电池、电网、数字化，储能系统集成商淘汰赛的三条战线 | 数字能源

文 |张丞

编辑 |石亚琼

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“明年有可能80%的储能系统集成商会倒下。” 在中国（山东）储能高峰论坛上，远景能源储能事业部总经理郑汉波直白地表达了对储能系统集成市场的判断。

以往储能市场尚未进入高速增长期时，各家储能系统集成商出货都不是很多。在2021年，各家无论是国内出货量还是新增投运装机量都没有突破1GWh，储能系统市场集中度较低，各家系统集成核心能力之间的差距也就无法展现出来。

而当市场浪潮袭来时，技术综合实力更强、渠道品牌能力更优的系统集成商就会脱颖而出，集成商之间的距离将会迅速拉开，市场集中度也将迅速提升。

36氪制图

可以看到2020年到2022年，储能系统集成领域的集中度稳步上升，2022年CR3已经提升到从2021年的30%提升到38%左右，CR5已经达到54%。

为了占据更多的市场份额，各家系统集成商纷纷在电池设计、电网交互能力和数字化方面推出新技术。

比如天合储能依托材料创新在长寿命、耐高温储能电池研发方面实现突破，比亚迪将刀片电池引入储能领域实现cell to system的系统设计。华为推出基于构网型技术的智能光储发电机，提升储能系统与电网的协同能力。

在这场刚刚开始的淘汰赛中，储能系统集成商既要懂电池、又要懂电网，更要运用好数字化、智能化技术，如此方能在激烈的竞争中脱颖而出，跳上储能这辆高速奔跑的产业列车。

一、把控电池本质安全，降低全生命周期度电成本

电池的一致性是决定储能系统的经济性和安全性的根本因素。相同条件下，一致性好、循环效率高、损耗电量小的储能系统，参与充放电、调频调峰时产生的电量损耗成本将更少，在促进新能源并网消纳和参与辅助服务过程中所获收益将更大，储能系统运行也会更加平稳。

为了保障电池的一致性，储能系统集成商会在入厂测试和实况运行两个环节对电池和系统进行把控。掌握电池测试能力和实况智能监测控制技术的系统集成商更具备技术优势，其产品交付质量更有保障。

掌握电池测试环节，保障储能系统运行性能

掌握电池测试环节、构建电池测试数据分析体系是系统集成商保障自身产品质量的关键一环。电池测试全流程数据的沉淀将有助于系统集成商加深对电池性能、电池与变流器之间交互特性的理解。

系统集成商要从系统层面构建电池测试体系。比如海博思创从系统集成角度出发提取影响集成效果的关键因素，并转化为电池一致性的考察项目，比如重点考察容量一致性、电压一致性、交流内阻和直流内阻的一致性等等。

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海博思创还通过热-力-电化学多物理场耦合仿真技术对电池机理进行深入探究，加强对储能电池膨胀特性的理解，为定制化开发模组及系统设计提供依据。

目前只有少数储能系统集成商中建立了电池检测实验室和搭建电池测试技术体系。新源智储副总经理李鹏举表示，新源智储正在打造储能电池检测实验室，检测过程中积累的数据将帮助团队深入理解电池的动态特性和老化机理，帮助公司更好地通过数字化技术把控电池全生命周期性能状态。

簇级管理与无PACK、无模组设计

安全性和经济性不仅是在电池单体层面，系统集成商还需要考虑系统层面的问题。

储能系统是从电芯到PACK，再从PACK变为电池簇，电池簇最终集成为系统，簇与簇之间会产生环流，环流将导致储能系统可放电量减少和发热问题。簇级管理器可有效减少电池簇之间的环流，均衡控制各簇之间的充放电，避免木桶效应，能有效提高储能系统的容量利用率。

目前市场上已有天合储能、比亚迪开始推出无模组、无PACK的系统设计，相当于直接把储能集装箱作为一个电池包，在提高空间利用率的同时，也简化了系统层面安全性管理的难度。

通过材料创新，天合储能研发了在高温环境下依然保持长寿命和安全稳定运行的“高温锂电”，电池散热均匀性高。采用这款高温锂电的储能系统，不再需要调节电芯温度的空调系统，对PACK的要求也降低。储能系统可以从电芯直接到簇、再集成为储能系统，降低了电池热失控的风险，降低了储能系统发生安全问题的几率。

运行监测技术

储能系统运行过程中电池性能管理也是系统集成商非常关注的一个方面，也是不同水平系统集成商拉开差距的关键点。新源智储副总经理刘骁向36氪表示，做得好的系统集成商可以更加充分地利用好电池的性能，保障电池不会衰减得特别快。

另外，刘骁也提到储能项目地域分布范围很广，高原、海边、极寒极热等真实工况场景和实验室环境差异较大，如何在不同地理环境下充分发挥电池性能是考验储能系统集成商技术竞争力的一道难关。

