【2024年储能行业】储能:多视角下储能的复盘与展望.pdf
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1、-1-敬请参阅最后一页特别声明 市场数据市场数据(人民币)人民币)市场优化平均市盈率 18.90 国金电力、煤气及水等公用事业指数 4541 沪深 300 指数 4955 上证指数 3632 深证成指 14868 中小板综指 14232 相关报告相关报告 1.提价格促消纳,跨省现货提振运营商盈利-跨省电力现货点评报告,2021.11.25 2.碳减排支持工具推出,多环节利好新能源发展-公用事业行业点评,2021.11.10 5.湖南推动煤电联动,重塑发电企业估值-电价政策点评,2021.9.30 牛波牛波 分析师分析师 SAC 执业编号:执业编号:S1130520060001 石城石城 联系人
2、联系人 多视角下多视角下,储能的复盘与展望储能的复盘与展望 行业观点行业观点 时间视角:时间视角:储能是新型电力系统之基,储能是新型电力系统之基,高比例可再生能源高比例可再生能源并并网,构建新型网,构建新型电力系统遇到挑战。电力系统遇到挑战。随着“双碳”进程的推进,风光并网电量快速提升,新型电力系统建设面临诸多挑战,储能的发展与建设是构建新型电力系统的基础。截至 2020 年末,中国储能累计装机功率达 35.6GW,同比增加9.9%,其中抽水蓄能占比为 89.3%;电化学储能装机功率 3.27GW,同比增长 91.2%,迎来爆发。空间视角空间视角:“十四五”期间:“十四五”期间,储能储能装机装
3、机将快速将快速提升提升,风光配储贡献电化学,风光配储贡献电化学储 能主 要增 量。储 能主 要增 量。预计至“十四 五”末,电化 学储能 累计 装机功率47.7GW,装机容量 98.5Gwh。预计至 2025 年,电源侧新增装机功率/容量 为11.23GW/28.09GWh;电 网 侧 新 增 装 机 功 率/容 量 为3.03GW/6.07GWh;用户侧新增装机功率/容量为 3.15GW/6.31GWh。横向视角:横向视角:政策拉动效应在国内将开始显现,政策拉动效应在国内将开始显现,储能需要电力现货市场储能需要电力现货市场、辅、辅助服务市场,助服务市场,商业模式尚需商业模式尚需迭代迭代。对比
4、美国、英国的储能发展历程,我们认为储能发展早期依赖政策驱动,核心在于明确储能的市场主体地位;中期驱动在于补贴激励;长期驱动在于降本、经济性提升,且成熟的电力现货市场可传导储能建设运营成本。2021 年,中国明确电源侧配储比例、拉大峰谷电价及尖峰差价,我们认为国内政策已经具备早中期驱动条件。在国内新型电力系统建设过程中,储能的商业模式将随着电力现货市场的逐渐成熟而不断迭代,多种盈利模式并存将是未来发展方向。纵向视角:纵向视角:1)上游上游电芯环节,电芯环节,成本占 60%以上,以锂电池(LFP)为主流路线,动力电池厂商的规模及成本优势显著,看好在既有技术路线下动力电池厂商的切换能力,以及头部动力
5、电池企业对新技术的开拓实力。2)中游中游 PCS环节环节,成本占比仅次于电芯,中国头部厂商出海盈利能力较强。PCS 企业将充分受益于美国表前市场高增、欧洲户用市场高景气,且长期将受益于国内储能装机的快速增长。3)中游中游 BMS 环节环节,目前技术路线尚在迭代,现有方案多来自于 TI、NXP 等芯片公司,行业在加速洗牌中,看好头部动力电池企业及技术壁垒高的专业 BMS 企业,制定相关标准。4)下游系统集成环节下游系统集成环节,四类企业主要参与,包括光伏龙头、动力电池龙头、电力企业、储能集成企业,目前最大的集成商市占率仍小于 10%,短期仍将呈现群雄割据的情况,长期看好 EMS领域发力的集成企业
6、。投资建议投资建议 两个角度两个角度:1)海外机遇:海外机遇:2020 年,美国表前市场储能装机增速超过400%,预计至 2025 年,美国储能装机容量将有 5 倍以上空间。海外户用市场用户粘性高、产品毛利率高,中国 PCS 优质企业已经出海形成规模优势。2)国内机遇:国内机遇:2021 年,中国储能政策密集出台,电源侧的风光配储将拉动装机增长;峰谷差价拉大,为用户侧的储能盈利初探机遇。未来电力现货市场的逐渐建立,将为储能提供更完备的商业模式,建议关注电网投资增加带来的机遇。重点关注公司重点关注公司:宁德时代(电新组覆盖)、科华数据(通信组覆盖)、固德威、中国电建、文山电力。风险提示风险提示
