2022年储能产业市场分析全分析

2022年储能产业市场分析全分

析

资

料

汇

编

目录

1、首帆动力研究报告：发电机组优质企业—布局混合能源&锂

电储能

2、美国储能市场专题报告：政策驱动—商业模式成熟

3、2022年储能行业发展现状及市场格局分析

4、2022年储能行业发展现状分析

5、珠海冠宇研究报告：消费电池龙头_发力储能电池

首帆动力研究报告：发电机组优质企业—布局

混合能源&锂电储能

1、首帆动力：追求创新的移动混合能源及锂电储能解决

方案提供商

1.1,专注高端发电机组，销往全球，研发生产能力卓越

首帆动力科技股份有限公司是一家成立于2008年的国际

化高新技术企业，是世界级移动混合能源及锂电储能解决方

案提供商：专注高端发电机组的制造，应用场景广泛。针对

商用及工业用产品拥有一套完善及可靠的发电解决方案。自

主研发生产三大类、共45种产品，包括智能型发电机组、移

动照明灯塔，以及混合能源微电站等，应用领域广泛，涵盖展

览、建筑施工、高速公路、矿业、油田等户外作业，到制造

业、电信、银行、数据中心等多种场景。

销售渠道遍布全球，研发生产能力卓越。公司在南非、

巴拿马、英国、阿联酋、荷兰等地分别建立了办事处，60多

家经销商遍布美洲、欧洲、大洋洲、非洲、中东地区及东南

亚，产品销往全球120多个国家和地区；根据国家专利查询网

站数据，公司累计获授权的实用新型专利86项，已获授权的

发明专利5项，另有处于实审阶段的发明专利3项。2015年

公司投资上亿在江苏海门新建3.4万平米、年产1.2万台发电

机组的现代化制造基地，在福建福州设立了标准化、经济款产

品制造基地，充分利用CRM、ERP、PLM、MES、OA等数

字化协同作业平台，提升运营管理的规范性、协同性、高效

性和执行力。

图1.公司生产基地

1.2,深耕行业13年，不断发展、突破、创新

公司成立以来专注发电动力设备研发、设计、生产，不

断发展革新。2008年07月18日，首帆动力设备制造（上海）

有限公司成立；2014年，首帆动力改制为股份制公司，更名

为首帆动力科技股份有限公司；2015年，首帆动力科技股份

有限公司在全国中小企业股份转让系统正式挂牌；2018年初,

公司启动做市交易；2018-2021年荣获上海市“专精特新”企业

称号；据中国海关数据统计，2019年公司在中国大柴发行业

民族品牌出口额排名第三，行业地位领先；2021年设立首帆

中集、首帆能源、首辅锂电三家公司布局新业务。

图2、公司发展历史

20082014如172018.122020.12021.12021.5

首机动力设备首帆动力改制为股2017年12月6日设公司录截2018年2020隼I月16设立202141^1402021隼5月31日

制造（上海浦限份制公司为立看翌供应处管度上海京“专精设立首机中集冷首机能源科枝江

公司成立首帆动力份理（上海）有队公司轿新-中小企业松科技江苏有限苏漕■限公司

有限公司.林号，贤梅有效公司

期两年.

