安防-超异构融合-储能战争分析
安防-超异构融合-储能战争分析
很多年前,特斯拉创始人马斯克就曾表达对储能板块业务的期望:可以发展到与汽车业务不分伯仲,甚至超越汽车业务。
而在十一年前,“汽车大王”王传福就提出了比亚迪的三大绿色梦想:太阳能电站梦想、储能电站梦想和电动汽车梦想。
朋友,也许你没注意过,比亚迪的简称是BYD,全称“build your dreams”,意思是:“成就梦想”。这家企业在2022年前三季度累计卖出118万台新能源汽车,成为全球销量之冠。
另一位行业大佬,宁德时代副董事长黄世霖也曾积极预测:储能未来的市场规模可能超过动力电池,可以用万亿来衡量产值。
这是多年来储能相关所有心怀梦想的人共同预测:那是以万亿计大赛道哈!
而在2020年“双碳”目标提出后,无数的人又喊起同样的话:储能的春天真的来了!
但这样的话,我们也听了至少四五年!我们常常以为春天快来了,却发现进入了冬天;我们以为产业陷入死局,快撑不下去的时候,政策或“相关部门”,又会给你一点春天到来的意思。
过去的两三年,储能产业里,巨大的市场热情下,一些企业的日子却极为难过!我们甚至忍不住用“可怜”来形容。这期间,不少资本跨界涌入储能,一些企业却无奈离开。
三年前的春天,原本趁着2018年市场行情井喷,打算在当年大干一场的储能商,突然发现:单是活下去就几乎用尽全力。而三年后的今天,储能供应链上游价格暴涨之下,很多企业业绩冰冷,毛利下滑,频现“劣币驱除良币”,而频发的安全问题,依然考验行业的未来发展。
黑鹰曾问过一位储能商,为什么在品宣上不高调一点?他委屈:我们能活着都不错啦,都低到尘埃里去了,咋高调啊?
在光伏领域,如果你问问那些布局了储能业务的企业,在过去的两年里,他们的储能业务做得怎么样?回答要么是业务停滞,要么只在国外,要么还是亏损——能在储能业务上赚到钱的企业,寥寥无几。
过往三四年中,不止一位储能企业高管曾向黑鹰团队有类似感慨:“从来没有一个新兴产业像储能这样,还没开始大家就拼得你死我活了,苦哈哈的,都不挣钱!”
也不止一位储能企业朋友向黑鹰光伏咨询:“有没有合适的人或者企业,我们有几个项目想卖掉了,公司快活不下去了,我们准备撤了!”
当然,有想撤离的企业,也有无数跨界者,包括虎视眈眈的各种资本:“有没有认识好的创业创新型储能企业哈?我们很想参与到天使轮,并购也可以!”
“碳中和”大潮下,储能赛道的确定性极大提升,但要真正实现商业化与规模化发展,这个过程颇为煎熬且艰难。
及至2022年,在储能行业,劣币驱逐良币的故事,依然在频繁上演。
遥想十三年前,比亚迪在深圳坪山了建设了国内首个锂电储能电站。
转眼间,以锂电为代表的电化学储能在中国的历史已有十余年。这期间,储能行业几经沉浮,充满了波折与不易,一大批从业者和领军企业推动储能从示范走到了商业化的门槛前。
十余年的漫长积累,尤其在电动汽车的带动下,锂离子电池的成本下降超过了85%,储能系统的度电成本仅为原来的三分之一。但毋庸置疑的是,一个被众多企业(包括光伏产业的大佬们)看好的产业,目前仍面临巨大困境。
对于很多储能相关企业而言,长远的“天问”依然让人困惑:你是谁?你从哪里来,要到哪里去?
对于当前的储能产业而言,借用狄更斯《双城记》里的那句话:这是最好的时代,也是最坏的时代!
从各种产业历史来看,无论什么技术风口,都会有惨烈的竞争。
对所有的储能参与者来说,这是一条无比崎岖的山路,也是一条越走越宽的黄金大道。在这个完完全全属于资金技术资源密集型的战场上,是基于成本控制、安全管理、技术创新、经验积累等多维度的较量,唯有那些能够从低效益竞争对手中夺走市场份额的企业才能活下来,走下去,赢在最后。
回溯过往,一个被能源界、电力界等都视为必然崛起的希望产业,缘何在两三年里艰难前行?它的发展到底面临哪些掣肘?这个行业到底需要怎样的政策引导与支持?储能的未来到底会怎样?本文分为五大部分:
一、产业波折与洗牌
二、拷问储能电站质量
三、系统集成之困
四、储能的五座大山
五、需要怎样的政策?
钢铁侠”马斯克、“汽车大王”王传福、宁德时代黄世霖等三位大佬的伟大梦想背后,储能的商业化进程显然并不顺畅。
比如,2020财年,特斯拉储能业务占总营收的比重仅为6%;而比亚迪的储能业务,则并只体现在营收结构的“其他”项目中,对于营收的贡献不超1%。
根据CNESA全球储能项目库统计的数据,过去的三年,在有些季度,中国新增投运电化学储能项目的装机规模甚至出现了同比下降。虽然整体增长,但增幅颇为有限。这对此前数年来习惯从增长走向更快增长的业界来说,已是一个前所未有的挑战。
当然,风向并没有变,储能的机遇风口仍然在。过去一年多来,无论是在地理区域上,还是细分场景中,各类与储能相关的鼓励政策源源不断,储能被寄予众望的大势并没有逆转。只是时下的储能产业,就如同小镇青年一般,既有着强烈向上生长的欲望和野心,然而也容易迷失在真伪难辨的市场需求前。
在2018年以来,以电网侧为代表的储能浪潮驱使下,储能商提高了对未来的期望。但商业模式依然模糊不明,以及细分市场局部萎缩(用户侧尤为突出)的现状,显然让众多公司感到无所适从。
一方面,和储能有关的政策依然在延续、完善。两年多以来,在中央部委和各地方政府的推动下,几乎所有可能用到储能的地方都有相关文件出台,从而形成了一个包括针对现货、辅助服务、光储充、商业楼宇、梯次利用、需求侧响应、可再生能源并网乃至绿色产业目录在内的储能文件家族。
不过另一方面,虽然各种文件林林总总,但能切实激发市场动力的政策却屈指可数。有些政策创造了真需求,有些不能说是伪需求,但在成本核算之下,实在难以为继,市场规模也聊胜于无,暂时只能起到摇旗呐喊助长声势的舆论效果。
类似诸多政策中,有些甚至是踩了刹车。如你所知,发改委在2019年5月正式公布的《输配电定价成本监审办法》,明确规定储能电站不可列入输配电成本,这对电网侧储能发展的制约影响不言而喻。而蒙西电网“两个细则”2019版修订稿,则让调频补偿价格直接腰斩。政策的不稳定,很容易导致刚集结起来的投资力量溃散。
归根到底,中国储能产业能否穿越重重迷雾,走向商业化的大江大海,关键还是在于需求、安全和成本这三大要素。一些政策确实能创造需求,但安全和成本才是需求的基础。
过去两三年,储能的相对沉寂和挣扎,根本原因即在于投资收益的不可控因素,并未随时间的推移而消失。反而在国内外一系列安全事故的影响下,增加了投资决策的阻碍力。
相比2018年,2019、2020和2021三年,安全问题所带来的消极矛盾更为突出。外有韩国储能电站连番起火,最终被迫全行业扫荡式整顿的启示;内有国内多起事故发生后,舆论语焉不详,业界噤若寒蝉,从而以讹传讹导致病毒式恐慌。这些都让业主、投资者和政策制定者难免顾虑重重。
事实上,不仅是在韩国,在中国安全问题也已成为储能产业面临的瓶颈之一。
据黑鹰光伏梳理,国内储能在电网侧、发电侧、用户侧均出现过不同程度的火灾事故。虽然鲜有正式的通报和报道,但事故是客观存在的,这也一度成为储能圈内争议的焦点。
而这些事故的背后是多重原因造成的。过去几年,储能市场逐渐升温,各路资本相继进入。在行业的初期,市场难免鱼龙混杂,既有宁德时代、比亚迪这样的独角兽,也有大量企图赚快钱的中小企业。
在市场不成熟的前提下,从业主、投资商到设备商,更在意的是价格和成本,对产品的风险控制和安全并没有足够的认识。同时,起火事故的背后还折射出现有监管能力的缺失。与电动汽车行业100多项国家标准相比,储能行业的国家标准还不到20项,且其消防安全国标至今不存在。
特别值得注意的是,广义的安全还包括质量及寿命问题。以AGC储能调频为例,按照设计寿命,电池组深浅组合充放需保障3年以上,但在一些电站的实际运行中,由于电池跟调度指令跟的太狠,衰减得过快,本身充放值也未达到理论数据,以至才投运半年就需大规模更换,这不仅存在质量隐患,也意味着原有的全周期投资收益逻辑完全不能成立。
在成本问题上,由于近来一些关键原材料价格维持较高位置,储能系统的度电成本并未显著下滑。不过,TÜV莱茵去年针对储能商做过一次调研,有高达64.3%的储能商认为未来三四年里储能电池(pack)的价格会降至0.8元/wh以下,将比此前的1-1.2元/wh有较为显著的下降。
随着技术的进步,电池乃至整个系统的成本下降是可以预期的趋势。成本突破临界点,就是抵近商业化的时刻,行业也无可避免的到了大洗牌的前夜。
和国外市场独立系统集成商较为活跃不同的是,中国储能产业链上的几乎所有玩家都在向集成方向走,电池和PCS等设备厂商、风光设备厂商、项目开发商、电网公司、电动车企,各路力量都涉足到系统集成乃至项目投资。
做系统集成或项目投资,虽然比单纯的设备供应利润更多,但也需要公司具有更为雄厚的财力。
中国储能市场的设备供应商,多数为从动力电池、光伏和电力设备等行业跨界而来。目前的储能市场,还不足以支撑起一家以储能为主业的独角兽,也不足以让跨界而来的大公司,倾注公司主要的资源来扩张。
储能产业过去两年之所以有疲惫之感,和市场上过往几年在储能行业风生水起的公司,不约而同的在其它主业上遭遇困境,从而拖累了行业的整体进取表现。
BNEF一份研究报告认为,随着中国储能市场规模扩大、商业模式逐渐成熟,电池和PCS厂商将逐渐回归到设备供应商的角色,而具有更强财务能力的能源企业、工业企业将成为主要的项目开发商。
那么,随着这个回归的过程,在技术上有重大突破(更多的是电池公司),企业主营业务群协同良好的公司将会脱颖而出,他们既具有成本和产品优势,也拥有良好的财务基本面,很容易通过几场关键的厮杀战,将尾端的公司淘汰出主战场。
不过,由于储能场景丰富多样,差异化的产品和商业模式,还是可以给大小玩家创造不同的空间。单就最近两年来看,中国储能市场,依然会有不少亮点值得期待。
及至2021年初,包括安徽合肥市、陕西西安市、广西贺州市、湖南、海南、河南焦作市、青海等7省/市已经明确出台了光伏配储能相关补贴政策,最高1元/干瓦时!
