行业主要上市公司:宁德时代(002074);派能科技(688063);国轩高科(002074);比亚迪(002594);亿纬锂能(300014);星云股份(300648);均胜电子(600699);科列技术(832432);国电南瑞(600406);华自科技(300490);金风科技(002202);阳光电源(300274);盛弘股份(300693);科华恒盛(002335);科士达(002518)、固德威(688390);阳光电源(300274);科陆电子(002121);南都电源(300068);德赛电池(000049);赣锋锂业(002460)等
本文核心数据:储能板块上市公司研发费用;储能相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“energy
storage”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
储能产业技术概况
1、储能的界定及分类
(1)储能的界定
从广义上讲,储能即能量存储,是指通过一种介质或者设备,把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来,基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。
从狭义上讲,储能特指针对电能的存储,即利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。
(2)储能的分类
根据不同储能技术储存介质的不同,储能主要分为机械储能、电化学储能、热储能、化学储能、电磁储能等。利用这些储能技术,电能以机械能、化学能、热能等形式存储下来,并适时反馈回电力网络。
2、技术全景图:五大细分技术路线
储能分为机械储能、电磁储能、电化学类储能、热储能以及化学储能五大类技术路线。
储能产业技术发展历程:始于20世纪60年代
从我国储能产业技术发展历程始于20世纪60年代,我国开始抽水蓄能电站研究,并建立第一座混合式抽水蓄能电站-岗南水电站;到20世纪90年代,抽水蓄能电站建设迎来高潮;至21世纪初期,国内开始其他储能技术的研究,包含压缩空气储能、电化学储能等,并于2010年之后加快了压缩空气、全钒液流电池等储能技术的落地,加快推动储能技术的多元化发展。
储能产业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近些年来,我国提出了一系列储能产业技术发展相关政策,加速了储能产业链的发展,同时对储能关键技术做出了标准规范,使得储能技术水平稳步提升。
储能产业技术发展现状
1、储能产业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国储能产业技术相关国家重点研发计划项目共计27项,其中2021年就有22项。
注:2019年未公布储能产业技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
储能行业经过多年发展,储能项目广泛应用,行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国储能板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,储能板块上市公司研发总费用约228.45亿元。
2、储能产业技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从储能相关论文发表数量来看,2010年至今我国储能相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见储能科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有90294篇储能相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解储能技术领域内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词,其中,储能系统、储能电池等关键词涉及的专利数量较多,说明储能领域近期的研发和创新重点集中于储能系统、储能电池等领域。
(3)专利聚焦领域
从储能产业技术专利聚焦的领域看,目前储能产业技术专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于储能系统、储能电池等。
主要储能产业技术对比分析
从储能技术成熟度看,目前机械储能市场技术成熟度较高,电化学储能技术(储能电池中)锂离子电池、铅酸电池均步入成熟阶段;液流电池仍处在研发示范阶段;钠硫电池处于部署阶段之中。
其中,成熟度较高的主要储能技术优缺点及应用领域如下:
