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年增长超200%,美国是如何发展储能的?

发布日期:2024-05-29 14:14浏览次数:242


 Trendforce数据显示,2024年全球储能新增装机量有望达到74GW/173GWh,同比增长33%与41%。其中。中国、美国、欧洲地区仍占全球总量的85%。以美国为例,过去几年,美国一直是全球最大、增速最快的储能市场。美国储能行业经过数十年的发展,已形成技术多元、市场活跃、政策支持、参与者众多的繁荣景象,在全球储能产业发展中扮演着重要角色。

美国储能发展史

储能技术的研究始于20世纪后期,初期主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容器等非电池储能技术。锂离子电池技术也在这一时期逐渐成熟,并开始应用于消费电子产品。随着可再生能源(尤其是风能和太阳能)的发展,储能作为解决能源间歇性和波动性问题的关键手段,开始出现一些小规模的示范项目,如用于电网稳定和备用电源的电池储能系统。到了2000年代中期,美国开始通过研发资助、税收优惠、示范项目补贴等方式,鼓励储能技术的研发和应用。例如,美国能源部(DOE)设立了多个储能技术研发计划。

同时,部分地区开始允许储能资源参与电力批发市场,如加州独立系统运营商(CAISO)率先将储能纳入辅助服务市场。2003年以来,美国大型储能容量增加,同时随着锂离子电池成本下降和技术进步,电池储能系统的经济性逐步提高,开始有商业化的储能项目投入运营。到了2010年以后,包括加利福尼亚州、纽约州、马萨诸塞州等州通过立法或行政命令设定储能部署目标,极大刺激了市场发展。例如,加州在2013年设定了1.3GW储能部署目标。

2016年,美国安装了197MW的大型电池储能项目后,美国的年新增电力容量达到了历史最高水平。而在2017年,美国第一个大型电池储能装置投入使用,到2017年底,就有708MW发电量投入运行。除了大型储能,在小规模的电池储能上,如2013年,美国加利福尼亚州制定了一项储能任务,要求其投资者所有的公用事业公司到2024年在输电、配电和客户层面安装1325MW的储能装置。发展到2016年,美国的公用事业公司报告显示已经有超过66MW小型储能容量,其中超过60%的电力装载商业部门,31%装在工业部门。

值得一提的是,美国小规模储能容量中,有近90%都在加利福尼亚州,特别是由四家公用事业公司拥有,即南加州爱迪生(SCE)、太平洋天然气和电力公司(PGE)、圣地亚哥天然气电力公司(SDGE)、萨克拉门托市政公用事业区。据EIA的数据,截至2022年底,美国独立储能、光伏配储运行规模分别为4.28GW、3.24GW,占比达50%、38%。2023-2024年计划独立储能、光伏配储规模为11.37GW、10.77GW,占比50%、47%。

美国储能产业链

根据美国EIA对多种能源类型的比较,如风能、太阳能和储能,随着能源储能市场和应用的发展,美国将以电池储能为代表,进一步深入发展。目前应用在储能当中的电池主要以化学电池为主,其中锂离子电池占大容量电力装机容量的80%以上。镍基电池是美国最早在一些大型电池储能系统中使用的电池,不过镍基电池虽然具有高能量密度和可靠性,但循环寿命相对较低。相比之下,钠基电池更受欢迎,截至2016年底,占美国装机大型电力容量的3%。此外,铅酸电池作为蓄电池的代表之一,虽然已经逐渐被淘汰。但截至2016年底,在美国安装的大型电池储能容量中,铅酸电池仍占2%-3%。

根据Wood Mackenzie的统计,2021年美国电化学储能新增装机达到3.58GW/10.5GWh,占全球新增装机约38%,增速连续两年超过200%。市场结构上,美国储能市场分为表前市场(大型储能,如公用事业储能)和表后市场(户用及工商业储能)。表前市场主要服务于电力系统层面的需求,如新能源配储、电网调峰填谷、增强电力系统灵活性等;表后市场则侧重于用户侧能源管理、备用电源、需求响应等。以户储市场为例,数据显示2020年美国储能市场,特斯拉市占率达73%排名第一,LG市占率12%排名第二,其次为SolarEdge、Enphase、Sonnen等美欧品牌。在大型储能上,Fluence等本土集成商采购宁德、LG等电芯,在建设运营方面较为强势。

此外,系统集成商还包括Wärtsilä、AES Energy Storage、Powin Energy等,负责储能项目的整体设计、设备集成、安装调试等工作。到了2021年,Tesla、BYD、Enphase 分列前三。其中Tesla仍以55%的高市占率位列首位。而LG却由于发生多起着火安全事故,极大打击了消费者对该品牌的信心,大规模的产品召回也严重影响到了LG在美国市场的市占率。值得一提的是,来自以色列的Solaredge为美国头部户用逆变器供应商,其户储产品已经在欧洲市场大量出货,深圳科士达是Solaredge电池pack重要供应商之一。此外,在美国销售的通用GE部分户用储能产品,则是有国内的固德威贴牌生产。不过美国消费者更认可品牌力,在户储产品中,除了比亚迪、浙江艾罗(Solax)以外,几乎就找不到其他国产品牌,美国光储系统安装商市场高度集中。

数据显示,2020年,前十家安装商占据全美60%以上的市场份额,其中Tesla和SunRun各占20%左右,远高于其他厂商。从趋势来看,美国储能市场仍然呈现爆发式增长的态势,但美国市场进入的壁垒较高,本土品牌也较为强势,目前中国企业大多参与上游环节的供货。


作为全球最大的储能市场之一,得益于其在光伏和风电装机量的快速上升,以及国家政策和储能技术的推动,美国储能市场也得以快速增长。同时美国在电化学储能方面有显著的发展,特别是锂离子电池技术,并且积极推动可再生能源的整合和利用。可以预见美国储能市场将继续保持快速发展的趋势,并对全球能源转型产生积极影响。