同时,广东、陕西、吉林、内蒙、安徽、甘肃、湖北、宁夏、青海、西藏、云南、广西等十余个个省将“光伏+储能”写入了“十四五”规划。这就意味着,宏观与理论上,储能产业将在未来的发展中获得政府层面的更多扶持。
及至2022年3月21日,国家发改委、国家能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知。
《通知》指出到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。新型储能技术创新能力显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式基本成熟。
其中,电化学储能技术性能进一步提升,系统成本降低30%以上;火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源的新型储能技术、百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用;兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟;氢储能、热(冷)储能等长时间尺度储能技术取得突破。到2030年,新型储能全面市场化发展。
第三是综合能源服务。储能参与综合能源服务由来已久。目前成熟的场景,包括微网、充电站加储能、变电站通信站多站合一等模式,储能进入的空间都在增加。
电网公司、铁塔公司推行的多站合一模式,概念提出已经有一段时间,未来继续会有小规模的示范。此外,随着5G时代来临,铁塔公司对电池的需求数量和质量应和以往有所不同。而且,铁塔能源描摹了一个充满想象力的能源生态图景,这家公司在2021年的走向,也是一个重要看点。
其它的市场,包括下一波电网侧浪潮、梯次利用、数据中心、山东需求侧、浙江电力现货等,都蕴藏着爆发的能量,但也可能依然处于蓄势阶段。对业界来说,短暂的沉寂和一些乱流,改变不了大方向,也正好为行业留下了思考和调整的空间。
值得注意的一个信息是,去年3月22日,国网综合能源服务集团有限公司与宁德时代合资的国网时代(福建)储能发展有限公司2021年第一次股东会暨第一届董事会第二次会议在福建宁德召开。在这次会议上,国网时代明确表示:早日成为世界一流的储能产业集团!
自2017年多部委联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》以来,越来越多的锂电企业开始转战储能市场,很多二三线厂家将过剩的动力电池产能应用到储能领域来。
事实证明,部分电池厂商在巨大的“去产能”压力下,用劣质产品低价冲击市场,给行业造成了“成本快速下降”的错觉。
在BMS、PCS领域同样如此。有从电动汽车转型过来的,有从上下游延伸进入的,也有从电动自行车、通讯基站等不同领域跨行而来,不少企业抱着投机的目的,根本没有多少技术实力。
“很多业主也不知道通讯基站、电动自行车BMS跟储能有什么差异,反正都叫BMS。通讯基站保护板最多就48节电池,储能里面动不动是几万、几十万的电池,这能相提并论吗?”一家长期从事储能的厂商向黑鹰表示。
一个健康的产业,只有通过排名靠前、技术实力雄厚、集中度很高的几家企业构筑起合理化生产的产业格局,才能实现长期稳定健康的发展。
“电力行业对安全、稳定、可靠性要求非常高,现在的标准为了照顾大多数企业的利益,门槛很低。这样的标准是有缺陷的。”有多位业内人士认为,很多企业和业主并没有认识到储能的高门槛,目前储能市场进入门槛太低,一些不具备技术条件的厂商进入,自身产品的技术安全性和稳定性的缺失,影响了整个行业的发展。
A、低价竞争隐患。从2018年至今,储能行业的价格战一直在继续。特别是2019年以来,多种变数叠加之下,价格战愈演愈烈。
“没有最低,只有更低”,这正是储能产业的真实写照。
在业内人士看来,非理性的价格比拼容易引发安全问题,另外可能会埋下产品质量隐患,影响产品在全生命周期内的持续表现,对行业造成毁灭性打击。
与价格战如影随形的是,劣币驱逐良币的现象正在上演。
以相对较为简单的产品储能集装箱为例,一个40尺的集装箱最便宜的可以做到20万,最贵的需要80万,价格相差好几倍。
如此乱象,究竟为何?是技术进步神速而迅速降低成本,还是迫于生存压力下的赔本赚吆喝?这些低价格的产品质量又是否有保障?
更为关键的是,许多中标的企业并非一线有实力的企业,财务状况和经营状况令人堪忧,甚至能否提供全生命周期的售后服务也是个未知数。
行业要良性发展,降低成本成为必然。从储能系统成本构成可以发现,目前电池成本约占60%,PCS占比15%,BMS占比10%,EMS占比5%-10%,其它配件5%。各个环节都有降价空间,显然,电池成本的下降对整个度电成本的下降发挥着举足轻重的作用。
三年前,国轩高科储能技术负责人曾表示:“铁锂电芯目前的价格大约在0.8元—0.9元/Wh,未来两年能做到0.6元/Wh已是极限。”,未来成本能否大幅下降首先要看市场规模。
从目前主流厂商反馈的信息来看,在保证性能和品质的基础上,系统成本每年按10%的速度下降是比较合理的(供应链大幅涨价情况不在此列)。另外通过提升系统的循环寿命和效率也是一种变相的成本下降,而不能一味靠压低设备价格。
黑鹰光伏很了解到,目前储能市场上的低报价大多通过三种形式来实现:1.电池企业主动降低成本或者消纳库存压力;2.不生产电芯的系统集成商选择低价的供应商;3.亏本抢项目。
据万克能源华东区域总经理彭宽宽观察:现在储能市场还是大浪淘沙的过程,而且市场空间很大。亏本低价去抢客户也不可能覆盖整个市场。如果说纯粹的亏本低价抢项目对企业来说不足畏惧,那么其他两个低报价的实现形式则可能对行业产生较大的负面影响。
B、行业需要透明。 强烈的价格厮杀,对于很多企业而言,不跟随就意味着出局。有业内人士透露,夸大电池的循环寿命正成为行业的潜规则。
在对外宣传和投标的时候,厂商都会号称自身的储能系统有超过5000次的循环寿命。“铁锂储能系统在1C情况下循环寿命会在4000次左右,0.5C的大概在6000次左右。在选用优质电芯的情况下,实际上只有极少数集成商能做到。”
一般来说,这仍是基于实验室的数据,电池厂商都会选择最适合电池运行的环境做测试,实际使用工况往往差别巨大。如果放到复杂环境、极低或者极高温度下,结果可能有天壤之别。
作为一个全新的产业,储能还缺乏相应的规范和标准。“每家的储能产品不一样,很难通过测试来判断它未来每一年的表现。如何区分产品的好与坏,现在没有一个好的标准。”
一家大型储能厂商无奈地向黑鹰光伏表示,“怎么评价合作伙伴的电芯,自己心里也是没底的。如果几年后产品出现问题,很多电池厂可能都已经倒闭了。”
黑鹰从知情人士处获悉,从目前已经投运的大型储能电站来看,储能系统普遍达不到设计的充放次数,整体系统效率也并未达到预期的目标,不少电站都处于半停运状态。
有业内人士估计,后续关于储能电站的纠纷和索赔会很多。由于前期很多做储能的不专业,用的都不是好产品,在后续的使用过程中会发现设备的性能并没有预期那么好。
行业的不透明正在影响潜在投资者的投资热情。“现在很多人都被蒙在鼓里,系统循环寿命到底是5000次还是6000次,效率是85%还是88%,只有确保数据是准确的,业主和投资者才会放心。现在所有搞技术的,搞投资的,或者是搞项目运营的,都不知道真实的情况。”有资深储能行业观察人士坦言。
尽管不少企业在储能领域布局和投入,但是真正赚钱的项目仍屈指可数。有业内专家认为:“投了2000度电的集装箱,最终真正有用的只有1500度,最后连成本都收不回。收益若没有达到,基金公司和银行就会退出。导致大家对行业没信心,这才是行业问题的根源。”
综合各方建议,应该由国家层面组织牵头成立一个独立的第三方公正平台,对前期投运的储能电站实际运行状况进行统计分析,用数据说话。这样对投资方、总包方、设备商乃至整个产业都有一个正确的引导。
对于众多的储能从业者来说,如果不跳出当下的困局来考虑行业整体的前途,没有人能独善其身。“大家对储能的预期太高,靠低价把不成熟的技术过早地推向风口浪尖。只有电池技术有新的突破,储能才有未来。两年之后,相信大家对储能会有进一步的认知。”一位老牌储能厂商的技术人员说。
“建一个储能电站容易,从‘无’变成‘有’很简单,要做到高效率、低成本却很难。”这已成为大多数储能从业者的共识。“高效率、低成本”,对众多的储能企业来说,这是一个目标,也是一道不小的门槛。 在这其中,系统集成的重要性正在与日俱增,向上衔接上游厂商,向下打通甲方服务,是产业链最为重要的一环。但系统集成是一项较为庞杂的业务,技术的门槛最高,不仅涉及到电化学、电力电子、IT、电网调度等诸多领域和技术,还要深度理解下游不同行业的应用场景,实现难度最大。 当下,所有的主流储能企业都在向系统集成的方向走,对这块阵地的争夺几乎进入了白热化阶段。由电池企业、PCS企业、电网下属企业、风电光伏设备制造商、储能项目开发商、电动汽车企业等设备厂商组成的庞大群体正成为国内储能系统集成领域的主要参与者。这些为数众多的公司,正围绕“系统集成”领域展开一场残酷的厮杀,大洗牌在所难免。
A、 一体化or专业化?
