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储能:大储的商业模式、经济性与空间探讨

价值投机小学生   / 2022-09-07 08:17 发布

报告出品方/作者民生证券邓永康李佳

01. 储能发展趋势

储能灵活性独立电站本质是解决电力供需不平衡问题

储能的本质为了解决供电生产的连续性和用电需求的间断性之间的矛盾实现电力在发电侧电网侧以及用户侧的稳定运行按储能装机的场景可以划为电源侧电网侧用户侧工商业和户用

表前储能发电侧+电网侧光等新能源具有极热无风晚峰无光的反调峰特性将给电网带来15%-30%的反调峰压力在极热极寒无风连续阴雨等特殊天气下鸭子曲线表明为维持电力系统稳定保障电能供应质量新能源并网规模扩大对常规能源迅速进行调峰调频的要求更高因此配置储能的模式为解决调峰调频需求的有效方案

表后储能工商业+户用储能通过对于电能在时间维度上的调度进行削峰填谷/峰谷套利可平滑需求+为终端用户节省用电成本

发展趋势仍以抽水蓄能为主新型储能占比迅速提升

全球储能仍以抽水蓄能为主新型储能占比迅速提升根据CNESA统计截至2021年底全球已投运电力储能项目累计装机规模209.4GW同比+9%其中抽水蓄能的累计装机规模占比首次低于90%同比-4.1pcts新型储能的累计装机规模为25.4GW同比+67.7%其中锂离子电池占据绝对主导地位市场份额超过90%全球电化学储能增量集中在美国中国欧洲三个主要地区2021年中欧三个主要地区新增储能项目装机量占比分别为24%34%22%合计占2021年全球电化学新增投运总规模的80%

发展趋势电化学储能目前最具应用潜力

锂电池是电化学储能的重要形式储能电池分为锂离子电池铅酸电池钠硫电池液流电池2012年之前电化学储能领域主要使用的是铅蓄电池钠基电池和液流电池但铅蓄电池寿命较短制造过程中易产生环境污染钠基电池存在短路燃烧的风险液流电池存在系统效率低原材料价格高环境温度要求高等问题相比之下能量高放电时间长响应速度快可应用范围广的锂电池脱颖而出

锂离子电池在新型电化学储能中占据绝对主导地位根据CNESA统计2021年占比为90.9%LFP电池具备储能场景竞争力储能电池容量一般远大于动力电池充放电倍率跨度较大因此更加追求高循环寿命高安全性及低成本磷酸铁锂电池具有循环寿命长充放电快速安全性能好温度适应性强等性能优势在储能领域具有显著的竞争优势

电化学储能—钠离子电池

钠离子电池是一种二次电池充电电池主要依靠Na+在正极和负极之间移动来完成充放电工作原理与锂离子电池类似充放电过程中Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出

钠离子电池具有成本低高活性的优点可降低电池材料成本是当前车载动力电池的研究方向之一劣势主要体现在循环次数较低和产业链不成熟目前钠电池循环寿命普遍在 2000-3000 次产业链不成熟则导致上游价格较高钠电池成本优势无法显现若钠离子能够广泛应用中国将很大程度上摆脱目前锂资源受限的情况

电化学储能—液流电池

液流电池是近年来新兴的化学电池按照电解液使用金属化合物不同可分为全钒铁铬锌铁铁溴4种其中全钒液流电池在国内技术最为成熟商业化程度最高铁铬液流电池具有低毒性与腐蚀性价格低廉等优势目前研发进展较快未来也有望成为主流路线之一安全性高使用寿命长液流电池是未来大规模储能技术的首选技术之一

与传统电池不同液流电池将液体电解质储存在外部能量储存于水性电解液中因此几乎不存在着火爆炸的风险循环寿命上最低可达10000次部分技术路线甚至可达20000次以上整体使用寿命可达20年及上此外液流电池能灵活调控电池容量通过增加电解液轻松扩容不需要经历复杂的拆解程序长期来看液流电池有望成为大规模长期储能场合储能电池的技术路线之一

02. 储能发展驱动因素

光伏风电发展对储能的启示

风电复盘周期波动主要受政策和消纳能力的影响

孕育阶段2005年以前技术产业链尚不成熟装机增长有限截至2005年装机规模约1.25GW

第一次波峰-法案推动2006-2010年2005年可再生能源法2006 年可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法之后风电的核准电价趋于合理建立稳定的费用分摊制风电装机容量在十一五期间呈现高速增长

第二次波峰-政策补贴引导2011-2015年) 2012年弃风率达到17.1%新增装机也呈负增长随着风电行业监管并网消纳及财税支持等以及2013年与2014年补贴政策落地行业逐步回暖

第三次波峰-补贴退坡引发抢装2016-2020年2015年抢装后较高的弃风率一定程度制约了行业发展2015-2016年接连两年分别对2016-2107年和2018年陆上风电标杆电价进行了下调2020年成为陆上风电抢装年2021年海上风电抢装

向平价时代过渡2021年后双碳目标确定长期需求风电平价时代开启

复盘光伏风电的发展历程新能源的发展大致可划分为3个阶段

1政策驱动时期光伏风电发展初期产业链尚不成熟经济性相比传统的火电没有竞争力严重依赖于政府补贴驱动行业发展需求启动多数源于国家政策导向需求压制多数源于国家财政压力补贴退坡