2012年9月3日设首机动力料技股份有M2018年初公司启动

2019年2月25日设立20204-8/15H<2021年2月，公202147^158

立着机动力科技公司在全国中小企业JR做市文，，共7家界

首机能源美洲公司立高瑞夫兼业（上司再度被评为设立首辅41电

江苏有小公司伶鳍让商提供做市报价及

渤有限公司上海申■寿精科按江苏春限

证券称务

中小企公司

832266.A_

20122015201820192020.82021.22021.7

1.3、股权结构清晰，管理层经验丰富

截止2021年半年度报告，公司前三大股东分别为杜剑峰、

戴静君、上海朗聚投资管理合伙企业，持股比例分别为

53.70%、13.59%、8.50%0其中杜剑峰与戴静君为夫妻关系，

戴静君为上海朗聚投资管理和上海首禾投资管理执行事务合伙

人。杜剑峰与戴静君、上海首禾投资管理、上海朗聚投资管

理为一致行动人。

公司主要有3家子公司，5家孙公司：

1）全资子公司首帆动力科技江苏有限公司于2012年9

月3日设立，负责发电机、发电机组、移动式水泵、新能源

照明设备及相关的零部件研发、制造、销售等。2）全资子公

司首翌供应链管理（上海）有限公司于2017年12月6日设立，

经营范围包括供应链管理，海陆空国际货物运输代理业务，

货物及技术进出口业务等。3）控股子公司高瑞夫泵业（上海）

有限公司于2020年8月5日设立，向全球客户提供中开泵、

渣浆泵、多级泵、化工泵等综合应用解决方案及相关零配件。

4）全资孙公司首帆能源美洲公司于2019年2月25日设立，

计划通过建立制造基地，深度开拓美洲、欧洲的移动灯塔和

混合能源市场。

5）控股孙公司爱极安电力科技（福州）有限公司于2020年

1月16日设立，是公司标准款、经济款产品的代工管理基地。

6）控股孙公司首帆中集冷链科技江苏有限公司于2021年1月

14日设立，经营范围包括货物进出口、技术进出口、进出口

代理、制冷、空调设备制造等。7）全资孙公司首帆能源科技

江苏有限公司于2021年5月31日设立，经营范围包括锂电

池模组制造、储能系统制造、电机及其控制系统研发、太阳能

发电技术服务、新能源原动设备制造等。8）控股孙公司首辅

锂电科技江苏有限公司于2021年7月15日设立，经营范围包

括锂电池制造与销售、混合能源的发电与照明整体解决方案、

新兴能源技术研发、电机制造、输配电及控制设备制造等。

公司管理层履历优秀，行业及管理经验丰富。董事长杜

剑峰曾任江苏省扬中市外贸局外销经理，江苏省镇江市外经

委驻上海办事处外办主任，上海凯尔驰国际贸易有限公司总

经理等，2008年创办公司，历任董事长、总经理、总裁。

2019年公司战略转型，引入美资IT及人力资源出身的总经理

黄桥勇，为公司规范化、数字化不断变革打下基础。

2、传统发电机组业务：应用场景丰富，多年来稳定增长

2.1.行业概况：发电机组产业高速回温，市场需求稳定

全球电力需求量大，全球总发电量稳定增长。全球总发

电量仍然处于稳定增长阶段，尽管受新冠疫情影响，2020年

全球总发电量为26907太瓦时，同比降低0.6%。

图4、全球总发电量（太瓦时）

全球总发电量（太瓦时）-左轴YOY-右轴

备用电源需求量大：1）发展中国家人均电力使用率、发

达国家电网不稳定性无法匹配不断增长的电力需求；2）各国

通信、电力、交通运输、石油石化等要害部门对备用电源的

配置及持续更新换代需求；3）新增基础设施建设增加对备用

电源的需求；4）全球人口的增长和城市化的进程对民用备用

电源的需求增长。

我国是全球发电机组重要出口国，2019年发电机组出口

额全球排名第一。根据世界银行统计，2019年全球主要国家

地区发电机组的出口金额为97.83亿美元，我国发电机组出口

额共计30.66亿美元，位居第一。

我国发电机组出口趋稳，2020年6月后逐渐回温。2020

年发电机组出口形势自6月开始逐渐趋于平稳。2020年全年

我国发电机组累计出口额30.74亿美元，同比上涨0.29%。2

月受新冠疫情的影响，发电机组出口额迅速下降，自3月份开

始出现回暖趋势，但相较2019年同月仍有所下降，直至6月,

同比2019年出现上升趋势。2021年发电机组出口形势回暖并

保持上升趋势。2021年上半年我国发电机组累计出口额17.93

亿美元，同比上涨33.46%。

图7、2019年世界各国发电机组出口排名

■2019年世界各国发电机组出o排名

从分类产品上来看，我国压燃式内燃机发电机组在2016-

2019年出口额较为稳定。2020年，受疫情影响，压燃式内燃

机发电机组的出口额为15.23亿美元，同比下降14.71%o

2021上半年，压燃式内燃机发电机组的出口额为8.66亿美元,

同比增长20.88%,相比去年同期有大幅增长。

出口地区来看，2020年我国压燃式内燃机发电机组出口

额占比为：亚洲54.32%,非洲15.43%,欧洲11.42%,拉丁

美洲10.12%,大洋洲7.23%,北美洲1.49%。出口额排名前

十的国家为:印度度尼西亚、菲律宾、澳大利亚、俄罗斯、越

南、阿拉伯联合酋长国、沙特阿拉伯、泰国、缅甸、智利

图9、我国发电机组累计出口额（亿美元）

我国发电机组累计出口额（亿美元）-左轴

同比增长率-右轴

2.2、公司产品结构完整，应用场景丰富

产品矩阵完备，应用场景广泛。公司主要产品包括柴油

发电机组、燃气发电机组、混合能源发电机组、电源及移动

照明车（灯塔）。发电机组类型分为标准开架型、静音降噪

型、方便移动型。公司与众多国际知名品牌厂家合作，不断通

过采用先进的技术，确保产品性能和可靠性达到国际标准。

作为基础设施建设配套的电源及移动照明车（灯塔）主

要面向电力行业、通信、石油石化、工矿业、制造业、交通

运输、高层建筑、银行金融业、军工以及灾备应急、政府采

购等众多对供电及照明可靠性要求高的行业领域。公司产品

大部分为非标准化产品，需要根据用户的实际使用环境进行个

性化的设计。因此，公司不同批次产品的外观形态、性能配

置都不尽相同。

2.3、发电机组业务营收稳步增长，利润率维稳

公司专注发电机组业务，除疫情影响外，公司多年营收

稳定高增长：2016-2019年公司营收复合增速达27.8%。2020

年受疫情影响，实现营收2.94亿元，同比下降17.88%；毛利

率14.02%,与2019年同期16.49%相比有所下降。2021年上

半年，随着疫情影响退坡，营收增至1.93亿元，同比增长

27.99%；毛利率为13.67%o

图13、销售毛利率与销售净利率（％）

----销售净利率-----销售毛利率

2.4商业模式：标准化&个性化产品双轮驱动

公司针对标准化产品与个性化需求产品采用不同的定制

与销售模式，力求扩宽双渠道：

1）针对标准化产品，采取“授权经销商”和“独家经销商”

模式进行全球营销并提供服务及零配件供应。通过不断提高

自身主机及原材料的采购议价能力，优化工艺流程，降低制

造成本，打造低成本、宽渠道的优势；

2）针对个性化需求的产品，采取“量身定制”、“柔性生

产”模式，致力于为国内、外客户提供移动混合能源及锂电储

能解决方案，为客户降低使用成本，提升客户体验，不断发

挥和提高技术研发和驾驭市场的能力，推行6s精益化生产，

打造高科技、高品质的定制化产品和服务优势。公司正向国

内、外各市场渠道纵深发展，同时建立网络营销模式，利用阿

里巴巴国际站，促进产品线上营销与线下营销无缝对接，利

用网络平台精准定位消费者，拓展销售渠道，优化资源配置。

图14、主要产品采购、生产、销售流程

采购依据（生产订单、BOM、预提

单、采购申请单）（营销）生产订单联系客户

选择供应商、确定性能及价格

物料清单获得产品参数及报价

核准主生产计划

客户确认及签署合同

准备采购单合同及订单采购和外协订单/自制加工订单

个性化解决方案设计

核准半成品、原材料入库/出库

客户付预付款

采购单分发各生产车间生产

根据设计方案下生产订单

定单变更测试

生产安排

供应商送货清理/包装

安装调试及交付客户

叱成品入库

供应商评审发运售后服务及技术支持

3、发力混合能源解决方案新业务，实现质量导向竞争优

势

3.1.着眼全球行业需求，公司积极探索潜力巨大的可再

生能源市场

全球碳排放标准趋严，我国指向创新驱动转型、大力倡

导节能减排，利好清洁低碳可再生能源发电，引导能源行业

调整与发展。随着全球各国陆续宣布气候变化相关政策与法

律，碳排放标准愈发严格。同时，为了应对经济风险，适应科

技发展需要，我国将国内经济发展模式指向创新驱动和转型

升级，逐步形成以技术、品牌、质量、服务为核心的竞争新

优势。2021年3月，中央财经委员会第九次会议将“3060目标”

