国内外风电光伏装机量快速提升,有望在未来能源构造中霸占主要地位。现阶段,具备规 模化开拓的可再生清洁能源紧张有水能、风能和太阳能,个中风能,光伏发展空间巨大, 增速较快。根据国家能源局,2021年我国风电和光伏发电占总发电量的比重分别达到7.8% 和 3.9%,风光发电量占总发电量比重首次超过 10%。我们估量,2025 年中国与环球的光 伏装机量将达到 155/600GW,风电装机量将达到 118/188GW。根据 BCG 的估量,至 2030 年我国能源装机中风电光伏的占比将靠近一半,此后将在我国能源装机构造中霸占愈发重 要地位。
光伏、风电属于不稳定着力电源,影响电力系统稳定性。光伏、风电等新能源具有颠簸性、 间歇性与随机性等特性,风电着力日内颠簸幅度最高可达 80%,着力高峰涌如今凌晨前后, 午后到最低点,“逆负荷”特性更明显,光伏日内颠簸幅度 100%,峰谷特性光鲜,中午 达到当日波峰,中午前后均呈均匀回落态势,夜间着力为 0,此外光伏易受景象影响,天 气阴晴对光伏发电系统实际有功功率的影响非常明显,因此逐日的实际有功功率也具有一 定随机性。正是风电和光伏的这些不稳定的特点对发电量预测造成了难度,因此二者均属 于不稳定着力的电源。随着风电光伏的大规模发展,并逐渐成为主流能源,这种间歇性、 不稳定的能源将在发电端和用户端大规模装机,该情景下全体电力系统的平衡将难以实现。

储能是实现“碳达峰、碳中和”目标的主要支撑技能。目前电力系统是发输配用的单向平 衡,通过发电真个调节达到与用户真个负荷平衡,且通过电网的调度来实现该功能。在新 一轮能源革命中,如何有效抑制新能源发电的间歇性、颠簸性,提高新能源大规模并网发 电稳定性成为关键性问题。为了实现以可再生能源为主体的电力系统的负荷平衡,储能将 成为其关键支撑技能。储能技能的发展运用有利于平抑新能源电网颠簸,促进可再生能源 消纳,推动主体能源由化石能源向可再生能源更替,助力早日实现“双碳”目标。

1.2 储能广泛运用于源网荷,主要性不断凸显
储能行业运用处景丰富,紧张可分为电源侧、电网侧和用户侧三类。电源侧对储能的需求 场景类型较多,包括可再生能源并网、电力调峰、系统调频等;电网侧储能紧张发挥支撑 电力保供、提升系统调节能力、支撑新能源高比例外送以及替代输配电工程投资等浸染; 用户侧储能紧张用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提高供电可靠性等。 然而,在实际运用中,储能的某一功能运用并不局限于单一运用处景,以平滑输出、跟踪 着力操持为例,可同时运用于电源侧、电网侧和用户侧。重新型储能的运用分布上看,根据 CNESA,2022 年前三季度依旧是电网侧的新增装机规模最大,达到 512.8MW,霸占 新型储能一半以上的市场份额,而网侧项目中有 60%以上的份额是来自独立储能。
1.2.1 发电侧:新能源并网与电力调峰的主要保障
储能在电源侧的紧张运用处景包括可再生能源并网、电力调峰、赞助动态运行、系统调频 等方面。在当前政策框架下,电源侧储能电站的收益点紧张为削峰填谷带来的增发收益, 跟踪发电操持避免考察所带来的丢失等。此外,配备储能的光伏、风电项目也更随意马虎获取 新能源培植并网的指标。在未来准容许再生能源+储能参与电力赞助做事市场,明确调峰 补偿后,电源侧储能还可得到参与电力赞助做事市场获取的收益和深度调峰收益。
1.2.2 电网侧:构建新型电力系统的主要支撑
促进局部地区新能源消纳、替代输变电工程投资是当前电网侧新型储能紧张功能。根据电 规总院,当前我国已投运电网侧新型储能项目紧张集中在山东、江苏、河南、湖南、青海、 浙江、广东、福建等省份。当前电网侧新型储能发挥功能以促进局部地区新能源消纳、替 代输变电工程投资为主。结合电力系统需求,电网侧新型储能本应发挥一些综合性、全局 性功能,但是目前仍缺少明确定位。
电网侧新型储能是未来新型电力系统构建的主要支撑。比较电源侧和负荷侧储能,电网侧 新型储能布局在电网关键节点,单站规模较大,接入电压等级较高,且具备独立运行条件, 因此更适宜参与全局统一调控,更具备系统性、全局性上风。以电力系统实际需求为导向, 电网侧新型储能布局重点考虑支撑电力保供、提升系统调节能力、支撑高比例新能源外送、 替代输配电工程投资四大运用处景。根据电规总院,综合考虑以上四类运用处景,“十四 五”全国电网侧新型储能总需求规模约 5500 万千瓦,时长 2~4 小时。运用处景以支撑电 力保供、提升地区电力系统调节能力为主,三北地区规模需求略高于中东部地区。
1.2.3 用户侧:提升电力自发自用水平与峰谷价差套利
储能在用户侧的紧张运用处景包括电力自发自用水平提升、峰谷价差套利、容量用度管理、 提升电力可靠性和提高电能质量等方面。在当前政策框架下,用户侧储能电站的收益紧张 来自于峰谷价差带来的电费节省。在未来落实分布式可再生能源+储能参与电力赞助做事 市场机制,补偿需求相应代价等政策进一步完善的情形下,用户侧储能电站的收益还可包 括需求相应收益、延缓升级容量用度收益、参与电力赞助做事市场所获取的收益等部分。
二、储能装机快速提升,商业模式逐渐明晰
2.1 国内外装机量快速提升,需求空间广阔
储能鼓励政策不断出台,新型储能独立市场主体地位逐渐明晰。自 2017 年国家能源局出台《关 于促进储能技能与家当发展的辅导见地》,明确促进我国储能技能与家当发展的主要意义、总 体哀求、重点任务和保障方法后,海内各种储能政策相继出台。2021 年 7 月,国家发改委发 布的《关于加快推动新型储能发展的辅导见地》,提出至 2025 年,新型储能从商业化初期向规 模化发展转变,装机规模达 30GW 以上。同月发布的《关于进一步完善分时电价机制的关照》, 明确应合理拉大峰谷电价价差,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。2022 年以来,更多储能家当鼓励政策出台,储能技能路径 与商业模式发展不断明晰,新型储能可作为独立储能参与电力市场。
近年来环球储能装机量快速提升,海内发展大幅提速。根据 CNESA,环球 2021 年新增 装机量为 18.3GW,同比增长 181.30%,截至 2021 年底环球已投运储能项目的累计装机 量达 209.4GW,同比增长 9.58%。中国储能行业起步较晚,但是近几年景长速率快。中 国 2021 年新增装机量为 7.7GW,同比增长 140.63%,截至 2021 年底中国的累计装机量 达到 43.3GW,同比增长 21.63%。2022 年前三季度我国新增储能装机 7.0GW,截至 2022 年 9 月尾中国已投运电力储能项目累计装机规模 50.3GW,同比+36%,环比一季度+7.5%, 我们估量整年大多数项目的投产期都集中在四季度,特殊是年底,届时装机规模一定会有 大幅提升。
抽水储能仍霸占主导地位,锂电池储能在新型储能中占比最高。环球范围内,截至 2021 年底,抽水储能占比 86.2%,同比低落 4.1%,但仍居于主导地位;除抽水蓄能外的储能 办法为锂电池等新型储能,新型储能装机量上涨至 13.9%,个中绝大部分为锂离子电池。 海内方面,截至 2022 年 9 月,抽水蓄能累计装机占比持续走低之后,开始有所回升,比 去年底上升了 0.2 个百分点,仍居主导地位。2022 年前三季度新型储能(含熔融盐储能) 新增装机 933.8MW/1911.0MWh,累计装机规模 7.24GW,锂电池装机仍霸占最大比重。 此外,海内首个百兆瓦级液流电池项目的投运,使得液流电池总装机比重达到 0.30%。
2021 年环球新增电化学储能市场紧张集中在中国、美国、欧盟。根据 CNESA 的数据, 2021 年环球新增投运新型储能项目地区分布中,美国、欧洲、中国分别占比 34%、22%、 24%,美国、中国和欧洲依然引领环球储能市场的发展,三者合计占环球市场的 80%。
22 年我国储能项目中标量充足,有力支撑行业增长。2022 年以来我国储能市场招投标生动, 市场参与度高。根据储能与电力市场的统计,2022 年 10 月海内储能中标量达到 14.65GWh, 环比增长 355.5%,2022 年前 10 月我国储能中标量达到 32.2GWh,充足的中标量将助力我国 储能行业步入发展快车道。
新能源配储有望成为主流发展模式,配储比例及配储时长的提升有望进一步扩大储能需求。 2021 年以来,“新能源+储能”成为新能源行业主要的发展模式。截至 2022 年 11 月,全国已 有近 30 个省份出台了“十四五”新型储能方案或新能源配置储能文件,对集中式光伏分布式 光伏、以及风电的配套培植储能都提出了明确哀求。总结来看,对付已公布逼迫配储政策的省 市地区,新能源配储比例多集中在 10%-15%,主流的储能时长为 2 小时。我们认为,随着未 来新能源发电量占比的进一步提升,新能源逼迫配储将成为办理新能源消纳及坚持电网稳定性 的主流模式,估量明年会有更多省市地区发布配储政策,且配储比例和储能市场有望提升,长 时储能领域有望受益。
大型光伏电站配储为 23 年行业需求主要拉动力,估量 25 年我国储能需求 86.9GW/274.4GWh, 21-25年 CAGR为 91%/116%,环球需求222.7GW/656.6GWh,22-25年 CAGR为 89%/110%。 我们估量 23 年随着光伏贬价,集中式光伏装机需求向好,占比提升,大型光伏电站配储将是 我国储能行业主要拉动力,叠加我国分布式光伏配储与风电配储需求,估量 2023 年我国储能 需求为 31.3GW/74.8GWh,同比+116%/+146%。长期来看,随着新能源发电量占比的进一步 提升,估量我国新能源的配储比例与配储时长都将提升,估量至 2025 年我国储能总需求将达 到 86.9GW/274.4GWh,21-25 年 CAGR 为 91%/116%。环球来看,估量 2025 年环球储能需 求 222.7GW/656.6GWh,22-25 年 CAGR 为 89%/110%。
2.2 独立共享储能模式有望提升储能盈利能力
2.2.1 独立共享储能相较新能源分散配储上风显著
