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暖風漸起 電化學儲能將提速發(fā)展

   2017-06-06 平安證券朱棟 皮秀 張龑14700
核心提示:有利因素積聚,國內(nèi)儲能有望提速發(fā)展。政策層面,電化學儲能獲得“三北”地區(qū)輔助服務市場主體地位,東北地區(qū)已開展電力輔助服務試點,儲能相關的補貼政策正在探討之中;國內(nèi)棄風、棄光問題日趨嚴重,電改推動了新能源微電網(wǎng)、需求側響應的發(fā)展,客觀上拉動了儲能需求;與此同時儲能系統(tǒng)成本也在快速下降。目前,規(guī)劃的各應用場景下的儲能大項目呈現(xiàn)井噴之勢,國內(nèi)儲能即將提速發(fā)展。
電化學儲能應用場景多元,多技術路線并存。儲能能起到電能的時間平移作用,在電力系統(tǒng)中具有廣泛應用,電化學儲能具有響應時間短、能量密度大、維護成本低、靈活方便等優(yōu)點,是大容量儲能技術的重要發(fā)展方向。從應用場景來看,大規(guī)??稍偕茉床⒕W(wǎng)、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)、輔助服務、電力輸配和用戶側是主要的五類應用場景;從技術類型來看,當前主流的電化學儲能主要包括鋰離子電池、鉛炭電池、全釩液流電池和鈉硫電池四大類。
 
全球儲能蓬勃發(fā)展,政策是重要推手。據(jù)統(tǒng)計,截至2016年底全球投運電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模達1769.9MW,同比增長56%,2012到2016年復合增速32%。2016年全球新增投運的電化學儲能項目裝機規(guī)模638.5MW,同比增長87%,呈加速發(fā)展之勢,其中輔助服務是主要的應用場景,鋰離子電池是主要的技術類型。美國累計裝機規(guī)模領先,補貼、強制采購計劃等政策是美國儲能發(fā)展的重要推手。
 
國內(nèi)電化學儲能僅243MW,發(fā)展?jié)摿Υ蟆=刂?016年底,中國投運的電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模達243MW,同比增長72%;2016年新增投運規(guī)模101.4MW,同比增長299%,可再生能源并網(wǎng)是主要應用場景,鋰電和鉛蓄電池是主要的技術類型。據(jù)預測,到2020我國電化學儲能累計裝機規(guī)模將達2GW,約為2015年底累計裝機量的15倍。
 
有利因素積聚,國內(nèi)儲能有望提速發(fā)展。政策層面,電化學儲能獲得“三北”地區(qū)輔助服務市場主體地位,東北地區(qū)已開展電力輔助服務試點,儲能相關的補貼政策正在探討之中;國內(nèi)棄風、棄光問題日趨嚴重,電改推動了新能源微電網(wǎng)、需求側響應的發(fā)展,客觀上拉動了儲能需求;與此同時儲能系統(tǒng)成本也在快速下降。目前,規(guī)劃的各應用場景下的儲能大項目呈現(xiàn)井噴之勢,國內(nèi)儲能即將提速發(fā)展。
 
投資建議。國內(nèi)輔助服務市場和工商業(yè)用戶側的儲能項目盈利模式相對直接清晰,有望率先實現(xiàn)商業(yè)化,建議關注具有儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻運行業(yè)績的科陸電子,以及通過“投資+運營”模式大力拓展工商業(yè)用戶側儲能、卡位優(yōu)勢明顯的南都電源;從彈性角度建議關注鉛炭技術實力較強的圣陽股份。
 
風險提示。儲能政策落地及成本下降迚度不及預期。
 
一、應用場景多元,多技術路線并存
 
1、廣泛應用于電力系統(tǒng),重點關注五大場景
 
儲能,指電能的存儲,它將電能變成可以儲存的商品。根據(jù)電力自身屬性,對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言, 電力的發(fā)、輸、配、用需瞬間完成,即通常所說的“即發(fā)即用”發(fā)出的電必須即時傳輸,發(fā)電和用電也必須實時平衡。儲能可起到時間平移的作用,發(fā)出的電力不再必須即時傳輸,發(fā)電和用電也不 再必須實時平衡,因而具有廣泛的應用價值。
 
目前,儲能在電力系統(tǒng)中的應用主要包括五大場景,即:大規(guī)??稍偕茉床⒕W(wǎng)、分布式發(fā)電與微 電網(wǎng)、輔助服務、電力輸配、用戶側。
 
 
1.1大規(guī)??稍偕茉床⒕W(wǎng) 風電、光伏等清潔能源發(fā)電具有間歇性和波動性特點,輸出功率波動較大,隨著近年風電、光伏的大規(guī)模發(fā)展,棄風、棄光等問題凸顯。
 
以風電為例,儲能裝置可以在大規(guī)模新能源并網(wǎng)方面發(fā)揮重要作用:
 
(1)減少棄風限電。風電場可在風電出力高峰且系統(tǒng)消納能力不足時通過儲能裝置吸收過剩的風電, 并在系統(tǒng)用電負荷較高而風電出力不足時釋放電能,從而減少棄風限電給風電場帶來的損失。
 
(2)  降低系統(tǒng)備用容量,減少輸電通道建設容量。安裝在風電場的儲能設施能夠平抑風電場的功率波動,増加風電場出力的可控性和可調(diào)節(jié)性,從而降低用于調(diào)峰調(diào)頻等功能的系統(tǒng)備用電源容量,同 時所需的電網(wǎng)通道容量也會有所下降,降低電網(wǎng)通道建設成本。
 
