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麦肯锡咨询公司发布《储能竞争新规则》

   日期:2019-02-14     来源:ERR能研微讯    浏览:277    评论:0    
储能系统成本正在快速下降,以至于让那些缺乏效率的公司无利可图。那些积极追求实现运营效率提升的参与者将会在市场竞争中获胜。

储能公司应该做好准备。即使储能系统成本持续下降,未来十年也可能比预期的更加艰难。在某些方面,前景应该是鼓舞人心的。正如我们的同事在其他报告中所言,储能的一些商业化应用项目已经具有经济性。较低的系统成本,再加上诸如光伏补贴退坡等政策出台,将使得储电比将电力外售到电网上更加合理,因此公用事业、工业用户和家庭等不同用户将越来越多地使用储能系统。

然而,系统平均成本下降得越多,储能开发商在与竞争对手实施价格战策略时的空间就更小,这将迫使它们从拓展客户、工程设计、施工许可、系统集成和安装等一系列流程中省出每一美元。这本质是与2005~2015年光伏业务发生的事情相一致。当时,光伏组件成本下降了75%,迫使光伏开发商将注意力集中在运营效率上,引发了组件制造商之间的重大重组(包括几家破产),从而使得利润率被压缩。

随着市场的发展,我们预计少数储能公司将会获得巨大成功,并从那些成本效率较低的竞争对手那里夺取市场份额。在本文中,我们将了解储能系统的成本如何变化,以及该领域的公司可以做些什么来提高它们成功的机会。

下降:电池和配套系统成本

在过去5年中,有几个因素导致储能系统成本的全面下降。全球对消费电子产品和电动汽车的需求刺激了对电池组件制造的投资,降低了每个组件的单位成本。同时,由于设计的进步和制造及供应链管理的效率提升,其他硬件如逆变器、集装箱和温控设备也变得更便宜。随着公司获得相关经验并简化流程,“软”成本(客户拓展、审批和并网等)以及工程、采购和施工(EPC)成本也有所下降。

2012~2017年,电池成本每年下降超过15%,5年下降幅度超过50%。总体而言,配套系统(BOS)成本——其他硬件、软成本和EPC——下降得更快:每年超过25%。总体而言,BOS成本下降的贡献率是电池成本下降的三倍以上(图1)。

图1 公用事业规模系统的成本每年下降超过20%,主要是由于配套系统成本的下降

我们对具有进一步降低成本可能性的组件逐个进行了分析,结果表明:储能系统的成本将继续快速下降,不同类型系统的下降速率会有所不同(参见附文“如何根据系统不同构成比较成本”)。然而,这种下降可能会因为一些原因而受到阻碍。例如,公用事业和电力市场监管机构可能制定那些诸如使得储能系统安装成本高昂且耗时等的规范或政策。与光伏市场相比,在制造业的投资产生的效率提升水平较低。关税会导致从低成本制造地点进口电池和BOS硬件的成本上升。在评估了这些发展趋势之后,我们认为它们不太可能严重阻碍储能系统的成本降低,因此我们在下面描述的两种情况中忽略了这些因素。

在基本情形下,由于制造规模和技术的持续进步以及储能系统工程设计的改进,到2025年,储能系统的单位千瓦时安装成本将减少约55%。市场领先的储能设备制造商和开发商在成本改进方面也有了巨大进步:流程效率提升和硬件创新可将已安装系统的成本额外降低70%以上(图2)。那时,单位千瓦时的存储容量在2025年将花费大约170美元——不到2012年的十分之一。在这种情形下,电池组件到2020年可以突破100美元/千瓦时。

图2 到2020年,储能系统的单位千瓦时成本可能会降至310至400美元,到2025年将达到170至270美元。

下面,我们将解释这些发展如何在四大类系统成本中发挥作用(图3):

在全球竞争加剧的情况下,电池组成本在2025年将下降超过50%,导致更大规模的制造、整合、制造工艺和技术的改进以及产品商业化。一流的方案设想电池制造商将采用多种化学材料和形式(例如,采用钴含量减少的阴极或者采用固态电池),通过实现自动化、增加规模、整合供应链以及甚至移除诸如电极内部制造的一些操作流程,从而达到更高的生产效率。随着初投资成本的下降,所有这些进步都可以低成本地融资。

在基本情形下,BOS硬件成本将下降50%以上。设计上的改进可以消除逆变器、布线、集装箱化、气候控制和其他组件的不必要成本和复杂性。现有企业和新的低成本制造商的进一步竞争加剧也将推动储能硬件的价格降低。在同类最佳方案中,使用新材料和技术(例如用于逆变器的碳化硅),低成本制造商的加速成长以及设计创新(例如预制模块化组件的开发)将促使成本进一步降低。

基本情形下,软成本下降60%。由于公用事业优化了电池存储的使用,它们简化了采购流程,开发人员需要花费的时间和精力更少。在最佳方案下预期的额外成本降低源于开发人员对电力交易数字化的努力以及审批和并网标准规范的出现。

