储能行业专题研究报告:新市场、新模式、新格局、新机遇.docx
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1、储能行业专题研究报告:新市场、新模式、新格局、新机遇一、储能新市场:双碳目标下高成长性、高确定性储能发展指导意见正式出台,需求拐点渐行渐近。2021年7月15日,国家发改委、国家能源局正式印发关于加快推动新型储能发展的指导意见,明确到2025 年新型储能装机规模达30GW以上,未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模 化转变,到2030年实现新型储能全面市场化发展。根据CNESA数据,截至2020年 末,中国电化学储能累计装机规模达3.3GW,预计未来五年复合增速超56%,储能 行业迎来最大发展机遇期。重安全、降成本、支持共享储能,三大变化映射储能发展趋势。与2021年4月发布的征求意见稿相比
2、,正式版意见新增三部分内容:(1)强化储能消防安全管理,推动建立安全技术标准及管理体系;(2)持续推进研发降本,以“揭榜挂帅”方式加强关键技术装备研发,推动储能持续降本;(3)支持共享储能发展,对于配 套建设或以共享模式落实新型储能的新能源发电项目,在并网时序、系统调度运行安排、保障利用小时数、电力辅助服务补偿考核等方面予以补偿倾斜。新增内容明确储能方向,行业发展路径渐行渐晰。(一)发展储能是清洁能源转型下的必然选择双碳目标下电气化大势所趋。过去的十年里,电力行业通过改进燃煤机组、发展非化石能源、提高清洁能源发电量,多措并举降低供电煤耗,2020年单位发电 量二氧化碳排放量较2011年下降27
3、.3%。而在电力消费侧,终端用能电气化态势逐 步清晰,2020年电能占终端能源消费比重持续提高至27.0%,电气化大势所趋。新能源装机趋势方兴未艾。受光伏逐步进入全面平价期和陆上风电补贴退坡带 来的抢装潮影响,2020年全国光伏、风电新增装机达48.2GW和71.7GW,同比大幅 增长60.1%和177.9%,截至2020年末,全国风电、光伏累计装机规模达253.4GW和 281.7GW,同比增长24.1%和34.1%。新能源发电方面,2020年光伏、风电发电量 占比进一步提高至3.5%和6.3%,未来随着新能源技术的不断升级,风光发电成本进 一步下降带动清洁能源的推广普及,根据国家能源局发发
4、布的关于2021年风电、 光伏发电开发建设有关事项的通知,预计到2025年风光发电量占比将提升至 16.5%,2030年全国风光装机规模将超1200GW,新能源发电在电力体系中的地位 愈发重要。新能源发电增加将冲击电网系统稳定性,电力供需错配储能呼之欲出。新能源 出力特征受自然环境影响呈现随机性和波动性,难以为系统提供调节能力,而电网 则需要根据发电机组出力功率和用电需求对电网进行调节以维持50Hz频率稳定运 行,高比例可再生能源并网更加考验电力系统的调节能力。传统模式下功率的调节 通常依靠AGC调频机组或调峰机组,而储能的应用则可以解放传统机组,使其更多 保持在额定工作状态,进而减少损耗、降
5、低碳排放、提高传统机组的利用效率,同 时平抑电力供需矛盾、消纳弃风弃光。(二)电化学储能是未来发展趋势储能技术路线主要包括电化学储能、机械储能和电磁储能。机械储能以抽水蓄 能为主,目前技术成熟,建设成本相对较低,转换效率约70%-80%,但对选址环境、 地形条件及水文环境要求较高,建设周期长达3-5年;电化学储能主要以锂电池、铅 酸电池和全钒液流电池为主,其中锂电池储能拥有更高的能量密度,转换效率可超 90%,产业链配套更加成熟,相较于其他电化学储能在技术、成本上更具优势;而 电磁储能则更适用于放电时间短且迅速的功率型储能。各类储能技术性能不同,适用的应用场景和领域存在差异。 根据储能所需功率