以張北風光儲輸示范項目為例,該項目一期工程建設風電98.5MW、光伏40MW、儲能裝置20MW(包括14MW/63MWh鋰離子電池和2MW/8MWh全釩液流電池),通過風光儲出力互補,聯(lián)合出力波動滿足小于7%的系統(tǒng)設計目標,跟蹤發(fā)電計劃滿足小于3%的系統(tǒng)設計目標,減少了 89%的棄風電量。
 
1.2分布式發(fā)電和微電網(wǎng)
 
2015年7月,國家能源局發(fā)布《關于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設的指導意見|國能新能【2015】 265號),明確指出新能源微電網(wǎng)代表了未來能源發(fā)展趨勢,是“互聯(lián)網(wǎng)+”在能源領域的創(chuàng)新性應用;同時,新能源微電網(wǎng)是電網(wǎng)配售側向社會主體放開的一種具體方式,符合電力體制改革的方向, 未來新能源微電網(wǎng)的發(fā)展將帶動儲能的需求。
 
儲能是微電網(wǎng)中的必要元件。在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時,儲能系統(tǒng)主要發(fā)揮靈活調(diào)節(jié)和平滑波動等功能, 一般來說微電網(wǎng)中含有光伏、天然氣等分布式電源,儲能為分布式電源的接入提供重要支撐,包括
 
抑制分布式電源的功率波動、減少分布式電源對用戶電能質(zhì)量的影響、提高配網(wǎng)利用效率等;離網(wǎng)運行時,儲能系統(tǒng)還可作為微電網(wǎng)系統(tǒng)的主電源,保持微電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定,確保微電網(wǎng)的穩(wěn) 定運行。
 
除了微電網(wǎng)以外,儲能也可以和屋頂分布式光伏等結合使用,將富裕的光伏發(fā)電存儲起來在需要時使用,這種模式在美國、德國、澳大利亞等國家應用相對較多。
 
1.3電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務
 
由于儲能裝置具有良好的充放電控制性能,通過控制儲能裝置的充放電狀態(tài)及速率,可以實現(xiàn)參與電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻。
 
以調(diào)頻為例,在電力系統(tǒng)運行過程中,自動發(fā)電控制(AGC)是電網(wǎng)調(diào)頻的重要方式,通過裝在發(fā)電廠和調(diào)度中心的自動裝置隨系統(tǒng)頻率的變化自動増、減發(fā)電機的發(fā)電出力,保持系統(tǒng)頻率在較小 的范圍內(nèi)波動。一般電網(wǎng)調(diào)頻功能主要由水電機組、燃氣機組以及燃煤機組等傳統(tǒng)電源提供,由于這些電源均由具有旋轉慣性的機械器件組成,將一次能源(煤炭、天然氣等)轉換成電能需要經(jīng)歷 _系列過程,調(diào)頻性能受到影響,具體表現(xiàn)為調(diào)節(jié)的延遲、偏差(超調(diào)和欠調(diào))等。
 
儲能系統(tǒng)能夠快速、精確地控制功率輸出,具有優(yōu)越的調(diào)頻性能,相比傳統(tǒng)機組,特別是調(diào)頻能力較差的火電機組,儲能調(diào)頻體現(xiàn)了較大的效果差異,例如:儲能可以瞬時達到指令目標功率,能在 幾秒鐘內(nèi)快速響應負荷需求,但火電機組有幾十秒至分鐘級別的延遲和爬升過程。
 
2013年9月,北京京能石景山熱電廠3號機組2MW鋰離子電池儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)正式運行,這是國內(nèi)第一個以提供電網(wǎng)調(diào)頻服務為主的儲能系統(tǒng)示范項目,3號機組為220MW燃煤供熱機組,配置2MW鋰電儲能系統(tǒng)后AGC調(diào)頻性能明顯改善。該項目采用合同能源管理模式,投資方預計5-6年 收回成本。
 

另外,大連200MW/800MWh全釩液流儲能電站示范項目也已核準,該項目主要用于調(diào)峰。
 
1.4電力輸配
 
儲能在電力輸配領域的應用主要包括:無功支持、緩解輸電阻塞、延緩輸配電設備擴容和變電站內(nèi) 的直流電源等。按照目前的成本,儲能做無功補償和變電站直流電源相對原有選擇(電容器組和鉛 酸電池)價格較為昂貴,但在延緩輸配電設備擴容和緩解輸電阻塞方面具有較好的效益,在負荷接 近設備容量的輸配電系統(tǒng)內(nèi),將儲能安裝在原本需要升級的輸配電設備下游位置來延緩或避免擴容, 可以實現(xiàn)利用較小容量的儲能設備來延緩需要很大投入的電網(wǎng)擴容投資。
 
以福建安溪移動式儲能電站為例,該工程是2012年福建省電科院牽頭實施完成的移動式儲能電站示 范工程,該工程通過采用125kW/250kWh移動儲能裝置,在用電低谷時由電網(wǎng)向電池組充電,用電 高峰時電池組放電,使得安溪農(nóng)網(wǎng)配電臺區(qū)的供電能力提高40%以上,緩解了尖峰負荷時的用電缺口問題。
 
1.5用戶側
 
分時電價管理是用戶側儲能的主要應用模式,電力用戶可根據(jù)自身實際情況安排用電計劃,將電價較高時段的電力需求轉移至電價較低的時段實現(xiàn),從而達到降低總體用電成本的目的。
 
