【媒體采訪】儲能市場再創(chuàng)紀錄!半導體需求旺盛,用戶剛需推動商業(yè)化進展?
今年不僅是新能源蓬勃發(fā)展的一年,同時也促進了儲能行業(yè)的繁榮。如今,國內“碳達峰、碳中和”的戰(zhàn)略方針,對于儲能行業(yè),規(guī)劃到2025年,新型儲能裝機容量達到30GWh以上,讓儲能行業(yè)有了廣闊的發(fā)展空間。
為了進一步調查國內儲能市場的真實現(xiàn)狀,我們也在線下進行了近一個月的調查,采訪了多家處于儲能市場一線的玩家,與行業(yè)資深大佬進行深入交流。
廠商如何布局儲能市場?
此前,我們對于儲能市場也有一定的關注,并且與相關廠商有了一些初步的接觸。從這些企業(yè)中可以得知,隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展,全球儲能市場也隨之打破增長紀錄,新增規(guī)模較2020年翻數(shù)倍。
同時,根據(jù)伍德麥肯茲最新研究顯示,2021年國內市場發(fā)展速度大大超出預期,全年新增規(guī)模達到12GW左右。但有部分企業(yè)認為,其中國家政策對儲能行業(yè)的發(fā)展貢獻了巨大的推動力。
中微半導體(深圳)股份有限公司研發(fā)及市場總監(jiān)尹玉君認為儲能行業(yè)實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展,是離不開政策和市場機制的全面扶持。儲能產品大體分為兩類,一類為電網(wǎng)側儲能,一類為戶用側儲能。
其中電網(wǎng)側儲能作為國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運行的分支,始終是國家電力系統(tǒng)運行體系下的配套產品。國家在頂層設計上通過政策進行統(tǒng)籌,建設更為健全的運行機制與電力市場機制,通過政策調整打通儲能多重應用,是電網(wǎng)側儲能市場發(fā)展的有力推手。
而在戶用側儲能上,政策其實并不是主要推手。以在2021年特別流行的戶外便攜式儲能電源為例。2021年對鋰電便攜式儲能電源的需求激增,這類產品多樣化的功能,為用戶在戶外提供供電、照明等用途,豐富了戶外生活。這種用戶側儲能市場的應用場景,就是由市場剛需帶動的,與政策推動無關。
同時,技術突破帶來的儲能市場及相關行業(yè)的成本大幅下降:儲能電池是整個電池儲能系統(tǒng)的產業(yè)核心,在電池本體生產規(guī)模、制造工藝不斷提升以及儲能系統(tǒng)高度集成化發(fā)展驅動下,2012年以來鋰離子電池儲能系統(tǒng)成本下降75%左右,基本達到儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性的拐點。
儲能市場對半導體的需求非常旺盛,主要技術領域是電源轉換和電池管理。在具體芯片層面,主要體現(xiàn)在以MOSFET、IGBT為代表的功率器件、鋰電池管理芯片、高效的電源轉換控制芯片、高可靠性的嵌入式處理器(MCU)等。
中微半導作為以MCU為核心的平臺型芯片設計企業(yè),具備儲能技術創(chuàng)新研發(fā)能力,目前已經(jīng)有各類低壓MOS、650V等級15-75A的IGBT進入量產,32位低功耗BAT32G13x系列MCU、32位高性能的BAT32G4xx系列MCU也已流片。在市場應用方面,目前中微半導體已批量進入小功率戶用儲能市場和戶用光伏市場。
南都電源工作人員對記者表示,近幾年隨著風電、光伏等技術成熟,產業(yè)成本的降低和需求的推動,再加上國家鼓勵建設儲能與新能源組合的電站政策,多個方面都共同促進了國內儲能行業(yè)的發(fā)展。
不過,南都工作人員對儲能細分市場有不同看法。他認為儲能可以分為四個方面,包括發(fā)電側、電網(wǎng)側、用戶側和充電樁儲能等細分市場。
其中,發(fā)電側由于有明確的政策支持,是目前儲能行業(yè)最重要的增量市場;而電網(wǎng)側目前未有明顯的爆發(fā)跡象,但將會是長期需求;而用戶側與政策關系不大,由于使用環(huán)境不同,國內需求空間不大,主要市場在海外;而充電樁儲能等還處于早期發(fā)展階段。
在儲能的技術路線上,雖然目前行業(yè)方案多樣,比如機械儲能、熱儲能、電化學儲能等。但南都電源認為,電化學儲能是產業(yè)化應用前景最大的一條路線。而其中,鋰電由于在各種電化學儲能中市場增速最快,因此無論是在新能源汽車還是儲能項目中,鋰電都是處于市場主導地位。
據(jù)介紹,目前南都電源擁有全生命周期的儲能產品和技術,從系統(tǒng)集成、電芯,到控制模塊BMS、EMS等等,甚至在電池生命周期結束后,還提供回收業(yè)務。
儲能商業(yè)化難點
雖然現(xiàn)在能夠看到各地的儲能項目都開始大規(guī)模落地建設,但儲能商業(yè)化依然存在不少問題。比如有數(shù)據(jù)顯示,光伏電站回本周期一般是6到8年,這還是不算上配套設施和運營成本,回本難成為了儲能項目的痛點之一。
在交流的過程中,有業(yè)內人士認為,儲能行業(yè)與電力產品類似,需要經(jīng)過反復試驗并建立完善標準,經(jīng)過小規(guī)模小范圍推廣才能成為最后的標準建設配置。
然而,儲能其實經(jīng)歷了多年發(fā)展,但長期處于商業(yè)化早期,進展緩慢。該業(yè)內人士認為,其中原因主要可以分為四點:
一、儲能成本高,考慮到近期鋰原料還在不斷漲價,未來電芯價格還是一個謎;
二、商業(yè)模式還不成熟,目前主要是發(fā)電側的可再生能源并網(wǎng)、用戶側的豐谷差儲能節(jié)省電費、提供給火電站調控用,但除了市場規(guī)模小的火電站,其他模式投資回報周期都過長,風險高;
三、一直以來缺乏長期穩(wěn)定的政策支持。雖然近期有很多利好儲能的政策出現(xiàn),但還未體現(xiàn)出長期穩(wěn)定的性質。
四、儲能項目的安全性問題、技術缺少大規(guī)模應用的驗證。
進一步地說,國內儲能技術發(fā)展缺少應用市場的推進,最大的應用領域無疑是電網(wǎng)建設方面。但目前還缺少相關規(guī)劃,這或許還要多方面共同支持。
芯片如何助力儲能產業(yè)發(fā)展?
