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1、 请务必阅读正文之后的免责条款 能源能源变革变革,储能同行储能同行 电力设备及新能源行业储能行业专题报告一2022.1.11 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 新能源大规模接入正在推动整个电力系统从“源新能源大规模接入正在推动整个电力系统从“源-网网-荷”到“源荷”到“源-网网-荷荷-储”的储”的变化,预计储能将成为新型电力系统的第四大基本要素。储能目前主要集中在变化,预计储能将成为新型电力系统的第四大基本要素。储能目前主要集中在抽水蓄能和锂离子电池储能两种形式, 随着电力系统的改革和电价体系的完善,抽水蓄能和锂离子电池储能两种形式, 随着电力系统的改革和电价体系的完善,储能在各
2、个领域经济性逐渐凸显,商业模式逐步完善,预计将迎来快速发展期。储能在各个领域经济性逐渐凸显,商业模式逐步完善,预计将迎来快速发展期。 能源变革能源变革进程加速,进程加速,推动储能行业发展推动储能行业发展。碳中和的目标实现需要风电、光伏等新能源的大规模建设, 新能源发电有效运营需要新型电力系统的支持, 新型电力系统正在经历从“源-网-荷”到“源-网-荷-储”的变化,在能源变革时代储能有望成为新型电力系统的第四大基本要素。储能行业的发展也受到多种因素的推动, 其中包括大规模可再生能源的接入并网; 储能成本尤其是电池成本的不断下降;电力体制改革,包括电价机制的不断完善和辅助服务市场的兴起;储能支持政
3、策持续推动, 中央和地方政府出台多项政策支持储能行业的持续发展。 能源变革时代,储能行业有望迎来黄金发展期。 储能形式多样储能形式多样,抽水蓄能和电化学储能发展领先抽水蓄能和电化学储能发展领先。目前的储能技术方案主要可以分为物理机械储能、电化学储能、电磁储能和光热储能,其中物理储能和化学储能装机量占绝对比重, 物理储能最具代表性的是抽水蓄能, 化学储能最优代表性的是锂离子电池储能。截至 2021 年底,在全球储能累积装机中,抽水蓄能装机依然占据主力位置,占比超过 90%,主要得益于抽水蓄能较低的成本和满足长时储能的需求; 而近些年来, 锂离子电池储能系统在新增储能装机中占主要地位,主要得益于逐
4、渐下降的成本和其灵活的调节能力。 应用场景丰富应用场景丰富,储能发展空间广阔储能发展空间广阔。按应用场景,我们可以将储能划分为发电侧(可再生能源并网、减少弃光弃风)、电网侧(电力调峰、调频)、用户侧(自发自用、峰谷价差套利)、辅助服务(5G 基站备用、IDC)等多种用途。根据适配电力系统各个环节的需求, 相应储能的应用类型和放电需求亦各有不同。 综合以上环节的测算、预测结果(详见正文),我们判断 2021-2025 年全球储能市 场 有 望 伴 随 能 源 转 型 与 下 游 电 力 需 求 建 设 节 奏 , 分 别 释 放20.1/32.7/52.5/65.3/93.2GW 储能建设需求,
5、 综合备电时长下的容量需求预计分别为 38.8/68.5/108.1/158.8/ 235.7GWh,有望带动主要储能技术及相关产业链采购需求迎来爆发式增长。 商业模式和产业链不断完善。商业模式和产业链不断完善。储能系统主要包括电池组、双向变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)、电池管理系统(BMS)及其他电气设备等多个部件构成,其中电池组是储能系统的核心,主要包括磷酸铁锂和三元电池;PCS 可以控制储能电池组的充电和放电过程,进行交直流的变换;EMS 负责数据采集、网络监控和能量调度等;BMS 主要负责电池的监测、评估、保护及均衡等。电化学储能发展潜力巨大, 各领域龙头都纷纷提前布局储能赛
6、道不同环节。 在行业需求带动零部件较快增长的情况下, 我们认为具有品牌、 渠道和核心零部件的系统解决方案提供商将会在未来储能市场中胜出。 风险因素:风险因素:新能源装机量不及预期;储能成本下降不及预期;电力辅助服务市场化不及预期。 投资策略。投资策略。能源变革时代需要储能同行。目前来看,储能行业的发展以抽水蓄能和锂离子电池为代表的电化学储能为主。 抽水蓄能领域, 我们重点推荐东方电气、建议关注中国电建、中国能建、哈尔滨电气等;电化学储能领域,我们推荐阳光电源、宁德时代、苏文电能、许继电气等,建议关注科华数据、盛弘股份、英维克、高澜股份等。 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报