从实际玩法来看,各类型企业都有自己的战略打法及布局。既有比亚迪这样采用全产业链的发展模式,储能系统的主要部件电芯、PCS,全部由自己制造以降低各环节成本;也有像北控清洁能源这样走专业化集成的路子,电芯、PCS等硬件几乎全部来自外部采购;此外还有大量的PCS、电池企业以自身的产品为核心,往系统集成方向延伸。 每家企业都有自己的优势和基因,孰优孰劣尚无定论。在这个烧钱的行业里,产业链每个环节都有一定的门槛,需要相当的资金与人力投入,也有大批企业在深耕。全产业链模式说起来容易,做起来非常难。这种模式比较“重”,需要强大的实力做支撑,运作不好也会有极大的风险。不止一位行业人士向黑鹰光伏表示,好的系统集成不是简单的把PCS、电池、集装箱等部件拿过来拼凑在一起,而是要在对各部件性能充分了解基础上,最大化地释放电池的潜能,涉及到电池管理系统、PCS、EMS、安全消防等一系列问题,需要对整个储能系统有一种系统性的思维。集成化的储能系统与其说是一个产品,不如说是一项纷繁复杂的工程。 在整个市场处于一片红海之际,项目大多没有经济性的情况下,为了完成技术验证和业绩记录,不少企业主动延伸自己的业务范围,设备制造商开始涉足系统集成、EPC总包,系统集成商开始扮演起“投资+运营”的角色。 扩大业务半径虽然让公司进入了一个更大规模的市场,但也对公司的资金和技术实力提出了更高的要求。实际上,在国内能实现一体化集成与服务的厂家仍屈指可数。在某些专项的电池、PCS、BMS领域,部分厂家具备了脱颖而出的实力,但其中大部分暂时还不具备提供整体解决方案的能力。 当前由于产业链各个环节还不完善,系统集成大多还处于粗放式的“组装机”阶段。产业若要良性发展,告别粗制滥造,走向精细化成为必然。可以预见的是,在经历初期的野蛮生长后,行业竞争的加剧将会将规模小、水平低的系统集成商淘汰出局。 彭博新能源财经的一份研究报告认为,未来随着中国储能市场规模扩大、商业模式逐渐成熟,众多的电池和PCS厂商将逐渐回归到设备供应商的角色,而具有更强财务能力的能源企业、工业企业将成为主要的项目开发商。
B、专业系统集成商的喜与忧。观察中国储能市场的主要玩家不难发现,缺乏独立的第三方系统集成商,是中国市场与海外市场的最大不同点。究其原因,还是市场空间的受限。在产业发展初期,订单比较少,以设备厂商为主导的市场,更关心的是如何将设备销售出去,整体产能供过于求,竞争惨烈,利润稀薄,碎片化的市场不足以让第三方集成商存活下来。随着储能技术的快速迭代和用户需求的不断变化,越来越多的储能企业开始认识到自身并不具备系统集成的能力,需要由专业的系统集成商来提供服务。 “其实很多厂家并不愿意去做系统集成,除了并不擅长外,牵涉的事情太多,费力不讨好,尤其是越大的公司越不愿意直接参与。”珠海瓦特电力设备有限公司一位研发总监表示。 事实上,有些企业还有更深层次的考量,如果自己做系统集成出了质量问题,这个品质问题的锅,最后要全部自己背。而如果是第三方来集成,就自然地找了一个“背锅”的人。 无论是从长远的发展还是现实的需要来看,行业需要有技术实力的系统集成商来提供专业化服务。矛盾的是,国内的业主普遍更看重的是硬件,不重视服务。系统集成作为一项服务,如何衡量系统集成的价值并没有相关的标准。 此外,在与大企业和业主的合作过程中,系统集成商普遍缺乏话语权,甚至有些系统集成商前期都是在“赔本赚吆喝”,如果不合作,企业自身的品牌效应很难打造,不能形成标杆示范效应。“有一些项目业主指定了电池、PCS、BMS等设备的厂家,系统集成商最后可供选择的只剩集装箱了。”一位行业内多年的从业者感慨。 总的来说,专业的系统集成商当下主要面临三大瓶颈:目前行业大部分都是非标订单,难以形成规模效应;系统集成需要对储能系统及行业应用场景有深刻理解,技术实力不足的话,很难实现跨应用场景接单;整个行业付款条件差,需要足够的资金来投入研发和运营。 如何能够实现与电力更加深度的融合,以便满足电力对安全、可靠、高效、经济性等方面的要求,一直是储能推广过程中面临的难题之一。系统集成代表技术应用的能力,一个项目最终能否取得成功和实现盈利多少,系统集成商将在其中扮演越来越重要的角色 。
有业内人士预计,未来,储能市场的整合将会加剧,专业的集成商将依托其创新发展的能力与差异化的增值服务,获得更多的市场机会。
“人们往往会高估一年的变化,也往往会低估十年的变化”。在全球新能源浪潮下,储能正成为能源革命的关键一环。在众多新能源从业者看来,以光伏为代表的新能源还远远没有达到它应有的高度,“新能源+储能”会创造更大的奇迹。成本下降叠加需求上升,全球电化学储能的发展正方兴未艾。反观国内,中国储能产业正在不断丧失这一先发优势。中国虽是动力电池第一大国,但中国的电池储能市场应用远未成熟,尤其是市场机制建设和政策驱动显著落后于产业应用的速度。比如,2018年,在电网主导下,虽然电网侧储能带动整个市场呈现爆发式的增长,但困扰行业多年的问题并未得到有效解决,有些甚至愈演愈烈,黑鹰光伏称之为“五座大山”。
一、政策风险。2017年底,自五部委联合发布的首个储能行业指导意见以来,储能热度前所未有。乐观的市场预期引来一轮又一轮的“掘金者”,在一个只有数十亿产值的狭小产业里,有大大小小上百家公司,在下游应用空间受限的情况下,储能赛道日益拥挤。
可以说,这个行业的每家公司都在坐“过山车”。遥想2018年7月,国内规模最大的电池储能电站项目——江苏镇江电网储能电站工程并网投运,拉开了电网侧储能的热潮。2019年5月,发改委正式印发《输配电定价成本监审办法》,电储能设施未被纳入输配电价,电网侧储能瞬间降至冰点。
回溯这三年来,国家层面和各地方出台的政策林林总总,但翻阅这些文件政策发现,重复性、雷同性过多,缺乏环环相扣、步步深入的递进性和持续性。大多只是明确了储能的“重要性”,没有配套出台可操作的“实用性”政策。以至于业界评论我国储能处于厂商投资热、研究评论热、主管部门反应平淡的局面。 一些地方性的政策或规定更是让人“眼花缭乱”,隔三差五的行政式调整让投资者无所适从,储能示范项目推进困难重重,有些地方政府为了拉动GDP要求配套投产,这些无疑加大了企业的生存压力。 政策导向关乎产业大局和企业生死。就目前来看,当下的政策难以推动产业取得实质性成效。过往两三年,在储能领域投入力度大的部分企业都不约而同地遭遇财务困境,尤其是“投资+运营”的发展模式基本是储能厂商在透支企业信用,增大了企业的运行风险。
从国外经验来看,在促进电化学储能规模化发展的过程中,政策刺激与市场化机制都不可缺少。在早在五年前举办的一场储能价格创新发展论坛上,国家发改委价格司相关人员就曾表示:除了补贴,政府支持产业发展的手段有很多,比如财政、税收、价格,都是比较普遍的政府支持的几种方式。“我们赞同综合采取财政、税收、价格等手段来支持储能发展。”
储能的不确定性在各地可再生能源配置储能政策中也暴露无遗。有储能企业高管感叹:我们相信地方政府出台相关政策的出发点是好的。但没有了相关细则对储能的技术标准进行限定、或者给出盈利模式,最终的结果只能是像现在这样让储能成为可再生能源项目成本的一部分。