由于BMS本地算力有限，无法基于大量数据进行计算，需要独立的云平台对电池数据进行存储、处理和分析，进而实现实时监测和预警。因此储能系统集成商也需要拥有独立开发预警算法和储能系统云平台的技术团队。

例如科陆电子、特变电工和新源智储等企业都在储能电池在线运行管理方面推出自己的云平台。将电池电化学特征曲线与AI算法相结合，实时对在线的电池系统SOX进行综合状态估计，实时掌握电池当前的健康情况，实现对电池的高效管理及均衡。

比如特变电工云平台的SOH估算误差在3%以内，科陆电子的云平台SOC估算误差在5%以内。

在储能电池及系统的精细化管理方面，清华大学电机系研究员、IEEE Fellow慈松博士提出了基于可重构电池网络的数字储能系统，力求从根本上解决电池一致性管理的问题。该方法开辟了电池精细化管理的一条新的数字化途径。

可重构电池网络将若干个电子电力开关放置于直流侧内部，使得电池管理的颗粒度精细到每个单体。由于电池单体能够自主可控地从电池网络拓扑中断开，从而可以实现电池单体层面的开路电压测量，与传统SOC估算方法相比，基于数字储能系统架构提出的电池状态估计效果更加精确。

对电池网络内部荷电容量的精准估算为实现规模化数字储能系统的实时精准管控奠定了坚实基础。一旦发现某个单体电芯出现过充过放等问题就会立刻重新构建电池电路结构，以最优的方式进行每个单体充放电，从本质上保证了储能系统里没有任何一个单体过充过放。

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从技术体系上来看，储能系统集成商在设计-测试-运行全生命周期内运用仿真、AI等数字化技术，能够加强对电池的精细化管控，进而提升整体储能系统的集成性能和运行表现。

海博思创董事长兼总经理张剑辉曾在接受专访时表示：公司的核心竞争力是电池管理系统，每一套储能系统会有上万颗电芯，公司会采集到每一颗电芯的循环曲线，每一次充放电的循环数据，充分了解电芯并把其价值发挥到最大。

海博思创技术体系

参与研发长循环寿命电池

电池循环次数决定着全生命周期运行成本，电池寿命越长，一致性越好，储能系统运行的周期就更长，度电成本也就更低。

全生命周期度电成本简化计算公式

为了抢占市场先机，部分储能系统集成商开始不再满足于仅在测试环节和运行环节对电池性能进行把控，而是要亲自介入电池研发和制造，以电池技术带动自身储能系统市场发展。比如天合储能、远景能源都推出了循环寿命超过12000次的新款储能电池。

天合储能在储能电池研发方面，从长寿命石墨材料、高稳定SEI成膜、补锂技术（预锂化）、极片结构设计等方面入手，研发出306Ah的储能专用电芯。

影响电池循环寿命的一个重要现象就是析锂。电池容易在充放电过程中发生析锂，使得电池的活性锂损失增大。电池中能够参与充放电过程的锂少了，电池的循环次数也就会下降。

天合储能认为电芯循环衰减中的97.5%为不可逆损失，而这些损失当中又有97.5%来自活性锂损失。因此天合储能通过高效的预锂缓释技术来减少活性锂损失，将电池循环寿命提升到12000次。

目前天合储能的电池供应采取外采+自供的方式，在保证自身技术先进性的同时，开放上游合作。

作为储能系统集成商出货量第一名的海博思创也在开始涉足电池研发环节。海博思创考虑将固态电池应用到储能系统中。

海博思创联合卫蓝新能源共同开发了固态磷酸铁锂电池。固态电池产生锂枝晶的可能性更小，电池耐高温性能也更强，非常匹配储能场景的高安全性需求。

采用固态电解质技术与离子导体膜技术，在保证锂离子传输界面稳定性的同时，进一步降低锂枝晶产生的可能，从而降低电池在各种极端情况下的温升。

海博思创利用自身在电池全生命周期数字化建模的技术积累，针对固态电池的充放电曲线、循环寿命等均进行了定制化的开发和集成设计。

尽管储能电池新品层出不穷，但是现有市场储能电池循环寿命大部分还集中在6000次-8000次之间的区间内。天合储能产品研究院院长杨凯博士向36氪表示，目前大部分电池企业推出的超过10000次循环寿命的储能电池产品尚未进入量产，仍处于研发试产阶段。

另有业内人士向36氪表示，目前300Ah以上的电池产品行业内还没有拿到产品的相关认证报告，市场上绝大部分系统集成商都非常关注这方面的量产信息，今年四季度如果有相关电池产品试用就已经是非常不错的预期。

