自2021年年初以來，錦緞研究院持續(xù)跟蹤儲能板塊，先后發(fā)布《碳中和的“龍脈”：儲能》、《儲能“豹變”之后的估值隱憂》、《“缺電”不應(yīng)被引申為新舊能源的矛盾》等分析報告。
雖然今天新能源+儲能已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，但是市場還是習(xí)慣把光伏、風(fēng)電等新能源當(dāng)成主角，而儲能僅僅是配角。
新能源行業(yè)毫無疑問是一片繁榮，前景可期。然而，隨著風(fēng)電、光伏等裝機(jī)量的快速增長，新能源的消納問題愈發(fā)突出，能源轉(zhuǎn)型面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。基于此，我們越發(fā)看到發(fā)展大型儲能的重要性與緊迫性。
大型儲能成為最優(yōu)解——把風(fēng)和光存下來
1、新能源發(fā)展浩浩蕩蕩，燃眉之急由誰解?
過去十余年，我國的能源轉(zhuǎn)型取得了全球矚目的成績。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2021年，我國風(fēng)光累計裝機(jī)容量占比達(dá)到26.7%，風(fēng)光發(fā)電量占比11.7%。展望未來，新能源發(fā)電占比還將持續(xù)提升，直至成為主要電力來源，而傳統(tǒng)火電慢慢退居二線，終極角色是作為調(diào)峰和補(bǔ)充產(chǎn)能。
但在新舊能源角色互換過程中，新能源的消納問題成為其繼續(xù)發(fā)力向上的主要障礙。
圖1：2021年新能源裝機(jī)滲透率達(dá)到26.7%(單位：萬千瓦)，資料來源：Wind，華寶證券
眾所周知，風(fēng)電、光伏是間歇性能源，容易受到氣候天氣影響，是典型的“靠天吃飯”。一旦遭遇極端天氣，新能源出力的不確定性容易導(dǎo)致局部時段的缺電問題。
不管是2021年的全國大范圍拉閘限電，還是2022年夏季的錯峰用電，缺電問題都嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活。背后的本質(zhì)就是新能源替代傳統(tǒng)能源的過程中，新能源的并網(wǎng)消納出現(xiàn)問題。
另一方面，光伏、風(fēng)電的出力高峰往往與用電需求不一致，隨著更多新能源接入電網(wǎng)，將給電力系統(tǒng)帶來較大的沖擊，嚴(yán)重時候會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率崩潰，造成大面積停電。
根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織研究數(shù)據(jù)，當(dāng)新能源的滲透率由20%向上提升將會造成電力系統(tǒng)凈負(fù)荷的波動幅度陡增，給電網(wǎng)的安全性帶來挑戰(zhàn)。以山西省為例，作為新能源裝機(jī)大省，山西近年來火電機(jī)組一次調(diào)頻次數(shù)已上升至每日數(shù)百次之多。
圖2：電網(wǎng)凈負(fù)荷波動隨新能源滲透率提高而增大，資料來源：全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織
那么該如何解決，具體方法其實大家現(xiàn)在都已經(jīng)知道了，就是配套儲能。
首先，新能源發(fā)電側(cè)配置儲能可以平衡新能源的隨機(jī)性和波動性，從而有效避免當(dāng)新能源出力下降，或用電負(fù)荷升高時因發(fā)電容量不足引發(fā)停電問題。比如風(fēng)光儲一體化工程。
其次，在電網(wǎng)上配置儲能，相當(dāng)于增加了“緩沖器”，可以有效保障發(fā)電端和用電端動態(tài)平衡。
最后，隨著火電等傳統(tǒng)可調(diào)節(jié)電力的占比不斷降低，需要引入儲能作為新的調(diào)節(jié)能力來源，從而加強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性。
不過，目前儲能的裝機(jī)速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上可再生能源發(fā)展的速度，仍然存在明顯的缺口。并且，我們正處于電氣化深化的時代，未來電氣化的場景將會越來越豐富。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測，到2060年，電能占終端用能的比重有望達(dá)到66%。
濃縮成一句話，光伏、風(fēng)電份額的不斷增加，儲能不僅僅是新能源發(fā)展的重要前提，還將深入?yún)⑴c能源轉(zhuǎn)型過程，成為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。
圖3：儲能成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，資料來源：光大證券
2、為什么是大型儲能?
