储能系统--电芯介绍（二）_314方壳

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三、储能电芯介绍

1、储能电芯按照尺寸形态可以分为方壳、软包、圆柱

软包电芯安全性好、能量密度高，但是工艺难度大、产线效率较低，因此采用该路线的电芯企业较少，代表生产企业为派能科技、ATL。方形电芯最早从商用车起步，后在储能领域推广。方形电芯单体容量相对灵活，故而在各种储能场景均有应用；圆柱电芯工艺成熟、自动化程度高，成本低也得到了行业的广泛的应用。而圆柱电芯、软包电芯单体容量相对有限，故主要应用于户用储能和便携式储能市场中。

1.1、方形电芯

电力储能电芯路线包括方形/圆柱/软包+铁锂/三元/钛酸锂。基于安全性、循环寿命和监管政策等考虑，国内电力储能锂电池的主流路线中长期仍为方形+磷酸铁锂路线。

在各方面性能有一流的水平,方形电芯颇有“六边形战士”之风。以宁德时代为代表的中国企业均以方形电芯为主力产品。

（1）方形电芯通常采用钢壳或铝壳作为壳体，具有散热性好，封装可靠度高，循环寿命长等优点。

（2）在成组效率上，方形电芯具备先天优势。圆柱电芯成组后，电芯之间都相互留有缝隙；软包电芯之间还需加上保护壳、冷却片等组件；方形电芯则是大块电芯紧密排列，空间利用率更高，因此能量密度也更高，结构紧凑，不易受外力破坏。

（3）方形电芯性价比高、材料稳定性高，代表生产企业为宁德时代、亿纬锂能、瑞浦兰钧等。

（4）方形铁锂路线优势体现在空间占位小、材料稳定性高、性价比高。考虑到国内动力电池普遍采用方形铁锂，利用动力和储能并线生产的方式可以实现方形铁锂制造成本的最小化。代表企业主要为国内的宁德时代、比亚迪和瑞浦能源。在国内企业的力推下，未来方形铁锂路线在全球户储市场占比有望得到提升。

1.2、圆柱电芯

圆柱电芯介绍

 圆柱三元体系主要为LG、特斯拉、三星SDI采用，圆柱电芯良率高、技术成熟度高。主要用户是美国特斯拉。特斯拉一代powerwall使用三元圆柱18650电芯，二代产品升级为三元圆柱21700电芯。与此同时，基于更大的降本和效率提升空间，国内部分品牌亦在探索4X系列大圆柱在户储系统的应用可能性。鉴于圆柱电池产业链配套的成熟度和日韩企业的品牌影响力，圆柱三元/铁锂体系未来一段时间仍将为户储锂电池的主流路线之一。

       圆柱型锂离子电池从初期的18系列逐步发展到21、26、32系列，40系列也于近两年在市场中出现。全球电池制造商纷纷开始布局大圆柱电池，以满足储能和动力系统领域的需求。与18和21、26等系列尺寸的小圆柱电池相比，大圆柱电池不仅尺寸加大，更重要的是，在内部结构上也存在一定差异，例如，18、21和26系列通常采用的是常规单极耳设计，而大圆柱电池32、46系列则采用多极耳或全极耳技术。

大圆柱电芯优势

优势一，圆柱电池对BMS技术要求较高，大圆柱电池因电芯数量的减少可降低BMS控制难度；

优势二：电芯数量的减少可以减少结构件用量，支架板和集流片的孔径变大相应减轻重量，可以提高成组效率，弥补小圆柱电池成组效率低的不足；

优势三，由于大圆柱电池采用高强度钢壳设计，其对极组膨胀的影响小，形变小，这使得电池具有出色的抗冲击性能，增加了其在各种环境下使用的可靠性；

优势四，多极耳或全极耳设计使得电子运动距离大幅缩短，降低电池欧姆内阻，提升电池倍率性能；

优势五：大圆柱电池因为单体大，有利于行业降本，从21700电池升级到4680电池可以降低14%的单位生产成本。46毫米大圆柱专用电池，比传统的小圆柱电池在成本、灵活性、安全、寿命以及存储一致性上都有大幅度的提升。

 劣势一：  圆柱电芯的劣势也很明显。因为圆柱的外形排列不紧密，空间利用率不高。圆柱形的径向导热差，会出现温度分布不均的问题。同时，由于电芯单体小，成组需要大量的圆柱电芯。

  劣势二：      4680电芯虽然在能量密度、快充性能等方面有突出优势，但无论是安全性还是制造难度、散热难度，都面临诸多工艺难题，比如全极耳电池激光焊点至少是 21700的五倍以上，对精度要求非常高，同时全极耳涂布的弧形边缘对设备的精密度要求也更高，生产难度几何级上升。

