儲能 新能源的又一個(gè)“扛把子”!

過(guò)去，當電網(wǎng)還沒(méi)有像現在覆蓋到全國的各個(gè)角落時(shí)，農牧地區的家家戶(hù)戶(hù)都會(huì )選擇安裝一架小風(fēng)機，亦或是一塊光伏板，來(lái)滿(mǎn)足用電需求。

當風(fēng)勢漸漸變大，風(fēng)機吱吱呀呀地轉起來(lái)，大概是當地小朋友們最歡樂(lè )的時(shí)候，這意味著(zhù)他們又可以坐在電視前，心滿(mǎn)意足地觀(guān)看一集喜歡的動(dòng)畫(huà)片。

然而，風(fēng)的來(lái)去并沒(méi)有規律可循，當無(wú)風(fēng)時(shí)，家里的電器就會(huì )面臨無(wú)電可用的窘境。

為了平滑風(fēng)力發(fā)電的不確定性，每家每戶(hù)還會(huì )為風(fēng)機配置一塊大電池，當風(fēng)力較強時(shí)，這塊電池可以將多發(fā)的電儲存起來(lái)，從而實(shí)現無(wú)風(fēng)時(shí)的用電需求。

當然，安裝光伏的家庭也會(huì )遇到類(lèi)似的問(wèn)題，因此也會(huì )配備對應的電池，在白天儲存電能，進(jìn)而在夜晚放電。

通過(guò)這樣的組合，有無(wú)數農牧地區的家庭在夜晚享受到了光明，也有無(wú)數的小朋友度過(guò)了一個(gè)記憶深刻的童年。

隨著(zhù)電網(wǎng)覆蓋率的大幅提高，目前已經(jīng)幾乎沒(méi)有家庭需要再考慮供電問(wèn)題，家用風(fēng)機/光伏+電池的組合本來(lái)會(huì )逐漸淡出人們的視野?，F在，因為碳中和的到來(lái)，這種組合卻正在成為全國電力系統必不可少的組成部分。

01 為什么需要儲能?

我國擁有一個(gè)龐大且復雜的電力系統，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統主要由發(fā)電、輸配電、用電三個(gè)部分組成。在發(fā)電側，各類(lèi)電站首先將電力出售給國家電網(wǎng);在輸配電側，國家電網(wǎng)再將電力輸送、配送給終端的各類(lèi)用戶(hù)。

我國電力系統構成，資料來(lái)源：36氪

電能有一個(gè)非常明顯的特點(diǎn)，即無(wú)法被直接儲存，也就是說(shuō)，發(fā)出多少電，就要用掉多少電。

從總量角度來(lái)看，發(fā)電量與用電量需保持一致;從瞬時(shí)角度來(lái)看，發(fā)電功率與用電功率需要保持動(dòng)態(tài)平衡。

作為發(fā)電側與用電側的中間人，國家電網(wǎng)一直承擔著(zhù)維護發(fā)電與用電平衡的重任。

在以火力發(fā)電為主的時(shí)代，國家電網(wǎng)實(shí)施的種種調控手段還可以勉強滿(mǎn)足電力的供需平衡。

例如，可以通過(guò)電網(wǎng)調度將某個(gè)地區多發(fā)出的電力輸送至缺電的地區;例如，可以對用電高峰與低谷時(shí)間段設置不同的電價(jià)來(lái)平抑需求;再不濟，還可以在發(fā)電端，通過(guò)控制發(fā)電機組的功率來(lái)匹配不同時(shí)間段的用電需求，以滿(mǎn)足調峰、調頻的要求。

也就是說(shuō)，盡管用電需求是不穩定的，但火電站的電力供應卻是穩定且可控的。國家電網(wǎng)可以在供給側，把對電力供應的調節作為最終的調控手段，以匹配需求端的電力變化，進(jìn)而維持電力的供需平衡。