新能源站分散配储存在存在项目利用率低、项目缺少经济性、存在安全隐患以及难以参与 现货市场盈利等弊端。 1)根据今年 11 月中电联发布的《新能源配储能运行情形调研报告》,新能源配储在弃电 期间至多一天一充一放运行,个别项目存在仅部分储能单元被调用、乃至基本不调用的情 况,所调研电化学储能项目均匀等效利用系数为 12.2%,而新能源配储系数仅为 6.1%, 低于火电厂配储能(15.3%)、电网储能为(14.8%)以及用户储能(28.3%)。 2)分散的配置办法无法表示规模效益,普遍存在运营本钱高、效率低等问题,难以充分 发挥储能浸染,项目缺少经济性。 3)此外,在高本钱压力下,部分项目选择了性能较差、投资本钱较低的储能产品,增加 了安全隐患。根据中电联,2022 年 1-8 月,全国电化学储能项目非操持停机达到 329 次。 4)末了,还由于新能源储能装机容量小,分散支配的储能参与现货市场交易本钱太高, 难以参与现货市场盈利,盈利模式难以拓展。
独立共享储能有效提高储能利用率、储能项目收益率以及市场对储能电站投资积极性。独 立储能电站是指具备调度直控条件,以独立市场主体身份直接与电力调度机构签订并网调 度协议,不受接入位置限定,纳入电力并网运行及赞助做事管理,并按照其接入位置与电 网企业和干系发电企业或电力用户等干系方签订条约,约定各方权利责任的储能电站。而 共享储能可以看作是独立储能的一种商业模式。大略而言,共享储能便是把独立分散在电 网侧、电源侧、用户侧储能电站资源进行优化配置,末了由电网统一折衷。独立共享储能 具有灵巧性强、适用场景广、分布广泛等上风,可以有效提高储能利用率和储能项目收益 率;独立共享储能的投资主体清晰,更随意马虎参与电力市场赞助做事及现货市场,从而推动 成本对储能电站投资积极性。
2.2.2 独立共享储能政策定位明晰,发展提速
早期电网侧储能试图通过输配电价将本钱开导至用户的模式终止。在早些时候,电网侧储 能投资者的商业逻辑是为电网供应各种做事,并希望通过输配电价将本钱开导至用户,但 该模式在有效监管机制方面尚不成熟,因此,2019 年出台的《输配电定价本钱监审办法》, 以及 2020 年出台的《省级电网输配电价定价办法》,均明确规定电化学储能不能计入输配 电定价本钱,此后该模式终止。 独立储能电站将以独立主体身份直接与电力调度机构签订并网调度协议。2022 年 3 月, 南方能源监管局就新版两个细则公开搜聚见地,文件对独立储能进行了重新定义,独立储 能电站将以独立主体身份直接与电力调度机构签订并网调度协议,不受接入位置限定,纳 入电力并网运行及赞助做事管理。6 月 7 日《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调 度利用的关照》官方明确独立储能定义;办理独立储能电价问题,独立储能电站向电网送 电的,其相应充电电量不承担输配电价和政府性基金及附加。2022 年以来,海内多个省 份发布了独立共享储能参与电力市场的干系政策方法。
独立储能方案培植提速,在各种型储能项目中的占比不断提升。根据中关村落储能家当技能 同盟的数据统计,2021 整年方案、投产、在建的独立储能电站总规模超过了 17GW/34GWh。 进入 2022 年上半年,独立储能电站方案和开拓提速。根据储能与电力系统统计,2022 年上半年并网投运的独立储能电站共 2 座(国能江西余干旭坞储能电站、大连液流储能项 目),启动施工培植的项目共 17 个,规模 1.67GW/3.34GWh,进入/完成 EPC 和储能设 备招标的项目共 64 个,规模 7.42GW/14.76GWh。中标量来看,2022 年 10 月独立储能 中标量 3.37GWh,环比提升 81.5%。22 年 1-10 月独立储能与新能源配储中标量分别达 到 12.25/6.45GWh,占中标量的比重分别为 64%/34%(不含集采),独立储能已成为我国 大储发展的主流商业模式。
2.2.3 各省市积极探索商业模式,盈利能力有望提升
“新能源容量租赁+调峰赞助做事补偿租赁费”或“新能源容量租赁+现货市场价差”为 当前独立储能两种主流商业模式。当前各个省份针对独立储能的商业模式有所差异,例如 山东省(针对示范项目),新能源场站租赁费以外,还包括现货市场节点电价差以及按月 度可用容量给予适当容量补偿用度,浙江省(针对示范项目)则为现货市场峰谷价差+辅 助做事市场收入,新疆省为赠予新能源指标+充电补偿收益(0.55 元/kWh),宁夏为优先 发电量褒奖+调峰收益(0.8/kWh,担保 600 次)+新能源容量租赁,山西省则紧张为一次 调频收益。须要指出的是,调频的市场容量较为有限。目前山西省 AGC 调频的总补偿费 用大致是 4 亿元,仅靠调频无法支撑大规模储能的收益。未来若更多主体加入,市场会出 现饱和的情形,补偿标准也会随之降落。因此,综合来看,独立储能紧张的收益模式有两 种:①新能源容量租赁+调峰赞助做事补偿租赁费,②新能源容量租赁+现货市场价差。除 此外各个省还有其他干系收益。
1)新能源容量租赁
容量租赁费是是决定独立储能项目经济性的最关键成分之一。根据国家发改委发布的《关 于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的关照》,确定了新能源场 站可以通过租赁的模式租用独立储能电站的容量。租赁费目前没有明确的官方标准,大致 在 300 元/kw·年旁边,紧张基于项目的收益哀求。容量租赁费是目前独立储能最紧张的 收益来源之一,是决定独立储能项目经济性的最关键成分之一。目前,新能源储能容量租 赁尚处于发展初期,对付 100MW/200MWh 的储能电站,按 80%容量完成租赁,租赁标 准 300 元/kW·年测算,整年容量租赁约 2400 万元。 出租容量的实际利用权:部分省份归属储能电站,部分省份归于新能源电厂。山东的独立 储能电站运营模式下,新能源租赁储能容量后,并不享有储能电站的实际利用权,对付储 能电站的运营方来说,每一份容量可以得到租金、现货市场价差、容量补偿等多项收益。 与之相异的是,甘肃省则规定,独立共享储能电站租赁容量,由新能源场站享有利用权, 租赁后剩余容量按规定可参与容量市场。即甘肃省的储能电站只能在出租容量与参与赞助 做事之间二选一,而不能同时享有二者收益。
2)调峰赞助做事补偿
调峰赞助做事补偿是大多数区域独立储能电站获取收益的最紧张手段之一。储能调峰交易 是指储能电站按照电力调度机构的指令,通过在低谷或弃风、弃光、弃水时段接管电力, 在其他时段开释电力,从而供应调峰做事的交易。截至目前,南方区域电网各省市、湖南、 青海、宁夏等多个区域市场都出台了独立储能电站调峰补偿规则。作为不自己产生电力的 储能设备,除了单次补偿价格,利用频次也是决定其盈利水平的关键。以山东省一个 100MW/200MWh 储能电站为例,独立储能电站调峰补偿 0.2 元/kWh,担保调用时长 1000 小时/年,整年可得到补偿 2000 万元。
3)电力现货市场
在电力现货市场中,储能电站作为独立市场主体可赚取发电侧峰谷电价差。储能电站作为 独立市场主体,可按照自操持办法参与市场报告、优化出清,按照市场出清价格进行结算。 储能电站根据电网负荷预测、供热操持、新能源预测着力,判断日前市场电价走势,报告 运行日的充放电操持(如在晚低谷和午低谷充电,在早高峰和晚高峰放电),按照现货市 场价格结算。进入电力现货市场后,充电时为市场用户,从电力现货市场直接购电;放电 时为发电企业,在现货市场直接售电。其相应充电电量不承担输配电价和政府性基金及附 加。
4)容量补偿
独立共享储能市场化容量补偿机制有望逐渐出台。11 月 25 日,国家能源局发布了《电力 现货市场基本规则(搜聚见地稿)》和《电力现货市场监管办法(搜聚见地稿)》。各地要 按照国家总体支配,结合实际须要探索建立市场化容量补偿机制,用于勉励各种电源投资 培植、保障系统发电容量充裕度、调节能力和运行安全。目前山东省已出台独立共享储能 电站容量补偿机制。《关于 2022 年山东省电力现货市场结算试运行事情有关事变的补充通 知》指出,将坚持新型储能市场化发展方向,推动新型市场主体积极参与电力现货交易, 按月度可用容量给予适当容量补偿用度。根据《2022 年“稳中求进”高质量发展政策清 单(第四批)的关照》,暂按电力市场规则中独立储能月度可用容量补偿的 2 倍标准实行, 即为火电的 1/12。
各省市独立共享储能电站经济性有差异,湖南等部分省份储能电站已经具备一定盈利能力。 当前因海内各省市电力市场与干系政策的差异,独立共享储能电站的经济性也存在较大差 异。根据 7 月山东电力交易中央先容,山东省一个 100MW/200MWh 的储能电站,目前可 获的收益来自容量租赁用度、现货市场价差收益、容量补偿用度,整年总计 2000 多万元 的收益水平,仍旧不敷以支撑独立储能电站运营(参考三峡能源庆云储能示范项目的运营 履历,该电站整年收益水平达到 6000 万元以上时有一定的经济性)。而在湖南省,以华自 科技定城步儒林一期项目为例,该项目容量以全部出租,每年容量租赁收入即可达 4480 万元,电力赞助做事假设调用用度为每次 400 元/MWh(含试点项目所获取的峰谷价差收 益),年收益 2640 万元,两项收入合计 7120 万元,项目已经有一定的盈利能力。
三、技能路线多点着花,商业化进展持续推进储能运用处景的多样性决定了储能技能的多元化发展。不同运用处景对储能技能的性能要 求有所不同,储能运用处景的多样性决定了储能技能的多元化发展。特殊地,根据不同储 能时长的需求,储能的运用处景可以分为容量型(≥4 小时)、能量型(约 1~2 小时)、功 率型(≤30 分钟)和备用型(≥15 分钟)四类。根据储能时长哀求的不同进行储能类型 划分,有助于推进以市场运用为导向的技能开拓思路,使不同储能技能在各自适用的场景 中发挥独特的性能上风。
3.1 抽水蓄能:当前技能路线与商业化最为成熟
3.1.1 基于高下水库实现能量转换,用场广泛
抽水蓄能利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。抽水蓄能电站由两个相互连接且位于不同高度的水库组成。管道将上部和下部水库连 接。在电力负荷低谷期,电动机将电能转化成机器能,通过将水从下部水库通过管道运送 到上部水库,泵将它们转化为势能。在负荷高峰时,储存在上部水库中的水可以通过涡轮 机返回到下部水库,由此从势能产生机器能,并在发电机的帮助下再次产生电能。储存的 能量与水的总质量和高下两蓄池塘之间的高度差的乘积成比例。
抽水蓄能电站在电力系统中发挥六大基本浸染、三大现实浸染以及六大需求展望。抽水蓄 能机组凭借迅速而灵敏的开、停机性能,快速灵巧的运行特点,在电力系统中发挥六大基 础浸染:储能、调峰填谷、调频、调相、紧急事件备用以及黑启动功能。
3.1.2 装机量提升,行业进入高质量发展新阶段