二、电改推进与市场机制。目前用户侧和可再生能源都面临商业模式单一的问题,不少人将此归结于当前的储能的价格太高。在先有规模还是先降成本上,行业进入了“鸡生蛋、蛋生鸡”的死循环。 究其原因,储能成本不是应用的障碍,机制才是。储能有4-5种功能,甚至更多。在没有公平的市场环境和按效果付费的价格机制下,储能的多重应用价值无法得以充分体现。用中关村储能产业技术联盟理事长陈海生的话说,“相当于打了四五份工,只给一份工资”。 没有好的机制,降成本无异于缘木求鱼。据了解,在目前的电价水平下,用户侧项目已经到了利润边缘化的境地,很多项目甚至都是在亏本。 有业内人士认为,一味地降低成本将无法保证产品的质量,且容易引发后期的安全事故,对产业的健康发展非常不利。只有当市场具有一定规模后,企业自然会在竞争中带动设备价格持续走低,产业方能进入良性循环的发展轨道。 当下,电力辅助服务市场和现货市场在国内仍然处于初级建设阶段,储能可参与的空间依然有限。只有山西、蒙西、京津唐、广东四地打开了火电储能联合调频的市场空间,但参与调频的主体仍是火电机组,离业界期盼的“独立市场主体”地位还有差距。
再者,参与电力市场的各方正在进行博弈,储能能否发挥其作用还是要看新电改推进最终的力度。
综上,黑鹰光伏分析认为,如果新一轮电改不能建立起一个有效的市场配置资源的机制,储能仍只能在一些小的领域,发挥有限的辅助作用。 三、电网的定位与态度。作为2018中国储能主力军的电网侧储能却在2019年遭受重挫。2019年4月22日,随着国家发改委《输配电定价成本监审办法(修订征求意见稿)》出台,电网公司将储能纳入输配资产的愿望暂时落空。 意见出台后,清华大学教授夏清曾给发改委写了一封长信表达自己的异议。夏清认为,政策应该引导电网理性投资储能,只有电网拥抱储能技术,储能才有未来。 “一刀切”的政策引发了很多争议。支持者认为,电网公司将会更加聚焦电网主业,在其他非垄断与电网相关的辅业进行全面市场化,从而进一步完善电力市场体制的建设。
反对者认为,以往电力系统所有的规划都是按照最大负荷来设计的,储能在电网最大的价值在于替代尖峰。如果储能不能进入输配资产,只能逼迫电网来投资更多的变电站,造成更大的浪费,最终还是由全民买单。 国网曾在2019年上半年工作会上明确,电网侧大规模储能建设暂缓,本来已经规划了多个大规模的电网侧储能,要全部停下来。有多位业内人士认为,储能最大的价值在电网侧。尽管新能源、用户侧削峰填谷都会用到储能技术,但只有电网可以把这几个系统融合起来,尤其大规模储能电站因其响应速度快和控制精准以及具有双向调节等特性,能够在调峰调频等事关电网安全方面发挥重要作用。 “怕电网不来,又怕电网乱来。”恐怕是大多数储能从业者的心态。储能的价值需要电网认可,但又不希望电网介入太深。2018年,国家电网主导的电网侧项目基本都由电网下属公司来投资建设。与此同时,电网手握调度大权,引起其它市场主体对竞争不公的担忧。
市场一份测算数据指出,电网侧投资储能,可将馈线改造扩容时限延缓3年,相比兴建变电站,投资建设成本降低约30%左右。 从两年前开始,各地电网负荷屡创新高,如果用成本更小、价值和效率更高的储能替代传统的输配电网,这部分价值该如何认定?如果由社会资本投资,电网是否愿意买单?成本又该如何疏导?不可否认的是,只有让储能进入电网,储能的多方面价值才能得到最大程度的发挥,电网的一举一动会在很大程度上决定行业未来的走向。
如果回顾中国储能的发展里程,可以发现,国家电网对储能应用的研究重点从新能源发电侧、转移到电网侧储能、如今又重新回到了新能源发电侧。
电网层面,2021年以来,在“3060”目标牵引下,在国家意志大政方针下,也有一些积极的消息传出来。
比如,2021年4月14日,国家电网有限公司董事会二届十八次会议召开。国家电网董事长辛保安在讲话中强调:公司上下要始终胸怀“两个大局”,确保中央决策部署在公司不折不扣落地落实。要加快构建以新能源为主体的新型电力系统,当好能源清洁低碳转型的先行者、推动者、引领者。 四、安全与标准。2018年以来,储能界最关心的事情莫过于国内外电动汽车和储能电站的起火事件。尤其是韩国储能电站的起火事件,可以说是给各国敲响了“警钟”。 储能不安全,就不发展储能了吗?对于新鲜事物,行业内外得允许其有个试错的过程。目前从事锂电研发的有数十万人,只要电动汽车还有存在价值,技术发展到一定阶段,锂电安全问题一定是可以解决的。 况且储能电站的空间更大,解决的手段比电动汽车更多。“储能对重量和体积不像电动车那样敏感,储能电站可以连接消防水源,实现安全可采取的措施更多,成本更少。”烟台创为新能源创始人张立磊认为。 在创为新能源看来,储能安全应该秉承“预防为主、防消结合”的原则,系统的设计必须要以绝对安全为目标。但在实践过程中,消防系统仍处于边缘地位。有些系统集成商为节省成本,仍然以牺牲安全代价压低成本。由于消防系统只属于储能电站的一个配套系统,往往处于丙方或丁方的位置,无法要求或建议甲方按此种技术配置消防设施。 纵观国内外的起火事故,笔者认为,中国储能行业有三大问题需要反思:首先,国家、行业协会及团体应该设立更多、更细致的标准来规范行业的发展,通过标准来提高行业准入门槛,将不合格的储能厂商,清理出市场。 其次,国家或行业层面应该对国内储能电站起火事故展开调查,向行业公开事故起因。事故的发生应该对行业起到警示借鉴作用,而不是成为以讹传讹的工具,更不应该成为不同技术路线和竞争对手之间互相攻击的手段。 再次,对于众多业主和投资商来说,在市场良莠不齐的情况下,选择有技术实力尤其在国外市场历经考验的系统集成商是更为合适的选择。 五、融资等非技术成本。与光伏类似,储能目前仍是草根推动的产业。企业资金储备较为薄弱,基本上都面临一定的资金压力。 融资难成为储能企业的另一座大山。比起风电、光伏,储能没有明确的一个国家政策的支持,银行在进行项目融资时对主体授信要求较高。融资租赁作为一种创新融资手段,在储能电站的资金来源中正扮演越来越重要的角色。
据华润租赁有限公司内部人士介绍,融资租赁机构主流业务在于大型租赁项目,但近年大部分商业化的储能项目仍然偏小。针对盈利前景比较好的火电储能联合调频项目,融资租赁的年利率在9%左右。 相比火电储能AGC领域,用户侧储能融资更是难上加难。在工商业电价不断下降和系统集成能力参差不齐的情况下,不少用户侧项目投资收益低于预期。根据世界银行官网公布的项目评估报告,早期储能项目的平均财务回报在5%-7%之间。在当前的金融环境下,用户侧储能项目很难得到金融机构的青睐。
终归,新兴产业的发展绝对离不开资本的支持。但看不到未来收益希望,逐利的资本也没理由做亏本的买卖。客观地说,目前市场对储能的投资还是有热情的。但储能项目并不算优质投资也是事实。现在项目收益来源太单一,而且政策的变化太快、太剧烈。
此外,土地税费、并网测试、电网接入、倒卖路条等各种中间费也无形拉高了储能投资成本,这些税费完全“吞噬”了企业本来稀薄的利润。尽管非技术成本已经成为制约行业发展的主要因素之一,但是这一部分成本的降低,企业往往无能为力,只能寄希望于国家政策的调整和规范。
