炎夏之后就是寒冬,家用储能有望将电费账单“消灭”?

能源之家 2022-10-09
4288 字丨阅读本文需 10 分钟

能源危机正在成为我们这个时代新的困境。

在欧洲,由地缘政治引发的能源危机愈演愈烈,暴涨的能源账单将很多家庭推至贫困的境地。英国能源监管机构Ofgem曾预测,从10月1日起,英国消费者的能源账单上限将上涨80%,这意味着数百万英国人今年冬天无力支付煤气费和电费。

能源贫困还将引发“人道主义危机”。专业机构预测,到2023年1月,英国将有32%的家庭会把收入的20%都用于支付能源,难以承担的生活成本将人民推入深渊,精神疾病患病率随之上升。

欧洲向我们展示了最严酷、最激烈的能源危机。事实上,能源危机已经成为一个全球性问题,没有一个国家和地区可以幸免于此。

我国以能源系统的可靠性闻名全球。但就在今年夏季,高温侵袭,叠加干旱少雨,水力发电骤减,川渝地区出现了电力供应持续异常紧张的情况,当地民众在煎熬中度过了酷夏。

一个确定的事实是,当前,我们面临的能源形势更加复杂。短期看,地缘政治引发的能源危机扰动全球;长远来看,气候变暖,极端天气频发,电力短缺的情况将更加普遍。同时,我们还面临着传统化石能源向清洁能源转型过程中的不稳定性。

在不确定性越来越多的情况下,如何最大限度地实现用电自由,成为每个家庭都要面临的课题。抛开地缘政治、气候危机等宏大的叙事背景,技术和商业的创新为普通人的用电自由提供答案。

家庭储能可以带来什么

拾壹(文弱书生拾壹哥)是一名露营达人,在B站、抖音、视频号、小红书等多个平台分享自己的露营生活和经验。拾壹平时主要在成都生活。就在今年夏季,他第一次体验到用电受限的痛苦。

“响应社区发出节约用电的号召,一家人都自觉地到一个屋子里生活,这样只需要开一台空调。”“我朋友有开电车的,那段时间,车子都没法充电了。”

就像空气和水一样,电力早已渗透到生活的方方面面,支撑了我们日益多样化的生活场景。既有生活中的衣食住行,还包括像露营这样的休闲活动。

对拾壹而言,经历川渝地区限电的另外一个深刻感受就是,家庭储能很有必要。限电的日子里,他将电扇、手机、笔记本电脑等接入平时使用的便携移动电源,一定程度上避免了电力供应紧张的干扰。

而在以往的露营生活中,移动便携电源支持了投影仪、LED灯、车载冰箱、电烤盘、无人机等户外小家电的运转,保证了露营生活的便利性,甚至安全性。

拾壹的需求并非个例。事实上,家庭储能早已经是刚需。来自IHS Markit的统计,2020年全球新增家庭储能出货量4.44GWh,同比增长44.2%,其中,欧洲、美国、日本和澳大利亚居于前列,占据了全球出货量的3/4。欧洲市场中又以德国市场发展最为迅速,德国出货量超过1.1GWh,排在世界首位,美国出货量也超过1GWh,排名第二,日本2020年出货量将近 800MWh,位居第三。

家庭储能系统很大程度上保证了家庭的用电自由。屋顶的太阳能光伏系统产生的清洁电力,储存到家庭储能系统中,用以满足日常照明、烹饪等用电需求,或者为电动汽车充电,降低用电成本。甚至,在夜里用电低谷时段,用家庭储能系统储备低价电力,响应高峰时段的电力调度,通过峰谷价差获得一定收益。

作为国内专业的家庭储能厂商,Zendure征拓(疆海科技)CEO刘兵斌判断,“在绿色能源普及的未来,家庭储能系统会变成跟冰箱、空调一样普遍存在的家电。”

海外储能市场激增

在全球的家庭储能市场中,德美日澳这四个国家的装机量远超其他国家。从出货量来看,欧洲、美国、日本、澳大利亚居于前列。

根据中金数据,2020年,全球家庭储能装机4.5GWh,其中,德、美、日、澳为前四大装机市场,装机份额占比分别为25%、23%、18%、9%。

发展家庭储的主要国家有美国、德国、澳大利亚等。由于电价的不断上涨,海外国家对自发自用的可再生能源和储能的需求正在激增。

其中,欧洲市场发展较为迅速。其原因之一是由于俄乌战争导致的,欧洲地区能源紧缺,急需发展清洁能源保障能源供应。

而纵观欧洲市场,德国在家庭储能方面发展最好。究其原因,与德国的电价暴涨和德国良好的新能源基础有关。 根据财联社8月16日数据,德国日前交付的基本负荷电价上涨13.3%,更是创下555欧元/兆瓦时的新高。