按照《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，到2030年，我國風(fēng)電、光伏總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。面對如此大規(guī)模新能源的接入，電網(wǎng)消納壓力可想而知，電力系統(tǒng)迫切需要大型儲能來解決新能源消納問題，以提高電力系統(tǒng)和能源系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
何謂大型儲能?顧名思義是指功率和容量較大的儲能。根據(jù)國標(biāo)《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》，大型儲能電站定義為功率30MW且容量30MWh及以上的儲能電站。
儲能主要應(yīng)用場景涵蓋發(fā)電側(cè)(風(fēng)電場、光伏電站、傳統(tǒng)電站等)、電網(wǎng)側(cè)(電網(wǎng)公司等)與用電側(cè)(家庭、工商業(yè)等)。而大型儲能更多的應(yīng)用于發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)。
圖4：儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用場景分類，資料來源：派能科技招股書
目前，大型儲能路線呈現(xiàn)多點(diǎn)開花局面，其中最受關(guān)注的是抽水儲能和電化學(xué)儲能。
抽水儲能。作為世界上技術(shù)最成熟、裝機(jī)量最大的儲能技術(shù)，占據(jù)我國86%左右儲能裝機(jī)容量?？梢哉f，抽水儲能充當(dāng)著能源系統(tǒng)的定盤星。
鋰電池儲能。憑借建設(shè)周期短、選址靈活、調(diào)節(jié)性能優(yōu)秀等特點(diǎn)，鋰電池儲能已經(jīng)成為電化學(xué)儲能的先鋒。根據(jù)InfoLink數(shù)據(jù)，2022年全球儲能鋰電池出貨總計142.7GWh，同比增長204.3%。
鈉離子儲能。雖然鈉離子電池的能量密度不高，無法和鋰電池相提并論，但其更具備經(jīng)濟(jì)性和安全性，未來有望在儲能等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，成為電化學(xué)儲能的重要分支。目前，中科海納、寧德時代等公司正積極推動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
全釩液流電池儲能。憑借安全性高、擴(kuò)容性強(qiáng)、循環(huán)壽命長、全生命周期成本低的特點(diǎn)，未來有望在長時儲能領(lǐng)域占據(jù)一席之地。
此外，還有氫儲能、壓縮空氣儲能等正在向規(guī)模化應(yīng)用前進(jìn)，逐漸在能源革命時代嶄露頭角。
總體而言，儲能應(yīng)用場景的多樣性決定了儲能技術(shù)的多元化發(fā)展，各種大型儲能技術(shù)互為補(bǔ)充，發(fā)揮獨(dú)特的性能優(yōu)勢。
大型儲能開啟新局面
1、體量的增長
過去，由于新能源滲透率處在較低水平，電力系統(tǒng)充分利用水電的調(diào)節(jié)能力，開展部分火電機(jī)組靈活性改造就可以滿足穩(wěn)定運(yùn)行要求，所以發(fā)電端對大型儲能的需求并不迫切。
同時，大型儲能對電力系統(tǒng)而言是新增環(huán)節(jié)，加上規(guī)模龐大，投資成本高，但收益十分有限，反而成為了成本負(fù)擔(dān)。很長一段時間，新能源配置大型儲能缺乏經(jīng)濟(jì)方面的驅(qū)動力，甚至還存在儲能并網(wǎng)項目閑置的現(xiàn)象。
如今，在新能源消納壓力倍增的背景下，從2021年開始各地相繼明確了新能源配置儲能的要求。截至目前，國內(nèi)已有20多個省級行政區(qū)明確了新增新能源發(fā)電項目配置儲能比例以及時長，發(fā)展大型儲能成為業(yè)內(nèi)共識。
2021年7月，國家能源局及發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，再次從國家層面確定儲能在新能源領(lǐng)域的重要地位。
2、商業(yè)盈利模式的改善
宏觀視野之外，我們接下來從商業(yè)經(jīng)營的角度看待大型儲能的變化趨勢。
大型儲能作為新能源發(fā)電企業(yè)剛需，其建設(shè)成本和盈利能力一直是后者的關(guān)注焦點(diǎn)。然而，過去已建儲能項目大多還未形成穩(wěn)定合理的收益模式，高昂的建設(shè)成本和微薄的收益完全不匹配。