圆柱储能电芯未来

（a）46系列可能会成为未来主流

        大圆柱规格较多，尚未形成几款主流型号。与三元大圆柱电池大多基于46系列不同，针对家用储能市场，目前各家企业生产的电芯产品规格和型号有所区别。后续随着动力电池46系列产线的普及，为了兼顾产能的利用率，46系列可能会成为主流

        目前家储大圆柱电池在直径和高度上不同，一方面是产品处于早期阶段，尚未形成统一标准;另一方面也与家储产品特点有关，目前家储产品仍处于初步发展阶段，产品规格和型号还未规范化，同时家储定制化电芯需求也比较多，多家企业推出可定制化电芯设计，目的是适配不同场景产品需求。

        例如亿纬锂能、鹏辉能源的大圆柱电芯主要为40135型号(直径40mm，高度135mm)，海辰储能则是基于46mm直径，高度覆盖80mm~300mm。另外有一些企业生产的家储用大圆柱电芯从直径26mm~60mm不等都有布局。

（b）全极耳(多极耳)技术或成标配

        全极耳”技术是实现高功率密度的重要环节，它是将整个正负极集流体全部作为极耳，通过集流体与电池壳体或电池盖板进行全面积连接，可大幅降低电池内阻和发热量，从而解决高能量密度电芯的发热问题，并提高充放电峰值功率。

        目前乘用车用大圆柱电池普遍采用了多极耳或者全极耳方式，可以有效降低电池内部欧姆阻抗，电池发热减少，对连续充电、放电的倍率性能有很大的提升。

        目前具备该技术的企业也把这一技术移植到针对家储市场的大圆柱磷酸铁锂电池上来。比如亿纬锂能和鹏辉能源的40135大圆柱磷酸铁锂电池均采用了全极耳。

        针对极端天气对电池本身的性能和安全的影响，研发储能用电芯企业也采取了多种技术创新，提升大圆柱电池性能。其中，鹏辉大圆柱电池采用磷酸铁锂低温超导技术，通过铁锂材料结构突破、高性能电解液技术开发、正极高速导电网络构建、低阻抗极片结构创新等技术，可以让电池实现-20℃低温放电保持率91%，-20℃低温充电不析锂。

（c）寿命瞄准5000次门槛，向更高目标突破

        使用寿命作为储能电池的关键指标，针对家用大圆柱储能电池使用场景需求，传统圆柱电池2000次循环寿命显然无法满足需求。在大圆柱工艺和材料创新上，目前相关企业针对大圆柱储能电池，已经将循环寿命向5000次甚至更高次数瞄准，以实现家用储能电池产品可满足10年甚至更久的使用需求。

（d）安全性可靠成为主旋律

        安全作为储能电池最重要的性能要求，是大圆柱电池在生产中需要重点考虑的因素之一。而磷酸铁锂材料本身就具备比较高的安全性，且圆柱电池可以使用高强度钢壳设计，受极组膨胀影响形变小、抗冲击、可靠性更高，是大圆柱电池安全的重要支撑。另外，钢壳电池可以更好“圈”住卷芯，在制程以及使用过程中漏液概率更低，从而也更好地保护了电池安全性。材料+工艺+硬件的防护，也使得大圆柱磷酸铁锂电池安全性更高，从而成为市场重要路线之一。

        圆柱电池凭借其出色的性能稳定性、抗冲击性、制造工艺和成本优势，在储能领域展现出巨大的应用潜力和优势。随着技术的不断进步和市场需求的增长，大圆柱电池将在未来的储能领域中发挥更加重要的作用市场情况

    此外，就家储电池应用场景特点，各家电池企业也针对性地进行了一些主动安全设计，以实现更高的安全性。      

（e）成本是未来发展动力

        圆柱电池作为最成熟的电池工艺路线，在制造效率、定制化生产和配组等方面的优势不言而喻。目前，多家电池企业针对家用储能、便携式储能应用场景需求，开始重点布局大圆柱磷酸铁锂电池，应该正是看到大圆柱电池在成本上的优势。

        圆柱电芯朝着大容量方向发展。可以有效的降低单电芯的成本，对于下游的储能厂商，也可以通过成组的方式降低系统成本。

       2021年亿纬锂能推出40系列大圆柱电池应用于户储领域，鹏辉能源40系列大圆柱电池于2022年开始量产，朗泰通科技的32系列大圆柱电池于2016年开始量产，产品性能得到了储能、小动力各细分市场客户的认可。2022 年厦门海辰储能也发布了针对户用储能场景的大圆柱电池，产品规格覆盖46800-46300，单体容量从10Ah到50Ah不等。 2022年宁德时代已研发成功4680等大圆柱电池。2023年9月开始，亿纬锂能46系列大圆柱电池将进入批量生产阶段并开始交付。