7、告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业 评级评级 强于大市(维持)强于大市(维持) 重点公司盈利预测、估值及投资评级重点公司盈利预测、估值及投资评级 简称简称 收盘价收盘价 (元)(元) EPS(元)(元) PE 评级评级 2020 2021E 2022E 2023E 2020 2021E 2022E 2023E 阳光电源 128.30 1.34 2.07 2.83 3.72 95.7 62.0 45.3 34.5 买入 锦浪科技 206.67 1.28 2.27 3.70 5.19 161.5 91.0 55.9 39
8、.8 增持 德业股份 232.52 2.24 3.29 5.15 7.54 103.8 70.7 45.1 30.8 买入 宁德时代 539.90 2.40 4.35 8.41 11.60 225.0 124.1 64.2 46.5 买入 苏文电能 71.50 1.69 2.23 3.11 4.12 42.3 32.1 23.0 17.4 买入 许继电气 24.86 0.71 0.85 0.93 1.01 35.0 29.2 26.7 24.6 买入 国电南瑞 36.76 0.87 1.08 1.25 1.38 42.3 34.0 29.4 26.6 买入 东方电气 20.10 0.60 0.
9、75 0.95 1.12 33.5 26.8 21.2 17.9 买入 资料来源:Wind,中信证券研究部预测 注:股价为 2022 年 1 月 7 日收盘价 qRrPmOoQtPyQsQoNzQvNwP8OcMaQmOpPpNpNlOnNmNlOpOtR9PqQzQuOrRwPuOoNsO 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 储能市场发展分析储能市场发展分析 . 1 多因素共同推动,储能行业爆发在即 . 1 储能发展空间广阔,国内新增装机位居前列 . 4 抽水蓄能占比最高,电化学储能前景广
10、阔 . 7 储能应用场景与空间测算储能应用场景与空间测算 . 11 发电侧:提升新能源并网友好性,加速能源结构转型 . 11 电网侧及辅助服务:辅助调峰调频,支撑平稳运行 . 12 用户侧:新基建带来新的稳点耗能需求 . 12 产业链梳理产业链梳理 . 14 锂电储能行业 . 14 抽水蓄能行业 . 19 风险因素风险因素 . 24 投资建议投资建议 . 24 行业观点. 24 投资策略. 25 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1:储能贯穿于整个新型电力系统 . 1 图 2:
11、风光发电占比情况 . 2 图 3:2016-2021Q3 新增风光装机情况 . 2 图 4:风光发电波动性尼斯曲线 . 2 图 5:锂电池成本推动降价趋势明确 . 4 图 6:峰谷价差拉大有利于提升储能性价比 . 4 图 7:全球储能累计装机规模 . 5 图 8:中国储能累计装机规模 . 5 图 9:2016-2020 年全球储能累积装机结构变化 . 6 图 10:2016-2020 年全球储能新增装机结构变化 . 6 图 11:2017-2020 年中国储能累积装机结构变化 . 6 图 12:2018-2020 年中国储能新增装机结构变化 . 6 图 13:主流储能技术度电成本随发电时间变化
12、 . 7 图 14:主流储能技术年发电量随发电时间变化 . 7 图 15:抽水蓄能模式示意图 . 8 图 16:抽水蓄能装机占比最高. 8 图 17:国内抽水蓄能历史装机量与未来规划 . 8 图 18:全球及国内电化学储能累积装机规模 . 10 图 19:电化学储能中锂电池储能占比 . 10 图 20:储能系统产业链 . 14 图 21:储能系统各部件相互关系 . 15 图 22:2020 年储能系统成本拆分 . 15 图 23:2020 年中国市场储能电池出货量竞争格局 . 16 图 24:2020 年中国储能电池海外市场销量 . 16 图 25:储能逆变器市场需求持续快速增长 . 17 图
