能源轉(zhuǎn)型階段，能源“不可能三角”的核心矛盾在低碳清潔和供應(yīng)安全中反復(fù)強(qiáng)化，而儲(chǔ)能正是打通兩者的關(guān)鍵一環(huán)。雙碳目標(biāo)導(dǎo)向下，電力闖關(guān)遠(yuǎn)未結(jié)束，需重視儲(chǔ)能的戰(zhàn)略地位和增長空間。
摘要
1. 在能源“不可能三角“框架內(nèi)理解儲(chǔ)能的重要意義。
1)能源“不可能三角”的核心矛盾已轉(zhuǎn)向“供應(yīng)安全”，電力闖關(guān)遠(yuǎn)未結(jié)束。碳達(dá)峰有兩個(gè)明確的量化指標(biāo)——25&30年清潔能源占比分別達(dá)到20%和25%，據(jù)此，我們測算，在2025年之前老能源的需求將延續(xù)穩(wěn)步增長，2025~2030年間，預(yù)計(jì)煤炭和原油有望實(shí)現(xiàn)需求達(dá)峰并緩步退坡。需要注意的是，全球能源貿(mào)易格局重塑帶來的能源價(jià)格中樞上移將對(duì)我國油氣進(jìn)口帶來制約，我們認(rèn)為能源保供是碳達(dá)峰之前的主旋律。
2)儲(chǔ)能是未來電力系統(tǒng)的核心，給新能源插上翅膀。儲(chǔ)能可以對(duì)新能源電力即時(shí)儲(chǔ)存和釋放來削峰填谷，實(shí)現(xiàn)時(shí)間維度的相對(duì)自主可控。主要分為抽水蓄能(目前約占九成)和電化學(xué)儲(chǔ)能，根據(jù)碳達(dá)峰行動(dòng)方案，預(yù)計(jì)2030年前，抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能的裝機(jī)規(guī)模都將達(dá)到億千瓦級(jí)別，其中電化學(xué)儲(chǔ)能具有數(shù)十倍的發(fā)展空間，需重視以鋰電池為主的新型儲(chǔ)能的高成長性。
2. 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈解析：規(guī)模擴(kuò)張下的盈利格局優(yōu)化。
1)國內(nèi)大儲(chǔ)以獨(dú)立(共享)儲(chǔ)能為主，盈利來源主要包括容量租賃費(fèi)用、電力現(xiàn)貨市場、電力輔助服務(wù)及容量補(bǔ)償電價(jià)。在政策與并網(wǎng)進(jìn)度的推進(jìn)下，未來容量租賃的比例有望逐漸提高。獨(dú)立儲(chǔ)能電站的收入的相當(dāng)部分來自于電力現(xiàn)貨市場的高低價(jià)差套利，因此電力現(xiàn)貨試點(diǎn)省份的推廣以及參與電力現(xiàn)貨的電量增加有助于擴(kuò)大獨(dú)立儲(chǔ)能電站的利潤空間。調(diào)峰、調(diào)頻、黑啟動(dòng)等電力輔助服務(wù)政策持續(xù)推進(jìn)，電力輔助服務(wù)為獨(dú)立儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來額外利潤。容量補(bǔ)償電價(jià)政策持續(xù)推出，進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展。
2)鋰電池供需結(jié)構(gòu)有望邊際改善，推動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本下降。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本結(jié)構(gòu)中，電池占比高達(dá)60%，鋰電池的成本變動(dòng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本產(chǎn)生巨大影響。根據(jù)國內(nèi)鋰電池企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，23年鋰電池企業(yè)預(yù)計(jì)建成約200GWh的產(chǎn)線，未來三年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)約1800GWh的產(chǎn)能。電池供不應(yīng)求的局面或逐漸扭轉(zhuǎn)，供需結(jié)構(gòu)的改善有望降低電池價(jià)格，最終實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站成本的減少。
3)據(jù)測算，在投資成本、容量補(bǔ)償費(fèi)用、容量租賃費(fèi)用、上網(wǎng)電價(jià)、充電電價(jià)等項(xiàng)中，投資成本變化對(duì)IRR波動(dòng)的影響最大。投資成本變化10%，IRR波動(dòng)約26%。因此由供需結(jié)構(gòu)的變化帶來的電池價(jià)格降低，有望對(duì)儲(chǔ)能電站IRR帶來積極的影響。
