储能行业深度报告( 136 页)

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目录

一、 储能广泛应用于源网荷，保障新能源消纳 .... 11

1.1 风光装机占比不断提升，电力系统面临挑战 ...... 11

1.2 储能广泛应用于源网荷，重要性不断凸显 ..... 13

1.2.1 发电侧：新能源并网与电力调峰的重要保障 ..... 14

1.2.2 电网侧：构建新型电力系统的重要支撑 .... 15

1.2.3 用户侧：提升电力自发自用水平与峰谷价差套利 ...... 17

二、 储能装机快速提升，商业模式逐渐明晰 .... 19

2.1 国内外装机量快速提升，需求空间广阔 ..... 19

2.2 独立共享储能模式有望提升储能盈利能力 ..... 26

2.2.1 独立共享储能相较新能源分散配储优势显著 ..... 26

2.2.2 独立共享储能政策定位明晰，发展提速 .... 27

2.2.3 各省市积极探索商业模式，盈利能力有望提升...... 30

三、 技术路线多点开花，商业化进展持续推进 .... 34

3.1 抽水蓄能：当前技术路线与商业化最为成熟 ...... 34

3.1.1 基于上下水库实现能量转换，用途广泛 .... 34

3.1.2 装机量提升，行业进入高质量发展新阶段 ..... 35

3.1.3 国内外抽蓄电价与商业模式逐渐明晰 .... 40

3.1.4 产业链集中度较高，龙头优势竞争优势显著 ..... 41

3.2 锂电池储能：在新型储能中发展领先 .... 43

3.2.1 锂离子电池：上下游产业链较为成熟 .... 44

3.2.2 变流器：决定输出电能的质量和特征 .... 47

3.2.3 BMS、EMS 与温控：锂电储能系统的重要组成 .... 48

3.3 钠离子电池：安全、成本较低，原材料丰富 ...... 50

3.3.1 工作原理类似锂电池，材料相差较大 .... 50

3.3.2 能量密度较低，但安全性更高，降本空间大 ..... 52

3.3.3 积极关注产业链上下游公司....... 53

3.4 全钒液流电池：长时储能领域优势显著 ..... 54

3.4.1 利用钒离子化合价变化实现充放电 .... 54

3.4.2 安全、可循环，适用于长时储能 ....... 55

3.4.3 众多企业深入布局，商业化快速推进 .... 57

3.5 铁铬液流电池：原材料丰富，前景广阔 ..... 62

3.5.1 铁铬电子对价态变化实现能量转换 .... 62

3.5.2 铬铁矿丰富叠加电化学技术优势，大储前景广阔 ...... 63

3.5.3 产业链上下游公司有望受益....... 65

3.6 重力储能：商业化早期，发展潜力巨大 ..... 69

3.6.1 重力储能利用重力与高差实现电力充放 .... 69

3.6.2 EV 公司推出EVx 系统，在中国布局首个商业化案例 .... 71

3.6.3 中国天楹（000035.SZ）：如东项目稳步推进，已签订多份战略合作协议 .... 72

3.7 压缩空气储能：技术进步快，商业化快速推进 ...... 74

3.7.1 实现能量的存储及跨时间、空间转移和利用 ..... 74

3.7.2 压缩空气储能技术发展潜力巨大 ....... 75

3.7.3 多个项目落地，商业化进程快速推进 .... 76

3.7.4 国内相关产业链基本形成 ...... 78

3.8 熔盐储能：光热发展提速，熔盐应用场景广 ...... 79

3.8.1 光热兼具新能源发电+储能属性 ..... 79

3.8.2 光热储能价值日益凸显，重新进入发展快车道...... 82

3.8.3 光热成本主要由聚光、吸热、储换热系统决定...... 87

3.8.4 熔盐储能系统是多个应用场景的良好解决方案...... 90

3.9 总结与展望：关注商业化、降本与长时储能 ...... 90

四、 电化学储能产业链上市公司梳理 ....... 93

4.1 储能电池：宁德时代为行业绝对龙头 .... 93

4.1.1 宁德时代（300705.SZ）：储能电池环节龙头地位持续稳固 ...... 94

4.1.2 亿纬锂能（300014.SZ）：积极扩产，战略布局储能市场 ...... 95