安裝于工商業(yè)用戶端或園區(qū)的儲能系統(tǒng)是我國用戶側儲能的主要形式,通過峰谷電價差套利是最主 要的盈利手段,容量費用管理和需求側管理等是輔助盈利點。由于儲能系統(tǒng)成本有差異,各地區(qū)的峰谷電價差不同,項目的盈利空間也有差別。
 
國內(nèi)應用于工商業(yè)用戶端分時電價管理的商用儲能項目已經(jīng)開始涌現(xiàn)。例如,2016年8月,南都電源與無錫星洲科苑公用設施開發(fā)有限公司簽訂《儲能電站合同》,擬共同實施15MW/120MWh的電 力儲能電站項目,南都電源在谷時段或平時段以相應時段的10KV電價向無錫星洲科苑購電,在峰時段或平時段向無錫星洲科苑以相應時段的交易電價(110KV) *約定折扣比例的價格售電。
 
 

2、多技術路線并存,重點關注電化學儲能
 
目前,大容量儲能技術主要有機械儲能(抽水蓄能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能等)、電磁儲能(超導 磁儲能、超級電容等)、儲熱和電化學儲能(鉛炭電池、鋰電池、鈉硫電池、全釩液流電池)等。
 
抽水蓄能是當前最成熟、最經(jīng)濟的大容量儲能技術,具有規(guī)模大、壽命長、運行費用低等優(yōu)點,已 大規(guī)模應用于系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和備用等領域,截至2015年底我國抽水蓄能裝機規(guī)模達22.7GW,約占全國電源裝機規(guī)模的1.5%。但抽水蓄能也有它自身的局限性,其受到地形條件的限制較大,必須 具有合適建造上下水庫的地理條件,建設周期較長,電站規(guī)模一般100~2000MW,主要用于電力系 統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務。
 
電化學儲能技術具有響應時間短、能量密度大、維護成本低、靈活方便等優(yōu)點,是目前大容量儲能 技術的重點發(fā)展方向之一,具有儲能大規(guī)模推廣所需的批量化、標準化生產(chǎn),以及便于安裝、運行 與維護等特點。從當前儲能裝機應用情況來看,電化學儲能是抽水蓄能以外的最主要的形式,鉛蓄 (鉛炭)電池、鋰離子電池、全釩液流電池、鈉硫電池是電化學儲能的四種主要形式。
 
2.1鉛炭電池
 
鉛酸電池是一種酸性蓄電池,電解質(zhì)溶液為硫酸,正極和負極分別為二氧化鉛(Pb〇2)和絨狀鉛,
 
具有價格低廉、技術成熟、安全可靠、工作溫度寬、可再生利用率高等優(yōu)點,在汽車啟動電源、UPS 等傳統(tǒng)領域占主導地位,在新能源發(fā)電尤其是小型風力發(fā)電、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中也占據(jù)較多的份額。鉛酸電池主要缺點為:循環(huán)壽命比較短,80%充放電深度下循環(huán)壽命1000次左右;能量密度低, 約30~40Wh/kg。
 
鉛炭電池是在傳統(tǒng)鉛酸電池的鉛負極中以“內(nèi)并”或“內(nèi)混”的形式引入具有電容特性的碳材料而 形成的新型儲能裝置,正極為二氧化鉛,負極為鉛-碳復合電極,既具有鉛酸電池的成本低、安全性好等優(yōu)點,且在循環(huán)壽命、充電倍率等方面相較鉛酸電池明顯改善,鉛炭電池100%放電深度下循環(huán)壽命可達2500~3000次。
 
但相對于其他電化學儲能,鉛炭電池的循環(huán)次數(shù)和能量密度仍然偏低。
 
 
2.2鋰離子電池
 
鋰離子電池由正負電極、隔膜、電解質(zhì)溶液組成。正極是鋰金屬氧化物如磷酸鐵鋰、錳酸鋰等,負 極是石墨、鈦酸鋰等,電解質(zhì)溶液為鋰鹽的有機溶液。電池在充電時,鋰離子從正極材料脫出,通過電解質(zhì)溶液和隔膜遷移至負極并嵌入到負極材料中;放電時,鋰離子從負極材料脫逸,再次通過 電解質(zhì)溶液與隔膜嵌入到正極,從而實現(xiàn)電能的存儲與釋放。目前,已獲得規(guī)模示范應用的鋰離子 儲能主流為采用磷酸鐵鋰為正極的能量型/功率型電池和采用鈦酸鋰為負極的功率型電池。
 
鋰離子電池目前在儲能領域應用最為廣泛,其主要優(yōu)點為:
 
能量/功率密度高,磷酸鐵鋰電池比能量約90Wh/kg~190Wh/kg;循環(huán)壽命較長,磷酸鐵鋰電 池壽命可達3000次,鈦酸鋰電池壽命可達10000次;
 
關注度高,應用范圍寬(分布式發(fā)電及微網(wǎng)、調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)等),受益鋰離子電池在新 能源汽車領域的大規(guī)模應用,技術進步快,發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/div>
 
鋰離子電池在大容量儲能中應用還存在不足:
 
成本高。規(guī)?;囯姵氐膽脧脑牧铣杀镜郊庸どa(chǎn)成本都比較高,因而初始投資較大,其中電池材料占據(jù)電池成本的絕大部分,但近年呈現(xiàn)成本快速下降的趨勢;
 
安全隱患。鋰離子電池易在過充或內(nèi)部發(fā)生短路時溫度升高,嚴重時引起著火甚至爆炸。
 
2.3全釩液流電池
 
以具有流動性的電解質(zhì)溶液作為活性物質(zhì),輸出功率和儲能容量相互獨立,功率大小取決于電堆,容量大小取決于電解液容量,可通過増加電解液量或提高電解液濃度達到増加電池容量的目的。目前主要的液流電池包括鐵鉻電池、鋅溴電池及全釩電池等,其中全釩液流電池發(fā)展較快。
 