二、掌握关键电网技术，促进储能系统有效参与电网调度与辅助服务

储能系统是以电力电子设备为核心的，一头接着直流侧的电池，另一头连着交流侧的电网。除了电池本身，与电网的交互能力也决定着储能系统运行时的性能表现。

随着储能和新能源装机渗透率的增加，储能系统参与电网调节的频次和深度都将提升。储能系统集成商需要提升储能系统参与电网互动的能力水平，比如在规模化储能系统的运行控制、拓扑结构以及构网技术方面增强自身产品的技术研发能力。

规模化储能系统运行控制技术

随着储能系统集成的规模、应用的场景、接入电压等级等方面的变化，且储能系统价格也有逐步升高的趋势，规模化储能系统运行控制出现新的技术需求和成本约束条件。

奇点能源副总经理、产品与解决方案总监张翼向36氪表示，目前储能电站的规模越来越大，系统之间协同控制的重要性正在上升。以奇点能源去年投运的储能电站为例，一个200 MWh电站内部就有 538 台储能设备，这么多台设备之间的协同控制算法和数据分析是奇点能源正在持续投入研发的重点领域。

中国电科院储能与电工新技术研究所、储能系统集成与配置技术研究室主任李相俊认为储能系统运行控制需要关注储能电站转换效率、调峰调频的响应时间、容量可利用率以及电站整体运行收益四个方面的指标。

储能电站运行性能和储能电站内部的拓扑结构设计相关。比如高压级联式相对于低压集中式，其转换效率更高、电能质量更优、单机容量更大、调节响应速度更快。

对此，智光储能技术部技术总监汤旭向36氪表示，高压级联型储能系统长期运行转换效率可以达到90%以上，高出低压方案5%左右。原因在于高压级联型储能系统无需安装变压器升压类产品，可以直接接入35KV电压，避免了升压带来的各项损耗，这也是当前唯一能够达到 90% 以上转换效率的储能系统。

建设储能电站的核心目的是解决新能源并网带来的消纳和调节问题。因此，充放电仅仅是储能的基础功能。

索英电气储能事业部总经理欧阳超向36氪表示，参与到电网调频、调压、调峰以及惯量支撑等调节工作才是储能系统核心价值所在，这就需要企业研发团队对电力系统、电网的需求有着深刻的理解。

快速响应能力是储能系统参与电力系统调度的必备技术能力，例如调频时响应时间要小于100ms，响应控制精度也要求较高，比如出力控制偏差小于0.5%。

储能系统的能量管理水平决定其容量可利用率。储能系统运行周期越长，对能量管理、电池一致性管理的要求就越高。这就需要通过智能化控制技术，提高储能系统内部多单元功率出力分配策略的精准性，以此减少不同单元之间电池SOX的差异，进而提升系统的容量可利用率。

不同拓扑结构的容量可利用率也不相同。比如高压级联型储能系统内部是储能单元串联、电压叠加的结构，不存在电池簇并联的结构，因此木桶效应并不突出，避免了环流问题，电池能量能够保持很好的均衡性，可以最大程度利用电池容量。

随着市场中300Ah以上的储能电池陆续推出，以及变流器单体功率即将突破4MW，储能系统在设计之初就要考虑如何将更高容量电池和更高功率的PCS匹配在一起，综合考虑储能系统的成本和性能。

此外，在不同运行环境、不同气象条件下，储能系统的运行策略也需要具备自主适应性。例如晴天时一充一放、多云时一充多放等多种储能运行控制情况。未来储能系统也需要根据电力市场交易、碳市场交易实时情况来适当调整控制策略。

构网型并网技术及参与辅助服务市场

随着可再生能源渗透率的持续提升，为了解决新能源消纳问题，储能系统走向了产业发展的前沿。而高比例新能源和储能系统可能带来的稳定性风险，则需要新一代的构网型并网技术来解决，使得新能源及储能从适应电网到支撑电网，再到构建电网阶段迈进。

华为、阳光电源都在近期推出了基于构网型技术的电网技术，该技术将有助于保障新型电力系统平稳运行。

阳光电源光储集团副总裁徐清清向36氪表示，构网型技术未来在国内的应用场景将十分广泛。除了虚拟同步控制技术等控制算法外，构网型技术要想实现主动响应支撑电网的能力，也需要电网大数据和智能感知技术的支撑。而储能电站本身就具备对电网数据的感知、积累的优势。

构网型技术可让变流器及储能系统具备主动调节能力，通过模拟同步发电机的特性为电网注入强度和惯量。搭载构网型技术的储能系统可在消纳并网新能源的基础上，主动产生频率和电压，快速响应电网频率变化，为整个电网的稳定性起到关键支撑作用。

