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储能行业专题研究:电力结构深度转型,电化学储能迎风起

市场资讯 2022.01.01 15:16

(报告出品方/作者:东方证券,卢日鑫、顾高臣、施静)

1、电力结构深度转型,电化学储能迎风起

储能是完成电力系统转型的三大基石之一。在电力系统中,储能发挥了三大价值:功率价值、容 量价值和能量价值。在调频方面,发电有功功率高于负荷功率会导致频率上升,带来电网扰动, 进而需要发电单元提供短时的功率支撑,储能可以在该过程中发挥重要作用。储能的容量价值在 于可以提高新能源发电的容量可信度。由于电气化和电力低碳化的发展趋势,高碳的火电发展受 到抑制,新能源发电将会增加,高比例可再生能源并网会给电力系统的调节能力带来巨大压力, 而储能可以有效缓解这种压力,增强电力系统的稳定性和灵活性。此外,储能通过能量存储和峰 谷移时,充分发挥了能量价值。因此发展储能是新型电力系统转型的必然选择。

电化学储能拥有更高的能量密度,产业链配套更加成熟,相较于其他储能技术在场景应用、技术、 成本、建设周期、转换效率及选址要求上更具优势,具有高度的灵活性,增长潜力较大。储能技术 路线主要包括电化学储能、机械储能和电磁储能。机械储能以抽水蓄能为主,目前技术成熟,建设 成本相对较低,转换效率约 70%-80%,但对选址环境、地形条件及水文环境要求较高,建设周期 长达 3-5 年,响应速度基本在分钟级别的水平;电化学储能主要以锂电池、铅酸电池等为主,其中 锂电池储能相对来讲拥有更高的能量密度,转换效率可超 90%,产业链配套更加成熟,相较于其 他电化学储能在技术、成本上更具优势;而电磁储能则更适用于放电时间短且迅速的功率型储能。

2.2 工商业储能峰谷套利商业模式清晰

工商业储能的盈利模式是峰谷套利,即在用电低谷时利用低电价充电,在用电高峰时放电供给工 商业用户,用户可以节约用电成本,同时避免了拉闸限电的风险。伴随着分时电价的完善,峰谷电 价差拉大,工商业储能的经济性明显提升。目前国内工商业储能的运营主要有两种商业模式。一是 由工商业用户自行安装储能设备,可以直接减少用电成本,但是用户需要承担初始投资成本及每年 的设备维护成本。另外一种是由能源服务企业协助用户安装储能,能源服务企业投资建设储能资产 并负责运维,工商业用户向能源服务企业支付用电成本。同时,用户侧储能实现多场景扩张,出现 充换电站、数据中心、5G 基站、港口岸电、换电重卡等众多应用场景。

2.3 高耗能峰谷价差增大,储能经济性提升

在现行电力市场价格机制下,工商业用户安装储能的投资回收期由 6.9 年缩短至 3.9 年,IRR 由 7%提升至 21%,经济性显著提高,工商业用户投资意愿增强。以江苏省高耗能工业用户为例,研 究了政策变化前后工商业用户安装储能的经济性。假设用户安装 10MW/20MWh 储能系统,放电 深度 80%,系统初始投资成本为 1.6 元/Wh,电池寿命 10 年,每日进行 2 充 2 放设置,每年运行 360 天,假设折现率 5%。

政策变化之前,根据江苏省分时电价机制,储能系统可以进行 2 充 2 放,分别在低谷和平段充电, 在 2 个高峰时放电,通过套利获得收入,投资回收期 6.9 年,项目 IRR 为 7%。新政策出台后,工 商业企业进入电力市场,高耗能企业购电价格是一般用户的 1.5 倍,用电成本明显增加。叠加新的 分时机制,尖峰时段峰谷价差更大,套利空间增大。投资回收期缩短至 3.9 年,项目 IRR 提升至 21%。

3、供给端:工商业储能发展利好设备制造商,重点关注电池和PCS

3.1 工商业储能系统结构相对简单

工商业储能系统与储能电站系统都包括电池系统+BMS、PCS、EMS、变压器,机架,连接线缆、 汇流柜、防雷及接地系统、监控及报警系统等,系统均进行模块化设计,系统电压、容量灵活配置。

系统架构:储能电站 PCS 系统通常和电池系统独立建设,逆变升压单元包括 PCS、并网柜、变压器等,集装 箱将电池柜、汇流柜、监控设备等集成为一体,且拥有独立供电、照明、温湿度控制、消防、安全 逃生等自动控制和安全保障单元,电站还需配备站用电系统,为储能单元提供自用电电源,配备升 压站,协助并网。