然而，在碳中和的浪潮下，不斷提高的綠電占比，正在使電力的供應也逐漸失去控制。

2021年，我國風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì )用電量的比約為11%左右。根據發(fā)改委預測，到2050年，僅光伏發(fā)電的占比就會(huì )達到約39%。

舉一個(gè)極端的例子，假如全國的電力結構都以光伏發(fā)電為主，由于各地氣候條件的變化難以掌控，這導致光伏電站的出力(輸出功率)本身就處于不穩定的狀態(tài)。這種情況下，電網(wǎng)也就無(wú)法像控制火電機組那般，控制光伏發(fā)電的多寡以匹配當時(shí)的用電需求。另外，當夜幕來(lái)臨，光伏電站停止發(fā)電時(shí)，全國又將會(huì )面臨無(wú)電可用的困境。

這時(shí)候，儲能的出現就是自然且必然的。

通過(guò)儲能系統，可以在綠電發(fā)電高峰時(shí)，將電力“消化”并儲存起來(lái)，同時(shí)在發(fā)電低谷時(shí)，釋放電力以滿(mǎn)足當時(shí)的用電需求。也就是說(shuō)，儲能系統實(shí)質(zhì)上起到了在供給側對綠電的穩定和調控作用。

就像文章開(kāi)頭時(shí)提到的農戶(hù)在安裝風(fēng)機或光伏時(shí)一定會(huì )配備電池，當整個(gè)國家的電力結構開(kāi)始向綠電傾斜時(shí)，對儲能系統的需求也日漸迫切。

在光伏、風(fēng)電等項目如火如荼地開(kāi)展之時(shí)，與儲能相關(guān)的國家政策也開(kāi)始密集公布。

從政策定位來(lái)看，目前我國的新型儲能項目(如電池、氫儲能等)尚在商業(yè)化初期，2025年將會(huì )實(shí)現儲能從商業(yè)化初期向規?；l(fā)展轉變，直到2030年實(shí)現儲能全面市場(chǎng)化發(fā)展。不難看出，儲能從商業(yè)化初期到全面市場(chǎng)化將會(huì )是一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程，并非一蹴而就。

儲能目標規劃，資料來(lái)源：36氪

與儲能相關(guān)的政策匯總

 

資料來(lái)源：發(fā)改委、36氪

02 電池儲能為何成為了行業(yè)“明星”?

按技術(shù)路徑分類(lèi)，儲能系統主要分為化學(xué)儲能和物理儲能兩大類(lèi)。

其中，化學(xué)儲能通過(guò)將電能轉化為化學(xué)能，“消耗”電能并將其儲存，主流的技術(shù)路徑包括電池儲能和氫儲能，目前資本市場(chǎng)上大熱的鋰電池、鈉電池、釩電池就是化學(xué)儲能的代表作。

物理儲能主要包括飛輪儲能、電容儲能，以及大家耳熟能詳的“老一輩儲能”抽水蓄能。飛輪儲能的工作原理是在電力富裕條件下，由電能驅動(dòng)飛輪到高速旋轉，將電能轉變?yōu)闄C械能儲存，但儲能時(shí)間短。抽水蓄能則是用電能將水抽至高處，將電能轉變?yōu)橹亓菽軆Υ妗?/p>

按儲能系統的作用分類(lèi)，又主要分為功率型儲能與容量?jì)δ?。功率型儲能主要通過(guò)瞬時(shí)的充電與放電維持時(shí)點(diǎn)上電力系統的功率平衡，而容量?jì)δ軇t主要用于平滑峰谷的電力需求。

從知名度來(lái)看，電池儲能無(wú)疑是市場(chǎng)上的“香餑餑”，而從市場(chǎng)占比來(lái)看，目前背后的贏(yíng)家卻是抽水蓄能。

