儲(chǔ)能行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告變革開(kāi)啟儲(chǔ)能加速

儲(chǔ)能行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告-變革開(kāi)啟儲(chǔ)能加速1儲(chǔ)能：碳中和的穩(wěn)定器，迎風(fēng)而起儲(chǔ)能：碳中和的穩(wěn)定器“碳中和”：基于能源清潔化與能源獨(dú)立的最優(yōu)解。從全球范圍來(lái)看，“碳中和”已成為人類(lèi)共識(shí)，各主要國(guó)家以立法、宣告等不同形式確立了碳中和目標(biāo)，2020年我國(guó)亦制定了2030“碳達(dá)峰”和2060“碳中和”的戰(zhàn)略，目標(biāo)宏偉而緊迫。從中國(guó)自身的角度審視，“富煤、貧油、少氣”是我國(guó)最為顯著的能源稟賦特征，煤炭資源豐富，但碳排放較高，到2021年仍有71%的電力由火力發(fā)電供應(yīng)；天然氣等能源較為清潔，但對(duì)外依存度高，到2021年天然氣對(duì)外依存度高達(dá)44%。在“碳中和”和能源獨(dú)立自主要求的雙重考驗(yàn)下，我國(guó)必須探索出一條以電氣終端化為目標(biāo)，綜合調(diào)配風(fēng)能、光伏、水力、核能等清潔能源有條件替代高碳能源的“碳中和”之路?！帮L(fēng)光”是清潔能源中增量空間大、安全性高、經(jīng)濟(jì)性好的發(fā)展路線。我國(guó)是全球風(fēng)光產(chǎn)業(yè)的主要推動(dòng)國(guó)家，尤其是最近兩年伴隨風(fēng)光成本的下降，行業(yè)逐漸進(jìn)入到市場(chǎng)化經(jīng)濟(jì)性推動(dòng)階段，產(chǎn)業(yè)開(kāi)始快速、健康發(fā)展。2021年，雖然光伏上游成本不斷上行，但全年我國(guó)光伏裝機(jī)量仍達(dá)52.97GW，同比+7.8%；全年風(fēng)電裝機(jī)量達(dá)47.57GW，同比2020年-40.9%，但同比2019年+183.3%。而中長(zhǎng)期來(lái)看，根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，到2025年風(fēng)光發(fā)電量占比將提升至16.5%，2030年全國(guó)風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模將超1200GW。我們預(yù)計(jì)到2030年，國(guó)內(nèi)非化石能源消費(fèi)占比將達(dá)到26%左右。儲(chǔ)能將成為風(fēng)光高增的必然選擇。風(fēng)光等清潔能源在發(fā)電出力份額中的提升，對(duì)現(xiàn)有電力供需體系提出了新的要求。1.在發(fā)電側(cè)，風(fēng)光出力波動(dòng)性大造成供給不穩(wěn)定?？稍偕茉粗苯邮茏匀粭l件制約，相比化石能源、核能等，風(fēng)光產(chǎn)出受光照、風(fēng)力大小等多個(gè)自然氣候因素影響，在不同年份、季節(jié)、日內(nèi)均不穩(wěn)定?？疾斓湫偷娜諆?nèi)風(fēng)光出力曲線，光伏功率曲線呈倒U型，于正午達(dá)到峰值；風(fēng)電功率曲線呈隨機(jī)波動(dòng)趨勢(shì)。為匹配電網(wǎng)負(fù)荷規(guī)劃，長(zhǎng)期以來(lái)存在著棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，為了減少風(fēng)光發(fā)電的能量浪費(fèi)，最大限度實(shí)現(xiàn)風(fēng)光發(fā)電利用率，儲(chǔ)能成為風(fēng)光并網(wǎng)的必選項(xiàng)。2.在電網(wǎng)側(cè)，對(duì)負(fù)荷、電壓和功率調(diào)節(jié)的需求早已有之，在儲(chǔ)能參與之前多通過(guò)發(fā)電機(jī)組的自調(diào)節(jié)，但這種自調(diào)節(jié)已難以滿(mǎn)足風(fēng)光并網(wǎng)的新增需求。儲(chǔ)能參與調(diào)峰，可以實(shí)現(xiàn)電力供給側(cè)的削峰填谷，維護(hù)電網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定；儲(chǔ)能參與調(diào)頻，調(diào)節(jié)效果優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)組，更好地維持電力系統(tǒng)的短時(shí)負(fù)荷平衡。3.