全釩液流電池的主要優(yōu)點包括:
 
功率與容量可以獨立設計。在全釩液流電池系統(tǒng)中,由于電極板是電池發(fā)生電化學反應的場所,故單電池的功率主要取決于電極板的面積,増大電堆的數(shù)量和電極板的面積,即可増大電池系 統(tǒng)的輸出功率;電池的化學能主要存儲在電解質(zhì)溶液里,故電池系統(tǒng)的儲能容量取決于電解液 的濃度和體積,増大電解液的濃度和儲液罐的容積,即可増大電池系統(tǒng)的儲能容量。
 
循環(huán)壽命長。電池反應時只是釩離子在不同價態(tài)間轉換,沒有其他的物相變化,理論上可以對其進行任意程度的、無限多次的充放電,平均充放電循環(huán)達到13000次。
 
常溫常壓下工作,無潛在的爆炸或著火風險,安全性好。
 
但全釩液流電池能量密度和能量轉換效率偏低,占地面積會相對較大,此外相對其他儲能系統(tǒng)増加了管道、泵、閥等輔助部件,結構更為復雜,一定程度影響系統(tǒng)可靠性。
 
 
2.4鈉硫電池
 
鈉硫電池正負極活性物質(zhì)分別是硫和熔融態(tài)金屬鈉,固體氧化鋁陶瓷同時起電解質(zhì)和隔膜的作用。 放電時,金屬鈉在隔膜表面被氧化為鈉離子,并通過電解質(zhì)與正極的硫結合,還原為多硫化鈉化合物,同時電子通過外電路回到正極,充電過程與之相反。
 
鈉硫電池的主要特點為:
 
比能量大,理論能量密度可以達到750Wh/kg,實際200Wh/kg左右,可實現(xiàn)結構緊湊、占地面積小;
 
壽命相對較長,NGK宣稱的放電深度90%時的循環(huán)次數(shù)可達4500次,壽命可達15年;
 
集裝箱型設計,即插即用,減少安裝周期和費用。

但是鈉硫電池也存在不足:
 
電池短路時高溫、熔融態(tài)的鈉和硫會直接接觸,放出大量的熱,可能引起火災、甚至爆炸,目前在鈉硫電池市場占據(jù)壟斷地位的日本NGK公司已先后發(fā)生過兩次鈉硫電池儲能系統(tǒng)的火災事故;
 
鈉硫電池的工作溫度在300°C~ 350°C之間,需要附加供熱設備和保溫設施。
 
 
2.5電化學儲能適用性對比
 
根據(jù)各類電化學儲能技術經(jīng)濟指標的差異,不同電化學儲能技術在不同應用場景的適用性不同:
 
鉛炭電池:成本相對便宜,產(chǎn)業(yè)鏈成熟,是預算不高或早期建設階段的較優(yōu)選擇,是分布式發(fā) 電及微電網(wǎng)、用戶側的備選技術之_;
 
鋰離子電池:既可作削峰填谷這種能量型應用又可作調(diào)頻這種功率型應用,應用范圍最廣,可 作為集中式可再生能源并網(wǎng)、調(diào)頻輔助服務、電力輸配、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、用戶側等領域的 備選技術方案;
 
全釩液流電池:在存儲容量和服役壽命方面有較強優(yōu)勢,可作為電網(wǎng)側調(diào)峰、集中式可再生能 源并網(wǎng)等領域的優(yōu)先備選方案;
 
鈉硫電池:在儲存能量、能量密度和壽命方面均有較強競爭優(yōu)勢,可作為集中式可再生能源并 網(wǎng)和電網(wǎng)側調(diào)峰的備選技術,但技術和市場基本被日本NGK一家壟斷,國內(nèi)發(fā)展前景不明朗。
 
 
二、全球儲能蓬勃發(fā)展,政策是重要推手
 
1、全球電化學儲能快速發(fā)展,2012-2016年復合增速32%
 
1.1截至2016年全球電化學儲能規(guī)模1.77GW,同比増56%
 
據(jù)儲能聯(lián)盟(CNESA)不完全統(tǒng)計,截至2016年底,全球投運儲能項目累計裝機 規(guī)模168.7GW,同比増長2.4%。其中電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模達1769.9MW,同比増長56%。 
 
全球電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模保持穩(wěn)步増長,近五年的年復合増長率(2012-2016 )達32%。 2016年全球新増投運的電化學儲能項目裝機規(guī)模達638.5MW,同比増長87%。
 
 
1.2主要的技術類型和應用場景
 
從技術類型來看,截至2015年底,鋰離子電池、鈉硫電池、鉛蓄電池、液流電池市場份額分別為 39%、38%、12%和5%。2016年,全球新投運的電化學儲能項目中,鋰離子電池、鈉硫電池、鉛 蓄電池三類合計占比超過99%,其中鋰離子比重達85%,使得截至2016年底鋰離子電池裝機占比 達到65%,遠領先于其他技術類型。
 

從應用領域來看,目前全球已投運的儲能項目在電網(wǎng)中的應用主要集中在移峰填谷、可再生能源并 網(wǎng)、調(diào)頻及輔助服務、分布式電源及微電網(wǎng)等領域。截至2015年底,風電等可再生能源并網(wǎng)約占 43%,調(diào)頻及輔助服務約占24%,電力輸配占19%,分布式發(fā)電及微網(wǎng)約占13%。2016年新増電儲能裝機中,調(diào)頻及輔助服務領域的新増裝機規(guī)模達282.7MW,占比44%,發(fā)展迅猛。
 