3. 技術(shù)：電化學(xué)儲(chǔ)能增長迅速，儲(chǔ)能溫控實(shí)現(xiàn)高增。
1)行業(yè)持續(xù)高景氣，新型技術(shù)層出不窮。展望未來，新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)保持快速攀升。儲(chǔ)能企業(yè)乘風(fēng)加快產(chǎn)能布局，電芯產(chǎn)能進(jìn)入規(guī)?；鲩L階段，系統(tǒng)集成成為企業(yè)新的業(yè)績增長點(diǎn)。在商業(yè)模式方面，以共享儲(chǔ)能模式運(yùn)行的獨(dú)立儲(chǔ)能電站成為國內(nèi)大儲(chǔ)主要發(fā)展方向。在儲(chǔ)能技術(shù)方面，我們認(rèn)為鋰離子電池儲(chǔ)能將是國內(nèi)大儲(chǔ)的主要載體;對(duì)于系統(tǒng)集成方式，目前集中式儲(chǔ)能應(yīng)用最廣，交流側(cè)多分支并聯(lián)技術(shù)未來潛力巨大。
2)液冷有望成為儲(chǔ)能溫控主流技術(shù)路線，預(yù)計(jì) 2025 年液冷滲透率有望達(dá) 50%。目前溫控市場仍以風(fēng)冷系統(tǒng)為主，主要由于其成本較低且結(jié)構(gòu)簡單易用，在散熱要求不高的中小型儲(chǔ)能電站得以廣泛應(yīng)用，預(yù)計(jì)2022 年風(fēng)冷系統(tǒng)占比或達(dá)到 85%。液冷系統(tǒng)冷卻效果較風(fēng)冷好，全周期成本低，有望在大型儲(chǔ)能電站快速得到應(yīng)用，目前處于滲透率逐步提升階段，預(yù)計(jì)滲透率有望從 2022 年的 15%提升至 2025 年的 50%。
4. 風(fēng)險(xiǎn)提示：新能源裝機(jī)進(jìn)度不及預(yù)期，政策配套不及預(yù)期，儲(chǔ)能招標(biāo)數(shù)量不及預(yù)期，儲(chǔ)能裝機(jī)進(jìn)度不及預(yù)期，原材料價(jià)格回落不及預(yù)期等。
1. 儲(chǔ)能是解開能源“不可能三角”的鑰匙
1.1. 能源轉(zhuǎn)型初期，“不可能三角”矛盾持續(xù)激化
在能源領(lǐng)域，我們常說能源存在“不可能三角”(即：低碳清潔、供給充足、成本低廉不可兼得)。具體來看，我們在過去面對(duì)的是傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)，低廉的傳統(tǒng)能源供應(yīng)充足，但需要舍棄低碳清潔;我們當(dāng)下正處于轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)，加速低碳轉(zhuǎn)型，但是供應(yīng)安全和成本低廉接連遭受挑戰(zhàn)(如：近幾年的限電頻發(fā)、21年的電價(jià)上浮);未來經(jīng)濟(jì)是什么樣子的?我們將采用低碳清潔的新能源作為發(fā)電的主要載體，以儲(chǔ)能、特高壓確保能源的供應(yīng)安全，但是系統(tǒng)成本的提升是歷史的必然，因此能源“不可能三角”的歸宿是犧牲成本，保證低碳和供應(yīng)。
2021年，我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中清潔能源占比約16.6%(風(fēng)光水核為主)，按照雙碳目標(biāo)，在2030和2060年這一比重應(yīng)分別達(dá)到25%和80%以上，這種歷史性變革帶來的投資機(jī)遇值得投資者長期重視。一方面，老能源在長期低資本開支下，產(chǎn)能釋放接近極限，同時(shí)國內(nèi)穩(wěn)增長疊加全球能源困局加劇我國保供壓力;另一方面，能源轉(zhuǎn)型帶來了新能源巨大的發(fā)展空間，而能源供應(yīng)問題給新能源建設(shè)方向提供了新的指引。因此，能源轉(zhuǎn)型初期新老能源的景氣共振持續(xù)性將遠(yuǎn)超市場預(yù)期。
1.2. 核心矛盾已轉(zhuǎn)向“供應(yīng)安全”，電力闖關(guān)遠(yuǎn)未結(jié)束
“雙碳”目標(biāo)的提出讓市場對(duì)于新老能源轉(zhuǎn)換的節(jié)奏有一個(gè)不切實(shí)際的預(yù)期，市場認(rèn)為：老能源在近幾年內(nèi)就會(huì)實(shí)現(xiàn)需求達(dá)峰，然后開始逐步被新能源取代。實(shí)際情況是，從碳中和元年2021年開始，雖然新能源建設(shè)持續(xù)加碼，但是老能源的需求并沒有受到影響，反而極端天氣和地緣局勢讓我們再次意識(shí)到老能源作為能源安全支柱的重要性。
