年增長超200%,美國是如何發展儲能的?_風聞
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電子發燒友網報道(文/黃山明)據Trendforce數據顯示,2024年全球儲能新增裝機量有望達到74GW/173GWh,同比增長33%與41%。其中。中國、美國、歐洲地區仍佔全球總量的85%。
以美國為例,過去幾年,美國一直是全球最大、增速最快的儲能市場。美國儲能行業經過數十年的發展,已形成技術多元、市場活躍、政策支持、參與者眾多的繁榮景象,在全球儲能產業發展中扮演着重要角色。
美國儲能發展史
儲能技術的研究始於20世紀後期,初期主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超級電容器等非電池儲能技術。鋰離子電池技術也在這一時期逐漸成熟,並開始應用於消費電子產品。
隨着可再生能源(尤其是風能和太陽能)的發展,儲能作為解決能源間歇性和波動性問題的關鍵手段,開始出現一些小規模的示範項目,如用於電網穩定和備用電源的電池儲能系統。
到了2000年代中期,美國開始通過研發資助、税收優惠、示範項目補貼等方式,鼓勵儲能技術的研發和應用。例如,美國能源部(DOE)設立了多個儲能技術研發計劃。同時,部分地區開始允許儲能資源參與電力批發市場,如加州獨立系統運營商(CAISO)率先將儲能納入輔助服務市場。
2003年以來,美國大型儲能容量增加,同時隨着鋰離子電池成本下降和技術進步,電池儲能系統的經濟性逐步提高,開始有商業化的儲能項目投入運營。
到了2010年以後,包括加利福尼亞州、紐約州、馬薩諸塞州等州通過立法或行政命令設定儲能部署目標,極大刺激了市場發展。例如,加州在2013年設定了1.3GW儲能部署目標。
2016年,美國安裝了197MW的大型電池儲能項目後,美國的年新增電力容量達到了歷史最高水平。而在2017年,美國第一個大型電池儲能裝置投入使用,到2017年底,就有708MW發電量投入運行。
除了大型儲能,在小規模的電池儲能上,如2013年,美國加利福尼亞州制定了一項儲能任務,要求其投資者所有的公用事業公司到2024年在輸電、配電和客户層面安裝1325MW的儲能裝置。
發展到2016年,美國的公用事業公司報告顯示已經有超過66MW小型儲能容量,其中超過60%的電力裝載商業部門,31%裝在工業部門。值得一提的是,美國小規模儲能容量中,有近90%都在加利福尼亞州,特別是由四家公用事業公司擁有,即南加州愛迪生(SCE)、太平洋天然氣和電力公司(PGE)、聖地亞哥天然氣電力公司(SDGE)、薩克拉門託市政公用事業區。
據EIA的數據,截至2022年底,美國獨立儲能、光伏配儲運行規模分別為4.28GW、3.24GW,佔比達50%、38%。2023-2024年計劃獨立儲能、光伏配儲規模為11.37GW、10.77GW,佔比50%、47%。
美國儲能產業鏈
根據美國EIA對多種能源類型的比較,如風能、太陽能和儲能,隨着能源儲能市場和應用的發展,美國將以電池儲能為代表,進一步深入發展。目前應用在儲能當中的電池主要以化學電池為主,其中鋰離子電池佔大容量電力裝機容量的80%以上。
鎳基電池是美國最早在一些大型電池儲能系統中使用的電池,不過鎳基電池雖然具有高能量密度和可靠性,但循環壽命相對較低。相比之下,鈉基電池更受歡迎,截至2016年底,佔美國裝機大型電力容量的3%。
此外,鉛酸電池作為蓄電池的代表之一,雖然已經逐漸被淘汰。但截至2016年底,在美國安裝的大型電池儲能容量中,鉛酸電池仍佔2%-3%。
根據Wood Mackenzie的統計,2021年美國電化學儲能新增裝機達到3.58GW/10.5GWh,佔全球新增裝機約38%,增速連續兩年超過200%。
市場結構上,美國儲能市場分為表前市場(大型儲能,如公用事業儲能)和表後市場(户用及工商業儲能)。表前市場主要服務於電力系統層面的需求,如新能源配儲、電網調峯填谷、增強電力系統靈活性等;表後市場則側重於用户側能源管理、備用電源、需求響應等。
以户儲市場為例,數據顯示2020年美國儲能市場,特斯拉市佔率達73%排名第一,LG市佔率12%排名第二,其次為SolarEdge、Enphase、Sonnen等美歐品牌。在大型儲能上,Fluence等本土集成商採購寧德、LG等電芯,在建設運營方面較為強勢。此外,系統集成商還包括Wärtsilä、AES Energy Storage、Powin Energy等,負責儲能項目的整體設計、設備集成、安裝調試等工作。
到了2021年,Tesla、BYD、Enphase 分列前三。其中Tesla仍以55%的高市佔率位列首位。而LG卻由於發生多起着火安全事故,極大打擊了消費者對該品牌的信心,大規模的產品召回也嚴重影響到了LG在美國市場的市佔率。
值得一提的是,來自以色列的Solaredge為美國頭部户用逆變器供應商,其户儲產品已經在歐洲市場大量出貨,深圳科士達是Solaredge電池pack重要供應商之一。此外,在美國銷售的通用GE部分户用儲能產品,則是有國內的固德威貼牌生產。
不過美國消費者更認可品牌力,在户儲產品中,除了比亞迪、浙江艾羅(Solax)以外,幾乎就找不到其他國產品牌,美國光儲系統安裝商市場高度集中。數據顯示,2020年,前十家安裝商佔據全美60%以上的市場份額,其中Tesla和SunRun各佔20%左右,遠高於其他廠商。
從趨勢來看,美國儲能市場仍然呈現爆發式增長的態勢,但美國市場進入的壁壘較高,本土品牌也較為強勢,目前中國企業大多參與上游環節的供貨。
小結
作為全球最大的儲能市場之一,得益於其在光伏和風電裝機量的快速上升,以及國家政策和儲能技術的推動,美國儲能市場也得以快速增長。同時美國在電化學儲能方面有顯著的發展,特別是鋰離子電池技術,並且積極推動可再生能源的整合和利用。可以預見美國儲能市場將繼續保持快速發展的趨勢,並對全球能源轉型產生積極影響。

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