直到最近幾年，通過多種途徑的示范探索和儲能產(chǎn)業(yè)鼓勵政策不斷出臺，國內(nèi)大型儲能項目的盈利能力逐步得到改善。
從儲能收入端分析，儲能項目主要在低電價時充電、高電價放電賺取電價差來獲得相應(yīng)收益。2021年7月，國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時電價機(jī)制的通知》，明確應(yīng)合理拉大峰谷電價價差，系統(tǒng)峰谷差率超過40%的地方，峰谷電價價差原則上不低于4:1，其他地方原則上不低于3:1。
尤其是近幾個月以來，上海、湖北、河南、江西、山東等多個省市區(qū)開啟了新一輪峰谷分時電價機(jī)制調(diào)整，尖峰電價和低谷電價上下浮動比例更高。隨著峰谷價差變大，儲能的盈利困境有望得到一定程度的緩解。
圖5：2022年10月國內(nèi)部分省最大峰谷電價差(元/度)，資料來源：北極星儲能網(wǎng)，方正證券
其次，電力輔助服務(wù)市場機(jī)制不斷完善，大型儲能的收益來源更加豐富，比如提供輔助服務(wù)收益、容量租賃、容量補(bǔ)償?shù)?。這意味著過去大型儲能收益來源單一的問題迎來改善空間，未來可以通過多做“副業(yè)”掙錢。
舉例來說，我國正積極探索“共享儲能”模式，來增加儲能電站的收益來源。自2021年以來，寧夏、青海、山東等多個省份先后在政策中明確提出建設(shè)發(fā)展共享儲能，并制定詳細(xì)的租賃價格指導(dǎo)。比如河南印發(fā)的《河南省“十四五”新型儲能實施方案》中，規(guī)定儲能租賃指導(dǎo)價為200元/kWh/年。
所謂共享儲能，是將獨(dú)立分散的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲能資源進(jìn)行整合，并交由電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，為多個新能源電站提供服務(wù)，從而提高儲能資源利用率和收益能力。
對新能源企業(yè)而言，其可以在服務(wù)期限內(nèi)享有儲能充放電權(quán)力來滿足自身消納需求，無需單獨(dú)建設(shè)儲能電站，從而大幅減低初始資金投入。對共享儲能投資商而言，儲能項目建成之后，容量租賃費(fèi)用成為穩(wěn)定的收入來源。同時，共享儲能還能參與電力輔助服務(wù)來獲取調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)費(fèi)。
當(dāng)然，面對客觀現(xiàn)實，就是中國儲能市場發(fā)展較晚，不可否認(rèn)仍然處于商業(yè)化初期，配置儲能的經(jīng)濟(jì)性沒有得到充分發(fā)揮，未來商業(yè)盈利模式還需進(jìn)一步完善。
再從儲能成本端分析，根據(jù)BNEF數(shù)據(jù)，從2010年到2020十年間，鋰電池組平均價格從1100美元/kWh降至137美元/kWh，降幅達(dá)89%。接下來鋰電池儲能系統(tǒng)要發(fā)揮其更大效能，核心驅(qū)動力還是依賴成本進(jìn)一步下探。
2022年1月29日，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實施發(fā)案》，提出到2025年電化學(xué)儲能系統(tǒng)成本降低30%以上的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)一步滿足構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需求。
圖6：電化學(xué)儲能系統(tǒng)成本持續(xù)下降，資料來源：BNEF，華泰證券
實際上，儲能成本的下降對推動新能源的發(fā)展至關(guān)重要。只有儲能成本持續(xù)下降，才能實現(xiàn)新能源綜合用電成本持續(xù)降低，從而替代傳統(tǒng)火電，順利實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。
早在2011年，寧德時代就布局儲能領(lǐng)域，但是一直停滯了很多年。直到最近兩年，寧德時代的儲能業(yè)務(wù)才真正駛上快車道，并成為公司的第二大業(yè)務(wù)。背后一大原因就是此前鋰電池成本太高，嚴(yán)重制約了鋰電池儲能裝機(jī)量的增長。
不過目前由于鋰、鎳等電池原材料價格處在高位，導(dǎo)致鋰電池儲能系統(tǒng)價值無法充分釋放，很大程度上限制其裝機(jī)規(guī)模的快速擴(kuò)大。未來隨著核心原材料價格的下行，鋰電池價格回歸合理價格區(qū)間，將進(jìn)一步推動鋰電池儲能項目建設(shè)進(jìn)程。
總而言之，只有大型儲能項目獲得了合理收益能力，才能促進(jìn)儲能裝機(jī)的放量，進(jìn)而反哺新能源的規(guī)?；鲩L。