在功率器件上,尹玉君表示,功率電子半導體器件是實現(xiàn)高效電能存儲和轉換的關鍵半導體器件,也是除了電池本體外的,儲能系統(tǒng)主要成本構成。儲能系統(tǒng)必須能夠安全可靠地運轉15年,因此,功率半導體器件及模塊必須以低損耗運行,并以盡量低的成本提供最大可靠性和安全性。
用碳化硅制成的第三代功率半導體器件可實現(xiàn)高開關頻率,而專用的功率轉換模塊的拓撲結構有助于節(jié)省儲能產品的各級無源器件。因此高頻化、低功耗、拓撲專業(yè)化的功率模塊將會是未來儲能行業(yè)功率器件的主要需求。
針對儲能安全,主要表現(xiàn)為儲能電池的安全,除選用穩(wěn)定性更高的電池本體以外,優(yōu)異的電池管理BMS系統(tǒng)不可或缺。
而在電池管理系統(tǒng)中,電池管理芯片又是重中之重。電池管理芯片本身的性能,主要體現(xiàn)在電壓、電流以及溫度信號的測量精度上。一方面可以使得整個電池保護過程更加安全可靠和穩(wěn)定;另一方面也可以更加充分地利用電池能量。而且,高系統(tǒng)集成度和可靠性的電池管理芯片,應集成輸入通道保護器件,主動均衡驅動電路,可以使外圍電路設計和器件數(shù)量極大程度得到簡化,并提高可靠性。
當然,嵌入式處理器,電源轉換等模擬芯片,功率半導體器件也同樣重要。由于電網(wǎng)側儲能產品的生命周期通常在15年以上,大部分電網(wǎng)側儲能產品所使用芯片接近車規(guī)芯片標準。
縱覽當前儲能市場的發(fā)展歷程,似乎與當年新能源車發(fā)展之初有些類似,那儲能市場發(fā)展時也會遭遇同樣的問題嗎?
對此,尹玉君認為是不會的,新能源汽車市場當年受阻,是兩個主要原因造成的,一是在產業(yè)結構上鋰電成本居高不下;二是鋰電的續(xù)航里程無法保障。
如今儲能與新能源汽車市場,從產業(yè)結構上看,其實是一樣的。我國新能源汽車近年來蓬勃發(fā)展,已培育了完善的鋰電產業(yè)鏈,完全為低成本可靠的電池儲能提供了規(guī)?;臈l件。第二點在于新能源汽車是由于空間受限,才造成續(xù)航里程問題,而儲能系統(tǒng)受空間方面的約束很小。
同時儲能市場不僅是新能源建設的重要方向,也是新基建不可或缺的重要保障。未來該技術將廣泛應用于融合新能源、城市應急供電、5G 基站后備電源等諸多方面。
在未來能源改革的大背景下,中微半導在儲能市場將會繼續(xù)聚焦芯片產品本身,以應對新基建帶來的儲能市場中的芯片需求。持續(xù)關注兩個方面:一是持續(xù)探索不同的儲能變換拓撲和應用技術,為客戶提供更全面、更先進的解決方案。二是通過持續(xù)的芯片升級和技術創(chuàng)新,讓各類儲能產品更經(jīng)濟更高效,進一步幫助客戶拓寬儲能設備的應用分布場景。
小結
目前來看,至少在國內市場中,儲能產業(yè)主要還是依靠政策推進。但只要國家持續(xù)穩(wěn)定地推進電力系統(tǒng)改革,繼續(xù)推動光伏、風電等新能源發(fā)展,那么儲能必然還會繼續(xù)成為行業(yè)共識的發(fā)展賽道。而儲能行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,除了在商業(yè)化層面上的一些問題尚未能有效解決,儲能本身的技術上,包括安全、可靠性等還需要芯片與儲能系統(tǒng)等上下游廠商持續(xù)進行投入。





