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储能行业深度报告:中美欧引领储能腾飞、新能源开启第三赛道

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大方气象 2021-07-28 07:43

(报告出品方/作者:兴业证券,朱玥、孟杰)

一、寻本溯源,储能的本质驱动力来自哪里?

1.1、碳中和大背景下,构建新型电力系统对灵活性资源的刚性需求

根本驱动一:解铃还须系铃人,“双碳”目标需要新型电力系统

电力既是当前碳排放的主要来源,也是实现碳减排的最重要途径。 电力作为重要的二次能源,是煤炭、天然气、石油的重要中转站,也是碳排放的最主要载体,虽然电力产品最终用于第一、二、三各个 产业。然而“巧合”的是,能够替代含碳能源的非碳能源绝大部分又需要通过电力形式提供,如太阳能、风能、水电、核能。

新型电力系统的挑战:

新能源天然的波动性、不可预测性

截至2020年7月,新能源已成为国家电网的第二大电源,新能源装机3.65亿千瓦,占比22.9%,发电量3390亿千瓦时,占比10.9%。 新能源在21个省区已成为第一、二大电源,青海等5个省区装机占比超过40%。新能源出力波动性带来的电网运行安全风险增加,抗扰动能力下降,容易出现连锁脱网。

调峰难度增大

电力需要实时平衡,而风电光伏具有天然波动性和不可预测性,高渗透率后必然需要更多的灵活性资源

风电:出力日内波动幅度最高可达80%,出力高峰出现在凌晨前后,从上午开始逐渐回落,午后到最低点,“逆负荷”特性更明显。

光伏:日内波动幅度100%,峰谷特性鲜明,正午达到当日波峰,正午前后均呈均匀回落态势,夜间出力为0。

新型电力系统的解决方案之一——更优质的灵活性资源

在传统能源时代,电力灵活性资源并不稀缺,煤电和燃机在发电的同时,也承担着灵活性资源的角色。 而当今以新能源高比例接入和新能源汽车爆发为代表的电力的生产和消费方式正在发生深刻变革,导致电力供需双侧的波动性增强, 对灵活性资源提出了更多数量、更高质量的要求,依靠传统资源已然难以为继,灵活性资源的价值必然需要单独体现。

1.2、用户对低成本高质量用电的持续追求

根本驱动二:用户对于低成本高质量用电的需求

供电弹性(Resilience)和节省开支(Financial Savings)是美国家庭用户对储能感兴趣的两个最主要的原因。 美国电网稳定性不如中国,尤其近年来美国发生了多起停电事故,而储能恰恰可以作为紧急电能备用来应对电网事故。因此,美国住宅 消费者对购买储能实现能源自给自足的渴望日益高涨,这成为一股惊人的推动电表后端储能部署的力量。

低成本高质量用电驱动:

离网支撑功能需求愈发增加。风暴、设备故障造成的突然停电会导致巨额维修费用,美国每年因停电造成数百亿美元损失,其中67%的停电时间不超过5分钟。 备用电池系统可在脱离电网时自动提供紧急离网支撑,可大幅度减少停电的次数和停电时间。

海外低电力可靠性刺激工商业需求。自2017年调查以来,工商业的 电力可靠性没有改善,甚至在某些方面恶化了。 2020年,美国44%的公司经历了每月停电一次或更频繁的停电频率,是2019年占比(21%)的两倍多。22%的调查对象表示,一次典型 停电的成本在10万美元以上,每年损失达到120万美元。

二、如何测算储能空间?

全球装机:锂电池是电化学储能最重要形式

电化学储能快速增长,发展空间大:尽管抽水蓄能在储能总量上占优,但是未来其成本下降空间有限,而各类电池储能成本可望下降 50%~60%,全球新增储能中大部分均为电化学储能。近年来全球电化学储能新增占比迅速上升,从2017年的17.2%,迅速攀升至2019 年的80.2%。

全球装机回顾:中美引领、各国均快速增长

我国储能市场发展空间巨大,全球新增储能占比飞速跃升:从2018年新增占比第二名的18%份额,跃升至2020年首位,所占份额更是 达到33%,份额增长83.3%。 全球主要能源国美国、韩国、中国等不断加大储能投入。

空间测算:两大根本驱动,衍生出七种场景

储能的本质驱动来自于新型电力系统所需灵活性资源及用户侧的低成本高质量用电需求,具体可分为发电侧、电网侧和用户侧共七种场景, 需要注意的是这二者是互有交叉的。

发电侧:平抑发电波动,维持电网平衡,以新能源配套储能为主,从新能源装机角度测算;

电网侧:以调峰调频等辅助服务维持电网平衡需求为主,另外还有延缓电网投资需求 ;

用户侧:国内以工商业储能为主,海外包括户用储能和工商业储能。

装机预测: 2025年全球新增装机有望达196GWh

2021年全球电化学储能装机21.52GWh,同比增长115%,2025年当年新增可达196GWh。

驱动因素:中国2020年主要由新能源发电侧、电网侧推动,工商业用户侧受近期火灾事故影响短期内略有迟滞但长期无虞。美国的大 型项目及用户侧储能均已实现市场化驱动,今年有望翻倍以上。欧洲、澳洲、日本、南非、南美等地的家庭储能正保持快速增长态势。

三、储能的商业模式及经济性如何?