在用戶(hù)側(cè)，由于電力供需錯(cuò)配是長(zhǎng)期存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，電力供給側(cè)的調(diào)配不能完全適應(yīng)電力需求，所以用戶(hù)側(cè)的需求平滑也是緩解錯(cuò)配的重要方式。首先，為引導(dǎo)電力需求平滑，部分地區(qū)的電價(jià)峰谷價(jià)差出現(xiàn)一定套利空間，用戶(hù)側(cè)的配置儲(chǔ)能具有經(jīng)濟(jì)激勵(lì)與正外部性。其次，為實(shí)現(xiàn)用電經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性，用戶(hù)側(cè)的分布式光伏配儲(chǔ)、儲(chǔ)能備電等也為電網(wǎng)供電這一主要方式提供了重要補(bǔ)充。電化學(xué)儲(chǔ)能：最具應(yīng)用潛力的儲(chǔ)能方案儲(chǔ)能技術(shù)路線多樣，機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)成熟，電化學(xué)儲(chǔ)能潛力最大。從技術(shù)路徑上看，儲(chǔ)能行業(yè)分為電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能三大類(lèi)型，另外還有儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱等尚不成熟的技術(shù)，沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。1.機(jī)械儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能中應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的是抽水儲(chǔ)能。根據(jù)CNESA，我國(guó)2020年抽水儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)占總儲(chǔ)能裝機(jī)的89.3%。但是抽水儲(chǔ)能對(duì)地形、巖層、水文等自然環(huán)境要求較高，選址苛刻，并且建設(shè)周期長(zhǎng)。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)也較成熟，在美國(guó)、澳大利亞等地有大規(guī)模應(yīng)用，但因?yàn)檫x址十分有限，同時(shí)響應(yīng)速度較慢，故在我國(guó)還沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用。飛輪儲(chǔ)能具有持續(xù)時(shí)間段、容量小等特點(diǎn)，在UPS、調(diào)頻系統(tǒng)等方面有專(zhuān)門(mén)應(yīng)用。2.電磁儲(chǔ)能。電磁儲(chǔ)能更適用于放電時(shí)間短、響應(yīng)速度快的功率型儲(chǔ)能。其中超級(jí)電容器儲(chǔ)能可以與其他儲(chǔ)能聯(lián)合使用，用于調(diào)頻。超導(dǎo)儲(chǔ)能響應(yīng)速度極快，適用于特定領(lǐng)域，尚處于實(shí)驗(yàn)性階段。3.電化學(xué)儲(chǔ)能。2021年以來(lái)，配套存量集中式風(fēng)光發(fā)電站的相關(guān)儲(chǔ)能政策頻繁出臺(tái)，考慮自然環(huán)境和響應(yīng)速度、長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性等，電化學(xué)儲(chǔ)能逐漸成為主要解決方案。細(xì)分來(lái)看，磷酸鐵鋰短期性?xún)r(jià)比更佳，鈉電池也有望長(zhǎng)期占據(jù)一定份額。電化學(xué)儲(chǔ)能：產(chǎn)業(yè)鏈拆解基于上述分析，我們認(rèn)為電化學(xué)儲(chǔ)能未來(lái)增長(zhǎng)潛力最佳，因此下面重點(diǎn)探討電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)。電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈分為上游設(shè)備商、中游集成商、下游應(yīng)用端三部分。上游設(shè)備包括電池組、儲(chǔ)能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、熱管理和其他設(shè)備等，多數(shù)從業(yè)者為其他相近領(lǐng)域延伸而來(lái)；中游環(huán)節(jié)核心為系統(tǒng)集成+EPC；