纳入“十四五”规划建议，强调把碳达峰碳中和纳入生态文明

建设整体布局。强有力的国家政策将促进我国产业结构布局

和能源结构布局的深度调整，从而引导能源技术的深刻变革。

全球电力需求量高，降本节排可再生能源市场规模大。

疫情限制了商业和工业活动，2020年全球电力需求下降约

1%O发达经济体在2020年下半年复苏，在中国等主要新兴

经济体经济活动反弹和快速增长的支持下，预计2021年电力

需求将增长4.5%。同时，在较低的成本与持续的政策支持下,

全球可再生能源头投资将不断增长。

图16、全球可再生能源投资（单位：十亿美金）

全球可再生能源发电装机容量总额与增额持续走高，未

来可期。国际能源署表示，预计太阳能发电量将在未来10年

引领可再生能源供应的激增，在当前条件下，可再生能源将

占全球发电量增长的80%。到2025年，可再生能源有望取代

煤炭，成为主要的发电方式。根据IEA测算，在“更快创新情

景”中，到2050年，全球电力消费量将是目前的2.5倍，相当

于每三年增加目前美国全年的发电量。如果要满足未来新增

的电力需求，30年内，全球可再生能源平均年度新增装机规

模需要达到700吉瓦，是2019年新增装机容量的4倍。

3.2、全球储能蓝海市场高速增长，公司加入储能新赛道

清洁低碳可再生发电的不稳定性，带来“储能''的全球巨

大蓝海市场。截至2020年底，全球已投运储能项目累计装机

规模达到191.1GW,同比增长3.4%。其中，电化学储能建设

周期短且安装方便，使用范围广并且发展潜力巨大。目前全球

储能技术的开发主要集中在电化学储能领域。截至2020年底,

全球电化学储能累计装机规模达到14.2GW,同比增长49.6%。

当中，锂离子电池的累计装机规模最大，达到了13.1GW,电

化学储能和锂离子电池的累计规模均首次突破10GW大关。

2020年，中国新增投运电化学储能项目占全球总项目的33%,

在电化学储能方面略有领先。

图20、全球电化学储能累计装机规模及增速（单

位：MW,%）

3.3、公司业务转型升级：多项新产品投入批量销售

针对全球与我国能源发展趋势，实现战略转型进行业务

升级、开辟新赛道。公司从2018年提出战略转型，从柴油及

燃气发电设备供应商向移动混合能源及锂电储能解决方案提

供商转型，从纯化石能源向混合能源（减碳+储能）转型。在

2021年5月、7月分别成立首帆能源科技江苏有限公司和首辅

锂电科技江苏有限公司，标志着由“传统化石能源发电设备制

造商”升级为“世界级移动混合能源及锂电储能解决方案提供

商''的以储能为中心的转型。目前公司已形成批量销售的转型

业务产品包括混合能源发电机组、混合能源微电站、锂电储能

产品、5G基站应急电源车等。

表6、首帆动力转型业务产品应用场景与解决方案

使用产品应用场景困片

具备对不同能源投放和解列的

混合能源

智能控制，适应不同的用电客户

发电机组

和用电环境.通过在发电机组和

（发电机

储能锂电池之间的合理切换，达

组+锂电

到降低油耗、减碳排放、调节功

储能）

率变化的目地.