储能不同场景下的商业模式差别较大

储能的商业模式主要分为三种:新能源减少弃电、电力辅助服务、减少用电成本。

从储能行业的不同应用场景入手,分析储能的三种商业模式,找到储能行业带来的独特价值与核心竞争力。

发电侧商业模式:发电侧减少弃电+电力辅助服务

减少弃电:在出力大于负荷时,用发电机组给储能充电,减少弃电。

调峰策略:负荷高峰放电,负荷低谷充电。

调频策略:某时刻下达调频指令,储能系统实时响应,新能源机组有一定滞后,整个调频过程储能系统逐步减少放电功率,机组逐步 增加功率。

电网侧商业模式:电力辅助服务收益+纳入电网成本

电力辅助服务市场正日趋完善,主要向维持电网的稳定所必须的包括电压稳定、频率稳定以及事故备用等服务提供相应的对价。

电化学储能是优质的灵活性资源,可以实时调节电力的供需“天平”保证电网稳定。

电化学储能还可减少或延缓电网投资,因此将其纳入输配电成本,由电网公司建设也仍然是潜在的商业模式。

用户侧商业模式:光、充、储一体化

光、充、储一体化模式可以最大程度的提升用电可控性,一方面通过储能在低谷电价时充电,高峰电价时放电可减少电量电费,另 一方面由于用电负荷的高峰用电时段一般时间很短,通过配置削减用电负荷的“高峰段”,可以减少容量电费成本。 另一潜在应用场景是提供需求侧响应功能获取收益,即“虚拟电厂”概念。

四、技术进步以及降本空间如何展望?

降本路径:

电池成本占比最高、仍是降本主要驱动力。目前电池成本仍然占据电化学储能系统成本的大部分,电池降本仍是目前储能系统降本的主要驱动力。

直接、间接降本手段丰富。延长电池寿命是LCOS下降的核心影响因素。根据宁德时代估算,对于6000次储能系统,若电池寿命延长到10000次,LCOS可下降 60%以上。 降低损耗是降本的有效路径。具体包括:提升能量效率、改善冷却方式、提升能量密度。

EPC成本:

储能EPC成本有望进一步快速下降。根据BNEF统计,目前全球平均储能EPC成本约为$282/kWh,2030年有望下降到$165/kWh。2020年青海光伏竞价项目对储能系统采购的公示中,比亚迪储能EPC价格最低单价为1.06元/Wh,让业界大为震动。

技术路线展望:未来以电池储能(h级)、氢能(天)为主

清华大学欧阳明高院士指出,未来储能以电池储能、氢和氢载体储能为主。电池储能在分布式短周期存储应用中更具优势,而氢能是集 中式大规模长周期储存的最佳途径。

五、各环节投资机会如何判断?

国内储能格局:市场萌芽期,竞争格局轮廓初现

随着储能产业链发展,国内储能行业的竞争格局已经 初步显现。2020年储能技术供应商(主要为电池)排名中: 宁德时代名列第一,第二名第三名分别为力神、 海基新能源。2020年储能逆变器市场排名中:阳光电源名列第 一,第二名第三名分别为科华、索英电气。 2020年系统集成商市场排名中海博思创名列第一, 第二名第三名分别为阳光电源、上海电气国轩新 能源

海外户用储能格局:特斯拉领衔,派能科技居前三

在全球自主品牌的家用储能产品出货量前三名的企业中,特斯拉2019年出货约450MWh,市占率15%。国内厂家派能科技自主品牌出货255MWh,含贴牌代工后出货量366MWh,市占率约12.2%。

电池技术:从储能与动力场景对比看磷酸铁锂优势

典型的锂电池如磷酸铁锂电池及三元锂电池,都可同时应用于储能与动力电池两个行业,事实上目前储能市场用的锂电池多为动力电 池产业链直接生产,但是我们也应该看到,需求侧的差异导致二者应用的场景不同,技术指标倾向性不尽相同。 储能电池一般安装在固定场地,空间相对宽裕,但容量一般远大于动力电池,充放电倍率跨度也较大,因此更加追求高循环寿命、高 安全性及低成本,而用动力电池则要求高能量密度、高充放倍率、防震动等。

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(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库官网】。

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