由于高效的、业绩丰富的EPC公司通过标准化设计和施工可以实现规模效益和减少现场劳动力需求,EPC成本在基本情形下有所降低。与开发商协同发展的联盟成员也为EPC提供了在提高效率的能力和资源方面进行投资的信心。一流的方案考虑了大型EPC企业,具有即插即用兼容性的硬件和软件的开发,以及减少现场手动安装步骤的预制组件。


图3 由于设计进步、规模经济和流程简化,到2025年,储能系统的总成本将下降50%至70%。

如何根据系统不同构成比较成本


所安装的储能系统的成本因结构比例不同而有所差异。电池组成本在不同系统规模上略有不同,主要是受对应容量的管理能力以及大系统的更有效的电池管理系统的影响。然而,储能系统功率(最大输出)与能量(容量持续时间)的比率以及其适合的应用场景(公用事业,商业和工业,或者居民)对配套系统(BOS)成本的影响较大(如下图所示)。

BOS成本通常随着系统的输出功率成比例地增加,因为更大功率的系统需要更多额外的硬件,主要以电力电子的形式存在,并且往往更复杂,这导致更高的工程、采购和施工(EPC)成本以及软件成本。市场定位很重要,因为商业、工业和居民系统通常会带来更高的客户扩展成本和单位EPC成本。我们在这里提出的估计成本主要是指示性的,因为每个系统的具体要求将最终决定其安装成本。

保持领先:储能公司的机遇


储能市场的未来越来越低的成本将构成一个充满激烈竞争的环境——但对于那些表现较好的公司来说,这是一个有益的机会。以下介绍了价值链上的公司应该如何降低所需的成本,从而吸引和赢得客户:

BOS硬件制造商可能需要追求生产规模的大幅增长。低成本的制造商还尚未充分关注储能市场。但随着公用事业在储能方面投入的增加,这种情形将会被改变。(过去五年左右,当新的亚洲制造商纷纷挑战现有企业时,太阳能逆变器市场也曾出现过类似的情形。)为了应对低成本威胁,现有制造商可能别无选择,只能追求规模经济,并且尽可能扩展到其他产品领域。现在很少有公司同时生产储能组件和光伏逆变器,但结合运营可能是有益的,这主要是因为他们的底层技术是相似的。组件制造商还可以通过采用三相逆变器等新技术,软件替换逆变器硬件以及采用碳化硅等轻质材料来降低成本。

EPC公司可以采用更有效的措施,例如精益建设(例如,优化工作人员规模、消除停机时间和减少精力浪费)、预制主要系统部件、简化招投标和并网流程等。随着公司相关经验越来越多,其中一些做法将自然而然地成为现实。购买产量更高的组件将降低单位成本。联合体关系可以使公司在诸多项目中与经验丰富、运营成本较低的安装合作伙伴开展合作。通过更好的设计,还有很多机会节省时间和精力。使储能系统的某些方面(例如,集装箱和气温控制系统)标准化,将减少对昂贵的定制工程的需求。EPC公司应该学会使它们的设计与客户的要求严格匹配,从而避免不必要的组件成本上升。模块化硬件以及兼容的硬件和软件也将减少手动安装的步骤。

储能项目开发人员过去必须向新客户讲解储能原理、系统设计、项目经济性和有效的激励。所有这些努力使得拓展客户非常昂贵。现在客户得到了更多信息,因此开发项目的成本要低得多。有些技术还可以使客户拓展更加高效。高级分析可以帮助项目开发人员识别潜在客户,并为目标客户定制有吸引力的优惠条件。通过使节省效益评估和初级系统方案设计实现自动化(例如,模拟客户负荷以帮助调整系统规模,或使用来自卫星和无人机的图像进行选址),一些已经得到应用的数据化工具可以得到进一步的改进,从而更好地吸引客户和促进销售。对于公用事业规模的项目,与可再生能源发电一起开发储能项目将通过分摊拓展客户的成本、更有效地利用土地和场地等基础设施以及提高优化间歇性可再生能源发电(指随时间发电功率波动的系统)的能力,使项目更加有利可图。

储能开发商和系统集成商还需要更灵活的采购方式,以便它们可以享受快速下降的电池和BOS硬件成本。与光伏市场的同行一样,一些储能开发商与电池和组件制造商达成了价格协议,希望能够确定成本——同时也会随着成本下降而对这些协议感到后悔。储能开发商应该注意相同的风险。

我们所描述的成本预测表明,电池储能市场将会越来越大。虽然我们仍在评估储能在开辟可再生能源发展新前沿的潜力,但毫无疑问储能将成为大多数地区的能源领域和能源用户群体中的重要特征之一。随着电池组成本越来越低,储能公司将不得不管理BOS和软成本以保持竞争力。我们在本文中概述的一些机会是真实而且大量存在的。抓住它们需要在整个储能价值链上进行创新和投资,特别是在未来一到三年内,先行者将有先发制人的优势。 
 

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