20210326-川财证券-川财证券锂电储能专题深度报告之二：电力系统储能发展掣肘探讨及海外经验借鉴.pdf

本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 电力系统储能发展掣肘探讨及海外经验借鉴电力系统储能发展掣肘探讨及海外经验借鉴 证券证券研究报告研究报告 所属所属部门部门 行业公司部 报告报告类别类别 行业深度 所属所属行业行业 电力设备与新能源 报告时间报告时间 2021/3/26 行业行业评级评级 增持评级 分析师分析师 黄博黄博 证书编号：S1100519090001 张天楠张天楠 证书编号：S1100520070001 川财研究所川财研究所 北京北京 西城区平安里西大街 28 号中海国际中心 15 楼，100034 上海上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼，200120 深圳深圳 福田区福华一路 6 号免税商务大厦 32 层，518000 成都成都 中国（四川）自由贸易试验区成都市高新区交子大道177 号中海国际中心 B 座 17楼，610041 锂电锂电储能储能专题专题深度深度报告报告之二之二（2 20210021032326 6） 核心观点核心观点 锂电池下游应用领域广泛，电力系统储能关注度高锂电池下游应用领域广泛，电力系统储能关注度高 锂离子电池按照应用领域分类可分为消费、动力和储能电池。近年来，锂电池在储能领域的应用受到广泛关注。 在我们的第一篇储能系列深度报告 下游应用场景多点开花，储能万亿级市场即将开启中，我们对储能在可再生能源并网、电动车以及 5G 基站备用电源三大应用场景下的储能新增装机需求进行了测算，2020-2025年，全球磷酸铁锂储能系统新增市场空间合计超万亿。落实到实际应用场景中，储能在电力系统中的大规模发展仍受到一些客观条件的限制， 本报告将着重针对该问题进行探讨。 国内国内电力系统电力系统储能缺乏顶层设计和合理商业模式，实际应用受限储能缺乏顶层设计和合理商业模式，实际应用受限 储能在电力系统中的应用价值目前已经得到广泛认可， 产业各方对储能的前景都持积极态度，储能成本业已逐年降低，但具体到储能应用来看，电力系统各类市场参与主体加装储能的积极性仍旧不高。 对于发电侧储能来说， 风光新能源发电初步步入平价，而加装储能将新增电站成本 7-15%，电站加装储能积极性受到抑制。电网侧缺乏理清计价机制，补偿机制缺乏稳定性和可持续性。用户侧，削峰填谷是用户侧储能目前最典型应用场景之一,但盈利方式较为单一。地方性储能政策大多默认由发电侧承担加装储能的目标。我们对青海省光伏电站加装储能的经济性进行测算，测算结果显示，青海省出台的时限 2 年的“新能源+储能”项目补贴虽然可以在一定程度缓解由储能需求带来的新能源装机压力，但仍不足以完全覆盖储能成本。因此，仅由发电侧承担加装储能的目标，若未能提供强有力的补贴和高确定性的收益保障， 实则难以在现阶段实现储能大规模的应用和发展。 但在储能初具经济性的当下，若辅以合理的商业模式，探索储能多方收益机制，产业发展可期。 海外储能政策海外储能政策机制机制、商业模式较为完善，商业模式较为完善，值得我国借鉴参考值得我国借鉴参考 储能的重要性在全球范围内日益增长，各国也出台相关储能政策支持储能产业发展。美国、欧洲、日本、澳大利亚等典型国家的储能政策重点主要体现在：财政补贴、税收融资、市场机制、价格机制等方面。2020 年上半年，德国可再生能源占该国净发电量的比例已超过 55%，近年来，德国储能市场活跃，德国的商业化的储能市场主要集中在电力辅助服务市场市场和户用储能市场，其中大型电池项目市场主体地位明确，独立于发电企业和输电企业，通过与政府、输电方、发电方、用电方建立合作关系，获取多方收益。澳大利亚霍恩斯代尔储能系统是目前全球最大的电池设施，由电站建设商 Neoen 负责运营，市场地位独立，该项目同时为发电、 电网、 用户多方提供服务， 并按照服务效果拿到相应的收益， 明确 “谁受益、谁承担”的原则，对我国储能项目建设发展有一定参考价值。 