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碳中和之储能

投资策略    2021-04-01   山东神光   张望望    A0430612080003   
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一、新能源+储能——解决发、用电功率匹配问题
2020年9月,我国在第75届联合国大会提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和”;在2020年12月的联合国气候雄心峰会和中央经济工作会议上,“30-60”的目标被反复提及,标志着“碳达峰-碳中和”已成为国家战略。由火电为代表的可再生能源将逐步被光伏风电为代表的的可再生能源替代,可再生能源将成为能源主力。


光伏风电尤其本身的一些困境:第一,电力输送问题。光伏风电有着比常规能源更严苛的环境要求;光伏要在日照条件好的地区,风电则要有较好的风力资源。这样发电地域就难以和用电地域相匹配,这样就需要通过线路长距离地输送电力。第二,发用电功率匹配问题。光伏风电的发电功率都无法有效控制,也难以预测,光伏发电功率依然阳光强度,风电要看风力大小,如此发用电功率难以匹配。上述两个原因带来了“弃光”、“弃风”等现象。

为解决第一个问题,国家大力发展了特高压技术,将电力进行长距离、大功率的输送。但随着新能源发电功率的扩大,发电占比增加,发用电功率匹配问题越发突出。所以,新能源+储能的模式成为解决第二个问题的重要途径。

 

新能源+储能的模式也有着很强的内外部经济性。内部经济性方面,经过削峰填谷后,发电功率更加平稳,提升了发电质量,有效减少“弃光”、“弃风”,发电项目可以获得更多收入;未来碳交易市场完善后,出售新增部分碳排放权也是一项收入来源。外部经济性方面更加明显,新能源发电功率更加平稳、质量更高,一方面提升了电网的安全性,减少事故发生概率,另一方面,同样的输电线路可以承载更多的装机容量,可以更加充分利用输送能力,降低单位输送成本;或者在相同相同新能源装机容量下减少电网投资。

 

二、政策鼓励
2020年以来,山西、宁夏、青海、内蒙古等多个省份发布新能源配置储能方案,主要集中在“光伏+储能”、“风电+储能”模式,配置比例多要求在10%以内。

海南明确,全省集中式光伏发电平价上网项目实施总规模控制,具体由省发展改革委根据2021年度及“十四五”期间全省可再生能源电力消纳责任权重确定。每个申报项目规模不得超过10万千瓦,且同步配套建设备案规模10%的储能装置。陕西提出,从2021年起,关中、陕北新增10万千瓦(含)以上集中式风电、光伏发电项目按照不低于装机容量10%配置储能设施,其中榆林地区不低于20%,新增项目储能设施按连续储能时长2小时以上,储能系统满足10年(5000次循环)以上工作寿命,系统容量10年衰减率不超过20%标准进行建设,且须与发电项目同步投运。鼓励地方政府或大型企业牵头在升压站附近配置集中式储能电站。


2021年1月,青海省发改委、科技厅、工信厅、能源局联合下发《关于印发支持储能产业发展若干措施(试行)的通知》,明确将实行“新能源+储能”一体化开发模式,新建新能源配置储能容量原则上不低于10%,时长2小时以上。新建、新投运水电站也需同步配置新能源和储能系统,使新增水电与新能源、储能容量配比达到 1∶2∶0.2。同时对“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0.1元运营补贴。


2021年2月,国家发展改革委、国家能源局下发了《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》,将通过优化整合本地电源侧、电网侧、负荷侧资源,以先进技术突破和体制机制创新为支撑,探索构建源网荷储高度融合的新型电力系统发展路径;利用存量常规电源,合理配置储能,统筹各类电源规划、设计、建设、运营,优先发展新能源,积极实施存量“风光水火储一体化”提升,稳妥推进增量“风光水(储)一体化”,积极探索实施路径,为储能产业发展提供了战略指引和市场机遇。

 

三、不同储能方式对比
根据能量存储形式的不同,广义储能包括电储能、热储能和氢储能三类。电储能是最主要的储能方式,按照存储原理的不同又分为电化学储能和机械储能两种技术类型。其中,电化学储能是指各种二次电池储能,主要包括锂离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等;机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。

来源:《派能科技:首次公开发行股票并在科创板上市招股意向书》

 

不同储能方式对比

 

抽水蓄能虽然有较好的成本优势,但是受到地形环境的局限,难以普遍适用,未来发展局限性会愈发凸显。而电化学储能是当前应用范围最广、发展潜力最大的电力储能技术。相比抽水蓄能,电化学储能受地理条件影响较小,建设周期短,可灵活运用于电力系统各环节及其他各类场景中。同时,随着成本持续下降、商业化应用日益成熟,电化学储能技术优势愈发明显,逐渐成为储能新增装机的主流。未来随着锂电池产业规模效应进一步显现,成本仍有较大下降空间,发展前景广阔。


目前,锂离子电池在全球电化学储能市场中占据绝对主导地位,这主要得益于锂离子电池成本大幅降低,技术性能不断突破,推动着锂离子电池在全球范围内实现商业化、规模化应用。根据CNESA的统计,截至2018年,全球已投运电化学储能项目中锂离子电池的累计装机规模最大,为5.7GW,占比86.3%。钠硫电池和铅蓄电池的应用规模相对较小,占比分别为6.0%和5.9%。

