【媒体采访】储能市场再创纪录!半导体需求旺盛,用户刚需推动商业化进展?
2022-01-17
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电子发烧友网报道(文/黄山明、梁浩斌)今年不仅是新能源蓬勃发展的一年,同时也促进了储能行业的繁荣。如今,国内“碳达峰、碳中和”的战略方针,对于储能行业,规划到2025年,新型储能装机容量达到30GWh以上,让储能行业有了广阔的发展空间。


为了进一步调查国内储能市场的真实现状,电子发烧友网也在线下进行了近一个月的调查,采访了多家处于储能市场一线的玩家,与行业资深大佬进行深入交流。

厂商如何布局储能市场?


此前,我们对于储能市场也有一定的关注,并且与相关厂商有了一些初步的接触。从这些企业中可以得知,随着新能源汽车市场的蓬勃发展,全球储能市场也随之打破增长纪录,新增规模较2020年翻数倍。

同时,根据伍德麦肯兹最新研究显示,2021年国内市场发展速度大大超出预期,全年新增规模达到12GW左右。但有部分企业认为,其中国家政策对储能行业的发展贡献了巨大的推动力。

中微半导体(深圳)股份有限公司研发及市场总监尹玉君认为储能行业实现产业化发展,是离不开政策和市场机制的全面扶持。储能产品大体分为两类,一类为电网侧储能,一类为户用侧储能。

其中电网侧储能作为国家电网电力系统运行的分支,始终是国家电力系统运行体系下的配套产品。国家在顶层设计上通过政策进行统筹,建设更为健全的运行机制与电力市场机制,通过政策调整打通储能多重应用,是电网侧储能市场发展的有力推手。

而在户用侧储能上,政策其实并不是主要推手。以在2021年特别流行的户外便携式储能电源为例。2021年对锂电便携式储能电源的需求激增,这类产品多样化的功能,为用户在户外提供供电、照明等用途,丰富了户外生活。这种用户侧储能市场的应用场景,就是由市场刚需带动的,与政策推动无关。

同时,技术突破带来的储能市场及相关行业的成本大幅下降:储能电池是整个电池储能系统的产业核心,在电池本体生产规模、制造工艺不断提升以及储能系统高度集成化发展驱动下,2012年以来锂离子电池储能系统成本下降75%左右,基本达到储能系统经济性的拐点。

储能市场对半导体的需求非常旺盛,主要技术领域是电源转换和电池管理。在具体芯片层面,主要体现在以MOSFET、IGBT为代表的功率器件、锂电池管理芯片、高效的电源转换控制芯片、高可靠性的嵌入式处理器(MCU)等。

中微半导作为以MCU为核心的平台型芯片设计企业,具备储能技术创新研发能力,目前已经有各类低压MOS、650V等级15-75A的IGBT进入量产,32位低功耗BAT32G13x系列MCU、32位高性能的BAT32G4xx系列MCU也已流片。在市场应用方面,目前中微半导体已批量进入小功率户用储能市场和户用光伏市场。

南都电源工作人员对记者表示,近几年随着风电、光伏等技术成熟,产业成本的降低和需求的推动,再加上国家鼓励建设储能与新能源组合的电站政策,多个方面都共同促进了国内储能行业的发展。

不过,南都工作人员对储能细分市场有不同看法。他认为储能可以分为四个方面,包括发电侧、电网侧、用户侧和充电桩储能等细分市场。

其中,发电侧由于有明确的政策支持,是目前储能行业最重要的增量市场;而电网侧目前未有明显的爆发迹象,但将会是长期需求;而用户侧与政策关系不大,由于使用环境不同,国内需求空间不大,主要市场在海外;而充电桩储能等还处于早期发展阶段。

在储能的技术路线上,虽然目前行业方案多样,比如机械储能、热储能、电化学储能等。但南都电源认为,电化学储能是产业化应用前景最大的一条路线。而其中,锂电由于在各种电化学储能中市场增速最快,因此无论是在新能源汽车还是储能项目中,锂电都是处于市场主导地位。

据介绍,目前南都电源拥有全生命周期的储能产品和技术,从系统集成、电芯,到控制模块BMS、EMS等等,甚至在电池生命周期结束后,还提供回收业务。

储能商业化难点


虽然现在能够看到各地的储能项目都开始大规模落地建设,但储能商业化依然存在不少问题。比如有数据显示,光伏电站回本周期一般是6到8年,这还是不算上配套设施和运营成本,回本难成为了储能项目的痛点之一。