许多业内人士有共识,在电力市场短时间内无法取得突破性进展的情况下,产业需要“过渡性”的扶持政策出台,引导行业走向良性健康的发展轨道。 现阶段储能产业到底需要什么样的政策框架?我们在与众多业内人士交流过程中,对具有代表性的观点进了行汇总: 第一,政策的持续和稳定是一切的基础。新能源的崛起造成源网荷之间的不平衡是储能产业发展的驱动力。2018年全国风电、光伏发电量占全部发电量的比重为7.7%,2019年上半年这一数字上升为9.5%。虽然新能源占比还没有足够高,但在局部地区,尤其在西北的可再生能源基地和分布式光伏比重高的东部省份,新能源大规模并网对电网的冲击开始显现,消纳任务日益艰巨。 如果没有储能技术的改进和革新,可再生能源大规模发展很快会面临瓶颈。黄河水电原董事长谢小平曾断言,如果没有储能,20年内光伏无法替代常规能源。现阶段发展储能技术的必要性和重要性已毋庸置疑,储能产业的发展进度将在某种程度上决定中国乃至全球未来的能源转型进程,无论是从能源安全还是从减少碳排放考虑,储能产业都是值得国家重点扶持的。 国家层面先后出台了关于储能的指导意见和行动计划,足以看出国家对储能产业的高度重视。但在业内人士看来,目前政策的可操作性值得商榷,储能看起来有很多方向,除了峰谷套利,其他都是政策性支持不足,靠自身生存非常困难,产业在立法、财税、规划、基建、交易、监管等方面缺少总体设计和更加精准的导向。 管理部门政策的出台也确实不易,目前储能技术路线众多,众口难调,需要平衡各方利益。尤其是中国的电力体制和强大的电网决定了中国发展储能的技术路线、商业模式以及发展路径不会与欧美相同,要想加快储能技术与产业的发展,必须建立与我国国情和市场机制相适应的储能产业发展路径。 有专家建议,我国储能产业政策的制定既要立足长远,也要兼顾当下。一方面,需要将储能充分纳入国家能源体系,制定国家层面的储能产业发展战略与实施路线图;另一方面,现阶段产业政策落地的细则还不明朗,市场机制没有形成,储能的应用价值尚未得到确认,应考虑建立合理的补偿机制撬动市场需求。 如果没有政策上的支持和引导,中国储能产业很难从稚嫩走向成熟。政策的持续和稳定是一切产业政策的基础,但政策的突变,有时又会给行业带来巨大的压力,甚至“休克”。如果说国家层面的两轮工商业电价下调对用户侧储能属于“误伤”,那蒙西和京津唐针对AGC调频价格的下调更多属于“人为”因素。2021年初以来,蒙西和京津唐相继下调了储能调频价格,让已投运的项目面临较大的投资风险,个中缘由,相关部门并未对外公布。彼时,根据业内人士的判断,蒙西最新的政策调整可能会让调频收益直接腰斩,京津唐针对K值的修正会让调频年收益下降15%左右,以9MW/4.5MWh储能调频系统为例,年收入减少大约360万元。
储能产业长远的发展离不开资本的持续进入,政策的模糊和不稳定必然导致投资收益模型的不确定,最终导致资本进入的不确定。可预期并可持续的政策和商业模式是吸引投资的必要条件,毕竟,投资者才是市场一直都在期盼的接盘者和托底者。从储能厂商角度来看,目前在储能布局的大多数企业都是基于对储能未来发展前景的看好,更关心未来三五年之后的政策路线机会。如果早期的政策能够给企业预留部分合理的利润,只要投资能算过账来,不少企业还是会有投资的意愿,也能为后期可持续的商业模式打下基础。 第二,从区域和行业入手 以点带面。《储能指导意见》明确提出了在“十三五”期间建成一批不同技术类型、不同应用场景的试点示范项目,包括推进储能技术装备研发示范、储能提升可再生能源利用水平应用示范、储能提升能源电力系统灵活性稳定性应用示范、储能提升用能智能化水平应用示范、储能多元化应用支撑能源互联网应用示范等五大重点任务。 从经济性的角度,“初生”的储能需要国家补贴的支持,但从现实来看,国家很难对储能行业进行大规模补贴。有投资商和储能厂商建议,在目前的市场环境下,国家层面应该以省份或者特定应用场景为基础,根据不同的需求制定相应的政策框架,可以通过示范项目配套相应的补贴和税收优惠政策来推动产业的发展。 首先,可以考虑在弃电严重的区域布局可再生能源场站侧储能项目。 促进新能源的消纳一直被认为是未来储能的主战场,但在当下,有人形容储能与光伏就是“瞎子与瘸子”的组合,光伏+储能的进展依然乏善可陈。除了技术上的制约,成本过高是主要因素,可再生能源配置储能不如弃电更划算,在新能源补贴拖欠和平价时代来临的大背景下,强行让新能源业主配置储能必然会引发强烈的反弹。 三北地区由于弃光弃风严重,不少省份被国家能源局列为红色预警地区,地方政府也有“脱红”的需要。以新疆为例,新疆方面曾口头承诺给予光伏弃电每度0.4元的调峰补贴,但截至目前仍没有明确的政策出台,造成诸多储能投资商无法推进项目的实施。 西部的高电价存量光伏项目中,在给予一定优先发电电量的前提下,如果能给予储能0.4元的度电补贴,安装1GWh的储能所需要的资金每大概年为1.2亿元,这与国家在风电、光伏和新能源汽车的巨额投入相比,基本算是很小的数目。 在现阶段,行业如果每年能有1GWh的安装量,至少带动产业上下游产值20-30亿元,同时可以解决3GW光伏电站的弃电问题,也能推动储能成本的走低和产业走向规范化。 其次,优先在调频需求较高的地区提前布局调频储能项目。 随着电力改革逐步深入,电力现货市场启动建设并逐步进入试运行。当前火电与新能源机组受自身特点限制,均无法同时满足频繁快速调峰调频、稳定电力供应的需求。储能技术与火电、新能源发电相结合,可以提高火电机组的AGC调节速率和调节精度,提升新能源机组对电力市场的适应能力,在一定程度上稳定电力供应。 再次,在经济发达地区建设与能源互联网、智慧能源、综合能源相关的储能应用项目。 随着光伏发电技术的逐渐成熟,尤其是国家层面推动的增量配网和分布式发电市场化交易将推动大量间歇可再生能源接入配电网。分布式光伏虽然单个装机容量比较小,但是点点细流能够汇聚成江河,其总能量非常大,接入电网后,会给电网带来冲击,高比例分布式光伏快速发展引发光储发展的必要性。 中国工程院院士杜祥琬认为,“电从远方来”和“电从身边来”相结合是中东部地区更合适的能源利用模式,将分布式发电与储能技术相结合,企业、学校、社区等可以形成自己的微电网,利用大数据进行电网管理,形成虚拟电厂,各家各户都成为既生产又消费的产销者。 如果能在京津冀、长三角和粤港澳大湾区等经济发达地区,优化布局储能项目,通过发挥储能的串联和纽带作用,可以在为用户供电的同时提供增值服务。 第三,需要设定准入门槛 引导技术进步。没有一个新兴产业的成长是一帆风顺的,有增长就有回落。这样类似的情况在风电、光伏行业也曾遇到过,一些新进入企业的产品在规模化应用的时候遭遇了非常严重的信任危机。比如高达100米、几百吨重的风机在现场突然倒塌,安全事故对产业造成的冲击非常明显。正是经历这样惨痛的教训,才有了从业者对于行业更加深刻的理解。近两年,全球频发的储能安全事故让业主、投资者和政策制定者顾虑重重,眼下,整个行业需要有喘息的时间和纠错的机会。 客观地说,受制于电池技术本身、安全问题和标准不健全等多种因素,现阶段以锂电为代表的电化学储能暂不具备大规模发展的条件。另外,各种路线百花齐放,各家企业技术实力不一,如果没有规则加以约束,一哄而上,很容易将行业搞垮掉。 新兴产业创新之后最大的课题就是行业标准的制定,这是储能产业实现规模化、工程化应用的先决条件,目前储能装置在并网、计量、安全、消防等关键环节还没有相应的标准出台,国内也还没有专业、公平、公正的第三方机构对各个厂家的电芯和储能系统进行测试和评价,系统的循环寿命和效率往往都是厂家自己说了算,能不能实现都是未知。 行业标准和法规的缺位,对储能产业的健康发展造成致命障碍,不仅让储能电站的投资建设无章可循,也让“劣币驱逐良币”的情况时有发生,为后期埋下质量和安全隐患。正视并如何疏导解决这些问题,才是对储能产业最好的政策举措。 储能电池应建立自己的标准和体系在业内已经成为共识。按照宁德时代副董事长黄世霖的判断,未来动力电池和储能电池技术路线会分开,高安全、长寿命的电池是储能系统的基础,高可靠、高效率是储能系统集成的关键。 储能技术的发展,关键是电池技术的进步和系统集成能力的提升。如何通过政策的引导作用,给真正的参与者创造公平公正的竞争环境,让先进技术加速入场,让所有的厂商同台竞技,应当成为储能扶持政策的重点之一。 同为新兴产业,国家在发展光伏产业过程中,早期通过特许权招标,摸清了光伏发电的成本,为后续的标杆电价政策铺路。尤其是在2015年实施的光伏发电“领跑者”计划,针对企业的投资实力、经验业绩、专业能力还是技术先进性进行综合评价。通过提高光伏产品市场准入标准,开启了光伏行业同质化竞争向高效产品的变革之路,极大地推动了行业先进技术的发展与光伏发电的平价进程。 光伏产业的发展思路或许能为储能产业提供些许借鉴。从新兴产业的历史进程来看,引导技术进步来推动成本下降是产业发展的核心,经过大浪淘沙,市场最终会把最先进、最有竞争力、最有价值的技术方案保留下来。 有业内人士认为,一旦市场机制理顺,储能的爆发其实就是一瞬间的事情。这也是众多储能企业“即使不赚钱,也在不断尝试”的原因所在,但在大规模应用前,储能技术的迭代和验证是否充分,国家和企业层面都需要为此做好充分准备。