投资建议投资建议：关注：关注储能产业链储能产业链锂锂电池、逆变器、铁锂正极头部企业电池、逆变器、铁锂正极头部企业 相关标的：（1）储能电池相关标的：宁德时代、鹏辉能源、派能科技、亿纬锂能；（2）逆变器标的：阳光电源、固德威； （3）正极材料标的：德方纳米、富临精工。 风险提示：风险提示： 应用进展不及预期、 新能源装机不及预期、 锂电成本下降不及预期。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 2/24 正文正文目录目录 一、储能产业发展历程综述 . 5 二、储能应用及发展掣肘分析 . 7 2.1 锂电池下游应用领域广泛，电力系统储能关注度高 . 7 2.2 电力系统储能缺乏顶层设计和合理商业模式，实际应用受限 . 9 2.3 测算显示，现阶段新能源电站加装储能尚不具备经济性 . 12 三、海外储能政策、商业模式、案例分析及经验借鉴 . 13 3.1 海外储能政策体现在财政补贴、税收融资、市场机制等方面 . 13 3.2 德国能源发展现状及储能市场 . 14 3.3 海外储能商业化应用案例 . 16 3.4 南澳州大型储能项目-霍恩斯代尔储能系统案例分析 . 18 3.5 海外储能政策、商业模式经验借鉴 . 20 四、投资建议 . 21 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 3/24 图表目录图表目录 图 1： 储能技术发展历程回顾 . 6 图 2： 2016-2020 年我国动力锂电池出货量 . 7 图 3： 2020 年动力锂电池竞争格局 . 7 图 4： 2020 年以来主要风储项目中标价逐步下降 . 8 图 5： 储能在电力系统中的应用 . 8 图 6： 储能在应用中存在的障碍 . 11 图 7： 2020 年 7 月德国的电力生产和消费结构（GW） . 15 图 8： 1990 年到 2019 年德国可再生能源占比（%） . 15 图 9： 德国的电网级电池和家用电池 . 16 图 10： 霍恩斯代尔储能系统运营模式 . 19 图 11： 全球各国储能相关政策制定路线分析情况 . 21 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 4/24 表格 1： 锂离子电池下游应用领域 . 7 表格 2： 储能在电力系统中的应用 . 9 表格 3： 各储能配比情形下新增储能成本 . 10 表格 4： 各省份发布新能源储能相关政策 . 11 表格 6： 各国出台储能相关政策引导储能发展 . 13 表格 7： 欧洲大型储能电池项目和家用小型电池案例 . 16 表格 8： 霍恩斯代尔储能系统同时为发电、电网、用户多方提供服务 . 20 表格 9： 重点推荐公司 . 22 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 5/24 一、一、储能产业发展储能产业发展历程综述历程综述 从广义上来讲，储能即能量的存储，指通过某种介质或装置，把一种形式的能量转化成另一种形式的能量存储起来，在需要时以特定能量形式释放出来的一系列技术和措施。狭义上讲，针对电能的存储，指利用化学或物理等方法将电能存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。 对储能的研究可以追溯到 18 世纪 80 年代，意大利物理学家 Galvani 发现了生物电的存在；1799 年，意大利科学家 Volta 发明了现代电池；1836 年，电池被用于通信网络。到 19 世纪 80 年代，纽约市直流供电系统中，为了在夜间将发电机停下，采用铅蓄电池为路灯提供照明用电。 随着电力技术的发展，抽水蓄能开始被逐渐应用于电网调峰，抽水蓄能也是目前在电力系统中应用最为广泛的一种储能技术。世界最早的抽水蓄能电站于 1882 年建于苏黎世；到 20 世纪 50 年代，已有 50 多座抽水蓄能电站投入运行。60 年代起，抽水蓄能进入高速发展期，美国、日本等发达国家成为建设抽水蓄能电站的先驱。