根據招商銀行統計，截至2020年，我國已投運的儲能項目累計裝機規模35.6GW，其中抽水蓄能占絕對主導地位，達到31.79GW。新型儲能中的電化學(xué)儲能規模位列第二，為3.3GW，在電化學(xué)儲能技術(shù)中，又以鋰離子電池的規模最大，累計規模為2.9GW。

不難發(fā)現，最“高大上”的電磁儲能與氫儲能反而在實(shí)際應用中默默無(wú)聞。

這是因為，綠電行業(yè)時(shí)刻被一只無(wú)形的大手操控，那就是控制成本。只有綠電行業(yè)整體的成本和價(jià)格行成對火電的絕對優(yōu)勢，才可以被用電市場(chǎng)有效接納，從而更迅速地實(shí)現碳中和。

因此，成本是綠電行業(yè)最優(yōu)先考慮的因素，技術(shù)進(jìn)步亦是為降本服務(wù)，儲能作為綠電重要的組成部分，自然也不例外。

對儲能系統成本的衡量，市場(chǎng)上常常使用全生命周期度電成本(LOCE)這個(gè)指標。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是把儲能系統在其生命周期內發(fā)生的所有支出折現(包括購置支出、運維支出等)，再除以其生命周期內累計放電量而得來(lái)。

根據英大證券測算，抽水蓄能的度電成本約為0.23- 0.34元/kWh，電池儲能約為0.67元/kWh(未來(lái)鈉電池/釩電池最低有望下探至0.27/0.44元)。而在目前的應用場(chǎng)景下，氫儲能的度電成本則達到1元以上，電磁儲能還未完全達到商業(yè)化應用條件。

很明顯，抽水蓄能擁有最領(lǐng)先的成本優(yōu)勢，因此也獲得了最大的市場(chǎng)份額。

那么，為何電池儲能卻成為了資本市場(chǎng)的“香餑餑”?

一個(gè)重要的原因是，受地理環(huán)境的限制，抽水蓄能的增長(cháng)空間有天花板，長(cháng)期看無(wú)法滿(mǎn)足儲能龐大的需求。另一個(gè)重要的原因是，抽水蓄能主要應用于容量?jì)δ?，在功率儲能方面尚有欠缺，而電池儲能在容量?jì)δ芘c功率儲能均有不錯的表現。

另外，從初始投資成本(購置支出)的角度來(lái)看，建設一個(gè)抽水蓄能電站的初始投資成本動(dòng)輒數億甚至數十億，而電池儲能卻可根據需求靈活安排規模大小，也可以吸引更多的社會(huì )資本參與。

因此，應用場(chǎng)景更加靈活、度電成本僅次于抽水蓄能的電池儲能，就成為了未來(lái)儲能的主力。當然，短期內抽水蓄能仍將在儲能市場(chǎng)占據重要地位。

03 “剛需”下的商業(yè)化困境

儲能長(cháng)期的空間是確定的，但短期的起步卻是艱難的。作為綠電的剛需配套，儲能目前主要還是一個(gè)成本項目，而非盈利項目。

在我國的電力系統中，盡管儲能可靈活參與從發(fā)電側到用戶(hù)側的各個(gè)環(huán)節，但資本進(jìn)場(chǎng)的意愿并不強。

對發(fā)電側而言，我國強制性要求風(fēng)電和光伏項目按裝機量配置一定比例的儲能系統，這是儲能市場(chǎng)目前主要的需求來(lái)源。

隨著(zhù)配置比例越來(lái)越高，電站的成本壓力也日漸沉重。成本壓力傳導至下游，也會(huì )打擊消費者對使用綠電的積極性。

根據天風(fēng)證券測算，假設一個(gè)日均有效發(fā)電時(shí)間為3.8h的光伏電站，按常規10%的裝機比例配置2小時(shí)的儲能項目(相當于電站總發(fā)電量的5%)，那么將儲能成本分攤至光伏電站發(fā)出的每度電中，將會(huì )使光伏每度電成本增加0.03元(約10%成本增幅)。而2022年，山東棗莊的電站項目配儲比例甚至已達到30%，最高配儲時(shí)長(cháng)達到4小時(shí)。

