商业计划书和可行性报告 华创证券碳中和系列报告之二全球碳中和储能大趋势.pdf

Business plan report 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 未经许可，禁止转载未经许可，禁止转载 证 券 研 究证 券 研 究 报 告报 告 电气设备行业深度研究报告 推荐推荐（维持维持） 碳中和系列报告之二：碳中和系列报告之二：全球碳中和，储能大趋势全球碳中和，储能大趋势 碳中和碳中和“3060”战略引领储能行业发展。战略引领储能行业发展。2020 年 9 月 22 日， 习近平主席在第 75届联合国大会一般性辩论上发表讲话时提出，中国二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。从能源消费结构来看，2019年国内可再生能源占比仅 15.3%， 未来新能源发电将成为实现碳中和目标的关键路径，而大部分可再生能源都具有间歇性的特点，只能起到对传统发电方式的补充作用，假如要完全依靠可再生能源提供 24 小时不间断的电力，配套储能系统则将是不二的选择。 电化学储能未来将脱颖而出。电化学储能未来将脱颖而出。储能主要分为物理储能、电化学储能和电磁储能三类，其工作原理和性能特点均不同。其中，抽水蓄能因起步早、技术最成熟而装机规模占比持续超过 90%，但亦具有选址要求高、一次投资大等缺点；而电化学储能因性能突出而应用广泛，且还具有不受地域条件限制、成本低更具商业性等优点，随着锂电池成本逐年降低，预计未来电化学储能将脱颖而出。 储能有效缓解储能有效缓解发电、输配电、用户侧多环节发电、输配电、用户侧多环节痛点，痛点，需求驱动行业需求驱动行业发展。发展。在发电侧，储能用于平滑新能源发电出力波动、参与调频调峰辅助服务、跟踪调度计划指令等；在输配电、用电侧，储能主要应用于无功支持以调节线路电压、电费管理用以降低用户成本等。政策方面，美日等国较早地采取多项激励措施发展储能，中国后来居上，2019 年，全球储能累计装机量已增长至 184.6GW，中国增长至 32.4GW，占比 17.6%位居第一。 预计预计 2025 年全球储能电池年全球储能电池需求量需求量超超 210GWh，对应市场空间超，对应市场空间超 1600 亿元。亿元。发电侧发电侧：2020 年起，国内各省陆续出台政策，要求风光配置储能，配置比例在 5%-20%之间。受益于储能配套渗透率提升以及光伏风电装机量提升，预计2025 年全球发电侧储能需求量将达到 40.7GWh。用户侧用户侧：由于海外家庭用电贵且用电不稳定，在极端天气时用电困难导致极端电价，催生海外户用储能市场需求。我们预计 2025 年海外储能配套需求量将达到 171GWh。市场空间：市场空间：我们假设储能电池价格在未来 5 年逐步下降，2025 年达到 0.79 元/wh，对应2025 年全球储能电池市场空间预计将超过 1600 亿元。 政策红利接续释放加速政策红利接续释放加速“新能源新能源+电化学储能电化学储能”发展。发展。碳中和与电改背景下，多项国家纲领性政策出台，为后续政策条例奠定基础；青海首个补贴政策推出，为其他地区带来示范效应；在调峰调频等辅助市场领域，自国家能源局发布相关工作方案的顶层设计后，二十余区域和省市纷纷响应，推动电化学储能进一步发展； 此外电化学储能的标准体系已较具雏形， 涉及技术、 安全等多个层面。 投资策略投资策略：电网侧：电网侧：风电和光电发电方式具有波动性和不稳定性，而需求端冲击性负荷大规模接入对电网柔性输电要求极高，我们重点关注智能电网标的：国电南瑞。户用储能：户用储能：与此同时，上游发电的波动性带来对储能业务的需求，我们重点关注储能行业标的：阳光电源、派能科技。发电侧：发电侧：空间广阔的发电侧和工商业大型储能方向， 关注全球动力及储能电池龙头宁德时代、 亿纬锂能、国轩高科、鹏辉能源。 