【深度】“雙碳”及可再生能源發(fā)電背景下 長時儲能迎來爆發(fā)機遇

儲能行業(yè)主要上市公司：目前國內儲能行業(yè)的上市公司主要有寧德時代(002074)、派能科技(688063)、國軒高科(002074)、比亞迪(002594)、億緯鋰能(300014)、星云股份(300648)、均勝電子(600699)、科列技術(832432)、國電南瑞(600406)、華自科技(300490)、金風科技(002202)、陽光電源(300274)、盛弘股份(300693)、科華恒盛(002335)、科士達(002518)、固德威(688390)、陽光電源(300274)、科陸電子(002121)、南都電源(300068)、德賽電池(000049)、贛鋒鋰業(yè)(002460)等

本文核心觀點：碳中和背景下，電力行業(yè)轉型勢在必行，其中發(fā)展可再生能源成為重點。長時儲能可解決可再生能源發(fā)電波動性、間歇性問題，未來發(fā)展前景較好。

1、“雙碳”愿景下，可再生能源發(fā)電成為節(jié)能減排重要推手

——電力供給端“脫碳”：煤電主導的發(fā)電裝機結構需進一步優(yōu)化

我國首次明確提出碳達峰、碳中和是在2020年9月份的第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上。國家主席習近平向全世界承諾：力爭于2030年前達到峰值，2060年前實現(xiàn)“碳中和”的宏遠目標。“3060”雙碳目標已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略和行動方案。

分部門看，我國能源相關CO2排放主要來自工業(yè)部門和電力部門，其中電力部門占據(jù)我國能源相關CO2排放約40%，是重點減排領域之一。盡管隨著風能、太陽能等新能源快速發(fā)展，我國可再生能源發(fā)電裝機占比越來越高，但目前電源裝機結構仍以煤電為主，2021年火電裝機占比近55%。單位發(fā)電燃燒煤炭產(chǎn)生的二氧化碳是石油的1.3倍，以火電為主的發(fā)電結構導致我國發(fā)電側碳排放形勢嚴峻。

電力系統(tǒng)深度脫碳需要以新能源和可再生能源為主體的安全、可靠和可持續(xù)的能源體系支撐。為實現(xiàn)“3060”目標，需快速發(fā)展以風電、光伏發(fā)電為主的可再生能源發(fā)電技術，發(fā)揮水電的基礎保障作用，減少對火電的依賴，逐步淘汰落后產(chǎn)能煤電。

——可再生能源發(fā)電：風電及光伏發(fā)電為主要發(fā)展方向

根據(jù)IEA《中國能源部門碳中和路線圖》及相關政策規(guī)劃，在承諾目標情景中，我國可再生能源在一次能源需求總量中的比重將從2020年的12%躍升到2060年的60%左右。未來，可再生能源將成為最主要的一次能源，到2060年，太陽能和風能的需求將接近總需求的四成。由于電力部門為能源需求的主力，由此可見風電和光伏發(fā)電將成為電力行業(yè)轉型的重要趨勢。

2、儲能系統(tǒng)針對光伏、風電的間歇性實現(xiàn)能量時移，需求快速上升

——光伏、風力發(fā)電：具有季節(jié)性、間歇性、波動性等不穩(wěn)定因素

在實際應用中，光伏發(fā)電功率受陽光強度、角度影響，且陽光與氣候、季節(jié)、區(qū)域強烈相關，甚至一日內的變化也極度明顯，隨機性強。風力發(fā)電則受風速影響大，自然風不是恒定的，導致風力發(fā)電輸出的電能也具有間歇性的特點。此外，風力發(fā)電具有逆調峰特性，即風力發(fā)電功率大的時段是用電負荷低的時段，進一步增加的電網(wǎng)的調峰難度。

“棄風”是指因用電需求不足或電網(wǎng)接納能力不足而導致部分風機停止發(fā)電，是衡量風電行業(yè)消納能力重要指標。光伏發(fā)電“棄光”就是光伏電站的發(fā)電量大于電力系統(tǒng)最大傳輸電量+負荷消納電量。2020年，盡管我國棄風率和棄光率總體實現(xiàn)雙降，但是以新疆、內蒙古(蒙西)、甘肅為代表的西北地區(qū)棄光率、棄風率仍然較高。2020年全國棄風率超過5%的省份(地區(qū))有4個，分別為：新疆10.3%、蒙西7%、甘肅6.4%、湖南5.5%;棄光率超過5%的省份(地區(qū))有2個，分別為：西藏25.4%、青海8%。我國風光資源主要位于西北地區(qū)，由此可見我國新能源消納能力仍有待提高。