基于新的时期背景和行业形式,“十四五”以来我国出台了一系列政策文件,辅导、支持 抽水蓄能发展。2021 年 4 月 30 日,《国家发展改革委关于进一步完善抽水蓄能价格形成 机制的见地》坚持以两部制电价为主体,进一步完善抽水蓄能价格形成机制;2021 年 9月 17 日,国家能源局《抽水蓄能中长期发展方案(2021-2035 年)》表明,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 亿千瓦旁边。
国内外抽水蓄能培植速率加快,我国累计装机容量位列天下第一。2020 年以来环球抽水 蓄能电站培植速率加快,根据 CNESA,2021 年累计装机达到 181GW。海内方面,我国 抽水蓄能快速发展,2001 年装机容量仅为 5GW,2021 年我国装机容量达 37GW,我国 的单个抽水蓄能电站装机容量以及全国装机总量均位居环球首位。比拟环球抽水蓄能装机 量新增速率,我国在 2021 年表现优于环球均匀水平,呈现巨幅上升趋势。2022 年前三季 度,我国抽水蓄能新增装机6.1GW,超过去年整年的5.2GW,累计装机量已达到43.1GW。
截至 2021 年底,我国已纳入方案的抽水蓄能站点资源总量约 8.14 亿千瓦,紧张分布于 西部地区,占比约 37%;在建抽水电站规模为 6153 万千瓦。纳入方案的抽水蓄能站点资 源总量中,重点履行项目 4.21 亿千瓦,方案储备项目 3.05 亿千瓦,个中 9792 万千瓦项 目已经履行。
2022 年上半年,开工和投产的抽水蓄能项目已达 16 个,总规模 22.4GW,项目的总投资 额超 1370 亿元。2022 年上半年开工的抽蓄项目有 10 个,总规模 14.1GW,紧张分别于 浙江、湖南、山西、湖北等地区。全面投产的项目有 6 个,总规模 8.3GW,紧张涉及广 东、浙江、吉林等地区。国网新源和南方电网分别有 3.8GW 和 2.4GW 项目投运,此外三 峡集团在浙江的长龙山抽水蓄能电站也已于 6 月并网投运。
3.1.3 国内外抽蓄电价与商业模式逐渐明晰
国外抽水蓄能电站的盈利模式可以分为三种,即一体化内部结算、独立参与市场与租赁模 式。在垂直一体化的电力系统编制下,抽水蓄能电站由一体化的电力公司所有并统一运营;在 建立了竞争性批发电力市园地域,抽水蓄能电站在产权上已独立于电网,其电力产品通过 相应的市场发卖。通过参与现货市场、峰谷套利办法实现的收入约占其全部收入的 30%~40%,参与赞助做事得到的收入占 60%~70%;租赁模式下抽水蓄能电站所有权亦 独立于电网,拥有抽水蓄能电站产权的企业将电站租赁给电网运营管理,抽水蓄能电站的 盈利来源为运营权的转让代价。
目前,我国抽水蓄能价格机制紧张包括三种模式,即单一电量电价、单一容量电价、两部 制电价。1)单一电量电价多用于 2004 年以前投产的抽蓄电站,国家发展改革委核定抽 蓄电站的上网电价和抽水电价;2)单一容量电价是运用最普遍的机制,其打算出来的电 费被称为“基本电费”,是因占用了用电容量而交纳的电费,电费数额是按变压器的容量 (或运行中的最大需量)来打算的,由国家价格主管部门按照补偿固定本钱和合理收益的 原则,核定抽蓄电站的年租赁费,不再核定电价,租赁费一样平常由电网企业承担 50%,发电 企业和用户各承担 25%;3)两部制电价在 2014 年被提出,把电价分为容量电价和电量 电价两部分。容量电价紧张表示抽蓄电站供应调峰、调频、调相和黑启动等赞助做事代价, 电量电价反应的是企业的变动本钱。
3.1.4 家当链集中度较高,龙头上风竞争上风显著
基本形玉成家当链发展体系和专业化发展模式。通过大型抽水蓄能电站培植实践,基本形 成涵盖标准制订、方案设计、工程培植、装备制造、运营掩护的百口当链发展体系和专业 化发展模式。上游紧张为设备供应,包括水轮机、水泵、压缩空气系统、监控系统、发电 机、主变压器、调速系统等;中游紧张为培植工程,包括电站培植与电站运营两个部分; 下贱紧张做事于工业、商业以及居民用电,紧张起到调峰、填谷、调频、调相、储能、事 故备用等功能。
2021 年核准抽水蓄能电站均匀单位千瓦静态总投资 5367 元/kW,抽水蓄能电站投资中机 电设备及安装工程占比最高,建筑工程投资占比次之。抽水蓄能电站培植条件个体差异明 显,造价水平与工程培植条件和装机规模密切干系。一样平常情形下,抽水蓄能电站单位造价 随装机规模增加而显著降落。而抽水蓄能电站的投资占比前三位为机电设备及安装工程 (26%)、建筑工程(25%)、培植期利息(14%)。
1)上游水轮发电机组:包括水轮机和发电机两个关键装置,紧张厂商包括哈尔滨电气、 东方电气和浙富控股。水轮机是利用水流流动带动水轮迁徙改变的装置,将水流的机器能转化 为叶轮机器能;发电机是将水轮的机器能转化为电能的装置。目前海内紧张生产水轮发电 机的厂商包括哈尔滨电气、东方电气、浙富控股这三家,2021 年三家的水轮发电机组产 量分别为 9.55GW、8.10GW、0.81GW。
2)中游方案培植:海内抽水蓄能培植紧张采取 EPC 模式。中国电建是海内规模最大、影 响力最强水利水电培植企业,承担了海内抽水蓄能电站大部分方案、勘测设计、施工建造、 设备安装、工程监理等事情,在抽水蓄能方案设计、抽水蓄能培植市占率分别在 90%、 80%旁边。2021 年,中国电建抽水蓄能业务新签条约 202.40 亿元,同比增长 342.90%。
3)下贱投资运营:紧张企业有国网新源、南网双调,国网新源霸占领先地位。截至 2021 年底,国网新源公司在运和在建抽水蓄能规模分别为2351、4578万kW,占比分别约64.6% 和 74.4%,在抽水蓄能开拓培植及运营市场中霸占绝对领导地位。中国抽水蓄能的培植企 业紧张有中国电建、中国能建所属工程局。此外,中国安能、中国铁建等企业也参与抽水 蓄能电站部分地下工程培植。
3.2 锂电池储能:在新型储能中发展领先
完全的电化学储能系统紧张由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、 储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。电池组是储能系统最紧张的构成部分,卖力 能量存储;电池管理系统紧张卖力电池的监测、评估、保护以及均衡等;能量管理系统负 责数据采集、网络监控和能量调度等;储能变流器可以掌握储能电池组的充电和放电过程, 进行交直流的变换。储能家当链上游紧张包括电池、电池管理系统、能量管理系统以及储 能变流器供应商;中游为系统集成商和安装商,下贱紧张为终端用户等。根据前瞻家当研 究院,电池是电化学储能系统中最主要的部分,占储能系统本钱的 60%,PCS 构成 20%, EMS 构成 10%,BMS 构成 5%,其他配件构成 5%。
3.2.1 锂离子电池:高下游家当链较为成熟
在浩瀚电化学储能技能路线中,锂离子电池已经建立了较为健全的家当链。如下图所示, 锂电家当链上游紧张为矿产及加工品,包括锂、镍、钴等;中游紧张为锂电池制造、电池 系统集成组装等;下贱的运用领域紧张为储能电池、动力电池、消费电池等。
离子电池紧张依赖锂离子在正极和负极之间移动来事情,紧张材料包括正极材料、负极材 料、电解液和隔膜四大部分。锂离子电池紧张依赖锂离子在正极和负极之间移动来事情。 在充放电过程中,锂离子在两个电极之间来回嵌入和脱嵌:充电时,锂离子从正极脱嵌, 经由电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。锂电池紧张材料包括正极材料、 负极材料、电解液和隔膜四大部分,正极材料决定电池的容量、寿命等多方面核心性能, 一样平常占锂电池总本钱高达 40%旁边,是锂电池家当链中最主要的环节。
储能电芯封装制造与动力电池类似,紧张为方形、圆柱和软包三种形式。电池封装工艺的 发展趋势实质是在担保安全性的条件下提升电池能量密度上限。即利用电芯外壳的支撑作 用,减少模组构造件利用,提升电池包的能量密度。软包外壳的支撑较弱,因此中期来看 方形和圆柱电池更能适应构造上的创新。比亚迪的刀片电池既是将电芯设计成扁片长条形 状,在安全上担保电芯有足够大的散热面积,同时提高电池包的空间利用率,从而提高能 量密度。目前已经运用于储能系统(BYD Cube)。
3.2.2 变流器:决定输出电能的质量和特色
储能变流器是连接电源、电池与电网的核心环节,常日由 DC/AC 双向变流器、掌握单元 等构成。它的紧张浸染在于实现电网与储能电池能量的双向转换掌握。在并网条件下,根 据能量管理系统的指令,储能变流器对电池进行充放电以平滑风电、光伏等新能源着力; 在离网条件下为负荷供应电压和频率支持。储能变流器常日由 DC/AC 双向变流器、掌握 单元等构成,个中,掌握单元吸收掌握指令,根据功率指令的符号及大小掌握变流器对电 池进行充放电,实现有功功率和无功功率调节。储能变流器通过接口与电池管理系统连接以获取电池组状态信息,实现对电池的保护性充放电,确保电池运行安全。 储能变流器决定着输出电能的质量和特色,从而很大程度上影响着电池的寿命。储能变流 器紧张有并网和离网两种事情模式。在并网模式下,储能变流器可实现电池组与电网之间 的双向能量转换。在负荷低谷期,储能变流器可根据电网调度或本地掌握的哀求,把电网 的互换电整流成直流电,给电池组充电;在负荷高峰期,储能变流器可把电池组中的直流 电逆变成互换电,反送到电网中。同时,在电能质量不好时,储能变流器还可接管或供应 有功功率,供应无功补偿等。在离网模式下,储能变流器可根据实际须要与主电网脱开, 给本地的部分负荷供应知足电网电能质量哀求的电能。
3.2.3 BMS、EMS与温控:锂电储能系统的主要组成
BMS:由主控单元、从控单元、信息采集单元、信息传输及显示单元等组成,紧张浸染 在于对电池状态进行检测。电池管理系统(Battery Management System,BMS)基本工 作事理为微掌握单元采集传感器供应的电流、电压、温度等电池事情参数,剖析电池的工 作情形,估算其剩余电量决定是否启动保护电路或进行均衡。范例的 BMS 由硬件电路、 底层软件和运用层软件构成。个中,硬件电路是 BMS 的根本,包括元器件和印制电路板 等;软件系统是 BMS 实现功能的主体和紧张附加值所在。BMS 行业目前专注于储能 BMS 开拓的厂商比较少,专业 BMS 供应商(如电装、亿能电子、妙益科技等)、动力电池 BMS 供应商(如三星、LG、宁德时期、特斯拉、上汽集团、长安汽车等)等均可供应储能 BMS 产品。