混合能源离网功率：12KW、16KW、

微电站20KW、25KW.28KW

（风能+太选配:打井机+深水泵+水处理、

阳能+柴冰箱+医疗床、办公室，厕所、

发蚀能）LED、摄像头

5G基站

应急电源通过性强，绿e无碳，无噪音，

车+锂电自由并机,快速到达,设计紧凑,

池零碳方自充电续航，快速供电/换电

案

3.4、公司竞争优势明显：销售渠道覆盖多国+研究水平

过硬

经销商网络架构完善、覆盖多国家多地区，新品销售具

有先发优势。公司传统业务部分采取“独家经销商”+“授权经

销商”模式进行全球营销，目前已积累了60多家经销商，遍

布美洲、欧洲、大洋洲、非洲I、中东地区及东南亚，已在全球

120多个国家和地区建立经销商网络。在新业务与新产品上市

后直接提供销售渠道，节约时间成本，掌握先发优势。此外,

公司拥有20多位专注国际业务的外销精英。

致力于产品研究与升级，获得多项专利与产品认证证书

具有技术优势。据国家专利查询网站数据，公司及全资子公司

首帆动力科技江苏有限公司共有5项发明专利、86项实用新

型专利、8项计算机软件著作权，另有3项处于实审阶段的发

明专利。

公司对于发电从研发需求侧入手，跟踪新产业技术前沿,

在新能源、清洁能源领域，不断突破，创新产品，加强新产

业技术攻关的能力，持续加大科研投入力度。通过建立对外

合作的协同机制，拓展高校、孵化机构、风投基金等合作渠道,

打造开放式的创新合作体系，创新发展继续深入；积极利用

网络化、智能化拓展服务领域，加快企业从传统制造业向制

造服务业转型。通过云端控制，实现产品运行的大数据收集、

管理、分析与应用，并最终完成从生产制造商向提供移动混合

能源及锂电储能解决方案专家的战略转型。公司携手同济大学、

扬州大学及国际专业混合能源技术团队，致力于研究、开发

混合能源发电机组、混合能源微电站、混合能源灯塔、微风

发电机、5G电动车载移动电源、锂电储能系统等

表7、首帆动力专利证书一览

致力于培养研究性人才，研究费用较高，研发人员占比

较为稳定。2019年研发费用同比减少42.44%,主要因为公司

加大自主研发，减少委外研发费用。2020年研发费用期末较

2019年同期减少28.02%,主要由于疫情影响，研发项目进度

放缓影响。2021年上半年研发费用期末较上年同期增加

16.96%,研发项目进度正常开展。公司研发人员总计人数和

研发人员占员工总量比例较为稳定，2020年公司研发人员占

员工总量比例达到了29.27%o

精益求精的13年制造企业，不断提升产品质量与效益：

1）基于13年企业发展的底蕴，公司积累了丰富的实操经验,

打造精细化生产助力产品升级。公司位于江苏海门港新区的

现代化制造基地建筑面积达到3.4万平米，年生产能力1.2万

台套发电机组。全新的制造基地配置有专业、齐备、先进的

符合国际标准要求的产品加工、喷涂、组装和检测设备，致

力于为全球客户提供最及时、最个性化的解决方案。基地内

生产硬件设备齐全，设有独立生产线、恒温测试房、引擎存储

区域等多种生产安排。2）数字化助力生产管理一体化，提升

流程效率与产品质量，形成质量导向生产运营。公司目标进

一步强化原材料、零部件、工艺和技术等制造基础，推进精

益生产，完善PLM产品全生命周期管理系统、ERP企业资源

规划、CRM客户管理、MES生产管理系统、0A办公管理系

统，进而提升运营能力和产品质量，不断由低成本竞争向质

量效益竞争优势转变。

图22、公司研发费用（万元）

研发费用（万元）YOY-右轴

4、财务分析

公司营业收入与归母净利润2020年受疫情影响较大,

2021年上半年大幅回升，销售净利率有所提高。面临对外贸

易环境恶化、风险上升的困难，2020年公司营业收入比2019

年同期有所下降，但公司整体发展保持平稳、有序态势。2020

年公司实现营业收入2.94亿元，同比下降17.88%。归母公司

净利润为0.041亿元，2019年同期0.17亿元，同比下降

76.65%,主要由于人民币汇率上升导致的利润下滑。毛利率

为14.02%,与2019年同期16.49%相比，有所下降。

2021年上半年公司根据国内经济运行稳步增长的形势快

速调整应对，在深耕国外市场的同时，积极开拓国内市场，

营业收入比上年同期有所增长，公司呈健康、快速发展的态

势。公司在2021年上半年实现营业收入1.93亿元，去年同期

为1.51亿元，同比增长27.99%o归母公司净利润为977万元,

去年同期823万元，同比增长18.63%。毛利率为13.67%,与

去年同期14.25%相比，有所下降。

图25、公司营业收入（亿元）

营运能力来看：自2019年，公司存货周转率与应收账款

周转率均有所下降。2021年上半年公司存货周转率为1.68,

应收账款周转率为9.06。2021年上半年公司采取保守经营策

略，控制采购数量，积极消耗库存，加快存货周转，降低企业

风险，存货周转天数有大幅降低，应收账款周转天数有所下

降，公司运营效率更高。

公司资产负债率较为稳定，流动比率与速动比率有所提

升。公司自2019年资产负债率稳定在50%以下，有上下浮动,

2021年上半年资产负债率为47.37%o公司流动比率与速动比

率均有所提升，2021年上半年流动比率达到1.7,公司有良好

的短期偿债能力。

图28、存货周转天数与存货周转率

一^■•存货周转率（％）-右轴

美国储能市场专题报告：政策驱动.商业模式

成熟

1美国储能市场：电化学储能成为增长新引擎

2050碳中和目标确立，加速可再生能源发展

美国设定2035年实现无碳发电，2050年实现碳中和的目

标。美国作为当前世界第一大经济体，是一个碳排放大国。