风险提示风险提示：新能源行业发展不及预期 证券分析师：彭广春证券分析师：彭广春 邮箱： 执业编号：S0360520110001 行业基本数据行业基本数据 占比% 股票家数(只) 225 5.35 总市值(亿元) 40,714.77 4.65 流通市值(亿元) 30,346.61 4.65 相对指数表现相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 -9.96 27.52 68.59 相对表现 -6.43 16.81 40.26 相关研究报告相关研究报告 电气设备行业周报（20210218-20210221）：特斯拉再度降价，美国重返巴黎协定 2021-02-21 电气设备行业周报（20210222-20210228）：电池厂商动作频发，硅片价格大幅上调 2021-02-28 电气设备行业重大事项点评：政策持续加码，上海发布新能源汽车产业发展实施计划（2021-2025） 2021-03-02 -15%21%57%93%20/03 20/05 20/07 20/09 20/11 21/012020-03-062021-03-04沪深300电气设备华创证券研究所华创证券研究所 行业研究行业研究 电气设备电气设备 2021 年年 03 月月 05 日日 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 未经许可，禁止转载未经许可，禁止转载 投资主题投资主题 报告亮点报告亮点 本文从我国“3060”碳中和目标出发，阐述了储能是未来实现碳中和目标过程中的必经之路。针对目前储能行业发展现状，本文从储能类型、政策导向、需求驱动三个维度，对未来储能行业的发展路径进展推演和展望，并且根据储能终端应用场景，从发电侧和用电侧对 2025 年储能的市场需求和市场空间进行测算。我们认为，2021 年是储能元年，未来在全球碳中和的目标的引领下，叠加锂电池成本逐年降低，配套储能电池经济性已经十分可观，未来储能将成为全球各国实现碳中和目标过程中，必不可少的一块拼图。 投资投资逻辑逻辑 根据储能应用场景的划分， 我们认为储能所带来的投资机会将围绕电网侧、 户根据储能应用场景的划分， 我们认为储能所带来的投资机会将围绕电网侧、 户用储能侧以及发电侧展开。用储能侧以及发电侧展开。在发电侧，储能用于平滑新能源发电出力波动、参与调频调峰辅助服务、跟踪调度计划指令等；在输配电、用电侧，储能主要应用于无功支持以调节线路电压、电费管理用以降低用户成本等。 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 3 目目 录录 一、碳中和一、碳中和“3060”战略引领储能行业发展战略引领储能行业发展 . 6 二、储能未来发展还看锂电池储能二、储能未来发展还看锂电池储能 . 8 （一）抽水储能：装机规模最大，技术最成熟 . 10 （二）电化学储能：发展速度最快，综合效率最高 . 11 （三）其他储能：占比较小，静等技术突破 . 14 三、需求驱动行业发展，痛点逐个击破三、需求驱动行业发展，痛点逐个击破 . 15 （一）发电侧：平滑出力，调频调峰，提升能源使用效率 . 15 （二）输配电侧：无功调压，确保电能质量 . 19 （三）用电侧：电费管理，降低用户用电成本 . 20 四、发电侧用户侧需求同步释放，四、发电侧用户侧需求同步释放，2025 年市场空间年市场空间预计预计超超 1600 亿元亿元 . 20 （一）发电侧：2025 年全球储能需求预计将达 40.7GWh . 20 （二）用户侧：2025 年全球储能需求预计将达 171GWh . 23 （三）市场空间：2025 年全球储能电池市场空间预计将超 1600 亿元 . 24 五、政策东风已至，储能扬帆起航五、政策东风已至，储能扬帆起航 . 24 （一）“五首”：为后续政策条例的制定出台奠定基础与提供示范 . 24 （二）“顶层设计+地方响应”：推动电化学储能在调峰调频等领域落地开花 . 25 （三）多方努力，电化学储能标准体系较具雏形 . 25 六、投资建议六、投资建议 . 26 七、风险提示七、风险提示 . 26 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 4 图表目录图表目录 图表 1 配套储能系统是新能源发电的不二选择 . 6 图表 2 2019 年全球锂电池 PACK 成本相比于 2010 年下降了 87% . 7 图表 3 全球光伏、风电及储能系统 LCOE 基准 . 7 图表 4 2018 年各省燃煤电价及 LCOE（元/度） . 8 图表 5 不同类型储能方式及其工作原理 . 8 图表 6 2020Q3 全球已投运电力储能项目类型分布 . 