Bùng nổ thị trường lưu trữ năng lượng bằng pin

Hoàng Lâm

11/08/2023

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của xe điện toàn cầu, thị trường cho các hệ thống lưu trữ năng lượng pin đang phát triển nhanh chóng. Với giai đoạn tiếp theo của các mục tiêu của Thỏa thuận Paris đang đến rất nhanh, các chính phủ và tổ chức ở khắp mọi nơi trên thế giới đang tìm cách tăng cường áp dụng các nguồn năng lượng tái tạo.

Một số khu vực sử dụng nhiều năng lượng nhất đang có thêm động lực để theo đuổi các giải pháp thay thế năng lượng truyền thống. Ở châu Âu, động cơ bắt nguồn từ một cuộc khủng hoảng năng lượng. Tại Mỹ, Đạo luật Giảm lạm phát, luật năm 2022, phân bổ 370 tỷ USD cho các khoản đầu tư năng lượng sạch.

Những phát triển này đang thúc đẩy thị trường cho các Hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS). Lưu trữ pin là một yếu tố hỗ trợ thiết yếu trong việc tạo ra năng lượng tái tạo, giúp các giải pháp thay thế đóng góp ổn định cho nhu cầu năng lượng của thế giới bất chấp đặc tính không liên tục vốn có của các nguồn cơ bản. Tính linh hoạt mà BESS cung cấp sẽ giúp nó trở thành một phần không thể thiếu trong các ứng dụng, tối ưu hóa khả năng tự tiêu thụ và nguồn điện dự phòng trong trường hợp mất điện. Những ứng dụng đó đang bắt đầu mang lại nhiều lợi nhuận hơn khi giá pin giảm.

Tất cả điều này đã tạo ra một cơ hội đáng kể. Theo phân tích của McKinsey, hơn 5 tỷ USD đã được đầu tư vào BESS vào năm 2022, tăng gần gấp ba lần so với năm trước. McKinsey kỳ vọng thị trường BESS toàn cầu sẽ đạt từ 120 tỷ đến 150 tỷ USD vào năm 2030, lớn hơn gấp đôi quy mô hiện nay. Nhưng đây vẫn là một thị trường bị phân mảnh, với nhiều nhà cung cấp đang băn khoăn không biết cạnh tranh ở đâu và như thế nào. Hiện đang là lúc để tìm ra những cơ hội tốt nhất sẽ ở đâu trong thị trường BESS đang tăng tốc nhanh chóng và bắt đầu chuẩn bị cho chúng.

Cơ hội

Cách tốt nhất để hiểu được các cơ hội liên quan đến BESS là phân khúc thị trường theo ứng dụng và quy mô người dùng. Có ba phân đoạn trong BESS: cài đặt quy mô tiện ích phía trước đồng hồ đo (FTM), thường lớn hơn 10 megawatt giờ (MWh); lắp đặt công nghiệp và thương mại sau đồng hồ đo (BTM), thường nằm trong khoảng từ 30 kilowatt-giờ (kWh) đến 10 MWh và hệ thống lắp đặt BTM dân dụng, thường dưới 30 kWh.

McKinsey đánh giá BESS về quy mô tiện ích, vốn đã chiếm phần lớn công suất mới hàng năm, sẽ tăng trưởng khoảng 29% mỗi năm trong phần còn lại của thập kỷ này. Đây là mức tăng trưởng nhanh nhất trong ba phân khúc. Dự báo 450 đến 620 gigawatt giờ (GWh) trong cài đặt quy mô tiện ích hàng năm cho năm 2030 sẽ mang lại cho BESS quy mô tiện ích chiếm tới 90% tổng thị trường trong năm đó.