13、 26:2020 年中国储能逆变器市场销量 . 17 图 27:抽水蓄能产业链 . 20 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表格目录表格目录 表 1:2021 年全国部分新能源强制配储政策 . 3 表 2:储能主要技术方案及特点 . 5 表 3:磷酸铁锂电池、三元电池与钠离子电池性能对比 . 10 表 4:2021-2025 年新能源发电配套空间测算 . 11 表 5:2021-2025 年调峰调频配储需求预测 . 12 表 6:2021-2025 年 5G 基站配储需求预测 . 13 表 7:20
14、21-2025 年 IDC 配套储能空间预测 . 13 表 8:储能系统产业链相关公司 . 15 表 9:2020 年中国储能行业电池企业业务情况 . 16 表 10:2020 年中国储能行业 EMS 企业业务情况 . 17 表 11:国内储能温控方案提供商 . 18 表 12:截至 2021 年 3 月国家电网、南方电网抽水蓄能电站在建、在运规模 . 21 表 13:截至 2021 年 10 月中国电建新签抽水蓄能项目一览 . 23 表 14:储能板块重点跟踪公司盈利预测 . 25 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文
15、之后的免责条款部分 1 储能市场发展分析储能市场发展分析 多因素共同推动,储能行业爆发在即多因素共同推动,储能行业爆发在即 电力系统转型在即,储能行业迎来发展。电力系统转型在即,储能行业迎来发展。碳中和目标的实现需要风电、光伏等新能源大规模的建设,而新能源发电具有不稳定性、间歇性的问题,提高了电网在输配容量、电频波动控制等方面的要求,有效的运营需要新型电力系统的支持,新型电力系统正在经历从“源-网-荷”到“源-网-荷-储”的变化,储能有望成为新型电力系统的第四大基本要素。新型电力系统在用电侧,将由同步发电机转变为光伏、风电等可再生能源为主;在输配电侧,由单向送电转变为特高压直流、双向输配电系统
16、;在用电侧,由单一用电转变为复合多层次用电。而储能设备贯穿于新型电力系统转型的发电、输配电、用电三个环节,将迎来快速发展的机遇。 图 1:储能贯穿于整个新型电力系统 资料来源:中信证券研究部 风电和光伏装机规模持续增长,风电和光伏装机规模持续增长,发展前景广阔发展前景广阔。在政策鼓励和成本下降趋势下,过去5 年风电和光伏的装机量和发电量持续增长。装机规模上,2016-2020 年风电和光伏装机均呈现良好增长态势, 其中风电装机年增长保持在18GW, 光伏装机年增长保持在25GW,2021 前三季度光伏和风电新增装机为 16.4GW 和 25.6GW。发电量上,2016-2020 年光伏与风电发
17、电量保持了较快的增长,五年间 CAGR 分别为 37.84%和 18.35%,2021 前三季度光伏和风电发电量分别为 1362.2 亿千瓦时和 4025.0 亿千瓦时,同比增长 27.24%和35.44%。能源布局上, “十四五”规划对光伏和风电发展提供了政策保障,在风电光伏竞争力持续强化的情况下, 我们预计: 国内非化石能源消费占比有望于 2025 年达 21%左右,于 2030 年达 26%左右;2025 年全球可再生能源电力在总发电量中比重有望稳步提升至18.5%左右; 若按照风电/光伏电量比重分别约 8.5%/7%估算, 未来 5 年全球风电光伏年均装机需求有望超 100/230GW
18、。 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 图 2:风光发电占比情况(亿千瓦时) 资料来源:Wind,中信证券研究部 图 3:2016-2021Q3 新增风光装机情况(万千瓦) 资料来源:Wind,中信证券研究部 可再生能源发电规模激增,加大储能需求。可再生能源发电规模激增,加大储能需求。可再生能源大规模接入,增加发电端出力的波动性,也对电网的承受能力提出挑战,新能源稳定并网需要配备调峰、调频装置,而储能是其中最重要的装置。 “鸭子曲线”说明了使用可再生能源的商业发电模式中,受发电时段所限,用电负载和
19、发电量之间存在的落差,随着风电、光伏的快速发展,用电需求和发电产出的时间错位波动性加剧。通过对电池储能系统充放电操作的合理控制,能解决“鸭子曲线”的问题。 图 4:风光发电波动性尼斯曲线 资料来源:中国储能网,北极星太阳能光伏网 0%2%4%6%8%020000400006000080000200192020 2021Q3发电量光伏发电量风电发电量光电占比风电占比020004000600080002001920202021Q3新增风电装机新增光伏装机 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务