9 图表 7 2020Q3 中国已投运电力储能项目类型分布 . 9 图表 8 全球及中国储能市场装机规模（2015-2020Q3） . 9 图表 9 海外国家储能起步较早，中国起步较晚 . 10 图表 10 2019 年全球新增投运电化学储能项目装机规模排名前十的国家. 10 图表 11 抽水蓄能工作原理 . 11 图表 12 抽水蓄能水库渗漏，不利于电站的稳定运行 . 11 图表 13 全球抽水储能规模占比逐年下降 . 11 图表 14 电化学储能的性能特点整理 . 12 图表 15 各储能电池能量密度、体积密度比较 . 12 图表 16 各储能技术放电时长及功率比较 . 12 图表 17 全球储能市场装机规模份额占比（2015-2020Q3） . 13 图表 18 电化学储能的代表范例 . 13 图表 19 各物理储能的性能特点比较 . 14 图表 20 储能电池与超级电容充放电功率 . 14 图表 21 风电功率与混合储能平抑后绝对波动率比较 . 14 图表 22 电磁储能的性能特点 . 15 图表 23 储能的三大应用领域 . 15 图表 24 光伏发电日平均出力及日平均负荷曲线 . 16 图表 25 风电日平均出力曲线图 . 16 图表 26 燃煤机组工作原理复杂，响应慢 . 17 图表 27 传统资源无法满足调节资源需求 . 17 图表 28 火电机组和储能调节资源的对比 . 17 图表 29 日内光伏电力系统供需不平衡 . 17 图表 30 2020 我国光伏累计发电量各地区占比 . 18 图表 31 2020 我国风电累计发电量各地区占比 . 18 图表 32 2020 我国光伏累计弃光情况各地区占比 . 18 图表 33 2020 我国风电累计弃电情况各地区占比 . 18 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 5 图表 34 西北五省弃光、弃风率 . 19 图表 35 发电侧主要应用场景及储能性能需求 . 19 图表 36 储能输配电侧防御特征 . 20 图表 37 用电侧的主要应用场景及储能性能需求 . 20 图表 38 光伏+储能兼具经济性 . 21 图表 39 各省陆续出台配套储能系统政策文件 . 21 图表 40 2025 年全球发电侧储能需求预计约 40.7GWh . 22 图表 41 各国家庭用电价格（元/度） . 23 图表 42 2025 年全球用户侧储能需求量预计将达到 171GWh . 24 图表 43 2025 年全球储能市场空间测算 . 24 图表 44 国家储能奠基性政策与地方储能示范性政策 . 25 图表 45 国家和地方层面辅助服务政策时间梳理 . 25 图表 46 国内电化学储能相关标准 . 25 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 6 一、一、碳中和碳中和“3060”战略引领储能行业发展战略引领储能行业发展 2020 年 9 月 22 日，习近平主席在第 75 届联合国大会一般性辩论上发表讲话时指出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。2020 年 12 月 12 日，习近平总书记在气候雄心峰会上宣布：到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。 从发电侧看，随着煤电不断去产能，新能源发电将成为实现碳中和目标的关键路径，而大部分可再生能源都具有间歇性的特点，从目前应用情况来看，大多数可再生能源发电系统只能起到对传统发电方式的补充作用， 假如要完全依靠可再生能源提供 24 小时不间断的电力，配套储能系统则将是不配套储能系统则将是不二的选择。二的选择。 图表图表 1 配套储能系统是新能源发电的不二选择配套储能系统是新能源发电的不二选择 资料来源：华创证券 锂电池和光伏电站成本大幅下降，也为储能行业发展提供了锂电池和光伏电站成本大幅下降，也为储能行业发展提供了支撑支撑。根据 BloombergNEF的数据显示， 2010 年锂电池组单度电价为 1160 美元， 而 2019 年单度电价已经跌到了 156美元，降幅达到了 87%。