再次正視“雙碳”目標(biāo)，我們的看法是：老能源退出要慢，新能源建設(shè)要快，保供是碳達(dá)峰之前的第一要義。碳達(dá)峰有兩個(gè)明確的量化指標(biāo)——2025年和2030年清潔能源占比分別達(dá)到20%和25%，根據(jù)我們測算，在2025年之前老能源的需求不會(huì)退坡，其中：煤炭(29.3→30.3億噸標(biāo)煤)、原油(9.7→10.2億噸標(biāo)煤)、天然氣(4.7→5.7億噸標(biāo)煤)，在2025~2030年間，預(yù)計(jì)煤炭和原油有望實(shí)現(xiàn)需求達(dá)峰并緩步退坡。需要注意的是，全球能源貿(mào)易格局重塑帶來的能源價(jià)格中樞上移將對(duì)我國油氣進(jìn)口帶來制約，因此煤炭的需求可能會(huì)進(jìn)一步提升，我們認(rèn)為能源保供是碳達(dá)峰之前的第一要義。
1.3. 儲(chǔ)能是未來電力系統(tǒng)的核心，給新能源插上翅膀
時(shí)空錯(cuò)配、起步伊始，風(fēng)光電出力尚未成氣候。風(fēng)光電的問題在于兩個(gè)方面：其一，雖然增長幅度快，但由于未具規(guī)模，因此對(duì)于發(fā)電側(cè)的貢獻(xiàn)尚且不足，因此我們看到近幾年雖然用電增速維持在5%附近，但是風(fēng)光電的增速貢獻(xiàn)僅1%左右;其二，由于在時(shí)間和空間兩個(gè)維度受限，導(dǎo)致實(shí)際出力與裝機(jī)量不成比例，相應(yīng)的，我們看到2021年風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)占比已經(jīng)達(dá)到26%，而發(fā)電量占比僅10%。
安全考量推動(dòng)核電“有序”發(fā)展，氣候問題導(dǎo)致水電穩(wěn)定性受限。近十年水電和核電的新增裝機(jī)占比相對(duì)穩(wěn)定，沒有明顯增長，主要是兩個(gè)方面的考慮：對(duì)于核電，由于存在放射性廢料，因此存在一定的政治風(fēng)險(xiǎn)，政府在加強(qiáng)監(jiān)管的同時(shí)推動(dòng)其“有序”發(fā)展，近五年的裝機(jī)年均增速僅-13.9%;對(duì)于水電，由于其極強(qiáng)的季節(jié)性特征，因此比較依賴氣候因素，穩(wěn)定性常常遭受挑戰(zhàn)，近兩年的局部限電都與來水不足有關(guān)。因此，在未來的新型電力體系框架下，這兩類電能被定位為風(fēng)光電的補(bǔ)充和調(diào)峰。
風(fēng)光電的另一個(gè)問題在于季節(jié)性的供需錯(cuò)配。由于居民、三產(chǎn)在夏季制冷和冬季供暖需求較高、二產(chǎn)在年底由于趕工迎來用電旺季，導(dǎo)致用電側(cè)存在明顯的季節(jié)性特征;相應(yīng)的，未來如果以風(fēng)光作為我國電力體系的核心，那么季節(jié)性供需錯(cuò)配將成為常態(tài)(風(fēng)電在用電高峰夏季出力相對(duì)較弱，太陽能在冬季出力有所不足)。因此，能源多樣性的戰(zhàn)略意義凸顯，為了彌補(bǔ)風(fēng)電的季節(jié)性缺口，水電需要承擔(dān)夏季調(diào)峰的重任;為了平滑太陽能的冬季出力不足，火電(氣電為主)、核電等主要能源也需搭把手。
未來的電力體系運(yùn)作方式應(yīng)當(dāng)如下：
1)核電是優(yōu)先級(jí)最高的電源，年均工作7802個(gè)小時(shí)，基本實(shí)現(xiàn)滿發(fā)，但受限于安全性，無法實(shí)現(xiàn)大幅擴(kuò)張，因此可作為電力系統(tǒng)中的“先鋒隊(duì)”;
2)風(fēng)光水電都存在穩(wěn)定性不足的問題，需要配置儲(chǔ)能、特高壓等新基建來保駕護(hù)航，同時(shí)相互之間存在季節(jié)性互補(bǔ)的特點(diǎn)，這三大能源應(yīng)成為我國未來電力體系的核心(其中水電是夏季調(diào)峰的核心);
3)火電是我國能源安全的底線，碳達(dá)峰之前核心地位無法動(dòng)搖;往2060年去看，隨著儲(chǔ)能技術(shù)逐步完善，煤電將逐步退出，相對(duì)清潔的氣電、燃?xì)鋵⒊蔀槎菊{(diào)峰的主要手段。
2. 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈解析：規(guī)模擴(kuò)張下的盈利格局優(yōu)化
2.1. 裝機(jī)容量快速增加，新增裝機(jī)有望持續(xù)攀升
