抽水蓄能行业市场分析报告

3抽水蓄能行业市场分析报告2022年5月

1.发展抽水蓄能有助于提升对新能源发电的消纳能力1.1欧美国家抽水蓄能在电力系统中的占比较高，国内发展空间较大电站为主体的灵活、高效、清洁的调节电源，其中美国、德国、法国、日本、意大利等国家发展较快，抽水蓄能和燃气电站在电力系统中的比例均超过10%，截至2020年底，意大利、美国、日本、德国、法国占比分别达到55.2%、44.3%、32.3%、15.5%、13.1%，其中抽水蓄能占比分别为6.6%、2.0%、8.0%、2.7%、4.3%。抽水蓄能仍有较大发展空间。据国际水电协会（IHA）发布的2021全球水电报告，截至2020年底，全球抽水蓄能装机规模约1.6亿千瓦，占储能总规模的94%。另有超过100个抽水蓄能项目在建，2亿千瓦以上的抽水蓄能项目在开展前期工作。1.2中国全社会用电量不断增长，国内发电结构持续转型年我国全社会用电量为83,128年国内用电需求保持增长趋势。图1：2017-2021年中国全社会用电量资料来源：国家能源局，市场研究部根据国家能源局，截至2021年底，全国发电装机容量约23.77亿千瓦，同比增长47.9%，其中，可再生能源发电装机达到10.63亿千瓦，占总发电装机容量的44.8%。可再生能源发电装机中，水电装机3.910.363.283.0653263798万千瓦，分别占全国总发电装机容量的16.5%、13.8%、12.9%、2.24%和1.6%。现阶段我国发电结构仍以化石燃料发电为主，根据彭博新能源2020年展望报告，在2050的电力结构也将保持以新能源发电为主的转型趋势。1.3国内政策推动抽水蓄能行业发展，提升电网对新能源消纳能力与光伏、风电、核电等多种发电方式配合。随着以新能源为主体的新型电力系统的进一年9月，国家能源局发布了《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，发展目标提到，的抽水蓄能现代化产业，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业。”网发电的消纳能力。表12021年以来中国抽水蓄能行业主要政策发布时间部门和政策重点内容国家发展改革委、国家能源局部署加快“十四抽水蓄能项目开发建设任务的中央能源企业要优化完善内部流程，提五”时期抽水蓄能项目高项目投资决策、招投标等工作效率，加快投入资金、人力等要素，2022.4开发建设支持项目核准和开工建设。3、用好国家重大项目用地保障协调机制，对符合条件的抽水蓄能项目加大用地保障力度。代理购电价格包含平均上网电价，辅助服务费用，保障居民、农业用电价格稳定产生的新增损益分摊三部分。其中辅助服务费用现阶段主要包括储能、抽水蓄能电站的费用和需求侧响应等费用，相关费用由直接参与市场交易和电网企业代理购电的全体工商业用户共同分摊。储能、抽水蓄能电站的费用具体按电网企业每月实际发生成本的金额确定，需求侧响应等费用的计算按国家及广东省相关规定执行。广东发改委批复《广东省电网企业代理购电实施方案（试行）》2021.12国家能源局发布《抽水加快新能源开发利用、电力儲能、氢能、特高压交直流输电、电力系2021.92021.5蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》统安全、需求侧管理等标准研制，推进能源互联网标准化工作，加强核电标准体系建设，推进光伏能源标准体系升级。国家发展改革委发布关5于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见，发改价格〔2021〕633号完善容量电费在多个省级电网的分摊方式，完善容量电费在特定电源和电力系统间的分摊方式。资料来源：公开信息，市场研究部区域重点布局一批大型抽水蓄能，以形成互补共赢、打捆开发的新模式。在负荷中心和2.国家电网公司发力，抽水蓄能迎新一轮建设高峰2.1抽水蓄能综合效率高且运行寿命长，累计装机规模占比最大理和提升供电可靠性等。