BloombergNEF 预测称电池的学习率约为 18%，即全球电池产量每翻一番，电池价格就会下降 18%，在这样的假设下，随着未来动力锂电池和储能锂电池持续量产， 规模效益将逐步显现， 预计2023年电池的单度电成本就将低于100美元，2030 年将达到 62 美元/度电，折合 0.4 元/Wh。 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 7 图表图表 2 2019 年年全球锂电池全球锂电池 PACK 成本成本相比于相比于 2010 年下降了年下降了 87% 资料来源：BloombergNEF 根据 Bloomberg BNEF 的数据显示，截至 2020 年下半年，全球范围内固定式光伏电站项目 LCOE 为 47 美元/MWh，折合约 0.3 元/wh，而配套电池储能系统的 LCOE 为 132 美元/ MWh，折合约 0.86 元/wh。 图表图表 3 全球光伏、风电及储能系统全球光伏、风电及储能系统 LCOE 基准基准 资料来源：BloombergNEF 2018 年全球年全球 LCOE 已低于部分中国地区燃煤电价。已低于部分中国地区燃煤电价。根据国家能源局的数据，截至 2018年底，世界范围内平均的光伏发电成本已经低于中国部分地区的燃煤发电成本，无补贴Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 8 的光伏电站在部分电价较高的地区的投资回报率已经非常可观，而对于那些在偏远地区且致力于绿色能源的厂商来说，随着电池储能系统的价格逐步下降，配套储能系统所带来的额外成本，将越来越能被接受。碳中和的发展离不开储能系统的配套和应用。 图表图表 4 2018 年各省燃煤电价年各省燃煤电价及及 LCOE（元（元/度）度） 资料来源：国家能源局，华创证券 二二、储能未来发展还看锂电池储能储能未来发展还看锂电池储能 储能，意指通过特定的装置或物理介质将当前用不到的不同形式的能量进行存储，以便在需求时将其从媒介中释放再次利用。根据电能封存的转化形式，储能技术主要分为物根据电能封存的转化形式，储能技术主要分为物理储能（机械储能）、电化学储能（电池储能）、电磁储能（电场、磁场储能）三类。理储能（机械储能）、电化学储能（电池储能）、电磁储能（电场、磁场储能）三类。 图表图表 5 不同类型储能方式及其工作原理不同类型储能方式及其工作原理 储能分类储能分类 储能方式储能方式 工作原理工作原理 物理物理 储能储能 (机械储能机械储能) 抽水 蓄能 用电低谷时，利用多余电力从下游水库抽水至上游水库，将电能转换势能；用电高峰时，放水推动水轮机发电，将重力势能转换电能 压缩空气 储能 用电低谷时，压缩空气密封在报废的矿井、油气井、海底储气罐等中；用电高峰时，释放空气推动汽轮机发电 飞轮储能 用电低谷时，利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化为机械能存储；用电高峰时由飞轮带动发动机发电 电磁电磁 储能储能 (电、磁场电、磁场) 超级电容器 储能 依据双电层理论，采用特殊电极结构使电极表面积成万倍增加，产生很大的电容量，直接将能量以电场能的形式存储，无能量转换 超导储能 用电低谷时，将富余的电能存储在流过超导线圈的直流电流产生的磁场中，将电能转换为磁场能 电化学电化学 储能储能 (电池储能电池储能) 锂离子 电池 正负极由不同的锂离子嵌入化合物组成；锂离子电池是依靠锂离子在正负电极之间移动来工作，充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；而放电时则相反 铅蓄电池 铅酸电池以铅化合物和金属铅作为正负极材料，硫酸溶液作为电解液，当其正负极浸入电解液时，会产生电势差；铅炭电池则将超级电容器的活性炭电极材料应用到传统铅酸电池而形成 钠硫电池 阳极为熔融盐钠，阴极为熔融硫，属于熔盐电池的一种 00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5湖南广东四川海南湖北江西浙江重庆云南山东上海广西江苏LCOE福建安徽黑龙江辽宁平均吉林河南天津贵州陕西山西河北甘肃蒙东青海蒙西宁夏新疆Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 9 液流电池 （氧化还原） 由电堆和两个电解液储罐构成，电解液由泵从储罐送到电堆内部，电极发生氧化还原反应，化学能转换成电能即放电，反之充电 资料来源：北极星储能网，华创证券 根据 CNESA 数据，截至 2020 年 9 月，全球抽水蓄能累计占比约 91.9%，排名第二的是电化学储能，占比 5.9%，而其中 5.3%为锂离子电池储能。 