储能系列报告之一：各环节需求共振全球储能爆发时点已至.pdf

请务必阅读正文后的声明及说明 Table_Info1 电气设备 Table_Date 发布时间： 2021-03-24 Table_Invest 优于大势 上次评级 : 优于大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 Table_Trend 涨跌幅（ %） 1M 3M 12M 绝对收益 -14% -6% 81% 相对收益 -4% -6% 39% Table_Market 行业数据 成分股数量（只） 230 总市值（亿） 21535 流通市值（亿） 15597 市盈率（倍） 54.92 市净率（倍） 3.49 成分股总营收（亿） 3554 成分股总净利润（亿） 284 成分股资产负债率（ %） 187.63 Table_Report 相关报告 海外户用储能市场方兴未艾，高增长有望持 续 -20210228 消纳目标助力碳中和，新能源及储能迎发展 -20210221 政策逐渐清晰，新能源发电侧储能有望加速 -20210208 Table_Author 证券分析师：董瑜 执业证书编号： S0550521010002 18511060915 研究助理：张正阳 执业证书编号： S0550120120009 18317151562 Table_Title 证券研究报告 / 行业 深度报告 各环节 需求共振， 全球 储能 爆发 时点 已至 储能系列报告之一 报 告摘要： Table_Summary 全球 储能 市场已经具备 大规模发展的条件 。 储能是全球能源转型中不可 或缺的环节， 搭配储能的可再生能源装机才能实现对传统化石能源装机 的彻底取代 。随着技术的持续进步与成本的不断降低，电化学储能有望 成为未来主要的储能形式。 与此同时 ，储能在电力市场中的定位 也 逐渐 清晰 ， 供电侧、用户侧储能的发展模式均趋向成熟。 供电侧储能：收益机制逐渐清晰，成本传导更加顺畅。 近年来美国、欧 洲等地区的 供电侧储能 建设明显加速 ， 顺畅的成本传导机制与丰富的收 益来源是推动 海外地区 供电侧储能市场爆发的主要因素。 现阶段，海外 供电侧储能的收益来源包括峰谷套利、辅助服务、输配电价、备用电源 等， 各类 主体 的投资积极性持续升温 。相较而言， 国内供电侧储能仍处 于发展初期 ，但近期密集发布的各类政策文件已经明确 储能 在 新能源消 纳中 的重要地位。 我们测算 未来十年 全国风电、光伏装机增量有望超过 1200GW，供电侧储能发展空间巨大 。 目前 ， 新能源配套储能 已逐渐成为 各地标配 ， 长期来看电网侧储能亦有望重启 。 用户侧储能：经济性逐渐显现，渗透率不断提升。 用户侧储能的核心驱 动因素为储能系统 自身 的经济性，即节省的 电力费用 能否覆盖储能系统 的初始 投资成本。 对于终端电力用户， “光伏 +储能” 可作为传统电网供 电的替代方案，其经济性正逐渐显现，渗透率 有望 快速提升。 目前， 海 外发达地区 的户用储能市场已经 率先起步 ， 而国内的用户侧储能机会 或 将 集中在工商业环节 。 储能产业链：电池与变流器 厂商具备先发优势 。 电池与变流器是储能系 统的核心 环节 ， 随着下游市场的逐渐启动， 电池厂商与 逆变器 厂商在储 能领域的布局明显加速 。由于面对的终端用户不同， 供 电侧储能与用户 侧储能在 商业 模式 上存在一定差异，整体上看供电侧储能的价格竞争更 为激烈，用户侧储能则更加依赖 经销商 /安装商 渠道。 投资建议： 全球储能市场爆发时点已至，电池与变流器环节率先 受益 ， 建议关注逆变器 +储能龙头 阳光电源 ，专业储能电池系统供应商 派能 科技 ，以及户用储能逆变器领先厂商 固德威 。 风险提示： 新能源 行业政策变动，市场竞争加剧等 Table_CompanyFinance 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2019A 2020E 2021E 2019A 2020E 2021E 阳光电源 63.33 0.61 1.22 1.55 104 52 41 买入 派能科技 149.79 0.93 1.78 3.28 161 84 46 买入 固德威 168.00 1.17 2.87 4.90 144 59 34 买入 -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 2020/3 2020/6 2020/9 2020/12 电气设备 沪深 300 请务必阅读正文后的声明及说明 2 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 目 录 1. 