國內(nèi)大儲(chǔ)發(fā)展迅猛，裝機(jī)容量快速增加。根據(jù)CNESA，截至2021年底，全國累計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到46.1GW，同比增長29.49%，其中新型儲(chǔ)能裝機(jī)6.3GW，同比增長56.4%，新型儲(chǔ)能中90%為電化學(xué)儲(chǔ)能，裝機(jī)功率5.6GW，同比增長77.9%。2021年中國新增儲(chǔ)能裝機(jī)10.5GW，同比增長228.1%，2017-2021年中國新增儲(chǔ)能裝機(jī)年均復(fù)合增長率高達(dá)65.7%。據(jù)儲(chǔ)能與電力市場，22年國內(nèi)儲(chǔ)能新增投運(yùn)量超12GWh;據(jù)CESA，22年國內(nèi)新型儲(chǔ)能新增投運(yùn)裝機(jī)6.21GW/14.32GWh。儲(chǔ)能行業(yè)整體裝機(jī)規(guī)模持續(xù)高景氣。同時(shí)以電化學(xué)儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能技術(shù)高速發(fā)展，推動(dòng)新型儲(chǔ)能在整體儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模中占比逐漸提升。
展望未來，新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)保持快速攀升。根據(jù)CESA對(duì)國網(wǎng)和南網(wǎng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)情況的分析預(yù)測，預(yù)計(jì)到2025年，我國新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將突破50GW，其中電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到40GW。2025年后預(yù)計(jì)可再生能源發(fā)電年裝機(jī)增量將保持在100GW，電化學(xué)儲(chǔ)能的年裝機(jī)增量將保持在12-15GW，預(yù)計(jì)到2030年，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到約110GW。國內(nèi)雙碳目標(biāo)下可再生能源的快速增長，將助推儲(chǔ)能行業(yè)蓬勃發(fā)展。
2.2. 儲(chǔ)能企業(yè)百家爭鳴，儲(chǔ)能業(yè)務(wù)多元化布局
眾多企業(yè)紛紛布局儲(chǔ)能行業(yè)，尤其是電池與電力設(shè)備公司。儲(chǔ)能電池脫胎于動(dòng)力電池，且產(chǎn)線有一定通用性，動(dòng)力電池企業(yè)有發(fā)力儲(chǔ)能電池的天然優(yōu)勢，其中2021年寧德時(shí)代排名全球儲(chǔ)能電池市場出貨量第一。電力設(shè)備企業(yè)大多從儲(chǔ)能變流器等電力部件供應(yīng)做起，具備天然的渠道與技術(shù)優(yōu)勢，并陸續(xù)轉(zhuǎn)型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商，其中代表性企業(yè)有電工時(shí)代、陽光電源、科華數(shù)據(jù)等。
儲(chǔ)能企業(yè)加快產(chǎn)能布局，電芯產(chǎn)能進(jìn)入規(guī)模化增長階段。電池廠商紛紛擴(kuò)建電池生產(chǎn)基地，其中，寧德時(shí)代、億緯鋰能、瑞浦蘭鈞、海辰儲(chǔ)能、欣旺達(dá)、鵬輝能源和?；履茉吹?家企業(yè)儲(chǔ)能電池?cái)U(kuò)產(chǎn)規(guī)模較大，預(yù)計(jì)22-24年新開工產(chǎn)線分別為342GWh、218.5GWh、112GWh、95GWh、95GWh、24GWh、8GWh，合計(jì)開工產(chǎn)線對(duì)應(yīng)產(chǎn)能894.5GWh。電池行業(yè)“擴(kuò)產(chǎn)潮”預(yù)計(jì)仍將繼續(xù)，以滿足日益增長的儲(chǔ)能需求，儲(chǔ)能行業(yè)有望持續(xù)高景氣發(fā)展。
儲(chǔ)能業(yè)務(wù)呈現(xiàn)多元化布局態(tài)勢，系統(tǒng)集成成為企業(yè)新的業(yè)績增長點(diǎn)。儲(chǔ)能行業(yè)的迅速發(fā)展吸引了其他類型企業(yè)紛紛切入儲(chǔ)能賽道，其中包括陽光電源、科華數(shù)據(jù)、智光電氣、遠(yuǎn)景能源、上能電氣、盛弘股份、金盤科技等電氣機(jī)械制造企業(yè)，這些企業(yè)利用現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢生產(chǎn)儲(chǔ)能變流器、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成產(chǎn)線等，以上企業(yè)規(guī)劃產(chǎn)能分別約15GW、15GW、12GWh、6GWh、5GW、5GWh、3.9GWh。其他企業(yè)，包括海博思創(chuàng)、天合儲(chǔ)能、新能易事特、錦浪科技、新風(fēng)光、寶豐集團(tuán)等，也有后續(xù)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。新能源行業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)儲(chǔ)能需求的急劇增長，部分非傳統(tǒng)儲(chǔ)能企業(yè)抓住行業(yè)機(jī)遇，承擔(dān)儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商等角色，有望推動(dòng)儲(chǔ)能業(yè)務(wù)高質(zhì)量多元化發(fā)展。