6、 和放电时长的不同,可将储能应用领域分为功率型、容量型和能量型。抽水蓄能和 压缩空气适用于长时间大规模能量调配的储能需求,主要应用于大规模可再生能源 并网、电网侧电力辅助服务等来实现长时段能源管理;铅酸电池、液流电池、锂电 池等电化学储能的功率范围在千瓦至兆瓦级,放电时间灵活,适用于短时电网调频 和能量调度等场景;飞轮、超级电容和超导储能技术响应速度快,具有高度的灵活 性,一般用于应急不间断供电等领域。抽水蓄能是目前主要储能方式,电化学储能增长潜力较大。抽水储能是在电网 低谷时利用过剩电力将水从下池水库抽到上池水库转化为重力势能储存,在电力负 荷高峰时放水发电,将重力势能重新转换为电能,是目前
7、最主要的储能形式。根据 CNESA,截至2020年底全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW,同比增长 3.4%;中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW,占全球市场总规模的18.6%, 同比增长9.8%,涨幅较2019年同比增长6.2%。其中抽水蓄能占据绝对主导地位, 占比分别达到90.3%和89.3%,但份额较2019年下降2.3%和4.1%。2020年国内储能 新增装机中,锂电池储能占比达47.6%,全球范围内占比更高,达到71.5%,新增装 机呈现向电化学储能转变趋势。电化学储能受政策影响呈现周期性,2020 年步入快速增长期。受益于 2017 年 关于促进储能技术与产业发展的指
8、导意见的出台与国内电力体制改革市场化推 进所释放的政策红利,2018 年电网侧储能实现快速增长,国内新增电化学储能 643.9MW,同比大幅增长 432.6%。2019 年国家发改委明确电储能设施成本不得计 入输配电价,电网侧储能成本回收受阻,投资积极性回落导致当年电化学储能增速 放缓。2020 年起随着一系列政策的密集出台和碳中和目标的高导向性,“储能+” 模式在多个应用场景实现规模扩张,叠加磷酸铁锂技术进步带动的成本下探,储能 进入快速发展期。截至 2020 年底,全球与中国累计电化学储能达 14.2GW 和 3.3GW,同比增长 49.6%和 91.2%,当年新增 4.7GW 和 1.6
9、GW,同比增长 63.8% 和 130.7%,中国增速引领全球。(三)政策与成本推动,储能商业化拐点到来政策支持频繁加码,呵护储能行业健康发展。光伏风电等可再生能源作为实现 “3060”目标与能源革命的的重要举措,未来在能源生产端将扮演更加重要作用, 伴随可再生能源装机量与发电量的持续增长,大规模能源消纳问题亟待解决。2021 年以来储能相关政策频发出台,如关于加快推动新型储能发展的指导意见、关 于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见等,加快“十四五”期间储能商业模 式形成。成本持续下探,商业化拐点显现。储能系统主要包括电池组、储能变流器 (PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EM
10、S)和集装箱及舱内设备等, 其中储能电池成本占比近 60%,而磷酸铁锂电池以其低成本和高安全性成为储能电 池首选。受益于新能源汽技术进步叠加规模效应,动力电池价格在过去五年实现大 幅下降,据鑫椤锂电数据,2021 年二季度磷酸铁锂电池价格下探至 0.5-0.6 元/Wh, 较 2016 年初的 2.6 元/Wh 降幅超 70%,随着锂电成本的快速下降与商业模式清晰, 储能营利性逐步显现,规模化、商业化拐点到来。二、储能新模式:好的商业模式比成本更重要储能按照应用场景主要分为发电侧、电网侧、用户侧,相对于传统能源体系下 能源存储主要为化石燃料,清洁能源的存储则以电能为主,可以分为以电动汽车为 代