4.1.3 鹏辉能源（300438.SZ）：聚焦储能业务，锂电老兵再起航 ...... 96

4.1.4 德方纳米（300769.SZ）：磷酸铁锂正极龙头，绑定优质客户 ...... 97

4.1.5 华宝新能（301327.SZ）：全球便携储能龙头，产品优品牌强渠道深 ....... 99

4.1.6 派能科技（688063.SH）：家用储能龙头，业绩处于高速成长期 .... 101

4.2 储能PCS：竞争格局较为集中，龙头份额提升 ....... 102

4.2.1 阳光电源（300274.SZ）：逆变器龙头，市场地位稳固 ....... 103

4.2.2 德业股份（605117.SH）：储能逆变器比例快速上升 ....... 104

4.2.3 昱能科技（688348.SH）：微型逆变器领跑者，长坡厚雪潜力大 .... 106

4.2.4 固德威（688390.SH）：专注于太阳能、储能等新能源电力逆变器 ..... 107

4.2.5 上能电气（300827.SZ）：深度布局国内储能市场 ...... 107

4.2.6 锦浪科技（300763.SZ）：储能逆变器有望开启第二增长极 .... 108

4.3 BMS、EMS 及系统集成：格局较为分散 ...... 109

4.3.1 四方股份（601126.SH）：关注大储机会，打开第二曲线 ....... 110

4.3.2 华自科技（300490.SZ）：自营储能电站盈利能力较好，储能项目储备丰富 ... 111

五、 附录：海外储能行业政策与商业模式梳理 ...... 112

5.1 欧盟储能行业政策与商业模式梳理 ...... 112

5.1.1 欧盟公共资金和各成员国激励政策助力储能发展 .... 112

5.1.2 可再生能源占比提高，电容量市场和平衡市场的储能需求增加 ...... 112

5.1.3 建立储能相关电力市场机制，更多市场向储能开放 .... 117

5.2 美国储能行业政策与商业模式梳理 ...... 118

5.2.1 表前市场储能规模持续扩大，加州装机规模位居美国第一 ..... 119

5.2.2 目标规划、财税补贴等政策全方位助力储能发展 .... 120

5.2.3 市场机制改革为储能提供多种类服务扫清障碍.... 121

5.3 英国储能行业政策与商业模式梳理 ...... 124

5.3.1 公共资金支持储能技术创新，促进技术商业化.... 125

5.3.2 政策及市场机制改革消除储能应用障碍 ...... 125

5.3.3 储能收益来源多，市场机制改革带来新转机 ....... 128

5.4 澳大利亚储能行业政策与商业模式梳理 ....... 129

5.4.1 不同应用场景的储能收益来源不同 ...... 130

5.4.2 联邦政府公共资金和州政府激励政策促进储能发展 .... 131

5.4.3 储能在辅助服务市场和能量市场的发展空间扩大 .... 132

5.4.4 电力市场机制改革帮助储能进入NEM 市场 .... 133

六、 风险提示 ..... 136

图表目录

图1：2030-2050 年中国新能装机结构预测（单位：GW） ...... 12

图2：典型风电发力曲线与用电负荷曲线对比 ....... 12

图3：典型光伏发力曲线与用电负荷曲线对比 ....... 12

图4：阴天时光伏发电系统有功功率（kW）随时间的变化 ....... 13

图5：晴天时光伏发电系统有功功率（kW）随时间的变化 ....... 13

图6：储能在“碳达峰、碳中和”目标下的战略地位 ..... 13

图7：储能在电力系统源、网、荷端的应用场景及装机比例 ..... 14

图8：储能促进光伏发电消纳的示意图 ...... 15

图9：典型日内小时负荷特性图 ..... 15

图10：降低容量电价模式示意图 ....... 18

图11：2016-2021 年全球储能累计装机规模及增速（单位：GW）...... 20

图12：2016-2022Q3 中国储能累计装机规模及增速（单位：GW） .... 20

图13：2016-2021 年全球储能新增装机规模及增速（单位：GW） ..... 21

图14：2016-2021 年及2022Q1-Q3 中国储能新增装机规模及增速（单位：GW） ..... 21

图15：2021 年全球储能累计装机各类型占比 ....... 21