全球储能市场已经具备大规模发展的条件 . 5 1.1. 储能是全球能源转型进程中不可或缺的环节 . 5 1.2. 储能技术日 渐成熟，成本持续下降 . 7 1.3. 储能发展模式逐步清晰 . 9 1.4. 供电侧与用户侧储能均衡发展 . 11 2. 供电侧储能：收益机制逐渐清晰，成本传导更加顺畅 . 13 2.1. 海内外供电侧储能发展的背景存在较大差异 . 13 2.2. 海外：收益来源丰富，成本传导顺畅 . 16 2.3. 国内：储能将成为未来新能源发电 “标配 ” . 21 3. 用户侧储能：经济性逐渐显现，渗透率不断提升 . 28 3.1. 户用储能：海外发达地区率先起步 . 28 3.2. 工商业储能：国内部分地区有望先行启动 . 34 4. 储能产业链：重点关注电池与变流器环节 . 38 4.1. 电池与变流器是储能系统的核心环节 . 38 4.2. 储能市场的主要 参与者包括电池厂商、逆变器厂商与系统集成商 . 39 4.3. 供电侧储能与用户侧储能的销售模式存在差异 . 42 5. 重点上市公司推荐 . 46 5.1. 阳光电源（ 300274.SZ）：光储龙头，率先受益全球储能市场爆发 . 46 5.2. 派能科技（ 688063.SH）：专业储能电池系统厂商 . 46 5.3. 固德威（ 688390.SH）：户用储能逆变器领先厂商 . 47 6. 风险提示 . 47 图表目录 图 1：全球一次能源消费结构预测 . 5 图 2：全球总能源消费量与电力消费量情况（ Mtoe） . 6 图 3：全球总发 电量与可再生能源发电情况（ TWh ） . 6 图 4：储能是未来电力系统的重要环节 . 6 图 5：全球风电、光伏累计装机情况（ GW ） . 7 图 6：全球风电、光伏发电量情况（ TWh ） . 7 图 7：各类储能技术在已投运储能项目中的占比 . 8 图 8：中国及全球电化学储能累计装机规模（ GW ） . 8 图 9：全球锂离子电 池平均成本变化情况（ $/kWh ） . 8 图 10：全球电化学储能装机情况（ GW ） . 8 图 11：不同锂离子电池的循环寿命对比 . 9 图 12：储能在电力体系中的收益与成本存在一定的不匹配 . 10 请务必阅读正文后的声明及说明 3 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 图 13：太阳能发电平均 LCOE变化情况（ $/kWh ） . 10 图 14：风力发电平均 LCOE变化情况（ $/kWh ） . 10 图 15： “新能源 +储能平价 ”是未来的长期方向 . 11 图 16：全球供电侧 /用户侧新增储能装机情况（ MW ） . 11 图 17： OECD国家与非 OECD 国家发电量变化情况（ TWh ） . 13 图 18：美国火电、新能源装机变化情况（ GW ） . 14 图 19：欧盟火电、新能源装机变化情况（ GW ） . 14 图 20：国内新增电力装机情况（ GW ） . 14 图 21：国内火电累计装机容量（ GW ）及利用小时数 . 14 图 22：海内外储能成本在电力系统中的传导机制对比 . 15 图 23：美国电力装机结构变化情况（ GW ） . 16 图 24： 2019年欧洲大型电力集团收入结构 . 16 图 25：海外大型电力集团一体化程度较高 . 16 图 26：加州及全美电池储能累计装机容量（ MWh ） . 17 图 27： 2020年加州新增储能装机情况（ MWh ） . 17 图 28：加州供电侧储能项目收益来源 . 17 图 29：加州风电、光伏发电量及占比情况（ TWh ） . 18 图 30：加州燃气、风电、光伏装机情况（ GW ） . 18 图 31： 2016年加州电力净负载与电价曲线 . 18 图 32： 2019年加州电力净负载与电价曲线 . 18 图 33：加州电力实时市场中负电价区间占比情况 . 19 图 34：加州电力批发市场辅助服务费用情况（亿美元） . 19 图 35： 2019年加州电池储能使用情况 . 20 图 36：加州电力辅助服务平均出清价格（ $/MWh ） . 