GGII：儲能電池多元化技術“百舸爭流”

儲能是實現社會碳減排的重要實現手段，是未來零碳社會不可或缺的能源新基建。儲能下游應用場景多樣，不同場景對核心部件如儲能電池裝置的選型也各有差異。

GGII根據終端應用場景差異，將儲能劃分為電力儲能、通信儲能、戶用家儲、便攜式儲能四大類。不同場景儲能市場對鋰電池產品的關注點不同，但對于鋰電池產品來說，實現在儲能領域大規模的應用核心仍是降低成本。

不同儲能應用場景對儲能產品性能要求分析

資料來源：高工產研新能源研究所（GGII），2022年7月

戶用家儲：

50-100Ah中短期仍為主流，循環壽命與高安全性是核心。

受終端使用習慣決定，戶用家儲系統容量普遍在5-20KWh。產品平臺高壓化是戶用家儲產品發展重要趨勢。

相比低壓系統，高壓電池通過多個電芯串聯實現電池包層面高壓化。使用相同容量的電池，高壓系統電流較小，對系統干擾更小，轉化效率更高。

系統設計方面，高壓混合逆變器的電路拓撲結構更為簡化，尺寸小重量輕，故障率更低。

這使得50-100Ah產品更具優勢：

1）帶電量和尺寸空間有限前提下，電池通過串聯可獲得更高的系統電壓；

2）電芯串聯可省去DC-DC模塊，系統產品成本能夠做到更低；

3）產品方案更加成熟。綜上所述，50-100Ah中短期仍為戶用家儲的主流。

產品性能上，戶用家儲對電芯的要求集中在長循環壽命、寬溫度工況、充放電倍率和高體積能量密度等方面。

循環壽命：家庭儲能質保普遍在8-10年，部分高端機型質保達10年以上，要求循環壽命實現6000次以上@80%，高端型號質保要求10000次以上@80%；

寬溫度工況：目前要求-10℃仍可正常充放電，未來要求進一步降低至-20℃，以滿足歐洲、北美等高緯度或高海拔地區需求。

充放電倍率：戶用光伏/風電結合家庭儲能成為海外家庭儲能的主要使用方式，電芯倍率在0.5-1C水平。

未來，戶用家儲電芯循環要求將達到6000次以上，倍率要求達到1C充放電。

下一代戶用家儲電芯將是更長循環、更高倍率的產品型號。

全球戶用儲能產品主要電芯方案（部分）

資料來源：高工產研新能源研究所（GGII），2022年8月

電力儲能：

朝大容量電芯發展，去模組化大勢所趨。

電力儲能應用于發電側、電網側和工商業側等領域，具體產品可分為容量型和功率型。

其中容量型應用場合要求電芯和系統具備高循環壽命和寬泛的工作溫度范圍。功率型儲能需要實現短時間充放電功能，需要高倍率充放電，對循環壽命和倍率要求優先于能量密度。

電力儲能電芯路線包括方形/圓柱/軟包+鐵鋰/三元/鈦酸鋰。基于安全性、循環壽命和監管政策等考慮，國內市場多數采取方形鐵鋰路線。

此外，2021年美韓澳等地三元儲能電站失火事故頻發，使得特斯拉、LG等巨頭也切入磷酸鐵鋰電池，推動海外用戶對磷酸鐵鋰的認同度與市場滲透率提升。

短期內各產品路線仍將共存發展，相互補充。但從安全性角度看，國內電力儲能鋰電池的主流路線中長期仍為方形+磷酸鐵鋰路線。

電芯方面，儲能電芯向大容量、長循環壽命方向升級趨勢明顯。

頭部企業最新代儲能電芯均為長循環大容量型號，主流電力儲能大電芯產品容量已達280Ah以上，最高循環壽命達到12000次，能量密度普遍在150Wh/Kg以上。

大電芯在電力儲能應用優勢明顯：

1）大電芯更容易獲得高體積能量密度；

2）PACK端零部件使用量減少，有利于成本下降；

3）大電芯更易獲得高容量；

4）安全性提升；

5）集成領域裝配工藝簡化。

現階段磷酸鐵鋰電池主要采用標準化模式生產，行業主流體系集中在L80/100/125/170/200等體系（即保證在長寬一定的條件下，通過調整電芯的高度，進行不同電芯容量的分配，進而達到最優化生產的目的）。模組則向高集成化、大體積化方向發展。

電力儲能電芯發展趨勢預測

資料來源：高工產研新能源研究所（GGII），2022年1月

便攜式儲能：

多元技術并存，容量集中在2500-3500mAh產品。

便攜式儲能在設計理念和使用場合方面與消費電子3C重合度較高，因此便攜式儲能受消費電子3C鋰電池供應鏈影響明顯，技術路線多樣。

整體看，便攜式儲能電芯仍以圓柱18650電芯為主，圓柱21700及更大圓柱已在部分帶電量要求更為苛刻的場合小批量應用。

除圓柱外，部分生產軟包和方形電芯國產鋰電池品牌也在便攜式儲能需求增長刺激下加大下游客戶的開拓，使得軟包和方形在便攜式儲能應用比例提升。

盡管如此，由于軟包電池一致性暫難以滿足需求，使得軟包在便攜式儲能市場滲透率難有較大幅度提升

便攜式儲能產品路線現狀

數據來源：高工產研新能源研究所（GGII），2022年8月

從電池材料體系看，三元和鐵鋰均有大批量使用，其中三元代表廠商包括LG化學、三星SDI、比克和億緯鋰能。

上述企業在過去消費電子3C鋰電池方面已形成強大的產品能力，并通過該優勢順勢導入便攜式儲能市場，成為該領域出貨的主力。

磷酸鐵鋰電池的代表企業包括利維能、鵬輝等國產消費鋰電池企業。

便攜式儲能選型考慮成本和性能兩大塊。

成本方面，廠家對電芯成本要求苛刻，以NCM-18650電芯為主，未來低電量（≤0.5KWh）產品將逐步切換成國產鐵鋰甚至錳酸鋰、鈉離子電芯。

性能方面，便攜式儲能單機帶電量和質保期的提升要求鋰電池向大容量和長循環方向升級，圓柱電芯容量逐步提升至3Ah以上，循環壽命提升至800次以上。

通信儲能：

標準程度高，4850和48100成主流，循環壽命和倍率要求門檻低。

通信儲能主要用于4G、5G等通訊基站的備用電源。

由于下游市場標準化程度較高，該領域使用的鋰電池組主要為標準化產品，以48V50Ah和48V100Ah等產品型號為主流。

過去通信基站備電儲能主要為鉛蓄電池，但鉛蓄電池產品對環境存在污染，且體積笨重、能量密度低，無法滿足5G基站和皮基站等新一代通信技術的應用需求，未來鋰電池和鈉電池有望成為通信儲能電池的主流選擇。

通信（基站）儲能電池對能量密度、循環壽命、倍率要求一般，比如通信備電循環達到2000次即可，倍率普遍在0.5C，但對電池成本、安全性與標準化較為敏感。

基于成本與穩定性考量，LFP在中短期仍為通信儲能的主流選擇，但鈉離子電池以及退役電池（在一致性得到保障的前提下）應用范圍有望逐步擴大。

通信（基站）對儲能系統產品要求

資料來源：高工產研新能源研究所（GGII），2022年8月

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