图16：2022Q3 中国储能累计装机各类型占比 ...... 22

图17：2018-2021 年全球各类新型储能累计装机规模（单位GW） .... 22

图18：2018-2022Q3 中国各类新型储能累计装机规模（单位GW） ....... 22

图19：2021 年全球新增电化学储能占比 ...... 23

图20：2022 年国内储能中标量（单位：GWh） ...... 23

图21：2022 年我国各应用场景下储能的等效利用系数 .... 26

图22：独立共享储能结构 ...... 27

图23：新能源分散配储与独立共享储能电站对比 ..... 27

图24：：2022 年1-10 月国内各类储能中标量（不含集采，单位：MWh） ...... 29

图25：我国独立共享储能电站收入模型 .... 30

图26：不同省份独立储能关于容量租赁的政策差异 ...... 31

图27：抽水蓄能电站结构及组成部分 ....... 35

图28：抽水蓄能电站实物图 ...... 35

图29：2017-2021 年全球抽水蓄能累计装机量及其增速（单位：GW） ...... 37

图30：2017-2021 年我国抽水蓄能累计装机量及其增速（单位：GW） ...... 37

图31：全国抽水蓄能站点资源区域分布（单位：万千瓦） ....... 37

图32：2021 年我国已纳入规划的抽水蓄能站点资源量 .... 38

图33：2021 年全国已、在建抽水蓄能电站分布情况 .... 38

图34：抽水蓄能产业链图谱 ...... 41

图35：2021 年抽蓄电站工程造价各部分投资占比 .... 42

图36：2021 年国内主要水轮发电机组厂商产量 ....... 43

图37：2021 年国内抽水蓄能规划设计、建设工程竞争格局 ..... 43

图38：全国在运抽水蓄能投资企业分布（万千瓦） ...... 43

图39：全国在建抽水蓄能投资企业分布（万千瓦） ...... 43

图40：锂电池储能系统成本构成 ....... 44

图41：电化学储能系统结构示意图 ....... 44

图42：锂电池储能产业链简图 ...... 44

图43：离子电池上下游产业链 ...... 45

图44：锂离子电池成本构成 ...... 45

图45：储能变流器电路框图 ...... 48

图46：电池管理系统（BMS）产业链结构 .... 49

图47：四方股份储能电站监控及能量管理系统 ..... 49

图48：钠离子电池工作原理 ...... 51

图49：钠离子电池与锂离子电池材料成本比较 ..... 52

图50：液流电池不同体系及进展 ....... 54

图51：全钒液流电池结构示意图 ....... 55

图52：全钒液流电池储能系统的输出功率储能容量可独立设计 .... 56

图53：不同储能时长全钒液流电池储能系统的价格 ...... 56

图54：大连200MW/800MWh 国家储能示范电站(一期：100MW/400MWh)模块化结构示意图....... 57

图55：国内全钒液流电池发展历程 ....... 58

图56：全钒液流电池产业链 ...... 59

图57：2015-2021 年全球主要国家钒产量（单位：万吨） ....... 60

图58：2022 年全球钒矿资源分布情况（单位：万吨） .... 60

图59：钒工业基本流程 ..... 60

图60：全钒液流电池成本构成 ...... 61

图61：铁铬液流电池的发展历程 ....... 63

图62：铁铬液流电池反应基本机理 ....... 63

图63：铁铬液流电池（左）与全钒液流电池（右）成本对比 ....... 65

图64：铬铁矿资源产业链 ...... 66

图65：2021 中国区域铬铁产能分布 ..... 67

图66：美国Gravity Power 的新型抽水储能技术设想 ....... 70

图67：Gravitricity 公司的基于地下竖井的重力储能技术设想 ....... 70

图68：Energy Vault 的基于构筑物高度差的重力储能技术 ....... 70

图69：IISAS 研究所的山地重力储能设想 ..... 70

图70：Energy Vault 公司的重力储能模块化设计 ...... 71