20 图 37：加州各类电力市场主体发电量情况（ TWh ） . 20 图 38：加州总电力消费量构成（ TWh ） . 20 图 39：各省非水可再生能源消纳权重目标 . 22 图 40： 2020年除西藏外各省弃风、弃光率情况 . 22 图 41： 2021风电、光伏开发建设征求意见稿提出的多元化新能源并网消纳体系 . 23 图 42：青海对储能项目投资的推动措施 . 25 图 43：现行电力辅助服务收入 /费用计算机制 . 25 图 44：国网 “碳达峰、碳中和 ”行动方案中的储能相关内容 . 27 图 45：全球户用储能系统出货量情况（ MWh ） . 28 图 46：独立式住宅具备户用光储系统的安装条件 . 29 图 47：海外发达地区独立式 /半独立式住宅比例 . 29 图 48：各地区 2018年人均用电量对比（ kWh ） . 29 图 49：各地区 2018年人均居民用电量对比（ kWh ） . 29 图 50：各地区居民 /非居民电价对比（ $/kWh) . 30 图 51：德国居民用电价格变化情况（欧元 /kWh ） . 30 图 52：澳大利亚居民电价指数与收入指数变化情况 . 30 图 53：户用光储系统对传统电网供电的取代进程 . 31 图 54：美国大型变压器的安装集中在 1950-1980年 . 31 图 55：美国大型电力事故发生次数变化情况 . 31 图 56：日本户用光伏 FiT电价变化情况（日元 /kWh ） . 32 图 57：日本户用光伏 FiT政策到期情况 . 32 请务必阅读正文后的声明及说明 4 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 图 58：德国户用储能新增装机情况（万套） . 34 图 59：德国户用储能系统单位成本下降情况 . 34 图 60：中国全社会用电量情况（亿千瓦时） . 34 图 61：各地 2018年终端用电结构对比（ IEA口径） . 34 图 62：中国各类电力用户平均电价对比（元 /kWh ） . 35 图 63：美国各类电力用户平均电价对比（ $/kWh ） . 35 图 64：大工业用户实行的两部制峰谷电价体系 . 35 图 65：各省最高电压等级大工业用户夏季峰谷价差情况（元 /kWh ） . 36 图 66：电化学储能系统构成示意图 . 38 图 67： 1MW 储能系统单位成本测算（ $/kWh ）与各环节占比 . 38 图 68：储能产业链构成环节及主要参与者 . 39 图 69：储能变流器是联接电源、电池与电网的核心环节 . 40 图 70：特斯拉可提供适用于各领域的储能系统 . 41 图 71：全球主要储能系统集成商 . 41 图 72： 2019年中国储能系统集成商排名（ MW ） . 41 图 73： 2019年德国户用储能系统市场份额情况 . 42 图 74：用户侧储能系统销售渠道 . 44 图 75：国内外户用逆变器厂商单瓦价格对比（元 /W ） . 44 图 76：特斯拉 Powerwall 2 价格变化情况（美元） . 44 图 77：阳光电源储能业务收入情况（亿元） . 46 图 78：阳光电源储能业务毛利情况（亿元） . 46 图 79：派能科技主营业务收入构成情况（亿元） . 46 图 80：派能科技储能电池系统销量情况（ MWh ） . 46 图 81：固德威储能逆变器销售情况 . 47 图 82：固德威储能业务收入、毛利情况（亿元） . 47 表 1：已宣布长期碳中和目标的全球主要经济体 . 5 表 2：主要物理 /化学储能形式对比 . 7 表 3：供电侧储能与用户侧储能对比 . 12 表 4：海内外电力改革进程梳理 . 15 表 5：加州备用电源采购量及采购价格情况 . 21 表 6： 2021-2030年全国风电、光伏装机空间测算 . 23 表 7： 2020年以来对新能源发电配套储能提出具体量化要求的省份 . 24 表 8：电网侧储能项目清单整理 . 26 表 9：近年来海外大型停电事件整理 . 32 表 10：部分海外发达地区户用储能渗透率估算（无特殊说明均截至 2019年底） . 33 表 11：历年政府工作报告中降低工商业电价的表述 . 36 表 12：各地用户侧储能项目补贴标准 . 37 表 13： 2019/20年主要厂商动力电池与储能电池出货量情况（ GWh ） . 39 表 14：宁德时代在储能领域的合资 /参股公司 . 40 表 15： 2020年 以来部分国内储能项目招投标情况 . 