從區(qū)域市場來看,截至2015年底,美國運行的儲能項目累計裝機規(guī)模最多,約占全球總裝機的45%, 其次是曰本和中國,分別占33%和11%。2016年,除了美國、中國、曰本外,德國、韓國、澳大 利亞等國家新増裝機規(guī)模相對較大,儲能系統(tǒng)產(chǎn)品供應商中,排名前五的為LG Chem、三星SDI、 比亞迪、NGK和kokam,合計市場份額約73%,其中LG Chem、三星SDI、比亞迪、kokam主要 走鋰電技術路線,NGK為鈉硫電池路線。
 

1.3全球電化學儲能產(chǎn)業(yè)有望加速發(fā)展
 
整體來看,全球電化學儲能裝機規(guī)模較小,但呈加速發(fā)展之勢,從2015年下半年開始,國際儲能市 場發(fā)展迅速。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計,2015年7月-2016年12月,全球新増的規(guī)劃儲能裝機為2.5GW (不包含抽水蓄能和儲熱),用戶側儲能市場和調(diào)峰調(diào)頻輔助服務市場是兩個主要發(fā)展領域。
 

2、美國:補貼、強制采購等政策助推儲能發(fā)展

美國儲能發(fā)展處于引領地位,截至2015年底,美國在運行的儲能項目累計裝機規(guī)模占全球總裝機的 45%。2016年美國儲能新増裝機中,戶用和商用合計約占25%,公用事業(yè)約占75%。根據(jù)GTM Research的預測,2022年美國儲能新増裝機規(guī)模將達2.6GW,市場規(guī)模預期達到33億美元, 2017-2022年的儲能市場累計規(guī)模將達到110億美元。
 
 
加利福尼亞州作為美國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標桿地區(qū),在工商業(yè)用戶側、電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務、 大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)等領域安裝應用了大量儲能項目。加州儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受益于政策的支持, 其先后制定實施的儲能采購目標、SGIP儲能補貼計劃等政策,對于其他國家和地區(qū)推動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā) 展提供了一定的借鑒。
 
2.1SGIP儲能補貼 2001年,美國加州頒布自發(fā)電系統(tǒng)激勵計劃(SGIP ),為安裝在客戶端的分布式發(fā)電技術提供補貼, 用于激勵電力用戶在用戶側自建發(fā)電設施,鼓勵新能源和綠色技術的發(fā)展,該計劃由加州公用事業(yè) 委員會(CPUC )實施。
 
2008年,CPUC決定將先進的儲能技術加入到可以獲得SGIP補貼援助的技術列表中,有效期為 2010~2020年。據(jù)SGIP數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計,截至2016年4月底,在SGIP激勵下開展的儲能項目(含申請、待審批、已審批、已交付補貼資金、已完成)共計2030個,累計裝機規(guī)模達228.4MW,補 貼金額總計約3.4億美元,占項目總成本的49%。其中特斯拉是申請項目數(shù)量最多的廠商,約占到項目總數(shù)的32%。
 
 
2016年,CPUC對SGIP采取進一步的調(diào)整,將未來三年SGIP的75%的項目預算都將分配給儲能, 規(guī)定單個項目最大補貼額度不超過500萬美元,單個開發(fā)商獲得的補貼占比不超過20%等。
 

 
2.2強制采購計劃
 
2010年9月,加州政府通過AB2514法令,授權CPUC研究制定高效、低成本儲能技術的強制采
 
購方案,要求電力公司按照加州總發(fā)電容量配置一定比例的儲能系統(tǒng),以更有效地利用可再生能源 發(fā)電,進而降低溫室氣體排放。
 
2013年10月,CPUC制定儲能強制采購目標計劃,三大公共事業(yè)公司(南加州愛迪生電力公司、 太平洋天然氣與電力公司、圣地亞哥天然氣與電力公司,三家約占加州電力供應的四分之三)將在 2014-2020年之間通過實施4輪采購,在2024年之前安裝投運1325MW儲能系統(tǒng)。此外,非營利性的公共事業(yè)公司(包括能源服務供應商和社區(qū)電力合作社)需要采購年最大負荷1%的儲能。
 
 
2016年,加州通過A.B.2868法案,要求三大公共事業(yè)公司通過申請新項目和投資的方式,加速部 署高達500MW的分布式儲能,意味著加州強制采購計劃將在2013年設立的1.325GW儲能采購目 標的基礎上再増加500MW。
 
三、國內(nèi)蓄勢待發(fā),儲能將迎機遇期
 
1、國內(nèi)儲能規(guī)模尚小,發(fā)展?jié)摿Υ?/div>
 
據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計,截至2016年底,中國投運儲能項目累計裝機規(guī)模24.3GW,同比増長4.7%。 其中電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模達243MW,同比増長72%。2016年中國新増投運電化學儲能 項目的裝機規(guī)模為101.4MW,同比増長299%,發(fā)展勢頭迅猛。
 
從應用領域來看,截至2015年底,應用于分布式發(fā)電及微網(wǎng)儲能系統(tǒng)累計裝機最大,占總裝機規(guī)模 的56%,其次是可再生能源并網(wǎng)。2016年新増投運電化學儲能項目中,可再生能源并網(wǎng)是應用規(guī)模最大的領域,占比55%。
 

