突破提出重大挑战。尤其是电池材料的革命性突破和电池制造技术的改进与提升，如何制造出储存电能更大、使用寿命更长、更安全、更便宜的储能电池，成为储能电池生产制造企业的重大使命。同时，在现有产能已趋饱和、行业赛道拥挤踩踏、市场低价内卷激烈的当下，储能企业唯有创新才有出路；通过创新推进产业迭代升级，“换道超车”也孕育新的发展机遇和机会。
对储能的创新，业界基本的共识是：储能系统集成本身的创新有限，主要还是依赖上游核心的电池环节；未来的储能创新将主要有两种形式——新材料技术和电池制造工艺创新。
据有关研究，在材料方面首先是硅负极，被称为“先进锂离子技术的第一个关键点”。以往的正极是限制电池能量密度提升的主要瓶颈，从最早的锰酸锂（约120mAh/g）到现在的三元材料（约210mAh/g），正极比容量不断提升。正极比容量的提升对负极比容量提出了更高的要求，目前石墨负极的实际比容量在360-365mAh/g，已十分逼近其理论比容量372mAh/g的极限，锂离子电池能量密度可以说是走到了尽头。硅基负极材料以其10倍于石墨类负极、高达4200mAh/g的克容量，成为理想的动力电池升级的材料突破点。硅不使用嵌入机制存储锂离子，相反它通过所谓的“转换”机制发挥作用，在提高锂离子电池能量密度同时，并有可能显著降低锂离子电池的成本。此外，硅负极可提供高达10倍的克容量（mAh/g），高达3倍的体积容量（mAh/cc），可以实现更快的充电速度，解决锂电池的快充性能问题。硅基负极应用中国际材料厂商领先，其中日韩电池厂率先实现应用。中国厂商积极跟进，目前头部材料厂商已完成从一代纳米化掺硅、二代硅氧和硅碳混合，到第三代硅碳复合材料的迭代，全面解决硅负极产生的体积膨胀、产气、发热等负反应，以及首效率和电导率低的问题，从技术上基本已扫除了商业化的障碍。下一步正在解决硅碳复合材料加工增加工序的成本问题，即可进入规模化的生产应用。
第二是金属氟化物先进正极材料。正极材料领域目前业内技术进步的重点，是开发高镍三元电池，减少三元NCA镍钴锰和NCM镍钴铝中的钴含量，增加镍含量，可将电池级能量密度提高约5%并将成本降低几个百分点。但实现革命性的改进，正极技术还需要从包括LFP、NCA和NCM在内的嵌入型材料转向转换型材料。包括金属氟化物基正极和硫基正极，可以获得锂离子电池更长的循环和使用寿命（可延长到10,000次完整循环）。同时与硅负极材料结合，可使电池的能量密度高达1400Wh/L，是到2030年将汽车锂离子电池价格降至约50美元/kWh以及到2040年降至约30美元/kWh的关键。目前在向金属氟化物正极材料的转换过程中，除高镍三元电池的开发应用之外，添加锰的磷酸锰铁锂正极材料正在异军突起，对比磷酸铁锂具有更高的电压平台，能量密度可高出15%左右，且保留了磷酸铁锂以及三元材料电芯的高安全、高热稳定性，并且成本大幅降低。磷酸锰铁锂除了单独使用，还可与三元材料复合使用，可同时弥补磷酸铁锂能量密度和三元材料热稳定性的短板，因此被视为磷酸铁锂和三元5系的潜在替代材料。当前行业处于第一轮“跑马圈地”阶段，一些电池企业、正极材料厂商正积极布局磷酸锰铁锂产能，绑定优质客户、量产专利工艺领先的正极材料企业有望构筑起竞争壁垒。
第三是陶瓷隔膜取代原有多孔聚合物隔膜，可显著提高热稳定性、压缩强度和离子电导率，从而使电池更安全、更强大、充电速度更快。陶瓷材料提供了高耐热性，而粘合剂则提供粘附力以保持涂层和整个复合隔膜的结构完整性。一方面由于提高了热稳定性，这种陶瓷涂覆隔膜可以通过防止高温下的短路而有效地提高锂离子电池的安全性；另一方面陶瓷涂覆隔膜与电解液和正负极材料有良好的浸润和吸液保液的能力，大幅度提高了电池的性能和使用寿命。包括陶瓷涂覆隔膜和在PE中掺杂纳米陶瓷颗粒两种，目前已得到较大范围的应用。
第四是电解液新型有机物双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）替代六氟磷酸锂的产品迭代趋势愈发明显，仍是拥有技术优势的头部公司占主导。新型有机物双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）电解液不仅具有优异的热稳定性，且在电导率等方面同样优于六氟磷酸锂，能够延长电池寿命，提高充放电功率以及安全性。目前多数电解液企业均在布局LiFSI，但由于LiFSI技术工艺仍需完善，目前多作为添加剂在使用（添加比例在1%-3%水平）。未来随着成本下降、技术成熟，添加量也会越来越高，并逐步变成主要使用。
第五是先进干法电极技术正逐渐成为储能产业升级和技术进步的一大推手。目前正在加快突破的新型干法电极制膜工艺，是将活性颗粒、导电剂进行干混均匀后加入粘接剂，在粘接剂原纤化作用下形成自支撑膜，最后辊压覆盖在集流体表面。将传统湿法的浆料涂布改为制造自支撑膜，无需NMP溶剂省去了电极干燥及溶剂回收环节，实现更低的电芯制造成本。干电极技术的成熟应用，将可能对锂电池制造产业带来颠覆性影响。干法制造工艺步骤少，批量化生产后，电芯制造成本可综合降低18%，降幅可达0.056元/Wh。而且对环境更友好，工艺流程更简单，设备占地面积更小，更适配极片的大规模生产。干法工艺提升活性物质压实密度，可将电池能量密度提升20%。干法工艺电池的循环性能、耐久度和阻抗性均更优。目前国内已有多个厂家正在积极开发干法电极工艺和装备，但相对于湿法电极制备，干法电极成膜的均匀度和一致性更难控制，生产的难度更高，需进一步积累长期、系统的测试验证数据，突破商业化应用的难点。
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