1.3、软包电芯    

软包电芯是以铝塑膜为外壳的锂电池，广泛应用于3C数码产品。软包电芯和方形电芯一样有着设计灵活的优势，对放置空间及位置要求较低。这促使了不少选择软包电芯PACK。可以实现灵活的结构设计。

消费电子轻薄化和定制化的趋势催化，软包电池需求不断增加。笔记本电脑的轻薄度、便携性、及续航能力目前是消费者选购产品的首要考虑条件，因此作为笔电内部较大的零部件，外形超薄、容量更大、使用寿命长且安全性高的软包电池更具有优势。中国球笔记本电脑软包锂离子电池份额由2015年的49.3%上涨至2020年的96.2%，智能手机渗透率也从53.7%增长至87.5%，且将持续向上。而平板电脑受限于厚度要求，一直以来都使用软包电池，2020年软包电池的渗透率基本达到100%。随着消费电子对高续航、便携化的需求增加，下游电池厂商对电池容量、设计灵活性以及循环寿命提出了更高要求，预计软包电池在手机、便携式电脑的渗透率继续提升。

软包电芯上下游产业链影响

软包电池整个产业链整体情况而言，上游原材料跟其他类型电池类似，多出一个特别的铝塑膜，其成本占比近二成，是软包电池生产不可或缺的重要部分。日韩企业全球供应占比73%。铝塑膜源于日本，第一代铝塑膜产品由日本昭和电工与索尼公司在1999年合作研发生产，后续DNP也开始自主研发。目前日本DNP市占率50% ，全球排名第一，其次是日本昭和电工和韩国栗村化学，市占率分别为12%和11%。国内企业主要包括新纶新材、紫江企业、璞泰来、明冠新材、华正新材、道明光学等，合计市占率25%。新纶新材通过收购日本凸版印刷旗下的T&T进入铝塑膜行业，紫江企业、道明光学等通过自行研发实现批量供货。相比之下铝塑膜供应地位和日韩企业还有一定差距。国内软包电池发展缓慢的主要原因之一是受制于铝塑膜等关键电池辅材供应链的国产化进程慢，大部份依赖进口，企业担心供应链的稳定性。而随着铝塑膜国产替代提速，软包电池未来渗透率有望持续提升。

就中游工艺情况而言，软包电池对应方形叠片工艺，圆柱电池对应圆柱卷绕工艺，方形电池对应方形卷绕工艺。动力电芯的工艺一般分为三段，前工序，中工序，后工序。前工序主要生产正负极材料，中工序做电芯装配，后工序做电芯的化成检测。随着软包电池生产材料工艺的提升（叠片工艺解决一致性差，固态电解质解决漏液，铝塑膜国产替代加速）。

就下游PACK而言， 原理上讲，圆柱和软包的电芯能量密度比方形铝壳会略高一些，相同材料体系下，软包的能量密度要高40Wh/Kg，圆柱高20Wh/Kg；而组成电池包后，由于软包和圆柱的成组效率较低，最终PACK能量密度三者基本一致。但实际上，国内软包和圆柱电芯产品的能量密度相对偏低。成组后发现，大部分软包电芯相当于方形铝壳200-210Wh/Kg的水平；除了极个别产品，圆柱电芯基本相当于方形铝壳200-215Wh/Kg的水平。远落后于方形铝壳电芯的发展水平。

        软包铁锂路线优势主要体现在安全性、循环寿命、能量密度等方面，但软包制程工艺难度高、产线效率不如圆柱和方形电池，因此采用该路线的玩家较少。代表企业有国内的派能科技和ATL。派能科技软包电芯循环寿命可达10,000次@0.5C，能量密度高于175Wh/kg，相比传统的圆柱三元体系，其度电成本拥有更低的下限。

2、储能电芯按照容量分类

       储能电芯按照容量常见的为10Ah、20Ah、25Ah、35Ah、50Ah、100Ah、150Ah、280Ah。不过，随着越来越多玩家涌入大电芯赛道，市场上的产品也呈现出各种容量：314Ah、315Ah、320Ah、325Ah、560Ah、580Ah等大容量的电芯。其中50Ah和100Ah主要用于户储，150Ah、200Ah和280Ah及300Ah以上主要用于电源侧/电网侧储能、工商业储能方面。