43 请务必阅读正文后的声明及说明 5 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 1. 全球 储能 市场已经具备 大规模发展的条件 1.1. 储能是全球能源转型进程中不可或缺的环节 1.1.1. 长期减排目标确立，能源转型任重道远 2020年下半年以来，全球主要经济体陆续提出长期“碳中和”目标， 减排 已成全球 共识。 2020 年 9 月，习主席 在第七十五届联合国大会一般性辩论上 提出 2030 碳达 峰、 2060碳中和的目标，欧盟领导人则于 12月欧盟冬季峰会上 就 2050年前实现碳 中和的 减排目标达成一致 ，美国总统拜登也在此前的竞选纲领中提出争取在 2050年 前实现碳中和。从设定的时间节点来看， 全球主要经济体实现碳中和的时间仅剩 30- 40 年， 减排进程急需加速 。 表 1：已宣布长期碳中和目标的全球主要经济体 经济体 提出时间 主要目标 2019 年碳排放（百万吨） 全球 碳排放占比 中国 2020 年 9 月七十五届联合国大会一般性辩论 2030 年前二氧化碳排放达到峰值， 2060 年实现碳中和 9,826 28.8% 美国 2020 年 7 月拜登公布清洁能源革命和环境正义计划竞选纲领 2035 年无碳发电， 2050 年实现碳中和 4,965 14.5% 欧盟 （ 27 国） 2020 年 12 月欧盟冬季峰会就制 定新的气候变化目标达成协议 2030年温室气体排放量较 1990年降低 55% （原目标为 40%）， 2050 年实现碳中和 2,943 8.6% 英国 2019 年 6 月通过长期气候目标立法 2050 年实现碳中和 387 1.1% 日本 2020 年 10 月首相菅义伟在国会的首次施政讲话 2050 年实现碳中和 1,123 3.3% 韩国 2020 年 12 月韩国总统文在寅的国会施政演讲 2050 年实现碳中和 639 1.9% 数据来源： BP， 东北证券 能源转型是各经济体实现长期碳排放目标的必经之路。 化石能源的使用是全球碳排 放的主要来源， 根据 国际能源署（ IEA） 的统计， 2019 年 石油、煤炭、天然气等传 统化石能源在全球一次能源消费中的占比仍高达 85%， 可再生能源的占比仅为 10%。 而 若想在 2050 年实现 净零排放， 可再生能源的消费占比需提升至 30%左右 ， 能源 转型任重而道远 。 图 1： 全球一次能源消费结构 预测 数据来源： IEA， 东北证券 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2019 2030 E 2050 E 煤炭 石油 天然气 传统生物质能 核能 可再生能源 请务必阅读正文后的声明及说明 6 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 为了实现 能源转型 ，全球电气化率与可再生能源发电占比仍 需大幅 提升。 一方面， 为了减少化石能源的使用，工业、交通、供热等各领域的电气化 水平需进一步提高。 根据国际可再生能源署（ IRENA）的测算，为实现减排目标， 2050年电力在终端能 源消费中的占比需从目前的不到 20%提升 至 接近 50%。另一方面，在电力装机结构 中，光伏、风电等可再生能源将逐渐 取代 传统的火电装机。 2019年 ，可再生能源在 全球发电量中的占比约为 26%， 未来这一比例需提升至 70%乃至更高 。 图 2： 全球总能源消费量与电力消费量情况（ Mtoe） 图 3： 全球总发电量与可再生能源发电情况（ TWh ） 数据来源： IEA， 东北证券 数据来源： IEA， BP， 东北证券 1.1.2. 储能是全球能源转型的必需环节 随着全球电气化 程度 的提升，储能将在 电力系统 中发挥更加重要的作用。 与石油、 煤炭等传统的化石能源不同，电力的生产与消费需要同时进行，能量无法直接以电 能的形式进行储存。 因此，当发电端的输出与用电端的负载不匹配时，电力系统的 稳定性将面临挑战， 此时就需要储能系统通过充电或者放电的形式进行调节。 图 4： 储能是未来电力系统的重要环节 数据来源：东北证券 搭配储能的可再生能源装机才能实现对传统化石能源 装机 的彻底取代。 