2.3. 商業(yè)模式日漸完善，盈利空間逐漸打開
目前國內(nèi)大儲(chǔ)商業(yè)模式基本成型，但當(dāng)下盈利能力尚不突出。具體而言，國內(nèi)大儲(chǔ)以獨(dú)立(共享)儲(chǔ)能為主，盈利來源主要包括容量租賃費(fèi)用、電力現(xiàn)貨市場、電力輔助服務(wù)及容量補(bǔ)償電價(jià)。由于目前盈利能力尚不突出，國內(nèi)大儲(chǔ)建設(shè)的最大驅(qū)動(dòng)力仍是政策端的推動(dòng)。國家積極出臺(tái)政策發(fā)力儲(chǔ)能建設(shè)，從建設(shè)方向、配置比例、商業(yè)模式等多方面對(duì)我國儲(chǔ)能發(fā)展提供支撐，開啟了儲(chǔ)能應(yīng)用的良好開端，并有望催生出多種相關(guān)應(yīng)用的盈利模式。
在政策與并網(wǎng)進(jìn)度的推進(jìn)下，未來容量租賃的比例有望逐漸提高。國家發(fā)改委、能源局在《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中鼓勵(lì)探索建設(shè)共享儲(chǔ)能，發(fā)展容量租賃。各省份也積極出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)獨(dú)立儲(chǔ)能容量租賃。另外，獨(dú)立儲(chǔ)能相較新能源場站自配儲(chǔ)能電站，規(guī)模更大，接入電壓等級(jí)更高，便于電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)控與考核，具備系統(tǒng)性、全局性優(yōu)勢。因此，并網(wǎng)進(jìn)度的推進(jìn)也為獨(dú)立儲(chǔ)能的容量租賃提供了巨大的需求。
獨(dú)立儲(chǔ)能電站的收入的相當(dāng)部分來自于電力現(xiàn)貨市場的高低價(jià)差套利，因此電力現(xiàn)貨試點(diǎn)省份的推廣以及參與電力現(xiàn)貨的電量增加有助于擴(kuò)大獨(dú)立儲(chǔ)能電站的利潤空間。2017年，我國選取了廣東、浙江等8個(gè)省份啟動(dòng)電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點(diǎn)工作;2021年，我國新增了上海、江蘇等6個(gè)試點(diǎn)省份，將試點(diǎn)省份總量擴(kuò)大到了14個(gè);2022年，江西能源局發(fā)布《江西省能源局關(guān)于加快推動(dòng)電力現(xiàn)貨市場建設(shè)工作的通知》，擬將江西設(shè)立為第15個(gè)電力現(xiàn)貨市場建設(shè)省份，未來參與的地區(qū)有望逐步擴(kuò)展至全國。同時(shí)，參與電力現(xiàn)貨市場的電量逐年增加、交易電量占比逐年提升，有望進(jìn)一步擴(kuò)大儲(chǔ)能電站的收入來源。
調(diào)峰、調(diào)頻、黑啟動(dòng)等電力輔助服務(wù)政策持續(xù)推進(jìn)，電力輔助服務(wù)為獨(dú)立儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來額外利潤。2021年12月21日，國家能源局印發(fā)了《電力輔助服務(wù)管理辦法》，推動(dòng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，規(guī)范電力輔助管理，深化電力輔助服務(wù)市場機(jī)制建設(shè)。容量補(bǔ)償電價(jià)政策持續(xù)推出，能夠保障新型儲(chǔ)能收入穩(wěn)定，進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展。目前，針對(duì)抽水蓄能國家已經(jīng)出臺(tái)了較為完善的容量電價(jià)機(jī)制。同時(shí)，對(duì)于發(fā)展空間更大的新型儲(chǔ)能，國家也在不斷參考抽水蓄能建立適用新型儲(chǔ)能特點(diǎn)的容量電價(jià)政策，推動(dòng)新型儲(chǔ)能穩(wěn)定健康發(fā)展。