Khách hàng của việc lắp đặt FTM chủ yếu là các công ty tiện ích, nhà điều hành lưới điện và nhà phát triển năng lượng tái tạo đang tìm cách cân bằng tính gián đoạn của năng lượng tái tạo, cung cấp dịch vụ ổn định lưới điện hoặc trì hoãn các khoản đầu tư tốn kém vào lưới điện của họ. Các nhà cung cấp BESS trong phân khúc này thường là các nhà sản xuất pin tích hợp theo chiều dọc hoặc các nhà tích hợp hệ thống lớn. Họ sẽ tự phân biệt dựa trên chi phí và quy mô, độ tin cậy, hồ sơ theo dõi quản lý dự án và khả năng phát triển các hệ thống quản lý năng lượng và giải pháp phần mềm để tối ưu hóa và kinh doanh lưới điện.

Việc triển khai BESS hiện đã diễn ra trên quy mô rất lớn. Một công ty năng lượng của Mỹ đang thực hiện một dự án BESS mà cuối cùng có thể có công suất 6 GWh. Một công ty khác của Mỹ, có lợi ích ư doanh trong và ngoài năng lượng, đã vượt qua con số đó, đạt 6,5 GWh trong các lần triển khai BESS vào năm 2022.

Phần lớn số tiền đổ vào BESS hiện đang dành cho các dịch vụ giúp tăng tính linh hoạt của các nhà cung cấp năng lượng. Về lâu dài, sự tăng trưởng của BESS sẽ bắt nguồn nhiều hơn từ việc xây dựng các công viên năng lượng mặt trời và trang trại gió, vốn sẽ cần pin để xử lý thời gian ngắn của chúng.

Các mô hình doanh thu cho BESS quy mô tiện ích FTM phụ thuộc rất nhiều vào động lực của các khu vực mà các nhà cung cấp đang tham gia. Hầu hết những người chơi BESS ở quy mô tiện ích đều theo đuổi chiến lược xếp chồng doanh thu hoặc tổng hợp doanh thu từ nhiều nguồn khác nhau. Họ có thể tham gia vào các dịch vụ phụ trợ, chênh lệch giá và đấu giá năng lực. Chẳng hạn, nhiều cài đặt BESS ở Vương quốc Anh hiện đang xoay quanh các dịch vụ phụ trợ như kiểm soát tần số. Ý có những người chơi BESS đã đột phá bằng cách giành được một trong những cuộc đấu giá công suất tập trung vào năng lượng tái tạo của đất nước. Các cơ hội ở Đức xoay quanh việc tránh nâng cấp lưới điện tốn kém. Những người chơi BESS đã có được sức hút trong phân khúc tiện ích FTM đã hiểu giá trị của việc phản hồi riêng lẻ với các quốc gia và quy định của họ so với việc sử dụng một chiến lược thống nhất.

Giá trị trong phân khúc thương mại và công nghiệp

Thương mại và công nghiệp (C&I) là phân khúc lớn thứ hai và tốc độ CAGR 13% mà McKinsey dự báo cho phân khúc này sẽ cho phép C&I đạt từ 52 đến 70 GWh trong các khoản bổ sung hàng năm vào năm 2030.

C&I có bốn phân đoạn. Đầu tiên là cơ sở hạ tầng sạc xe điện (EVCI). Theo Trung tâm nghiên cứu di động tương lai McKinsey, xe điện sẽ tăng từ khoảng 23% tổng doanh số bán xe toàn cầu vào năm 2025 lên 45% vào năm 2030. Sự tăng trưởng này sẽ đòi hỏi phải mở rộng nhanh chóng các trạm sạc thông thường và supercharge, gây áp lực lên cơ sở hạ tầng lưới điện hiện tại và đòi hỏi phải nâng cấp tốn kém, mất thời gian. Để tránh điều này, các công ty và chủ sở hữu trạm sạc có thể chọn đặt BESS trên tài sản của họ. Mối quan hệ đối tác đã được hình thành giữa người chơi BESS và nhà sản xuất EV để xây dựng nhiều EVCI hơn, kể cả ở những địa điểm xa xôi.

Phân đoạn tiếp theo của C&I là cơ sở hạ tầng quan trọng như tháp viễn thông, trung tâm dữ liệu và bệnh viện. Trong phân đoạn này, ắc quy axit-chì thường cung cấp dự phòng tạm thời thông qua nguồn điện liên tục trong thời gian mất điện cho đến khi có điện trở lại hoặc bật máy phát điện diesel.