對電網(wǎng)和用戶(hù)側而言，社會(huì )資本可自愿購買(mǎi)電池儲能系統，在電力市場(chǎng)通過(guò)參與調峰、調頻獲得補償收益，也可以通過(guò)峰谷電差套利。

但是，目前盈利模式還沒(méi)有完全走通。

成本方面，根據前文的數據，獨立儲能的生命周期度電成本約為0.67元/kWh。如果該項目要實(shí)現盈利，那么獨立儲能項目參與調峰的補償、以及峰谷電價(jià)差就要超過(guò)度電成本。

收入方面，根據天風(fēng)證券測算，目前僅廣東和天津等地的調峰補償大于0.67元，也就是說(shuō)，在大部分省份，獨立儲能參與調峰的收益不足以彌補成本。而在峰谷電差套利方面，也僅有北京等少數地區可實(shí)現項目盈利。

而要在電網(wǎng)和用戶(hù)側引導社會(huì )資本自愿參與儲能市場(chǎng)，減輕發(fā)電側的配儲壓力，就必須要讓社會(huì )資本“有利可圖”。也就是說(shuō)，儲能項目要實(shí)現商業(yè)化，才可以在電網(wǎng)側和用戶(hù)側得到更廣泛的應用。

各省調峰補償價(jià)

 

資料來(lái)源：天風(fēng)證券，36氪

04 政策在持續加碼

對于目前獨立儲能參與電力市場(chǎng)的困境，各地也已經(jīng)開(kāi)始積極進(jìn)行政策支持，如提高調峰補償價(jià)格、提高峰谷電價(jià)差等。

例如，2022年5月4日發(fā)改委在《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲能參與電力市場(chǎng)和調度運用的通知》特別指出，獨立儲能電站向電網(wǎng)送電的，其相應充電電量不承擔輸配電價(jià)和政府性基金及附加。

過(guò)去獨立儲能通過(guò)峰谷價(jià)差參與電力市場(chǎng)時(shí)，其從電網(wǎng)購電的價(jià)格，主要由上網(wǎng)電價(jià)+輸配電價(jià)格+政府性基金及附加等構成。

根據中泰證券統計，輸配電價(jià)和政府性基金及附加合計占購電價(jià)格的比例超過(guò)30%，以江蘇省為例，上網(wǎng)電價(jià)、輸配電價(jià)、政府性基金及附加分別為0.4594、0.2110、0.0294元/kWh，輸配電價(jià)及政府性基金占用電價(jià)格比例為34.35%。

若儲能購電時(shí)不承擔輸配電價(jià)和政府性基金及附加，這一規定將大幅降低儲能充電成本，提高峰谷電價(jià)差收益。

獨立儲能購電價(jià)構成，資料來(lái)源：36氪整理

普通用戶(hù)購電價(jià)構成，資料來(lái)源：36氪

另外，根據各地公布的調峰補償費用來(lái)看，整體也處于上升趨勢。如南方區域的廣東、廣西等地在2022年的調峰補償已明顯高于2020年。以上的兩種措施均會(huì )明顯提高社會(huì )資本參與獨立儲能的收益，進(jìn)而促進(jìn)楚儲能市場(chǎng)的發(fā)展。

資料來(lái)源：36氪

05 儲能空間有多大

不過(guò)，對于儲能商業(yè)化的進(jìn)程，二級市場(chǎng)并不是很擔心。

投資者們早已開(kāi)始為儲能未來(lái)的光明前景下注，無(wú)論是去年大熱的鈉電池，還是今年異軍突起的釩電池與重力蓄能，相關(guān)的概念股已經(jīng)受到資本市場(chǎng)的熱捧。

那么，儲能的空間到底有多大?