减少碳排放、加快能源转型势在必行。拜登在领导人气候峰会

上宣布，到2030年将美国的温室气体排放量较2005年降低

50%,到2035年通过向可再生能源过渡实现无碳发电，到

2050年实现碳中和目标；并呼吁各国采取坚决行动，力争将

全球平均气温较工业化前水平提高控制在1.5摄氏度内。各州

政府也陆续提出100%可再生能源计划，要求在2030-2050年

间，逐渐达成100%清洁能源发电。

美国可再生能源装机容量大幅提升。为达成碳中和目标,

美国加速推进电气化计划，推动可再生能源成为发电主力。

根据EIA统计，2020年，美国新增光伏装机12.3GW,在疫

情影响下仍达到了历史最大容量增幅；新增风电装机17.1GW,

可再生能源（包括风能、水电、太阳能、生物质能和地热能）

产生了创纪录的8340亿kWh的电力，约占美国总发电量的

21%o可再生能源有史以来首次超过核能（7900亿kWh）和

煤炭（7740亿kWh）o

储能为电网安全稳定运行提供保障。随着新能源装机容

量的不断增加，其本身的波动性、随机性与间歇性给电网带

了极大的冲击，导致了供需不匹配、波动性大等问题，影响了

电网的安全稳定运行。近年来随着光伏、风电装机的进一步

增加，电网本身的调节能力远远不足。储能可以灵活应用于供

电侧与用户侧，通过充放电进行调节，可以减小波动性、平滑

出力、存储过量的光伏风电资源，在提高新能源发电比例的

同时，维持电力系统的安全和稳定，是能源转型道路上的必经

之路。

美国储能发展迅速，加州引领行业发展

美国储能装机容量快速增加，其中加州是美国最大的储

能市场。根据BNEF统计，2020年全球储能市场新增规模达

到5.3GW/10.7GWho根据WoodMackenzie和ESA统计,美

国2020年新增储能装机量达1.46GW/3.48GWh,功率容量占

全球市场27.5%,能量容量占全球市场32.5%。美国2020年

电化学储能装机新增LlGW/2.6GWh,是储能装机主要的增长

动力，同比增长207%。截至2020年底，美国累计储能装机

量达到2.7GW/5.8GWh,同比增长84%,成为全球仅次于韩

国的第二大储能市场。

加州是美国最大的储能市场，装机容量占全美超60%。

就电化学储能而言，截至2020年12月，新增装机量前五的

州占美国电化学储能功率容量的68%以上，其中加利福尼亚

州的份额最大，装机量566MW/930MWh,德克萨斯州、伊利

诺伊州、马萨诸塞州、夏威夷州和西弗吉尼亚周的功率容量

均超过50MWo

04:美国储能新增装机容量

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从储能方式看，抽水蓄能仍然占据储能市场主力，未来

发展主力将集中在电化学储能。根据美国能源部列示的储能

项目统计，截至2020年12月，抽水蓄能占累计装机量的

92%,电化学储能占比3%。电化学储能中，锂离子电池累计

装机占比65.9%。抽水蓄能仍占据储能市场的主力，度电成

本最低，但是它受到地理位置的约束，大多是1970年代和

1980年代初安装，2000年以后装机容量极低。随着技术的快

速发展，电化学储能成本降低，可靠性提高，从新增装机容量

来看，电化学储能正逐渐成为发展主力。根据EIA统计，电

化学储能占据了目前美国储能新增市场的90%以上，其中以

锂离子电池储能为主，占据电化学储能的90%以上。

抽水蓄能累计装机占比最高，2010年后新建放缓

2020年美国抽水蓄能累计装机占比九成左右，但新建放

缓。根据NREL统计，截至2020年，累计装机容量22.9GW,

占美国储能市场九成左右，主要用于提供4-16小时的长时储

能。抽水蓄能利用负荷低谷时的电能将水抽到高处，负荷高

峰时期在利用水的势能发电，可用于调峰、调频、调相、稳

定电压、事故备用等，技术最为成熟、综合效益高、装机规模

最大。但它存在三个较为明显的缺点：1）建设受地理位置限

制，且面临长距离输电的问题；2）电站初始投资大，高达数

亿美元，与风光资源适配性差。

美国在上世纪70-80年代建设了大量抽水蓄能电站，起

步很早，装机容量从1960年的0.2GW到2020年的22.9GW,

复合增速8.22%o但是随着美国对抽水蓄能电站的环境监管日

益严格，项目的审批和建设时间长达10年左右，不确定性高,

回收周期长不被投资方看好，所以2000年以后几乎没有新电

站建成。针对这个问题，华盛顿众议员凯茜・麦克莫里斯・罗杰

斯和丹・纽豪斯提出一项法案，旨在进一步加快抽水蓄能电站

审批进程，目前美国也在规划新的抽水蓄能项目，根据DOE

统计，美国在2015-2019年间，5家开发商提交了许可证申请,

FERC（联邦能源管理委员会）发放了两个许可证。

图7：美国抽水蓄耗新增装机量（GW）

电化学储能接棒，成为新的增长动力

锂电池储能占据主要市场份额，银基、铅酸电池早期应

用较多，正逐渐被锂离子电池、钠硫电池、液流电池替代。

根据Woodmac统计，2020年美国电化学储能新增装机容量

l.lGW/2.6GWh,同比增长207%,累计装机容量

2.7GW/5.8GWho电化学储能主要包括镇基电池、锂电池、铅

酸电池、钠硫电池、液流电池等。其中，镁基电池和铅酸电

池较早应用于储能，但受限于其本身性能，正逐渐被替代。

根据EIA统计，锂电池因其出色的循环次数、能量密度、

响应时间以及相对较低的成本占据了90%以上的市场。钠硫

电池能量和功率密度高，能量转换效率高，是一项基于丰富材

料的成熟技术，但其需要在高温熔融环境下运行，成本高昂，

根据EIA统计，截至2019年底，有2%的装机容量和4%的能