鋰電池供需結(jié)構(gòu)有望邊際改善，推動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本下降。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本結(jié)構(gòu)中，電池占比高達(dá)60%，鋰電池的成本變動(dòng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本產(chǎn)生巨大影響。根據(jù)國內(nèi)鋰電池企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，23年鋰電池企業(yè)預(yù)計(jì)建成約200GWh的產(chǎn)線，未來三年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)約1800GWh的產(chǎn)能。電池供不應(yīng)求的局面或逐漸扭轉(zhuǎn)，供需結(jié)構(gòu)的改善有望降低電池價(jià)格，最終實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站成本的減少。
據(jù)測算，在投資成本、容量補(bǔ)償費(fèi)用、容量租賃費(fèi)用、上網(wǎng)電價(jià)、充電電價(jià)等項(xiàng)中，投資成本變化對(duì)IRR波動(dòng)的影響最大。投資成本變化10%，IRR波動(dòng)約26%。因此由供需結(jié)構(gòu)的變化帶來的電池價(jià)格降低，有望對(duì)儲(chǔ)能電站IRR帶來積極的影響。
3. 技術(shù)前景：共享與鋰電齊飛，溫控系統(tǒng)有效護(hù)航
3.1. 共享儲(chǔ)能是未來國內(nèi)大儲(chǔ)的主要商業(yè)模式
以共享儲(chǔ)能模式運(yùn)行的獨(dú)立儲(chǔ)能電站成為國內(nèi)大儲(chǔ)主要發(fā)展方向。共享儲(chǔ)能與獨(dú)立儲(chǔ)能是從兩個(gè)不同的角度對(duì)不依附于新能源電站而存在的儲(chǔ)能電站的表述。獨(dú)立儲(chǔ)能電站是以獨(dú)立的主體身份直接參與電網(wǎng)或新能源發(fā)電側(cè)的調(diào)度;共享儲(chǔ)能是指由第三方廠商負(fù)責(zé)投資、運(yùn)維，并將儲(chǔ)能電站的容量或功率出租給目標(biāo)用戶的一種商業(yè)運(yùn)營模式。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年10月新增獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目7.61GW(備案/在建/運(yùn)行)，功率規(guī)模占總新增儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模72%，而強(qiáng)配儲(chǔ)能項(xiàng)目僅占25%。共享儲(chǔ)能已成為國內(nèi)大儲(chǔ)的主體。
共享儲(chǔ)能模式減少了新能源場站儲(chǔ)能開支，有利于維持IRR。根據(jù)我們的測算，假設(shè)一個(gè)年利用小時(shí)數(shù)1600小時(shí)，棄光率5%的100MW光伏電站;以4.2元/W計(jì)算光伏側(cè)成本，不配儲(chǔ)能時(shí)IRR為6.88%。若按10%-2h配建電化學(xué)儲(chǔ)能，按1.5元/Wh計(jì)算儲(chǔ)能側(cè)成本，則光伏+配儲(chǔ)的IRR下降至5.74%。若以100元/kWh/年的價(jià)格向獨(dú)立儲(chǔ)能電站租賃相同的容量，可將IRR維持在6.71%。我們對(duì)IRR與不同光伏配儲(chǔ)的儲(chǔ)能側(cè)成本以及儲(chǔ)能租賃價(jià)格進(jìn)行了靈敏度分析，結(jié)果表明在儲(chǔ)能租賃費(fèi)用為100元/(kWh·年)的條件下，光伏配儲(chǔ)儲(chǔ)能的成本只有低至0.8元/Wh的情況下IRR會(huì)高于共享儲(chǔ)能的模式。共享儲(chǔ)能模式相較強(qiáng)配儲(chǔ)能更具有經(jīng)濟(jì)性。
3.2. 鋰離子電池將是國內(nèi)大儲(chǔ)的主要載體