图2储能的应用场景资料来源：派能科技招股书，市场研究部6能是通过化学变化将能储存于物质中，包括电化学储能及其它类化学储能等。图3：储能技术分类资料来源：前瞻产业研究院，市场研究部时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，是技术成熟、使用经济、运行环保的大规模优质储能方式。图4：抽水蓄能电站的构成及原理图7资料来源：文山电力公告，市场研究部备用电源，能作为电网黑启动电源和大规模调节能源的首选。2021长86.3%。图5：2021年全球储能市场累计装机规模分布资料来源：CNESA全球储能项目库，市场研究部8目前储能行业处于各项技术共同发展的阶段，还没有能够形成绝对优势储能技术。目前，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容等物理储能技术，以及锂离子电池、铅碳电池、液流电池、钠硫电池等电化学储能技术，都各具优缺点，不同储能技术特性差别显著，适用范围也不尽相同。其中，飞轮与超级电容器储能更多应用于工业生空气储能技术等主要应用于大电网的输配电环节，其中，抽水蓄能的功率应用规模大，能达到GW级别，且抽水蓄能的综合效率可达71%-80%甚至更高，通常抽水蓄能电站的使用周求长达40年。表2：不同储能技术参数和特点电磁储能电化学储能技术物理储能项目铅碳电池磷酸铁锂电池钛酸锂电池三元锂钠硫电全钒液抽水蓄飞轮储压缩空超级电超导储电池池流电池能能汽储能容储能能容量应用规模百MWh百MWh百百MWh百MWhGWhMWhGWhMWh-功率应用规模能量密度1Q-100MJ几十MW几十MW几十MW12-40GW几十MW20-80百MW几十MW120-300150-3000.5-2Wh/L3-6Wh/L40-8080-17060-100>30002.5-151.1/(Wh/Kg)功率密度1500-25000.1-0.3W/L0.5-2.0W/L1000-10000150-50030002250-100>40005000/(Wh/Kg)响应时间msmsmsmsmin.msmin.>1000030年msms—循环次数2000-100001000-5000500-30005-8年>1000010年>90%450015年>10000>10年>10000百万次20年百万次15年>90%40-60年寿命年>95%综合效率75%-90%75%-85%71%-80%85%-95%40%-75%70-90%>90%>90%单位投资成本1200-24002500-3900500-20005000-150001000-15009500-13500800-1300800-22004500220090000/KWh)电网侧、电源侧电网侧、电源侧电源侧、用户侧电网侧、电源侧应用领域用户侧用户侧、电网侧、电源侧等效率高、能量密度高、响应快电网侧容量规电源侧功率密—优势成本低，效率循环寿功率密容量规响应快9可回收含量高，安全性好，响应时间快高、能量密度高、响应快命高、安全性能好模大、寿命长度高、响应模大、寿命长度高、响应效率高快、寿命长、免维护快、寿命长、安全性高受地理环境限制、对生态环境有一定影响能量密度低、寿命短、受放电深度影响大需要高温条成本高、自放电严重效率成本高、能量密度低能量密度低、效率低成本高、能量密度低较高低、受地理环境约束劣势件，安全性较差资料来源：CNESA，市场研究部2.2抽水蓄能是新能源高比例并网的必然发展趋势，成长空间巨大动下，全球光伏市场持续扩大。根据CPIA，2020年全球新增光伏装机容量为170GW，同比增长30.8%。2007年至2021年，全球光伏新增装机容量由2.9GW增至170GW，增长超57倍，2007年-2021年的年均复合增长率高达33.7%。图6：2007-2020年全球光伏新增装机容量资料来源：CPIA，市场研究部根据国家能源局，2021年，国内风电和光伏发电新增装机规模达到1.02亿千瓦，光伏新增装机容量54.88GW，同比增加13.9%，创历史最高记录；累计光伏并网装机容量达306GW。