储能行业专题报告变革开启储能加速

储能行业专题报告-变革开启储能加速1储能：碳中和的稳定器，迎风而起储能：碳中和的稳定器“碳中和”：基于能源清洁化与能源独立的最优解。从全球范围来看，“碳中和”已成为人类共识，各主要国家以立法、宣告等不同形式确立了碳中和目标，2020年我国亦制定了2030“碳达峰”和2060“碳中和”的战略，目标宏伟而紧迫。从中国自身的角度审视，“富煤、贫油、少气”是我国最为显著的能源禀赋特征，煤炭资源丰富，但碳排放较高，到2021年仍有71%的电力由火力发电供应；天然气等能源较为清洁，但对外依存度高，到2021年天然气对外依存度高达44%。在“碳中和”和能源独立自主要求的双重考验下，我国必须探索出一条以电气终端化为目标，综合调配风能、光伏、水力、核能等清洁能源有条件替代高碳能源的“碳中和”之路。“风光”是清洁能源中增量空间大、安全性高、经济性好的发展路线。我国是全球风光产业的主要推动国家，尤其是最近两年伴随风光成本的下降，行业逐渐进入到市场化经济性推动阶段，产业开始快速、健康发展。2021年，虽然光伏上游成本不断上行，但全年我国光伏装机量仍达52.97GW，同比+7.8%；全年风电装机量达47.57GW，同比2020年-40.9%，但同比2019年+183.3%。而中长期来看，根据国家能源局发布的《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》，到2025年风光发电量占比将提升至16.5%，2030年全国风光装机规模将超1200GW。我们预计到2030年，国内非化石能源消费占比将达到26%左右。储能将成为风光高增的必然选择。风光等清洁能源在发电出力份额中的提升，对现有电力供需体系提出了新的要求。1.在发电侧，风光出力波动性大造成供给不稳定。可再生能源直接受自然条件制约，相比化石能源、核能等，风光产出受光照、风力大小等多个自然气候因素影响，在不同年份、季节、日内均不稳定。考察典型的日内风光出力曲线，光伏功率曲线呈倒U型，于正午达到峰值；风电功率曲线呈随机波动趋势。为匹配电网负荷规划，长期以来存在着弃风弃光现象，为了减少风光发电的能量浪费，最大限度实现风光发电利用率，储能成为风光并网的必选项。2.在电网侧，对负荷、电压和功率调节的需求早已有之，在储能参与之前多通过发电机组的自调节，但这种自调节已难以满足风光并网的新增需求。储能参与调峰，可以实现电力供给侧的削峰填谷，维护电网负荷稳定；储能参与调频，调节效果优于传统机组，更好地维持电力系统的短时负荷平衡。3.在用户侧，由于电力供需错配是长期存在的现实问题，电力供给侧的调配不能完全适应电力需求，所以用户侧的需求平滑也是缓解错配的重要方式。首先，为引导电力需求平滑，部分地区的电价峰谷价差出现一定套利空间，用户侧的配置储能具有经济激励与正外部性。其次，为实现用电经济性与稳定性，用户侧的分布式光伏配储、储能备电等也为电网供电这一主要方式提供了重要补充。电化学储能：最具应用潜力的储能方案储能技术路线多样，机械储能技术成熟，电化学储能潜力最大。从技术路径上看，储能行业分为电化学储能、机械储能、电磁储能三大类型，另外还有储氢、储热等尚不成熟的技术，没有形成产业规模。1.机械储能。机械储能中应用最广、技术最成熟的是抽水储能。根据CNESA，我国2020年抽水储能累计装机占总储能装机的89.3%。但是抽水储能对地形、岩层、水文等自然环境要求较高，选址苛刻，并且建设周期长。压缩空气储能技术也较成熟，在美国、澳大利亚等地有大规模应用，但因为选址十分有限，同时响应速度较慢，故在我国还没有大规模应用。飞轮储能具有持续时间段、容量小等特点，在UPS、调频系统等方面有专门应用。2.电磁储能。电磁储能更适用于放电时间短、响应速度快的功率型储能。其中超级电容器储能可以与其他储能联合使用，用于调频。超导储能响应速度极快，适用于特定领域，尚处于实验性阶段。3.电化学储能。2021年以来，配套存量集中式风光发电站的相关储能政策频繁出台，考虑自然环境和响应速度、长期经济性等，电化学储能逐渐成为主要解决方案。细分来看，磷酸铁锂短期性价比更佳，钠电池也有望长期占据一定份额。电化学储能：产业链拆解基于上述分析，我们认为电化学储能未来增长潜力最佳，因此下面重点探讨电化学储能行业。电化学储能产业链分为上游设备商、中游集成商、下游应用端三部分。上游设备包括电池组、储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）、热管理和其他设备等，多数从业者为其他相近领域延伸而来；中游环节核心为系统集成+EPC；

