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新能源龍脈是儲能,儲能龍脈是“大儲”

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20 錦緞 ? 2023-02-20 09:23:46  來源:錦緞 E5087G0

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(圖片來源:攝圖網(wǎng))

作者|知勇 來源|錦緞(ID:jinduan006)

自2021年年初以來,錦緞研究院持續(xù)跟蹤儲能板塊,先后發(fā)布《碳中和的“龍脈”:儲能》、《儲能“豹變”之后的估值隱憂》、《“缺電”不應(yīng)被引申為新舊能源的矛盾》等分析報告。

雖然今天新能源+儲能已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可,但是市場還是習(xí)慣把光伏、風(fēng)電等新能源當(dāng)成主角,而儲能僅僅是配角。

新能源行業(yè)毫無疑問是一片繁榮,前景可期。然而,隨著風(fēng)電、光伏等裝機量的快速增長,新能源的消納問題愈發(fā)突出,能源轉(zhuǎn)型面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?;诖?,我們越發(fā)看到發(fā)展大型儲能的重要性與緊迫性。

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大型儲能成為最優(yōu)解——把風(fēng)和光存下來

1、新能源發(fā)展浩浩蕩蕩,燃眉之急由誰解?

過去十余年,我國的能源轉(zhuǎn)型取得了全球矚目的成績。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù),截至2021年,我國風(fēng)光累計裝機容量占比達(dá)到26.7%,風(fēng)光發(fā)電量占比11.7%。展望未來,新能源發(fā)電占比還將持續(xù)提升,直至成為主要電力來源,而傳統(tǒng)火電慢慢退居二線,終極角色是作為調(diào)峰和補充產(chǎn)能。

但在新舊能源角色互換過程中,新能源的消納問題成為其繼續(xù)發(fā)力向上的主要障礙。

圖1:2021年新能源裝機滲透率達(dá)到26.7%(單位:萬千瓦),資料來源:Wind,華寶證券

眾所周知,風(fēng)電、光伏是間歇性能源,容易受到氣候天氣影響,是典型的“靠天吃飯”。一旦遭遇極端天氣,新能源出力的不確定性容易導(dǎo)致局部時段的缺電問題。

不管是2021年的全國大范圍拉閘限電,還是2022年夏季的錯峰用電,缺電問題都嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活。背后的本質(zhì)就是新能源替代傳統(tǒng)能源的過程中,新能源的并網(wǎng)消納出現(xiàn)問題。

另一方面,光伏、風(fēng)電的出力高峰往往與用電需求不一致,隨著更多新能源接入電網(wǎng),將給電力系統(tǒng)帶來較大的沖擊,嚴(yán)重時候會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率崩潰,造成大面積停電。

根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織研究數(shù)據(jù),當(dāng)新能源的滲透率由20%向上提升將會造成電力系統(tǒng)凈負(fù)荷的波動幅度陡增,給電網(wǎng)的安全性帶來挑戰(zhàn)。以山西省為例,作為新能源裝機大省,山西近年來火電機組一次調(diào)頻次數(shù)已上升至每日數(shù)百次之多。

圖2:電網(wǎng)凈負(fù)荷波動隨新能源滲透率提高而增大,資料來源:全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織

那么該如何解決,具體方法其實大家現(xiàn)在都已經(jīng)知道了,就是配套儲能。

首先,新能源發(fā)電側(cè)配置儲能可以平衡新能源的隨機性和波動性,從而有效避免當(dāng)新能源出力下降,或用電負(fù)荷升高時因發(fā)電容量不足引發(fā)停電問題。比如風(fēng)光儲一體化工程。

其次,在電網(wǎng)上配置儲能,相當(dāng)于增加了“緩沖器”,可以有效保障發(fā)電端和用電端動態(tài)平衡。

最后,隨著火電等傳統(tǒng)可調(diào)節(jié)電力的占比不斷降低,需要引入儲能作為新的調(diào)節(jié)能力來源,從而加強電力系統(tǒng)的靈活性。

不過,目前儲能的裝機速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上可再生能源發(fā)展的速度,仍然存在明顯的缺口。并且,我們正處于電氣化深化的時代,未來電氣化的場景將會越來越豐富。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織預(yù)測,到2060年,電能占終端用能的比重有望達(dá)到66%。

濃縮成一句話,光伏、風(fēng)電份額的不斷增加,儲能不僅僅是新能源發(fā)展的重要前提,還將深入?yún)⑴c能源轉(zhuǎn)型過程,成為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。

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圖3:儲能成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分,資料來源:光大證券

2、為什么是大型儲能?

