储能系列报告之一：需求的号角

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250011 一、从需求出发，储能的作用和过往 1 HYPERLINK l _TOC_250010 1、能量存储，用途几何？ 1 HYPERLINK l _TOC_250009 2、过往应用，抽水蓄能为主，电化学崭露头角 3 HYPERLINK l _TOC_250008 二、信息革命，5G 基站的短中期储能需求 5 HYPERLINK l _TOC_250007 1、5G 技术，走入身边的万物互联 5 HYPERLINK l _TOC_250006 2、5G 基站备用电源，短中期的锂电储能爆发 6 HYPERLINK l _TOC_250005 三、能

2、源革命，储能的星辰大海 8 HYPERLINK l _TOC_250004 1、能源革命，“人类命运共同体”最佳诠释 8 HYPERLINK l _TOC_250003 2、高比例可再生能源发电，储能助力日内平衡和长时间平衡 11 HYPERLINK l _TOC_250002 3、中国&全球，储能规模估计 14 HYPERLINK l _TOC_250001 投资评价和建议 20 HYPERLINK l _TOC_250000 风险分析 21图表目录图表 1： 视察伦敦金库的英国女王 1图表 2： 2.5 寸固态硬盘示意 1图表 3： 储能对电力系统起到的作用 1图表 4： 电网配套储能储能

3、可解决的问题以及可取得的收益 2图表 5： 面向需求的储能技术评价体系 2图表 6： 储能技术和需求挑战（以英国为例） 3图表 7： 福州永泰抽水蓄能电站透视图 3图表 8： 霍恩斯代尔风电厂与特斯拉Powerpack 储能系统 3图表 9： 全球储能市场累计装机规模（2000-2019） 4图表 10： 全球电化学储能市场累计装机规模（2000-2019） 4图表 11： 中国储能市场累计装机规模（2000-2019） 4图表 12： 中国电化学储能市场累计装机规模（2000-2019） 4图表 13： 移动通信发展历史 5图表 14： 5G 和 4G 技术性能对比 5图表 15： 4G 网

4、络和 5G 网络的基本组成 6图表 16： 2020 年中国磷酸铁锂电池消费领域 7图表 17： 用于通信备电的磷酸铁锂电池规模估计 7图表 18： 极地冰盖全部融化后的主要大陆及海岸线改变情况 8图表 19： 全球甲烷浓度变化 9图表 20： 全球二氧化碳浓度变化 9图表 21： 较长时间尺度内的全球气温变化 9图表 22： 约一百年来全球气温和太阳辐射的变化情况 10图表 23： 2050 年二氧化碳净零时中国一次能源消费构成 10图表 24： 2050 年完全净零时中国一次能源消费构成 10图表 25： 中国风光资源分布 11图表 26： 主要发电方式的平准化发电成本变化估计 11图表

5、27： 风电、光伏的初始投资成本变化估计 11图表 28： 某光伏基地各月份典型日逐时发电出力特性曲线 12图表 29： 某光伏基地日内出力表现的随机性 12图表 30： 某风电基地出力及平均负荷曲线 12图表 31： 某风电基地日内出力表现的随机性 12图表 32： 电力系统的（日内）调节需求 13图表 33： 电力系统的（日-星期尺度）调节需求 13图表 34： 高比例可再生能源电力系统长时间尺度调节需求 13图表 35： 短期储能与季节性储能效率关系 13图表 36： 2024 年前保守场景我国电化学储能装机（MW） 14图表 37： 2024 年前理想场景我国电化学储能装机（MW） 1

6、4图表 38： 气候雄心峰会上的习近平主席 14图表 39： 2050 年净零排放情景下中国分部门终端能耗及用能组合 15图表 40： 2050 年净零排放情景下中国终端电力消费及应用途径 15图表 41： 2050 年净零排放情景下中国一次能源需求 16图表 42： 2050 年净零排放情景下中国发电装机和发电量估计 16图表 43： 2050 年净零排放情景下中国夏季/冬季典型日电力系统平衡 17图表 44： 谨慎情景下关键时点储能装机容量规模 17图表 45： 谨慎情景下关键时点储能装机能量规模 17图表 46： 乐观情景下关键时点储能装机容量规模 18图表 47： 乐观情景下关键时点储