11、表的移动式能源存储和以储能电站为代表的固定式能源存储,而电化学储能则以 固定式能源存储为主,涵盖发电侧、电网侧和用户侧,共同组成庞大的能源互联网 络。受益于碳中和目标推动,配套可再生能源并网、电力辅助服务以及终端用户用 电需求,储能市场有望快速发展。储能应用场景由用户侧向发电侧和电网侧转变。储能尚未大规模应用前,商业 模式以用户侧峰谷价差套利为主,截至 2019 年末国内用户侧储能装机规模占比达 50.7%,发电侧可再生能源并网则受制于成本限制,储能占比仅 3.4%,而海外则受 益于起步早,机制较为健全,全球来看应用场景分布较均匀。2020 年起政策重点 支持发电侧和电网侧储能发展,当年新增电
12、化学储能项目中,发电侧占比最大达 58.7%,电网侧占比 37.7%,用户侧新增占比仅 2.0%,新增场景逐步反应政策导 向。模式打开为储能带来新的需求增量。从商业模式看,2019 年之前储能价值主 要在于峰谷价差套利降低整体用电成本,盈利模式较为单一。2020 年起政策密集 出台,储能在电力体系中地位逐步明确:发电侧消纳弃风弃光提供额外补偿,电网 侧调峰调频补偿机制明晰、参与台区改造降低局部电力系统升级成本,用户侧扩大 峰谷价差、高用电场景配储降本,储能经济性价值逐步显现,多场景需求扩张为储能带来新的需求增量,储能行业迎来加速增长期。(一)发电侧:短期需求在于政策约束,长期有待成本下探发电侧
13、储能主要目的在于消纳弃风弃光,平滑发电输出。储能在发电侧主要用 于大规模风光并网,可解决光伏、风电因随机性和不确定性导致的弃风弃光等并网 消纳问题,起缓和波动和平滑功率输出的作用,进而满足新能源并网要求,提高新 能源利用率。根据全国新能源消纳监测预警中心,2020年全国风电利用率96.5%, 同比提升0.5pct,光伏发电利用率98.0%,与去年基本持平。但西部部分省区如新疆、 青海、西藏等地风电弃风率仍高于5%,风光装机量提高将更加考验电网的平衡与消 纳能力,而储能作为解决新能源消纳问题的重要途径,需求有望进一步提升。除此 之外,储能参与电力辅助服务、共享储能等可加快成本回收速度。短期政策约
14、束建立市场空间。2020年随着储能成本的快速下降和光伏平价拐点的到来,新能源并网提速,各省份加速颁布新能源储能配置政策,明确要求配置新 增风光装机10%-20%不等的功率,其中绝大多数省份要求配置不低于新能源装机容 量10%、2小时备电时长的储能设施,以解决新能源装机增长带来的消纳问题,减小 功率波动对电网的影响,发电侧储能市场空间确立。摆脱中央补贴,2021年光伏步入全面平价期。根据中国光伏行业统计,2020年 我国地面光伏系统的初始投资成本为3.99元/W,较2019年下降0.56元/W,降幅达 12.3%,2020年光伏电站在年发电量1800h、1500h、1200h、1000h的等效利
15、用小 时数下的平准度电成本(LCOE)分别为0.20、0.24、0.29、0.35元/KWh,基本实 现与燃煤标杆电价同价。2021年随着产业链各环节新建产能的逐步释放以及组件、 逆变器等关键设备的效率提升,光伏系统的初始投资成本有望在未来继续下降。储能消纳弃风弃光难以盈利,长期需求仍有待经济性拐点验证。2020年受益于 前期的技术积累和规模化效应以及市场竞争的加剧,光伏配储中标价格年内实现大 幅下降,平均中标价降至1.5元/Wh左右,而2020年11月青海光伏配储竞价项目最低 中标价更是下探至1.06元/Wh,进一步打开储能系统的降价空间。据我们测算,在目 前平均1.29元/Wh的成本下,循
16、环次数在4000、5000条件下的度电成本分别为0.41、 0.33元/KWh,高于燃煤标杆电价且回收期长达5-7年,光伏电站仍无法通过消纳弃 风弃光实现盈利,发电侧储能经济性拐点尚未到来。储能发电补贴、增发小时数奖励,多举措出台弥补储能经济性。2021年1月, 青海省发改委等四部门联合出台支持储能产业发展的若干措施(试行),明确对于 “新能源储能”项目中自发自储设施所发售的省内电网电量,给予每千瓦时0.10 元运营补贴,对于使用本省产储能电池60%以上的项目,每千瓦时再增加0.05元补 贴。增发电量方面,2019年2月,新疆自治区发改委印发关于在全疆开展发电侧 储能电站建设试点的通知,明确对