图表图表 6 2020Q3 全球已投运电力储能项目类型分布全球已投运电力储能项目类型分布 图表图表 7 2020Q3 中国已投运电力储能项目类型分布中国已投运电力储能项目类型分布 资料来源：CNESA，华创证券 资料来源：CNESA，华创证券 根据 CNESA 数据，全球已投运的储能累计装机规模从 2015 年的 164.7GW 逐年增长至2019 年的 184.6GW，CAGR 达到 2.9%。其中，中国已投运的储能累计装机规模稳步扩大，累计装机量从 23.5GW 增长至 32.4GW，CAGR 达到 8.4%，中国占据全球储能累计装机规模从 2015 年的 14.3%提升至 2019 年的 17.6%。 图表图表 8 全球及中国储能市场装机规模（全球及中国储能市场装机规模（2015-2020Q3） 资料来源：CNESA全球储能项目库，华创证券 美日等发达国家率先发展美日等发达国家率先发展，中国起步较晚，中国起步较晚。美国、日本等发达国家出于对储能技术的重视，较早地就将储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术，采取了多项激励措施，如财政补贴、减税等，推动其储能大力发展。 141.2144.4146.5149.7152.2153.023.524.328.931.232.433.1164.7168.7175.4180.9184.6186.104080120160200240201520162017201820192020Q3其他国家装机量中国累计装机量（GW）Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 10 图表图表 9 海外海外国家国家储能储能起步较早，中国起步较晚起步较早，中国起步较晚 国家国家 海外激励措施海外激励措施 美国美国 2007 年储能技术促进法案在众议院通过，由国家财政每年支出 1.3 亿美元支持储能；2009 年 8 月， 美国总统奥巴马宣布拨款 24 亿美元， 资助电动汽车与储能电池的研发与制造； 2012 年，美国能源部投入 1.2 亿美元建设先进电池储能创新中心； 20102020 年，美国将大规模提供储能系统 15 亿美元的税收优惠。 日本日本 自 20 世纪 90 年代以来，日本投入大量资金支持大容量储能技术的研究与开发； 2009 年， 近 90%储能项目均设置于日本境内， 日本国内投资到 2020 年将累计达 5 万亿日元。 资料来源：倪芳国外先进储能产业扶持政策及对我国的启示，华创证券 相较而言，中国储能产业政策推行较晚，2010 年在可再生能源法修正案中第一次提及储能，中国虽起步晚，但近年来相关激励措施已紧锣密鼓地推行和实施，推动中国储能行业后来居上。2019 年，全球新增投运的电化学储能项目主要分布在 49 个国家和地区，装机规模排名前十位的国家分别是：中国、美国、英国、德国、澳大利亚、日本、阿联酋、加拿大、意大利和约旦，规模合计占 2019 年全球新增总规模的 91.6%。 图表图表 10 2019 年全球新增投运电化学储能项目装机规模排名前十的国家年全球新增投运电化学储能项目装机规模排名前十的国家 资料来源：CNESA （一）抽水储能：装机规模最大，技术最成熟（一）抽水储能：装机规模最大，技术最成熟 抽水储能是在具有高度差的上游和下游同时配置水库，在处于用电低谷时，利用无法被消耗的多余电力从地势低的下游水库抽水至上游水库储存起来，将电能转换为势能；在用电高峰时释放上水库的水流到下水库中推动水轮机发电，将重力势能转换为电能。 抽水蓄能原理简单、技术成熟。抽水蓄能原理简单、技术成熟。不同于一般的水电站易受季节降水影响，其不会出现丰水期弃水或枯水期缺水停电现象，只要满足降水量大于上下水库蒸发的水量，便能通过水泵和水轮机作用反复循环抽水和发电，为电力系统提供辅助服务；此外抽水蓄能储能容量大、效率较高（达到 65%70%）、寿命长、负荷响应速度较快（完全停电至满负荷发电约 5 分钟），且具有小时级至日级放电，经常配合大规模风电光伏发电。 