 

四、化学储能产业链构成
电化学储能系统主要由电池(锂电池或其他电池)、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)及其他电气设备构成。电池是储能系统的最重要的构成部分。电池管理系统(BMS)主要负责电池的监测、评估、保护和均衡监测。储能变流器(PCS)负责直流和交流的相互转换。能量管理系统(EMS)负责数据采集、网络监控、能量调度等。

 

 

化学储能系统成本结构中,电池成本占最主要部分,并且系统规模越大,电池成本占比还有增加趋势。锂电池是最主流电化学储能技术路线。各类电化学储能技术中,锂离子电池累计规模最大,是最主流的电化学储能技术路线。储能电池和动力电池都可以采用磷酸铁锂电池和三元锂电池。锂电池在储能的应用上,以磷酸铁锂电池为主流。2019年我国电力系统储能锂电池出货量中磷酸铁锂电池占比达95.5%。磷酸铁锂电池具有循环寿命长、充放电快速、安全性能好、温度适应性强等性能优势,在储能领域具有显著的竞争优势。


储能变流器(PCS)是电化学储能系统中,连接于电池系统与电网之间的实现电能双向转换的装置。既可把蓄电池的直流电逆变成交流电,输送给电网或者给交流负荷使用;也可把电网的交流电整流为直流电,给蓄电池充电。PCS上游主要由电子元器件、结构件、电气元器件和电线类和其他元器件构成,其中电子元器件包括IGBT等。

储能系统成本结构

 

五、新能源储能市场容量
电池产业链成熟,带动锂电池价格快速下降。随着新能源汽车的发展,动力电池产业链也逐渐成熟,动力电池企业产能不断扩张,一定程度上出现了产能过剩,带动锂电池价格不断下降。展望未来,锂电池特别是磷酸铁锂电池产能压力继续存在,价格具备进一步下行空间。预计2021年储能系统成本可能降至1.5元/Wh以下,光储、风储也将随之实现平价。而业内一般认为,1.5元/wh的系统成本是储能经济性的拐点,特别是对于能量型的应用如峰谷套利、新能源配套等。由于电池成本和BOS成本地不断下降,储能系统成本已经突破这一成本线,经济性拐点已经开始出现。


2020年我国光伏、风电新增装机规模分别为48.2GW和71.67GW。“十四五”国内年均光伏新增装机规模70-90GW,预计2021年新增规模55-65GW,分布式光伏(含户用光伏)20-23GW,集中式地面电站35-42GW。

 

2020年新核准的陆上风电项目获得补贴的并网截止时间,相关项目面临抢装。结合考虑平价基地和常规平价项目、部分2020年结转至2021年的项目,预计2021年国内新增风电装机规模将超过35GW。综合看,2021年全国光伏、风电装机容量有望达到90GW以上。

 

新能源储能市场规模预测公式为:

 

根据一些现有政策,储能配置规模一般为光伏/风电装机容量的10%到20%,时间要求一般为1小时到2小时。假设:1、储能建设成本为150万元/MWh;2、2021年全国光伏、风电装机容量有望达到90GW。

 

除了每年新增装机规模外,随着储能成本下降,存量新能源项目也有望逐步配套储能系统,这一块市场空间也十分巨大。

 

六、部分公司简介
圣阳股份(002580)
公司新能源团队紧抓储能发展新政策、新机遇,快速响应市场需求变化,优化调整营销和技术资源配置,依托工商业储能系统、户用锂电池储能系统、储能型UPS高压锂电池系统等产品优势,加大基础研究、关键技术开发和产品认证投入,不断提高系统集成能力和解决方案的定制化能力。公司推出并网户用锂电池储能系统、通信基站铅-锂混合供电系统、储能型UPS高压锂电池系统等新产品,成功参与了多个储能项目。公司配合新风光电子开发电源侧兆瓦级储能系统,配合许继电科实施内蒙第三批新型能源推广项目。2020年公司被授予中国储能产业最具影响力企业奖。

 

盛弘股份(300693)
公司的储能变流器技术居于市场领先地位。具有模块化,多分支输入,交直流混合微网,带载黑启动,并网与离网状态自动切换,智能启动与休眠等特点。公司在储能产品领域已拥有针对不同使用场景较为完善的储能解决方案及成熟的系统集成能力,公司首创的“多分支输入”设计理念,能够将多个支路输入直接介入变流器,减少储能电池串并联,降低电池损耗风险,并且能够更大化利用梯次电池,降低建设成本。

 

永福股份(300712)
公司是目前国内唯一一家自主上市的能承担大型发电、输变电业务的电力勘察设计企业;近年来不断加大储能技术的创新研发投入,目前已具备100MW以上的大型储能电站的规划设计和开发能力,并积累了大量的储能应用项目开发储备,累计容量超过700MWh。宁德时代2020年12月成为公司第三大股东,并共同成立时代永福新能源科技有限公司。未来,双方将充分发挥各自优势,积极探索在储能、新能源等领域的合作机会。

关键词:  装机容量 调峰难度
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