EMS:利用自动化、信息化等专业技能,对储能系统能源供应、存储、运送等环节履行 的动态监控和数字化管理,从而实现监控、预测、平衡、优化等功能。能量管理系统(Energy Management System,EMS)紧张包括信息采集终端、通信管理机、系统平台硬件以及 系统软件等部分。通过信息采集终端、通信管理机、数据采集器等硬件设备,实现信息信 号的采集、交流和通报。根据 PowerLab,硬件本钱在能源管理系统总本钱的占比一样平常不 超过 50%,信息采集终端和通信管理机等硬件设备海内家当链已相称成熟,在系统软件方 面,由于 EMS 公司需理解电网的运行特点和核心诉求,因此海内储能 EMS 干系公司主 要为国网系公司,如南瑞继保、许继集团、国电南瑞、平高电气等,此外还有四方股份、 宝光股份等。
储能温控系统冷却:紧张包括风冷、液冷、热管冷却、相变冷却四种办法。相较而言,热管冷却和相变冷却的设计更加繁芜,本钱更高,当前尚未在储能温控方案中实际运用。目 前电化学储能温控以风冷和液冷为主。 1)风冷:以空气为冷却介质,利用对流换热降落电池温度,具备方案成熟、构造大略、 易掩护、本钱低等优点,是当前储能温控主力方案。但由于空气的比热容低,导热系数低, 风冷一样平常运用于功率密度较低场景,如通信基站、小型地面电站等。 2)液冷:紧张以水、乙二醇水溶液等液体为冷却介质,通过对流将电池产生的热量带走, 构造较为繁芜,安全等级哀求高,以是液冷本钱明显高于风冷,但其优点明显,散热效率 高且均匀、能耗较低、占地面积小、系统适应性。随着储能系统规模和能量密度的逐渐提 高,液冷能量密度高、占地面积小、能耗低的综合上风会进一步凸显。 3)热管冷却:利用热管的热超导性能,依赖封闭管壳内工质相变来实现换热,有冷端风 冷和冷端液冷两种。冷端风冷是通过管内冷空气冷却管外热空气,冷端液冷是管内冷却水 冷却管外热空气。热管具有高导热、等温、热流方向可逆、热流密度可变、恒温等优点。 目前紧张运用于核电工程、太阳能集热、航天工程等领域,在大容量电池系统中的运用仍 处于实验室阶段。 4)相变冷:却是用相变材料将电池包裹或者把相变材料压制成板状夹在单体电池之间, 再利用相变材料发生相变接管热量。它最大缺陷是导热系数低、导热性能差,储热和散热 速率都很低,无法用于电池的高产热工况。在相变材料中添加其他导热性能好的材料,可 以显著的提高散热效率和散热速率。
3.3 钠离子电池:安全、本钱较低,原材料丰富
3.3.1 事情事理类似锂电池,材料相差较大
钠离子电池实质是在充放电过程中由钠离子在正负极间嵌入脱出实现电荷转移,与锂离子 电池的事情事理类似。钠离子电池充电时,Na+从正极脱出,经电解液穿过隔膜嵌入负极, 使正极处于高电势的贫钠态,负极处于低电势的富钠态。放电过程与之相反,Na+从负极 脱出,经由电解液穿过隔膜嵌入正极材料中,使正极规复到富钠态。为保持电荷的平衡, 充放电过程中有相同数量的电子经外电路通报,与 Na+一起在正负极间迁移,使正负极分 别发生氧化和还原反应。
与锂离子电池类似,钠离子电池同样拥有正极、负极、隔膜和电解液四大部分,但材料相 差较大,仅有隔膜无明显变革。目前钠离子电池处于示范运用阶段。 1)正极:按正极材料分,钠离子电池紧张有层状氧化物、隧道型氧化物、普鲁士蓝类化 合物和聚阴离子型化合物体系,目前中科海钠采取层状金属氧化物作为正极,宁德时期采 用普鲁士白(普鲁士蓝的一种)和层状氧化物。
负极:一样平常具有嵌入钠离子能力高,体积变形小、扩散通道好、化学稳定性高档特点。锂 电池紧张利用石墨作为负极材料,而钠离子电池负极可以选取过渡金属氧化物、合金材料、 无定型碳等。 隔膜:钠离子电池与锂离子电池可以通用主流隔膜类型。 电解液:紧张为六氟磷酸钠,比锂电池电解液所利用的六氟磷酸锂价格更低;同锂离子电 池一样,钠离子电池也可兼容固态电解质。 集流体:是搜集电流的构造或零件,也是钠离子电池本钱低于锂离子电池的紧张缘故原由之一。钠离子电池的正负极集流体可利用铝箔。对应锂离子集流体,本钱可低落 7%-9%。
3.3.2 能量密度较低,但安全性更高,降本空间大
技能性能方面,钠离子电池能量密度和循环寿命均次于锂离子电池。钠离子电池的能量密 度在 100-150Wh/kg,与磷酸铁锂电池的能量密度仍存在一定差距。其次,目前钠离子电 池循环次数普遍在 2000 次旁边,较锂离子电池低 30%旁边,紧张是由于钠离子半径较锂 离子大,反应过程中嵌入脱出难度大。储能时长方面与锂离子基本相似,紧张运用于 4 小 时以内的储能系统。 钠离子电池材料本钱较磷酸铁锂可低落 30%-40%。根据中科海纳,若钠离子电池选用 NaCuFeMnO/软碳体系,锂离子电池选用磷酸铁锂/石墨体系,则钠离子电池材料本钱较 磷酸铁锂可低落 30%-40%,单体电池本钱发展期约为 0.3-0.5 元/Wh。
3.3.3 积极关注家当链高下游公司
能量密度提升是锂离子电池的创新趋势之一。正极材料中目前具有潜在商业化代价的有普 鲁士白和层状氧化物两类材料,克容量已经达到了 160mAh/g,与现有的锂离子电池正极 材料靠近。负极材料中,硬碳材料是最有前景的钠离子电池负极材料。硬碳材料具有丰富 的碳源、低本钱、且无毒环保,克容量(350mAh/g)已基本与石墨材料(约 360mAh/g) 靠近。 家当链培植方面,三重需求的叠加带动下,钠离子电池家当化进程有望加速以降落本钱。 钠离子龙头企业表示将在 2023 年基本形成家当链。未来钠离子电池家当链成熟后,可与 锂离子电池形成互补。除了运用于储能领域,钠离子电池还可以运用于电动两轮车和低端 电动车。因此未来对付钠离子电池的市场需求不仅仅由储能带动。在三重需求的叠加带动 下,可能加速钠离子电池的家当化进程。
3.4 全钒液流电池:永劫储能领域上风显著
3.4.1 利用钒离子化合价变革实现充放电
全钒液流电池目前是家当链培植和技能成熟度最高的液流电池技能。液流电池是一种活性 物质存在于液态电解质中的电池技能,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆, 实现化学能与电能的转换。根据正负极电解质溶液中活性电对种类的不同,液流电池可分 为铁铬液流电池、锌溴液流电池、全铁液流电池、全钒液流电池等。个中全钒液流电池正 负极氧化还原电对的电化学反应动力学良好,在无外加催化剂的情形下即可达到较高的功 率密度。而且该电池在运行过程中无明显析氢、析氧副反应,具有优秀的可靠性。因此, 全钒液流电池技能得到了长足的发展,已进入大规模商业示范运行和市场开拓阶段。
3.4.2 安全、可循环,适用于永劫储能
上风:全钒液流电池具有安全性高、储能规模大、充放电循环寿命长、电解液可循环利用、 生命周期中性价比高、环境友好等优点。 1)全钒液流电池安全性高,运行可靠,电解液可重复利用,对环境友好。全钒液流电池 电解液为钒离子的硫酸水溶液,只要掌握充放电截至电压并保持存放空间透风良好便不存 在爆炸风险。电池中正、负极电解液储能活性物质同为钒离子,不会发生储能容量的不可 逆衰减,常年运行造成的容量衰减可以通过在线或离线再生反复循环利用。同时当全钒液 流电池废弃时,电堆和系统的紧张原材料为碳材料、塑料和金属材料,环境负荷小。大连 融科储能技能发展有限公司 2012 年 12 月在辽宁省法库国电龙源卧牛石 50MW 风电场建 设的 5MW/10MWh 储能电站运行了近 9 年时,储能容量有所衰减,经由在线规复后,储 能容量规复到了 10MWh。 2)输出功率和储能容量相互独立,适用于大规模、大容量、永劫储能。全钒液流电池储 能系统的输出功率由电堆的大小和数量决定,常日在数百瓦至数百兆瓦;储能容量由电解 液的体积决定,常日在在数百千瓦时至数百兆瓦时。增大电堆电极面积和电堆数量就可增 加输出功率;增加电解液的体积可以增加储能容量。适宜于须要大规模、大容量、永劫光 储能装备的运用处所。
全钒液流电池储能时长越长,单位容量价格越便宜,性价比高,是永劫储能技能的最佳选 择。根据张华民《全钒液流电池的技能进展、不同储能时长系统的价格剖析及展望》,除 电解液外的电池储能价格为 1500 元/kWh。当储能时长为 1h 系统的市场价格为 6000 元 /kW。当储能时长为 1h,不包括电解液的储能系统的价格为 6000 元/kW,加上电解液的 价格 1500 元/kWh,储能系统的总价格是 7500 元/kWh。当储能时长为 4h 的往后,不包 括电解液的储能系统价格每小时分摊 1500 元,储能系统的总价格便是 3000 元/kWh。同 样地,如果储能时长分别为 8h 和 10h 储能系统的总价格 2250 元/kWh 和 2100 元/kWh。 可以明显看出,由于全钒液流电池的输出功率和储能容量可以相互独立,储能时长越长, 价格越便宜。
3)能量转换效率高,启动速率快,无相变革,充放电状态切换相应迅速。全钒液流电池 在室温条件下运行,电解质溶液在电解液储罐和电堆之间循环流动,在充、放电过程中没 有相变革。以是,充放电状态切换相应迅速,既可用于调幅调频、可再生能源并网,又可 用于赞助做事、电网调峰及紧急备用储能电站。 4)全钒液流电池储能系统采取模块化设计,易于系统集成和规模放大。全钒液流电池电 堆是由多个单电池按压滤机办法叠合而成的。目前,家当化的单体电堆的额定输出功率一 般在 30~80 kW。储能系统常日是由多个单元储能系统模块组成,单元储能系统模块额定 输出功率一样平常在 500 kW 旁边。与其他电池比较,全钒液流电池电堆和电池单元储能系统模块额定输出功率大,均匀性好,易于集成和规模放大。
5)具有强的过载能力和深放电能力。储能系统运行时,电解质溶液活性物质扩散的影响 较小且电极反应活性高,活化极化较小。电池储能系统具有很好的过载能力,充放电没有 影象效应,具有很好的深放电能力。
3.4.3 浩瀚企业深入布局,商业化快速推进
全钒液流电池商业化进程快速推进,行业进入发展快车道。2022 年 9 月 20 日,海内首个 GWh 级全钒液流储能电站——新疆察布查尔县 250MW/1000MWh 全钒液流电池储能配 套 1GW 市场化光伏项目开工,操持 2023 年年底前并网。同月,全钒液流电池储能系统 也迎来首个 GWh 级别集采。中核汇能日前发布今年目前规模最大的一次储能系统集采,总采购规模 5.5GWh,个中包含 1GWh 全钒液流电池储能系统。10 月 30 日,大连百兆级 液流电池储能调峰电站并网发电,该电站是国家能源局批准培植的首个国家级大型化学储 能示范项目,运用全钒液流电池储能技能。2022 年 3 月,国家发改委和国家能源局联合 发布《“十四五”新型储能发展履行方案》明确提出,将百兆瓦级液流电池技能纳入“十 四五”新型储能核心技能装备攻关重点方向之一。