抽水蓄能與電化學(xué)儲(chǔ)能是國內(nèi)主要的儲(chǔ)能技術(shù)，電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展迅猛。現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)路線包括物理儲(chǔ)能(抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能)、電化學(xué)儲(chǔ)能(鋰離子電池、鉛碳電池、液流電池、鈉硫電池)、電磁儲(chǔ)能(超級(jí)電容、超導(dǎo)儲(chǔ)能)、相變儲(chǔ)能(熔融鹽儲(chǔ)熱、高溫相變儲(chǔ)熱)、氫儲(chǔ)能。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2021年底，中國儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)46.1GW，其中抽水蓄能占比86.3%，電化學(xué)儲(chǔ)能占比12.1%，合計(jì)占比98.4%。雖然抽水蓄能技術(shù)成熟，但其受地理資源條件制約，并且能量密度較低，發(fā)展空間有限;而電化學(xué)儲(chǔ)能，尤其是鋰離子電池儲(chǔ)能具有壽命長，能量密度高，效率高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2017年至2021年，中國電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)由0.39GW增長至5.58GW。2022年10月電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目新增10GW(備案/在建/運(yùn)行)。電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展前景廣闊。
鋰離子電池儲(chǔ)能或?qū)⑹菄鴥?nèi)大儲(chǔ)的主要載體。對(duì)于儲(chǔ)能行業(yè)，發(fā)展最成熟的模式發(fā)展最快，這是下游盈利的壓力及對(duì)儲(chǔ)能電站安全性和成熟度的嚴(yán)苛要求所共同決定的。國內(nèi)的鋰離子電池儲(chǔ)能已有較大的規(guī)模，根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2022年10月，國內(nèi)鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目新增9.66GW(備案/在建/運(yùn)行)，功率規(guī)模占電化學(xué)儲(chǔ)能的96.6%。鋰離子電池已成為國內(nèi)最主要的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。根據(jù)北極星儲(chǔ)能網(wǎng)報(bào)道，國內(nèi)備案的單體最大的鋰離子電池項(xiàng)目為中核匯能(山西)能源有限公司在山西靈石經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)規(guī)劃的400MW/800MWh共享儲(chǔ)能項(xiàng)目;而最大的鈉離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目為三峽能源安徽阜陽南部風(fēng)光儲(chǔ)基地300MW/600MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目，其中鈉離子電池規(guī)模30MW/60MWh;而全球最大的液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，大連融科的全釩液流電池項(xiàng)目一期100MW/400MWh于10月31正式并網(wǎng)。鋰離子電池儲(chǔ)能單體規(guī)模及總規(guī)模已遠(yuǎn)超鈉離子電池及液流電池儲(chǔ)能。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)(BNEF)預(yù)測，2030年鋰離子電池儲(chǔ)能電站成本有望降低至170 USD/kWh，同時(shí)2028-2030年鋰離子電池循環(huán)次數(shù)有望達(dá)到15000次。鋰電池儲(chǔ)能的降本增效將使得鋰離子電池發(fā)展進(jìn)入快車道，未來將成為國內(nèi)大儲(chǔ)的主要載體。
3.3. 溫度影響儲(chǔ)能安全，溫控系統(tǒng)重要性凸顯
儲(chǔ)能電池艙分布密集，存在電池?zé)崾Э匕踩L(fēng)險(xiǎn)。目前我國電化學(xué)儲(chǔ)能電站建設(shè)形式主要采用預(yù)制艙式鋰離子電池，可分為電池單體、模組、電池簇和電池艙四個(gè)層次，一定數(shù)量的電池單體可通過排列集成為一個(gè)電池模組，多個(gè)電池模組可經(jīng)過電氣連接構(gòu)成電池簇，多個(gè)電池簇與變流器等設(shè)備共同組成電池艙。大型儲(chǔ)能系統(tǒng)一般電池?cái)?shù)量較多，電池單體可高達(dá)數(shù)萬個(gè)，且排列較為密集，單個(gè)儲(chǔ)能艙容量可達(dá)0.5-2MWh。儲(chǔ)能艙電池密集分布的特點(diǎn)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，若電池單體因故障發(fā)生熱失控反應(yīng)，則可能導(dǎo)致周圍電池發(fā)生連鎖熱失控。
