关于储能,一篇就够了

价值洞察 更新于2023-06-08 09:46:04

到2025年,储能的增速比光伏、风电更高,景气度较高,叠加相关公司股价经过充分调整后,值得关注。

一、储能的应用领域

从电力系统角度看,储能的应用场景可分为 发电侧、输配电侧和用电侧 三大场景。

二、储能的主要三种商业模式

储能的商业模式主要分为三种:新能源减少弃电、电力辅助服务、减少用电成本。

表前与表后市场:按照安装位置的不同,可将储能电站分为表后与表前市场,由于户用、工商业储能一般放在电表后,一般称为表后市场,地面电站或输电线路中间的储能在电表前,称为表前市场。

不同应用场景对应不同储能电池,分为功率型、容量型、备用型、能量型。

1)平滑间歇性电源功率波动,这种场景需要功率型储能技术。功率型指要求有快速响应能力,但一般放电时间不长,对应功率型储能电池(速度)

2)减小峰谷差,提高电力系统效率和设备利用率,这种场景下大部分需要容量型储能技术,对应容量型储能电池(容量)

3)增加备用容量,提高电网安全稳定性和供电质量,需要UPS备用型的储能技术,对应备用型储能电池

4)复合型应用,尤其是电网侧应用,参与调峰调频和紧急备用,需要复合型或者是能量型的储能技术,对应能量型储能电池

三、储能的技术路线

锂电/钠电储能有望成为主流方案,储氢未来可期。

几种储能技术介绍:

锂离子电池储能

锂电池储能材料体系以磷酸铁锂为主,电池向大容量方向持续演进。根据工信部要求,储能型电池能量密度≥145Wh/kg,电池组能量密度≥110Wh/kg。循环寿命≥5000次且容量保持率≥80%。当前的电化学储能尤其是锂电储能技术进入了一个新变革周期,大电芯、高电压、水冷/液冷等新产品新技术逐渐登上舞台,储能系统向大容量方向在持续演进。

2022年储能锂电池全年出货量达到130GWh,同比增长170.8%,增速超过动力电池。从细分赛道来看,电力储能、户用储能、便携式储能电池出货量攀升。其中户用储能出货量增长最快,增速超3.5倍,电力储能、便携式储能增速均超2倍。而通信储能电池出货量有所放缓,在2022年储能负增长,同比降25%

钠离子电池储能

与锂资源相比,钠资源储量非常丰富,所以在大规模应用的场景下,钠电池没有明显的资源约束。而且,钠电池的正极材料、集流体材料的理论成本比锂电更低,在完成产业化降本之后,其初始投资成本有望较锂电更低,可以锂离子电池40-50%的成本优势达到锂电池70%的性能,可以填充到对能量密度要求不高的市场如储能当中。

技术特点:成本低、安全性高、高低温性能较好;能量密度低、循环寿命低。

发展应用:主要应用于备用电源、两三轮车、电力系统调峰、调频、通信基站等。

关键技术:新型电极材料、高倍率硬碳、高电化学稳定电压电解质、干法电极工艺等。

铅酸电池储能

液流电池储能

液流电池是正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。根据电极活性物质的不同可分为铁铬、全钒、锌溴等,铁铬和全钒两种为目前主流商用方向。

技术特点:规模大、寿命长、功率和容量分离;价格较高、能量密度低、效率相对较低。

发展应用:应用于备用电源、电动汽车、电力系统调峰、调频、可再生能源并网、分布式供能等。

关键技术:全钒液流电池技术、锌溴液流电池技术、铁铬液流电池技术、有机体系液流电池技术。

四、电化学储能产业链

电化学储能以锂电为主,锂电储能系统主要由电池组、储能变流器(PCS、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)以及其他电气设备构成,其中电池组的成本占比近60%PCS10-20%,其他成本约占20-30%

电化学产业链主要参与方:

全球储能电池出货分布:

储能系统集成商排名:

国内系统集成商包括三类参与者,分别为以比亚迪、南都电源为代表的锂电池生产商,以阳光电源、科陆电子为代表的PCS厂商,以及以海博思创为代表的独立系统集成商。

储能变流器(PCS

储能变流器(PCS)又称储能逆变器,是连接储能电池系统和电网的双向电流可控转换装置,能够在电网和储能系统间精确快速地调节电压、频率、功率,实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出。其不仅能满足传统并网变流器对直流电转换为交流电的逆变要求,还可满足储能系统“充电+放电”带来的双向变流需求,具有对电池充电和放电功能,可用于光伏、风力发电功率平滑、削峰填谷、微型电网等多种场合。并网模式下,在负荷低谷期,储能变流器把电网的交流电整流成直流电给电池组充电,在负荷高峰期,储能变流器把电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中;离网模式下,储能变流器与主电网脱开,给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的电能。

同时储能PCS 还是双向变流器,有充电和放电两个方向的能量控制。因此储能变流器技术壁垒相较并网逆变器更高,售价与毛利率均明显高于并网逆变器。

按照应用场景的不同,PCS可以分为储能电站、集中式、工商业及户用四大类,主要区别是功率大小。

按技术路线分为集中式、组串式、微型逆变器:

集中式PCS采取多组电池并联再逆变,会引起电池簇之间的不均衡,久之并联电池簇中会出现一部分电池实际出力不足,而另一部分超出倍率使用的现象,造成“木桶”效应;而组串式PCS可以实现簇级管理,提升系统寿命,提高全寿命周期放电容量,规模化应用趋势已见雏形。当前市场以组串式逆变器为主,微型逆变器尚处于发展阶段。综合考虑逆变器的不同技术并结合其市场策略做出选择的背景下,当前组串式逆变器仍是市场较为主流选择。目前,华为、阳光电源、固德威、锦浪科技等光伏逆变器的核心供应商均在组串式逆变器有布局。

集中式逆变器依然是大型地面电站的主要解决方案。目前国内集中式光伏逆变器制造厂商主要包括阳光电源、华为、上能电气、特变电工等。

组串式逆变器,主要应用于分布式光伏系统。组串式逆变器的单体容量一般在100kw 以下。目前国内组串式光伏逆变器制造厂商主要包 括锦浪科技、固德威、德业股份等。

微型逆变器主要应用于分布式中小型屋顶电站和户用屋顶电站。微型逆变器单体容量在1kw 以下。其优点是可以对每块组件进行独立的最大功率跟踪控制,提高整体效率,此外微型逆变器仅几十伏直流电压,且全部并联,最大程度降低了安全隐患。目前国内微型逆变器制造厂商主要包括禾迈股份、昱能科技、德业股份等。微型逆变器作为一种新的技术路线尚处于发展期,技术门槛较高,供应商较少?国外的微型逆变器市场发展较早,但出货仍集中于海外龙头Enphase。我国微型逆变器供应商较少,一方面是因为国内相关技术研发较晚,另一方面是因为国内市场对于微型逆变器的需求处于导入阶段,尚未进入放量阶段。

微型逆变器优点:

发电效率:微型逆变器由于启动电压低(20V左右),弱光效应更好。

可靠性:微逆独立运行,单个微型逆变器故障时,只会影响数个组件单元,系统能够继续运行。

安全性:采取并联电路设计和单组件DC/AC转换,直流电压(60V左右,不高于组件最高输出直流电压),消除了运行时的直流高压风险,同时具备组件级关断能力。

从全球微型逆变器市场供给来看,近五年来,微型逆变器出货量稳步上升,2021年 出货量创历史新高,达到3.61GW,同比上涨58.3%。但由于单瓦成本略高、应用场景等限制,过去全球微型逆变器在分布式市场的渗透率维持在2%-5%之间。当下,随着全球居民用电价格的飙升,微型逆变器作为更为安全和高效的产品将加速其在户用光伏领域的渗透。(美国市场对微逆需求高

变流器行业竞争格局:

根据IHS Markit 2021 年全球储能PCS 的行业竞争格局总结来看,Power Electronics 占据全球 24.4%份额位居第一,阳光电源/Tesla/SMA/科华数据以相应市场份额位居全球 2-5 名。

欧洲户储PCS 方面,华为17.9%份额位居第一,国内企业首航新能源,固德威,古瑞瓦特, 锦浪科技均在前十。随着锦浪科技、固德威、德业股份等国内企业在储能逆变器中的生产、渠道布局建设加速,我们预计国产储能 PCS 企业在全球市场份额将提升。

国内企业储能PCS排名如下:

五、储能市场空间

(一)抽水储能

截至2021年底,我国已投产抽蓄装机规模36GW,同比增长13.2%。根据国家能源局《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》,规划2025/2030装机将达到62GW/120GW,据此推算,未来十年CAGR14.2%