——儲能系統(tǒng)能進行平抑、消納、平滑新能源發(fā)電的輸出

因此，將光伏、風電發(fā)電系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)并網(wǎng)，可以合理安排儲能電池的充放電、光伏電池和風機的出力，從而達到最大限度延長并網(wǎng)供電時間的目的。

例如針對光伏發(fā)電棄光的問題，需要將白天發(fā)出的剩余電量進行儲存以備晚上放電，實現(xiàn)可再生能源的能量時移，提高風、光資源的利用效率。而針對風電，由于風力的不可預測性，導致風電的出力波動較大，需要監(jiān)控其運行負荷，將其出力進行平滑。

——發(fā)電側的儲能建設需求將實現(xiàn)快速增長

隨著新能源發(fā)電在整體能源結構中的占比不斷提升，發(fā)電側的儲能建設需求將實現(xiàn)快速增長。根據(jù)前瞻結合中國能源網(wǎng)等機構對中國集中式光伏風電新增裝機量的判斷，假設按照新建項目配儲比例和配儲時長逐步提升，同時因儲能經(jīng)濟性提升，存量端儲能滲透率緩慢提高，預計到2025年我國集中式光伏和風電儲能新增裝機分別為9.6GW/23.0GWh，5.8GW/11.6GWh，合計15.4GW/34.69GWh，到2030年合計58.2GW/160.3GWh。

3、長時儲能對零碳電力系統(tǒng)中后期建設的影響深遠

——長時儲能在調節(jié)新能源發(fā)電波動作用上優(yōu)勢明顯

可實現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲能系統(tǒng)為長時儲能系統(tǒng)。隨著光能風能不斷深入，其發(fā)電的間歇性對電網(wǎng)負面影響將愈發(fā)嚴重，部分水電站也面臨著生態(tài)系統(tǒng)破壞后越來越長的枯水期，無法保證出力。而要解決這個問題，光靠建造更多輸電網(wǎng)絡遠遠不夠。長時儲能可憑借長周期、大容量特性，在更長時間維度上調節(jié)新能源發(fā)電波動，在清潔能源過剩時避免電網(wǎng)擁堵，負荷高峰時增加清潔能源消納。

——長時儲能具有長期商業(yè)化成本及價值優(yōu)勢

長時儲能與短時儲能相比最大優(yōu)勢就是其容量邊際成本 (Marginal Cost per kWh)，功率和容量可以相對獨立擴展，避免了未使用功率產(chǎn)生的附加成本，具有不同應用場景之間切換疊加的高度靈活性。而目前大部分電力輔助服務市場、峰谷電價套利空間，對2-4小時短時儲能系統(tǒng)基本足夠。因此，長時儲能要想突破短時儲能的商業(yè)壁壘，必須要解決短時儲能技術當前所無法解決的痛點，展示其在更長時間維度的經(jīng)濟價值。

4、長時儲能目前以抽水蓄能為主，未來電化學儲能賽道將不斷發(fā)展

根據(jù)CNESA全球儲能項目庫的不完全統(tǒng)計，截至2021年9月底，中國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模為36GW，占全球18.6%，同比增長8.8%。與全球市場一致，抽水蓄能的累計裝機規(guī)模雖然最大，但其所占比重持續(xù)下降，比上年同期下降了3.4個百分點;電化學儲能的累計裝機規(guī)模持續(xù)增長，同比增長62%。

長時儲能將考慮所有類型的技術——無論是電化學儲能、機械儲能、儲熱、化學儲能，還是有可能滿足電網(wǎng)靈活性所需的持續(xù)時間和成本目標的任何組合。目前，抽水蓄能是電網(wǎng)長時儲能的最大來源，而鋰離子電池是新儲能技術的主要來源，提供短時儲能能力。

未來，在雙碳賽道加持下，儲能前途必將光明，空氣儲能、液流電池、鐵空氣電池、重力儲能等作為先進的長時儲能技術未來可期。

以上數(shù)據(jù)參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國儲能行業(yè)市場前瞻與投資預測分析報告》，同時前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商引資、IPO募投可研、IPO業(yè)務與技術撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

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