7、电化学储能安全、稳定性不及预期;成本下降进度不及预期;电力现货市场建设进度不及预期。3294351537363957417944004621201221210321210621210921国金行业 沪深300 2021 年年 12 月月 19 日日 资源与环境研究中心资源与环境研究中心 电力、煤气及水等公用事业行业研究 买入(维持评级)行业深度研究行业深度研究 证券研究报告 TB店:小泽智库行业深度研究-2-敬请参阅最后一页特别声明 内容目录内容目录 一、时间视角:储能是新型电力系统之基.5 1.1 转型:新型电力系统迎来挑战.5 1.2 驱动:三侧需求保障储能快速发展.7 1.3 形式:储能
8、类型多样,电化学储能发展迅速.8 1.4 对比:动力电池 VS储能电池,异同几何?.12 二、空间视角:中国电化学储能装机规模如何?.14 2.1 电源侧:风光配储,贡献主要装机增量.14 2.2 电网侧:三种用途调峰、调频、尖峰负荷补偿.15 2.3 用户侧:工商业为主,渗透率有待提升.18 三、以横向视角,中美欧储能都在哪个阶段?.19 3.1 美国:降本+政策驱动,表前市场爆发增长.19 3.2 英国:制度催化效果显著,户用市场快速增长.22 3.3 中国:政策密集,将迎来快速增长.24 四、纵向视角:电化学储能产业链梳理.28 4.1 上游电芯:铁锂主流,钠、钒电池各具优势.28 4.
9、2 中游组装:PCS寡头高增,BMS尚需迭代.33 4.3 下游系统集成:竞争格局分散.37 五、投资建议.38 六、风险提示.38 图表目录图表目录 图表 1:2020 年我国各类发电量占比(%).5 图表 2:典型风电出力曲线与负荷曲线.5 图表 3:加州“鸭子曲线”,净负荷随太阳能发电规模增加而增加.6 图表 4:新型电力系统面临的挑战.6 图表 5:储能在电源侧、电网侧、用户侧的应用场景.7 图表 6:储能在电源侧的应用场景.7 图表 7:储能在电网侧的应用场景.8 图表 8:储能在用户侧的应用场景.8 图表 9:储能技术定位.9 图表 10:储能不同技术路线特点.9 图表 11:全球
10、储能累计装机量及增速(GW,%).10 图表 12:中国储能累计装机量及增速(GW,%).10 图表 13:2020 年全球各类储能装机结构(%).10 图表 14:2020 年全球电化学储能装机结构(%).10 图表 15:2020 年中国各类储能累计装机功率占比(%).11 图表 16:2020 年中国电化学储能细分装机份额(%).11 股票报告网TB店:小泽智库行业深度研究-3-敬请参阅最后一页特别声明 图表 17:中国电化学新增装机功率及增速(GW,%).11 图表 18:中国电化学储能新增装机及增速(GWh,%).11 图表 19:2020 年中国新增电化学储能装机功率分布.11 图
11、表 20:常用储能电池对比.12 图表 21:各类电池性能比较.12 图表 22:储能电池与动力电池参数对比.13 图表 23:电化学储能空间测算总表.14 图表 24:中国电化学储能新增装机功率预测(GW).14 图表 25:中国电化学储能新增装机容量预测(Gwh).14 图表 26:电源侧储能装机功率及装机容量测算(GW,GWh).15 图表 27:电源侧新增装机功率预测(GW).15 图表 28:电源侧新增装机容量预测(Gwh).15 图表 29:电网侧新增电化学储能装机功率预测(GW).16 图表 30:电网侧新增电化学储能装机容量预测(Gwh).16 图表 31:中国夏季典型用电负荷
12、曲线(GW).16 图表 32:中国冬季典型用电负荷曲线(GW).16 图表 33:电网侧储能调峰新增装机测算(GW,GWh).17 图表 34:2010 年后中国用电负荷最大值及增速(亿 KW,%).17 图表 35:电网侧调频配储空间测算(GW,GWh).18 图表 36:尖峰负荷补偿配储空间测算(GW,GWh).18 图表 37:用户侧配储空间测算(GW,GWh).18 图表 38:各国储能政策总览.19 图表 39:美国大型储能系统成本($/KW,$/kwh).20 图表 40:841 法令核心要点FERC 关于储能参与电力市场的规则修改.20 图表 41:2017 年加州 SGIP五
13、轮补贴发放标准.21 图表 42:不同储能系统市场对应的补贴标准.21 图表 43:不同储能容量对应的补贴标准.21 图表 44:美国储能行业股权投资事件(1 亿美元以上).21 图表 45:德州 2020 年电源供给分布.22 图表 46:美国大型电化学储能分布及预期(MW).22 图表 47:英国非抽蓄储能装机容量(MW).23 图表 48:动态遏制(DC)调频辅助服务类型.23 图表 49:储能在英国电力市场的收益来源.24 图表 50:各省电源侧新能源配储政策总结.24 图表 51:储能商业模式.26 图表 52:储能系统成本拆分.27 图表 53:电池成本拆分.27 图表 54:储能