构网型技术还可以提高储能系统参与电力辅助服务市场的能力，提高储能电站的经济收益。比如电站提供虚拟惯量获取收益这一点就已经在澳大利亚电力市场率先实现了。

目前储能参与电网辅助服务市场的范围还不是很广，只在山西等省份参与频次较高。笔者了解到如果配储只是预期满足基本的发电量要求，那么系统集成商会提供较为通用的方案。

如果业主预期储能带来更多的辅助服务收益，行业内的系统集成商也会为客户提供定制化的解决方案。例如储能电站是在山西，那么有部分储能系统集成商会在变流器选型、系统设计方面提供更多定制化的解决方案。

三、数字化、智能化是未来系统集成商竞争的胜负手

可以看到，无论是对电池运行状态的实时监控，还是对规模化储能系统的协同控制，亦或是加强与电网的协同互动能力来获取辅助服务收益，数字化、智能化技术都是底层基础。

从储能系统本身的生态定位来看，要想发挥好储能解决新能源并网消纳问题的作用，实现新型电力系统动态的时空平衡和电力资源的灵活性，就必须要让储能系统具备对电网实时状态进行感知和确认、动态协调控制的能力。

因此，储能系统就必然是一个“数字原生”的系统。储能系统本身也将成为一个天然的电网运行状态数据库。储能系统的数字化、智能化将成为未来新型电力系统源荷互动的重要基础之一。

这意味着储能系统集成商只有应用好数字化、智能化技术，才能让储能系统运行更加安全、降低全生命周期成本，更好地推动新能源的发展。

与此同时，数字化、智能化技术将有助于储能系统集成商们将参与的储能项目数据积累下来，以更多的数据沉淀出效果更优的算法和控制策略，实现更佳的储能运行状态，最终形成滚雪球式的正向循环，这将有效提升储能系统集成商的产品供给质量和品牌竞争力。

海博思创总经理助理、销售总经理湛晓林认为，储能系统集成不只是简单地物理连接和电芯堆叠，储能系统集成的过程本身就是一个数字化贯穿的过程。海博思创多年来在全生命周期数据积累和有效利用方面持续投入，为公司的产品开发、技术迭代、项目管理、质量追溯提供了重要支撑。

未来，储能参与电力交易、碳交易的过程中，能否充分了解电池特性和系统运行状态，将成为储能电站能否获取收益的关键。数智化技术在电力交易的策略设计和数据预测方面也十分关键。

比如远景能源就将储能系统运行数据、新能源电站功率预测数据和电价预测数据相结合，定制智能AI电力交易策略，希望帮助业主获取更高的电力交易收益。

综合来看，充分利用数字化、智能化技术将帮助头部储能系统集成商实现强者恒强。已经拥有大量储能项目运行数据和经验的集成商将在电站运营方面进一步增强自身实力，有助于提升客户粘性，提高行业进入壁垒。

展望

储能系统集成是储能产业链的最后一个制造交付环节，也是直接面对下游新能源发电客户和业主的环节。系统集成环节涉及的技术面广，储能项目运行周期长达20年，因此对集成商的技术要求也非常高。

根据上述呈现的市场竞争情况和各家企业的技术布局，我们可以将储能系统集成商的核心技术能力结构总结为下图：

36氪制图

综合来看，储能系统集成商需要兼顾电池、电网两方面的技术能力，一方面管好利用好电池，另一方面要塑造优异的参与电网的调节能力。

部分系统集成商为了塑造更深厚的技术壁垒、直接掌控关键技术环节，开始了自身向上垂直一体化的进程，比如介入电池研发制造和PCS研发制造，因为电池和PCS的技术性能直接决定着储能系统的运行表现。

关于储能系统集成商是否一定要介入电池研发制造环节、介入电池研发制造需要哪些核心能力，笔者会在后续撰文分析。

除去核心技术能力之外，储能系统集成商的渠道能力和品牌能力也是至关重要的。

储能系统集成商面对的客户市场和光伏组件企业、风电企业的类似，集中式电站场景中下游客户主要为两网五大六小的央国企，分布式场景多为分散的工商业企业业主。从渠道方面来看，以往涉足光伏、风电业务出身的储能系统集成商将占据一定的渠道优势。

先前不少集成商还是在“攒机器、低价卖”，如今倚仗低成本竞争的路已不再好走，下游客户开始更加看重储能系统整体的运行性能、安全保障、运营收益。

未来随着新能源装机量渗透率升高、储能系统利用率提升，整个新能源产业会从新型电力系统平稳运行、源荷互动的角度出发，更加关注储能系统与电网之间的智能协同能力。

储能项目装机量预计今年将有更高增长幅度。根据CNESA预测，理想场景下，2023年国内新型储能新增投运装机规模将达到18GW左右。预计2027年新型储能累计规模将达到138.4GW，2023-2027年复合年均增长率（CAGR）为60.3%。

储能系统这块快速增长的蛋糕将被哪些优秀的玩家瓜分，格局将在激烈的淘汰赛过后逐渐清晰。

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本文来自微信公众号“数字时氪”（ID:digital36kr），作者：张丞，36氪经授权发布。