批注批注 rj1: 【14-4】 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 11 图表图表 11 抽水蓄能工作原理抽水蓄能工作原理 资料来源：李守东大规模储能与高渗透率新能源的协调调度策略研究 抽水储能是目前装机规模最大、商用最早的储能技术。抽水储能是目前装机规模最大、商用最早的储能技术。抽水储能作为机械储能的一种技术类型，是目前技术最成熟、存储成本最低、使用寿命长、最早实现商用、装机规模最大的储能技术，但由于抽水储能对选址要求非常高，需要在当地有充足的水源，并且上下游水库需要具有足够的高度差以保证发电的需求，此外，抽水储能对所处环境的防渗体系要求较高，抽水储能占全球已投运电力储能项目的占比由2015 年的%逐年下降至 2019 年的 91.9%。 图表图表 12 抽水蓄能水库渗漏，不利于电站的稳定运行抽水蓄能水库渗漏，不利于电站的稳定运行 图表图表 13 全球抽水储能规模占比逐年下降全球抽水储能规模占比逐年下降 资料来源：郑雪琴等某抽水蓄能电站上库渗漏量突增原因分析及处理措施 资料来源：CNESA，华创证券 （二）电化学储能：发展速度最快，综合效率最高（二）电化学储能：发展速度最快，综合效率最高 锂离子电池储能技术作为电化学储能的主要技术路线，具有能量密度高、综合效率高、成本下降潜力大、建设周期短和适用性广泛等特性。 97.6%91.90%88%90%92%94%96%98%100%150155160165170175201520162017201820192020Q3抽水蓄能装机规模（GW）占总装机规模比重（%）批注批注 rj2: 【pdf-7-P24】 批注批注 rj3: 【pdf-28】 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 12 图表图表 14 电化学储能的性能特点整理电化学储能的性能特点整理 技术技术 方式方式 响应响应 时间时间 放电放电 时间时间 容量容量 范围范围 效率效率 循环次数循环次数 安全安全 稳定稳定 比容量比容量（Wh/kg） 特点特点 铅蓄铅蓄 电池电池 10 20 秒 小时级 1kW 50MW 高 80%90% 铅酸电池约 200次，铅炭电池约600 次 耐过充 过放 3550 技术高度成熟，适用范围广 功率密度低，能量密度低 自放电率高 锂离子锂离子 电池电池 10 20 秒 小时级 1kW 50MW 较高 70%80% 循环次数多(10001200) 但寿命较短 热失控 易燃易爆 110160 能量密度高，功率密度中等 耐过充/放电性能差 低温性能较差 电池管理系统复杂 液流液流 电池电池 1 秒 全钒 小时级 100kW 100MW 较高 65%75% 循环次数多13000 无爆炸风险 80130 储能功率和容量可调节 电解液能量密度较低 钠硫钠硫 电池电池 1 秒 小时级 100kW 10MW 较高 70%80% 循环次数多 2500 过充较差 电池材料易燃 150240 能量密度高，功率密度高 过载能力强 需工作在高温环境（维持 300 度） 资料来源：北极星储能网，华创证券 电化学储能在性能和应用范围方面，能够切实满足多种商业化应用场景需求。电化学储能在性能和应用范围方面，能够切实满足多种商业化应用场景需求。按应用场景储能可分为能量型和功率型，前者在大规模装机背景中对储能放电持续时间、容量等要求较高，以满足如光伏出力平滑、调峰等需求；后者对响应效率、充放电转换灵活性等要求较高，以满足如风电出力平滑、调频调压等场景需求。 图表图表 15 各储能电池能量密度、体积密度比较各储能电池能量密度、体积密度比较 图表图表 16 各储能技术放电时长及功率比较各储能技术放电时长及功率比较 资料来源：余本善储能技术与产业现状及发展趋势 资料来源：缪平、姚祯、LEMMON John、刘庆华、王保国电池储能技术研究进展及展望 锂电池储能随着电池技术的快速进步而迅速崛起。锂电池储能随着电池技术的快速进步而迅速崛起。2015 年电化学储能份额占比仅0.69%，而截至 2020 年 9 月，电化学储能份额份占比达到了 5.9%，累计装机规模从2015 年 1.13GW 大提升至 2020 年 9 月的 10.9GW，年复合增长率超过 60%，其中锂电储能装机规模 9.81GW，在电化学储能中占比约 90%，是目前全球第二大规模的储能技术类型。 