按照《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》,到2030年,我國風(fēng)電、光伏總裝機容量將達(dá)到12億千瓦以上。面對如此大規(guī)模新能源的接入,電網(wǎng)消納壓力可想而知,電力系統(tǒng)迫切需要大型儲能來解決新能源消納問題,以提高電力系統(tǒng)和能源系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

何謂大型儲能?顧名思義是指功率和容量較大的儲能。根據(jù)國標(biāo)《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》,大型儲能電站定義為功率30MW且容量30MWh及以上的儲能電站。

儲能主要應(yīng)用場景涵蓋發(fā)電側(cè)(風(fēng)電場、光伏電站、傳統(tǒng)電站等)、電網(wǎng)側(cè)(電網(wǎng)公司等)與用電側(cè)(家庭、工商業(yè)等)。而大型儲能更多的應(yīng)用于發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)。

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圖4:儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用場景分類,資料來源:派能科技招股書

目前,大型儲能路線呈現(xiàn)多點開花局面,其中最受關(guān)注的是抽水儲能和電化學(xué)儲能。

此外,還有氫儲能、壓縮空氣儲能等正在向規(guī)?;瘧?yīng)用前進(jìn),逐漸在能源革命時代嶄露頭角。

總體而言,儲能應(yīng)用場景的多樣性決定了儲能技術(shù)的多元化發(fā)展,各種大型儲能技術(shù)互為補充,發(fā)揮獨特的性能優(yōu)勢。

02

大型儲能開啟新局面

1、體量的增長

過去,由于新能源滲透率處在較低水平,電力系統(tǒng)充分利用水電的調(diào)節(jié)能力,開展部分火電機組靈活性改造就可以滿足穩(wěn)定運行要求,所以發(fā)電端對大型儲能的需求并不迫切。

同時,大型儲能對電力系統(tǒng)而言是新增環(huán)節(jié),加上規(guī)模龐大,投資成本高,但收益十分有限,反而成為了成本負(fù)擔(dān)。很長一段時間,新能源配置大型儲能缺乏經(jīng)濟(jì)方面的驅(qū)動力,甚至還存在儲能并網(wǎng)項目閑置的現(xiàn)象。

如今,在新能源消納壓力倍增的背景下,從2021年開始各地相繼明確了新能源配置儲能的要求。截至目前,國內(nèi)已有20多個省級行政區(qū)明確了新增新能源發(fā)電項目配置儲能比例以及時長,發(fā)展大型儲能成為業(yè)內(nèi)共識。

2021年7月,國家能源局及發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》,再次從國家層面確定儲能在新能源領(lǐng)域的重要地位。

2、商業(yè)盈利模式的改善

宏觀視野之外,我們接下來從商業(yè)經(jīng)營的角度看待大型儲能的變化趨勢。

大型儲能作為新能源發(fā)電企業(yè)剛需,其建設(shè)成本和盈利能力一直是后者的關(guān)注焦點。然而,過去已建儲能項目大多還未形成穩(wěn)定合理的收益模式,高昂的建設(shè)成本和微薄的收益完全不匹配。

直到最近幾年,通過多種途徑的示范探索和儲能產(chǎn)業(yè)鼓勵政策不斷出臺,國內(nèi)大型儲能項目的盈利能力逐步得到改善。

從儲能收入端分析,儲能項目主要在低電價時充電、高電價放電賺取電價差來獲得相應(yīng)收益。2021年7月,國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時電價機制的通知》,明確應(yīng)合理拉大峰谷電價價差,系統(tǒng)峰谷差率超過40%的地方,峰谷電價價差原則上不低于4:1,其他地方原則上不低于3:1。

