全球儲能市場飆速 台灣急起直追
進入21世紀後掀起的電業自由化風潮,儲能系統廣泛應用於輸配電端頻率調節需求。2010年開始節能減碳成為全球趨勢,越來越多國家推出獎勵政策而促使再生能源發電占比持續增加,進而帶動儲能需求穩定成長。2022年來隨著歐美國家疫情逐步受到控制,部分國家政府將綠色經濟作為疫後復甦之政策工具,推動再生能源與電力基礎建設發展,讓定置型儲能市場得以逆勢增長。根據產業科技國際策略發展所的資料指出,2021年新增裝置量成長逾兩倍,全球市場規模約達78億美元。
美中歐 未來儲能三大市場
市場研究機構Bloomberg New Energy Finance發布的《2021 Global Energy Storage Outlook》報告指出,2020年全球電池儲能系統累積安裝量為17 GW/34 GWh,預估至2030年將增長至385 GW/1028 GWh。其中定置型儲能系統將呈現爆發性成長,約可吸引約2,620億美元的投資。由於美國政府於2021年底通過「重建美好未來法案」將再生能源投資稅收抵免(ITC)延長10年,將刺激太陽光電+儲能電廠興建潮,進一步帶動儲能系統龐大需求,預計儲能裝置在2030年達到100GW,美國仍占據市場領頭羊的腳色。中國已宣示將在2060年實現碳中和,且2020年儲能裝置量已突破GW門檻,目前政府訂定2025年裝置規模達到30 GW的目標;中國將在未來成為全球第二大市場。上述所提光是中國跟美國便將占全球設置量的一半以上,而其他主要國家市場還包括德國、英國、印度、澳洲、和日本。從區域來看,到2030年亞太地區的累積設置量(GW)將領先其他地區,但美國儲能設施通常擁有較長的儲能時數,故以GWh估算的設置量美洲將位居第一;最終美國、中國和歐洲在2030年的儲能市場合計占比將高達80%。
鋰電池技術拿下90%市占
近年來為減少人類對石化及煤碳燃料的依賴、降低污染排放、減緩全球暖化問題,因此各種電動車、太陽能與風力等再生能源成為世界各先進國家發展的重點。由於鋰電池正負極材料種類豐富,能在不同使用情境下展現出優異的特性,很快便打敗其他儲能技術脫穎而出;以當前儲能市場發展來看,在2020年起鋰電池產品已占有九成以上市占率。市場研究機構Yole Developpement報告預估,2026年全球鋰電池市場規模將達1056億美元,2020~2026年平均複合成長率為31%。而各種鋰電池應用中又以電動車市場占比最高達88%,且預估2026年市場規模將達860億美元。
鋰電池技術未來發展的重點:使用壽命、能量密度與材料成本
鋰離子電池正極是鋰與不同金屬的複合氧化物,如磷酸鐵鋰(LFP),鈦酸鋰(LTO),錳酸鋰(LMO),鈷酸鋰(LCO)、鎳鈷錳酸鋰(NMC)、鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等,負極材料主要為石墨或鈦酸鋰,電解質使用LiPF6、Li[N(CF3SO2)2]等鋰鹽有機溶液,表一顯示各類鋰電池主要應用領域與代表性製造商。因使用正極材料不同,在不考慮電池系統設計影像下,成本、體積能量密度、重量能量密度、充放電速率、充放電循環使用壽命、安全性、可使用溫度區間各有優劣勢。在眾多材料中以磷酸鐵鋰、鈦酸鋰兩種電池使用壽命較長,而鎳鈷錳酸鋰與鎳鈷鋁酸鋰電池優點是能量密度較高,且能利用量產技術降低成本,目前分別為製造商技術研發重心,預計將在未來脫穎而出成為主要材料。
鋰電池供應商 三家獨大
由於鋰電池已成為儲電技術的首選,吸引了眾多廠商投入技術研發、產品製造與系統整合業務;目前以中國、日本、韓國主要掌握鋰電池供應鏈,市占率前三大公司為LG Energy Solution、寧德時代(CATL)、Panasonic合計達68.9%。未來若三家廠商針對鋰電池技術有突破性發展,將會在現有的市佔基礎下快速發展成獨大局面。
全球儲能產業鏈發展趨勢:電池製造商正往儲能系統整合商靠攏,產業鏈將會走向寡占及客製化。
電池儲能產業可分為「電池」、「電力轉換系統」、「能源管理系統」與「儲能系統整合」等四大類。其中「電池」包含電池材料、電池芯、電池管理系統製造商和電池模組組裝商;目前電池廠商都幾乎只生產鋰電池。而「電力轉換系統」則涵蓋設備及IGBT、電阻器、驅動電路板、功率轉換器、濾波電容器、斷路器等組件製造商。
「儲能系統整合」商是將各模組和軟體整合成可安裝於不同電網應用的儲能產品。
因太陽能儲能需求,LG Energy Solution與寧德時代等大型電池製造商已將在往儲能系統商整合端靠攏如圖五,導致市場競爭日趨激烈與利潤快速下滑;部分系統整合商退出市場或轉往利基領域發展。如美國儲能領導廠商NEC Energy Solutions宣布放棄營運:GE Energy Storage、Doosan GridTech、IHI Terrasun、Energport、RES等業者則專攻小規模但高利潤專案。
另外有部分系統商在美國等價格敏感市場導入低成本解決方案,推出低價鋰電池儲能產品。預期在未來整體儲能市場將邁向大廠寡占加客製化兩種模式並存。
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