批注批注 rj4: 【pdf-18】 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 13 图表图表 17 全球储能市场装机规模份额占比（全球储能市场装机规模份额占比（2015-2020Q3） 资料来源：CNESA，华创证券 目前，电化学储能的商业化应用场景已日益丰富，我国在光伏电站、风电站、火电机组配置电化学储能方面、电动有轨列车储能技术方面、工业园储能方面均存在较为可观的代表性范例。 图表图表 18 电化学储能的代表范例电化学储能的代表范例 应用范围应用范围 具体应用场景具体应用场景 代表范例代表范例 发电侧发电侧 光伏电站、风电场 +电化学储能 2011 年张北国家风光储输示范工程，规划风电 300MW，光伏发电 100MW，储能 110MW 的磷酸铁锂电池、液流电池、钛酸锂铁锂电池、液流电池、钛酸锂电池、阀控铅酸电池、阀控铅酸储能项目（储能配比率（储能配比率 27.5%）。 2018年12月， 鲁能集团海西州多能互补集成优化示范工程项目，规划 20 万千瓦光伏、40 万千瓦风电、5 万千瓦储能磷酸铁锂电磷酸铁锂电池池储能项目并网，是国内最大的发电侧电化学储能项目国内最大的发电侧电化学储能项目（储能（储能配比率配比率 8.3%）。）。 火电+电化学储能 再联合调频辅助服务方面，全国已有四省开展“火电+储能”调频项目，其中山西目前已有三家火电企业投资建设了配套储能项目，成功进入商业运营。 用电侧用电侧 光储充一体化 目前已覆盖全国江苏、广东、四川、云南、陕西、山东等多个省份地区。 电动有轨电车 2018 年德令哈现代有轨电车项目首列车投入运营，采用超级电超级电容和钛酸锂电池混合储能技术容和钛酸锂电池混合储能技术，是超级电容有轨电车“升级版”，是首列开进青藏高原高海拔的现代有轨电车。是首列开进青藏高原高海拔的现代有轨电车。 工业园 江苏无锡星洲工业园储能系统项目是全国最大容量商业运行客全国最大容量商业运行客户侧储能户侧储能，也是首个依照江苏电力公司客户侧储能系统并网首个依照江苏电力公司客户侧储能系统并网管理规定管理规定并网验收的项目。 智能交通 嘉定安亭充换储一体化电站项目，成功融合电动汽车充电站、换电站、储能站和电池梯次利用等多种功能 资料来源：北极星储能网，李艳电化学储能在电力系统的典型应用场景及工程分析，华创证券 97.57%97.00%96.00%94.36%92.63%91.90%0.69%1.05%1.71%3.66%5.16%5.86%0%1%2%3%4%5%6%7%86%88%90%92%94%96%98%100%201520162017201820192020Q3抽水储能占比（左）电化学储能占比（右）其他（右）批注批注 rj5: https:/ 批注批注 rj6: http:/ http:/ 批注批注 rj7: 【pdf-20】 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 14 （三）其他储能：占比较小，（三）其他储能：占比较小，静等技术突破静等技术突破 飞轮储能是在用电低谷时，利用电能使位于真空壳内的飞轮高速旋转（速度可达到几万转/分钟），将电能转化为机械动能存储；用电高峰时由飞轮带动发动机进行发电。飞轮储能具有功率密度高、效率高（达 90%）、响应速度快、稳定性强、无污染，免维护，且摩擦损耗较小寿命较长（1530 年）等特点。然而，飞轮储能系统复杂，且通常能量密度较低，只能持续几秒至几分钟，同时由于轴承磨损和空气阻力，自放电现象较多。 图表图表 19 各各物理储能的性能特点物理储能的性能特点比较比较 技术技术 方式方式 启动启动 时间时间 放电放电 时间时间 容量容量 范围范围 效率效率 寿寿 命命 安全安全 稳定稳定 是否环境是否环境 友好友好 其他其他 特点特点 抽水抽水 蓄能蓄能 分钟级 小时级 至日级 102 MW 103 MW 65% 70% 长 稳定性好 对岸边生物栖息地具有影响 技术成熟 规模最大 压缩压缩空气空气储能储能 分钟级 小时级 10 MW 102 MW 40% 50% 长 安全性较高 需要依赖 辅助燃料 能量密度低 功率范围广 技术成熟 飞轮飞轮 储能储能 毫秒级 秒级至 分钟级 1kW 10 MW 70% 90% 长 稳定性好 无污染 功率密度高 能量密度低 资料来源：北极星储能网，华创证券 电容器储能依据双电层理论，采用特殊电极结构使电极表面积成万倍增加，产生很大的电容量，直接将能量以电场能的形式存储，无能量转换。