钒电解液以及构成电堆的离子交流膜、电极、双极板等环节是技能开拓和完善家当链布局 的重点领域。全钒液流电池家当链上游原材料有五氧化二钒、硫酸等电解液的原材料,双 极板、离子交流膜、电极等;中游核心部件有电解液、电堆、储液罐、循环模块和掌握系 统;下贱紧张运用于配置可再生能源、工商业储能和电力赞助系统等。全钒液流电池家当 链中构成电解液运送系统的管路、循环泵、掌握阀件、传感器、换热器等赞助部件和设备 在化工领域较为常见,电池管理掌握系统所需的硬件支持是电力电子行业基本元件,家当 链也比较成熟。电池特有的关键材料包括钒电解液以及构成电堆的离子交流膜、电极、双 极板等,这些环节也是技能开拓和完善家当链布局的重点领域。
1.上游原材料:核心资源为钒,我国储量环球第一
全钒液流电池的上游质料环节重点资源为钒,中国钒矿的储量和产量均居天下首位。美国 地质调查局统计数据显示,截至 2022 年环球钒资源约 6300 万吨,已探明钒资源紧张分 布在中国、俄罗斯、南非和澳大利亚,个中我国占比高达 33%。从产量来看,中国钒矿产 量同样位居天下前列,据美国地质调查局显示,2021 年环球钒矿产量 11 万吨,个中中国 钒矿资源产量 7.3 万吨,2021 年中国钒矿产量占环球最高,达到 66.36%。
从企业布局来看,海内钒资源产能相对集中,攀钢钒钛、河钢股份等在钒钛资源综合利用 和钒产品生产方面处于天下领先地位。从产能情形来看,攀钢钒钛目前具备超过 4 万吨钒 制品产能(以五氧化二钒计),2021 年公司累计完成钒制品(以五氧化二钒计)4.33 万吨, 同比增长 1.93%;河钢股份 2021 年度钒制品产能为 2.2 万吨旁边,紧张产品为五氧化二 钒、氧化钒、钒铁、氮化钒铁、钒铝合金等,两者合计霸占约一半的海内市场份额。此外 建龙、成渝钒钛、四川德胜等也具备万吨以上的产能,海内钒资源产能相对集中。
2.电解液与电堆:全钒液流电池核心部件
全钒液流电池核心部件紧张由电解液和电堆构成,后者受上游钒资源的价格颠簸影响。电 解液紧张原材料为五氧化二钒以及硫酸这部分本钱约占电池本钱的 40%,上游钒资源的价 格颠簸影响全钒液流电池的本钱。电堆紧张由离子交流膜、电极、双极板等构成,目前离 子交流膜很大程度上依赖入口,本钱偏高,导致同规模下电池总本钱较高,电堆本钱约占 电池总本钱 37%。
全钒液流电池家当链成熟,国内外均有企业深耕全钒液流电池各关键部件。电解液供应国 内紧张由大连博融新材料供应,国外企业有美国史查克和德国电冶金公司;涉及离子交流 膜的紧张企业有海内的苏州科润新材料、东岳集团以及美国杜邦、德国 Fumatach、美国 戈尔等;电极制造商有海内旭能翰源、日本东丽、日本东邦、美国郝克利等;双极板紧张 为海内里科能源材料与旭能翰源;全钒液流整机制造企业紧张有大连融科储能技能发展有 限公司、北京普能世纪科技有限公司以及上海电气储能科技、日本住友电工、美国 UniEnergy Technologies 等。
3.5 铁铬液流电池:原材料丰富,前景广阔
3.5.1 铁铬电子对价态变革实现能量转换
铁铬液流电池是家当上最早涌现的液流电池技能,利用铁铬电对的价态变革实现能量转换。 铁铬电池分别采取 Fe3+/Fe2+电对和 Cr 3+/Cr 2+作为正极和负极的活性物质,通过活性金属 的价态变革实现电能与化学能相互转换与能量储存。在铁铬液流电池中,活性物质储存于 电解液中,具有流动性,可以实现电化学反应场所(电极)与储能活性物质在空间上的分 离,电池功率与容量设计相对独立,适宜大规模蓄电储能需求。
铁铬电池系统紧张由功率单元(单电池、电堆或电堆模块)、储能单元(电解液及储罐)、 电解液运送单元(管路、阀门、泵、换热器等)电池管理系统等组成。作为铁铬电池的核 心部件,功率单元在一定程度上决定了系统的能量转换效率和培植本钱。根据运用领域不 同,功率单元可以分为单电池、电堆和大功率模块等。个中,铁铬电池单电池是电堆及系 统的基本单元,单电池紧张通过离子传导膜将正负极电解液进行分离,两侧分别由电极、 液流框、集流体等部件组成的正负极半电池,然后通过夹板及紧固件进行压紧而成;电堆 又由多个单-电池通过叠加形式进行紧固而成,每组单电池之间通过双极板进行连接,具 有多个电解液循环管道和统一电流输出的组合体,一定数量的电堆再组合电解液循环系统、 电气系统、能量转换系统及赞助设备构成大功率模块的基本组成单元。
3.5.2 铬铁矿丰富叠加电化学技能上风,大储前景广阔
1. 上风:铁铬电池较其他电化学电池具有明显的技能上风,在大规模储能技能运用前景广阔。根据铁铬电池的事情事理及构造特点,其高安全、高灵巧性和龟龄命的技能特点使 其在可再生能源发电储能装置、电网调峰调频、电网削峰填谷、不间断电源或应急电源等 领域拥有很广阔的运用前景。
1)电对元素特性叠加水性电解质溶液,铁铬电池系统安全性较高。铁-铬液流电池的电解 质溶液为含有 Fe3+/Fe2+电对和 Cr 3+/Cr 2+电对的水性溶液,不会发生燃烧或爆炸的风险。 且电解质溶液储存在两个分离的储液罐中,电池堆与储液罐分离,在常温常压下运行,安 全性高。纵然在运行过程中,隔膜发生分裂,正负极活性物质发生互混,也不会引起燃烧 和爆炸。
2)适配储能循环寿命长,模块/定制化设计灵巧稳定。铁-铬液流电池在充放电过程中,电 极材料只供应反应界面,本身不参与反应,而且电极反应均为液相反应,无相态变革,不 会发生类似同态电极的脱落成片构造坍塌等问题,可以长期保持稳定状态,理论充放电循 坏次数可以达到 10000 次,与全钒液流电池持平,寿命远远高于钠硫电池、锂离子电池和 铅酸电池。其余铁铬液流电池的额定功率和额定容量是独立的,功率大小取决于电池堆, 容量大小取决于电解质溶液,可以根据用户需求进行功率和容量的量身定制。而且其电能 储存在电解质溶液内,而电解质溶液存储在储罐里,不存在自放电征象,尤实在用于做备 用电源等。因而方便进行模块化设计,通过电堆组合坚持系统的性能稳定。
3)原材料资源丰富,环境适应性强,叠加回收上风本钱较低。铁-铬液流电池的电解质溶 液原材料资源丰富且本钱较低,铬铁矿环球探明储量达到了 5.1 亿吨,较钒/锂储量上风明 显,不会涌现短期内资源制约发展的情形。其余电池在利用过程中,金属铁和铬离子只发 生价态变革,并不会被花费,可以永久性循环利用、节约资源,其余铁铬电池电堆及系统 废弃时,碳材料和树脂材料均可以作为燃料利用,部分金属则可以连续利用,因此铁铬电 池回收大略、残余代价高、环境负荷小,因而是可持续发展的储能技能。相较全钒液流电 池,铁铬电池的本钱占比最大的部分是膜、PCS 以及铁铬电解液,铁铬液流电池的膜占 比是全钒液流电池的两倍,但膜的本钱较低,其余 Fe3+的低氧化特性也可以利用低廉的碳 氢化合物膜,也可以进一步降落铁铬液流电池的本钱。此外其电解液占比仅为 9%,以是 其经济实惠的上风明显展露出来。
2. 劣势:铁铬电池负极活性弱,随意马虎受制于 Cr 离子金属特性而产生析氢问题。铁-铬液 流电池负极 Cr2+/Cr3+电对相较于正极 Fe2+/Fe3+电对在电极上的反应活性较差,是影响 电池性能的紧张缘故原由之一。且 Cr 3+离子电化学反应活性较差、易老化、易发生析氢反应、 容量衰减快、能量效率低等缘故原由仍旧限定着铁铬液流电池商业化发展。其余反应过程中电 池正负极电解液一定程度上会形成交叉传染,以是须要配备循环泵、电控设备等赞助设备, 增加了系统的繁芜性。
3.5.3 家当链高下游公司有望受益
铁铬铁铬液流电池的全体系统由能量单元(电解液及储罐)、功率单元(单电池、电堆或 电堆模块)、输运系统(管路、阀门、泵、换热器等)、掌握系统、附加举动步伐等部分组成, 个中能量单元和功率单元是核心模块。铁铬液流电池的正负极电解液为含有铁离子和铬离 子的溶液,是其真正的储能介质,能量单元的核心。家当链条为上游铬矿经由冶炼天生铬 盐,中游铬盐加工进而用于生产铁铬液流电池,下贱铬中间品多范围跨行业运用于钢铁、 电池、皮革等行业。
铬家当链条行业覆盖范围广,跨度较大。铬铁矿按工业用场划分为冶金级、化工级、耐火 级和铸石级,个中冶金级铬铁矿环球产量占比超过 95%。因耐磨、耐高温、耐堕落及其亲 铁性的性子,冶金级铬铁矿被冶炼成铬铁合金被添加到不锈钢、特钢等钢材中。不锈钢是 目前铬元素最大的消费下贱,因含有镍铬而具有不锈、耐蚀性紧张特性。铬铁按不同含碳 量分为高碳铬铁(含碳为4~8%)、中碳铬铁(含碳为0.5~4%)、低碳铬铁(含碳0.15~0.50%)、 微碳铬铁(含碳为 0.06%)、超微碳铬铁(含碳小于 0.03%)。中、低、微碳铬铁由高碳铬 铁添加硅石冶炼成,因其含碳量少也被用广泛于加工分外钢材。其余化工级铬矿还可以加 工成氧化铬绿、三氧化铬、红矾钠等铬盐,用于颜料、涂料、陶瓷、饲料、电镀、合金、 皮革等浩瀚行业等。铬铁电解法和铬盐碳还原法可提纯至金属铬。随铁铬液流电池的商业 化,未来电池领域或将成为新的消费增长点。 上游家当链:环球铬铁矿资源丰富,铬铁矿资源总量超过 120 亿吨,紧张分布于南非、 津巴布韦、哈萨克斯坦、巴基斯坦、土耳其和印度等国家,已探明总铬铁矿储量约 75 亿 吨。个中南非资源量最大,约占天下资源总量的一半,是环球最大的铬资源出口国。南非、 津巴布韦、哈萨克斯坦铬铁矿资源量约占天下铬铁矿探明资源总量的 95%。个中津巴布韦 虽铬矿储量丰富,但开拓程度较低,于 2021 年宣告禁矿。哈萨克斯坦铬矿多用于本国生 产,出口量较低。
铬资源短缺,随着高碳铬铁产量爬坡,头部矿业将享受逾额收益。随着中国不锈钢的需求 不断起量,铬矿需求将不断上升,国际上铬不贰价钱将面临长期压力,再加上宏不雅观政策上对 铬铁矿加工贸易的限定,因此会长期涌现海内铬铁行业发展力不敷,对国外矿石依存度过 高,上游受制于矿石供应商,以是头部矿业将享受市场增长授予的逾额收益。
下贱储能:海内对铁/铬液流电池的研究始于 20 世纪 90 年代,早期以跟踪研究为主。中 科院大连化学物理研究所的衣宝廉院士团队于 1992年曾经推出过270W 的小型铁/铬液流 电池电堆。中科院大连化物所和沈阳的金属所的研究中,负极析氢与电解液离子互混问题 长期难以办理。2019 年 11 月,中国国家电投公司所属的中心研究院和上海发电设备成套 设计研究院联合项目团队研发的海内首个 31.25kW 铁/铬液流电池电堆“容和一号”成功 下线,经测试,性能指标知足设计参数哀求。首批次共 8 台电堆,运用于张家口战石沟光 伏电站 250kW/1.5MWh 铁-铬液流电池储能示范项目,并已于 2020 年 12 月投入试运行, 成为海内首座百千瓦级铁-铬液流电池储能示范电站。2022 年 1 月,“容和一号”量产线 投产,单条产线可年产 5000 台“容和一号”电堆,标志着铁/铬液流电池储能技能家当化 向前迈进了一大步,为液流电池储能技能带来了新的增长点。与此同时,国家电投还在内 蒙古霍林河启动了环球首个兆瓦级铁/铬液流电池储能示范项目培植,估量将在 22 年年底 投产,届时将再度刷新环球铁/铬液流电池储能系统的最大实证容量记录。