储能技术发展痛点及突破
1、储能技术发展痛点
(1)成本较高
成本问题是目前储能技术面临的挑战之一。以锂离子电池为例,尽管随着锂离子电池技术的快速提升和电池规模化生产能力的提高,锂离子电池的成本有所下降;但相比其他储能方式,锂离子电池的成本仍然处于较高水平。对比抽水蓄能和磷酸铁锂电池的全生命周期度电成本来看,锂离子电池的成本远远高于抽水蓄能,约为抽水蓄能度电成本的1.7倍。
(2)安全问题
安全问题是储能发展需要解决的重点。近年来,国内外多次发生储能电站安全事故,其中多数为锂电池储能。据不完全统计,2021年全球发生9起储能安全事故,其中“4·16”北京大红门储能电站起火爆炸事故便是由于锂电池内部短路引起。
(3)地理环境限制
地理环境的限制也是储能技术发展的一大挑战,例如抽水储能和压缩空气储能。以抽水蓄能电站的建设为例,首先要充分考虑当地的地质条件和自然条件,例如多为砾岩、砂岩等地下岩石,而且为无地震、台风、洪水、干旱等隐患灾害。其次,抽水蓄能电站的建设对上、下水库的高度差和水平距离也有所要求。
2、储能技术发展突破
(1)液流电池有望解决安全问题
液流电池具有安全性高、寿命长、规模大等优势,有望解决锂离子电池的安全隐患问题。
(2)模块化储能技术突破地理限制
目前很多科研人员以及公司都在研究如何让储能技术突破地理上的限制,模块化部署是可以突破例如热岩储能技术、铁空气电池技术、液态空气储能技术等,都已实现了模块化部署,这种模块化的部署能为长时储能带来诸多好处。
储能技术发展方向及趋势:技术路线多元化
《“十四五”新型储能发展实施方案》指出要推动多元化技术开发,开展不同技术路线分类试点示范。其中,对锂离子电池要求往高安全、低成本、长寿命的方向发展,另外也提出重点发展液流电池、金属空气电池、热储能等长时储能技术。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《锂电池行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
通过各大新闻传媒获悉,目前国家给予新能源产业的扶持力度非常大,随着 社会 经济的发展,传统能源越来越匮乏,这就促使了新能源替代传统能源已呈不可逆的发展趋势。
便携式户外储能隶属于新能源的一个小类目分支,严格意义上来说,它不产生新的能源,它只是新能源的延伸运用,鉴于国家政策及能源的发展方向,许多电芯制造及Pack商、适配器厂家、移动电源制造商、PCBA方案商等相关联行业的大佬纷纷选择入局户外便携储能产品。
很多人或许并不了解便携式户外储能是什么样的产品,实际上,我们可以将其视为容量放大版的“充电宝”,区别在于“充电宝”仅能给直流电子产品供电,而户外储能不但有“充电宝”的功能,还能直接给交流电器、电子产品直接供电,它能把储存在电芯的能源直接转换成230V(110V)的市电使用,让家庭电饭锅、风扇等交流电器、电子产品直接搬到户外使用,其相对于酒精、气罐、煤等传统能源而言更环保、更便捷,且可以重复循环使用。
综上所述,便携式户外储能是一个有大好前景的产业,但是依目前的市场行情来看,入局仍有不小的风险存在,主要体现在以下几个方面:
一、产品的电子技术方案发展迅猛,但沉淀不足,致使产品的生产制造不良普遍性偏高,批量生产的直通率极低。
便携式户外储能的电子技术分为两大块,一部分是AC逆变部分,另一部分是DC主控部分,这两部分的技术至少10年前就已存在,AC的应用主要体现在不间断电源UPS上或新能源 汽车 的逆变部分,DC则是移动电源(充电宝)上,AC部分+DC部分整合在一起的应用方案,就是现在的便携式户外储能的电子技术方案,其技术易难度大概可分为0-500W-1000W-2000W-3000W五个阶段,每个阶段都有其技术瓶颈需要突破,大概发展历程如下:
2019年以前便携式户外储能仅有限的几家在做布局,且功率基本在500W以下,小部分的PCBA方案商则处于萌芽摸索阶段,并不能完全整合这项运用,处于研发测试阶段;
2020年更多的方案商投入便携式户外储能行业,500W的方案技术基本都已出样机,但是真正批量投产的并不多,有部分方案商开始将技术主力放到1000W以上的方案技术突破,此时1000W以上处于研发测试阶段;
2021年产业相关联的技术方案商基本都投入便携式户外储能行业,500W已发展成公模公板,在市面上已可以轻松获取能用的方案,且1000W的方案大部分方案商可批量投产,并没有因为2020年Q4阶段开始缺芯影响其发展进度。不仅如此,原来方案是AC单向输出功能,已发展为2000W的AC双向输入输出功能均已实现。
2022年技术发展预测,上半年度1000W公模公板普及,下半年度2000W内双向输入输出公模公板普及,3000W的方案开始批量投产。
每一个技术性的突破到成熟都需要时间,但是从上面进程可以看出,方案商普遍在功率的技术突破上下功夫,想以此来标榜技术领先以占据市场,却忘了停下脚步去优化已开发好的产品。