17、于配置储能电站的光伏项目原则上增加100小时 计划电量,光伏电站配套储能电站的电价,执行所在光伏电站电价政策,与光伏电 站一体化运行并享受相应补贴,进一步提高储能系统经济性。面向未来,随着发电 侧辅助服务和共享储能机制的完善,光储收益有望迎来新一轮变革。(二)电网侧:电力辅助服务为主,抽水蓄能机制完善电网侧储能主要目的在于缓解输变电阻塞、延缓输变电设备升级与扩容,提高电网系统稳定性。在输电网络中,负荷的增长和电源的接入都需要新增输变电设备 以提高电网应对高峰电流的能力,而输变电设备投资大、建设周期长,难以灵活快 速满足新能源发展与负荷快速增长需求,此时利用合理配置的储能系统可以有效缓 解设备过
18、载,提高资源使用效率。同时储能可以通过参与电力辅助服务,快速为电 网系统提供支撑,保障电网运行稳定。储能参与电网侧盈利模式跟随电力辅助服务市场化改革而发展。2002年随着原 国家电力公司拆分为两大电网公司、五大发电集团和四大电力辅业集团,厂网实现 分业经营,电力辅助服务实现从无偿提供向计划补偿转变,然而缺乏合理的定价机 制导致发电厂一段时间很难从参与辅助服务中获益;2017年随着补偿机制的竞价改 革,电网与发电厂得以以合理价格参与辅助服务,市场化交易机制逐步形成;2020 年各省加速出台储能参与电力辅助服务的标准与补偿机制,电网侧储能商业模式逐 步清晰,盈利性大幅提高,储能参与辅助服务加速推进
19、。电力辅助服务主要包括调峰调频、无功调节、电力系统备用和黑启动,储能参与调峰调频商业模式清晰。调峰是指在用电高峰期为电网提供额外电量或响应新能 源消纳降低输出功率,而调频则是对处于时刻波动的电压和功率进行精准调节,从 2019年上半年全国电力辅助服务补偿分配情况来看,调峰调频需求显著。1.储能参与调频机制趋于成熟,核心在于市场准入与服务成本储能参与调频优势显著,机组调节性能大幅提高。电力系统频率是衡量电能质量的主要指标之一,在实际运行的过程中,电力系统的负荷功率受用电需求影响处 于时刻波动状态,电力系统频率随之发生变化,而当频率偏差超过允许范围后 (500.2Hz)则需要进行调节以维持电网质量
20、,主要包括一次调频和二次调频。一 次调频作为并网发电站必须提供的服务,无法从电力市场中获得盈利,而二次调频 (AGC辅助服务)则依据各区电网辅助服务细则获得相应收入。储能作为电力辅助 服务的新进参与方,可以利用其快速响应和频繁可调的性能对电网进行及时准确调节。补偿机制改革反映调频价值,盈利性激发市场活力。2020年起各省相继明确储 能参与调频地位并出台合理的补偿机制,实施“按效果付费”,通过价格机制进一 步反应电网调频的合理价值。从补偿收益的计算公式看,储能调频补偿收益主要由 交易周期内的调节里程、里程价格和调节性能三者的乘积加总得到,而调节性能指 标则由调节速率、响应时间和调节精度共同决定。
21、相对于传统火电机组和燃气机组, 储能参与调频可以大幅改善调节性能,而具备优质调节能力的机组可以在下一时间 段获得更高的里程分配,进而实现良性循环。2. 储能参与电网调峰初步具备盈利性储能参与调峰价值在于提高资源使用效率。电力系统在实际运行中,用电负荷 高峰仅出现在一天中的某个时段,对于超出发电机组规定的出力范围的深度调峰, 则需要配备一定的发电机组以应对高峰期间用电需求,维持长时间电力生产与消费 平衡,而储能系统则可以在谷段或平段充电,在高峰时段放电来满足调峰需求。除 此之外储能可以通过调峰来消纳新能源发电,实现双向收益。各省政策加速出台,储能参与调峰商业模式与补偿机制渐晰。2021年5月,浙
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