发展趋势:铁铬液流电池材料的改进是未来实现家当化大规模推广的关键。铁铬当前负极 铬离子的活性还有待提高,析氢副反应影响较大,离子传导膜在高温运行条件下的溶胀依 然较大,循环稳定性较差等。未来依然须要适配储能进行技能创新和打破: 1)电池材料改进:优化离子传导膜的离子选择性以提高库仑效率,选择得当的添加剂降落析氢副反应的影响,提高活性物质的电化学反应以及电极材料的活性以降落电池的电化 学极化,其余提高双极板的电导率以及减小离子传导膜、电极、双极板的厚度,从而降落 电池的欧姆极化。 2)电池构造设计优化:降落电解液的流动阻力,提高电解液分布均匀性以及过电势分布 均匀性,以降落电池的浓差极化,缩短电子、质子的通报路径,提高传质效率。 3)降落本钱:铁铬液流电池对膜的哀求较低,非氟磺酸膜实现打破后可以替代价格昂贵 的全氟磺酸膜,将进一步降落电池本钱,进而推动铁铬液流电池的家当化运用。
3.6 重力储能:商业化早期,发展潜力巨大
3.6.1 重力储能利用重力与高差实现电力充放
重力储能作为物理储能,利用重力与高差实现电力充放。实现新重力储能是一种机器式储 能,储能介质分为水和固体物质,基于高度落差对储能介质进行升降来实现储能系统的充 放电过程。水介质型重力储能系统可以借助密封良好的管道、竖井等构造,其选址的灵巧 性和储能容量受到地形和水源限定。固体重物型重力储能紧张借助山体、地下竖井、人工 构造物等构造,重物一样平常选择密度较高的物质,如金属、水泥、砂石等以实现较高的能量 密度。根据重力储能的储能介质和落差实现路径的不同,目前将重力储能分为以下 4 类: 新型抽水储能、基于构筑物高度差的重力储能、基于山体落差的重力储能和基于地下竖井 的重力储能。
3.6.2 EV公司推出EVx系统,在中国布局首个商业化案例
Energy Vault 公司提出混凝土砌块储能,开拓重力储能新方向。在基于构筑物高度差的 重力储能技能路径中,Energy Vault 公司提出以混凝土砌块储能塔为根本的重力储能发电 方案,其事理是电力充裕时,起重机将储能模组 EVx 从地吊颈起,像积木一样往高处堆 放,当模组堆叠在高处时,系统完备“充电”,每个储能模组代表约 1MW 的势能;当需 要电力时,系统会折衷储能模组 EVx 排出。2020 年,EV 公司在初期储电吊塔 EV1 产品 的根本上研发了可以进行机组模块拼装的 EVRC 储能产品,并在瑞士当地培植了一些项目 示范中央,与当地电网嫁接进行项目试验。2021 年推出了 EVx 平台,其储能模组 EVx 和 弹性中央 EVRC 储能容量在 10MWh 以上,可知足电网 2~12 小时的弹性储能。
3.6.3 中国天楹:如东项目稳步推进,已签订多份计策互助协议
中国天楹与 Energy Vault 公司实现深度绑定,积极拓展重力储能业务。2022 年 1 月 30 日,中国天楹旗下控股子公司 Atlas Renewable LLC 与重力储能技能开拓商 Energy Vault 公司签署了《技能答应利用协议》,EV 公司授权 Atlas 在中国区(含喷鼻香港和澳门)独家运 用答应技能建造和运营重力储能体系设备。中国首个运用 EV 公司技能的 100MWh 重力 储能项目将在江苏如东县落地。今年 7 月,环球首个 25MW/100MWh 重力储能示范项目 已开始贯注桩基施工进入实际动工阶段,项目估量将于 2023 年年初投入商业运营。 今年以来中国天楹先后签署多个重力储能计策互助协议。今年以来,中国天楹与贵州毕节 公民政府、内蒙通辽市公民政府、湖北省宜昌市公民政府、中国投资协会、三峡建工、中 建七局、国家电投、中电建、国网综能等单位达成计策互助,互助内容均有涉及重力储能。 毕节市“风光水储”一体化能源基地,将培植不低于 40 万千瓦时的重力储能项目;通辽 千万千瓦级风光储氢氨一体化零碳家当园,重力储能规模 2GWh;与国家电投浙江公司协 议中,在长三角地区获取不低于 1GWh 重力储能项目;与中电建水电公司协议中,力争 在“十四五”期间在全国共同开拓投资不少于 2GW 的重力储能电站。
3.7 压缩空气储能:技能进步快,商业化快速推进
3.7.1 实现能量的存储及跨韶光、空间转移和利用
压缩空气储能系统采取压缩空气作为储能载体,是一种以机器设备实现能量存储及跨韶光、 空间转移和利用的物理储能技能。压缩空气储能系统紧张分为储能和释能两个事情过程: 储能时电动机驱动压缩机将环境空气压缩至高压状态并存入储气装置,电能在该过程中转 化为压缩空气的内能和压力势能;释能时,储气装置中存储的压缩空气进 入空气透平膨胀机中膨胀做功发电,压缩空气中蕴含的内能和压力势能在该过程中重新转 化为电能。作为一种极具发展潜力的物理储能技能,压缩空气储能可广泛 运用于电源侧、电网侧和用户侧。
3.7.2 压缩空气储能技能发展潜力巨大
传统压缩空气储能采取天然气补燃办法,实际运行效率较低。压缩空气储能技能因具有规 模大、灵巧性强等特点,被认为具有较大的发展潜力和运用前景。目前投入商业运用的大 型压缩空气储能电站仅有德国的 Huntorf 电站和美国的 McIntosh 电站,两者均采取传统 的天然气补燃办法,且实际运行效率较低,可见压缩空气储能技能的研究与发展存在巨大 空间。 传统型的压缩空气储能技能因此燃气发电为根本展开的,以德国 Huntorf 和美国的 McIntosh 电站为例,紧张特色是在电能输岀时从洞穴中排岀的高压空气先在燃烧器内与 天然气实现掺混燃烧,温度提升后再进入膨胀机做功。
3.7.3 多个项目落地,商业化进程快速推进
海内多个压缩空气储能项目顺利落地,商业化进程快速推进。我国压缩空气储能技能研究 起步较晚,2005 年开始发展,但进步迅速,2016 年建立示范工程项目,技能已进入环球 前辈水平。2021 年 9 月 23 日,山东肥城压缩空气储能调峰电站项目正式实现并网发电, 这标志着国际首个盐穴前辈压缩空气储能电站已进入正式商业运行状态。2022 年 5 月 26日,金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目举行投产仪式,标志着天下首座非补燃压缩 空气储能电站正式投入商业运行。
3.7.4 海内干系家当链基本形成
我国通过对压缩空气储能项目的不断示范运行,已经构建了家当链的雏形,家当链上企业 已有 20 余家。1)盐穴资源:鲁银投资、苏盐井神、雪天盐业等。2)压缩、换热及透平 机组:陕煽惑力、金通灵、东方电气等。3)储气装置:压力容器企业。4)系统集成于并 网管理:中科院工程热物理研究所、科远聪慧、中储国能、中科院理化所等。5)系统安 装:中国电建、中国能建、华能集团、浙建集团等。6)终端用户:风电光伏网站、电网 公司、大型工商业等。
3.8 熔盐储能:光热发展提速,熔盐运用处景广
熔盐储能是通过熔盐在低温时吸纳能量,在高温时放出能量的物理储能技能。熔盐储能系 统可运用于太阳能热发电中,也可作为新型储能举动步伐运用于以新能源为主体的新型电力系 统中;同时,熔盐储能系统也是目前能够运用于火(热)电机组灵巧性改造,实现冷热电 汽多联供、供应综合能源做事的最佳办理方案。熔盐储能系统紧张包括熔盐加热系统、熔 盐储热系统、蒸汽发生系统。
3.8.1 光热兼具新能源发电+储能属性
光热基于“光能-热能-机器能-电能”的转化发电,且自带大容量、低本钱的储能系统。太 阳能热发电利用大量反射镜以聚焦的办法将太阳直射光聚拢起来,加热工质并进行储存, 再利用高温工质产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮发电机组发电。光热系统紧张由聚光系统、 吸热系统、储换热系统以及发电系统组成,分别可以实现太阳能的聚拢、转换、电力输出 以及赞助的功能。个中储热系统将加热后的介质(熔盐)进行储存,换热系统在须要发电 时利用高温熔盐与水进行热交流,以产生高温高压的蒸汽。储换热系统使得光热发电自带 大容量、低本钱的储能系统,可实现 24 小时连续、稳定发电,也可按需求知足早晚高峰、 尖峰时段及夜间用电。
塔式发电效率高、本钱低落空间大,未来有望成为主流发电技能路线。塔式熔盐储能光热 发电因其较高的系统效率,较大的本钱低落空间,估量未来会成为主流的光热发电技能路 线。目前,在环球紧张国家和地区投运的太阳能热发电项目中,槽式技能路线占比约 76%, 塔式约 20%,线性菲涅尔技能(以下简称线菲)约 4%。而在我国已建成的太阳能热发电 系统中,塔式技能路线占比约 60%,槽式技能路线占比 28%,线菲约占 12%。
3.8.2 光热储能代价日益凸显,重新进入发展快车道
行业支持政策持续出台,新疆风光大基地鼓励光伏与储热型光热发电以 9∶1 规模配建。 近年来,海内及各省市相继出台多向光热行业干系鼓励政策,支持行业发展。2021 年 10 月国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》中就明确提出:积极发展太阳能光热发电,推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地。2022 年 3 月新疆发改委在《做事推进自治区大型风电光伏基地培植操作指引(1.0 版)》中特殊 指出,对培植 4 小时以上时长储能项目的企业,许可配建储能规模 4 倍的风电光伏发电项 目;鼓励光伏与储热型光热发电以 9∶1 规模配建。
受本钱成分制约,示范项目后光热行业发展有所放缓。2016 年,我国安排了首批光热发 电示范项目培植共 20 个项目,134.9 万千瓦装机,分布在北方五个省区,电价 1.15 元/ 千瓦时。同时,国家鼓励地方干系部门对光热企业采纳税费减免、财政补贴、绿色信贷、 地皮优惠等方法,多措并举促进光热发电家当发展。2018 年,国家能源局支配的多能互 补项目中,有光热发电项目。但由于光热发电本钱较高,以是在国家能源局批复的首批 20 个太阳能热发电示范项目中,截至 2021 年底只有 7 个项目并网发电。根据 CSTA,截 至 2021年底,我国太阳能热发电累计装机容量 538MW(含MW 级以上规模的发电系统)。