7、能装机能量规模 18图表 48： 2019 年全球户用储能市场 CR3 18图表 49： 全球电池年装机量估计 19图表 50： 全球储能累计装机规模估计 19一、从需求出发，储能的作用和过往1、能量存储，用途几何？物质、信息和能量是人类文明的三大载体，记录着人类文明进步的历史进程。除了创造、应用的需求外，笼统来说，这三者也都有存储待用的需求。图表1： 视察伦敦金库的英国女王图表2： 2.5 寸固态硬盘示意资料来源：搜狐新闻，资料来源：新浪，能量存储的需求分类方式较为繁杂。按照对电力系统的作用（事实上也可以包括对热网等的作用，相对重要性一般），或者按照规模、存储时间、响应时间等使用指标的分类方

8、法相对较为通行。图表3： 储能对电力系统起到的作用资料来源：DOE/EPRI，行业深度报告从对电力系统的作用来说，储能设备可以安装于电源侧、电网侧或用户侧，发挥削峰填谷，供应容量，调频，充当备用电源，稳压，黑启动等等功效，可以改善电能质量，提升电网稳定性，甚至在某些特殊条件下供电。图表4： 电网配套储能储能可解决的问题以及可取得的收益资料来源：Progress in electrical energy storage system: A critical review，从使用指标看去，储能技术的评价体系（也是储能应用的使用性能指标集合）包括了能量、功率、效率、寿命、规模、存储时间、自放率、成本

9、、技术成熟度、环境影响等等。在不同的场合，需求的权重也有所不同。图表5： 面向需求的储能技术评价体系资料来源：A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，行业深度报告储能技术已经可以在能源系统中发挥一定作用，但是尚不足以满足所有的实际需求。图表6： 储能技术和需求挑战（以英国为例）资料来源：Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power

10、 system operation，2、过往应用，抽水蓄能为主，电化学崭露头角截止目前抽水蓄能和以锂离子电池为代表的电化学储能是储能技术应用相对广泛的技术类型（但是细分技术路线仍然存在变数，本报告暂不作具体讨论）。图表7： 福州永泰抽水蓄能电站透视图图表8： 霍恩斯代尔风电厂与特斯拉 Powerpack 储能系统资料来源：搜狐，资料来源：搜狐，行业深度报告根据中关村储能联盟（CNESA）统计，截至 2019 年底，全球已投运储能项目累计装机规模 184.6 GW，同比增长 1.9%；其中抽水蓄能累计装机占比最大，为 92.6%，同比增长 0.2%。其次为电化学储能，累计装机规模 9520.5M

11、W，占比 5.2%；在各类电化学储能中，锂离子电池的累计装机规模最大，占电化学储能装机规模的 88%，装机规模达 8453.9MW。图表9： 全球储能市场累计装机规模（2000-2019）图表10： 全球电化学储能市场累计装机规模（2000-2019）抽水蓄能压缩空气储能 熔融盐储能飞轮储能电化学储能1.7%0.2%5.2%0.2%锂离子电池 钠硫电池铅蓄电池液流电池超级电容其他40.5.9% 0.1%5.4%88.8%0.3%92.6%资料来源：CNESA，资料来源：CNESA，同样根据中关村储能联盟统计，截至 2019 年底，中国已投运储能项目累计装机规模 32.4GW，占全球市场总规模的

12、 17.6%，同比增长 3.6%。其中，抽水蓄能的累计装机规模最大，为 30.3GW，同比增长 1.0%；电化学储能的累计装机规模位列第二，为 1709.6MW，同比增长 59.4%；在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机规模最大，为 1378.3MW。2020 年新增投运容量 2.7GW；其中，抽水蓄能新增装机 1.2GW，电化学储能新增投运容量首次突破 GW 大关，达到 1083.3MW/2706.1MWh（2020 年数据尚未最终确认）。图表11： 中国储能市场累计装机规模（2000-2019）图表12： 中国电化学储能市场累计装机规模（2000-2019）抽水蓄能压缩空气储能 熔