超级电容器具有响应速度快、能耗小、循环寿命长、功率密度高且功率变化范围大等特点，但缺点也非常明显，包括储能投资成本高、储存能量较小，能量密度低等。 图表图表 20 储能电池与超级电容充放电功率储能电池与超级电容充放电功率 图表图表 21 风电功率与混合储能平抑后绝对波动率比较风电功率与混合储能平抑后绝对波动率比较 资料来源：鄂志君等提升新能源电网消纳水平的混合储能系统优化控制方法 资料来源：鄂志君等提升新能源电网消纳水平的混合储能系统优化控制方法 超导储能（磁场储能）是在用电低谷时，将富余的电能存储在流过超导线圈的直流电流产生的磁场中，将电能转换为磁场能。其特点包括功率密度高、无能量转换，效率高(97%)、 响应速度极快(ms 级)、 无污染， 在超导状态下线圈的电阻可不计， 故能耗非常小，可用于长期无损耗储能； 然而其能量密度低， 且超导线圈需要在温度极低的液体中工作，超导材料费用和成本高、维护程序较为繁琐。超导储能目前主要用于提高系统稳定性，改善风电、光电出力波动性。 批注批注 rj8: 【PDF-13】 Business plan report 电气设备电气设备行业深度研究报告行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210 号 15 图表图表 22 电磁储能的性能特点电磁储能的性能特点 技术技术 方式方式 启动启动 时间时间 放电放电 时间时间 容量容量 范围范围 效率效率 寿寿 命命 安全安全 稳定稳定 是否环境是否环境 友好友好 其他其他 特点特点 超级电容超级电容器储能器储能 毫秒级 秒级至 分钟级 1kW 100kW 极高 长 高 环保性好 存在自放电率 超导储能超导储能 毫秒级 秒级至 分钟级 10kW 1MW 极高 长 高 无污染 能量密度低 资料来源：北极星储能网，华创证券 三三、需求驱动行业发展，痛点逐个击破需求驱动行业发展，痛点逐个击破 在碳中和目标驱动下，新能源发电新增和累计装机规模预计将持续增长，但喜中隐忧的是，新能源发电出力的波动性、消纳困境以及弃风弃光问题仍然存在新能源发电出力的波动性、消纳困境以及弃风弃光问题仍然存在，而储能的出现，将在发电侧、输配电侧、用电侧逐个击破行业痛点。 图表图表 23 储能的三大应用领域储能的三大应用领域 资料来源：余本善等储能技术与产业现状及发展趋势，李艳等电化学储能在电力系统的典型应用场景及工程分析，华创证券 （一）发电侧：平滑出力，调频调峰，提升能源使用效率（一）发电侧：平滑出力，调频调峰，提升能源使用效率 我国可再生能源发电尤其是光伏发电、风力发电取得迅猛发展，但风光具有天然的随机性和不确定性。对比煤电、燃机具有可调节性，光照强度、风力风速等气候条件的不可光照强度、风力风速等气候条件的不可控性造成了光伏发电、风力发电具有间歇性和波动性的出力特征。控性造成了光伏发电、风力发电具有间歇性和波动性的出力特征。 光伏出力特征：光伏出力特征： 受光照强度影响， 光伏出力具有典型的白天因较高的日照强度而出力大，夜晚则出力小的固定周期波动的特征，出力曲线大致呈现“单峰”分布，在正午 13：00 至14：00 平均出力最大，在夜间 20：00 至次日 6：00 几乎无出力；此外，峰值大小具有季节性差异，春夏出力明显高于秋冬。 风电出力特征：风电出力特征： 受风速和风力大小影响， 风电在晚上 20： 00 至次日 7： 00 平均出力较大，而在 9：00 至 18：00 的平均出力较小，但由于风能资源全天存在，故风力发电昼夜差异小于光伏发电；此外，春季受较大风速影响，其风电日平均出力为四季最高；而冬季由于风速和风力较为均匀，故其出力曲线相对平缓。 此外，风电负荷高峰时间点普遍为 10：00 至 11：00、19：00 至 20：00，但其相对应的风电出力却较小，即出现了风电生产与负荷需求不对称的“风电反调峰风电反调峰”的出力特性的出力特性。 批注批注 rj9: 【pdf-18】 批注批注 rj10: 【pdf-2