20、必阅读正文之后的免责条款部分 3 国内政策积极推动,多地陆续公布储能规划。国内政策积极推动,多地陆续公布储能规划。各地政府对“双碳”目标响应积极,风电、光伏政策及配套储能规划已陆续出台,截至 2021 年 11 月,国内多个省市明确了配套储能设备的规格要求,并明确规定配储比例和时长要求。随着“十四五”风光装机容量的扩大,各地的储能保障政策会进一步扩容,推动储能规模的扩张和行业发展。 表 1:2021 年全国部分新能源强制配储政策 地区地区 发布时间发布时间 发文机构发文机构 文件名称文件名称 配储比例配储比例 配储配储时时长长 风电风电 光伏光伏 山东淄博 2021/11/4 淄 博 市 委
21、办 公室、政府办公室 淄博市实施减碳降碳十大行动工作方案 10% 湖南 2021/10/13 湖南省发改委 关于加快推动湖南省电化学储能发展的实施意见 15% 5% 2 广西 2021/10/9 广西能源局 2021 年市场化并网陆上风电 、光伏发电及多能互补一体化项目建设方案的通知 20% 15% 2 内蒙古 2021/10/8 内蒙古发改委 关于自治区 2021 年保障性并网集中式风电、光伏发电项目优选结果 20%-30% 15%-30% 2 江苏 2021/9/29 江苏省发改委 省发改委关于我省 2021 年光伏发电项目市场化并网有关事项的通知 10% 2 山西 2021/9/25 山
22、西省能源局 2021 年竞争性配置风电、光伏项目评审结果的公示 10% 10%-15% 浙江义乌 2021/9/23 浙江义乌发改局 关于推动源网荷储协调发展和加快区域光伏产业发展的实施细则(征求意见稿) 10% 2 天津 2021/8/9 天津市发改委 关于天津市 2021-2022 年风电、光伏发电项目开发建设方案 15% 10% 1 安徽 2021/8/2 安徽省能源局 关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知(征求意见稿) 1 湖北 2021/7/26 湖北省能源局 湖北省能源局关于 2021 年平价新能源项目开发建设有关事项的通知 10% 10% 2 辽宁 2021/8
23、/5 辽宁省发改委 辽宁省新增风电项目建设方案(征求意见稿) 10% 河北 2021/7/2 河北省发改委 关于做好2021年风电、 光伏发电开发建设有关事项的通知 15% 15% 2 河南 2021/6/21 河南省发改委 关于 2021 年风电、光伏发电项目有关事项的通知 10%-20% 10%-20% 2 甘肃 2021/5/28 甘肃发改委 关于十四五 第一批风电、 光伏发电项目开发建设有关事项的通知 5%-10% 5%-10% 2 福建 2021/5/24 福建省发改委 关于因地制宜开展集中式光伏试点工作的通知 10% 江西 2021/3/19 江西省能源局 关于做好 2021 年新
24、增光伏发电项目竞争优选有关工作的通知 8%-10% 1 海南 2021/3/15 海南省发改委 关于开展 2021 年度海南省集中式光伏发电平价上网项目工作的通知 10% 陕西 2021/3/10 陕西省能源局 关于促进陕西省可再生能源高质量发展的意见(征求意见稿) 10%-20% 10%-20% 2 山东 2021/2/19 山东省能源局 2021 年全省能源工作指导意见 10% 10% 青海 2021/1/18 青海省发改委 、科技厅、能源局等 关于印发支持储能产业发展若干措施(试行)的通知 10% 10% 2 山西大同 2021/1/13 大同市人民政府 大同市关于支持和推动储能产业高质
25、量发展的实施意见 5% 5% 宁夏 2021/1/11 宁夏发改委 关于加快促进自治区储能健康有序发展的指导意见(征求意见稿) 10% 10% 2 资料来源:各地方发改委官网,中信证券研究部 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 成本下降推动储能行业发展,电价体系促使储能盈利能力改善。成本下降推动储能行业发展,电价体系促使储能盈利能力改善。近些年来,储能电池成本不断下降,叠加电价机制逐渐灵活,商业模式逐渐成型。2010-2020 年,锂电池组价格稳定下降,10 年间 CAGR 为-19.4%,有效扩