2.1、电芯应用场景使用

户用储能及便携式储能方面，多采用10-100Ah电芯产品，100Ah以下小容量电池在户用家储领域仍有较长的应用生命周期。主要系：

1）小电芯产品推出时间早、成熟度高。

2）灵活性强：电芯单体容量小，能够提高电池与其他零部件的适配性和灵活性，模组形态和带电量也更加多样化。

3）优化放电效率：电芯数量多能够通过串联提升系统电压，降低电流，降低对系统的干扰程度，提升放电效率。

 电源侧/电网侧储能、工商业储能方面，多采用 200Ah 以上大电芯产品：

1）成本更低：相同容量下，电芯数量减少、PACK 零部件减少，成本得到进一步优化。

2）大电芯在后端集成领域装配工艺简化度高。

3）BMS 管理更容易：串并联电芯数量减少，BMS 的数据采集和监控精度实现提升。

2.2、储能行业电芯标准未来有望统一

        2020年宁德时代推出280Ah电芯。彼时，宁德时代为一家客车企业规划了大尺寸的方形铝壳电池的产线，却因后者的需求紧缩，不得已将空余的产线改为用于量产储能电芯。这一无心插柳柳成荫的故事成为了储能大电芯时代的开场曲。2021年能量产的不超过三家电芯厂，2022年电池企业纷纷跟进，陆续量产了那款规格为71173的280Ah方型铝壳锂电池，280Ah成为储能电站应用的主流。

        方壳电池各大厂家均沿着“大容量”方面发展，储能行业继续向高容量方向发展。280Ah已成为电力储能电芯主流容量，中创新航、宁德时代等相继推出314Ah大容量电芯，目前，280Ah和314Ah的电芯占到市场的75%。电芯容量和密度提升带来整个电池舱密度提升。无论是电芯技术创新，还是系统集成新产品研发，均是围绕降本增效展开技术迭代。部分300Ah以上电芯品牌

                    

        大电芯的优势是降本，电芯做大的直接好处是通过规模化放大进而降低整体成本。储能大电芯降低了整体系统造价，提高了项目收益，大型化电芯设计是未来储能领域电芯的发展方向。但做大之后也带来一系列新问题，比如，电芯越大，内部温度场越不均衡，电芯与电芯之间的温度分布差异也就越大，长期运行之后，电芯之间的不一致性也会越大。过大的电芯，可能会带来后期运维成本的增加。储能系统能量密度提高意味着技术门槛更高，如电芯热管理能力、消防安全管控能力、结构设计能力等一系列要求需要相应提高。电芯安全是整个储能系统安全里面最小的单元，除电芯本体安全之外，系统集成延伸时，也要不断创新，提升防护级别。需要结合系统多维度手段保证系统安全。

鹏辉能源储能电芯如下

3、储能按照使用场景分类

储能系统，主要包括电芯、能量管理系统、 电池管理系统、 双向逆变器、系统集成等，其中，电芯作用是储备与释放电能，成本占67%，电池管理系统作用是监测、评估、保护、均衡电池等。

根据应用场景不同，可以分为表前储能、表后储能，其中表前储能可以分为电源侧储能与电网侧储能，属于电力工程投资项目、表后储能则包括工商业储能与户用储能和便携式储能。电源侧储能主要起到平滑新能源出力波动、调频等功能；电网侧储能主要提供系统备用、延缓输变电设备阻塞等；用户侧储能主要是提高电能质量、调频、参与需求侧响应等。2021 年全球电化学储能中电源侧/电源侧辅助服务/电网侧/分布式及微网/用户侧等场景装机规模占比分别为 30.9/32.1/26.6/4.2/6.2%。

3.1、户用储能                   

户用储能有两种：一种是离网储能，是刚需，用于无电网的地区，以满足人民的基本生活为主；另一种是并网储能，是近年来发展较快的投资方式，主要应用在电价较高、峰谷价差较大的发达国家和地区。

目前户用光伏储能有两种方案，一是直流耦合方案，光伏发电先经过控制器，储存到蓄电池中，再经过逆变器转化为交流电，提供给负载使用，这种方案接线简单，成本较低；二是交流耦合方案，光伏发电直流经逆变器转化为交流电，供负载使用，如果负载用不完，通过双向储能变流器储存到蓄电池中，当光伏功率不够时，再通过双向储能变流器释放出来给负载使用，这种方案效率高，设计灵活。

                  资料来源：固德威官网

户储的产品特征介绍

户用储能作为小型储能电池，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。所以户用储能电池核心竞争力是产品设计能力。