尤其是近幾個月以來,上海、湖北、河南、江西、山東等多個省市區(qū)開啟了新一輪峰谷分時電價機制調(diào)整,尖峰電價和低谷電價上下浮動比例更高。隨著峰谷價差變大,儲能的盈利困境有望得到一定程度的緩解。

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圖5:2022年10月國內(nèi)部分省最大峰谷電價差(元/度),資料來源:北極星儲能網(wǎng),方正證券

其次,電力輔助服務(wù)市場機制不斷完善,大型儲能的收益來源更加豐富,比如提供輔助服務(wù)收益、容量租賃、容量補償?shù)?。這意味著過去大型儲能收益來源單一的問題迎來改善空間,未來可以通過多做“副業(yè)”掙錢。

舉例來說,我國正積極探索“共享儲能”模式,來增加儲能電站的收益來源。自2021年以來,寧夏、青海、山東等多個省份先后在政策中明確提出建設(shè)發(fā)展共享儲能,并制定詳細(xì)的租賃價格指導(dǎo)。比如河南印發(fā)的《河南省“十四五”新型儲能實施方案》中,規(guī)定儲能租賃指導(dǎo)價為200元/kWh/年。

所謂共享儲能,是將獨立分散的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲能資源進(jìn)行整合,并交由電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào),為多個新能源電站提供服務(wù),從而提高儲能資源利用率和收益能力。

對新能源企業(yè)而言,其可以在服務(wù)期限內(nèi)享有儲能充放電權(quán)力來滿足自身消納需求,無需單獨建設(shè)儲能電站,從而大幅減低初始資金投入。對共享儲能投資商而言,儲能項目建成之后,容量租賃費用成為穩(wěn)定的收入來源。同時,共享儲能還能參與電力輔助服務(wù)來獲取調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)費。

當(dāng)然,面對客觀現(xiàn)實,就是中國儲能市場發(fā)展較晚,不可否認(rèn)仍然處于商業(yè)化初期,配置儲能的經(jīng)濟(jì)性沒有得到充分發(fā)揮,未來商業(yè)盈利模式還需進(jìn)一步完善。

再從儲能成本端分析,根據(jù)BNEF數(shù)據(jù),從2010年到2020十年間,鋰電池組平均價格從1100美元/kWh降至137美元/kWh,降幅達(dá)89%。接下來鋰電池儲能系統(tǒng)要發(fā)揮其更大效能,核心驅(qū)動力還是依賴成本進(jìn)一步下探。

2022年1月29日,國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實施發(fā)案》,提出到2025年電化學(xué)儲能系統(tǒng)成本降低30%以上的發(fā)展目標(biāo),進(jìn)一步滿足構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需求。

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圖6:電化學(xué)儲能系統(tǒng)成本持續(xù)下降,資料來源:BNEF,華泰證券

實際上,儲能成本的下降對推動新能源的發(fā)展至關(guān)重要。只有儲能成本持續(xù)下降,才能實現(xiàn)新能源綜合用電成本持續(xù)降低,從而替代傳統(tǒng)火電,順利實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。

早在2011年,寧德時代就布局儲能領(lǐng)域,但是一直停滯了很多年。直到最近兩年,寧德時代的儲能業(yè)務(wù)才真正駛上快車道,并成為公司的第二大業(yè)務(wù)。背后一大原因就是此前鋰電池成本太高,嚴(yán)重制約了鋰電池儲能裝機量的增長。

不過目前由于鋰、鎳等電池原材料價格處在高位,導(dǎo)致鋰電池儲能系統(tǒng)價值無法充分釋放,很大程度上限制其裝機規(guī)模的快速擴(kuò)大。未來隨著核心原材料價格的下行,鋰電池價格回歸合理價格區(qū)間,將進(jìn)一步推動鋰電池儲能項目建設(shè)進(jìn)程。