光热储能代价日益凸显,行业重新进入发展快车道。2021 年,在经历了近两年的发展放 缓后,中国光热发电行业迎来了承上启下的新元年。随着新能源装机规模不断扩展,光热 发电“储发一体”上风凸显,与光伏、风电协同互补,在清洁供电的同时担保电网的高效 稳定,光热发展重新迈入快车道,近一年来行业招投标火热。新疆于 7 月 4 日公布了 2022 年第二批市场化并网新能源项目清单,总计 66 个项目,储能总规模 6922.5MW,个中光 热项目共 13 个,规模合计 1350MW(已按照项目进展记入下列项目统计表,个中 6 个项 目已经开工),占比 23.2%,储能时长为 8~12 小时。
3.8.3 光热本钱紧张由聚光、吸热、储换热系统决定
聚光、吸热、储换热系统是决定光热电站本钱的紧张成分。光热电站的投资本钱与功率和 储能时长正干系。根据首航高科与可胜技能的数据,6 小时储热 100MW 塔式太阳能热发 电站的总投资在 16~17 亿元之间,12 小时储热 100MW 塔式太阳能热发电站的总投资在 25~30 亿元之间。按照功能划分,电站投资紧张发生在集热系统(聚光系统、吸热系统),储换热系统(包括储热系统、蒸汽发生系统)热力系统,供水系统,水处理系统,热工控 制系统电气系统,附属生产工程以及厂址干系工程及其他用度。从下图可以看出:聚光、 吸热、储换热系统约占全体电站本钱的 77%旁边,是决定太阳能光热发电站造价高低最重 要的成分。
太阳能热发电家当链体系可分为研发、设计、制造、安装、运维等环节。1)研发体系主 要包括干系大、专院校,各大研究院所及各企业的研究部门;2)设计体系紧张包括从事 发电行业的设计单位,新能源和可再生能源的设计单位,具有相应资质的设计单位;3) 制造体系紧张包括各大制造企业(国企、民企、合伙企业),大专院校、研究院所的生产 单位等;4)安装体系紧张包括专业电力安装单位和工业培植安装单位。
3.8.4 熔盐储能系统是多个运用处景的良好办理方案
除了光热发电,熔盐储能还可以运用于火电灵巧性改造、光伏风电园区储能、综合能源服 务等场景。熔盐储能是通过熔盐在低温时吸纳能量,在高温时放出能量的低本钱、高效率 的储能技能,紧张包括熔盐加热系统、熔盐储热系统、蒸汽发生系统。熔盐储能系统不仅 可运用于太阳能热发电中,也可作为新型储能举动步伐运用于以新能源为主体的新型电力系统 中;同时,熔盐储能系统也是目前能够运用于火(热)电机组灵巧性改造,实现冷热电汽 多联供、供应综合能源做事的良好办理方案。
3.9 总结与展望:关注商业化、降本与永劫储能
我国储能技能与国际前辈水平不断缩小,多项新型储能技能有望进入商业化或推广运用阶 段。经由“十二五”和“十三五”期间国家和家当的持续投入,中国储能技能的水平快速提升, 压缩空气储能、储热储冷、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池和钠离子电池技能已达到或 靠近天下前辈水平;抽水蓄能、飞轮储能、超级电容器和储能新技能和天下前辈水平还有 一定的差距,但总体上差距在逐步缩小。在海内商业化进程方面,抽水蓄能的发展最为成 熟,电化学中的铅酸电池、锂离子电池商业化进程靠前,此外压缩空气储能、熔盐储能、 液流电池即将进入商业化阶段,而重力储能与钠离子电池中大致处于工程示范阶段。
电力项目经济评价的方法中,平准化电力本钱(levelized cost of electricity,LCOE)是一 种用于剖析各种发电技能本钱问题的紧张指标。对付各种储能技能,以储能系统的放电电 量为基准,采取平准化电力本钱方法来剖析比较不同的储能技能的本钱。为了上文储能技 术离线的度电本钱进行测算,我们设定了一些通用假设,贷款利率为 4.9%,贷款比例为 80%,贷款年限为 10 年,成本金回报率为 8%,加权均匀回报率为 5.5%,年通胀率为 2%。 经由我们测算,抽水蓄能、锂离子电池、钠离子电池、全钒液流电池、压缩空气储能、重 力储能及光热储能的 LCOE 分别为 0.55/0.81/0.62/1.10/0.48/0.70/0.50 元/kWh。传统的 抽水蓄能在全生命周期内均匀本钱有一定上风,但压缩空气储能、光热储能、钠离子储能 等技能已经有了较好的经济性,而全钒液流电池的储能时长延长后会更有经济性。
永劫储能是未来主要趋势,干系储能技能有望受益。海内各地政府主管部门陆续出台文件 支持 4 小时以上容量型储能的运用。2022 年 3 月,内蒙古自治区能源局发布文件,哀求 新增负荷所配置的新能源项目配建储能比例不低于新能源配置规模的 15%(4 小时),存 量自备负荷部分按需配置储能比例。新疆维吾尔自治区发改委出台《做事推进自治区大型 风电光伏基地培植操作指引(1.0 版)》,提出以储能规模确定新能源项目;培植不低于 4 小时时长储能项目的企业,许可配建储能规模 4 倍的风电光伏发电项目。随着新能源装机 规模的提升和永劫储能技能的进步,4 小时以上的新型永劫储能技能将逐步进入商业化应 用,知足电力系统永劫储能的做事需求。我们认为,在未来通过超永劫光尺度和中永劫光 尺度储能技能和高比例可再生能源主动支持技能,办理大规模可再生能源发电功率颠簸平抑和从小时到天为单位周期变革的调节需求,将是储能行业的主要发展趋势。因此,在长 时储能领域具备上风的储能技能,例如光热储能、压缩空气储能、液流电池、重力储能技 术路线有望受益。
四、电化学储能家当链上市公司梳理4.1 储能电池:宁德时期为行业绝对龙头
2021 年,中国新增投运的新型储能项目中,装机规模排名前十位的储能技能供应商(指 具有储能技能本体生产能力且向客户供应储能技能本体的企业),依次为:宁德时期、中 储国能、亿纬动力、鹏辉能源、南都电源、海基新能源、力神、远景动力、中创新航和中 天科技。 储能电池厂商主营业务呈现较为分散且多元化,宁德时期为储能电池领域绝对龙头。储能 电池中游电池芯生产商大部分拥有自主研发、生产和发卖的能力,多采取直销的办法方便 为客户进行电池定制化做事,在境内境外均有发卖业务布局。储能电池系统厂商主营业务 呈现较为分散且多元化的局势。专注于单一储能电池赛道的生产商较少,大部分企业布局 储能电池系统、锂电池行业以及动力电池干系产品、通信业务、资源再生行业等多项业务。 根据 CNESA,2021 年度,环球市场中储能电池(不含基站、数据中央备电电池)出货量 排名前十位的中国储能技能供应商,依次为:宁德时期、鹏辉能源、比亚迪、亿纬动力、 派能科技、国轩高科、海基新能源、中创新航、南都电源和中天科技。根据 CNESA,2022 年上半年,中国企业储能电池出货量达 44.9GWh,出货量排在前五位的企业分别是:宁 德时期、比亚迪、亿纬锂能、鹏辉能源和瑞浦兰钧。宁德时期以大储市场为主,比亚迪、 亿纬锂能大储和家储并重,鹏辉能源领先家储市场。
4.1.1 宁德时期:储能电池环节龙头地位持续稳固
2021 年公司储能系统实现营收 136.2 亿元,同频年夜增 601.01%。根据 CNESA 数据,2021年储能技能(紧张为电池)供应商出货量排名中,宁德时期出货位居第一且上风巨大。储 能产品方面,宁德时期储能系统紧张采取磷酸铁锂作为正极材料,产品以方形电池为主, 紧张用于发电、输配电和用电领域,涵盖大型太阳能或风能发电储能配套、工业企业储能、 商业楼宇及数据中央储能、储能充电站、通信基站后备电池等,能够战胜风能或太阳能发 电不规则的输出特点、填补线损功率补偿、跟踪操持削峰填谷,有效提高风力及光伏发电 系统能源利用率以及用电领域峰谷电之间的平衡,有助于能源的最大化利用。2022 年上 半年,宁德时期储能系统实现营收 127.36 亿元,同比+171.41%。
4.1.2 亿纬锂能:积极扩产,计策布局储能市场
公司深度布局储能市场,产能有望快速提升。1)2021 年 6 月 10 日和 2021 年 8 月 2 日, 公司分别与荆门高新区管委会就年产 104.5GWh 新能源动力储能电池家当园和年产 30GWh 动力储能电池项目签订《计策投资协议》。2)2021 年 10 月 27 日,公司与成都 管委会签署了《亿纬锂能 50GWh 动力储能电池项目计策互助框架协议》,就公司在成都 管委会所辖区域内新征地皮培植“亿纬锂能 50GWh 动力储能电池项目”达成干系约定。 3)2022 年 5 月 17 日,公司拟与云南省玉溪高新技能家当开拓区管理委员会就公司在玉 溪高新技能家当开拓区龙泉片区投资培植锂电池生产项目干系事宜签订《投资协议》。本 项目操持投资 30 亿元,培植 10GWh 动力储能电池项目。4)2022 年 6 月 7 日和 2022 年 6 月 23 日,公司拟与曲靖市公民政府、曲靖经济技能开拓区管理委员会就公司在曲靖经开区管委会区域内投资培植“年产 10GWh 动力储能电池项目”干系事宜签订《年产 10GWh 动力储能电池项目投资协议》。本项目总投资约 30 亿元,固定资产投资约 23 亿 元。5)2022 年 6 月 7 日和 2022 年 6 月 23 日,公司及子公司亿纬储能拟与武汉东湖新 技能开拓区管理委员会就在武汉东湖新技能开拓区培植亿纬锂能储能总部及储能技能研 究院项目干系事宜签订《武汉东湖新技能开拓区管理委员会与惠州亿纬锂能株式会社 关于亿纬锂能储能总部及储能技能研究院项目的互助协议》。本项目总投资约 30 亿元。
4.1.3 鹏辉能源:聚焦储能业务,锂电老兵中兴航
公司为最早涉及储能行业的锂电公司之一,是业内领先的储能电池办理方案供应商。根据 中关村落储能家当技能同盟(CNESA)数据统计,2021 年度,鹏辉能源在环球储能电池(不 含基站、数据中央备电电池)出货量排名 top10 中国企业中排名第二;其余在海内新增投 运装机规模 TOP10 储能技能供应商排名中得到第四。 公司储能业务收入大幅提升,客户上风显著。2022 年上半年公司储能收入同比增长近三 倍,占总收入比例也大幅提升至 50%,个中户用储能收入同比增长 6 倍以上。大型储能 电池方面,连续与阳光电源、天合光能、南方电网加深互助,并与中节能、三峡电能、智 光电气开始互助。户储电池方面,互助的新老客户有阳光电源、德业股份、三晶电气、古 瑞瓦特等头部客户。在便携储能市场,公司连续与海内头部客户开展大规模互助,同时开 拓了公牛等新客户。在市场订单激增背景下,公司加大各园区储能产能培植投入,持续推 动产能开释,反哺订单需求,刺激古迹增长。