在交流的过程中,有业内人士认为,储能行业与电力产品类似,需要经过反复试验并建立完善标准,经过小规模小范围推广才能成为最后的标准建设配置。

然而,储能其实经历了多年发展,但长期处于商业化早期,进展缓慢。该业内人士认为,其中原因主要可以分为四点:

一、储能成本高,考虑到近期锂原料还在不断涨价,未来电芯价格还是一个谜;

二、商业模式还不成熟,目前主要是发电侧的可再生能源并网、用户侧的丰谷差储能节省电费、提供给火电站调控用,但除了市场规模小的火电站,其他模式投资回报周期都过长,风险高;

三、一直以来缺乏长期稳定的政策支持。虽然近期有很多利好储能的政策出现,但还未体现出长期稳定的性质。

四、储能项目的安全性问题、技术缺少大规模应用的验证。

进一步地说,国内储能技术发展缺少应用市场的推进,最大的应用领域无疑是电网建设方面。但目前还缺少相关规划,这或许还要多方面共同支持。

芯片如何助力储能产业发展?


在功率器件上,尹玉君表示,功率电子半导体器件是实现高效电能存储和转换的关键半导体器件,也是除了电池本体外的,储能系统主要成本构成。储能系统必须能够安全可靠地运转15年,因此,功率半导体器件及模块必须以低损耗运行,并以尽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导体器件可实现高开关频率,而专用的功率转换模块的拓扑结构有助于节省储能产品的各级无源器件。因此高频化、低功耗、拓扑专业化的功率模块将会是未来储能行业功率器件的主要需求。

针对储能安全,主要表现为储能电池的安全,除选用稳定性更高的电池本体以外,优异的电池管理BMS系统不可或缺。

而在电池管理系统中,电池管理芯片又是重中之重。电池管理芯片本身的性能,主要体现在电压、电流以及温度信号的测量精度上。一方面可以使得整个电池保护过程更加安全可靠和稳定;另一方面也可以更加充分地利用电池能量。而且,高系统集成度和可靠性的电池管理芯片,应集成输入通道保护器件,主动均衡驱动电路,可以使外围电路设计和器件数量极大程度得到简化,并提高可靠性。

当然,嵌入式处理器,电源转换等模拟芯片,功率半导体器件也同样重要。由于电网侧储能产品的生命周期通常在15年以上,大部分电网侧储能产品所使用芯片接近车规芯片标准。

纵览当前储能市场的发展历程,似乎与当年新能源车发展之初有些类似,那储能市场发展时也会遭遇同样的问题吗?

对此,尹玉君认为是不会的,新能源汽车市场当年受阻,是两个主要原因造成的,一是在产业结构上锂电成本居高不下;二是锂电的续航里程无法保障。

如今储能与新能源汽车市场,从产业结构上看,其实是一样的。我国新能源汽车近年来蓬勃发展,已培育了完善的锂电产业链,完全为低成本可靠的电池储能提供了规模化的条件。第二点在于新能源汽车是由于空间受限,才造成续航里程问题,而储能系统受空间方面的约束很小。

同时储能市场不仅是新能源建设的重要方向,也是新基建不可或缺的重要保障。未来该技术将广泛应用于融合新能源、城市应急供电、5G 基站后备电源等诸多方面。

在未来能源改革的大背景下,中微半导在储能市场将会继续聚焦芯片产品本身,以应对新基建带来的储能市场中的芯片需求。持续关注两个方面:一是持续探索不同的储能变换拓扑和应用技术,为客户提供更全面、更先进的解决方案。二是通过持续的芯片升级和技术创新,让各类储能产品更经济更高效,进一步帮助客户拓宽储能设备的应用分布场景。

小结


目前来看,至少在国内市场中,储能产业主要还是依靠政策推进。但只要国家持续稳定地推进电力系统改革,继续推动光伏、风电等新能源发展,那么储能必然还会继续成为行业共识的发展赛道。而储能行业经过多年的发展,除了在商业化层面上的一些问题尚未能有效解决,储能本身的技术上,包括安全、可靠性等还需要芯片与储能系统等上下游厂商持续进行投入。


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