抽水蓄能关注公司:

中国电建:公司已承担了85%以上抽水蓄能的勘查设计和70%以上的工程建设。

抽水蓄能产业链上游:设备制造。主要参与公司为哈尔滨电气()、东方电气,浙富控股、上海电气、国电南瑞、凌霄泵业等。

【水轮发电机】东方电气:深耕大型水轮发电机技术,市场占有率约为40%。是国内首个同时具备抽蓄机组研制和调试能力的发电设备制造企业。

【水泵】凌霄泵业:国内泵业龙头,业绩稳步提高,集中度提升空间很大。

(二)电化学储能

天风证券装机量预测:预计25年国内储能新增装机量达98GWh22-25CAGR+85.4%。

民生证券预测:中国储能市场空间:预计25年达103.46GWhCAGR104.5%综合来看,我们预计2022-2025年储能新增装机量(除5G应用外)分别为13.0529.1147.92103.46GWh。新增装机量的21-25年。

新增装机量中,以政策推动的发电侧占比最大2022-2025年分别占总量的87.6%89.0%89.6%93.7%其次为电网侧22-25年分别占9.6%7.6% 7.2%3.7%)以及工商业 (21-25年分别占2.5%3.4%3.2%2.6%)。

全球维度,美国、中国、欧洲为电池储能的主要装机市场。CNESA统计,2021年全球新增投运的新型电力储能项目装机规模达10.2GW,同比增长117%。从国家及地区维度看,主要市场美国、中国、欧洲合计装机量占全球市场的80%分别占34%/24%/22%,其后为日韩、澳大利亚,分别占7%/6%

长江预测:全球光伏、风电装机持续增长,预计2025年分别达到450140GW,复合增速分别达到30%18%;目前新增新能源项目的储能渗透率在10%左右,在假设2025年达到45%的背景下,测算得储能在2025年的装机功率、容量有望分别达到70GW210GWh

储能目前渗透率低,所以复合增速应该是远高于光伏和风电。如下图,长江预测未来几年储能装机复合增速80%

海外储能政策:

渗透率空间:

美国全部电池储能装机中,表前市场贡献了80%以上的份额,主要因为美国60%+的光伏装机以及多数风电装机是在地面电站,储能贴近新能源安装具有更强的经济性。

分应用场景看,美国以表前储能为主2022年前三季度美国表前储能装机量达3.2GW/9.7GWh,工商业116MW/258MWh,户储460MW/1109MWh,以容量口径算,表前、工商业、户用分别占比88%/2%/10%。从装机趋势看,美国储能的配储时长不断提升。平均配储时长由2016年的1.4小时提升至2021年的3.0小时并延续至2022年前三季度,此外,2022Q3单季度配储时长达到3.6小时。

中金预测:作为全球最大的储能市场,美国支持政策也驱动着储能市场保持快速增长。最新通胀削减法案(IRA)将独立储能纳入投资税收抵免(ITC)范畴,并且提高税收抵免额度,会改善储能投资经济性、激励光伏配储及独立储能装机。中金公司研究部分析认为,预期2023年美国大储需求量有望提升至70GWh,同比增长超50%

美国储能市场小结:

  • 表前储能为主,占80%,主要原因是美国光伏装机以地面电站为主。美国储能近三年复合增速基本翻倍以上,主要是美国电网基础差,配储要求更高。2022年美国光伏装机收到较大影响同比负增长23%(前三季度数据),23年由于裁定东南亚豁免2年所以边际好转,装机有望高增。但无论如何,必须认识到美国市场风险:中美对抗背景下,对中国绿色能源产品的限制与打压将持续。

据彭博新能源数据,近5年德国、澳洲、英国、日本是除中美外,锂电储能发展较快的区域。2015-2020年德国表后储能市场年复合增长率达到56.95%2020年累计装机功率1.3GW,对应装机容量2.4GWh,占全球累计装机7.3%,已成为全球第一大表后储能市场。

为什么德国表后储能市场增长表现远超越表前市场?