量容量使用了钠硫电池储能。液流电池是一项新兴技术，循环

次数多，转换效率高，但能量密度低。2016年，Avista

Utilities在华盛顿州安装了第一个大型液流电池储能系统，截

至2019年，大型储能系统中约1%使用了液流电池。

光储共建将是未来储能发展的增长点。根据EIA统计，

截至2020年底的累计装机容量中，62%的电化学储能是独立

运行的，38%是与其他发电厂共建，其中30%是与风电、光伏

电厂共建，8%是与化石燃料电厂共建。未来光储共建将是新

增长点，EIA根据在2021-2023期间计划安装的储能形式，预

测美国将安装超过10GW的大型储能系统，并将新能源+储能

的比例从30%提升到60%o

目前美国用户侧储能的渗透率较低，由于独立住宅数量

大，市场远未饱和，且用户侧储能自发自用，经济性强，用

电可靠性增加，未来市场巨大。长期来看，根据NREL预测,

2050年美国储能总装机将超过200GW,虽然目前抽水蓄能占

据了九成左右的市场，未来电化学储能是主要的增长动力，

其中当前新增装机以2h和4h储能系统为主，未来逐渐向长时

储能发展，以4h和6h储能系统为主。

图11：美国储能系统未来新墙装机容量预计（GW）

储能成本会较大程度上影响未来储能的发展。由于未来

电化学储能是主要增长动力，在预测储能装机容量时，NREL

设置了基于三种不同的储能电池成本情景。基于适度的电池成

本，2050年美国储能装机可以达到213GW,是当下装机容量

的近十倍。而在低电池成本的情境下可以达到超380GW,高

电池成本下达到132GW。不同的成本下，到2050年可以相差

近250GW,可见电池成本会影响未来储能的发展方向。

2发展动力：政策支撑叠加市场化成熟，加速行业发展

原因1：美国大力支持储能行业的发展，ITC激励效果明

联邦政府于2006年提出ITC(联邦投资税收抵免)政策,

鼓励用户安装可再生能源发电系统，可以进行一定的税收抵免,

目前ITC政策已经推广至新能源与储能的混合项目，最高可

以抵减30%的前期投资额，推动了新能源配置储能。2008年

联邦为储能进入电能批发市场提供制度保障，2013年提出输

电网运营商可以选择从第三方直接购买辅助服务以及电储能提

供辅助服务的结算机制。2018年FERC发布841号法案，要

求系统运行商消除储能参与容量、能源和辅助服务市场的障碍,

使得储能可以以市场竞争的方式参与电力市场。

2020年，美国国家能源部正式推出储能大挑战路线图，

这是能源部针对储能的首个综合性战略，要求到2030年建立

并维持美国在储能利用和出口方面的全球领导地位，建立起弹

性、灵活、经济、安全的能源系统。2021年9月4日，美国

能源部公布“长时储能攻关”计划(LongDurationStorage

Shot),宣布争取在10年内将储能时长超过10小时的系统成

本降低90%以上，美国能源部预算中将为储能大挑战计划资

助116亿美元用于解决技术障碍。

各州也陆续设立了相应的储能目标，推动储能项目切实

落地。加州早在2013年就要求IOU到2020年采购1325MW

储能，并于2024年前运营。马萨诸塞州要求2025年完成储能

目标1OOOMWh,新泽西州到2030年储能预计达到2000MWh,

弗吉尼亚州到2035年达到3100MWo

原因2：储能市场化机制成熟，经济性快速提高。

美国加快推进储能的市场化进程，及时获得相应收益，

目前已经有了较为完善的市场机制。美国成熟的电力市场体系

为储能参与市场竞争获得经济性创造了良好的条件。

美国电力体系的市场化成熟，形成了由联邦层面的

FERC（美国联邦能源监管委员会）和NERC（北美可靠电力

公司）以及州层面的PUC（公用事业委员会）监管的市场体

系。美国的电力系统被划分为东部网（EasternInterconnection）、

西部网（WesternInterconnection）和德州网（ElectricReliability

CouncilofTexas,ERCOT）三大区域电网。在电网内划分为多个

区域市场。市场主体是RTO（区域传输组织）或ISO（独立系

统运营方）。

RTO负责组织电力市场内的电能买卖；ISO负责管理最

终市场，组织平衡发电与用电负荷的实时市场。电力的发、输、

配、售由市场内独立或一体化的公司承担。发电企业负责生产

和出售电能，同时提供电力辅助服务。输电公司拥有输电资产,

在ISO的调度下运行输电设备，配电公司负责运营配电网络。

在用户端，大用户可以通过批发市场与发电企业直接通过竞价

购电，有的大用户可以作为负荷调节资源参与辅助服务，有

些大用户也可以通过售电公司零售购买电力。不愿意或者不

能参加批发市场买卖的小用户可以通过售电公司零售商购买所

需的电力资源。

(B13：美国电力市研悟构

监

管联邦监管机构州监菅机构

机

构FERCNERCPUC

输电公司・

发电公司・

Investor-a/vnedutilities

电Publicpowerutilities

力Cooperatives

FederalpowerprogramsISO/RTO批发电力

批

Independentpowerproducers

发

•CAISO・PJM批发价格售电公司

市•NYISO•MISO

场•ERCOT-SPP7g电力零售价格//零售电力

批发价全

批发价格•MISO-ISONE

•ISO-NE

输电价1电力公司・

批发电力•AESO

输电业务•IESO

配电公司・

零零售价格

售售电力写售电力

市电力流向

电力用户

场零售价格

美国储能应用场景包括表前(FrontoftheMeter,FTM)