Ngoài việc thay thế pin axit-chì, các sản phẩm BESS lithium-ion cũng có thể được sử dụng để giảm sự phụ thuộc vào máy phát điện diesel ít thân thiện với môi trường hơn và có thể được tích hợp với các nguồn tái tạo như điện áp mái. Trong một số trường hợp nhất định, năng lượng dư thừa được lưu trữ trên pin có thể cho phép các tổ chức tạo doanh thu thông qua các dịch vụ lưới điện. Một số công ty viễn thông và chủ sở hữu trung tâm dữ liệu đã chuyển sang sử dụng BESS như một giải pháp cung cấp điện liên tục của họ và vì những lợi ích bổ sung mà BESS mang lại.

Phân ngành thứ ba là cơ sở hạ tầng công cộng, tòa nhà thương mại và nhà máy. Tiểu phân khúc này sẽ chủ yếu sử dụng các hệ thống lưu trữ năng lượng để giúp tiết kiệm năng lượng tối đa, tích hợp với năng lượng tái tạo tại chỗ, tối ưu hóa khả năng tự tiêu thụ, các ứng dụng dự phòng và cung cấp dịch vụ lưới điện.

McKinsey tin rằng BESS có khả năng giảm tới 80% chi phí năng lượng ở những khu vực này. Lập luận ủng hộ BESS đặc biệt mạnh mẽ ở những nơi như Đức, Bắc Mỹ và Vương quốc Anh, nơi thường áp dụng phí yêu cầu.

Phân đoạn C&I cuối cùng bao gồm các môi trường khắc nghiệt, các ứng dụng cho khai thác mỏ, xây dựng, thăm dò dầu khí và các sự kiện như lễ hội ngoài trời. Nguồn gốc của sự tăng trưởng sẽ là do khách hàng sẽ rời bỏ các máy phát điện chạy bằng dầu diesel hoặc khí đốt để chuyển sang các giải pháp phát thải thấp như BESS và máy phát điện hybrid. Yếu tố chính thúc đẩy việc áp dụng trong phân khúc này là các quy định sắp tới. Nhiều công ty thực hiện chuyển đổi sẽ bắt đầu bằng cách chuyển đổi sang các giải pháp máy phát điện lai hơn là ngay lập tức chuyển hoàn toàn sang BESS

Người tiêu dùng cụm dân cư

Hệ thống lắp đặt cho khu dân cư đạt công suất khoảng 20 GWh vào năm 2030 đại diện cho phân khúc BESS nhỏ nhất. Nhưng khu dân cư là một phân khúc hấp dẫn tạo cơ hội cho sự đổi mới và khác biệt trong các lĩnh vực, từ kho lưu trữ tại nhà truyền thống đến việc tạo ra các lưới điện siêu nhỏ ở các cộng đồng xa xôi. Từ góc độ bán hàng, BESS có thể được đi kèm với các tấm quang điện hoặc tích hợp vào nhà thông minh hoặc hệ thống sạc EV tại nhà.

Các sản phẩm phù hợp sẽ giúp khách hàng dân cư đạt được các mục tiêu như tự cung tự cấp, tối ưu hóa khả năng tự tiêu thụ và giảm mức tiêu thụ điện năng tối đa và chúng có thể có nghĩa là tỷ suất lợi nhuận cao hơn trong lĩnh vực này. Cuộc khảo sát người tiêu dùng gần đây của McKinsey về việc mua năng lượng thay thế cho thấy rằng sự quan tâm đến sản phẩm BESS sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố, bắt đầu từ giá cả, độ an toàn và dễ lắp đặt.

Trong một thị trường mới như thế này, điều quan trọng là phải hiểu được doanh thu và lợi nhuận tiềm năng liên quan đến các sản phẩm và dịch vụ khác nhau. Chuỗi giá trị BESS bắt đầu với các nhà sản xuất linh kiện lưu trữ, bao gồm pin và gói, bộ biến tần, vỏ và các thành phần thiết yếu khác trong sự cân bằng của hệ thống. Theo ước tính của McKinsey, các nhà cung cấp trong phần này của chuỗi sẽ nhận được khoảng một nửa tổng lợi nhuận thị trường BESS.