工商业储能多一体化建造,采用一体柜。随着大工业用户的增多,工商业储能配备容量可以达到 MW 级以上,系统配置与储能电站基本一致。工商业储能对系统控制的要求低于储能电站,部分 PCS 产品也具有 BMS 的功能。在 EMS 方面,工商业储能只需要设定充放电时间即可完成能量管 理,功能性需求也低于储能电站。

PCS——阳光电源

光伏逆变器行业龙头稳固,储能业务增长迅速。阳光电源是一家专注于新能源设备的高新技术企 业,主要产品有光伏逆变器、风电变流器、储能系统、新能源汽车驱动系统、水面光伏设备、智慧 能源运维服务等。公司在光伏逆变器领域积累了丰富的经验,2020 年全球光伏逆变器出货量 35GW,全球排名第二。储能变流器与光伏逆变器同源,公司将技术经验迁移至储能行业,收益明 显。

公司在储能业务上布局有储能变流器和储能系统集成两大业务。储能变流器技术与光伏逆变器同 源,与光伏逆变器需要的零部件高度相似。产线切换也比较容易,根据行业经验,光伏逆变器的产 线切换到变流器,需要 1-2 周,主要是生产工艺流程的切换,在 PCB 板贴片、电阻、电容等相应 的流程有所区别。因此,储能变流器业务与光伏逆变器业务具有高度协同效应。

公司储能系统业务营收快速增长,盈利稳步提升。公司的储能系统集成业务采用“无电芯战略”。主要关注系统集成、智能化管理、运行安全等方面。公司与三星 SDI 株式会社于 2014 年 11 月在韩国釜山签订合资合约,在合肥建立合资公司,开始进军储能系统领域。2016 年,公司子公司阳 光三星投产,年产能 2000MWh。2018-2020 年,储能业务营收稳步增长,增速近 50%,2020 年 实现营收 11.69 亿元,毛利率逐渐提升,2020 年毛利率为 21.96%。目前公司储能产品及系统广 泛应用在中国、美国、德国、日本、英国、澳大利亚、加拿大、西班牙、印度、泰国、柬埔寨、南 苏丹、马尔代夫等全球多个国家。海外市场储能业务发展良好,公司在北美工商业储能市场份额超 过 20%;在澳洲,户用光储系统市占率超过 24%。

公司业绩持续突破,储能业务在国内外市场中国企业出货量排名均居第一。在北美,阳光电源的工 商业储能市场份额就超过了 20%;在澳洲,通过与分销商的深度合作,阳光电源户用光储系统市 占率超过 24%。2020 年相继为英国门迪 100MW/100MWh 储能电站、青海特高压外送基地电源配 置项目、山东莱州光储 融合电站以及安徽谯北风储示范电站等多个项目提供整体解决方案。

产品成本低,安全性强,优势领先。储能系统发展的关键问题之一在于降低系统的构建成本,阳光 电源 2020 年推出了 1500V 全场景储能系统解决方案,降本增效显著,成为当前平价上网压力下, 新能源+储能实现规模化发展的关键支撑技术。近年来,储能电站爆炸事件引起了行业对储能电池 的安全性问题的重视,阳光电源已经形成了从电池单体、模组、电池簇、电池系统管理到 PCS 的 全方位保护体系,重视储能系统的安全运行。2020 年阳光电源储能系统全球发货 800MWh,未出 现一例安全事故。

PCS——盛弘股份

盛弘股份是国内工商业储能 PCS 龙头。盛弘股份成立于 2007 年,起步产品是电能质量设备,目 前公司的电能质量业务居于国内龙头地位。公司基于在电力电子领域深厚的技术积累,衍生出充电 桩、储能变流器、电池化成与检测设备等业务。2012 年,盛弘股份进军储能市场,以独特的模块 化储能变流器产品占领了市场先机。目前盛弘已在全球五大洲 50 余个国家和地区进行储能产业布 局,超 800 个储能项目稳定运行,全球累计装机容量超 700MW。产品覆盖 30kw 到 1000kw,能 够提供适应不同客户需求的产品。2021 年上半年公司储能业务实现收入 8400 万元,同比增长 216.59%,占总收入的 22%,毛利润中占比 18%。

专注工商业 PCS,储能业务收入稳定增长。自 2012 年公司进入储能行业以来,公司储能业务增长 迅速,营业收入从 2012 年的 0.18 亿元增长至 2020 年的 1.24 亿元,年均复合增速 27%。公司储 能业务毛利率近年略有下降,主要是行业竞争加剧所致,但公司在工商业储能行业的领先地位依然 保持。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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