下游主要分為發(fā)電端、電網(wǎng)端、戶(hù)用/商用端、通信四大場(chǎng)景。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈多數(shù)企業(yè)參與其中1-2個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，少數(shù)企業(yè)從電池到系統(tǒng)集成甚至EPC環(huán)節(jié)全參與。具體來(lái)看：1.電池組是儲(chǔ)能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分。不同技術(shù)路線的電池使用材料不同，在能量密度、功率密度、成本等方面各有差異，所適用的領(lǐng)域也各不相同。根據(jù)NEC的測(cè)算，從全生命周期的角度看，鋰離子電池、鉛酸電池與液流電池的前期投資成本不相上下，但考慮到后期維護(hù)，鋰離子電池顯現(xiàn)出明顯的成本優(yōu)勢(shì)。目前鈉硫電池尚未形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，但其有望成為成本較低的技術(shù)種類(lèi)。2.電池管理系統(tǒng)（BMS）主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)以及均衡等。3.能量管理系統(tǒng)（EMS）負(fù)責(zé)系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等。4.儲(chǔ)能變流器（PCS）可以控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換。5.系統(tǒng)集成商提供集合了電池組、BMS、EMS、PCS，并根據(jù)發(fā)電廠、工商業(yè)、家庭等不同場(chǎng)景設(shè)計(jì)不同的一體化解決方案。工程總承包商（EPC）對(duì)具體儲(chǔ)能項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、試運(yùn)行等進(jìn)行承包落地。應(yīng)用場(chǎng)景：聚焦三大細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景主要分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)三大類(lèi)，輔助服務(wù)、便攜式儲(chǔ)能等細(xì)分領(lǐng)域蓄勢(shì)待發(fā)。發(fā)電側(cè)：集中式可再生能源并網(wǎng)產(chǎn)生平滑發(fā)電出力功率、減少棄風(fēng)棄光的需求。風(fēng)光電站配置儲(chǔ)能后基于電站出力預(yù)測(cè)和儲(chǔ)能放電調(diào)度，可對(duì)間歇性、波動(dòng)性的可再生能源發(fā)電出力進(jìn)行平滑控制，滿(mǎn)足并網(wǎng)需求，以此提高可再生能源利用率。電網(wǎng)側(cè)：電能的不穩(wěn)定性產(chǎn)生電力調(diào)峰、系統(tǒng)調(diào)頻和其他輔助運(yùn)行需求。在電源系統(tǒng)內(nèi)，電負(fù)荷波動(dòng)、頻率變化會(huì)造成發(fā)電效率下降，通過(guò)儲(chǔ)能的方式可以實(shí)現(xiàn)電負(fù)荷的削峰填谷以及頻率的快速靈活調(diào)節(jié)。在輸配電系統(tǒng)內(nèi)，針對(duì)突發(fā)的線路阻塞、負(fù)荷增加等問(wèn)題，可以通過(guò)儲(chǔ)能輔助動(dòng)態(tài)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)電能儲(chǔ)存，保障電能質(zhì)量與系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。用戶(hù)側(cè)：終端用戶(hù)的峰谷套利、自用備用、移動(dòng)便攜等多種需求催生多種儲(chǔ)能應(yīng)用。在實(shí)施峰谷電價(jià)的市場(chǎng)中，通過(guò)低電價(jià)時(shí)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電、高電價(jià)時(shí)給儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)差套利。對(duì)于安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶(hù)，配置儲(chǔ)能可以更好地利用光伏電力，降低用電成本。對(duì)于耗電量較大的工業(yè)終端，配置儲(chǔ)能可以調(diào)節(jié)峰谷、應(yīng)對(duì)備用。