溫度環(huán)境過高或過低，為儲(chǔ)能電站事故重要誘因。儲(chǔ)能電站安全事故誘因主要包括運(yùn)行環(huán)境、外部激源、電池本體、管理系統(tǒng)等方面。其中運(yùn)行環(huán)境管理不足可能由于散熱不足導(dǎo)致過熱，水分、粉塵等導(dǎo)致接觸電阻增大及絕緣性能下降等;外部激源包括絕緣失效造成的電流沖擊及短路等問題;電池本體缺陷可能存在制造過程中產(chǎn)生的毛刺顆粒等瑕疵，電池使用時(shí)間過長老化等，或?qū)е码姵剡^充、過放、過熱、短路等問題;管理系統(tǒng)缺陷主要為儲(chǔ)能系統(tǒng)安全狀態(tài)監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)不完善等。
溫度影響電池壽命、容量及穩(wěn)定性，溫度控制系統(tǒng)重要性凸顯。低溫環(huán)境下電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率將下降，電解液內(nèi)離子擴(kuò)散率和電導(dǎo)率降低，固體電解質(zhì)界面膜處的阻抗增加，同時(shí)低溫充電時(shí)易導(dǎo)致鋰枝晶生長甚至刺破隔膜出現(xiàn)短路;高溫環(huán)境下，鋰電池壽命減少，容量降低，且鋰電池內(nèi)部的SEI膜易分解，負(fù)極材料會(huì)與電解液產(chǎn)生反應(yīng)，隔膜熔融，正極材料和電解液發(fā)生分解，導(dǎo)致鋰離子通道發(fā)生閉塞，引起正負(fù)極直接接觸、短路，從而釋放大量熱量與氣體，以熵增趨勢迅速發(fā)生熱失控。鋰電池最佳工作溫度區(qū)間為15-35℃，要維持該溫度區(qū)間，溫度控制系統(tǒng)必不可少。
根據(jù)散熱性質(zhì)的不同，儲(chǔ)能溫控技術(shù)可分為風(fēng)冷、液冷、熱管冷卻和相變冷卻四種方式。目前風(fēng)冷和液冷已在儲(chǔ)能系統(tǒng)中逐步應(yīng)用，相變冷卻與熱管冷卻方案在儲(chǔ)能領(lǐng)域仍處于起步階段。短期來看風(fēng)冷占據(jù)主要市場，液冷較風(fēng)冷的冷卻效果好，全周期成本低，有望成為中長期主流趨勢。
儲(chǔ)能溫控技術(shù)發(fā)展迅速，風(fēng)冷與液冷為主要技術(shù)路線。儲(chǔ)能溫控技術(shù)主要包括風(fēng)冷、液冷、相變冷卻、熱管冷卻，對(duì)儲(chǔ)能溫控技術(shù)的選擇，需要綜合考慮系統(tǒng)的冷卻效率、安全性、經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行環(huán)境等各方面。綜合來看，風(fēng)冷結(jié)構(gòu)簡單、可實(shí)現(xiàn)快速交付部署，但冷卻效率低、受外部環(huán)境影響較大;液冷散熱效率高、能耗低，但初始成本高、有液體泄漏風(fēng)險(xiǎn);相變冷卻與熱管冷卻散熱效率高，壽命長，但成本亦相對(duì)較高。目前風(fēng)冷與液冷技術(shù)已成為儲(chǔ)能溫控領(lǐng)域主流的技術(shù)路徑，相變冷卻與熱管冷卻目前實(shí)際應(yīng)用范圍較少，在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于研發(fā)起步階段。
短期風(fēng)冷占據(jù)主要市場，液冷較風(fēng)冷的冷卻效果好，全周期成本低，有望成為中長期主流趨勢。液冷系統(tǒng)的液體介質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)空氣數(shù)十部，冷卻效果明顯優(yōu)于風(fēng)冷系統(tǒng)，例如在相同的100W功率下，當(dāng)電流逐步增大到4A時(shí)，風(fēng)冷系統(tǒng)下的電芯溫度可達(dá)液冷系統(tǒng)的2-4倍。從成本來看，目前風(fēng)冷、液冷的價(jià)值量分別約為3000萬元/GWh、8000萬元/GWh，液冷系統(tǒng)初始投資成本較大，但在能耗方面，為達(dá)到相同的電池平均溫度，風(fēng)冷的能耗可達(dá)液冷的2-3倍，同時(shí)液冷能夠延長電池約20%使用壽命，采用液冷的儲(chǔ)能系統(tǒng)全周期平均成本較風(fēng)冷可低約10%-20%。短期來看，風(fēng)冷系統(tǒng)憑借初始成本優(yōu)勢仍占據(jù)主要市場，中長期來看，液冷系統(tǒng)有望憑借更好的冷卻性能成為主流趨勢。
本文源自券商研報(bào)精選
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