14、新建成本预测(元/kw,元/Kwh).27 图表 55:储能产业链梳理.28 股票报告网TB店:小泽智库行业深度研究-4-敬请参阅最后一页特别声明 图表 56:电化学储能系统结构示意图.28 图表 57:2020 年中国动力电池企业市场占比.29 图表 58:2020H1 全球动力电池装机量前十(GWh).29 图表 59:储能成本拆分某 10MWh 储能项目.29 图表 60:正极 LFP、三元 523 材料价格(万元/吨).29 图表 61:钠电池的主要转变及构成(隔膜无变动).30 图表 62:钠电池与锂电池铅酸电池比较.30 图表 63:钠离子电池在储能主要应用.30 图表 64:国内
15、钠离子电池主要标的.31 图表 65:钒电池工作原理图.31 图表 66:钒电池优缺点比较.32 图表 67:四川片状 98%五氧化二钒价格(万元/吨).32 图表 68:钒电池装机量及预测(GW).32 图表 69:全钒液流电池发展趋势.32 图表 70:储能变流器拓扑示意图.33 图表 71:2020 年中国 PCS装机量前五(MW).33 图表 72:2020 年中国 PCS市场份额(按装机量).33 图表 73:2020 年海外 PCS(不含户用)出货量前五的国产商(MW).34 图表 74:部分 PCS企业储能板块收入(亿元).34 图表 75:部分 PCS企业储能板块收入增速.34
16、 图表 76:部分 PCS企业海外营收占比.34 图表 77:部分 PCS企业储能业务毛利率.34 图表 78:电池不一致性来源.35 图表 79:BMS主动均衡.35 图表 80:BMS被动均衡.35 图表 81:BMS主动均衡、被动均衡比较.35 图表 82:BMS数量及市场规模(万套、亿元).36 图表 83:国内 BMS发展面临问题.36 图表 84:三类 BMS厂商市场份额.37 图表 85:2019 年新能源汽车 BMS市场份额.37 图表 86:四类储能系统集成商代表企业.37 图表 87:2020 年中国新增储能装机功率排名(MW).37 图表 88:2020 年中国储能系统集
17、成商海外排名(MW).37 股票报告网TB店:小泽智库行业深度研究-5-敬请参阅最后一页特别声明 一、一、时间视角:时间视角:储能是新型电力系统之基储能是新型电力系统之基 1.1 转型:转型:新型电力系统迎来挑战新型电力系统迎来挑战“双碳”“双碳”进程中进程中,风光发电量快速增长风光发电量快速增长。能源供给结构将随着“双碳”进程逐步推进而演变,非化石能源电力供给份额将快速提升。中国目前仍较严重依赖火电,2020 年,中国火电发电 5.33 万亿 kwh,占比达 71.2%;风光发电量占比为 7.51%。根据国家能源局综合司发布关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知(征求意见稿)
18、,2025 年中国风光发电量占比要达到 16.5%左右。图表图表1:2020年我国各类发电量占比(年我国各类发电量占比(%)来源:国家统计局,国金证券研究所 风电风电、光伏光伏并并网加速网加速,新型电力系统新型电力系统遇到挑战遇到挑战。常规火电机组具有平抑电网运行中由于运行方式或负荷变化引起的不平衡功率的能力,具有较强的稳定性和抗干扰性。随着“双碳”进程的推进,风光电量比例逐渐提升,新型电力系统建设面临较多挑战。1)风电随机性较强风电随机性较强,出力呈现逆负荷特性,出力呈现逆负荷特性。风电单日波动最大幅度可达装机容量的 80%,随机波动性使风电无法响应系统中出现的功率不平衡。风电出力峰值多在凌
19、晨,在上午至晚间出力较低,有显著的逆负荷性质。图表图表2:典型风电出力曲线与负荷曲线典型风电出力曲线与负荷曲线 来源:新能源消纳关键因素分析及解决措施研究,国金证券研究所 71.19%16.37%5.59%4.94%1.92%火电 水电 风电 核电 光伏 0.50.550.60.650.70.750.80.850.300.340.380.420.460.50123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24负荷负荷/pu 风电风电/pu 风电(pu)负荷(pu)股票报告网TB店:小泽智库行业深度研究-6-敬请参阅最后一页特别声明 2)光