据业内人士透露,某知名户外储能生产企业的返修退货率到目前为止仍不低于20%,或许数据有些夸大失真,但终归不会空穴来风,知名企业尚有如此高的不良,可以想象那些在人才、技术、测试设备等条件不足的中、小型企业,它的处境会有多艰难。
因此,现在业内也流传着这样一句话:“现在的户外储能制造,十家有九家都是在修修补补中出货”,虽然这话有些夸大,但也足以想象其成熟度是不够的,也由此可见,虽然技术已突破,但是想要批量生产出品质可靠的产品推向市场,仍需些时日和技术的沉淀。
二、急功近利的市场泛滥风险,有些人是真正的做企业,有些人是挣快钱的。电子技术方案的普及,虽然想要做一个好的产品有困难,但是想要做出产品已不难。挣快钱的这帮人,趁着行业利好的风头,抓住消费者的低价心理就开始动起心思。
“公模”的普及会降低产品成本,如果是中规中矩的干产品倒也不会有太大的问题,但是挣快钱的这帮人为追求暴利,其用料和做工的底限会超出你的想象。
1.用料问题,储能的核心物料大致分成电芯、PCBA和外壳三大块。
1-1. 正常使用的电芯应是A品电芯,才能确保其性能、寿命和安全,但是他们使用的可能是B品、拆机回收品,甚至是工厂的残次品等不符合要求的电芯,其材料成本比正常A品电芯至少低30%甚至是50%以上;
1-2.正常的PCBA方案设计含有保护电路,如保护产品的均衡,应急状态下的智能识别与断电等安全防护等,为实现低价,商家会直接去掉这些安全防护电路,仅保留产品的功能实现电路,更有甚者,其IC及其它元器件用料甚至是回收料或是工厂淘汰出来的B品和残次品,其成本比正常的亦至少低20% 以上;
1-3. 正常的外壳用料会有基本的保护功能,就拿塑胶来说就有防火与不防火的区别,正常使用的应该是防火的塑胶原料,但是商家可能使用的是不防火原料,或者是多次回收料,其性能可想而知,且这种用料成本比正常的也要低10%以上。
2.品控问题,正常生产的品控环节相对较复杂,从电芯静止、PCBA老化、成品老化、测试把关等多次去验证产品的可靠性,才算完成品控准予出货,这个环节周期长,测试设备、场地投入高,商家会仅测试基本功能就打包出货,以节省生产制造成本。
以上任何一点都是一款好产品的重中之重,试想下,这样做出来的产品哪有保障可言,轻则只是坏机退换,重则可能发生自燃爆炸威胁人身财产安全,致使消费者对产品、商家失去可信度。在此情况下,真正想做企业,做产品的商家难免会被无辜殃及。
三、产品专利侵权风险,很多企业都是先干产品,待产品干顺大批量出货的技术成熟后再来申请专利保护,但往往这个时候已经开始吃亏了,因为市场上有一部分人是只要产品已研发出来或是初具雏形,就已开始布局专利技术的保护申请。甚至有部分人是专注于技术专利的申请,而把产品放一遍,待这个市场成熟,他只要拿出专利来打官司即能坐收渔翁之利。
四、近期材料渠道采购风险,无论是中美贸易战还是疫情,甚至是原始资源的紧缺,都导致了材料采购市场的极度混乱,无论大、小企业都出现了材料成本不可控书面。
拿电子产品常用的焊锡线来讲,2021年1月的含税采购价约160元/kg,截至到2021年12月已是含税350元/kg左右,已经翻了2倍有余。
便携式户外储能的核心材料电芯,约占整机材料成本的45%左右,电芯的原材料基本在1.5倍以上,甚至部分已是3倍或是4倍涨幅,预测2022春节后还将迎来一波大的涨幅。
在这种不可控的环境下,有资金备货者相当于在买股票,如持续上涨或是稳定还好,如发生下跌,积压的库存资金无形中被蒸发损失,且市场不稳定,国家救市出台政策,下跌的可能性也是非常大的;无资金备货者,则面临利润压缩、交期不能满足失去客户的局面。
五、资金断链的风险,这是个销售额以亿为单位的市场,正常月出货量做到破10000台,年销售额就可以轻松破亿,10000台折合到22天则每天生产500台就够了,这只是一条产线的产能,还能双休。
如果按成本70%、毛利润30%来评估,则整个年度至少需循环投入7000万的成本才能运转,把这个金额折合到12个月则需600万/月的成本投入,但这是理想状态下的数据。
从上述第一、四点所述,无论是物料采购影响还是不良返修风险,甚至是稍重大的品质事件,都会导致运作成本的不可控,很容易面临资金断链问题导致无法继续经营发展。因此,对于资金投入的考量应更加仔细,且风控应急资金需增大。
以上浅见即是目前我分析的便携式户外储能入局的几大风险点,但“风险”与“机遇”都是共同存在的双生子,永远不会单独出现。风险点即是机遇所在,此时的战略眼光布局与企业的运作决策会起到关键性的作用,“利”则一举定江山,“害”则陷入万劫不复之地,因此,有意向长期致力于户外便携储能发展的大佬们,还是需谨慎评估为妥。
当然,便携式户外储能一定是个朝阳产业,也是企业的新增长点,只是需做好战略布局并落地执行。关于如何布局,我会在后续文章中略述浅见,如有兴趣的朋友可以关注。