全球家用及小型商用光伏储能市场浅析

近日TESLA Energy 发布的两种用途的电池：家用PowerWall和商用的PowerPack，凭借10年质保，10kWh/3500USD, 7kWh/3000USD 的颠覆性储能电池组价格，在储能行业引起热议，连续多时蝉联行业头条新闻。Tesla这一颠覆性性价比电池组结合早先Sony 发布的10年质保、580欧元/1.2kWh的电池组，已经成为行业标杆，推动其他储能电池生产和成组商纷纷大幅下调储能电池价格，甚至出现国内主要电池企业拦腰折价的现象。

GMDE作为国内外最早涉足光伏储能领域的企业之一，在过去数年里，辗转开发欧洲市场、澳洲市场、亚非拉市场和国内市场，专注于光储逆变器及系统解决方案的开发， 通过与海内外的客户、同行的频繁沟通交流，对于光储行业有了一个粗浅的把握。笔者不才，今日与行业各位简单分享，希冀本文能助行业同仁更加宏观地把握整个家用及小型商用光储市场，在2016年底、2017年初共同推动光储市场到达预期的行业巅峰。不足之处还望各位行业专家批评指正。

1. 主要的应用领域

在我看来，目前家用及中小型商用储能系统的应用主要包括四大领域：

1）应用于全球光伏储能领域，将光伏的自发自用率从30%提升至80%；

2）对于有峰谷电价的市场，比如澳洲、北美（加州等）市场， 实现削峰填谷，能量的时移；

3）对于存在需量电费（Demand Charge）的地区， 譬如澳洲及国内的商用大楼、工业厂房，削减需量，实现用电峰值功率下调至70%，节能减排；

4）分布式存储单元构建中大型储能电站，分布式安装，集中式控制，实现能源互联网扩展模式：对海量信息和数据进行系统化、专业化运用的大数据分析，推动行业向智能城镇化方向发展。

主要的技术路线和技术水平和市场需求趋势

一个家用/小型商用光储系统主要包括两大核心设备： 电力电子转换设备（逆变器/PCS）和储能电池组。 GMDE的核心优势在于电力转换设备，因此电池组技术路线相关我们留给比我们更专业的电池专家们剖析，我们只来浅谈逆变器的相关技术路线及发展趋势。

2. 现有技术路线和市场发展现状

1)交流耦合Vs.直流耦合方案

目前市场上常见的光储系统一般有两种架构:交流耦合方案，一般用于将已有的光伏系统升级为光储一体系统，或者用于搭建多台并联扩容的新装光储系统，GMDE目前拥有6/15/18kW成熟的电池逆变器可应用于交流耦合方案中， 其中18kW的电池逆变器还可支持多台并联进行商用系统的扩容； 直流耦合方案，光伏和电池共用DC-AC模块，主要用于新装的光储系统中，考虑到逆变器单体的尺寸、容量及架构复杂性，通常在小功率光储一体系统中采用。目前GMDE 拥有3.7/5/6/9kW 等多款成熟的光储混合逆变器可适用于直流耦合的方案中。

2）并离网切换

根据光储系统是否接入或馈入公共交流电网，目前光储系统包括三类：纯并网型光储（Grid-tied）、并离网切换型（on/off auto-switching）、纯离网型光储系统(off-grid)。 目前并网型和并离网切换型主要应用于欧洲、澳洲和国内等电网比较稳定的市场区域，而离网型应用于亚非拉或岛屿等无电网接入或市电不稳定的基本照明用电领域，并离网切换型也定位于于亚非拉等市电不稳定的富人区电力供应。

3）单三相产品电压设计

根据市电接入家庭的家庭进户线及系统功率情况，我们的家用及小型商用光储逆变器设计有单相和三相之分。一般情况下，小于4.6kW的光储系统多为单相光储系统，除美洲市场以外，市电额定电压基本在220/230/240Vac； 而对于≥5kW的光储系统，主流市场如欧洲、澳洲等倾向于三相电压设计，额定电压在3相380-400Vac。

北美市场由于其各地市电电压相位的差异性，而要求特殊的产品设计，譬如110Vac，270Vac等产品电压设计。

技术路线发展趋势

4） 电力不平衡问题： 三相均衡输出和三相不均衡输出

随着储能系统安装量的增加， 越来越多的企业和用户开始关心不平衡负载的问题。 在德国，大于4.6kW的光伏系统根据FNN（德国并网法规VDE AR-N 4105的制定方）建议采用三相馈网设计。