移動(dòng)便攜式儲(chǔ)能屬于利基市場(chǎng)，與常規(guī)手機(jī)充電寶差異在于電量、體積、重量更大，更適合戶(hù)外出行時(shí)提供持續(xù)大功率電源使用，主要用于戶(hù)外活動(dòng)、應(yīng)急備災(zāi)等，市場(chǎng)空間較大。2全球復(fù)盤(pán)：稟賦各異，產(chǎn)業(yè)政策助力儲(chǔ)能市場(chǎng)從全球市場(chǎng)來(lái)看，儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)“碳中和”、能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。在各地區(qū)能源結(jié)構(gòu)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、電力基建與電力市場(chǎng)完善程度的分化下，各地區(qū)出臺(tái)了因地制宜的產(chǎn)業(yè)政策提高儲(chǔ)能供給質(zhì)量、提升儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性、激發(fā)儲(chǔ)能需求，從而推動(dòng)了儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展。美國(guó)：政策催化高增，本土產(chǎn)業(yè)鏈多為集成商市場(chǎng)背景：發(fā)電側(cè)需求來(lái)看，美國(guó)風(fēng)光發(fā)電占比持續(xù)上升，新能源消納問(wèn)題需要各州自行解決。美國(guó)作為碳排放大國(guó)，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，終端電氣化和清潔能源發(fā)電量也在提速。到2021H1，美國(guó)清潔能源發(fā)電量占比已達(dá)18.3%，其中水力發(fā)電因?yàn)槭Ｓ嗫砷_(kāi)發(fā)資源較少、開(kāi)發(fā)程序繁瑣，增長(zhǎng)基本處于停滯狀態(tài)，風(fēng)能、光伏、天然氣貢獻(xiàn)了主要增量。新能源并網(wǎng)的消納問(wèn)題催生了儲(chǔ)能需求。電網(wǎng)側(cè)需求來(lái)看，美國(guó)電網(wǎng)區(qū)域化明顯，且設(shè)備老舊，穩(wěn)定性差。美國(guó)電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，電網(wǎng)規(guī)劃積重難返，在面對(duì)新能源并網(wǎng)時(shí)，現(xiàn)有電力負(fù)荷調(diào)配體系難以勝任。儲(chǔ)能在這一領(lǐng)域廣泛用于各種儲(chǔ)蓄時(shí)段的調(diào)頻。用戶(hù)側(cè)需求來(lái)看，美國(guó)電網(wǎng)無(wú)法全國(guó)調(diào)度，供電不穩(wěn)定，電價(jià)存在時(shí)空差異。美國(guó)供電能源分布不均，電力能源企業(yè)多元化，導(dǎo)致下游用電供給不穩(wěn)定，且電價(jià)存在時(shí)空差異。由此在分布式光伏、套利、備電等多種需求衍生下，戶(hù)用儲(chǔ)能也得到發(fā)展。儲(chǔ)能政策：主要依靠目標(biāo)規(guī)劃、補(bǔ)貼稅優(yōu)等需求端政策拉動(dòng)，儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)則落地后效果明顯。需求端方面，聯(lián)邦層面的主要激勵(lì)政策為加速折舊和投資稅收抵免（ITC），2021年前的優(yōu)惠政策僅針對(duì)風(fēng)光配儲(chǔ)一體化的項(xiàng)目，2021年通過(guò)的ITC法案首次將不與風(fēng)光項(xiàng)目搭配時(shí)的單獨(dú)儲(chǔ)能項(xiàng)目納入退稅優(yōu)惠范圍；州政府的政策主要包括總體采購(gòu)目標(biāo)規(guī)劃與針對(duì)用戶(hù)側(cè)的儲(chǔ)能安裝補(bǔ)貼。市場(chǎng)機(jī)制方面，2018年通過(guò)的法案要求落地電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力批發(fā)和電力輔助市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的具體市場(chǎng)規(guī)則，表前儲(chǔ)能市場(chǎng)隨之蓬勃發(fā)展。儲(chǔ)能發(fā)展：美國(guó)儲(chǔ)能應(yīng)用廣泛，受法案出臺(tái)影響，表前儲(chǔ)能激增。美國(guó)2020年電化學(xué)儲(chǔ)能總計(jì)新增裝機(jī)1061MW。其中，公