传统的 火电 装机可根据电网的要求调节自身出力，而 风电、光伏 则 具有天然的间歇性与波动性， 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20% 0 2000 4000 6000 8000 1000 0 120 0 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 总能源消费量 电力消费量 电力消费占比 10% 12% 14% 16% 18% 20% 22% 24% 26% 28% 0 5000 1000 0 150 0 0 2000 0 250 0 0 3000 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 总发电量 可再生能源发电量 可再生能源发电占比 电力装机 电网 用电负载 储能 充电 放 电 双向调节 请务必阅读正文后的声明及说明 7 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 因此 仅靠可再生能源自身难以实现对传统化石能源 装机 的彻底取代。 近年来，全球 风电、光伏等可再生能源 的装机 占比 与发电占比 持续提升，对电力体系的冲击也愈 加明显。因此， “可再生能源 +储能” 才是未来的终极解决方案 ，可在减少碳排放的 同时维持电力系统的稳定性与可靠性 。 图 5： 全球风电、光伏 累计 装机情况（ GW ） 图 6： 全球 风电、光伏发电量 情况（ TWh ） 数据来源： IEA， 东北证券 数据来源： IEA， BP， 东北证券 1.2. 储能 技术 日渐 成熟，成本 持续 下降 1.2.1. 电化学 储能 有望成为 未来主要的储能形式 电力系统中的储能通常可 分为物理储能与化学储能两大类 。 其中 ， 物理储能是将电 能转化为机械能（势能、动能）进行储存，例如抽水蓄能、 压缩空气储能、 飞轮储 能等；而化学储能则是将电能转化为化学能， 主要包括各种电池储能方案，例如锂 离子电池、 铅酸电池、钠硫电池等 。 表 2： 主要 物理 /化学 储能形式对比 基本原理 主要优点 主要缺点 抽水蓄能 低谷时利用过剩电力将水从低水库抽到高水库，峰荷时高水库中的水回流到 低 水库推动水轮发电机发电 技术成熟、功率和容量较大、寿命长、运行成本低 受地理条件限制，能量密度较低，总投资较高 压缩空气 利用过剩电力将空气压缩并储存，当需要时再将压缩空气与天然气混合，燃烧膨胀以推动燃气轮机发电 容量大、工作时间长、充放 电循环次数多、寿命长 效率相对较低、建站条件较为苛刻 飞轮 利用电能将一个放在真空外壳内的转子加速，将电能以动能形式储存起来 功率密度高、寿命长、环境 友好 能量密度低、充放电时间短、自放电率较高 锂离子电池 正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构成 ， 充电 时 Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极 ， 放电时 Li+从 负极脱嵌，经过电解质嵌入正极 长寿命、高能量密度、高效 率、响应速度快、环境适应 性强 价格依然偏高，存在一 定安全风险 铅酸电池 铅蓄电池的正极二氧化铅（ PbO2）和负极纯铅（ Pb）浸到电解液（ H2SO4）中，两极间产生电势 技术成熟、结构简单、价格 低廉、维护方便 能量密度低、寿命短，不 宜深度充放电和大功率 放电 钠硫电池 正极由液态的硫组成，负极由液态的钠组成，电池运行温度需保持在 300以上，以使电极处于熔融状态 能量密度高、循环寿命长、 功率特性好、响应速度快 阳极的金属钠是易燃 物，且运行在高温下， 安 全风险大 数据来源： 派能科技招股说明书， 东北证券 电化学 储能 发展加速， 有望成为未来主要的储能形式。 目前抽水蓄能是 全球电力系 0 100 200 300 400 500 600 700 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 风电装机量 光伏装机量 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 风电发电量 光伏发电量 风电占比 光伏占比 请务必阅读正文后的声明及说明 8 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 统中主要的储能形式，根据中关村储能产业技术联盟（ CNESA）的统计，截至 2020 年底 ，全球已累计投运电力储能项目 189.8GW，其中抽水蓄能的占比为 90.9%，电 化学储能占比 仅 为 6.9%。 