表3：2011-2021年中国光伏新增并网装机容量10资料来源：国家能源局，CPIA，市场研究部截止2021年，国内分布式光伏累计装机容量突破107.5GW，约占全部约29GW，约占全部新增光伏发电装机的55%，历史上首次突破50%，突显光伏发电集中年户用光伏新增装机容量首次超户用光伏已成为我国如期实现碳达峰、碳中和目标和落实乡村振兴战略的重要一环。根据国家统计局，2021年我国风电新增装机规模为2021328GW，同比增长16.9%。图7：2013-2021年中国风电新增装机容量11资料来源：国家统计局，中国电力企业联合会，市场研究部2021年，海上风电快速发展，国内全年新增装机16.90GW，同比增长452.3%。约为截至2020年累计建成总规模（9.46GW）的1.8倍。截至2021年，国内海上风电累计装机规模达到26.38GW，同比增长178.8%，跃居世界第一。图8：2013-2021年中国海上风电新增装机容量资料来源：国家统计局，中国电力企业联合会，市场研究部微电网、互动式设备的大量接入，电力系统将显现“双高”和“双峰”的特征，对电网严重的电力短缺问题，从而影响到能源安全。抽水蓄能凭借显著的优势，能够有效应对衡调节能力，提高对新能源消纳能力。抽水蓄能电站按建设类型可分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站。而不承担常规发电和综合利用等任务。混合式抽水蓄能电站的上水库具有天然径流汇入，来水流量已达到能安装常规水轮发电机组来承担系统的负荷。厂房内所安装的机组，一部分是常规水轮发电机组，另一12系统事故备用外，还能实现常规发电和满足综合利用。抽水蓄能电站和可逆式（两机式）抽水蓄能电站。表4：抽水蓄能机组形式分类类型特点电站由水轮机与发电机组成的水轮发电机组与电动机与水泵机组成的水泵机组组4投资大，现很少采用。分置式（四机式）抽水蓄能电站水泵、水轮机共用一台电动发电机，水泵、水轮机、电动发电机三者同轴运转。但是三机串连式机组使机轴太长，厂房高度加大，进出水需两套设备，投资大。机组的水轮机同时具备水泵功能（称为水泵水轮机），发电机又可以作电动机使用（称为电动发电机），两者连在一根轴上，这种机组结构简单、总造价低，土建工程量小，是现代抽水蓄能电站的主要机组形式。串联式（三机式）抽水蓄能电站可逆式（两机式）抽水蓄能电站资料来源：金石资源环境，市场研究部我国抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。抽水蓄能电站负荷响应速度快，10%负荷水蓄能电站还可以实现调峰填谷、调频调相、事故备用和黑启动等多种功能。由于电站为抽水蓄能发展历史上规模增量最大的十年，将近1971-1980年期间的两倍（34GW）。3.3TWh存储能力将来源于现有抽水蓄能电站的增容。建数均居世界第一，其次是日本和美国。表52020年世界各国抽水蓄能电站装机容量大于1000MW的数量国家中国运行/座在建/座35国家比利时瑞士运行/座在建/座21211中国台湾地区日本1510412法国1美国英国1意大利南非伊朗13澳大利亚乌克兰立陶宛1111德国2------印度113西班牙卢森堡俄罗斯211印度尼西亚全球合计---68142资料来源：中国电力网《2021年全球水力发电报告》，市场研究部位于中国河北省承德市的丰宁抽水蓄能电站是当前世界规模最大的抽水蓄能电站，创造四项世界第一：装机容量世界第一，储能能力世界第一，地下厂房规模世界第一，亿千瓦时，年抽水电量87.16亿千瓦时。2021年12月30日，总投资192.37亿元的国家电网河北丰宁抽水蓄能电站首批两台机组（1号机、10号机）投产发电，为北京冬奥会供应绿电。