Sau đó là các hoạt động tích hợp hệ thống, bao gồm thiết kế và phát triển tổng thể các hệ thống quản lý năng lượng và phần mềm khác để làm cho BESS trở nên linh hoạt và hữu ích hơn. McKinsey hy vọng những nhà tích hợp này sẽ nhận được thêm 25 đến 30 phần trăm lợi nhuận có sẵn.

Điều gì đang xảy ra trong lĩnh vực công nghệ pin?

Từ góc độ công nghệ, các chỉ số pin chính mà khách hàng quan tâm là tuổi thọ và khả năng chi trả. Pin Lithium-ion hiện đang chiếm ưu thế vì đáp ứng được nhu cầu của khách hàng. Cực âm coban mangan niken từng là hóa chất chính của pin, nhưng lithium iron phosphate (LFP) đã vượt qua nó như một lựa chọn rẻ hơn.

Các khách hàng của lithium iron phosphate dường như sẵn sàng chấp nhận thực tế rằng LFP không mạnh bằng pin niken ở một số khu vực nhất định, chẳng hạn như mật độ năng lượng. Tuy nhiên, lithium khan hiếm, điều này đã mở ra cơ hội cho một số lĩnh vực thú vị và hấp dẫn khác. các công nghệ pin đầy hứa hẹn, đặc biệt là các tùy chọn dựa trên tế bào như natri-ion (Na-ion), natri-lưu huỳnh (Na-S).

Chắc chắn là pin natri-ion vẫn đứng sau pin lithium-ion ở một số khía cạnh quan trọng. Pin natri-ion có vòng đời thấp hơn (2.000 – 4.000 so với 4.000 – 8.000 đối với lithium) và mật độ năng lượng thấp hơn (120–160 watt-giờ trên mỗi kg so với 170–190 watt-giờ trên mỗi kg đối với LFP). Tuy nhiên, natri-ion có khả năng ít tốn kém hơn, rẻ hơn tới 20% so với LFP, theo phân tích của McKinsey, và công nghệ này tiếp tục được cải thiện, đặc biệt là khi quá trình sản xuất đạt quy mô lớn.

Một ưu điểm khác là an toàn, pin natri ít bị thoát nhiệt hơn. Ngoài ra còn có một trường hợp bền vững đối với pin natri-ion, vì tác động môi trường của việc khai thác lithium là rất cao.

Tất cả những điều này làm cho pin natri-ion có khả năng chiếm được thị phần ngày càng tăng trên thị trường BESS. Thật vậy, ít nhất 6 nhà sản xuất dự kiến sẽ bắt đầu sản xuất pin natri-ion vào năm 2023. Rõ ràng, các nhà cung cấp sẽ phải đưa ra quyết định về việc đặt cược vào công nghệ nào. Các nhà tích hợp có thể muốn thiết lập hệ thống của họ sao cho quá trình chuyển đổi sang pin natri-ion trở nên đơn giản khi pin trở nên phổ biến rộng rãi.

Công thức nào để thành công trong thị trường BESS?

Đây là một câu hỏi quan trọng do có nhiều phân khúc khách hàng, các mô hình kinh doanh khác nhau đang tồn tại và sự thay đổi công nghệ sắp xảy ra. Có một số xu hướng có thể góp phần vào sự thành công trên thị trường.

Đầu tiên là xác định nhu cầu chưa được đáp ứng trong chuỗi giá trị. Trong một ngành non trẻ như thế này, các công ty phải suy nghĩ về các sản phẩm và dịch vụ khác mà họ có thể tham gia, cho dù thông qua các động thái hữu cơ hay vô cơ. Chẳng hạn, có điều gì ngăn cản một nhà tích hợp hệ thống thực hiện việc đóng gói pin trong nhà không? Hay từ việc đồng phát triển một loại hóa chất tế bào mới với một nhà sản xuất pin? Đối với vấn đề đó, có điều gì ngăn cản nhà sản xuất pin bổ sung khả năng tích hợp hệ thống hoặc dịch vụ để thu hút một phân khúc BESS cụ thể, chẳng hạn như tiện ích không?