进入 90 年代，发达国家抽水蓄能建设放缓，中国等发展中国家开始大规模建设。 近年来，电化学储能在储能领域占比逐年提升。在电化学储能领域，铅蓄电池是最古老、最成熟的蓄电池技术，是一种低成本的通用储能技术，缺点在于寿命较短，制造过程中易产生环境污染，限制了铅蓄电池在电力系统的大规模应用。在二十世纪七十年代的石油危机时期，在埃克森美孚工作的英国化学家 Stanley Whittingham 采用硫化钛作为正极，金属锂作为负极，制成了首个锂电池。1982 年，首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。1991 年，索尼公司发布首个商用锂离子电池。1996 年具有橄榄石结构的磷酸盐被发现，如磷酸铁锂，相较传统的正极材料性能更优，已成为当前主流正极材料。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 6/24 图图1： 储能技术发展历程回顾储能技术发展历程回顾 资料来源：电力系统储能应用技术，川财证券研究所 1991-2010 年，随着索尼公司发布首个商用锂离子电池，日本凭借其在锂电池领域的技术优势几乎垄断了全球的锂电池市场份额，日本锂电池企业在全球市场份额占据 90%以上。2001 年以来，锂电池技术发展放缓，日本技术开始外流，韩国三星 SDI 和 LG 化学异军突起，打破了锂电池领域被日本企业垄断的竞争格局。与此同时，由于 2001 年以后，手机、MP3 等便携电子设备发展迅速，由此拉动了锂电池行业需求的增长。我国是消费电子主力市场，行业产能逐步向中国转移，日本、韩国纷纷在中国建厂。我国电池企业也抓紧机遇，积极学习国外先进技术，2001-2010 年期间，中国完成了主要核心原材料的国产化，逐渐形成了锂电池正极、负极、隔膜、电解液四大主要环节全产业链，涌现出杉杉股份、当升科技、新宙邦、星源材质等一批具备竞争力的行业企业。2010 年以来，消费类锂电池发展进入成熟阶段，全球智能手机、平板电脑出货量分别自 2016、2014 年以来逐年下滑。 2015 年以来，在新能源汽车政策补贴的刺激下，新能源汽车产业进入高速增长阶段，带动动力锂电池产业高速增长。2020 年，我国动力电池产量累计83.4GWh，其中三元电池和磷酸铁锂电池合计占比达 99.5%。 根据高工产研锂电研究所(GGII)数据显示，2016-2020 年，中国动力锂电池出货量逐年上升。2020 年中国动力电池出货量为 80GWh，同比增长 13%。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 7/24 图图2： 2 2016016- -20202020 年我国动力锂电池出货量年我国动力锂电池出货量 图图3： 2 2020020 年动力锂电池竞争格局年动力锂电池竞争格局 资料来源：GGII，前瞻产业研究院，川财证券研究所 资料来源：GGII，前瞻产业研究院，川财证券研究所 二二、储能储能应用及发展掣肘分析应用及发展掣肘分析 2.12.1 锂电池下游应用领域广泛，锂电池下游应用领域广泛，电力系统电力系统储能关注度高储能关注度高 锂离子电池按照应用领域分类可分为消费、动力和储能电池。锂离子电池按照应用领域分类可分为消费、动力和储能电池。消费电池领域市场体量相对较小，目前已经进入成熟发展期。逐年高增的动力锂电池市场需求，极大地拉动了我国动力锂电池产业的发展。 近年来，近年来，锂电池在储能领域的应用锂电池在储能领域的应用受到受到广泛关注。广泛关注。随着风电、光伏等新能源平价进程不断推进，新能源装机容量的不断提高，新能源发电具有间歇性和不稳定性的特点，由此引发的能源消纳问题日益凸显。建设储能电站，可用于削峰填谷、提高供电可靠性。储能可大幅平抑风电间歇性能源的波动；同时风电场电网发生故障时，为不可中断的重要负荷供电，提高供电可靠性；其次通过储能削峰填谷，为电力负荷用户节约用电成本，缓解电网侧变压器负载；此外还可以提高电能质量，提高电网电压调节能力。 表格表格1： 锂离子电池