德国一些系统安装商的传统做法是：采用三台单相储能逆变器接在交流电网的每一相上面来实现三相不均衡输出，以解决负载侧每一相的瞬时功率不对称问题。这是一种直接的解决方案，但是这一解决方案却带来的系统成本两倍乃至三倍的增长。从技术上具有可行性，但却不是最经济的，很难有投资回报性。

目前GMDE已经在实验室成功开发了只增加30%单台储能逆变器成本的方式，实现三相不均衡输出的产品。因而一旦主要市场的电力公司提出三相不均衡输出的强制要求，GMDE可以在三个月内向市场提供符合要求的产品。

5）高电池侧电压VS 48Vdc低电池侧电压

一直以来，光储系统是采用48Vdc低电池电压设计还是200Vdc以上的高电压设计都被行业人士所热议。 GMDE目前的产品设计中既有高压设计也有低压设计。 目前在我们看来，48V低电压系统主要优势在于在欧洲人们认为低于60V的电压是安全电压， 因而48V让终端客户感觉更安全；第二，早起的储能电池的BMS技术主要是沿袭通信行业，48V的标准化电池模块可以以更好的价格更容易从市场上获得，高压BMS成本居高不下； 而200V以上的电池直流侧高压设计，则存在同等情况下系统效率高10%以上、逆变器内部架构更简单、以及民用到商用产品的通用性更好的优势。以我个人来看，我更倾向于高压方案，尤其是TESLA的Powerwall是350V-450V的直流侧电压这一事实，必将大大提高终端客户对于高压系统的接受程度； 同时，高压又具有效率高的先天性优势，光储系统要想市场化，系统效率的影响举足轻重。 随着电动汽车行业的发展，高压BMS的成本也会逐步下降，相信在不久的将来，高压会成为市场的主流。

6）分布式VS集中型光储

从纯光伏系统的经验和行业发展规律来看，我们认为光储系统的未来在分布式光储系统安装但集中型系统监控和调度。国内金太阳项目的示范和推广以失败而告终，而分布式光伏系统却在多个地区如火如荼地展开，主要的原因在于解决了生产和需求地相匹配的问题。此外分布式安装、集中式控制， 这也与国内网能源互联网、智能城镇化的趋势相一致的。

3. 潜在光储市场及容量分析

根据全球权威研究机构IHS预测，全球并网住宅光伏储能市场总规模将从2014年的90兆瓦增长十倍至2018年的900兆瓦之多。至2017年，光伏与储能市场总额将会达到300亿美元。其中有190亿将来自于并网系统。2017年，储能将会增加额外的100亿美元的收益。

4. 市场上主要的玩家剖析、行业整合趋势

SMA Solar Technology AG是全球领先的专业逆变器生产供应商，成立于1981年，总部位于德国卡塞尔市的Niestetal。拥有员工人数超过4000人。拥有占地18500平方米的全球最大光伏逆变器生产基地。SMA的主要业务领域是开发和生产各种型号的光伏逆变器，功率从1kW到1.25MW不等。研发生产的光伏系列设备主要包括并网逆变器Sunny Boy/Sunny Mini Central/SunnyTripower/Sunny Central、双向独立运行逆变器Sunny Island 、风力并网逆变器WindyBoy、并网备用发电设备Sunny Backup、燃料 电池逆变器Hydro Boy其中光伏并网和双向独立运行逆变器为其主要产品。

Nedap公司是一家荷兰的技术公司。其主要营业地点是赫龙洛，荷兰。它在比利时，法国，德国，英国，荷兰和西班牙的子公司。Nedap成立于1929年,自1947年以来一直在股票交易所上市,拥有超过700名员工。主要产品为PowerRouter.