1) 产品性能上，户用家储对电芯的要求集中在长循环寿命、宽温度工况、充放电倍率和高体积能量密度等方面。循环寿命：家庭储能质保普遍在8-10年，部分高端机型质保达10年以上，要求循环寿命实现6000次以上@80%，高端型号质保要求10000次以上@80%；宽温度工况：目前要求-10℃仍可正常充放电，未来要求进一步降低至-20℃，以满足欧洲、北美等高纬度或高海拔地区需求。充放电倍率：户用光伏/风电结合家庭储能成为海外家庭储能的主要使用方式，电芯倍率在0.5-1C水平。下一代户用家储电芯将是更长循环、更高倍率的产品型号。各电池厂家针对户用侧储能发布了专用电池

2) 从电池产品封装形式来看，圆柱、方形和软包在户用储能市场各有优劣，在户储市场都会有自己的空间。对比电力储能“大”电芯，户用储能以“小”电芯为主。更小的单体电芯容量，可提高电池适配性，可让模组形态、带电量更多样。可以匹配不同带电量的户储及便携式储能系统。

从市面上产品来看，户用储能系统带电量普遍在5-35KWh之间，其中10-20KWh最为常见。生产效率提高，可带来更低的单体生产成本。典型的户用储能系统一般是5KW（组件+逆变器）配套10kWh（储能电池），或10kw光伏组件和太阳能板+20kWh储能电池，其中电芯是储能系统的核心，成本占比约45-50%。那么电芯降本对储能系统至关重要。在家用储能市场，对容量、便携的需求不同，进而对电芯灵活串并联提出了更高要求，而圆柱电池的灵活成组优势得以突显。相较于传统小圆柱电池，大圆柱电池尺寸增加，单体电池的容量更高，组成PACK后串并联和结构件减少，有利于降低成本，结合市场需求和技术迭代来看，大圆柱正成趋势。

3)户用电芯定制化属性强。在储能电池产品设计上，主要是与储能逆变器的适配(各国/地区有不同的要求)和针对客户需求进行的定制产品设计 。面对户用储能灵活化、智能化需求，户用储能电池设计能力要求愈强。储能市场中，终端客户的电芯使用寿命长，对于电芯的稳定性、一致性、安全性要求较高，对厂商提出较高要求。户用储能市场中，产品除了需要兼顾稳定性、一致性和安全性等特点以外，因其具有较强的消费属性，C 端客户对于温度工作范围、倍率性能、循环寿命等具有多样化需求，因此要求电池厂具有全方位的定制化服务能力。

(4)家用储能系统容量形态多样化：从3kWh~5kWh向5kWh~20kWh迭代，储能系统的升级对电池容量、成本、功率和寿命也提出了要求，在家用储能市场，对容量、便携的需求不同，进而对电芯灵活串并联提出了更高要求，而圆柱电池的灵活成组优势得以突显。相较于传统小圆柱电池，大圆柱电池尺寸增加，单体电池的容量更高，组成PACK后串并联和结构件减少，有利于降低成本，结合市场需求和技术迭代来看，大圆柱正成趋势。

5) 系统平台的高压化，电压平台升高，若要保证总的储能系统容量不变（家储系统通常在10kwh以内），则电芯需要往小容量做。低压平台的储能电芯多为100Ah，而高压平台逐渐向50Ah过渡（宁德量产26Ah产品，海辰储能大圆柱电芯做到了10-50Ah。

在100Ah以下小容量储能电芯产能供给不足背景下，产业链正从两大方向进行破局，第一是探索使用大电芯方案（120-280Ah）进行户用家储系统架构搭建。但从终端客户需求特点、以及市场管理政策约束角度考虑，50Ah等小容量电芯在中短期未来仍为户用家储电芯的主流选择。第二是产业链企业围绕小容量电芯产能规划扩张，以满足下游客户的采购需求。65Ah是当前电池行业的一个基本门槛,户用储能在未来2-3年将在国内锂电池行业掀起一场小容量电芯的投资回暖。65Ah是当前电池行业的一个基本门槛。

6) 系统高集程度：对于户储无论是在推行"光储充一体化"还是“用户侧一体化”，无疑例外朝着生态一体化布局和系统一体化前行。户用储能系统一般构成为储能系统及光伏组件等。目前户用储能系统市场以储能电池+逆变器的分体机为主，但高端市场的发展趋势为一体机。于厂家而言，一体机可以扩大销路和提升售后维修效率；与消费者，一体机可节约后续成本。

7) 入局者定位不同，品牌理念差异化明显。户用储能是典型的C端产品。终端用户在选择产品时不仅考虑产品性价比，还会考虑寿命、功能和品牌等因素，像派能、比亚迪、新能安等电芯厂家在产品或者品牌方面具有突出能力的企业，在户用储能赛道将持续表现强劲。从竞争要素来看，产品一致性、价格、安全性、寿命、渠道、品牌及服务能力是锂电池企业竞争储能市场的关键