和表后(BehindtheMeter,BTM),对应于国内应用场景的

划分，表前通常指电网侧和发电侧，表后指用户侧，包括家庭

和工商业。目前美国表前侧储能市场分属于不同的区域电力

市场，目前较大的为PJM市场、CAISO市场、ERCOT市场

等，储能的市场供给参与方包括IPP(独立发电商)、IOU

(投资者拥有的公用事业端)等。根据EIA统计，截至2019

年，IPP拥有美国大型电化学储能现有功率容量的56%,IOU

拥有20%,而针对能量市场，IPP拥有38%,IOU拥有36%o

其中，PJM市场主打功率市场，IPP在PJM市场中拥有主导

地位；CAISO市场主打能量市场，IOU在CAISO市场里有面

向能源的主导地位。储能在表前市场应用有调频、备用、黑

启动等，其中调频和备用实行实时市场调度、需求响应系统配

置，黑启动实行签订协议获得收益。表后市场由于ITC政策、

SGIP等政策，用户可以获得一定数目的成本补贴，叠加峰谷

套利等，具备良好的经济性。以下我们会对表前和表后市场储

能的经济性和市场空间进行分析。

014:2019年美国电化学储能累计装机量所有权分布

功率容量能量容量

■cooperative

■municipal/govt-owned

■commercial/industrial

二宗@走来智库

3美国储能应用场景分为表前和表后两大类

根据储能时长，可以分为短期、中期和长期储能。抽水

蓄能、压缩空气储能、储热蓄冷、各类容量型电池等储能时

长大于4h,属于长期储能，可用于电网调峰调频、备用容量

等。短期、中期储能，如铅酸电池、部分锂电池、电磁储能,

储能时长在2h以下，可用于调峰调频、平滑出力、紧急备用

等。

根据储能的应用场景，通常将美国储能市场分为电表前

（包括发电和电网），与电表后（包括家用和工商业）。根

据BNEF统计，2020年美国公用事业端安装了大量的储能，

新增装机852MW,同比增长297%,占当年新增80%,是过

去一年的主要增长动力；户用储能则是去年的第二大市场，

新增装机154MW,同比增长63%,占当年新增15%；工商业

储能新增装机55MW,同比下降24%,占当年新增5%。

图15：2020年美国市场新增电化学储能功率容量的应用场景分布

工商业,5%

么元@来来雪库

表前市场主要用于调峰、调频等电力辅助服务和发电侧

能量存储

表前市场主要应用有调峰、调频、旋转备用、备用电源、

存储过剩的可再生能源发电、平滑可再生能源出力、负载管

理等。根据BNEF统计，2020年美国新增储能主要来自于表

前市场，装机占比高达80%。新增电化学储能中表前市场装

机量852MW,同比增加297%。不同区域也对应着不同的储

能需求，PJM市场的大型储能系统主要用于电网调频；加州

则用于电网调峰、负载管理等；MISO的储能系统主要针对

于调峰调频；阿拉斯加、夏威夷等地因其本身电网系统较为独

立，储能系统的作用更加多样化，致力于提高电网的可靠性。

根据EIA统计，2019年度美国储能累计中级中73%的能量容

量用于调频。

成本下降，收益方式多样，助力电表前储能快速发展

表前市场储能的经济性提高依赖于储能系统成本的降低。

目前成本较低的方式为抽水蓄能和锂电池储能。根据BNEF,

2020年全球储能电站的成本为$300/kWh,对比2018年的

$360/kWh已经有了明显的下降，电池技术下降至2009年度

的十分之一。2020年12月，美国能源部首次发布《能源大挑

战路线图》（ESGC）,提出了一些关于价格的未来发展目标,

计划到2030年将储能平准化成本降至$0.03-0.05/kWh,将储

能系统成本降至$200/kWho

@）17：储能成本降低趋势

400

350

300

2S0

200

150

100

50lllllllllllll

0

201620192020E2021E2022E2023E2024E202SE2026E2027E2026E团。坐2华J

■mASPACKM*(«7cAWh)・PCS癖(»5tAWh)(ftjtAWh)K7M=/./|一目J干

美国表前储能市场收益方式主要有能量市场、电力辅助

服务、峰谷套利和输配电价。1）储能参与能量市场，通过日

前和实时市场竞价，获得出清收益。2）储能参与电力辅助服

务，主要市场化运营调频、备用、黑启动等，其中调频和备

用可以通过日前市场和实时市场进行竞价，最终根据实际出

清价格获得收益，黑启动主要通过签订长期协议。3）峰谷套

利：目前美国峰谷价差较大，在0.1-0.2美元/kWh之间，且

有着逐年拉大的趋势，储能项目可以通过在谷电价时充电，峰

电价时放电获取收益。4）另外与国内市场不同的是，美国大

多大型电力公司均为发输配售一体化，部分储能成本可以通

过输配电价传送到用户端。市场将电量与调频、备用联合出清,

终端需按照辅助服务负荷占总负荷的比例购买相应服务，将

电力现货与辅助市场联系起来，将成本传递到用户端，可以获

得输配电价、辅助服务、备用的收益。

加州定义三个储能资源模型准入市场：代理需求响应资

源（PDR）、分布式能源（DER）和非发电资源（NGR）,

主要以NGR模式参与。加州是美国一个较为成熟的电力市场,

它是美国储能能量规模最大的州，占到已投运项目44%的能

量规模和18%的功率规模。加州储能以提供能量服务为主，

应用领域多样化。CAISO储能项目的平均功率规模为5MW,

平均储能充放电时长为4小时。目前加州62%的储能装机规

模是由SCE和SDG&E等公共事业公司采购和应用的，主要

解决储气库泄漏带来的供电稳定性问题，满足CPUC发电资

源至少提供4小时备用容量的要求。

不同的储能系统可以根据自身的容量、储能市场、功能

特性等选择特定的模式。DER模式为小型储能系统通过聚合

的形式形成一个虚拟节点，参与电力市场，但由于涉及输配电,

且每个系统都需要配置监控与遥测设备，导致成本较高，占

比较少。目前加州主要采用NGR模式，是储能主要的收益来

源，定义为“具有连续运行区间，既可以发电又可以耗电的资

源为促进储能在电力市场的灵活使用，加州制定了专门的

调频能量管理方案(REM),允许储能资源参与双边容量市场，

电能量市场和辅助服务市场。PDR模式以需求侧为主，根据

价格信号调整出力，主要应用于能量市场和备用市场。

据测算，目前美国市场光伏+储能项目，利用储能参与调

频服务，项目IRR超过5%,具有经济性。根据DOE的数据,

发电侧光储系统100MW光伏配备60MW/4h储能系统投资成

本为I860。万美元，约70%为设备费用，其中ITC政策可以

补贴设备部分的26%。工作年限20年，光伏首年发电量约