從應用技術類型來看,截至2015年底的儲能項目統(tǒng)計情況,鋰離子電池是最為常用的技術類型,約 占所有項目的66%,其次是鉛蓄電池(鉛炭),約占15%,液流電池占13%。2016年中國新増投運 的電化學儲能項目幾乎全部使用鋰離子電池和鉛蓄電池,兩類技術的新増裝機占比分別為62%和 37%。
 

從主要的供應商來看,2016年中國排名前五位的儲能系統(tǒng)供應商分別為:陽光三星、圣陽電源、科 陸電子、寧德時代、欣旺達,五家企業(yè)的新增投運儲能裝機總規(guī)模超過2016年中國新增投運項目裝
 
機規(guī)模的90%。從技術路線看,陽光三星、科陸電子、寧德時代、欣旺達的新増儲能項目主要采用 鋰離子電池技術,圣陽電源的新増儲能項目主要采用鉛蓄(鉛炭)電池技術。
 

總體來看,我國儲能裝機規(guī)模尚小,這與其所處的發(fā)展階段相關。我國儲能市場大致可分為三個發(fā) 展階段:一是技術驗證階段(2000-2010年),主要是開展基礎研發(fā)和技術驗證示范;二是示范應用 階段(2011-2015年),通過示范項目開展,儲能技術性能快速提升、應用模式不斷清晰,應用價值 被廣泛認可;三是商業(yè)化初期(2016-2020年),隨著政策支持力度加大、市場機制逐漸理順、多領 域融合滲透,中國儲能項目裝機規(guī)??焖賶埣印⑸虡I(yè)模式逐漸建立。目前來看,經(jīng)過多年培育,我國儲能產(chǎn)業(yè)商業(yè)化漸行漸近。
 

根據(jù)CNESA的預測,到2020年,基于常規(guī)假設下的我國應用于可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)、輔助服務、電力輸配等領域的電化學儲能累計裝機規(guī)模將達2GW,是2015年底累計裝機量 的15倍。
 
 

2、有利因素積聚,國內(nèi)儲能發(fā)展有望換擋提速
 
2.1實質(zhì)性政策出臺助力儲能商業(yè)模式構建
 
2016年之前,國內(nèi)儲能相關政策大多是對儲能技術或示范項目的支持,在構建商業(yè)模式方面的政策 支持力度很小。2016年以來,支持儲能發(fā)展的實質(zhì)性政策逐個出臺,對于構建儲能參與輔助服務的 商業(yè)模式具有重要意義。
 
2016年6月,國家能源局出臺《關于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務補償(市場)機制 試點工作的通知》,該文件是首份針對儲能行業(yè)的實質(zhì)性支持政策,明確了電儲能參與輔助服務的市 場主體地位,提出按效果補償原則,各?。▍^(qū)、市)選取不超過5個電儲能設施參與電力調(diào)峰調(diào)頻 輔助服務試點。
 
目前東北試點的調(diào)峰輔助服務市場,已經(jīng)為儲能提供了潛在的商業(yè)模式。2016年11月,東北能源 監(jiān)管局發(fā)布《東北電力輔助服務市場運營規(guī)則(試行)》,鼓勵發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、獨 立輔助服務提供商等投資建設電儲能設施,明確充電功率在10MW及以上、持續(xù)充電時間4小時以上的電儲能設施,可參加發(fā)電側調(diào)峰輔助服務市場。
 



 
 
2017年,國家能源局出臺《關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》,提出“十三 五”期間建成一批不同技術類型、不同應用場景的試點示范項目,擬研究出臺針對性補償 政策。據(jù)報道,2017年2月,中國智慧能源產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟儲能專委會聯(lián)合中國價格協(xié)會 能源和供水價格專業(yè)委員會(國家發(fā)改委主管的中國價格協(xié)會的分支機構)召集沃太能源、CATL、 杉杉凱勵新能源、ABB、中益能等儲能行業(yè)中的領軍企業(yè),召開了第一次儲能電價補貼征詢座談會, 聽取企業(yè)對儲能價格補貼等意見??梢灶A見,未來儲能補貼相關政策如能出臺,將對儲能產(chǎn)業(yè)起到明顯推動作用。
 
 
2.2棄風棄光問題突出,電改激活用戶側
 
近年,國內(nèi)風電、光伏等新能源發(fā)展迅猛,以風電為例,截至2016年底,國內(nèi)累計風電裝機規(guī)模達 148.6GW,約占全國電源裝機容量的9%。
 
在國內(nèi)風電、光伏裝機規(guī)??焖倥噬耐瑫r,棄風、棄光問題曰益突出,根據(jù)能源局相關數(shù)據(jù),2016 年全國光伏電站棄光率達到9.6%,風電棄風率則達到17%,其中西北、東北地區(qū)問題尤為突出。
 
棄風棄光產(chǎn)生的重要原因之一是電源結構不合理,系統(tǒng)調(diào)峰能力不足,有關研究顯示,我國“三北” 地區(qū)火電占比近70%,而抽水蓄能、燃氣機組等靈活調(diào)節(jié)電源比重不足4%。因此,為有效解決棄 風棄光問題,提升電網(wǎng)對新能源的消納能力,需加強儲能等靈活調(diào)峰調(diào)頻電源建設。
 

此外,國內(nèi)新電改的持續(xù)推進客觀上為儲能發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。
 