便携式储能向户用储能延伸，户用储能与便携式储能在2KWh~8KWh之间的界限将逐步模糊，两者交融程度不断提升。过去户用储能基本集中在5-15KWh的区间，便携式储能产品功率多集中在1.5KWh以下产品，2KWh~8KWh区间的电源产品供应并没有得到很好地满足。市面上6KWh的便携式储能产品，可通过即插即用、模块化串并联方式实现20KWh以上的系统容量。其中，便携式储能一批头部企业正在加速跨界进入户用储能场景，户用储能企业基于系统生态布局和产品供应能力补全考虑，也会进入便携式储能市场，未来两者之间的产品边界将越发模糊。像Anker、正浩等一批便携式厂家网户储、阳台储能转变。

传统的电力电子和光伏企业也纷纷布局户用储能，凭借上游的资源和长时间的技术沉淀，技术障碍较小。完善自身的产品生态优势。一些跨界的玩家，凭借这供应链和渠道的优势，进行资源整合，例如一些家电企业更多的是从生态促成户储产品家电化。

户储赛道同质化竞争激烈，从电芯、模组、系统等方面构建产品核心竞争力至关重要。这才是从当前困境中破局的关键。

户储未来发展核心优势

经济性是驱动家储需求发展的核心逻辑。家庭户储主要包括储能电池、储能逆变器，其中电池的成本较高。从收益角度来看，加装户用储能的收益超过初始投资成本，加装光伏和户储之后同样可以有效的降低用电成本，户储大幅降低了居民用电成本，极高的经济性带动了户储需求

1）从储能产品的毛利来看：便携储能>家庭储能>电力储能>通信储能，便携储能的毛利大约在45%左右，家庭储能在30%左右，电力储能在20%左右，通信在15%左右。户储的经济性比较好。

2）户用储能的主要盈利模式是进行电价的峰谷套利，利用峰谷价差，帮助户主在低电价时段充电，高电价时段放电，错峰用电，节约电费。家庭户用储能是典型的储能表后市场，主要是由居民用户自发安装在家庭户内的储能装置，通过在低电价时段充电储存，在高电价时段释放电力供给日常使用的方式，获取电价峰谷价差为盈利，降低家庭整体用电成本。

3）户储与光伏联用可以提高光伏的发电自用率，提高经济性。当前绝大部分的存量的户用光伏安装时间较早，大部分没有配置储能，采用全额上网的模式直接销售电力。光伏的上网电价明显低于零售电价，提高光伏发电自用率可以提高经济性。存量光伏系统加配储能后可以在光伏发电高峰期将超额发电的部分储存进蓄电池，在夜间光伏无法发电时释放电能，实现光伏发电的完全自发自用，最大程度发挥光伏发电的经济性

4）国家政策对家庭户储进行补贴，推动户储需求增长。欧洲各国纷纷出台相应政策提高居民家庭配储的购买意愿，具体采取购置费用补贴（容量补贴、税收减免、低息贷款）和运行收益机制（分时电价机制、虚拟电厂机制）等方式，提高储能系统经济性，刺激居民户用储能需求。

5）在海外，部分地区电网供电不稳定，不少用户安装储能作为后备电源，以防停电等紧急状态。

3.2、工商业储能

工商业储能分类

电力储能应用于发电侧、电网侧和工商业侧等领域，具体产品可分为容量型和功率型。其中容量型应用场合要求电芯和系统具备高循环寿命和宽泛的工作温度范围。功率型储能需要实现短时间充放电功能，需要高倍率充放电，对循环寿命和倍率要求优先于能量密度。

工商业储能都采用能量型电池。工商业储能对响应时间要求相对较低，综合考虑成本和循环寿命、响应时间等因素，采用能量型电池。

电网侧采用功率型电池进行调频。与工商业储能类似，储能电站大多采用能量型电池，但因为需要提供电力辅助服务，所以调频电站储能电池系统对循环寿命、响应时间要求较高，用于调频、紧急备用的电池需要选用功率型，宁德时代、阳光电源等推出的电站电池系统循环次数在8000次左右，高于普通能量型电池。

商业储能系统架构主要有两种：1）采用PCS的交流耦合型；2）采用光储一体机的直流耦合型。交流耦合系统与储能电站的系统配置类似，但相对用量较小，系统功能也更为简单，其中的光伏系统和储能系统并联，灵活性较高，适用于已安装工商业光伏的存量市场。直流耦合系统通过光储一体机将光伏逆变器和双向变流器整合在一起，相比交流耦合系统具有高度集成化、软性成本低的特点，