图71：Energy Vault 公司EVRC 技术设计渲染图 ..... 71

图72：压缩空气储能系统基本原理示意图 .... 74

图73：Huntorf 压缩空气储能电站系统图 ...... 75

图74：一种蓄热式压缩空气储能系统 ....... 75

图75：一种太阳能补热型压缩空气储能系统 ..... 76

图76：一种超临界压缩空气储能系统 ....... 76

图77：压缩空气储能产业链 ...... 78

图78：熔盐储能系统结构及其优势 ....... 79

图79：熔盐储能光热发电整体解决方案（塔式） ..... 80

图80：光热发电的定位 ..... 81

图81：光热发电的优势 ..... 81

图82：2012-2021 年我国光热发电累计装机容量（单位：MW） ..... 84

图83：2012-2021 年全球光热发电累计装机容量（单位：MW） ..... 84

图84：12 小时储热100MW 塔式太阳能光热电站投资组成 ...... 88

图85：国内光热发电产业链 ...... 89

图86：各类储能技术商业化进程 ....... 91

图87：不同技术路径储能的LCOE（单位：元/kWh） ..... 91

图88：各类型储能LCOE 测算假设条件 ....... 92

图89：典型储能形式的技术特征与应用适合性 ..... 93

图90：中国储能技术提供商2021 年度国内新增投运装机量（单位：MWh） ...... 94

图91：中国储能技术提供商2021 年度全球市场储能电池出货量（单位：MWh） ...... 94

图92：德方纳米主要客户情况 ...... 97

图93：宁德时代2021 年磷酸铁锂采购来源占比测算 ....... 98

图94：华宝新能针对不同场景实现产品全方位覆盖 ...... 99

图95：2020 年全球便携式储能产品各厂商出货量占比 ...... 101

图96：2020 年全球便携式储能产品各厂商营业收入占比 ....... 101

图97：中国储能PCS 提供商2021 年度国内新增投运装机量（单位：MWh） ...... 103

图98：中国储能PCS 提供商2021 年度全球市场储能PCS 出货量（单位：MWh） .... 103

图99：2020-2022 年德业股份储能收入占比持续提升 .... 105

图100：昱能科技有望打造光储一体化生态体系 ..... 106

图101：2020-2021 年上能电气营业收入构成（亿元） ...... 108

图102：2019-2021 年锦浪科技营业收入构成（单位：亿元） ....... 109

图103：华自科技自营储能电站收入测算 .... 111

图104：欧洲电力市场结构示意图(EPEX SPOT) .... 113

图105：2021 年12 月17 日凌晨德国日内市场价格 ....... 114

图106：欧盟平衡市场运行模式 ...... 115

图107：德国平衡市场需求 ...... 118

图108：2016-2021 年美国电化学储能新增装机容量（单位：MW/MWh） .... 119

图109：2022Q1/Q2 美国分部门电化学储能新增装机容量 ..... 119

图110：美国各州并网储能项目数 ....... 120

图111：2019 年美国小型储能装机分布情况 ....... 120

图112：美国各州储能的目标和任务 ....... 121

图113：澳大利亚电池储能在澳大利亚电力市场中的收益情况 ....... 131

图114：澳大利亚辅助服务供应资源市场份额变化对比 ...... 133

图115：澳大利亚各州互联情况及储能提供SIPS 服务对互联的影响 ..... 135

图116：澳大利亚不同可再生能源比例下，电力系统对可调度容量的需求 ..... 136

表1：世界主要国家和地区的“碳中和”目标与主要举措 ...... 11

表2：2020-2025E 中国与全球风电、光伏装机量（单位：GW） .... 11

表3：储能在发电侧的应用场景 ..... 14

表4：2022 年全国电网侧新型储能项目布局与功能定位 ....... 15

表5：“十四五”期间我国电网侧储能需求 ....... 16

表6：电网侧新型储能主要应用场景 ..... 16

表7：储能在用户侧的应用场景 ..... 17