√政策:德国电力市场至今仍未赋予表前储能独立的市场主体地位,导致在立项批复、充放成本、税费厘定方面存在诸多障碍;2013-2018年,德国政府已经直接为户用储能提供高达30%直接贷款补贴,同时由于表后储能的使用场景以搭配户用光伏为主,德国持续对户用光伏的鼓励政策变也相拉动了户用储能装机。

经济性:德国表前储能盈利场景主要为参与调频市场和峰谷套利,欧洲调频市场近年趋近饱和,价格暴跌,而电力批发市场峰谷套利价差短时间无法覆盖投资成本,均不具备经济性;表后储能主要应用场景为自发自用(由于居民电价没有峰谷区别,因此不存在时移套利场景),目前LCOE已具备经济性,同时可对冲德国居民电价的连年上涨。

√未来空间:随着2021年第一批户用光伏FIT(新能源补贴政策)到期,户用光伏配储提高自发自用率将成为刚需,同时随着电动车渗透率的提高,更多的晚间家庭用电场景或将拉动表后储能装机。

德国表后储能市场空间广阔

√从市场空间来看,德国表后储能装机量与户用光伏安装户数相关,根据德国新能源研究机构EUPD预测,德国目前有1170万可用家庭屋顶,其中已装光伏130万户,累计户用储能安装30.5万户,户储对屋顶渗透率仅2.6%,未来空间还非常大。

德国表后储能市场装机竞争格局:

德国户储投资需要注意的问题:2022年俄乌刺激需求短期集中爆发,2023年是否还能保持增长?这也是派能等欧洲业务占比高的公司股价大幅回调的主要原因。

户储全球竞争格局区域化明显。2021年户储供应商TOP3分别为特斯拉、派能科技、比亚迪,占比分别为18%14%11%TOP6合计市场占比达67%。在户用储能渗透率比较高的德国,市场占比最高的品牌为比亚迪,占比26%德国的Sonnen是派能贴牌的;意大利市场中由派能科技主导,占比23%,国内企业华为与古瑞瓦特的出货占比也较高;美国户储供应商较集中,主要是特斯拉、LGEnphase三家,其中特斯拉占比55%

户储(预计包括工商业)2022年全球预计是20GWh+一些,欧洲是大头,欧洲2022E预计装机8-10GWh,美国如上表格预计是含工商业2GWh左右,中国预计是1.5-2GWh,澳洲日本韩国乐观点各近1GWh合计3,巴西估计1-2GWh应该有(巴西2022光伏装机10.6GW,南非阿中东阿预计合计有个1GWh.以上所有合计20GWh+。

储能投资风险

1、储能开始卷起来。储能本身并无较大技术门槛,未来一大堆储能企业准备上市、大量企业扩产、跨界。https://mp.weixin.qq.com/s/6ypMTp7Ran64OWA4CYGvqw

22022年是储能大年,储能板块涨幅巨大,对于超级赛道,增长率边际向下,股价回调会相当猛烈。

3、储能也属于电池业务,储能企业与动力电池企业基本重合,且储能要求更低,由于动力电池利润率更高,所以动力电池强的企业,储能占比较低,但是如果找弹性选择储能占比高的电池企业,意味着其本身可能是动力电池领域的loser,竞争力是不强的。对于竞争力不强的企业,长期看可能会被较强的动力电池企业卷死。

所以储能投资本质上是景气度投资,要密切关注边际变化。国内主要看大储,国内大储的β主要看强制配储政策变化,α则主要看拿单能力,一些与发电企业/电力公司强捆绑的有先天优势。美国主要也是大储,但估计国内企业比较难。户储主要看欧洲,户储的逻辑更长久,未来具备2C的家电属性,具有2C的品牌效应,不会太卷可以重点关注

在储能领域,就个人理解而言,可以保持关注的公司:(以下分类不一定准确)

电池:宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等。

PCS:超大功率(储能电站)——阳光电源(集中式光伏逆变器)等;大功率(集中式)——上能电气(分布式光伏储能)、盛弘股份(分布式光伏储能等;中功率(工商业)——盛弘股份(分布式光伏储能等;小功率——固德威、锦浪科技、德业股份、禾迈股份、昱能科技

系统集成:阳光电源、上能电气、科华数据、宁德时代、比亚迪、亿纬锂能等

全钒液流电池:钒钛股份等。

钠电池:传艺科技等。

户储相关:比亚迪、派能科技、固德威、锦浪科技等;

大储相关:阳光电源、科华数据、上能电气等。

备注:感谢平凡自由之路的资料搜集和整理。

以上所有内容仅供参考,不作为任何投资依据。

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