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电化学储能电站成本构成
电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BatteryManagementSystem,简称BMS)、能量管理系统(EnergyManagementSystem,简称EMS)、储能逆变器(PowerConversionSystem,简称PCS)以及其他电气设备构成。最终应用场景包括电站、电网公司、工商业、家庭户用等。
1、电池组
电池组成本是电化学储能系统的主要成本,是未来产业链技术迭代和降成本的主要环节。根据高工锂电数据,一套完整的电化学储能系统中,电池组成本占比最高达67%,其次为储能逆变器10%,电池管理系统和能量管理系统分别占比9%和2%。
根据BNEF,2020年一个完成安装的、4小时电站级储能系统的成本范围为235-446美元/千瓦时。成本范围之大也凸显了影响储能项目成本的因素之多,包括储能时长、项目规模、电池材料体系以及项目部署国家等。BNEF预计2030年成本下降至167美元/千瓦时,主要原因是电池组成本的下降。
目前主流的储能电池有锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池、液流电池。其中,锂离子电池是技术最成熟、应用最广泛的储能电池。
2、锂离子电池组:储能的核心成本要素
锂离子电池的主要原材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等,正极材料为主要成本。根据高工锂电数据,锂离子电池材料成本占比中,正极材料最大约为40%,负极、电解液和隔膜分别占比19%、11%和8%。
3、电池管理系统(BMS):PCB为核心组成
以派能科技公司为例,公司自主开展电池管理系统的开发及电路板(PCB)的设计,同时负责全部电子元器件的选型、采购和检验等。电路板的其它标准化生产流程采取外协加工方式完成。电路板生产完成后,公司负责电池管理系统的程序烧录及检验等。电池管理系统的生产过程中涉及的原材料主要为电子元器件和PCB的采购。
4、储能电池系统:电芯的后加工环节
储能电池系统的生产工艺流程分为两个工段。在电池模组生产工段,经检验合格的电芯经过极耳裁切、电芯插装、极耳整形、激光焊接、模组封装等工序组装为电池模组;在系统组装工段,经检验合格的电池模组与BMS电路板等组装成系统成品,然后经一次检测、高温老化和二次检测等工序后进入成品包装环节。
5、储能逆变器(PCS):储能系统的核心部件
储能逆变器是光储一体化的核心部件。储能逆变器能够减少对电网的依赖。白天,光伏发电供负载使用,多余产生的电存储于电池中;晚上,光伏不发电,电池存储的电供负载使用。最终达到少用甚至不用电网的目的。储能逆变器能够处理应急情况。在电网停电或者不稳定时,储能逆变器会自动将电网供电切换至电池供电模式,切换时间非常短(UPS效果),不影响负载的使用。储能逆变器让光伏&电网皆可为电池充电。白天光伏可以给电池充电,晚上电费较低时,电网也可以为电池充电。从而达到峰谷电价差套利以及当作备用电源来使用。
从工艺端来看,储能逆变器与光伏并网逆变器的设计原理几乎一样,但是储能逆变器多出一个电池端子,从而导致单位成本的提升:2019年储能逆变器的成本约为0.7元/W;光伏并网逆变器的成本约为0.25元/W。
此外,储能系统集成处于储能产业链的中游环节,上承设备提供商,下接储能系统业主。储能系统集成商,并非将PCS、电池、集装箱等各部件进行简单拼凑。对各部件性能充分了解是基础,最大化地释放电池潜能是进阶,而后期所涉及的电芯、PCS、EMS、安全消防等一系列问题,都需要具备储能系统的统一性思维。
目前储能行业是多种商业模式并存的格局,储能系统集成一般有三种模式:
其一是全价值链发展模式,储能系统的主要部件如电芯、PCS等,全部自己生产制造,由自主设计部门做系统集成服务。
二是专业化集成模式,系统集成厂商从外部采购部件,专做系统集成。
三为PCS企业、电池厂商等以自身产品为中心,从单纯设备供应商向系统集成服务商转型。
储能的系统集成是一个系统工程,需要建立对系统集成涉及的多个领域的专业能力,盲目进入系统集成领域存在风险。储能发展空间巨大,不乏有美的集团、华为、比亚迪等世界500强企业入局,但意味着竞争也异常激烈,赛道的优势好不代表企业的优势,也不代表入局企业真的可以吃到红利。
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