表8：2022 年11 月电网代理购电最大峰谷价差表（单位：元/kWh） ...... 17

表9：国内重要储能政策梳理 .... 19

表10：部分省市新能源配置储能政策 ....... 24

表11：2019-2025 年国内储能需求测算 .... 24

表12：2019-2025 年全球储能需求测算 .... 25

表13：国内独立共享储能相关政策梳理 .... 27

表14：目前投运的典型独立共享储能电站 .... 29

表15：国内外各类储能模式收益来源汇总 .... 30

表16：部分省份独立储能参与调峰辅助服务补偿估算 ...... 32

表17：辅助服务和现货市场对比 ....... 32

表18：山东省独立储能参与电力现货市场交易收益分析 ...... 33

表19：湖南省100MW/200MWh 储能电站收益分析 ..... 33

表20：山东省100MW/200MWh 储能电站收益分析 ..... 34

表21：各类储能应用特点及发展阶段 ....... 34

表22：抽水蓄能电站在电力系统中发挥的作用 ..... 35

表23：国家抽水蓄能电站相关政策文件 .... 36

表24：2022 年上半年开工/投产的抽蓄项目 ..... 38

表25：“十四五”期间核准的抽水蓄能电站 ..... 39

表26：海外典型国家/地区抽水蓄能电站盈利模式比较 ..... 40

表27：国内抽水蓄能定价机制 ...... 40

表28：2021 年核准抽蓄电站造价水平 ...... 41

表29：锂电池材料介绍与竞争格局 ....... 46

表30：锂电池封装路线对比及未来展望 .... 47

表31：不同类型储能变流器差异 ....... 48

表32：储能温控系统冷却方式对比 ....... 50

表33：钠离子电池各体系及特点 ....... 51

表34：钠离子与锂离子电池材料体系对比 .... 52

表35：钠离子电池与锂离子电池主要指标对比 ..... 53

表36：钠离子电池储能核心器件创新企业 .... 53

表37：锌溴液流电池与钒液流电池主要指标对比 ..... 55

表38：2022 年全钒液流电池储能相关项目....... 58

表39：国内主要钒生产企业产能情况 ....... 61

表40：全钒液流电池关键部件国内外主要企业 ..... 62

表41：全钒液流电池产业链公司 ....... 62

表42：铁铬液流电池与其他电化学电池技术对比 ..... 64

表43：世界铬铁矿储量和储量基础（商品级矿石） ...... 67

表44：铁铬液流电池产业链公司 ....... 68

表45：250kW/1.5MWh 铁-铬液流电池储能示范项目设计参数 ..... 68

表46：铁铬液流电池产业链公司 ....... 69

表47：重力储能技术路径对比 ...... 70

表48：Energy Vault 公司技术发展历程 .... 71

表49：Energy Vault 公司项目汇总 ....... 72

表50：中国天楹部分战略合作协议签署情况 ..... 72

表51：中国天楹盈利预测 ...... 73

表52：压缩空气储能技术应用场景 ....... 74

表53：新型压缩空气储能技术路径对比 .... 76

表54：当前国内已投运/完工的压缩空气储能项目（不完全统计） ....... 77

表55：目前国内压缩空气储能建设/规划项目（不完全统计） ...... 77

表56：我国压缩空气储能相关公司及业务情况 ..... 78

表57：光热发电储能系统构成及其核心技术 ..... 80

表58：几种典型的光热技术路线 ....... 81

表59：主流光热发电技术形式对比 ....... 82

表60：近两年国内光热行业相关政策 ....... 83

表61：我国20 个光热示范项目发展情况 ...... 84

表62：国内近两年光热发电项目 ....... 85

表63：部分上市公司光热相关业务情况 .... 89

表64：熔盐储能应用场景汇总 ...... 90

表65：各类储能技术参数与成本对比 ....... 92

表66：储能电池环节主要参与企业 ....... 94

表67：宁德时代盈利预测 ...... 95

表68：亿纬锂能盈利预测 ...... 96

表69：鹏辉能源盈利预测 ...... 96