Phần mềm là một lĩnh vực đặc biệt quan trọng để khám phá. Giá trị của các hệ thống lưu trữ có thể sẽ phát triển từ chỉ phần cứng thành phần mềm kiểm soát và nâng cao hệ thống, mở ra cơ hội nắm bắt các phân khúc khách hàng lớn hơn và tỷ suất lợi nhuận cao hơn. Người chơi BESS cần sớm phát triển những khả năng này.

Thứ hai, xây dựng khả năng phục hồi trong chuỗi cung ứng. Nhiều thành phần BESS quan trọng (từ tế bào pin đến chất bán dẫn trong bộ biến tần và hệ thống điều khiển) phụ thuộc vào chuỗi cung ứng phức tạp, dễ bị sốc nguồn cung từ nhiều nguồn, bao gồm cả tình trạng thiếu nguyên liệu thô và thay đổi quy định. Quan hệ đối tác chiến lược, đa nguồn cung ứng và tìm nguồn cung ứng địa phương đều là những đòn bẩy cần xem xét khi xác định chiến lược chuỗi cung ứng, đồng thời không quên một sự thay đổi công nghệ tiềm năng. Ngoài các thành phần BESS, một nút cổ chai khác đối với những người trên thị trường là khả năng và năng lực kỹ thuật, mua sắm và xây dựng (EPC), đặc biệt đối với các ứng dụng phía trước đồng hồ đo. Quan hệ đối tác chiến lược với những người chơi EPC lớn sẵn sàng cài đặt BESS quy mô lớn là rất quan trọng để đảm bảo thực hiện thành công các dự án BESS.

Thứ ba, tập trung vào các tính năng quan trọng nhất của sản phẩm. Thông số kỹ thuật của sản phẩm nên phản ánh những gì khách hàng quan tâm. Việc có một chiến lược phân khúc khách hàng thông báo lộ trình sẽ làm tăng khả năng mọi tính năng đều quan trọng đối với khách hàng. Cách tiếp cận như vậy đặc biệt quan trọng vì cạnh tranh về giá có thể vẫn là một thực tế lâu dài trên thị trường BESS. Lộ trình sản phẩm phù hợp cũng sẽ làm tăng khả năng có một đề xuất bán hàng độc đáo trong bất kỳ phân khúc nào mà công ty tham gia. Ví dụ: đưa ra quyết định đúng đắn về kiến trúc hệ thống và tích hợp với cơ sở hạ tầng khách hàng hiện có (giả sử bằng cách kết hợp dòng điện một chiều với công nghệ quang điện) có thể làm giảm các rào cản gia nhập đối với nhiều khách hàng.

Thứ tư là suy nghĩ lớn và di chuyển nhanh chóng. Với việc BESS đang được chú ý và doanh thu bắt đầu tăng nhanh, giờ không phải là lúc để chơi an toàn. Mặc dù đúng là thị trường rất phân mảnh, nhưng cũng đúng là một số người chơi lớn hơn đang bắt đầu tích lũy thị phần. Điều này làm tăng cổ phần cho tất cả các công ty, đặc biệt là đối với những công ty nhỏ có thể đã bắt đầu từ một thập kỷ trước như các dự án nghiên cứu và hiện đang ngồi trên tài sản trí tuệ có giá trị. Các công ty này có thể sẽ phải chấp nhận một số rủi ro để có cơ hội giành được thị phần và tránh bị các công ty lớn hơn lấn lướt.

Thị trường BESS đang trong giai đoạn phát triển bùng nổ, những người chơi không nhanh chân bây giờ sẽ bỏ lỡ. Những người chiến thắng trên thị trường sẽ là những công ty thể hiện được bốn điều cần thiết để thành công. Những người chiến thắng này sẽ tạo ra giá trị trong một thị trường mới khi quá trình chuyển đổi năng lượng tăng tốc.