2015年3月“中發(fā)9號文”出臺,拉開了新一輪電改大幕。新電改明確了“三放開、一獨立、三加 強”的總體思路,其中“三放開”包括放開新增配售電市場、放開輸配以外的經(jīng)營性電價、放開公益性調(diào)節(jié)性以外的發(fā)電計劃。隨后,相關的配套政策文件陸續(xù)出臺,包括做好電力需求側管理城市綜合試點、推進售電側改革、有序放開配電網(wǎng)業(yè)務、開展增量配電網(wǎng)業(yè)務改革試點等,這些改革激 發(fā)了電力用戶側的活力,推動了新能源微電網(wǎng)、需求側響應的發(fā)展,也為儲能提供了較好的應用場景,拉動儲能需求。

 
 
2.3儲能技術的快速發(fā)展以及成本的快速下降
 
隨著近年儲能裝機的快速增長,儲能技術也在逐漸成熟,電池循環(huán)壽命等性能提升;同時,新能源 汽車產(chǎn)業(yè)的異軍突起帶動了鋰電池技術發(fā)展和成本快速下降。根據(jù)彭博新能源財經(jīng)的調(diào)查統(tǒng)計,鋰電池儲能系統(tǒng)平均價格自2010年以來持續(xù)下跌,2013年到2016年跌幅超過一半,從599美元/KWh 跌至2016年的273美元/KWh,未來有望進一步快速下降。 圖表32鋰電儲能電池系統(tǒng)平均成本快速下降。
 

儲能成本的快速下降使得一些商業(yè)模式可行。以工商業(yè)峰谷價差套利為例,根據(jù)蘇價工【2016】1 號文件,江蘇省1-10千伏普通工業(yè)用戶峰谷價差可達1.0052元/度電,由于儲能系統(tǒng)成本的下降, 該峰谷價差使得儲能存在一定的套利空間。
 
按照市場價格,假設磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)(含BMS及其他附件)價格1800元/kWh,儲能PCS售價 500元/kW,則一個1MW/4MWh的磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)初始投資770萬元??紤]一年運行天數(shù) 340天、每天一次完整的充放,運行成本0.05元/kWh,則1MW/4MWh儲能系統(tǒng)每年的凈收益約 130萬元,靜態(tài)投資回收期約6年。這一投資回收期依然偏長,但如果考慮未來儲能在除峰谷價差 套利以外的其他服務收益(如需求側響應、延緩變電擴容、電能質(zhì)量等),儲能已初具商業(yè)價值。未來隨著成本的進一步下降,儲能的經(jīng)濟性將逐步凸顯。
 

3、各應用場景大項目井噴,國內(nèi)儲能發(fā)展即將提速
 
2016年以來,儲能大項目呈現(xiàn)井噴之勢,這些項目涵蓋輔助服務、可再生能源并網(wǎng)、新能源微電網(wǎng)及工商業(yè)用戶側等各個領域。儲能大項目的涌現(xiàn)一方面表明儲能的價值正在得到越來越廣泛的重視 和認可,另一方面也將進一步促進儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成熟。值得注意的是,除了工商業(yè)用戶側以外, 其他領域的大項目大多仍是以示范項目的形式出現(xiàn),我們判斷國內(nèi)儲能的大規(guī)模推廣將在這批大型 示范項目建成投運之后,即便如此,這批大型示范項目本身就足以支撐未來兩年國內(nèi)儲能裝機的高 速増長。
 
3.1輔助服務領域
 
2016年4月,國家能源局批復同意大連開展液流電池儲能調(diào)峰電站建設,并列為國家化學儲能調(diào)峰電站示范項目,主要為了解決大連及遼寧電網(wǎng)曰益嚴峻的調(diào)峰能力不足和棄風限電問題。2016年 10月,大連融科儲能技術發(fā)展有限公司與大連市熱電集團有限公司簽訂戰(zhàn)略而作協(xié)議,擬建設 200MW/800MWh全釩液流儲能電站,計劃于2018年底建成投運。
 

2016年12月,國家能源局公布首批多能互補集成優(yōu)化示范工程,其中6項為風光水火儲多能互補 系統(tǒng)工程。以海西州多能互補集成優(yōu)化示范項目為例,該項目總投資約63.7億元,規(guī)劃總裝機容量 700MW,其中包括200MW光伏發(fā)電項目、400MW風電項目、50MW光熱發(fā)電項目及50MW儲能系統(tǒng),計劃于2018年年底全部建成。
 
3.2新能源微電網(wǎng)領域
 
(1)二連浩特可再生能源微電網(wǎng)示范項目。該項目2015年10月獲得國家能源局批復(《國家能源局 關于二連浩特可再生能源微電網(wǎng)有關事項的復函》),共分為7個集群,建設規(guī)模為2.535GW的發(fā) 電裝機,另外配套儲能設施160MW,總投資規(guī)模95億元,項目實施時間為2016~2020年。
 
 
(2)28個微電網(wǎng)示范項目。2017年5月,國家能源發(fā)布《關于印發(fā)新能源微電網(wǎng)示范項目名單的通 知》,28個新能源微電網(wǎng)示范項目獲批,未來有望通過PPP模式實施,能源局鼓勵地方政府對于示 范項目給予一定的投資補貼,或在項目貸款上給予以一定比例的貼息支持。據(jù)不完全統(tǒng)計,這批示 范項目擬建設的電儲能規(guī)模約140MW,其中太原西山生態(tài)產(chǎn)業(yè)園微電網(wǎng)單個項目擬建設的電儲能規(guī)模達60MW。

 


 
3.3工商業(yè)用戶側

隨著儲能成本的下降,工商業(yè)用戶側的儲能應用逐漸活躍,以南都電源為代表的儲能企業(yè)開始布局, 主要盈利模式為峰谷電價差套利,兼顧參與需求響應、延緩電力系統(tǒng)改造升級、參與電力輔助服務 等收益點。截至2017年5月,南都電源累計簽約儲能電站總容量達1600MWh,總投資額約為20 億元,其中以工商業(yè)用戶側儲能為主。
 