4.1.4 德方纳米:磷酸铁锂正极龙头,绑定优质客户
公司积极扩产,应对动力和储能市场高增长需求。2021 年,公司曲靖磷铁、曲靖德方一 期项目及二期项目产能开释,产能持续提升,截至目前公司已建成纳米磷酸铁锂产能 26.5 万吨/年,同时积极推进与合伙公司德方亿纬“年产 10 万吨纳米磷酸铁锂项目”和宜宾德 方时期“年产 8 万吨磷酸铁锂项目”,方案到 2025 年底纳米磷酸铁锂产能达 34.5 万吨/ 年;公司已建成磷酸锰铁锂产能 11 万吨/年,方案到 2025 年底磷酸锰铁锂产能达 44 万吨 /年,合计磷酸盐系正极产能 78.5 万吨;同时公司积极挖掘液相法工艺潜力,推出补锂剂 产品,在建补锂剂产能 5,000 吨/年,方案到 2025 年底补锂剂产能达 2.5 万吨/年。
4.1.5 华宝新能:环球便携储能龙头,产品优品牌强渠道深
公司产品矩阵较为丰富,对各细分市场进行全范围覆盖。根据对市情上五家主流便携式储 能公司产品进行统计,便携式储能产品容量在 99Wh 至 6071Wh 区间,目前,市情上产 品集中在 1000Wh 以内,产品种类占总体比例约为 59.62%;便携式储能产品容量在 2000Wh 及以下的比例约为 86.54%,随着上游电芯等原材料本钱降落及体积能量密度逐 步提升,估量便携式储能产品单位容量将呈现上升趋势。华宝新能 Jackery 和电小二两大 品牌包含产品容量类型达 11 种,产品容量覆盖范围从 0-2500Wh,估量可以覆盖 90%以 上便携储能消费者群体需求,由于公司紧张市场在外洋,因此外洋主打品牌 Jackery 在产 品容量划分上更为风雅,知足各细分市场消费者需求。正浩科技、Goal Zero、德兰明海、 安克创新产品容量类型分别为 9/8/11/3 种,华宝新能与德兰明海产品矩阵最为丰富,比较 同行业具备比较上风。总体来看,公司深耕便携储能产品,精准把握市场需求,针对如近 郊露营、自驾露营、长途自驾平分歧利用场景以及偶尔、定期、常常等利用频率设计不同 容量产品,实现全市场产品基本覆盖,突显出公司较强的产品开拓能力和制造能力。
4.1.6 派能科技:家用储能龙头,古迹处于高速成长期
公司是海内少数具备电芯、模组、电池管理系统及能量管理系统等储能核心部件的自主研 发和生产能力,同时具备储能系统集成办理方案设计能力的企业之一。公司产品线实现 Wh 级到 MWh 级无缝覆盖,并可通过集装箱系统扩展至百 MWh,能够覆盖从家庭到工商 业再到电网、大型新能源发电站等各种场景,为用户供应全场景办理方案。并且公司在向 客户交付大型储能电池系统时,能够结合储能运用处景的电气环境和用户需求,为发电侧、 电网侧、工商业等各种场景打造“一站式”储能办理方案。
4.2 储能PCS:竞争格局较为集中,龙头份额提升
储能 PCS 竞争格局与光伏逆变器行业有一定重叠,市场较为集中,头部企业市占率提升。 在储能 PCS 环节,聚拢了包括上能电气、德业股份、固德威、锦浪科技、阳光电源等企 业,个中大多数以外洋市场为主。在海内市场,2021 年海内储能逆变器装机排名中,上 能电气霸占榜首,分列二、三位的是科华数能和索英电气。环球市场出货量前三则分别为 阳光电源、科华数据和比亚迪。
4.2.1 阳光电源:逆变器龙头,市场地位稳固
阳光电源可供应储能变流器、锂电池、能量管理系统等储能核心设备。阳光电源储能业务依托 环球领先的电力电子、电化学、电网支撑“三电领悟”技能,打造专业储能集成系统,专注于 锂电池储能系统研发、生产、发卖和做事,可供应储能变流器、锂电池、能量管理系统等储能 核心设备,实现赞助新能源并网、电力调频调峰、需求侧相应、微电网、户用等储能系统办理 方案,是环球一流的储能设备及系统办理方案供应商。
4.2.2 德业股份:储能逆变器比例快速上升
逆变器产品布局广泛,三套马车并驾齐驱。公司研发实力深厚。基于公司原家电领域电子 掌握技能、人才储备和产品开拓履历,公司自主研发了三电平 SVPWM 驱动技能、单相三 相锁相环技能以及带 MPPT 算法的太阳能掌握系统等逆变器产品的干系技能,可以有效的 提高太阳能的利用率、逆变器的电能转换率,并担保逆变器稳定性。截至 2022 年,公司 已经形成组串式并网、储能及微型逆变器三大类产品并驾齐驱的产品矩阵。
4.2.3 昱能科技:微型逆变器领跑者,长坡厚雪潜力大
在储能产品方面,公司节制了互换耦合储能系统掌握技能和低压储能掌握技能等 2 项核心 技能。基于前述核心技能实力,公司研发的储能产品可以互换耦合办法与光伏并网逆变器 系统一起组成微网系统,具有低压组件接入和低压电池接入的安全优点,同时具备自发自 用、备用电源等事情模式。随着“光伏+储能”结合的用电模式逐渐成为环球的普遍共识, 储能作为保障连续电力供应的首选办理方案及核心技能,逐渐得到天下各国的高度重视, 其市场前景十分广阔。 加快光储布局,有望打造昱能一体化生态体系。公司研发的光储一体系统紧张包括单相储 能系统 ELS 系列、三相 ELT 系列牡丹台储能逆变器可以独立支持一个储能系统功能。两 类产品均已互换耦合办法与光伏并网逆变器系统一起构成微网系统。公司互换耦合办法支 持低压组件接入与低压电池接入,安全性能方面更具上风,同时兼具自发自用、备用电源 功能。
4.2.4 固德威:专注于太阳能、储能等新能源电力逆变器
公司已研发并网及储能全线多个系列光伏逆变器产品,功率覆盖 0.7kW~250kW,充分 知足户用、扶贫、工商业及大型电站需求。公司产品立足中国,并已批量销往德国、意大 利、澳大利亚、韩国、荷兰、印度、比利时、土耳其、墨西哥、巴西、美国、波兰、南非 等环球多个国家和地区,产品性能精良。公司于 2021 年推出两款储能锂电池产品:Lynx Home U 系列低压电池和 Lynx Home F 系列高压电池。两款电池均可以与固德威双向储 能逆变器搭配利用,组成“光伏+储能”系统,实现电力自发自用。22Q3 公司逆变器出货 达 20 万台以上,个中户用储能逆变器出货占比达 30%旁边。
4.2.5 上能电气:深度布局海内储能市场
公司储能产品为双向变流器干系产品,紧张运用于发电侧。发电侧以大型储能电站为主, 设备需融入电网生态体系,对项目招投标参与方哀求严格,准入壁垒较高。公司储能产品 包括互换储能变流器、直流储能变流器及储能集成系统:1)互换储能变流器,已具有140~3450kW 全功率段范围产品,适用于发、输、配、用电网侧及微电网等多用运用处所。 2)直流储能变流器:采取 125kW/182kW 模块化设计,运用于光伏电站直流侧,可办理 因组件超配导致的弃光丢失问题。3)储能集成系统:采取磷酸铁锂电池,适用于发电侧、 电网侧、用户侧及微电网等储能领域。 公司储能产品已大规模运用在“光伏+储能”、“风电+储能”、火电联合储能调频、用户侧 储能、独立储能电站等领域。2021 年公司完成了磴口县 100MW 光伏治沙储能竞价项目、 远景安徽怀远 10MW 风电储能一体化示范项目、永州蚂蝗塘 20MW/40MWh 新能源配套 储能电站等多个项目的并网运行,同时,山东省首批“5+2”大型储能示范项目中,为 3 个项目供应了储能变流器系统。
4.2.6 锦浪科技:储能逆变器有望开启第二增长极
2021 年储能逆变器实现 370%以上高速增长。公司紧张产品为组串式逆变器,按能量是 否可以储存,公司逆变器可分为并网组串式逆变器和储能组串式逆变器。2021 年公司储 能逆变器业务收入 1.76 亿元,同比+370.85%。Q1 储能逆变器在手订单 5.4 万台,对应 3.5 亿元。2022Q3 储能占比总出货数的 25%,占比不断提升,外洋出货储能占比更高。 公司的自主品牌产品销往巴西、美国、英国、荷兰、澳大利亚、墨西哥、印度等环球多个 国家和地区。
4.3 BMS、EMS及系统集成:格局较为分散
电池管理系统和能量管理系统行业竞争格局较为分散。从 BMS 各家当链的代表企业来看, 上游集成电路行业的代表企业有士兰微、中芯国际、台积电等;印制电路板代表企业有鹏 鼎控股、东山精密、深南电路等。在中游 BMS 行业,目前专注于储能 BMS 开拓的厂商 比较少,专业 BMS 供应商(如电装、亿能电子、妙益科技等)、动力电池 BMS 供应商(如 三星、LG、宁德时期、特斯拉、上汽集团、长安汽车等)等均可供应储能 BMS 产品。在 EMS 领域,紧张企业为国网系公司,代表企业有南瑞继保、许继集团、国电南瑞、平高 电气等,此外还有四方股份、宝光股份等。
4.3.1 四方股份:关注大储机会,打开第二曲线
传统业务有望稳步增长。输变电保护和自动化系统业务方面,公司持续深耕电网业务,用 户订单增加,交货条约额增加,业务稳健增长。公司智能电网业务为输变电领域供应从 1000kV 特高压到 10kV 低压全系列的保护、自动化产品及办理方案,技能水平处于国际 前列。发电与企业电力系统业务方面,受益于清洁能源的快速培植,叠加持续提升自身供 应链管理能力,扩大重点客户的市场霸占率,截至2022H1,公司新签条约额同比增长76%, 有望持续贡献古迹。
4.3.2 华自科技:自营储能电站盈利能力较好,储能项目储备丰富
公司定位为设备及做事供应商,既承揽储能 EPC 项目,也供应除电芯外的其他储能产品 (包括 EMS,BMS,PCS,CCS(折衷掌握器),智能监控等设备等),已在湖南布局了 超过 1.2GWH 的电网侧的储能指标。 公司自营独立共享储能电站盈利能力较好。1)容量租赁收入:城步儒林 100MW/200MWh 储能电站项目已完成一期培植,根据干系条约,共计得到含税收入为 2240 万元/年,全部 建成后可得到容量租赁收入(含税)约 4,480 万元/年。此外,根据干系政策,如果项目 并网韶光较早,可享受一定的容量补偿。2)电力赞助做事:按照每次调用规模及调用次 数,电网公司给储能电站支付用度。假设调用 330 天/1 年,每天一次充放,调用用度为每 次 400 元/MWh(含示范项目享受的峰谷价差收益),估量一个 100MW/200MWh 的储能 电站的电力赞助做事收入(含税)约为 2640 万元/年。两项收入合计,第一年无容量补贴 /1.3 倍容量补贴/1.5 倍容量补贴的收入合计 7120/8464/9360 万元,此后几年因电池容量 衰减而递减。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需利用干系信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。「链接」