13、融盐储能飞轮储能电化学储能1.3% 0.01%5.3%0.04% 锂离子电池 铅蓄电池液流电池超级电容其他1.2%0.4%0.1%17.8%80.6%93.4%资料来源：CNESA，资料来源：CNESA，行业深度报告二、信息革命，5G 基站的短中期储能需求1、5G 技术，走入身边的万物互联移动通信技术起源于 20 世纪 80 年代的美国，几乎每十年升级一次。从 1G 到 5G，人们从通话一步步走入后移动互联网时代，走入万物互联的信息世界。图表13： 移动通信发展历史起始1980s1990s2000s2010s2020s时间1978 年，美国贝尔实验室1989 年，欧洲以 GSM（全2001 年

14、 10 月，日本 NTT全球 第一次开发出高级移动电 球移动通信系统）为标准第一个在世界上开通了2010 年世界移动通信大会2018 年 6 月第一版标准R15将下一代演进技术（LTE）冻结，2020Q2 第二版标准话系统（AMPS）进入商业化应用1993 年，嘉兴 GSM 成为WCDMA 服务作为世界关注焦点R16 冻结1987 年，开始部署 1G 网2009 年，三大运营商获发 2013 年 12 月，三大运营商2019 年10 月底小范围商用，中国我国第一个数字移动通络3G 牌照信网标准电信CDMA2000、联通获发 4G 牌照TD-LTE2020 年规模商用网络 AMPSGSM、CDM

15、A协议体验WCDMA、移动TD-SCDMA（中国主导）FDD-LTE全球统一只提供语音业务150Kbps1-6Mbps10-100Mbps100Mbps-1Gbps速率数字信号传输、语音通主要可同时传声音和数据信息、可快速传输数据、音频、 增强移动宽带、海量机器类模拟信号传输、语音通话 话、短信、简单低速数据特点提供高质量的多媒体业务服务视频和图像通信、超高可靠低延时通信语音品质低、信号不稳定、语音品质提高，数据传输容量有限、传输速率较低、全球使用频段过多，对物缺点频段较多、较高，覆盖弱易被干扰资料来源：亿欧智库，容量有限、通信加密较弱标准不统一联网支持有限正如 4G 以其相对的高性能使得移动

16、互联网时代形成，5G 技术进一步提升了速率、频谱效率、空间容量、移动性能、网络能效等技术指标，有望满足移动互联网的高速上网等体验需求，产业互联网的高可靠、低时延、大连接等需求，最终为超高分辨率视频、云游戏、云 VR/AR，智能驾驶、智能制造、能源互联网等等提供技术支持。图表14： 5G 和 4G 技术性能对比技术峰值速率体验速率频谱效率空间容量移动性能网络能效连接密度时延100 万终端/平方公5G20Gbps100Mbps310Mb/s/m500km/h1001ms里4G1Gbps10Mbps10.1Mb/s/m350km/h110 万终端/平方公10ms里倍数20 倍10 倍3 倍100 倍

17、1.43 倍100 倍10 倍1/10资料来源：国际电信联盟，行业深度报告基站（公用移动通信基站）是移动设备接入互联网的接口设备是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。不同代际通信技术的基站有明显区别。图表15： 4G 网络和 5G 网络的基本组成资料来源：弱电行业网，和 4G 基站相比，5G 基站的频段较高，可能的链路损耗也高，信号覆盖范围小；5G 基站的计算功耗更高，使得其电耗也更高。这一方面增加了潜在的基站数量需求，一方面也增加了单个基站的电耗。根据工信部2020 年通信业统计公报：我国 4G 基站总数达到 575 万个，城镇地

18、区实现深度覆盖。5G 网络建设稳步推进，按照适度超前原则，新建 5G 基站超 60 万个，基站总规模在全球遥遥领先。全部已开通 5G基站超过 71.8 万个，其中中国电信和中国联通共建共享 5G 基站超 33 万个，5G 网络已覆盖全国地级以上城市及重点县市。5G 基站建设如火如荼。2、5G 基站备用电源，短中期的锂电储能爆发为了保证极端条件下的基站用电，避免主供电系统无法工作时基站断电失效，通信基站需搭配备用电源。 5G 基站备用电源需满足一定功率（典型值接近 3.7kW）和时长（典型值 4 小时）的用电需求（则典型值 14.8kWh），而且有体积、散热等方面要求。5G 时代，基站备用电源的