26、大了储能电池的市场应用,推动储能行业发展。此外,近年来电价改革引起峰谷价差拉大,为储能电池创造了套利空间。用户侧峰谷电价差拉大,最大系统峰谷差率超过 40%的地方,峰谷电价价差原则上不低于 4:1,其他地方原则上不低于 3:1。 电价改革推动了制度的建设, 进一步刺激了对储能电池的需求,改善了储能系统的盈利能力。 图 5:锂电池成本推动降价趋势明确($/kWh) 资料来源:BNEF,中信证券研究部 图 6:峰谷价差拉大有利于提升储能性价比(元/KWh) 资料来源:Wind,中信证券研究部 储能发展空间广阔,国内新增装机位居前列储能发展空间广阔,国内新增装机位居前列 全球储能装机稳定增长,国内储
27、能装机高速增长。全球储能装机稳定增长,国内储能装机高速增长。2016-2020 年全球储能装机增长稳定,增长率维持在 2-3.5%区间,2020 年装机量达到 191.1GW,增长趋势有望长期延续。全球储能保持持续增长主要得益于不同国家政策支持,其中欧美等发达国家或地区都出台了支持储能发展的政策;海外较高的电价水平,尤其是在风电和光伏渗透率不断提升的情况下海外的电价也保持了一定程度的上涨,叠加市场化机制,为储能商业模式的丰富提供了支持。 国内储能装机呈现高速增长状态,2016-2020 年 CAGR 达 10.02%,其中,除 2019年受行业景气度略微下行影响外,其余年份储能装机增长率均维持
28、在 8%以上。根据CNESA 数据,截至 2020 年,国内储能装机规模也已达到 35.6GW。在“双碳”目标指引下,在风电和光伏装机较快增长的情况下,在政策的鼓励下,在成本不断下降的推动下,储能行业和储能装机有望迎来一个黄金发展期。 0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%02004006008000锂电池组价格同比降幅00.40.81.2工商业大工业工商业大工业工商业大工业工商业大工业工商业大工业工商业大工业北京市区北京郊区河北山东山西上海谷峰 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储
29、能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 图 7:全球储能累计装机规模(GW) 资料来源:CNESA,中信证券研究部 图 8:中国储能累计装机规模(GW) 资料来源:CNESA,中信证券研究部 抽水储能成本占优,电化学储能响应迅速。抽水储能成本占优,电化学储能响应迅速。目前的储能技术方案主要可以分为物理机械储能、电化学储能、电磁储能和光热储能。物理机械储能包括抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能, 其中抽水储能是应用最广泛的储能技术, 具备最优越的成本优势, 且寿命长,能兼容大规模储能,缺点是启动速度慢;压缩空气储能也是较成熟的技术,但效率较低。电化学储能在近些年发
30、展尤为迅速,其具备启动迅速的优点,但缺点是部分技术成本高,且面临时长的挑战,目前不少电化学储能技术基本成功商业化。光热储能以熔融盐储能为代表,综合效率高,平均成本低,产品质量不稳定,且存在自然损耗等特点。 表 2:储能主要技术方案及特点 储能类型储能类型 响应响应 时间时间 放电放电 时间时间 综合效率综合效率 优势优势 缺点缺点 技术技术 物理机械储能 抽水储能 数分钟 数小时-数天 70-85% 高效; 技术成熟; 大规模储能;成本低;寿命长 启动速度慢;受地理环境、土木工程技术制约;建设周期长 成熟 压缩空气储能 数分钟 数小时 40-50% 占地面积小;容量大;成本低 效率较低;响应慢
31、;选址受限 成熟 飞轮储能 数秒 数秒-数分钟 80-90% 结构化程度高;场地要求低;运维成本低;能量密度大 能量释放时间短;成本高;自放电率高;噪声污染 商业化早期 电化学储能 铅蓄电池 数秒 数小时 60-70% 性价比高;可靠性强;技术成熟 寿命短;比能量和比功率低;污染严重 商业化 全钒液流电池 数毫秒 数小时 65-70% 安全性高;循环寿命长;能量与功率分开控制 能量密度低;运维成本高;系统效率低 商业化早期 钠硫电池 数毫秒 数小时 65-75% 响应速度快;储能秘密度高;规模化应用 需要维持 300高温条件;价格高;存在安全隐患;运维成本高 商业化 锂离子电池 数秒 数小时