四、投資建議
 
我國儲能仍處于發(fā)展的初級階段,過去主要通過示范項目的形式推進儲能發(fā)展,當前擬建設的大型 儲能項目也是以示范項目為主,未來商業(yè)模式構建是儲能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣的關鍵。從商業(yè)模式的角 度,國內(nèi)輔助服務市場和工商業(yè)用戶側的儲能項目盈利模式相對直接清晰,有望率先實現(xiàn)商業(yè)化。
 
輔助服務方面,東北地區(qū)已經(jīng)開展輔助服務試點,電化學儲能在調(diào)峰輔助服務等方面已獲得市場主 體地位,在國內(nèi)棄風、棄光問題嚴重的情況下,國內(nèi)輔助服務市場有望進一步放開。而且國外已經(jīng) 有商業(yè)化的儲能參與輔助服務的項目,國內(nèi)在技術成熟度及相關基礎研究方面具備實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的基 礎條件??春帽本╊D懿捎玫膬δ芘c燃煤火電機組聯(lián)合運行調(diào)頻的模式以及大連融科大型儲能電站 調(diào)峰的模式,建議關注A股上市公司里具有儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻運行業(yè)繢的科陸電子。
 
工商業(yè)用戶側,在固定的峰谷價差下,隨著儲能綜合成本的下降投資回收年限將逐漸縮短,伴隨電 改的推進,需求側響應等輔助盈利點也有望進一步明晰。建議關注通過“投資+運營”模式大力拓展 工商業(yè)用戶側儲能、具備儲能系統(tǒng)整體解決方案能力、卡位優(yōu)勢明顯的南都電源。
 
目前,國內(nèi)布局儲能的企業(yè)較多,但多數(shù)企業(yè)僅限于布局,儲能在其業(yè)務中占比很小,從彈性的角 度,建議關注在鉛炭領域具有較強技術實力、項目工程經(jīng)驗豐富的圣陽股份。
 
1、科陸電子
 
公司是國內(nèi)鋰電儲能的代表性企業(yè),具有從儲能電池、PCS、BMS (電池管理系統(tǒng))到EMS (能量 調(diào)度系統(tǒng))的完整產(chǎn)業(yè)鏈,儲能系統(tǒng)集成能力強,產(chǎn)品覆蓋電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)、商用儲能系統(tǒng)、戶用 儲能系統(tǒng),具有豐富的儲能項目運行經(jīng)驗。
 
2016年,公司投資建設的國內(nèi)第一個商業(yè)化運行的風光儲電網(wǎng)融合示范項目投運,該項目含15MW 光伏、10MW風電、10MW儲能,集成了 MW級儲能技術、能量路由器PCS技術和虛擬電廠能量 管理與控制等核心技術;2017年4月,公司參與的山西同達電廠9MW/4.478MWh儲能AGC調(diào)頻 項目順利建成,該項目是目前國內(nèi)規(guī)模最大的儲能電力調(diào)頻項目;2017年5月,公司中標綠色儲能 技術研究院500MWh電儲能工程總包項目,中標金額約15億元,計劃于2017年年底建成投運。 隨著國內(nèi)儲能行業(yè)發(fā)展提速,公司培育多年的儲能業(yè)務有望進入收獲期。
 
2、南都電源
 
公司是鉛炭儲能的領導者,利用鉛炭電池優(yōu)越性能,采用“投資+運營”模式大力推廣商業(yè)儲能,2016 年實現(xiàn)儲能業(yè)務收入1.7億元,簽約的儲能項目達1000MWh,截至2017年5月,累計簽約儲能項
 
目總容量達1600MWh,總投資額約為20億元。同時,擬與中國建設銀行聯(lián)合發(fā)起設立南都儲能電 站基金,主要用于儲能電站項目的投資和運營,第一期資金出資總額擬為50億元,有助于加速公司 儲能電站商用項目的市場拓展、規(guī)模擴張和落地。
 
此外,公司擬收購華鉑科技剩佘49%股權,向上整合鉛酸蓄電池的回收處理和再生鉛的生產(chǎn)業(yè)務, 打造形成“鉛回收-鉛再生還原-鉛冶煉-鉛蓄電池”上下游一體化的產(chǎn)業(yè)鏈格局,能進一步提升公司 在鉛炭儲能領域的成本優(yōu)勢和競爭力。
 
3、圣陽股份
 
公司2014年引進曰本古河電池公司先進的FCP鉛炭技術及產(chǎn)品設計和制造經(jīng)驗,生產(chǎn)的鉛炭儲能 電池具有大容量、深循環(huán)、長壽命特點,70%DOD循環(huán)壽命可達4200次以上,大幅降低了電池度 電成本。其儲能系統(tǒng)増先后應用于中廣核曲麻萊7.203MWp離網(wǎng)光儲電站、南方電網(wǎng)500kW風光 儲一體化電站等項目,具有較為豐富的工程經(jīng)驗。
 
2016年,公司FCP鉛炭儲能系統(tǒng)成功中標世界海拔最高、規(guī)模最大的光儲柴(油)微網(wǎng)電站一 華電西藏尼瑪縣可再生能源局域網(wǎng)工程,為該工程提供36MWh鉛炭電池組,該工程最終入選2017 年儲能應用創(chuàng)新典范TOP10,也納入到國家能源局2017年重點推進的儲能工程項目之一,進一步 確立了公司的儲能市場行業(yè)地位。
 
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