虽然抽水蓄能规模大、寿命长、技术成熟，但只有具备特 定自然地形条件的地区才能进行建设，因此 持续增长的电力储能需求仍需由其他的 储能形式进行填补 。 从新增装机情况来看，近年来 电化学 储能已成为主流， 2012 至 2020 年全球电化学储能装机由不到 1GW 提升至超过 13GW，贡献了全球电力储能 装机的主要增量 。 图 7： 各类储能技术在已投运储能项目中的占比 图 8： 中国及全球电化学储能累计装机规模（ GW ） 数据来源： CNESA， 东北证券 数据来源： CNESA， 东北证券 1.2.2. 成本、技术进步助推 锂电池储能 大规模发展 在各类电化学储能技术中，锂电池储能在循环次数、能量密度、响应速度等方面均 具有较大的优势，但此前高昂的成本制约了其在储能领域的大规模应用。近年来 ， 随着产能规模的持续扩张 ，全球锂离子电池的成本快速下降。 根据彭博新能源财经 （ Bloomberg NEF）的统计， 2020 年全球锂离子电池平均价格已降至 137美元 /千瓦 时，较 2013 年下降近 80%。 伴随着成本的不断下降，锂电池储能的应用空间已经 打开 。 根据 CNESA 的初步统计， 2020年锂电池在电化学储能在运装机中的占比已 从 2016 年的 65%提升至 90%。 图 9： 全球锂离子电池平均成本变化情况（ $/kWh ） 图 10： 全球电化学储能装机情况（ GW ） 数据来源： Bloomberg NEF， 东北证券 数据来源： CNESA， 东北证券 在成本下降以外， 近年来 针对 储能 的锂 电池技术也取得了较快的进展 。 相较于动力 电池，储能电池对能量密度的要求相对较低，对于循环寿命与安全性的要求则相对 抽水蓄能 , 90.9% 电化学储能 , 6.9% 熔融盐储能 , 1.7% 飞轮储能 , 0.2% 压缩空气储能 , 0.2% 0 2 4 6 8 10 12 14 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 全球 中国 0 100 200 300 400 500 600 700 800 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 电芯 Pac k 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 2 4 6 8 10 12 14 2016 2017 2018 2019 2020 锂电池储能 其他电化学储能 锂电池储能占比 请务必阅读正文后的声明及说明 9 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 较高 。若假设新能源汽车的使用寿命为 5-8 年，则动力电池的循环寿命只需达到 1000-2000 次，而储能电池的充放电更为频繁，如果想实现十年以上的运行周期，则 电池的循环寿命需超过 3000 次。因此，应用于储能领域的锂离子电池往往需要进行 针对性的设计研发。 近年来， 不少 海内外锂电池厂商 已 在储能领域 取得较大突破， 生产的储能专用锂电池能够实现 5000 次 以上的 循环寿命。例如宁德时代 已宣布研 发出 可实现 1500 次循环内 “零衰减”的储能专用磷酸铁锂 电池 ，其 单体循环寿命可 达 1.2万次 。 图 11： 不同锂离子电池的循环寿命对比 数据来源： Sonnen， 东北证券 综上，我们认为当前 锂电池储能发展的 条件已经基本成熟 ， 锂电池成本的不断下降 与技术的持续进步将助力其在储能领域 更 大规模 的 应用。 1.3. 储能 发展模式逐步清晰 1.3.1. 收益与成本的不匹配是储能 大规模 发展的主要挑战 虽然 从整个电力系统的角度出发，储能是能源转型过程中必不可少的环节，然而在 传统的电力体制下储能的定位并不明确，这在极大程度上制约了储能规模化的发展。 储能既可作为电力的提供者，又可作为电力的消费者，在电力体系的各环节均可发 挥作用 。例如 在发电侧，储能可用于调峰调频或作为备用电源；在电网侧，储能可 缓解电网阻塞、降低输配网络投资；在用电侧，储能可降低用户的综合电费支出， 提升用电的可靠性。因此，储能为电力系统带来的收益体现在多个环节、涵盖各个 方面，但在目前的电力体制下储能系统通常只被定义为功能单一的主体，无法为其 发挥的多种 功能进行足够的补偿。