超异构融合:边缘计算腾飞的契机
分享我们对边缘计算和超异构融合的一些看法。首先给大家介绍一下今天分享的内容,分五个部分。第一部分先介绍一些计算和算力的相关概念,然后介绍一下目前计算架构面临的各种挑战,第三部分介绍计算会从异构走向超异构,以及行业TOP公司的一些相关趋势案例,接下来介绍为什么现在发展超异构计算,而不是过去也不是未来,最后介绍超异构融合如何助力边缘计算的发展。
微观计算和宏观算力
第一个就是大家非常熟悉的冯诺依曼架构。说个笑话,怎么把大象装进冰箱?第一步打开冰箱门,第二步把大象放进去,第三步把冰箱门关上。其实计算也是一样,系统由输入、计算、输出三部分组成。
图1-冯诺依曼架构
冯诺依曼架构由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。所有各类处理引擎都依然遵循冯诺依曼架构的指导思想。第二个是我们非常熟悉的摩尔定律。上世纪八九十年代,CPU的性能每18个月性能就会翻倍,这就是著名的摩尔定律。
图2-摩尔定律
2015年之后,随着CPU性能走到极限,目前大概每年只能提升3%左右,要想性能翻倍需要20年时间。基于CPU这样的处理器性能的摩尔定律已经失效,但是换一个视角来看,因为我们的计算,我们的业务,我们的场景需求不断推升我们对性能要求的时候,性能的要求是永无止境的。因此,摩尔定律作为一个行业的KPI是永远有效的,它促使行业一直往前发展。如果一个公司或产品能够做得比摩尔定律好,就能够生存,如果做得比摩尔定律差,则只能走向消亡。
第三讲一下什么是软件,什么是硬件。指令是软件和硬件的媒介。指令集之下的CPU、GPU、各种加速器是硬件;指令集之上的程序,数据集,文件等是软件。我们可以依据指令的复杂度,把处理器从左往右排一个序。最左边是CPU,最右边是ASIC。最左边最灵活,性能相对来说最差;最右边最不灵活,性能相对来说最好。我们把CPU上的运行称之为软件运行,其他处理器加速引擎上运行的称之为硬件加速运行。再看一下性能和算力的关系,性能是相对微观的概念,算力是宏观的概念,性能和算力本质上是统一的。所以我们给了一个非常粗略的计算公式,实际的总算力等于单个处理器性能乘以处理器数量再乘以利用率。要想实现算力的提升,仅仅提升单芯片的能力是不够的。还需要让芯片大规模落地,与此同时芯片所组成的算力系统要有非常高的利用率才可以。也基于此,这三个参数形成了我们对算力优化的三个层次,也就是微观、中观和宏观。微观层次要提升性能有三种方法,工艺提升、Chilpet直接封装,还有系统架构和微架构的创新。中观层次,芯片层次怎么去支撑芯片大规模落地,怎么去大规模复制这样一个系统。再往更上面是宏观,怎么驾驭算力,算力如何形成一个非常大、用户好用的算力资源池子,用户能够充分利用算力资源池形成各方面加速化的应用,都是些非常有挑战的事情。接下里,我们来看万物互联。我们可以把它说得简单一点,只有三个层次,云、边、端。这里把网络忽略了,网络是另外一个相对更复杂的话题。终端是我们物理世界和虚拟世界的一个交互点,所有的东西都通过终端去连接。云端相当于我们的大脑,进行集中式的决策分析。边缘端是代理层,代理云端为终端去提供服务。
图3:计算节点的分类我们把计算的节点按照上图3来划分。终端大概有四个层次的节点,最简单的是小规模MCU层次,其不需要安装操作系统。往上是高性能MCU,需要RTOS。再往上就像手机、Pad、平板电脑,需要运行操作系统来跑我们各种各样的应用。再往上,我们需要让很多系统共同地运行同一个平台,目前最典型的场景就是自动驾驶,形成多域融合的一种架构。在云端,服务器会有很多分类,通用的,异构的,存储的,网关的等等。这里需要提一个概念——用户运行环境。因为底层的基础设施做好之后,用户的东西需要在上面运行。当然,边缘也分为两个层次,一个是近云的边缘和近终端的边缘。两者最大的区别就是是否支持多租户运行,是否是多个不同混合系统的运行。
计算架构的发展现状和面临的挑战
接下来介绍第二部分,目前计算的架构的现状和我们面临的挑战。我们大家都知道,最开始处理器CPU是单核的,宏观来看指令都是串行执行的,后来有了多核,所以有了并行计算。同构的并行也不够,因为它的性能还是存在一些问题,就有了异构并行。异构并行目前有三个典型的类型,一个是基于GPU的异构,一个是基于FPGA的异构,一个是基于DSA的异构。异构计算目前更多地应用在弹性的应用层次异构的场景,弹性体现在哪里?首先体现在一个硬件的加速引擎,能在很多场景,很多领域去用。另外一个弹性的点是指一个硬件的加速引擎,我可以给用户A用,可以给用户B用,也可以给用户C用,可以是分时的甚至是同时的,对弹性要求非常高。当然,异构可以是独立的异构芯片也可以是集成的异构处理器。
图4-GPU服务器
异构的案例最经典的就是用于AI场景、各种大数据分析的GPU服务器。异构还有很多其他典型的案例,比如国防科大的天河巨型机,首次把异构计算用在超算领域;还有各种AI处理器。现在的GPU的优势是它的灵活性非常地好。在目前最典型的AI场景来说,GPU是最合适的计算平台。它的劣势在哪里呢?它的性能效率还不是最优的,还有更优的,但是更优的也有它的问题所在,所以GPU目前是最合适的。基于此,目前遇到的最大的问题其实是CPU的问题,是从CPU性能瓶颈开始引发的连锁反应。这里提一个复杂计算的概念,通俗易懂地讲,复杂计算就是需要支持虚拟化,需要支持多租户多系统运行的计算场景。在我们的工作中发现,在云计算、边缘计算以及超级终端的复杂计算场景,对灵活性的要求远高于对性能的要求。举个最直接的例子,如果CPU的性能够用,大家绝对不喜欢用各种加速。CPU通用灵活性是最好的,但是如果CPU性能不够,就不得不去运行各种加速。实践证明了在提升性能的同时,一定不能损失系统的灵活性。言下之意就是目前很多芯片的优化方案,特别是AI芯片等加速芯片的优化方案损失了灵活性,这也是目前行业的痛点之所在。总结一下异构计算存在的问题。刚提到的复杂计算矛盾点在于,一方面系统越复杂越需要灵活性,另一方面对性能要求越高,反而要定制的专用的加速器。矛盾的本质核心在哪里呢?我们认为是在单一的处理器无法兼顾性能和灵活性,要么是优先考虑灵活性,要么优先考虑性能,两者之间很难做到兼顾,只能去平衡它。要想兼顾它,怎么办?是要多异构混合,也就是大家相互协同。举一个案例,我们的异构计算核心的整个特征是由异构的处理器决定的。GPU性能不够,DSA的灵活性差了一些,FPGA功耗和成本高,ASIC在复杂计算场景完全不可用,还有计算孤岛的问题。图5:服务器的架构演进示意图如图5所示,最开始都在CPU里面算,除了性能之外没有其他问题。后来有了各种加速,最后发现CPU成为问题的瓶颈。最后有了DPU,部分解决了问题,因为DPU可以做I/O的加速。但是DPU没有本质地解决问题,需要整个系统更充分地互联,每个处理器跟别的处理器都能够更加充分高效地交互。在后面我们会给出一个答案。