下游主要分为发电端、电网端、户用/商用端、通信四大场景。储能产业链多数企业参与其中1-2个细分领域，少数企业从电池到系统集成甚至EPC环节全参与。具体来看：1.电池组是储能系统最主要的构成部分。不同技术路线的电池使用材料不同，在能量密度、功率密度、成本等方面各有差异，所适用的领域也各不相同。根据NEC的测算，从全生命周期的角度看，锂离子电池、铅酸电池与液流电池的前期投资成本不相上下，但考虑到后期维护，锂离子电池显现出明显的成本优势。目前钠硫电池尚未形成成熟的产业链，但其有望成为成本较低的技术种类。2.电池管理系统（BMS）主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等。3.能量管理系统（EMS）负责系统整体的数据采集、网络监控和能量调度等。4.储能变流器（PCS）可以控制储能电池组的充电和放电过程，进行交直流的变换。5.系统集成商提供集合了电池组、BMS、EMS、PCS，并根据发电厂、工商业、家庭等不同场景设计不同的一体化解决方案。工程总承包商（EPC）对具体储能项目的设计、采购、施工、试运行等进行承包落地。应用场景：聚焦三大细分领域应用场景主要分为发电侧、电网侧、用户侧三大类，辅助服务、便携式储能等细分领域蓄势待发。发电侧：集中式可再生能源并网产生平滑发电出力功率、减少弃风弃光的需求。风光电站配置储能后基于电站出力预测和储能放电调度，可对间歇性、波动性的可再生能源发电出力进行平滑控制，满足并网需求，以此提高可再生能源利用率。电网侧：电能的不稳定性产生电力调峰、系统调频和其他辅助运行需求。在电源系统内，电负荷波动、频率变化会造成发电效率下降，通过储能的方式可以实现电负荷的削峰填谷以及频率的快速灵活调节。在输配电系统内，针对突发的线路阻塞、负荷增加等问题，可以通过储能辅助动态运行，实现机动电能储存，保障电能质量与系统安全稳定运行。用户侧：终端用户的峰谷套利、自用备用、移动便携等多种需求催生多种储能应用。在实施峰谷电价的市场中，通过低电价时给储能系统充电、高电价时给储能系统放电，实现峰谷电价差套利。对于安装光伏的家庭和工商业用户，配置储能可以更好地利用光伏电力，降低用电成本。对于耗电量较大的工业终端，配置储能可以调节峰谷、应对备用。移动便携式储能属于利基市场，与常规手机充电宝差异在于电量、体积、重量更大，更适合户外出行时提供持续大功率电源使用，主要用于户外活动、应急备灾等，市场空间较大。2全球复盘：禀赋各异，产业政策助力储能市场从全球市场来看，储能是实现“碳中和”、能源结构转型的必经之路。在各地区能源结构、社会经济水平、电力基建与电力市场完善程度的分化下，各地区出台了因地制宜的产业政策提高储能供给质量、提升储能经济性、激发储能需求，从而推动了储能市场的发展。美国：政策催化高增，本土产业链多为集成商市场背景：发电侧需求来看，美国风光发电占比持续上升，新能源消纳问题需要各州自行解决。美国作为碳排放大国，为实现碳中和目标，终端电气化和清洁能源发电量也在提速。到2021H1，美国清洁能源发电量占比已达18.3%，其中水力发电因为剩余可开发资源较少、开发程序繁琐，增长基本处于停滞状态，风能、光伏、天然气贡献了主要增量。新能源并网的消纳问题催生了储能需求。电网侧需求来看，美国电网区域化明显，且设备老旧，稳定性差。美国电网基础建设时间长，电网规划积重难返，在面对新能源并网时，现有电力负荷调配体系难以胜任。储能在这一领域广泛用于各种储蓄时段的调频。用户侧需求来看，美国电网无法全国调度，供电不稳定，电价存在时空差异。美国供电能源分布不均，电力能源企业多元化，导致下游用电供给不稳定，且电价存在时空差异。由此在分布式光伏、套利、备电等多种需求衍生下，户用储能也得到发展。储能政策：主要依靠目标规划、补贴税优等需求端政策拉动，储能市场规则落地后效果明显。需求端方面，联邦层面的主要激励政策为加速折旧和投资税收抵免（ITC），2021年前的优惠政策仅针对风光配储一体化的项目，2021年通过的ITC法案首次将不与风光项目搭配时的单独储能项目纳入退税优惠范围；州政府的政策主要包括总体采购目标规划与针对用户侧的储能安装补贴。市场机制方面，2018年通过的法案要求落地电池储能系统参与电力批发和电力辅助市场竞争的具体市场规则，表前储能市场随之蓬勃发展。储能发展：美国储能应用广泛，受法案出台影响，表前储能激增。美国2020年电化学储能总计新增装机1061MW。其中，公