换言之，承担储能成本的投资方往往不是储能收 益的享受者，因此配置储能的 积极性 较弱，例如可再生能源开发商是储能系统的投 资者，收益却主要由电网环节享受（可再生能源发电的波动性减弱，对电网的冲击 降低）。 请务必阅读正文后的声明及说明 10 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 图 12：储能在电力体系中的收益与成本存在一定的不匹配 数据来源：东北证券 因此，若能通过合理的机制设计使储能系统的收益与投资成本相匹配，各环节投资 储能系统的积极性有望被调动，储能市场的空间将快速打开。 近年来，各国陆续对 传统的电力体制进行了改革，明确了储能在电力市场中的定位与收益来源，储能的 发展模式逐渐清晰。以美国为例， 2011 年联邦能源管理委员会 755 号法令（ FERC Order No. 755）要求各区域输电组织（ RTO）以及独立系统运营商（ ISO）放开对储 能项目参与调频服务的限制并为其服务提供合理的补偿 。 2018 年， 联邦能源管理委 员会 841 号法令（ FERC Order No. 841） 进一步要求 RTO与 ISO 移除储能参与容量 市场、能量市场、辅助服务市场的障碍，给予储能平等的市场地位 。 1.3.2. “新能源 +储能 平价 ”是未来的长期方向 如前所述，风力、太阳能发电的不稳定性是配置储能的重要原因，因此长期来看新 能源发电侧需要承担一定的储能成本。在初期， 由于新能源的度电成本尚不能与传 统化石能源竞争 ，各国往往采用 固定电价全额上网的形式鼓励新能源的发展。 随着 技术的进步，过去十年间风电、光伏的发电成本已有巨大的下降。根据 IRENA 的 统 计， 2019年光伏、陆上风电、海上风电的平均度电成本分别为 0.068/0.053/0.115 美 元 /kWh，较 2010年下降 82%/38%/29%，已经达到与传统化石能源相当的区间。 图 13： 太阳能发电平均 LCOE变化情况（ $/kWh ） 图 14： 风力发电平均 LCOE变化情况（ $/kWh ） 数据来源： IRENA， 东北证券 数据来源： IRENA， 东北证券 发电侧 电网侧 用电侧 电力调峰 系统 调频 备用电源 可再生能源并网 缓解电网阻塞 降低新增投资 降低电费支出 提升供电可靠性 储能系统收益体现在多个环节 储能系统投资成本往往由单一环节承担 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 光伏 光热 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 陆上风电 海上风电 请务必阅读正文后的声明及说明 11 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 在 基本实现上网侧平价 的基础上 ， 未来 新能源将朝着 “新能源 +储能平价” 的目标 继续前进。 随着发电占比的持续提升，新能源装机对电网的冲击 将 越来越大，单纯 的上网侧平价还不足以支撑新能源完成对传统化石能源的彻底取代。 考虑到目前光 伏、电池成本仍有较大的下降空间，我们认为“新能源 +储能平价”是一个可实现的 长期目标。 图 15：“新能源 +储能平价”是未来的长期方向 数据来源：东北证券 1.4. 供电侧与用户侧 储能 均衡发展 综上所述，我们认为全球范围内储能大规模发展的条件已经具备。根据储能系统所 处环节的不同，可将其分为 供电侧（ Front-of-the-Meter）以及用户侧（ Behind-the-Meter） 两大类 ，其中供电侧主要包括发电侧储能与电网侧储能，用户侧则可分为户用储能 与工商业储能。 据第三方研究机构 IHS Markit统计，过去几年新增储能装机中供电 侧与用户侧的比例 基本相当， 大致为 60:40。 图 16： 全球供电侧 /用户侧新增储能装机情况（ MW ） 数据来源： IHS Markit， 东北证券 供电侧储能与用户侧储能在 投资主体、收益来源、商业模式等方面存在较大差异， 因此以下我们将分别探讨海内外供电侧、用户侧储能的发展现状与驱动因素。