表70：德方纳米新增产能规划 ...... 97

表71：德方纳米合资经营情况 ...... 98

表72：德方纳米盈利预测 ...... 98

表73：华宝新能与同行业主要产品分类 .... 99

表74：华宝新能及同行业公司主营业务及便携储能产品情况 ..... 100

表75：华宝新能盈利预测 .... 101

表76：派能科技储能产品类别与应用领域 ...... 101

表77：派能科技盈利预测 .... 102

表78：储能变流器环节主要参与企业 ..... 103

表79：阳光电源储能产品介绍 .... 103

表80：阳光电源盈利预测 .... 104

表81：德业股份变流器产品介绍 ..... 104

表82：德业股份盈利预测 .... 105

表83：昱能科技与竞争对手储能系统对比 ...... 106

表84：昱能科技盈利预测 .... 106

表85：固德威储能产品汇总 .... 107

表86：固德威盈利预测 ....... 107

表87：BMS、EMS 和储能系统集成主要参与企业 ..... 109

表88：四方股份盈利预测 .... 111

表89：欧盟储能相关支持政策 .... 112

表90：欧洲电力市场职责 .... 113

表91：欧洲电力现货市场组织方式 ..... 113

表92：欧洲现货电价波动的例子 ..... 114

表93：欧盟平衡市场的参与方 .... 115

表94：欧盟平衡资源的种类 .... 115

表95：欧盟平衡市场的产品类型 ..... 116

表96：欧盟平衡市场产品的补偿方式和成本分摊 ....... 116

表97：欧盟主要国家的平衡服务补偿结算方式 ....... 116

表98：欧盟FCR-D 和FFR 的启动条件和响应时间.... 116

表99：欧盟FCR 投标时间线的修改 ....... 117

表100：欧盟aFRR 和mFRR 的联合采购平台 ....... 117

表101：法国容量市场拍卖的储能容量 ....... 118

表102：美国新型储能产业发展的相关政策 .... 120

表103：美国通货膨胀缩减法案（IRA）针对储能的ITC 政策 .... 121

表104：美国储能发展过程中的市场机制改革 ..... 122

表105：美国FERC841 法案的具体内容 .... 122

表106：美国储能参与能量市场的机制 ....... 123

表107：美国储能发展过程中的市场机制改革 ..... 123

表108：美国各ISO 将储能作为输电资产的计划 .... 124

表109：美国储能作为输电资产的模式 ....... 124

表110：不同时期英国储能市场的发展差异 .... 125

表111：英国储能的创新资金支持计划 .... 125

表112：英国储能的部分政策改革 ....... 126

表113：英国容量市场规则的调整 ....... 126

表114：英国不同时长储能的降级因数 .... 126

表115：英国EFR 招标采购计划的中标项目 ....... 127

表116：英国动态遏制调频辅助服务品种概况 ..... 127

表117：英国新调频辅助服务品种的概况 .... 128

表118：储能在英国电力市场的潜在收益来源 ..... 128

表119：英国储能不同收益来源的特征 .... 129

表120：英国储能项目收益来源的价格变化 .... 129

表121：澳大利亚2017 年以来接入NEM 市场的电网规模电池储能系统 ....... 130

表122：澳大利亚不同发展区域的发展重点 .... 130

表123：澳大利亚联邦政府资金对储能的支持 ..... 131

表124：澳大利亚各州储能相关激励政策 .... 131

表125：澳大利亚辅助服务市场类别 ....... 132

表126：澳大利亚辅助服务成本回收方式 .... 132

表127：澳大利亚30min 与5min 结算机制的对比 ...... 133

表128：澳大利亚储能两种市场主体身份的系列问题 ...... 134

表129：澳大利亚AEMC 的规则修改内容 ...... 134

表130：南澳大利亚州SIPS 的三个渐进阶段 ..... 134

表131：澳大利亚维多利亚州SIPS 项目的成本与收益 ....... 135