其次则是由于德国新能源行业发展比较好,住宅太阳能配套设施基础也很完善。

根据德国市场研究机构EUDP Research公司预计,德国85%的住宅电池储能系统将与新建的住宅太阳能发电设施配套部署,而15%的家庭储能系统将与正在运营的住宅太阳能发电设施配套部署。2020年其

与此同时,欧洲各国出台了一系利好政策,正在推动能源转型。以德国为例,根据路透社,德国将100%可再生能源发电目标从2050年提前到2035年,“复活节一揽子计划·Easter Package”,到2030年实现80%的可再生能源发电。

为何突然爆发?技术、成本和需求!

其实,家用储能并非“新玩意儿”,为何在当下突然爆发呢?

从供给侧来看,技术的变革让产品的便捷度和实用性大大提升。

随着锂电池技术的升级进步,以及大规模商业化运用下的成本持续降低,这些都为便携储能产品的爆发提供了条件。据了解,储能电池能大规模生产,离不开锂电池技术突破带来的能量密度大幅提升。以特斯拉为例,2008 年推出的第一辆电动汽车 Roadster,使用电芯能量密度大约只有 55Wh/kg,但到了 2020 年推出的 2021 款 Model 3,使用电芯能量密度已超过 300Wh/kg。

与此同时,随着锂电池大规模商业化应用和研发投入增加,虽然锂矿价格高居不下,但是锂电池组的平均单位成本整体还是呈现持续下降趋势。根据彭博新能源财经(BNEF)数据显示,锂电池组的平均单位成本已由 2013 年的 684 美元/kWh,下降至 2021 年的 132 美元/kWh,降幅高达 80.70%。成本下降也进一步推动了家用储能产品的铺开。

家用储能火爆的深层原因,更主要来自于需求端。

一方面,欧洲电价上涨明显,俄乌冲突加剧了欧洲能源危机。欧洲能源价格已突破200欧元/MWh,欧洲天然气价格自2020年以来涨幅已经超过8倍。

低廉的光储成本使得欧美消费者几乎3-5年之内就能收回投资成本,家用储能在2021年以来,在欧美市场以每年翻倍的增速呈现爆发式增长态势。

2021年欧盟27国新增光伏并网25.9GW,为家用储能提供良好的条件。

当前家用储能的典型使用场景为与户用光伏搭配形成家用光储系统。据测算,相比未配备光伏、储能系统,同时配备了光伏和储能设备十年期节省电费12673.64欧元,投资回收期为5年;而仅安装光伏系统节省电费仅4816.87欧元,光伏+储能方案具备高经济性。

欧洲近年来家用储能增长迅速。据统计,欧洲家用储能的90%以上份额集中在前五大国家——德国、意大利、英国、奥地利、瑞士。其中,德国是欧洲最大的家用储能市场。

总体而言,欧洲家用储能市场爆发主要还是依托其优秀的经济性。

另一方面,美国家用储能需求也上升迅速,特斯拉等巨头进一步提高家用储能的经济性。相关数据显示,2021-2026年总新增装机将达到63.4GW/202.5GWh,其中家用可达4.9GW/14.3GWh。

近期,特斯拉与美国加州公共事业公司PG&;;E合作创建新的虚拟电厂(VPP),向符合条件的Powerwall用户提供2美元每kWh的报酬激励。据悉,将有5万个Powerwall用户符合补贴条件。

根据市场电力需求情况和Powerwall用户数量来预估的话,不论他们在任何地方,每一次电力调度,他们都能有10-60美元的收入。家用储能的经济性在美国市场也将进一步凸显。

家用储能的“坡”到底有多长?

都说2022年是储能市场爆发元年。从目前的情况看,这一判断已经得到了验证,尤其是家用储能方面。那么,从更长期的角度来看,家用储能的“坡”到底会有多长?