计算从异构走向超异构及相关趋势案例第三部分,给出我们的观点,计算需要从异构走向超异构。与此同时,我们也介绍了一下英特尔和英伟达相关趋势的案例。第一步,我们首先在思考,为什么超异构这件事情能够成立呢?①因为现在计算超大的规模,因为有了规模之后很多东西会沉淀下来。②复杂的系统其实是由分层分块的东西组成,分层分块之后,底层相对更加通用一些。③这里就会呈现出二八定律。基于此,我们把系统分为三个层次,一个是最底层的基础设施层,一个是上层的应用层。基础设施层是相对最确定的,应用层是相对最不确立的。中间的就是应用层可以剥离出来的可加速的部分。我们分为这三个层次。图6:超异构计算有机整体计算就开始从异构走向超异构。我们再来看计算的四个阶段。第一个阶段是单系统串行,第二个阶段是同构并行,第三个阶段是异构并行,第四个阶段是超异构并行。图3是一个示意图,把这些东西充分地互联在一起。每一个处理引擎之间都是可以点对点互联的、充分的数据交互的。接下来看一下案例,超异构这个概念是英特尔提出来的。我们在网上找到的最早的资料是2019年Intel中国研究院院长宋继强先生提出来的,但是目前Intel还没有超异构相关的产品出来,或者说目前都是偏组件的产品。其提出XPU和oneAPI,XPU包括CPU、GPU、FPGA和其他的加速器,然后在XPU上通过oneAPI把应用跨不同的平台去运行。
再就是Intel所做的IPU基础设施处理器,对应英伟达的DPU。它的最核心特点是支持P4可编程包处理DSA、RoCEv2,在IPU基础上做了一个IPDK框架,它是一个完全open的接口,完全开源的框架,因此形成了一个超异构的生态,非常有价值。基于此Intel跟Linux基金会成立了OPI联盟。这里面有一个非常重要的点,如果超异构由底层的DSA中间的GPU和上层的CPU共同组成的话,其中CPU生态和GPU生态已经存在,最关键的点在于底下的DSA,即基础设施层生态。因此,谁把握了这个生态,谁就是未来最大的赢家。我们对Intel的超异构进行了分析。首先其各类引擎是成熟的,只是缺乏整合。接下来怎么把这个东西整合成一个超异构,跨平台已经有了XPU和OneAPI,可编程是Intel提出的可编程网络,我们把这个概念扩展一下,网络可编程、计算可编程、存储可编程,一切皆可编程,这是Intel的整体战略。
对于英伟达的一些做法,其在9月份刚刚发布了Thor芯片,终端的自动驾驶芯片,达到了2000 TFLOPS算力,这个算力非常恐怖,能把多个域控制器的能力集中到一起,单芯片解决问题。在自动驾驶终端目前最大的趋势是从数以百颗的ECU到数十颗的DCU,再到功能融合的超级单芯片,该趋势很明显。图7为Atlan架构示意图,Thor是Atlan的升级版。大家可以清晰地看到里面就是CPU、GPU和DPU共同组成的,而且这个架构和云端的架构一模一样,区别只是规格有所不一样而已。这不是一个SOC,SOC是单系统,而Thor是多系统混合的平台,而且它的算力灵活性、弹性能力远高于SOC。NVIDIA在数据中心目前已经有CPU加GPU的集成芯片,也将有DPU加GPU的集成芯片,在终端已经完成了整合的过程,在数据中心这个事情也是可预见的。图7:Atlan架构示意图最后讲一下英伟达目前对未来走势的看法,这个观点是很多英伟达多位技术专家的看法整理而来。他们认为计算和网络不断融合,计算的许多挑战需要网络的协同,网络同时也是计算机,其加入到计算集群成为计算的一部分。数据是在网络中流动,计算设备是网络中的一个数据处理的节点而已,这样所有设备都是DPU。以DPU为基础,不断融合CPU和GPU的能力,就变成了我们所认为的超异构处理器。这个观点说明,英雄所见都是略同的。
为什么是现在
我们从几个大的背景来说明为什么是现在来做这件事。第一个就是新应用层出不穷,前几年的自动驾驶、区块链,现在的元宇宙,AI已经是很多年前的概念了。两年一个新热点,已有的热点仍在不断演进。也因此,系统对我们而言,一直处于变化中。面对变化,我们需要开发高度灵活的,并且还需要性能数量级提升的芯片系统。再然后就是算力需求永无止境,永远不会有够用的时候。任何时候,都是硬件制约了软件的想象力。Intel一位VP说,元宇宙需要千倍的算力提升。这里举两个案例,一个是VR头盔,如果要实现沉浸感的16K效果,需要280Gbps的带宽,目前的网络、计算、存储基础设施都无法处理这么高的数据量。还有一个就是智能AI,现在AI模型越来越大,单个AI的算力要求也是迅猛增加,并且元宇宙对数字人的数量要求也很庞大,这对算力的要求是及其恐怖的,目前的算力基础设施还很难达到。还有工艺和封装的进步,像最新的Chiplet技术,可以让计算规模成数量级的提升。Chiplet和超异构可以说是天生一对,超异构需要成规模提升的算力,刚好Chiplet提供了这样的能力。反过来,Chiplet需要更高的价值去变现,现在Chiplet只能百分比或者线性地提升性能,而超异构可以指数级地提升性能,让Chiplet价值最大化。。还有超异构驾驭的问题,异步编程很难,超异构编程是难上加难。可以利用软件融合方便地提高灵活性、可编程及易用性、产品弹性。通过软硬件融合驾驭超异构,可以实现超异构的顺利落地。
超异构融合,助力边缘计算腾飞最后,呼应我们今天的主题,边缘计算。这里谈一下我们对边缘计算的看法,可能有不对之处,请大家多指正。我们认为边缘计算和CDN很像,区别在于CDN是只读的。边缘计算不是,数据到本地之后需要计算,然后再同步的云端,导致的数据一致性和冲突问题会非常恐怖。还有云网边端融合挑战,一切皆服务,未来云端也好,边缘端也好,终端也好,网络端也好,微服务都可以随意运行。这样,计算的资源就形成庞大的统一计算池。云网边端,面临的算力是异质的,架构形态不一样、尺寸也不一样,这些都是需要去打通的。总结一下边缘计算的特征。边缘计算是典型的复杂计算场景,其需要支持轻量的IaaS,需要支持容器,更关键的是边缘计算是一个Serverless,并且服务具有显著的可移动性,比如无论汽车开到哪里,提供的服务都一定是跟以前一模一样。还有一个更核心的问题,就是边缘侧对性能和成本更加敏感。基于此,我们认为服务器的架构演进,如图8,复杂计算场景,其架构演进趋势是:从合到分,再从分到合。最终要形成的是网状的超异构算力。图的右边是详细的服务器架构演进,左边是一个示意图。未来,数据中心会重新走向融合型单芯片解决方案,即超异构处理器。
图8:服务器的架构演进 那么,超异构芯片大概有哪些功能,通俗地来说就是现在的DPU、GPU和CPU功能的集合。如图9所示,最底下是一些服务,上面是虚拟化的管理、弹性存储、弹性网络还有安全。再往上弹性计算,AI,其他的加速。这就是支撑VM、容器、函数计算的一个平台,并且计算过程中,一些敏感性能的东西也能够放到底下的弹性加速里面对它进行加速。图9:超异构融合芯片的主要功能目前来说,GP-HPU主要适合于一些轻量级场景,比如相对云端计算更轻量的边缘计算,同时对性能价格比也更加敏感。有过测算,边缘计算服务器数量会占到服务器数量的80%。GP-HPU把很多芯片能力融合到一块,让性能显著提升一个数量级,让成本降低一倍以上。单DIE芯片的GP-HPU,可以用在一些轻量级的场景,通过Chiplet集成实现的GP-HPU则可以覆盖重量级服务器的场景。两个芯片规格可以实现服务器类型的全覆盖。展望一下,超异构既可以放在边缘侧,也可以放在云端,甚至可以放在超级终端,想象空间很大。通过各类功能的超异构融合,实现综合最优的单芯片解决方案。
安防巨头急斩欧美业务,寒冬之下如何输血回暖?