20万MWh,首年利用小时数为2000h,光伏组件衰减系数

0.01,储能年衰减系数为0.01。光伏多发电量存储与储能系统

中，储能系统参与调频市场获得收益，光伏发电通过电力市场

批发价格获得收益。其中，调频收益分为容量收益和调频里

程收益，电力价格采用平均电力批发价格。维护费用按照前

十年每年1%,后十年每年2%。20年后残值率为5%。电站配

备5名员工，年平均工资10万美元，每年提高5%。通过经

济性测算得，项目IRR为4.8%,投资回收期12.37年。即使

在无补贴的情况下，当成本下降幅度超过20%时，IRR超过

5%o随着未来光储电站的持续降本，经济性会得到进一步的

提高。

国21:光储电站IRR对系统投资成本变化的敏感性分析

0.0%

0-5%-10%-15%-20%-25%-30%

光储系统成本变化幅度9元@先来管库

表前市场空间预计2025年达至I]25.3GWh

表前市场增长来自新能源+储能和独立储能电站参与电力

辅助服务。在新能源发电配置储能的市场，考虑到光伏发电

的波动性为日内波动，风电波动多为季节性波动，光伏配置短

时储能的适配度更高，对光伏+储能和风电+储能按照不同的

配置比例预测。我们按照光伏配储能当期配比8%储能时长2

小时，远期配比20%储能时长3.5小时来估算，风电配储能按

照配比3%储能市场2小时，远期配比15%储能市场3.5小时

估算。我们预测，美国2025年新能源发电配套储能电站新增

装机容量为19.3GWh,其中光伏配套12.61GWh,风电配套

6.7GWho

对于独立储能电站，主要参与电力辅助服务市场，提供

调峰、调频、黑启动等服务。根据最大用电负荷推测电力市

场的调频容量需求，储能在调频市场的渗透率由2%提升至

20%,预计2025年调频储能新增容量0.7GWh。根据日发电

量推测电力市场的调峰容量需求，预计2025年调峰储能新增

容量5.3GWho

表后市场安装于家庭和工商业用户侧，发展迅速

表后市场对应于安装在户用和工商业的储能容量。根据

BNEF统计，电化学储能中，2020年表后市场新增209MW,

其中新增户用装机154MW,同比增加63%,装机占比15%；

工商业2020年新增装机55MW,同比降低24%,装机占比

5%o美国工商业电价低于居民电价，表后市场由户用和工商

业储能共同组成，其中工业储能较少。目前来看，表后储能基

本与光伏发电捆绑安装，白天阳光充足，可以自发自用，多

余的电量可以储存下来夜晚使用。另外，峰谷套利，即谷电价

充电，峰电价放电模式，也降低了综合用电成本。

美国表后市场户用和商业市场较大，加州外以户用为主。

目前最大的表后市场位于加州，根据EIA统计，截至2019年

加州累计装机容量326MW,占据全美装机容量的86%,其中

40%用于商业区域，32%用于住宅区域，14%用于工业区域。

2019年夏威夷22MW,其中18MW用于住宅区域，4MW用

于商业区域，德克萨斯5MW,其中4.6MW用于住宅区，亚

利桑那州5MW,其中4.6MW用于住宅区。

S22:美国小型电化学储能系统功率容量应用场景分布

商出,40%

户用.11%

商业，3%

6户用,32%

当票@左来雪库

用电可靠性需求和经济性驱动表后市场发展

电网不稳定和经济性利好造就了表后市场的快速发展。

一方面得益于美国税收政策的激励，安装储能能够获得一定

数额的税收抵免，降低了储能的投资成本，同时储能本身成本

的降低、峰谷价差的逐渐拉大、光储系统自发自用等，都大大

提高了安装储能的经济性。另外，由于美国电网系统相对独

立，不能跨区进行大规模调度，且超过70%的部分已经建成

25年以上，系统老化明显，出现了供电不稳定、高峰输电阻

塞、难以抵抗极端天气等问题，叠加2021年疫情和暴风雪叠

加造成的德州大面积长时间停电的影响，居民提升用电可靠

性的需求大幅提高，户用储能需求也随之大幅提升。

家庭安装光储系统可以获得明显的经济收益。根据伯克

利实验室的统计，截至2020年表后侧安装储能容量约为

1000MW,其中550MW与太阳能光伏配对。目前绝大多数户

用储能与光伏配对（80%）,非住宅储能只有40%与光伏共

建。美国户用光储共建比例最高的是夏威夷州，其次是力口州。

电化学储能系统的成本逐年下降，目前光储系统的成本在

$5/W,联邦范围内安装光储系统可以获得ITC税收减免30%,

亚利桑那州、加州等提供额外的光储系统退税，用户可以通过

峰谷套利、自发自用等方式节省用电费用。光储系统使用5-

10年之后可以回收部分成本。综合计算后系统可以获得$500-

1000/kWh的经济收益。

图24：美国户用储能安装比例

ResidentialStorageAttachmentRate

PercentofannualPVinstallswithstorage

根据BNEF统计，户用储能系统费用在$684/kWh左右，

美国目前最常用的为13.5kWh,假设安装一套户用储能7kW

时长为2h的系统。根据SEIA,户用光伏系统硬件和安装费用

$2930/kW,一套户用4kW的光伏系统价格为$11720。对于一

个加州典型家庭，假设安装光储系统ITC补贴26%,SGIP补

贴$200/kWh,SASH（单户家庭可负担的太阳能计划）补贴

$2000o根据EIA统计，美国2020年人均每月用电量约为

369kWho一家四口年用电量为17712kWh。

根据AlectraUtilities提供的电力分时价格计划，采用峰

谷平电价，见下表。每日早11:00至下午5:00为用电高峰期,

电价$0.17/kWh,晚7:00至次日早7:0为谷电价$0.082/kWh,

其余时间为平电价。工作日每日高峰时期用电量占总用电量

的20%,平电价占50%,谷电价占30%。美国每年法定节假

日12.5天，一年周末52个，合计116.5天，工作日248.5天。

光伏和储能设备维护费用按照每年1%计算。我们选择四个基

本情景：不安装光伏或储能、安装光优、安装储能及安装光储

系统。

根据计算结果，十年里，四种情景下光储系统的每年电

费比不安装光伏和储能系统低59%；安装光伏比不安装低

38%；由于美国居民用电量高，且峰谷价差大，安装储能的年

用电费也比不安装低12%。综合设备成本、设备维护费用及

电费来看，相比于不安装的情景，在全寿命周期内，安装光

储及单独安装光伏都具备一定的经济性，单独安装光伏的累计

成本为$23918.93,安装光储系统的累计成本为$22422.01。使

用时间超过8年，安装光储系统相比于其他方案跟节约成本。

图26:四种情景下每年居民电费

一―不安装

一—储能

光伏