还是从需求端和供给端两个方面来看。

需求端方面,由于当前成本下家用储能只有与户用光伏配套才具有经济性,因此首先考虑户用光伏的需求情况。据Infolink统计,预计美国、德国、日本、澳大利亚四国的户用光伏渗透率分别将从2020年的3.3%、11.1%、11.1%、21.1%提升至2025年的6.6%、21.5%、15.8%、34.0%。

户用光伏渗透率提升的同时,光储一体化在户用光伏中的渗透率也在提升。到2025年,美国、德国、日本、澳大利亚的光储一体化渗透率将分别将从7.6%、20.8%、17.2%和3.8%大幅提升至18.8%、46.6%、38.5%和8.4%,都是翻倍以上的提升。

总的来看,美国、德国、日本、澳大利亚的光储一体化渗透率将从2020年的0.25%、2.39%、1.75%、0.80%提升至2025年的1.24%、10.02%、6.08%、2.86%,提升幅度分别达4.96倍、4.19倍、3.47倍和3.58倍。

除了渗透率的提升,电动汽车等用电设备的增加也将驱动居民人均用电量的增加,继而推动单个光储系统功率的提升,从而带来更大的行业增长空间。

国海证券以上述分析为基础,对美、德、日、澳四国未来四年家用储能的市场需求做了如下预测:

据此测算,2021年到2025年,上述四国家用储能市场空间年均增速高达近60%。

再来看供给端。

供给端的看点主要是降本。由于储能系统主要是电池和变流器,因此这两行环节的降本又是重中之重。

电池方面,目前的电化学储能主要用的都是锂电池。但由于下游电动车市场超高的景气度,今年以来无论是三元正极还是磷酸铁锂均处于价格高位。不过,随着锂盐厂的大幅扩产,供需格局将从2023年开始逐步改变,成本下行是大概率事件。

变流器方面,当前变流器最核心的部件IGBT对技术要求非常高,几乎完全依赖于海外半导体巨头,因此成本也较为昂贵。未来,在国产替代的机遇下,随着国产IGBT厂商的崛起,IGBT和变流器的成本也将逐步改善。

当储能总体成本下降后,不仅仅是光储一体,单独安装家用储能也将开始变得有经济性,这将为家用储能开辟新的增长曲线。

国产企业有哪些机遇?

可以看出,户用储能的欧洲市场由于光伏应用整体渗透率高、推广早,具有一定的用户基础,更是在地缘冲突影响下需求激增,也推动了中国光伏组件出口总量的增长。根据行业规范公告企业信息和行业协会测算,海外光伏市场需求持续旺盛,实现量价齐升。上半年组件出口量达78.6GW,同比增长74.3%;光伏产品出口总额约259亿美元,同比增长113.1%。

而除了基础设施与器件之外,户用储能的发展又能否为物联网企业带来一些创新应用呢?

首先,户用储能的典型使用场景是与户用光伏搭配形成家用光储系统。家庭光储系统主要包括:光伏组件、逆变器、锂电池模块、交流负载等。并网家庭光储系统可由电网对家庭负荷供电或家庭光储系统对电网输电,离网家庭储能系统则与电网无电气连接,适用于孤岛等偏远无电网地区。在并网场景下,白天,光伏电优先供给家庭负载,满足家庭负载后充入储能电池,电池充满后余电并网;夜间由储能与电网双路供电。如遇突发外部断电情况,储能可持续提供稳定电源。

以在智能光伏领域早有建树的华为为例,其早在2021年便发布了全场景智能光储解决方案,基于瓦特技术、热技术、储能技术、云与AI在家庭绿电场景下以智能能源控制器为核心,配套智能组件、智能组串式储能和绿电云,构建智能用电生态。此外,威胜电气、龙能科技等厂商也均发布了家庭光储系统。

其次,户用储能看似重在储存,但其后的电池管理与全屋能源调配也同样重要。其中,作为电化学储能系统不可或缺的核心部件之一,储能BMS(电池管理系统)具有实时监控电池电压、电流、温度的功能,进而实现对SOC、SOH等电池状态的计算,从而实现对电池的均衡管理、热管理、故障报警等功能。

据介绍,储能BMS不同于车用BMS,车用BMS对适应环境要求更高:宽温度范围、高抗震性、高防水性等,但汽车能量系统相对较小,而储能系统更复杂、庞大,充放电深度更深,寿命周期更长,储能BMS需要应对更复杂的能量管理体系。GGII预测,至2025年中国储能BMS市场价值达到178亿元(含出口海外),年复合增长率达到47%。

在国际储能市场占有率颇高的派能科技则是在电池、BMS以及系统PACK等关键环节完全自主研发生产,可以提供全系列电压等级全场景储能系统及定制化解决方案,并已获得中国、欧盟、北美、澳洲、日本等国际地区的认证。

文章来源: 物联网智库,金融界,创业最前线

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