32、70-80% 比功率和比能量高;自放电小;污染小;单体电压高 成本较高;一致性差;循环寿命较低 商业化 电磁储能 超级电容 数毫秒 数秒 90-95% 极其稳定;超快充放电 比能量和比密度低 开发期 超导储能 数毫秒 数秒 95%以上 瞬间响应;极低能量损耗 储能时间短;条件苛刻 开发期 光热储能 熔融盐储热 数小时 90-99% 清洁;平均成本低;寿命长 高腐蚀性;质量鱼龙混杂;自然损耗 商业化 资料来源:CNESA,中信证券研究部 0.00%0.50%1.00%1.50%2.00%2.50%3.00%3.50%4.00%5520162017201
33、820192020全球累计装机量同比0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%18.00%20.00%05540200192020国内累计装机规模同比 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 抽水蓄能主体地位依旧,电化学储能引流新潮。抽水蓄能主体地位依旧,电化学储能引流新潮。2016-2020 年,从全球储能装机结构看,抽水蓄能占比逐渐下降,但其主体地位不减,仍作为储能技术的绝对主流。即使在占比逐渐下降
34、的情况下,2020 年全球储能装机中抽水蓄能仍占比高达 90.9%。从新增装机结构看,2018 年起电化学储能装机力压抽水蓄能成为新增装机最多的储能技术,随着钠离子电池、锂电池-空气电池等电化学储能技术的深入发展,成本下降、形式灵活多样的特点,意味着电化学储能有更大的市场空间和发展潜力。熔融盐储能在装机中也占据着一定的份额。 图 9:2016-2020 年全球储能累积装机结构变化 资料来源:CNESA,中信证券研究部 图 10:2016-2020 年全球储能新增装机结构变化 资料来源:CNESA,中信证券研究部 国内储能整体情况与全球相似国内储能整体情况与全球相似,电化学储能新增装机稍少,电化
35、学储能新增装机稍少但增长潜力巨大但增长潜力巨大。从累计装机结构看,抽水蓄能也占据着主体地位,在占比逐渐下降的情况下,2020 年占比也高达90.5%。从新增装机结构看,2018 年后,虽然电化学储能电池同样占据较大的比例,但不同于全球趋势那般极端,国内新增储能装机中呈现抽水蓄能和电化学储能均势增长的局面。从技术迭代上,国内电化学储能对抽水蓄能份额的占领发生地更为滞后。除此之外,国内其他储能技术,如压缩空气储能、熔融盐储能,其结构占比明显相对国际较少,技术表现上更为单一。 图 11:2017-2020 年中国储能累积装机结构变化 资料来源:CNESA,中信证券研究部 图 12:2018-2020
36、 年中国储能新增装机结构变化 资料来源:CNESA,中信证券研究部 80%85%90%95%100%20020抽水蓄能电化学储能熔融盐储能飞轮储能压缩空气储能0%20%40%60%80%100%20020抽水蓄能电化学储能熔融盐储能飞轮储能压缩空气储能80%85%90%95%100%20020抽水蓄能电化学储能熔融盐储能飞轮储能压缩空气储能0%20%40%60%80%100%20020抽水蓄能电化学储能熔融盐储能飞轮储能压缩空气储能 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告
37、一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 抽水蓄能享有成本优势,抽水蓄能享有成本优势,锂电池储能锂电池储能和压缩空气储能和压缩空气储能紧随其后。紧随其后。随发电时间的延长,单位度电成本会显著下降,这使得厂商通常不会采用复合的储能技术。抽水蓄能最为大规模应用的原因之一即为其成本优势,在主流储能技术中,抽水蓄能成本最低。成本接近抽水蓄能的有压缩空气储能和锂离子电池储能,在发电规模足够大时,这两种技术成本能贴合抽水蓄能。其余主流技术成本,无论在小规模储能还是大规模储能,与此三者均有较大差异,他们的成本由低到高依次是液流电池、钠硫电池和铅酸电池,均属于市场占有相对较小的电化学储能形式
38、。 图 13:主流储能技术度电成本(元/kWh)随发电时间变化 资料来源: 基于全寿命周期成本的储能成本分析 (傅旭等) ,中信证券研究部 图 14:主流储能技术年发电量(103 kWh)随发电时间变化 资料来源: 基于全寿命周期成本的储能成本分析 (傅旭等) ,中信证券研究部 抽水蓄能占比最高,电化学储能前景广阔抽水蓄能占比最高,电化学储能前景广阔 抽水蓄能抽水蓄能原理简易,安全可靠。原理简易,安全可靠。抽水蓄能原理简单,利用生产的电力将水提升至高处蓄水存贮,待到需用电时释放所蓄水,以水力发电的形式重新将势能转化为势能,从而实现电能在不同时间的存储和分配,并具有存储后能量几乎不流失的优点。我