19、最优选择是磷酸铁锂电池。根据鑫椤资讯统计，2020 年磷酸铁锂电池统计产量 14.2 万吨；有 49%的磷酸铁锂正极用于动力电池，还有 28%的磷酸铁锂正极用于储能电池，即 2020 年有 3.97 万吨磷酸铁锂用于储能电池制造。1GWh 铁锂电池约需消耗 2500 吨铁锂正极，所以 2020 年用于储能的铁锂电池规模约 16GWh。另根据中国证券网，2020 年我国铁锂动力电池销售 30.8GWh，数据相互印证程度较好。图表16： 2020 年中国磷酸铁锂电池消费领域动力领域储能领域维修售后自行车库存及其他4%12%7%49%28%资料来源：鑫椤资讯，综合上述信息，2020 年我国新建、改造

20、的 5G 基站备用电源约需 10GWh 磷酸铁锂电池，事实上超过了所有其他储能用途的总和（如根据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会统计，2020 年我国电化学储能增量为 785.1MW；前述中关村储能联盟统计，电化学储能新增投运容量首次突破GW 大关，达到1083.3MW/2706.1MWh）。至 2025 年底，如中国的 5G 基站建设规模达到 500 万个（尚不及 2020 年底的 4G 基站），则对磷酸铁锂电池的需求将达 74GWh；如部分 4G 基站的铅酸电池逐步替换为铁锂电池，则还可能带来 20GWh 级别的电池用量增量，使得铁锂储能电池备用电源的累计规模接近 100GWh。图表

21、17： 用于通信备电的磷酸铁锂电池规模估计100铁锂电池规模（GWh）90807060504030201002020E2025E资料来源：鑫椤资讯，数码人科技，三、能源革命，储能的星辰大海1、能源革命，“人类命运共同体”最佳诠释巴黎协定是 2015 年 12 月 12 日在巴黎气候变化大会上通过、2016 年 4 月 22 日在纽约签署的气候变化协定，该协定为 2020 年后全球应对气候变化行动作出安排。巴黎协定长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2 摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在 1.5 摄氏度以内。2016 年 4 月 22 日，中国国务院副总理张高丽作为习近平主

22、席特使在巴黎协定上签字。同年 9 月 3 日，全国人大常委会批准中国加入巴黎协定，成为完成了批准协定的缔约方之一。全球主要经济体中，美国曾短暂退出巴黎协定，并在领导人更迭后重新加入。2020 年 9 月 22 日，习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中提出，“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。从碳中和时间上比较，欧美 2050 年碳中和，中国约 2060 年碳中和，时间差仅有约 10 年；从自碳达峰到碳中和的时间跨度比较，欧美约 50-70 年，中国约 30 年，大幅低于先发发达经济

23、体。虽然仍然存在一定争议，但是努力控制碳排放、尽力限制全球气温上升幅度，对全人类而言是利大于弊的选择。首先，剧烈的气温升高将给人类文明以重创。约 12 万年前温暖的伊米亚间冰期，海平面比当前高 6-9 米，当时仅有部分极地冰盖融化，即可造成淹没全球关键城市（如上海海拔 4.5 米）的严重后果。倘若极地冰盖完全融化，大量陆地面积将不复存在，考虑到沿岸重点城市的核心地位，全球主要经济体都近乎面临致命打击。图表18： 极地冰盖全部融化后的主要大陆及海岸线改变情况资料来源：瑰丽地球，其次，一定程度的气温升高即可破坏碳循环的长期平衡，并引发气温进一步升高的“自加速”过程。其主要原因包括冻融湖、冻土带和深