表6：世界最大的抽水蓄能电站排名名称国家中国美国中国中国日本美国中国装机容量MW3600水库蓄能MWh4000024000---1234567丰宁抽水蓄能电站巴斯县抽水蓄能站惠州抽水蓄能电站广州抽水蓄能电站奥多々良木発窟所拉丁顿抽水蓄能电站天荒坪抽水蓄能电站300324482400---193215546195481046021221836资料来源：中国电力网《2021年全球水力发电报告》，公开信息，市场研究部成本约6436元/kw。表7：国内部分抽水蓄能电站装机容总投资单位投资成序号项目量（kw）（亿元）本（元/kw）千瓦时）湖北省黄冈市罗田县平坦原抽水蓄能电站动工总投资约94亿元，规划装机容量140万千瓦山东省临沂市沂蒙抽水蓄能电站工程总投资73.70亿元，总装机容量120万千瓦123414012030012094.0873.70170.0076.39672061425667636614.720.0835.00广西省来宾市武宣县抽水蓄能风光储一体化项目装机规模300万千瓦，计划总投资约170亿元江西省宜春市奉新县奉新抽水蓄能电站该抽水蓄能工程总投资76.39亿元12.009.21567140120120101.9071.3985.00727959497083湖北省黄冈市黄梅县紫云山抽水蓄能电站项目浙江省温州市泰顺县泰顺抽水蓄能电站项目山西省长治市襄垣县围绕抽水蓄能项目山西省阳泉市盂县上社140万千瓦抽水蓄能电站项目814073.00521428.199067.5090.337500643615山西省长治市沁源县90万千瓦抽水蓄能项目平均14319.16资料来源：公开信息，市场研究部14（下称《抽蓄中长期规划》），并提出，按照能核尽核、能开尽开的原则，在规划重点三五”翻一番，达到62GW以上，经测算，市场规模约3720万亿元；到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，达到120GW左右，市场规模约7200万亿元。图9：抽水蓄能市场规模（GW）图10：抽水蓄能市场规模（万亿元），市场研究部资料来源：《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，市场研究部测算（按照6000元/kw计算）《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》指出，“本次中长期规划提出抽水蓄能储备项目247个，总装机规模约3.05亿千瓦”，若按照3.05亿千瓦的抽水蓄能储备项目装机规模测算，中国抽水蓄能储备项目的市场规模将达到18300万亿元。2.3国家电网公司加快抽水蓄能开发建设费用及财务费用。委《进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见（发改价格〔2021〕633号）》，抽水蓄能项目收益为容量电价收益与电量电价收益之和扣除抽水电量成本。抽水蓄能电站运营模式可分为电网运营模式、租赁运营模式、独立运营模式三种。涉及多种电价机制，在不同时期，不同国家采用的机制有所不用。表8：抽水蓄能电站运营模式比较运营模式电价机制内部核算制采用条件由电网公司或厂网合一的电力公司全资建设经营优点缺点应用情况调用频繁，无法明确抽水蓄能电站的静态效益和动态效益电网运营模式电网自行结算，电网调度调用的积极性高中国、日本、法国、美国一些州电网统一15核算必须接受调度指令，不能自己确定生产计划日本、美国部分州使用租赁制必须接受调度指令，运营成本随着机组运行时间增加而增加，电站运行缺乏积极性，且租赁费回收经常受阻非电网公司全资建设，没有电力市场交易制度，没有辅助服务市场等单一容量电价计算方法简单，方便电网统一管理调控我国多数抽水蓄能电站在使用租赁运营模式必须接受调度指令，容易多发超发，电网调度调用缺乏积极性必须接受调度指令，计算方法复杂，需要利定完善的招标竞价明确工作时间节点和各方职责等单一电量电价我国早期抽水蓄能电站在使用非电网公司全资建明确抽水蓄能电站在电网中的重要作用，设，需有对应的辅助两部制电价更准确地计算出抽水中国或准确的电价測算方法蓄能电站在电网中的价值参与市场竞价可以自己制定生产计划，充分调动电站的积极性，使得电站在电网中发挥最大的作用发电侧已实现市场独立运营模式化，已经形成以竞价建立一个完善的市场机制需要较长的时间英国、美国RTO/ISO覆盖区、德国、瑞士固定收入+为基础的成熟的辅助变动收入服务市场资料来源：国际能源网，市场研究部5家抽水蓄能电站执行的电价政策包括两部制和单一容量制两种。