39、国抽水蓄能电站起步较晚,但起点较高,目前已有相当数量电站处于世界先进水平,如高水头的长龙山抽水蓄能机组等业已投运。 00200400600800 1000 1200 1400 1600 1800 2000抽水蓄能压缩空气铅酸电池钠硫电池液流电池锂离子电池05400600800 1000 1200 1400 1600 1800 2000抽水蓄能压缩空气铅酸电池钠硫电池液流电池锂离子电池 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 图 15:抽水蓄能模式示意图 资料
40、来源:Hydro Tasmania 抽水蓄能占比遥遥领先, 未来趋于稳步发展态势抽水蓄能占比遥遥领先, 未来趋于稳步发展态势。 凭借着低成本、 易于实施、 寿命长、高效等优势,抽水蓄能目前全球和国内装机量遥遥领先,截至 2020 年,抽水蓄能在全球和国内装机中分别占比 90.9%和 90.5%,在未来相当长的时间内其领先地位不会动摇。国家能源局印发的抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035 年) 指出: “到 2025 年,抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番,达到 6200 万千瓦以上;到 2030 年,抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番, 达到 1.2 亿千瓦左右” 。 将抽水蓄能作
41、为主力储能技术推广发展,更能保障抽水蓄能技术的稳固优势。 图 16:抽水蓄能装机占比最高 资料来源:CNESA,中信证券研究部 图 17:国内抽水蓄能历史装机量与未来规划(GW) 资料来源:CNESA,国家能源局,中信证券研究部 90.9%6.9%1.7%0.2%0.2%抽水蓄能电化学储能熔融盐储能飞轮储能压缩空气储能0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0200202025E2030E 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 电化学储能开启商业化,料
42、将成为未来主流方向电化学储能开启商业化,料将成为未来主流方向之一之一。不同于抽水蓄能技术的简洁单一,电化学储能新兴技术路线在不断涌现,多元化发展趋势明确。凭借低成本、便捷性优势,电化学储能技术如锂离子电池和钠硫电池,已经成功商业化应用。虽然存在功率上限和安全性问题, 但凭借能量密度、 成本等方面, 性价比最高的磷酸铁锂成为主要应用技术,而钠电池成本低,循环寿命有待提高,或成为未来技术方向。 表 1:各类电化学储能电池性能对比 性能指标性能指标/ /电池类型电池类型 铅酸电池铅酸电池 锂离子电池(磷酸铁锂)锂离子电池(磷酸铁锂) 全钒液流电池全钒液流电池 锌镍液流电池锌镍液流电池 钠硫电池钠硫电
43、池 功率上限 十兆瓦级 兆瓦级 百兆瓦级 百兆瓦级 十兆瓦级 能量密度(Wh/kg) 3060 130200 1550 7585 100250 循环寿命(次) 5003000 25005000 16000 25005000 20004500 服役寿命(年) 5 5 15 15 5 倍率性能 0.11C 0.52C 功率的 1.5 倍 功率的 1.5 倍 5-10C 充放电效率 80-90% 90-95% 65-80% 65-80% 90% 储能系统效率(%) 75-85% 85-90% 60-70% 60-70% 80% 自放电(%/月) 25 01 无自放电 无自放电 - 工作温度() 充电
44、:0-45 放电:-20-55 充电:0-45 放电:-20-55 5-40 20-50 300-350 深度充放电能力 不能深度充放电 适宜 15-85%SOC,深度充放电影响寿命 0-100%SOC,深度充放电对寿命无影响 0-100%SOC, 深度充放电对寿命无影响 适宜 15-85%SOC,深度充放电严重影响寿命,对安全性有影响 容量 衰减后不可恢复 衰减后不可恢复 可在线再生 可在线再生 衰减后不可恢复 电池一致性 良好 较差 好 好 好 安全性 好, 但环境污染严重 一般, 存在过热爆炸风险,安全性能已有较大突破 好 比较好,存在溴蒸气泄漏风险 中,不可过充电,钠、硫泄露存在安全隐