工商业储能可分为光伏配套工商业储能与非光伏配套工商业储能。根据是否随工商业光伏安装，工商业储能可以分为光伏配套工商业储能与非光伏配套工商业储能。（1）光伏配套工商业储能：对于商业与大工业用户，能够通过安装光伏+储能实现电力自发自用，平抑光伏发电出力曲线、提高清洁能源的利用率。同时，亦可利用储能进行单独的峰谷套利；（2）非光伏配套工商业储能：对于商业楼宇、学校、医院等不适合安装大规模分布式光伏的场景，独立安装储能系统可以对用电负荷削峰填谷、峰谷套利。

工商业储能应用场景广阔而分散。当前工商业储能的应用场景主要有以下四类。

（1）工厂与商场：工厂与商场用电习惯明显，安装储能以进行削峰填谷、需量管理，能够降低用电成本，并充当后备电源应急。

（2）光储充电站：在有限的土地上建设光储充一体化电站，采用屋顶和停车场雨棚光伏，配置储能系统后，实现“自发自用、余电存储”，有效缓解充电桩负荷对电网冲击。

（3）微电网+储能：微电网被看作电网中的一个可控单元，在数秒钟内反应来满足外部输配电网络的需求，可满足一片电力负荷聚集区的能量需要，如：海岛、远郊居民区和工业园区等。如果在负荷集中的地方建立微电网，并利用储能系统储存电能，当出现短时停电事故时，储能系统就能为负荷平稳地供电。对离网型微电网，储能可以平滑新能源发电和作为备用电源使用；对并网型微电网，储能的主要作用是实现能源优化和节能减排。

（4）新型应用场景：工商业储能积极探索融合发展新场景，已出现在数据中心、5G基站、换电重卡、港口岸电等众多应用场景。

工商业储能电池系统容量

（a）小型储能电池，其容量一般在1-10千瓦时（kWh）之间，适用于家庭、商业、工业等小规模应用。

（b）中型储能电池，其容量一般在10-300千瓦时（kWh）之间，适用于微电网、商业、工业、城市配电网等中等规模应用。主流产品容量约200kWh。目前国内工商业储能主流产品容量为170-220kWh ，同时搭配70-110kW的功率配置，形成满充满放2小时的能量存储时间。部分企业如阳光电源主推1000kWh产品，瞄准园区等客户。而出口海外的工商业储能多以300+kWh产品为主。50-100kW的光储一体机已逐渐成为中小工商业储能系统的选择。也有部分厂家在朝着500kW的方向发展，主推1000kWh产品。

（c）大型储能电池，其容量可以达到数百千瓦时（kWh）或甚至数兆瓦时（MWh）的级别，这些储能电池组可以通过电网或者太阳能、风能等可再生能源供电。当电网需求增加时，储能电池可以释放储存的电能，帮助平衡电力系统负荷。当电网需求减少时，其则可以通过太阳能、风能等可再生能源自动充电，从而实现对电网负荷的调节和平衡。工商业储能多一体化建造，采用一体柜。随着大工业用户的增多，工商业储能配备容量已经达到MW级以上，系统配置与储能电站基本一致。

电力储能朝大容量电芯发展，去模组化大势所趋。储能电芯向大容量、长循环寿命方向升级趋势明显。头部企业最新代储能电芯均为长循环大容量型号，主流电力储能大电芯产品容量已达280Ah314Ah以上，最高循环寿命达到12000次，能量密度普遍在150Wh/Kg以上。大电芯在电力储能应用优势明显：

行业主流体系集中在L80/100/125/170/200等体系（即保证在长宽一定的条件下，通过调整电芯的高度，进行不同电芯容量的分配，进而达到最优化生产的目的）。模组则向高集成化、大体积化方向发展。

工商业储能朝高压储能的发展驱动力

（1）一是与1500V光伏系统相呼应；

在光伏行业，2015年伊始，1500V电压在国内开始普及，如今，光伏系统已基本实现了从1000V到1500V的全部切换。目前1500V技术已经成熟，具备大批量推广的潜质，电力电子厂商推动技术发展。2017年，阳光电源率先推出1500V储能系统，开始将高电压技术从光伏向储能移植；2019年科华恒盛向全球展示新一代1500V 1MW/2MWh箱式储能系统、1500V 3.4MW光伏逆变升压一体机