2平价过度期逐步实现用电发电侧平价但考虑综合电力成本仍高于火电受制于风光不稳定性尚未实现真正意义上的平价仍需要依靠政策隐性扶持

3经济性驱动期经济性为新能源发展的核心驱动力风光配套储能实现真正意义上的综合电力成本平价上网电价逐渐走向市场化定价发展进入全新阶段

03.中国储能商业模式&经济性探讨

宏观政策快速布局电化学储能大势所趋

政策规划2025年中国储能装机规模达30GW以上2021年7月国家发改委发布关于加快推动新型储能发展的指导意见指出到2025年装机规模达到30GW以上实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变新型储能向全面市场化发展多项政策相继出台持续完善储能市场化机制2022年5月出台的关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知鼓励新型储能可作为独立储能参与电力市场参与电力市场配合电网调峰明确了新型储能在电力市场中的角色及交易机制市场化机制不断完善

储能招标量翻升释放利好信号

储能招标量不断攀升今年有望实现翻倍增长据北极星储能网的不完全统计截至22年5月累计已有8个超1GWh的大型储能项目项目来自于华能国家能源集团中天科技三峡等企业根据储能公开招标信息整理今年以来储能项目招标量超30GWh已经高于2021年储能项目招标量18GWh且通常下半年为储能招标旺季今年储能招标规模预计实现翻倍增长

储能年内最大项目招标释放利好信号7月12日南网科技发布2022-2024年储能电池单体框架协议采购项目招标公告项目采购标的为0.5C磷酸铁锂电池单体预计采购规模5.56GWh为年内最大规模的招标

地方政策辅助铺开助力新能源发电配储

各省各地陆续发布储能相关政策其中包括新能源的配储新能源发电的政策建议相关补贴政策优先项目发展等电化学储能市场规模增长迅速截至2021年底全国已有21个省级行政区在全省或部分地区明确了新增新能源发电项目规制性配储比例以及配储时长3个省份出台鼓励配储政策综合来看平均配储比例约为10%配储时长为2h其中部分地区要求配储的省份2021年风电光伏装机量达到全国风光装机量的81%为储能装机量增加的主要来源

共享储能催化发展独立储能收益模式明确

共享储能本质上为独立储能运营的一类商业模式独立储能指的是独立储能电站其独立性体现在可以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位置限制作为独立主体参与电力市场共享储能是由第三方或厂商负责投资运维并作为出租方将储能系统的功率和容量以商品形式租赁给目标用户的一种商业运营模式秉承谁受益谁付费的原则向承租方收取租金

辅助电力服务提高服务效率扩展服务对象同传统储能服务相比共享储能电站主要通过辅助服务的商业模式进行电力服务并且能够将原本传统的单一新能源场站的服务对象扩展至所有存在弃电场站

共享储能模式前景广阔共享储能以电网为纽带将独立分散的电网侧电源侧用户侧储能电站资源进行全网的优化配置交由电网进行统一协调推动源网荷各端储能能力全面释放其优势在于1促进新能源电量消纳2提高项目收益率能够缩短投资回收周期3促进储能形成独立的辅助服务提供商身份

共享储能的收益模式

共享储能不依附于新能源发电项目在电力市场中的定位更加清晰潜在收益来源更为丰富;此外共享储能项目单体规模较大对电网调度指令的响应能力更强在电力现货市场调峰调频市场中具备更强的竞争力具体而言共享储能的潜在收益来源包括容量租赁费用现货市场辅助服务(目前主要是调峰)容量电价补偿

04. 中国储能行业远期空间

2021-2025年预计新增新能源发电配储CAGR111%

20222023年根据我们假设规制配储省份的储能渗透率逐渐上升至50%80%部分地区规制配储的省份20222023年储能渗透率为20%50%鼓励配储省份20222023年的储能渗透率分别为15%30%预计2024年之后所有省份均将出台规制配储政策即2024年起无鼓励配储地区2022年其他地区储能渗透率10%预计2023年全国所有地区均会出台储能相关政策即2023年起无政策普通地区

由上述假设我们预计2022-2025年新增新能源发电装机对应配储为9.5323.3639.7177.62 GWh2021-2025年CAGR达111%

调频成为电网侧储能主要增长点电网侧2021-2025年CAGR45.8%

至2025年电网侧储能装机增长主要由储能调频装机带来未来4年储能调频装机量分别达到0.801.542.152.28GWh随电网对于频率稳定的要求不断提高且电化学储能调频的性能优势不断凸显更高的性能指标K值带来的更高中标率有望大幅推动调频辅助市场下的电化学储能需求渗透率预2022-2025年分别为15%30%50%70%伴随火电装机的缓慢增长储能调频累计装机量在未来两年分别达到2.916.00GW配储时长为0.5h

05. 储能产业链梳理

储能设备主要由电池组储能逆变器PCS能量管理系统EMS电池管理系统BMS构成电池组为最主要的构成部分其主体由电芯构成电池组中涵盖其他辅助系统包括温控散热消防储能变流器PCS为必不可少的重要组成部分负责直流交流转化是电站并网运行的必备条件EMSBMS主要集中于系统软件层面由储能投资商负责设计EMS负责数据采集能量调度BMS负责电池监控管理保证充放均匀稳定

储能电池格局一超多强2020年宁德时代占据60%份额

我国国内储能电池的竞争格局集中从2020年市场份额来看宁德时代比亚迪的市场占有率占据了将近80%的市场宁德时代市场份额第一为59.7%比亚迪的市场份额第二为16%国内储能电池的为垄断竞争格局预计未来集中度进一步提高宁德时代占据主要市场份额二线企业发力追赶

根据CNESA统计2021年全球市场储能电池不含基站数据中心备电电池出货量排名前五位的中国储能技术提供商依次为宁德时代鹏辉能源比亚迪亿纬动力派能科技宁德时代出货量遥遥领先二线企业迅速提升市场占有率集中

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