GMDE 公司是一家逆变器研发和市场营销中心位于上海的高新科技企业。依托于上市的母公司来组织生产和确保产品品质，我们在德国、英国、澳洲、东南亚及国内等多个市场全面进行光储逆变器的推广。目前我们拥有3-20kW的领先而全面的光储逆变器及系统解决方案，在2015年1月GMDE 在TUV 莱茵“质胜中国”颁奖典礼上被评为“最佳光伏储能逆变器”，与华为（分布式光伏逆变器）和合肥阳光（集中型光伏逆变器）并列。

比亚迪股份有限公司（简称“比亚迪”）创立于1995年，横跨IT、汽车和新能源三大产业。在新能源领域，比亚迪成功推出了太阳能电站、储能电站、电动车、LED和电动叉车等新能源产品，并在全球多个国家和地区推广应用。凭借其的铁电池技术，其推出了光储系统解决方案。

浙江艾罗电源有限公司(SolaX Power Co.,Ltd)是桑尼能源下属子公司，是全球专业的户用新能源解决方案供应商，是集研发、生产及销售储能逆变器、并网逆变器为一体的高科技企业，也是国内并网逆变器主要生产厂商。产品主要有储能机X-Hybrid（3KW、3.7KW、5KW），及各类光伏逆变器。

随着光储市场的不断成熟，目前越来越多的跨国跨界企业大佬，譬如特斯拉、苹果、国内四大面板厂等，纷纷推出其光储一体化产品或解决方案， 以各种商业模式纷纷介入光储市场，以期在2017年初光储行业迎来爆发之际占据行业一席之地，创造其企业新的增长点。

5. 储能系统成本发展趋势及投资回报性

众所周知，目前储能市场大规模市场化发展的两大瓶颈在于：核心部件电池组（电芯+BMS）成本高和系统效率低。

目前逐步实现投资回报性的驱动因素包括：

1） 电池组成本不断下降： 近日TESLA Energy 发布的两种用途的电池，家用PowerWall和商用的PowerPack，凭借10年质保，10kWh/3500USD, 7kWh/3000USD 的颠覆性储能电池组价格，在储能行业引起热议，连续多时蝉联行业头条新闻。Tesla这一颠覆性性价比电池组结合早先Sony 发布的10年质保、580欧元/1.2kWh的电池组，已经成为行业标杆，推动其他储能电池生产和成组商纷纷大幅下调储能电池价格，甚至出现国内主要电池企业拦腰折价的现象。预计2016下半年，储能行业将基本攻克储能电池成本高的瓶颈，投资回报年限大大缩短。

2） 电池侧高压版方案帮助实现高系统效率：根据我们的实际经验，高压版（200Vdc及以上）储能系统的系统效率可比低压版(48Vdc) 提升10%-20%左右。Tesla这一次发布的电池组产品的另一大颠覆之处在于民用型电池组其直流侧电压为350Vdc-450Vdc。

2）FIT减少：在2010-2013年分布式光伏系统安装高潮过后，目前主要海外市场如德国及周边、澳洲的上网电价补贴（FiT）不断下降，其中澳洲光伏、人口集聚的三大州，VIC/NSW/QS 上网电价补贴已经从起初的60澳分/度电降至6澳分/度电左右，并且澳洲有一些州的5年期上网电价补贴纷纷到期，低FiT下安装光储一体化系统最大化自发自用已成必然；德国、奥地利等国也从最初的40多欧分/度电的并网补贴变为目前的新装补贴10欧分/kWh，并且每年以12%左右的速率递减。

3）峰谷差价: 目前在澳洲等市场民用从电网取电基于时段存在较大的峰谷差价，由于储能能够帮助时移光伏产生的电能，提高了储能系统应用的经济性；同时对于澳洲和中国的一些商用电力系统，同时存在着峰谷差价和按需求收费（Demand Charge）、超额加倍罚款的特点，产生了应用商用储能系统进行削峰填谷的刚需。

4）电价上涨: 随着能源使用成本的不断攀升和化石能源的消耗，目前海外众多市场的电力价格都在以每年超过5%的速度增长。其中典型的，德国目前的电价水平已经达到30欧分/kWh, 丹麦电价为36欧分/kWh。

在各种驱动因素作用下储能市场将不断向市场化和规模化发展，根据我们的建模计算和德国GTAI的市场分析报告，一旦系统效率可实现80%-85%， 储能终端成本可降低至800欧元/kWh, 系统质保在7年乃至10年，对于主要储能市场而言，即便不依赖政府补贴，也可实现经济回报性，储能市场有望在2017年前迎来市场的爆发。