其中，两部制电价机制是按照电站的容量及上网的发电量分别计付电费的电价模式，是为容量电价和电量电价，由政府核定价格后执行。容量电价主要体现在抽水蓄能电站提供备用、调频、调相、储能和黑启动等辅助服务价值，按照弥补抽水蓄能固定成本及准许收益的原则核定；电量电价主要体现在抽水电基准价的75%执行。单一容量制是我国抽水蓄能行业发展初期使用较多的机制，目前仍有部分电站使用，单一容量制下，仅核定抽水蓄能电站的容量电价，由国家价格主管部门按照补偿固定成本和合理收益的原则核定，不确认电量电价部分。表9：南方电网调峰调频发电有限公司在运抽水蓄能电站定价模式电站定价模式广州抽水蓄能电站（以下简称“广蓄电站”）一期；广蓄电站二期惠州抽水蓄能电站（以下简称“惠蓄电站”）协商定价，单一容量电价模式协商定价，单一容量电价模式政府核定，两部制电价模式清远抽水蓄能电站（以下简称“清蓄电站”）16政府核定，两部制电价模式政府核定，两部制电价模式深圳抽水蓄能电站（以下简称“深蓄电站”）海南琼中抽水蓄能电站（以下简称“海蓄电站”）资料来源：文山电力公告，市场研究部2021年3月19日，国家电网发布服务碳达峰碳中和构建新型电力系统加快抽水蓄2000万千瓦以上装机、1000亿元以上投资规模的抽水蓄能电站。向社会开放国家电网拟建抽水蓄能项目，合作模式一厂一议、灵活选择，社会资本可参可控。对于有意愿有制，实现合作共赢。“十三五”期间，我国抽水蓄能电站平均利用小时约2746小时，较“十二五”增长95.7%，国家电网公司经营区新能源利用率从83.7%提高到97.1%，抽水蓄能在其中发挥了重要作用。“十三五”以来，国家电网已累计开工建设23座抽水蓄能电站，装机容量达3093万千瓦，投资近1800亿元；累计投产7座抽水蓄能电站，装机容量765万千瓦。到新能源5000亿度以上。2022年3月，国家电网位于浙江泰顺、江西奉新的两座抽水蓄能电站已开工建设。资147.73亿元，总装机容量240万千瓦，计划于2030年竣工投产。其中，浙江泰顺抽水蓄能电站总装机容量120万千瓦，工程总投资71.34亿元。江西奉新抽水蓄能电站总装机网公司正加快抽水蓄能的开发建设。3.抽水蓄能打开电站设计建设及运营行业成长空间3.1两大电网占据抽水蓄能电站主要份额根据IHA（国际水电协会），截至2019年底，全球抽水蓄能总装机容量约158GW，占洲和亚洲，其中，中国抽水蓄能装机规模约占世界总量的19%，居世界第一，其次是日本和美国。图11：2019年抽水蓄能装机容量图12：2019年抽水蓄能装机容量全球占比17资料来源：IHA，市场研究部资料来源：IHA，市场研究部大型抽水蓄能电站，2000年开始，抽水蓄能电站建设加速。目前，我国河北丰宁电站装机容量360万千瓦，是全球在建装机容量最大的抽水蓄能电站。单机40万千瓦的广东阳江电站是目前国内在建的单机容量最大、净水头最高、埋深最大的抽水蓄能电站。根据国家能源局和水电水利规划设计总院，截至2021年，我国已投产的抽水蓄能电站总规模达3639万千瓦，主要分布在华北、华东、华中和南方电网经营区域。在建抽水蓄能电站总规模5513万千瓦，均居世界首位。图13：抽水蓄能电站装机量资料来源：国家能源局，水电水利规划设计总院，市场研究部其他设备的生产制造，水轮机主要厂商有哈尔滨电气、东方电气和浙富控股；水泵主要18中国电建、中国能建和粤水电。图14：抽水蓄能产业链资料来源：市场研究部从抽水蓄能电站运营行业格局来看，在我国已投运的抽水蓄能电站中，国网新源控股和南网调峰调频公司占据9成份额。