總而言之,只有大型儲能項目獲得了合理收益能力,才能促進(jìn)儲能裝機的放量,進(jìn)而反哺新能源的規(guī)模化增長。

3、未來市場空間測算

先看大型抽水儲(蓄)能,根據(jù)國家能源局規(guī)劃,到2025年和2030年,我國抽水儲能裝機規(guī)模將分別達(dá)到6200萬千瓦和1.2億千瓦。如果按照6000元/kw造價計算,到2030年,抽水儲能行業(yè)投資總規(guī)模將達(dá)到1.6萬億元,年均投資額超1600億元。

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圖7:抽水儲能裝機規(guī)模預(yù)測(萬千瓦),資料來源:Wind,長江證券

再看鋰電池儲能,根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù),預(yù)計2025年全球鋰電池儲能出貨量達(dá)到460GWh,對應(yīng)2021-2025年CAGR達(dá)到60%。其中,中國、美國和歐洲是鋰電池儲能主要市場。

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圖8:2025年儲能鋰電池出貨量預(yù)測,資料來源:高工儲能,安信證券

4、哪些環(huán)節(jié)將更收益?

展望未來,新能源裝機仍會保持快速提升的趨勢,與之配套的大型儲能迎來確定性增長,其中產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)將率先受益行業(yè)成長紅利。

抽水儲能產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為設(shè)備制造商,包括水泵水輪機、發(fā)電機和主變壓器等核心設(shè)備制造企業(yè)。其中水輪機主要供應(yīng)商為東方電氣、哈爾濱電氣、浙富控股等;水泵主要供應(yīng)商為凌霄泵業(yè)、大元泵業(yè)等;變壓器主要供應(yīng)商為保變電氣、新華都等。

抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈中游主要為電站設(shè)計建設(shè)及電站運營公司,電站設(shè)計、建設(shè)主要企業(yè)是中國電建和中國能建,電站運營主要包括國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。

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圖9:抽水儲能產(chǎn)業(yè)鏈一覽,資料來源:水電水利規(guī)劃設(shè)計總院,中國水力發(fā)電工程學(xué)會抽水蓄能行業(yè)分會,中信證券

對于鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈,核心環(huán)節(jié)儲能系統(tǒng)由儲能電池、儲能變流器(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和能源管理系統(tǒng)(EMS)等構(gòu)成。其中,儲能電池是儲能系統(tǒng)最主要的也是成本最高的部分,占儲能系統(tǒng)價值量達(dá)60%,剩下PCS、EMS和BMS成本占比依次遞減,分別約為20%、10%和5%。

鑒于儲能電池和動力電池的技術(shù)原理一致,而且產(chǎn)能可相互切換,以寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、中創(chuàng)新航為代表的動力電池企業(yè)已經(jīng)帶頭沖進(jìn)儲能賽道。截止目前,寧德時代儲能產(chǎn)品已覆蓋發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè),涵蓋太陽能及風(fēng)能發(fā)電儲能配套、工業(yè)企業(yè)儲能、商業(yè)樓宇等領(lǐng)域;億緯鋰能規(guī)劃到2025年實現(xiàn)儲能產(chǎn)能達(dá)到100GWh。

值得注意的是,動力電池產(chǎn)能大規(guī)模擴(kuò)張,接下來存在產(chǎn)能過剩的可能性,行業(yè)競爭變得白熱化。雖然儲能電池相比動力電池對能量密度要求低,但是其對使用壽命、充放電次數(shù)、電池安全性、經(jīng)濟(jì)性要求更高,未來擁有核心技術(shù)和成本控制能力的電池企業(yè)有望率先勝出。

再看儲能逆變器(PCS)供應(yīng)商。因為儲能逆變器和光伏逆變器技術(shù)原理和一致,制造產(chǎn)線同樣可以靈活切換,儲能逆變器競爭格局與光伏逆變器行業(yè)有一定重疊。陽光電源、上能電氣、錦浪科技等光伏逆變器廠家已經(jīng)成為儲能行業(yè)的重要玩家。

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圖10:鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈一覽,資料來源:興業(yè)證券

編者按:本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號:錦緞(ID:jinduan006),作者:知勇 

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