3、未來市場空間測算
先看大型抽水儲(蓄)能，根據(jù)國家能源局規(guī)劃，到2025年和2030年，我國抽水儲能裝機(jī)規(guī)模將分別達(dá)到6200萬千瓦和1.2億千瓦。如果按照6000元/kw造價計算，到2030年，抽水儲能行業(yè)投資總規(guī)模將達(dá)到1.6萬億元，年均投資額超1600億元。
圖7：抽水儲能裝機(jī)規(guī)模預(yù)測(萬千瓦)，資料來源：Wind，長江證券
再看鋰電池儲能，根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，預(yù)計2025年全球鋰電池儲能出貨量達(dá)到460GWh，對應(yīng)2021-2025年CAGR達(dá)到60%。其中，中國、美國和歐洲是鋰電池儲能主要市場。
圖8：2025年儲能鋰電池出貨量預(yù)測，資料來源：高工儲能，安信證券
4、哪些環(huán)節(jié)將更收益?
展望未來，新能源裝機(jī)仍會保持快速提升的趨勢，與之配套的大型儲能迎來確定性增長，其中產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)將率先受益行業(yè)成長紅利。
抽水儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為設(shè)備制造商，包括水泵水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和主變壓器等核心設(shè)備制造企業(yè)。其中水輪機(jī)主要供應(yīng)商為東方電氣、哈爾濱電氣、浙富控股等;水泵主要供應(yīng)商為凌霄泵業(yè)、大元泵業(yè)等;變壓器主要供應(yīng)商為保變電氣、新華都等。
抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為電站設(shè)計建設(shè)及電站運(yùn)營公司，電站設(shè)計、建設(shè)主要企業(yè)是中國電建和中國能建，電站運(yùn)營主要包括國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。
圖9：抽水儲能產(chǎn)業(yè)鏈一覽，資料來源：水電水利規(guī)劃設(shè)計總院，中國水力發(fā)電工程學(xué)會抽水蓄能行業(yè)分會，中信證券
對于鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈，核心環(huán)節(jié)儲能系統(tǒng)由儲能電池、儲能變流器(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和能源管理系統(tǒng)(EMS)等構(gòu)成。其中，儲能電池是儲能系統(tǒng)最主要的也是成本最高的部分，占儲能系統(tǒng)價值量達(dá)60%，剩下PCS、EMS和BMS成本占比依次遞減，分別約為20%、10%和5%。
鑒于儲能電池和動力電池的技術(shù)原理一致，而且產(chǎn)能可相互切換，以寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、中創(chuàng)新航為代表的動力電池企業(yè)已經(jīng)帶頭沖進(jìn)儲能賽道。截止目前，寧德時代儲能產(chǎn)品已覆蓋發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，涵蓋太陽能及風(fēng)能發(fā)電儲能配套、工業(yè)企業(yè)儲能、商業(yè)樓宇等領(lǐng)域;億緯鋰能規(guī)劃到2025年實現(xiàn)儲能產(chǎn)能達(dá)到100GWh。
值得注意的是，動力電池產(chǎn)能大規(guī)模擴(kuò)張，接下來存在產(chǎn)能過剩的可能性，行業(yè)競爭變得白熱化。雖然儲能電池相比動力電池對能量密度要求低，但是其對使用壽命、充放電次數(shù)、電池安全性、經(jīng)濟(jì)性要求更高，未來擁有核心技術(shù)和成本控制能力的電池企業(yè)有望率先勝出。
再看儲能逆變器(PCS)供應(yīng)商。因為儲能逆變器和光伏逆變器技術(shù)原理和一致，制造產(chǎn)線同樣可以靈活切換，儲能逆變器競爭格局與光伏逆變器行業(yè)有一定重疊。陽光電源、上能電氣、錦浪科技等光伏逆變器廠家已經(jīng)成為儲能行業(yè)的重要玩家。
圖10：鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈一覽，資料來源：興業(yè)證券
來源：錦緞研究院
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