作为万亿智慧城市“蛋糕”的一路建设主力军和分食者,海康、大华等智能物联企业正被欧美市场管理者更强地针对。与此同时,它们不得不在一场几乎前所未有的“寒冬”中调整步伐,甚至断臂求生。11月25日,美国联邦通信委员(FCC)宣布,禁止海康威视、浙江大华、华为等五家公司在美国销售设备。就在前一天11月24日,英国内阁办公室的一则书面声明也称,停止在敏感地点部署中国生产的监控摄像头。
▲美国FCC相关公告
这意味着与华为、中兴等通讯企业处境类似,做安防摄像机、智能物联系统的海康、大华也无法在美国继续发展,紧接着可能是退出欧洲市场。11月23日,安防龙头企业大华股份宣布出售海外品牌Lorex,作价7219.2万美元(约合人民币5.2亿元),放弃在欧美地区的这一企业和消费级业务,标志其将在政府、企业、消费全线退出北美市场,收缩欧洲市场。
行动如此果断,作为行业市场份额第二的玩家,大华对这一天早有准备。海康、大华自2019年起就被加入美国政府的经济制裁实体名单,欧美市场收缩是一个近年里渐进的过程。与此同时,伴随“外患”,2022年新的“内忧”也在智能物联行业蔓延。业绩猛跌,国内业务多线失速,首屈一指的安防龙头股价一年跌去一半,蒸发数千亿元。
▲海康威视近一年里的股价走势(图源:同花顺App)
在最近两个季度里,寒气下潜到智能物联行业多个玩家的业务一线,智能物联玩家们不得不开始了大调整,削减产线、裁员、降薪接踵而至……
美国制裁加码,安防龙头斩断欧美业务
11月23日,大华股份审议通过了《关于出售海外子公司100%股权及相关资产的议案》。公司与Skywatch签署协议,将大华欧洲持有的Lorex Technology Inc(加拿大Lorex)、Lorex Corporation(美国Lorex)、Lorex Technology UK Limited(英国Lorex)共三家公司(以下合称“Lorex”)的100%股权,以及公司持有的Lorex商标等资产出售给Skywatch,交易价款确定为7219.2万美元(约合人民币5.2亿元)。这些年来,随着国内平安城市、雪亮工程等国家级大项目完成度趋近100%,海外市场对于海康、大华这样的国际化企业来说尤其重要。为此,大华在2018年收购了美国红外热成像制造商FLIR子公司Lorex,并逐步在美国、英国、加拿大等多地创立了以此为品牌的公司。这类似于海康在多国布局的Ezviz,Ezviz与其消费级品牌中文名“萤石”相对应。根据公开消息,除了Lorex、Ezviz,海康、大华在北美没有其他别名品牌。
安防龙头在美国市场收缩自2019年就已有明显苗头。当年,海康威视和大华股份公司被加入美国政府的经济制裁实体名单。不过,制裁不涵盖大华和海康威视的子公司,如Lorex和Ezviz,同时不适用于美国联邦政府之外的业务范畴,消费者仍然可以广泛自由地购买该产品。2021年10月,家得宝、百思买等多家美国零售巨头已下架了中国厂商Lorex、Ezviz监控摄像头产品,但下架原因不明。尽管没有铭文规定,但美国要彻底封禁海康、大华产品的消息不断传出。根据知名安防垂直领域媒体A&S报告,在今年的全球安防50强榜单中,海康威视、大华股份分别位列第一、二,宇视科技、天地伟业均位列前十。从技术、价格、市场份额来说,中国安防企业在欧美市场原本有很强的竞争力。但受政策影响,欧美本土品牌正快速挤占海康、大华等公司的份额。比如,根据A&S报告,美国AI非接触式安全检查系统供应商Evolv就成为了全球年增长最快的安防企业,增长率达456%,达到了2177万美元。这些企业的崛起是海康、大华让出欧美市场的侧面体现。
▲Evolv(美国)成为2021年增长最快的安防企业
直到今年11月23日,美国FCC再发禁令前夕,大华到了不得不放弃Lorex的时候。买方Skywatch是一家2022年9月创办的新公司,注册地在开曼群岛。股权交割时Skywatch的控股股东将变更为富代投资股份有限公司,该公司为交易交割后的分期付款提供连带担保责任。这意味着Lorex品牌产品将能继续在美国流通,而Skywatch交易交割时立马支付的6169.2万美元(约占全部价款的85%)也将为大华股份输血。
输血5.4亿元,大华疲软业绩将被改善
大华股份刚刚在11月初公布了堪称惨淡的Q3季度财报。第三季度,大华营收达70.85亿元,同比降低11.22%;归母净利润为1.73亿元,同比下降77.08%。
从股价上也能侧面看出其正面临挑战,一年里股价跌超一半,截至11月29日收盘,市值跌至362.77亿元。对于股价情况,大华相关负责人此前在投资者问答中谈道,提振股价的核心还是需要业绩的改善,除了大环境较弱以外,公司还处于向高质量发展的战略调整所带来的阵痛期中。
▲大华股份近一年里的股价走势(图源:同花顺App)
出售Lorex是大华改善经营的一大举措,有望对其业务及时输血,改善下一季度的业绩表现。根据官方公开信息,本次交易完成后,公司预计实现股权转让收益约为人民币54020.53万元,约为5.4亿元(不考虑所得税,最终以审计结果为准)。而选择Lorex作为弃子,按照大华独立董事的意见,是为了“应对国际市场环境变化”。实际上,尽管Lorex从战略上代表着大华布局欧美市场的桥头堡,但近年来,这块业务已对大华的实际业绩形成一定程度的拖累。以本次出售的三家公司之一——美国Lorex为例,这家公司地址位于美国特拉华州,于2017年12月开始经营。根据公告,该公司截至2021年12月的总资产约为8.33亿元,负债10.43亿元,净资产-2.09亿元。截至2022年9月30日,公司未经审计的净资产为-2.22亿元。2021年度该公司营收达14.88亿元,净利润为3521.28万元;2022年1-9月未经审计的营收为8.84亿元,净利润为1129.59万元。可以看到,美国Lorex几乎不赚钱,并且负债累累。
加拿大Lorex、英国Lorex也面临类似的问题。2018年开始经营的加拿大Lorex甚至仍在亏损,2021年度净利润为-2126.46万元,2022年1-9月未经审计的净利润为-2206.11万元。
实际上,这些目标公司资产组账面价值为-3946.74万美元(模拟合并口径),但本次最终交易价格达到了7219.2万美元,可以说卖了个好价钱。既然业务不赚钱,还能卖个好价钱,大华也就没必要在寒冬里还留着它过年。
内忧外患,智能安防企业如何过冬?
大华出售Lorex只是行业困境的一个缩影。实际上,纵观当下智能物联行业,受贸易制裁、全球经济下行、疫情反弹等因素叠加影响,智能安防行业的众多玩家都在面临“寒冬”。海康、大华、宇视等龙头第三季度盈利猛跌,股价跌超一半。如果说2020年雪亮工程、平安城市等国家项目红利锐减,使安防龙头告别了超高速增长时代,那么今年Q3的新寒潮则使得安防企业几乎掉进了冰窟窿。
除了前文提到欧美等国外市场的不利影响,安防企业在国内业务也承受重压,可以说是“内忧外患”。具体到业务层面,安防企业面临着政府端业务乏力,中小企业业务受挫,企业业务拉动力有限,创新业务仍在投入期等问题。以大华股份为例,前三季度,其累计实现营收211.72亿元,同比下降1.46%,实现扣非归母净利润15.84亿元,同比下降25.91%。具体来看,其三季度的企业业务虽然实现了近10%的增长,但难以抵消政府端及分销业务的阵痛。根据投资者关系沟通纪要,在政府端,一些集成类项目的坏账风险比较大,同时宏观大背景下大项目数量减少;中小企业需求下降,且公司客户覆盖程度和质量与海康仍有差距。寒冬来临,“开源”已比较困难,智能安防企业如何“节流”过冬?削减产线、裁员、降薪等是众多互联网大厂在大缩减下的主要举措,这些举措同样适用于智能物联领域的ICT企业。削减在整体业务版图中相对处于边缘位置的业务线,换取输血和聚焦精耕是一大重要举措。比如大华不仅在近期出售了Lorex公司,还在此前部分出售了华创视讯这一以音视频为核心的会议视讯系统、设备等资产,这一业务2021年营收超2亿元,利润超千万。而为了聚焦主业务,大华便在这一相对增量市场相对不大、内卷严重的领域落刀。除了削减业务,裁员和组织调整也在多家安防企业内部出现。比如,海康在今年11月被牛客网用户“厂妹要进厂”等媒体爆料,解散校招群聊、毁(招聘)意向,不少新员工在脉脉等社交平台上自称被劝退,据称研究院和算法岗位受波及的新员工数量较多。尽管海康官方对此否认,但这家被称为“安防茅”的企业在10月底的投资者关系活动中透露,其三季度已控制进一步的人员扩张,在经济出现明显好转前将保持人员规模不再扩张,相应费用增长也会有所减缓。不过,智能安防企业的裁员调整是结构性的,整体来说可能出现“G端缩减,B端放宽”的分化趋势。根据《晚点 LatePost》报道,人工智能企业商汤科技于今年9月就调整了其核心业务部门智慧城市事业群,该部门团队规模人数超过2000人,当时已约有500人离职,收缩超20%。在调整安防业务的同时,商汤正在加码智能汽车业务,招聘不断,并在内部开放了转岗机会。伴随裁员的,还有降薪举措。今年11月,另一智能物联龙头玩家宇视科技的一封总裁邮件流出,邮件提到:“行业寒冬正在来临”,“在严重的内卷的行业压力下承压严重,表现为国内市场竞争加剧、增长乏力,今年营收及利润及可能下滑,会出现成立来第一次收入负增长。”为此,宇视管理层全体成员申请集体降薪10%。可以看到,各种方式的“节流”已成为智能物联企业过冬的一致举措。而随着大环境在后续好转,如何“开源”则成为智能物联企业的新课题。
结语:应对寒冬,节流后还需开源
当下,各行各业的数智化转型成为确定趋势,兼具ICT硬件与软件能力的智能物联企业本应是受益者。但全球经济下行叠加疫情反弹等因素,这一市场的释放不及预期,使得海康、大华等智能物联玩家的处境变得艰难。智能物联玩家面临“灰犀牛”已久,过去十几年的雪亮工程、平安城市等红利使其比较依赖政府财政。尽管它们提前布局了创新业务、企业级下沉市场,但在广度、深度及智能化程度上依然不足。随着这一波调整结束,如何开源新的增量市场将成为产业关注的重要议题。
参考文献链接
https://mp.weixin.qq.com/s/8Z_g6gYv77aKOHJ0AwUbYA
https://mp.weixin.qq.com/s/8Npwid2DBJ8oLVTtkCL0yw
https://mp.weixin.qq.com/s/B1Pfs_Q_YuaBVLiJGC5y-w