45、患 系统成本(元/kWh) 1200-1800 1500-2500 4500-6000 2000-3500 2000-3000 度电成本(元/kWh) 0.45-0.7 0.5-0.9 0.7-1.0 0.8-1.2 0.9-1.2 MV 级占地(平米/MV) 150-200 100-150 800-1500 800-1500 150-200 资料来源:BNEF,中信证券研究部 电化学储能装机高速发展,电化学储能装机高速发展,锂电池占比锂电池占比近近 90%。2016-2020 年电化学储能迎来高速发展,全球装机由 1.8GW 提升至 13.1GW,CAGR 高达 64.93%;国内装机由 0
46、.2GW 提升至 2.8GW,CAGR 高达 84.37%。在近几年的新增装机中,电化学储能装机占比稳固,其高速发展的趋势仍在延续。电化学储能中,又以锂电池储能占比最高。2017-2020 年,全球/国内电化学储能中锂电池占比分别由 75.6%/58.3%提升至 90.0%/87%,进一步稳固了电化学储能电池中的领先技术地位。 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 图 18:全球及国内电化学储能累积装机规模(GW) 资料来源:CNESA,中信证券研究部 图 19:电化学储能中锂电池储能占比 资料来
47、源:CNESA,中信证券研究部 钠电池有望与锂电池形成优势互补。钠电池有望与锂电池形成优势互补。7 月 29 日,宁德时代宣布新一代钠离子电池发布,该款技术有望与锂电池形成优势互补。钠离子电池在原料上并不受限,而锂产量 75%在美洲,且近期价格显上行趋势,钠离子电池的使用在成本上具备优势。此外,钠离子电池具备快充性能好、低温性能强等优势,且制作设备与锂离子电池兼容,有利于形成规模量产。预计 2023 年形成基本产业链,综合降本 30-40%,或能成为储能需求的核心驱动。 表 3:磷酸铁锂电池、三元电池与钠离子电池性能对比 钠离子电池(宁德时代)钠离子电池(宁德时代) 磷酸铁锂电池磷酸铁锂电池
48、三元电池三元电池 能量密度 单体能量密度达 160Wh/kg,二代提升至 200Wh/kg 150-220 Wh/kg 200-300Wh/kg 系统集成效率 80%,可使用 AB 系统解决方案 80% 70%左右 循环次数 3000+ 6000+ 3000+ 安全性 好 好 一般 快充性能 常温下充电 15 分钟,电量可达 80%以上 低温性能 -20拥有 90%以上的放电保持率 60-70% 70%+ 正极材料 克容量较高的普鲁士白材料,对材料体相结构进行电荷重排 磷酸铁锂 NCM、NCA 负极材料 具有独特空隙结构的硬碳材料,具有克容量高、易脱嵌、优循环的特性,克容量 350mAh/g
49、石墨,克容量350-400mAh/g 石墨,克容量350-400mAh/g 电解液 开发适配电解液 六氟磷酸锂为主盐 六氟磷酸锂为主盐 产业布局 预计 2023 年形成基本产业链 成熟 成熟 制作工艺 设备兼容 资料来源:BNEF,中信证券研究部 0%50%100%150%200%03697201820192020全球国内全球同比国内同比0%20%40%60%80%100%20020全球国内 电力设备及新能源电力设备及新能源行业行业储能行业专题报告一储能行业专题报告一2022.1.11 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 储能应用场景与空间测算储
50、能应用场景与空间测算 储能是电力系统中的关键一环,可以应用在储能是电力系统中的关键一环,可以应用在“发、发、 输、配、用输、配、用”任意一个环节。任意一个环节。电力即发即用, 以新能源为主体的新型电力系统中 “源网荷” 波动加剧, 以上各环节推进配储,则可以平滑电力波动性,储能可起到系统稳定器的效用。 按应用场景,我们可以将储能划分为发电侧(可再生能源并网、减少弃光弃风) 、电网侧(电力调峰、调频) 、用户侧(自发自用、峰谷价差套利) 、辅助服务(5G 基站备用、IDC)等多种用途。根据适配电力系统各个环节的需求,相应储能的应用类型和放电需求亦各有不同。 发电侧:提升新能源并网友好性,加速能源