截至2020年底，国网新源控股装机容量2057万千瓦，南网调峰调频公司运营的抽水蓄能电站装机容量788万千瓦，另外，其他部分电源企业也运营少量抽水蓄能电站，占比约9.7%。图15：抽水蓄能电站运营行业格局19资料来源：文山电力公告，华经产业，市场研究部3.2抽水蓄能的设计建设行业集中度较高一体化（规划、设计、施工等）能力和业绩位居全球第一，是中国水电行业的领军企业建设市场份额，占有全球50%以上的大中型水利水电建设市场。中国电建在水电规划、设计和建设领域具备显著的竞争优势。图16：国内水电站规划设计市场份额分布图17：国内水电站建设市场份额分布资料来源：中国电建公告，市场研究部资料来源：中国电建公告，市场研究部体施工单位为中国电建下属工程局，哈尔滨电机厂负责电站主体设备设计和制造。表10：周宁抽水蓄能电站工程主要参建单位20承担任务标段建设单位设计单位名称华电福新周宁抽水蓄能有限公司投资运营工程勘察设计中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司中国水利水电建设工程咨询中南有限公司中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司中钢集团武汉安全环保研究院有限公司工程监理环水保监理爆破监理工程建设监理工程环保、水保监理工程爆破安全监理代表业主承担工程试验检测管理职能土建试验室中国水利水电第八工程局有限公司环保监测水保监测华测检测认证集团股份有限公司中国水利水电科学研究院工程环境保护监测工程水土保持监测代表业主承担工程试验检测管理职能物探检测黄河勘测规划设计有限公司安全监测前期交通隧洞工程上水库工程国电南京自动化股份有限公司中国水利水电第十二工程局有限公司中国水利水电第四工程局有限公司中国水利水电第十二工程局有限公司中国水利水电第十六工程局有限公司中国水利水电第十六工程局有限公司哈尔滨电机厂有限责任公司工程安全监测前期交通隧洞工程上水库工程输水系统及地下厂房工程下水库工程输水系统及地下厂房工程下水库工程地下厂房土建及机电安装工程主机设备采购标地下厂房土建及机电安装工程设备设计、制造资料来源：公开信息，市场研究部在抽水蓄能项目方面，2021年8月，中国电建新签约河北抚宁抽水蓄能电站水库工程合同约8.49亿元。2021年10月，中国电建新签约山东省潍坊抽水蓄能电站水库工程合同约13.43亿元。2021年12月，中国电建新签约吉林省敦化大沟河抽水蓄能电站及配套新能源项目合同约45亿元。2022年2月，中国电建新签约河北尚义抽水蓄能电站上水库土建及金属结构安装工程施工合同约9.53亿元。图18：西龙池抽水蓄能电站图19：宜兴抽水蓄能电站资料来源：中国电建官网，市场研究部资料来源：中国电建官网，市场研究部21图20：黑糜峰抽水蓄能电站图21：宝泉抽水蓄能电站资料来源：中国电建官网，市场研究部资料来源：中国电建官网，市场研究部4.重点公司及投资建议重点公司：中国电建（601669.SH）大部分规划、勘测设计、施工建造、设备安装、工程监理等工作，并逐步向国际市场延包括《抽水蓄能电站设计规范》、《抽水蓄能电站水能规划设计规范》《抽水蓄能电站工程地质勘察规程》等较为完善的抽水蓄能技术标准。300m年公司新增授权专利1,697项、发明专利213项，在中央建筑企业位居前列。集中完工交付，白鹤滩右岸电站14号机组于2021年6月21日并网发电，首批机组性能优异、运行稳定。白鹤滩水电站全部机组计划2022年7月全面投产后，将成为仅次于三峡文山电力（600995.SH）云南文山电力股份有限公司拟筹划以资产置换及发行股份的方式购买中国南方电223535名）特定投资者以非公开发行股份的方式募集配套资金。调峰调频公司是南方电网公司的全资子公司，实际控制人为国务院国资委。图22：南方电网及调峰调频公司的股权结构图资料来源：文山电力公告，市场研究部要负责开发、投资、建设和运营抽水蓄能电站。截至目前，调峰调频公司已投产运营5座装机容量合计7882座装机容量合计240万千瓦的抽水蓄能电站。2座水电站——天生桥二级电站和鲁布革132力外送