根據天風(fēng)證券測算，未來(lái)幾年儲能市場(chǎng)規模仍主要由發(fā)電側強制配儲貢獻。預計21-25年國內發(fā)電側儲能裝機量有望達到4.7/14.3/25.2/42.4/68.4GWh，4年復合增長(cháng)率達到95%。

國內發(fā)電側儲能裝機量測算

資料來(lái)源：天風(fēng)證券，36氪

在電網(wǎng)側，預計2021-2025年電網(wǎng)側獨立儲能需求將達1.2/3.5/6.3/9.8/13.8GWh，復合增長(cháng)率約為85%。

國內電網(wǎng)側獨立儲能裝機量預測

也就是說(shuō)，2025年國內僅發(fā)網(wǎng)側及電網(wǎng)側的儲能裝機需求就會(huì )達到80GWh。不過(guò)，與新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的裝機量相比，儲能仍是小巫見(jiàn)大巫。根據中汽協(xié)預測，2025年國內動(dòng)力電池出貨量將會(huì )達到500GWh。

但是，根據政策規劃，2025年僅是儲能實(shí)現規?；l(fā)展的起點(diǎn)，根據海通證券預測，隨著(zhù)全球風(fēng)光等清潔能源在能源系統占比的持續提高，儲能未來(lái)的市場(chǎng)規模大概率會(huì )超過(guò)動(dòng)力電池，達到1000-2000GWh。

在儲能市場(chǎng)具有確定性的、長(cháng)期的增長(cháng)下，正如前文分析，電池儲能作為目前靈活性最強、成本適中的儲能方式，將會(huì )在政策支持下，逐漸接棒“抽水蓄能”，成為儲能市場(chǎng)的主力。

那么，哪些行業(yè)將會(huì )因此受益呢?

從電池儲能系統的具體構成來(lái)看，主要包括電池、電池管理系統(BMS)、變流器(PCS)、能量管理系統(EMS)、屏柜電纜以及土建安裝等幾大部分。

其中，電池在初始投資成本中的占比約為60%，其次變流器占比約為20%，BMS和EMS合計占比約15%。儲能系統投資成本占比最高的環(huán)節，自然也是價(jià)值量最高的環(huán)節，因此電池、變流器、BMS及EMS相關(guān)的企業(yè)將會(huì )最先受益。

儲能系統結構及成本構成

其中，儲能系統中的電池部分，實(shí)質(zhì)上與新能源汽車(chē)中使用的電池類(lèi)似，如動(dòng)力電池與儲能電池目前均采用磷酸鐵鋰為主要的正極材料，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。因此，儲能電池產(chǎn)業(yè)鏈中的主要參與方，目前也仍以寧德時(shí)代等一眾動(dòng)力電池生產(chǎn)商為主。

但是，在磷酸鐵鋰價(jià)格飛漲的背景下，逼迫其他儲能電池廠(chǎng)商不得不開(kāi)始尋求替代方案。

比如寧德時(shí)代去年牽頭發(fā)布的第一代鈉離子電池，以及近期資本市場(chǎng)大火的釩電池，就是在磷酸鐵鋰價(jià)格暴漲下的折中選擇。

從產(chǎn)業(yè)鏈成熟度來(lái)看，鋰電池已經(jīng)在動(dòng)力電池領(lǐng)域得到了市場(chǎng)的認可，并且形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，而鈉電池及釩電池在產(chǎn)業(yè)鏈成熟度、能量密度方面相對于鋰電池仍有不足。

不過(guò)，鈉電池及釩電池在產(chǎn)業(yè)鏈成熟后具有明確的降本預期，英大證券測算未來(lái)鈉電池/釩電池度電成本(LOCE))最低有望下探至0.27/0.44元，這將對鋰電池形成明顯的成本優(yōu)勢。因此，相關(guān)領(lǐng)域的新進(jìn)入者，也會(huì )受益于儲能建設的浪潮。

電化學(xué)儲能技術(shù)路線(xiàn)對比