（2）二是系统能量密度和能源转换效率会大幅提高；

目前电芯行业的朝着大容量方向发展，可以大幅提升储能系统能量密度，是系统发展选择的必然趋势。从目前国内推出的1500V储能系统来看，国内大都是基于280Ah的磷酸铁锂方形电池来设计的，只是各家在Pack成组上有所差异，分别采用1P10S、1P16S、1P20S不等，对应的Pack电量为8.96KWh、14.34KWh、17.92KWh。国外三星SDI和LG化学主打的三元电芯不超过120Ah，尤其是特斯拉更是将小电芯的优势发挥到了极致。

大容量电芯散热相对更难，储能系统的一致性控制难度增加；小电芯在系统集成过程中需要串联、并联的时候，BMS和EMS不可能每个节点都去做采样，如果每个电芯数据都采集，这样电芯管理更复杂，集成成本很高。一般采用的是模组数据开始的三级架构，两并四并采到的数据是这四个电池或者两个电池数据，无法反映当前的数据。

65Ah是当前电池行业的一个基本门槛，对于许多小的电池厂家而言，产品线已经定型，只能通过电池簇并联的方式增大电流，但这个已经不是主流路线。在他看来，大电芯的好处在于，只串不并，采购数据就是单体数据，在EMS和BMS的管理上，数据的可靠性会更高，在串并联少的情况下，系统稳定性要高。

小电芯有小的优势，系统的颗粒度更小，从而降低了单个电池“木桶效应”对电池簇乃至整体储能系统的影响。更为关键的是，电池是一个复杂的体系，高电压大电芯的商业化，需要一定的周期来验证，现在还没有电池厂家给出相关的数据。这其中，随着时间的推移，还将面临一系列已经发现和尚未被发现的问题

1500V对电芯的一致性要求更高，但关系到系统使用寿命的储能系统架构设计也至关重要，它直接影响新能源侧储能的系统稳定性和投资收益率。“如果电芯是280Ah，串并联的电芯也会少，用大电芯核心的技术在于Pack设计，包括散热与电芯的一致性，必须通过系统检测来反复验证。”

（3）是系统集成成本、集装箱、线损、占地和施工成本会大幅减少。

高电压因其在光伏行业“降本增效”显著，因此也成为不少储能企业纷纷布局的技术方向。1500V旋风从光伏刮向储能行业的同时，也裹挟着争议。支持者认为，1000V系统成本和发电效率难以满足大型储能电站和大容量发电设备的需求，因此开发1500V相关储能产品已经是一种趋势。但是，1500V高电压会影响电池的一致性，安全隐患突出，方案并不成熟，且在降本效果上也未必像光伏行业那样明显。

1500V系统存在的问题和挑战也不小：高电压会影响电池的一致性，安全隐患突出，方案并不成熟，且在降本效果上也未必像光伏行业那样明显。同样对系统安全性、可靠性的要求更高；对零部件的技术及协作能力要求更苛刻；同样标准认证体系不健全。

如此多的企业尤其是光伏背景的企业密集押注1500V的背后，是一场对技术话语权的争夺。在很多光伏企业看来，将储能安装在直流侧，与光伏电站共用逆变器，是未来的发展目标。

3.3、电源侧储能和电网侧储能

电源侧储能和电网侧储能，一般单个项目的装机容量较大，也称为大储。电源侧储能主要是各类发电站、大型风光发电场等的配套设施，包括火电配储和新能源配储，主要形式以抽水蓄能、电化学储能为主。发电侧储能可以在负荷低谷储存超发电量，在负荷高峰期释放电量来平滑负荷曲线，提供可靠容量支撑促进电力系统安全平稳运行。

电网侧储能需要接入输配电网，由电网公司统一调度，能够独立参与电网的调节。电网侧储能主要发挥调峰调频的作用，调频分为一次调频与二次调频。一次调频主要有发电机组自发完成的，二次调频是指机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率来使电网保持稳定。同时可以缓解阻塞延缓输配电投资，提升电网的输送能力和电能质量，保证电网安全稳定运行。在紧急情况下，电网侧储能还能当备用电源。

电网级大储参与公司大致可以分为4类

（1）锂电龙头厂商：如宁德时代、BYD、EVE、南都电源，电池厂通过前向一体化可以有效减低成本

（2）集中式光伏行业龙头：包括光伏逆变器厂商和光伏系统集成商，如阳光电源、上能电气、索英电气等。目前储能项目多为光伏电站配置储能，这类企业可以将光伏技术迁移到储能系统，进入障碍小

（3）电力行业龙头，如中天、许继、上海电气等，这类企业在传统电厂中积累了丰富的经验，对于有效配置储能系统存在借鉴优势。

（4）专注系统集成的企业，如海博思创、科陆电子

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