整体 用户 侧平价 上网侧平价 新能源 + 储能平价 满足终端用户电 力自发自用需求 实现新能源平价 上网 新能源彻底取代 传统化石能源 0 500 1,00 0 1,50 0 2,00 0 2,50 0 3,00 0 3,50 0 4,00 0 2015 2016 2017 2018 2019 供电侧 用户侧 请务必阅读正文后的声明及说明 12 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 上看，供电侧储能 发展的核心在于电力机制的设计与储能成本的传导，用户侧储能 的主要驱动力则是储能系统自身的经济性。我们认为目前供电侧储能与用户侧储能 的 发展模式均已较为成熟 ，未来两者有望保持均衡发展。 表 3：供电侧储能与用户侧储能对比 供电侧储能 用户侧储能 投资主体 发电企业及电网企业 家庭及工商业用户 收益来源 峰谷套利、辅助服务、输配电价 等 降低综合用电成本 核心驱动因素 储能成本的传导 储能自身经济性 数据来源：东北证券 请务必阅读正文后的声明及说明 13 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 2. 供电侧储能： 收益 机制逐渐清晰，成本传导更加顺畅 2.1. 海内外供电侧储能发展的背景存在较大差异 如前所述，收益与成本的不匹配是制约储能大规模发展的主要问题之一，需要通过 合理的机制设计加以解决。 目前部分海外发达地区的供电侧储能发展模式已经较为 成熟，这与其电力发展阶段、市场化程度以及市场参与主体密切相关。 考虑到目前 国内电力体系与海外发达地区存在较大差异，短期内国内供电侧储能 的 发展 模式仍 有待进一步明确。但长期来看，我们认为海外地区的发展经验可以作为一个有价值 的参考， 预计“十四五”期间国内供电侧储能的机制将逐步成熟，行业有望实现长 期可持续的发展。 2.1.1. 海内外 电力发展阶段存在差异 从所处发展阶段来看，海外发达地区的电力体系与国内存在较大差异，首先体现在 电力总需求上。根据 BP的统计， 2008年金融危机后海外发 达地区的 电力需求增长 已陷入停滞 ， 1985 年至 2008 年 OECD 国家的发电量年均增速超过 2%，而此后十 年间 OECD 国家的总发电量基本没有变化。与之相对，非 OECD国家的总发电量在 2008年金融危机后仍然保持了超过 5%的平均增速，甚至略高于金融危机前的增速。 图 17： OECD国家与非 OECD 国家发电量变化情况（ TWh ） 数据来源： BP， 东北证券 在电力需求增长停滞的背景下 ， 近年来发达地区的部分火电机组开始 逐渐 退役 。美 国、欧盟（ 28 国）的火电总装机量分别于 2011、 2012 年达到峰值，此后开始逐步 下行，与此同时风电、光伏等新能源装机则开始加速。 换言之，在这些发达地区， 近年来电力的总供给已经趋于稳定， 变化主要体现在结构上 ， 即 新能源装机对存量 火电装机的替代。 而 如前所述， 只有搭配储能的新能源才能实现对传统化石能源装 机的彻底取代 ， 因此 海外发达地区的电力系统对储能的需求更加迫切。 0 2,00 0 4,00 0 6,00 0 8,00 0 10,0 00 12,0 00 14,0 00 16,0 00 18,0 00 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 O EC D 国家 非 O EC D 国家 请务必阅读正文后的声明及说明 14 / 49 Table_PageTop 电气设备 /行业深度 图 18：美国 火电、新能源装机变化情况（ GW ） 图 19： 欧盟火电、新能源装机变化情况（ GW ） 数据来源： EIA， 东北证券 数据来源： EU Commission， 东北证券 与海外发达地区相比， 目前国内的电力供给处于相对过剩的状态。 “十二五”及“十 三五”期间，国内火电装机仍然保持较快增长，新增火电装机量分别达到 2.71/2.39 亿千瓦，在新增电力装机总量中的占比分别为 53%/35%。随着火电装机量由 2010 年 的 7.10 亿千瓦增长至 2020 年的 12.45 亿千瓦，其利用小时数则从超过 5000小时一 路下滑至 2020年的 4216小时。因此，与海外发达地区相比 ，国内新能源装机主要 体现在增量， 还未到替代存量火电装机的阶段 ， 配置储能的 必要性 相对较弱。 图 20： 国内新增电力装机情况（ GW ） 图 21： 国内火电累计装机容量（ GW ）及利用小时数 数据来源： 中电联， 东北证券 数据来源： 中电联， 东北证券 2.1.2. 海外发达地区电力市场化程度较高 除了发展阶段不同，海外发达地区电力市场化的程度也明显