24、海的重要温室气体甲烷释放、海水温度升高造成的温室气体二氧化碳溶解度下降等。图表19： 全球甲烷浓度变化图表20： 全球二氧化碳浓度变化资料来源：Growth of Methane Concentration in the Atmosphere，资料来源：NASA，第三，人类活动和一定程度的气温升高、温室气体排放强关联。一方面，从约 10000 年的时间尺度来看，工业化之前地球气温变化速率相当平缓，而工业化之后气温出现了显著上升；从更长的约 80 万年的时间尺度来看，除工业化之后的短暂时间（甚至是 20 世纪之后的短暂时间）以外，地球气温都是在一个较稳定的范围内波动的。图表21： 较长时间尺度内

25、的全球气温变化资料来源：IPCC，另一方面，从 100 年左右的近世时间尺度来看，太阳辐射变化不大，但是太阳辐射和地球气温变化出现了明显的背离，温度变化曲线显著“跑赢”了太阳辐射变化曲线。这种背离是客观存在的，而高速的气温升高的最佳解释方式仍然是人类活动。行业深度报告图表22： 约一百年来全球气温和太阳辐射的变化情况资料来源：Hadley Centre，Climatic Research Unit，国际能源小数据，此外，气候变化、海洋酸化等还可能引发大范围物种灭绝。最后，即使上述所有论述都基于“可能性”，“全球变暖雷霆雨露俱是天恩和人类活动无关”、“五岳陵霄四海亘地藏排纳放无损高深”，全球变暖

26、对人类社会的负面影响本身也值得全人类，以某种形式对其加以应对。总之，碳排放引发气候变化、威胁人类文明的概率不低、赔率很高。努力遏制这一势头事实上理性、务实。从碳达峰到碳中和体现了“共同但有区别”的减排责任，体现了我国的大国担当。为了达成此目标，我国的一次能源结构也将经历显著变化：可再生能源必须取代化石能源，成为一次能源的主要组成部分。清华大学气候变化与可持续发展研究所、落基山研究所等 2020 年发布的最新研究有类似的结论（但是在 2050 年净零预设条件、能源消费总量等方面二者有一定分歧。考虑到有关研究的前瞻程度，分歧是可以理解的）。图表23： 2050 年二氧化碳净零时中国一次能源消费构成

27、图表24： 2050 年完全净零时中国一次能源消费构成资料来源：中国低碳发展战略与转型路径研究，资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，我们同时还认为，以高比例可再生能源广泛应用、碳排放达峰并逐步降低乃至净零为关键特征之一的能源行业深度报告革命，是为人类谋福祉的重要手段，也是习近平总书记“世界上的问题错综复杂，解决问题的出路是维护和践行多边主义，推动构建人类命运共同体”重要论断的最佳诠释之一。为人类谋福祉-控制气温升高幅度、应对气候变化-推动能源革命、大规模高比例应用可再生能源的逻辑链条坚实可靠。2、高比例可再生能

28、源发电，储能助力日内平衡和长时间平衡我国具备丰富的风、光可再生能源资源。据发改委能源所等研究，我国年太阳辐射超过 5000MJ/m2，年日照小时数超过 2200 小时的土地面积占全国土地面积的 2/3，安装 2500GW 光伏发电设备仅需要 8 万平方公里土地，占中国国土面积的 0.8%。同样据估算，在中国所有风力资源超过 300W/m2 的地区中，100 米高度的陆上可用风能总储量约为 3400GW；在水深 5-50 米的海域中，100 米高度海上风能资源总量达到 500GW。再考虑到水电、核能和生物质能源等，事实上资源端我国有能力供应高比例可再生能源（电力）；再考虑到用能端的高度电气化，可

29、再生能源电力规模爆发将是碳达峰和净零排放目标得以实现的核心条件。图表25： 中国风光资源分布资料来源：发改委能源所，Solargis，同时，光伏、风电等可再生能源发电形式的平准化发电成本、初始投资成本等都将进一步下降，使得二者进一步体现出竞争优势。图表26： 主要发电方式的平准化发电成本变化估计图表27： 风电、光伏的初始投资成本变化估计资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，行业深度报告但是，光