20、伏日内出力波动值可达装机容量的光伏日内出力波动值可达装机容量的 100%。以美国加州地区为例,光伏装机规模的不断扩大对电力系统其他电源迅速调峰的要求不断提高,光伏日内出力波动值甚至可以达到 100%。图表图表3:加州“鸭子曲线”,净负荷随太阳能发电规模增加而增加:加州“鸭子曲线”,净负荷随太阳能发电规模增加而增加 来源:California Independent System Operator,国金证券研究所 新型电力系统四个基本特征:新型电力系统四个基本特征:新型电力系统有四个基本特征,1)广泛互联:形成更坚强的互联互通网络平台,可以实现季节差互补、风光水火互调、跨地区跨领域补偿调节等,实
21、现各类发电资源共享及备用;2)智能互动:将现代通信技术与电力技术融合,将电网打造成高度感知、双向互动、智能高效的系统;3)灵活柔性:电网要充分具备调峰调频能力,实现灵活柔性性质,增强抗扰动能力;4)安全可控:实现交流与直流电压等级协调发展,防范系统故障及大面积停电风险。图表图表4:新型电力系统面临的挑战:新型电力系统面临的挑战 场景场景 原因原因 挑战挑战 用电结构转用电结构转型型 1)产业转型带来用电结构转型,制造业向高端发展,服务业不断扩大,可中断负荷占比增加;2)更多新能源车辆的应用带来交通部门用电负荷增加;3)建筑部门电气化带来居民用电负荷增加,峰谷负荷差进一步扩大。1)制造业与服务业
22、增长的不确定性,使得中长期的输电规划面临挑战;2)大规模制造业的间歇性负荷模式,为负荷的预测、调度和操作带来困难;3)输电网负载能力有限;4)低功率因数(电感)负载对无功补偿和相关法规的挑战。“源网荷源网荷储储”一体化一体化 1)风能和太阳能等间歇性资源不断增加促进分布式电源发展;2)电源侧向“风光水火储”多能互补系统发展;3)负荷侧向终端一体化供能系统发展。1)分布式发电整合;2)“源网荷储”一体化发展减少输电线路的需求。清洁能源清洁能源 公用事业去碳化政策极大地改变了电源侧结构。1)电源布局和布局与负荷中心的一致性;2)全国范围的潮流变化;3)局部无功功率问题;4)电网灵活性响应:惯性、电
23、压、频率和负荷响应等。网络的脆弱网络的脆弱性及威胁性及威胁 1)电网互联对计算机与数据共享的依赖性增强,不断推动能源互联网发展;2)能源互联网发展也使得电网更容易受到物理和网络威胁;3)为了与电网发展步调一致,必须要提高所有关键基础设施控制系统的防御能力,包括供水、天然气和交通系统。1)强化基础设施建设以避免遭受攻击造成的损失;2)公用事业单位正在寻求在更经济、更具成本效益的方式来应对风险。“双碳”带“双碳”带来的成本增来的成本增加加 1)“双碳”目标下煤炭增产难,煤价高位带来煤电成本上升;2)环境成本内部化导致化石能源(尤其是煤电)碳排放成本增加;3)新增水电、核电成本不断增加。1)发电成本
24、不断增加;2)压制终端价格上涨导致大规模限电发生。来源:国金证券研究所整理 股票报告网TB店:小泽智库行业深度研究-7-敬请参阅最后一页特别声明 1.2 驱动驱动:三侧三侧需求需求保障保障储能储能快速发展快速发展 在新型电力系统中,多环节均需要配臵储能,形成“储能+”的新结构。电源侧电源侧、电网侧及用户侧均对储能设备有迫切需求。、电网侧及用户侧均对储能设备有迫切需求。1)电源侧:储能可以应用于电源调频辅助服务、备用电源、平滑出力波动等场景,解决因风光发电带来的电网不稳定及弃电问题。2)电网侧:储能可以参与电网调峰调频、缓解输电设备拥堵、优化电网潮流分布、改善电能质量等,核心作用是保障电网稳定运
25、行。3)用户侧:用户可以配臵储能设备通过削峰填谷来节省费用、设立备用电源保障用电连续性、开发移动电源车和应急电源等。图表图表5:储能在电源侧、电网侧、用户侧的应用场景:储能在电源侧、电网侧、用户侧的应用场景 来源:国金证券研究所整理 电源侧电源侧:储能在电源侧的应用规模最大。储能在电源侧的应用主要包括改善能源涉网特征、参与辅助服务、优化潮流分布并缓解堵塞、提供事故备用。电源侧重点在维持电网平衡需求为主,确保风光顺利并网。图表图表6:储能在电源侧的应用场景:储能在电源侧的应用场景 来源:国金证券研究所整理 电网侧:电网侧:储能可使系统的布局灵活度、可移动性加强,使输配电成本实现时序分摊、空间分摊
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