30、伏、风电等可再生能源的波动性、间歇性相当程度上阻碍了其和负荷的有效匹配，提高了高比例大规模并网的难度。对光伏而言，日内出力受到日照条件、天气影响；更长时间尺度的出力具备一定规律性，但仍不稳定。夏季和冬季的发电特性区别明显。图表28： 某光伏基地各月份典型日逐时发电出力特性曲线图表29： 某光伏基地日内出力表现的随机性资料来源：基于光照强度曲线微积分的光伏发电特性分析，资料来源：Electrochemical Energy Storage for Green Grid，对风电而言，日内出力表现具有极大的随机性；更长时间尺度的出力具备一定规律性，也仍不稳定。图表30： 某风电基地出力及平均负荷曲线

31、图表31： 某风电基地日内出力表现的随机性资料来源：新能源发电出力特性指标及其数据化应用，资料来源：Electrochemical Energy Storage for Green Grid，储能系统不同程度上具备平滑可再生能源出力、使其和负荷相匹配的能力。首先，储能系统的高频响应能力可以满足电力系统频率调节的需求；能量时移、削峰填谷能力可以满足电力系统日内调节的需求。行业深度报告图表32： 电力系统的（日内）调节需求资料来源：A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，将时间尺度拓展至星期级别，储能系统的能量

32、时移、削峰填谷能力同样可以满足能量平衡需求。图表33： 电力系统的（日-星期尺度）调节需求资料来源：DOE/EPRI，将时间尺度拓展至季节级别，虽然储能效率不可避免地有一定程度的下降，但是储能仍然具备一定调节能力。所以，储能是高比例可再生能源并网的关键助力之一。图表34： 高比例可再生能源电力系统长时间尺度调节需求图表35： 短期储能与季节性储能效率关系资料来源：面向高比例可再生能源电力系统的季节性储能综述与展望，资料来源：面向高比例可再生能源电力系统的季节性储能综述与展望，行业深度报告3、中国&全球，储能规模估计短期，储能规模的增长和储能助力可再生能源消纳、储能参与辅助服务等内容相关，其规模

33、和节奏尚无明确规划，但各方关注与动作逐渐提高、加强。2021 年初，国家电网表示，未来 5 年，国家电网公司将年均投入超过 700 亿美元，推动电网向能源互联网升级，促进能源清洁低碳转型，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。国家电网公司一方面通过大范围联网，扩大新能源消纳范围；另一方面推进抽水蓄能与储能建设，提高系统灵活调节能力，目前国家电网公司在运在建抽蓄电站 51 座，容量达 6300 万千瓦。同样在 2021 年初，青海省对“新能源储能” 、“水电新能源 + 储能”项目中自发自储设施所发售的省内电网电量，给予每千瓦时 0.10 元运营补贴，同时，经该省工业和信息化厅认定使用本省产储能电池 6

34、0%以上的项目，在上述补贴基础上，再增加每千瓦时 0.05 元补贴。我们援引中关村储能联盟的研究结果，保守场景、理想场景下，电化学储能装机规模（基本假设为电化学储能是储能规模提升的主体）分别约为 15GW 以上和接近 24GW。同时，短期的储能装机规模增速不确定性较大。图表36： 2024 年前保守场景我国电化学储能装机（MW）图表37： 2024 年前理想场景我国电化学储能装机（MW）16000 1400012000100008000600040002000025000 20000150001000050000资料来源：CNESA，资料来源：CNESA，中长期，我国长期储能规模的爆发必然依赖

35、于高比例可再生能源电力风电、光伏的应用，所以风光的实际规模变化情况就是储能规模估计的关键点。图表38： 气候雄心峰会上的习近平主席资料来源：国际能源网，行业深度报告“达峰”时段，根据 2020 年 12 月 12 日国家主席习近平在气候雄心峰会上通过视频发表的题为继往开来，开启全球应对气候变化新征程的重要讲话内容，2030 年中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。“净零”时段，据落基山研究所 2020 年的研究报告

36、China 2050: A fully developed rich zero carbon economy估计（现在尚无 2060 年净零排放的权威研究，考虑到同样是净零排放研究且 2050 年也仅为指引，采用 2050 年的有关估算数据也不失其一般性），净零排放情景下中国主要工业门类将以不同方式脱碳。化石燃料剩余占比很小，电力、氢能、生物质、氨、合成燃料、工业废热、太阳能热等是主要的中端用能需求，而规模以电能为最。直接使用、制氢和氨相关的用电量达到总用电量的 70%。图表39： 2050 年净零排放情景下中国分部门终端能耗及用能组合资料来源：China 2050: A fully deve

37、loped rich zero carbon economy，具体到终端电力消费，直接用电是主流，氢、氨等化学能-二次电力应用也是重要的组成部分，二者总量超过 14 万亿千瓦时（即 1.4 万 TWh）。图表40： 2050 年净零排放情景下中国终端电力消费及应用途径资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，行业深度报告与终端用能相应，一次能源结构届时也将发生重要变化。可再生能源成为主流，风光合计占比约为一次能源生产的接近 50%（如果能源强度提升，则二者占比合计可能更高）。水电、核电等也具备了重要地位，除此之外的零

38、排放能源还有生物质。煤、油、气总占比急剧下降（其排放通过碳汇/碳捕集等手段加以平衡）。图表41： 2050 年净零排放情景下中国一次能源需求资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，14 万亿千瓦时年用电量对应的发电装机量约为 7000GW，其中风光装机量约为 5000GW，占总装机量的约70%。值得注意的是，发电侧储能的装机量有约 500GW。图表42： 2050 年净零排放情景下中国发电装机和发电量估计资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon econ

39、omy，届时，夏季的主要一次电力供应是光伏，冬季的主要一次电力供应是风电；核电提供基荷。行业深度报告图表43： 2050 年净零排放情景下中国夏季/冬季典型日电力系统平衡资料来源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，随风光装机占比提升，储能的实际渗透率需求也提升。我国 2030 年碳达峰时，因为仍有大规模火电的实际应用，所以储能装机主要满足日内、周内需求较合理。本世纪中叶以后碳中和时，储能除满足日内、周内需求外，还需要满足跨季节需求。车网互动，生物质发电调峰，氢/氨和电网互动，需求侧响应等等可对日内/周内级别的电力系统平

40、衡发挥重要作用；生物质、氢/氨等本身也是跨季节储能的重要载体。限于边界条件的巨大不确定性，本报告不计算车网互动，生物质发电调峰，氢/氨和电网互动，需求侧响应等对满足日内/周内级别的电力系统平衡的影响，而区分谨慎/乐观情景对可再生能源规模对应的储能渗透率-储能装机进行估计。不失一般性，我们以我国 2020 年的电化学储能装机为计算起点，假设 2030 年我国风光装机规模总量达到 1200GW，且年规模增加值稳定；2050 年风光装机规模总量达到 5000GW。我们以 2020 年底的电化学储能装机作为起点，假设 2021-2025 年的风光装机增量对应储能的容量百分比为 5%（谨慎）或 10%（

41、乐观），储能时长为 1 小时（谨慎）或 2 小时（乐观）；2026-2030 年的风光装机增量对应储能的容量百分比为 10%（谨慎）或 20%（乐观），储能时长为 2 小时（谨慎）或 3 小时（乐观）；2031-2050 年的风光装机增量对应储能的容量百分比为20%（谨慎）或 40%（乐观），储能时长为 3 小时（谨慎）或 4 小时（乐观）。图表44： 谨慎情景下关键时点储能装机容量规模图表45： 谨慎情景下关键时点储能装机能量规模资料来源： CNESA，资料来源： CNESA，由此估计，谨慎情景下，至 2030 年达峰储能装机规模约 50GW/90GWh 以上；至本世纪中叶以后净零储能行业深度报告装机规模约 800GW/2.3TWh 以上。图表46： 乐观情景下关键时点储能装机容量规模图表47： 乐观情景下关键时点储能装机能量规模资料来源： CNESA，资料来源： CNESA，乐观情景下，至 2030 年达峰储能装机规模约 100GW/270GWh 以上；至本世纪中叶以后净零储能装机规模约 1.6TW/6.3TWh 以上。如果可再生能源装机超预期，则储能规模应也有超预期可能。比如，按照 25%的非化石能源目标倒推，再考虑到核电和水电提升空间是有限的，2030 年风光装机有可能达到 16 亿千瓦以上，平均每年装机超过亿千瓦。那么储能配套规模就可能在我们估计的情景下