2020年9月,我國明確提出2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和的目標,成為新能源時代重要標志性事件。傳統(tǒng)能源加速向清潔能源過渡,儲能技術將發(fā)揮重要作用,支撐新能源發(fā)展邁入新階段。
一、儲能產(chǎn)業(yè)概覽
1.儲能的定義及應用場景
儲能是指通過介質或設備將能量存儲起來,在需要時再釋放的過程。儲能本身不是新興技術,但其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展時間僅有10余年,目前仍處在起步階段。
儲能技術主要有三類應用場景:發(fā)電側、電網(wǎng)側、用戶側。用戶側,多數(shù)以配合小功率光伏應用的光儲形式存在,用戶增設儲能容量,實現(xiàn)對峰谷電價的套利。用戶可以在負荷低谷時,以較便宜的谷電價對自有儲能電池進行充電,在負荷高峰時,將部分或全部負荷轉由自有儲能電池供電。我國近兩年居民自建光伏裝機容量增長迅猛,不帶儲能的光伏發(fā)電滲透率增大,將會影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。若光伏發(fā)電出力過大,將會在電網(wǎng)局部形成潮流倒送的現(xiàn)象,增大電網(wǎng)調(diào)度的難度,影響電網(wǎng)運行的安全。用戶側加裝儲能電池,可以在低壓側形成緩沖層,吸收部分出力過大的光伏發(fā)電,便于調(diào)度部門對潮流進行控制,保證電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。
發(fā)電、電網(wǎng)側,風力、光伏發(fā)電有較強的間歇性與隨機性,為了減少棄光棄風并實現(xiàn)出力與負荷實時平衡,當前主要通過調(diào)節(jié)相對可控的發(fā)電能源——水電與火電來適應用戶端實時負荷的變化。因此,風光發(fā)電想要深度取代火電,實現(xiàn)電力脫碳,需要其出力保持相對穩(wěn)定,而這一關卡的突破則依賴儲能技術。
2.儲能技術分類與市場占比
在技術指標上,熱能存儲、抽水儲能雖然綜合指標較優(yōu),但僅限于特定地區(qū)建設;鋰離子、氫儲能技術雖然在綜合效率、成本等指標上表現(xiàn)欠佳,但其可移動、可小型化的特點更為順應當下新能源尤其是新能源汽車的發(fā)展趨勢。
在產(chǎn)業(yè)總體賽道中,各項儲能技術目前以抽水儲能作為絕對優(yōu)勢技術,但對環(huán)境條件要求較高,在新能源發(fā)展的強力驅動下,電化學儲能、氫儲能的技術份額逐步提高,也是目前資本角逐的熱點領域,是未來發(fā)展前景最大的兩個技術賽道。
在不同細分技術領域,鋰離子電池是目前電化學儲能技術的絕對主流,市場占比達到約86.3%,氫儲能目前處于起步階段,尚未產(chǎn)生絕對領先技術。
3.我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模
電力行業(yè)通常利用儲能裝機量所達到的能量度量單位(GWh)作為衡量產(chǎn)業(yè)規(guī)模的單位,預計2022年我國儲能裝機規(guī)模將達到18.53GWh。在煤電水電時代,我國儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小,進入新能源時代后,其產(chǎn)業(yè)規(guī)模實現(xiàn)大幅增長。
二、儲能細分產(chǎn)業(yè)鏈解析
儲能產(chǎn)業(yè)由于技術分類多元,各類產(chǎn)業(yè)鏈資源差異較大,因此選取當下投資熱度較高的鋰離子電池、氫儲能兩大細分領域進行梳理。
1.鋰離子電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈梳理
1.1產(chǎn)業(yè)鏈
鋰離子電池儲能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游設備商、中游集成商和下游應用端,其核心是中游集成商的儲能系統(tǒng),主要包括電芯、EMS(能量管理系統(tǒng))、 BMS(電池管理系統(tǒng))、 PCS(雙向變流器)等多個部分。電芯是儲能系統(tǒng)的核心,成本占比約67%;BMS主要負責電池的監(jiān)測、評估、保護及均衡等;EMS負責數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡監(jiān)控和能量調(diào)度等;PCS可以控制儲能電池組的充電和放電過程,進行交直流的變換。鋰電池主要包括磷酸鐵鋰和三元鋰電池兩類。
1.2行業(yè)發(fā)展與競爭情況
國內(nèi)儲能電池競爭格局正逐漸集中,國內(nèi)出貨量行業(yè)集中度CR5為54%,其中寧德時代2019-2020年位居首位,2020年國內(nèi)出貨量市占率17%。國內(nèi)企業(yè)中比亞迪2020年海外出貨量領先,但海外份額僅6%,海外市場仍有龐大替代空間。
1.3行業(yè)限制因素
鋰離子電池的原材料,主要包含鋰原料、鈷、鎳、銅等稀有金屬礦產(chǎn)資源。其中,鋰資源的供應地主要包括我國青海、西藏、江西以及澳大利亞、智利等地;鎳資源主要來源于東南亞地區(qū);金屬鈷對鋰離子電池供應的影響最大,其產(chǎn)地主要來源于剛果(金)??傮w來看,我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈原材料對外依賴程度較高,鋰資源是鋰離子電池主要限制因素,國內(nèi)鋰資源雖然長遠來看并不缺乏,但短期內(nèi)開發(fā)成本較高,對外依存度較高。
1.4市場機會
鋰離子電池進入電力儲能領域較晚,在交通工具電動化下,技術進步較快,成本下降顯著,2012年以來成本下降超過75%,目前已成為電力儲能領域中應用最為廣泛的儲能技術之一,在電力系統(tǒng)發(fā)輸配用各個環(huán)節(jié)均實現(xiàn)應用。目前,鋰離子電池儲能系統(tǒng)仍面臨安全性、系統(tǒng)可靠性、壽命以及本體回收等問題,這是鋰離子電池在儲能領域中應用所面臨的重大挑戰(zhàn),也是未來鋰離子電池儲能系統(tǒng)重點攻關研究的方向。
總體來看,鋰離子電池的創(chuàng)新機會和創(chuàng)新需求主要圍繞技術本體、系統(tǒng)集成、部件選型等方面展開,開發(fā)高安全、長壽命、高效率的電池儲能系統(tǒng)產(chǎn)品成為行業(yè)新趨勢。同時隨著鋰離子電池規(guī)?;l(fā)展,未來退役的鋰離子電池的規(guī)模也會越來越大,通過電池回收將形成產(chǎn)業(yè)資源閉環(huán),高效的電池回收技術將是該行業(yè)新的機會。
2.氫儲能產(chǎn)業(yè)鏈梳理
2.1產(chǎn)業(yè)鏈
氫儲能產(chǎn)業(yè)鏈包括上中下游。上游包括化石燃料制氫、煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)制氫、電解水制氫、高溫分解制氫、甲醇/液氮裂變制氫等;中游包括制氫裝備、低溫液體儲氫裝備、固體儲氫裝備、有機物液體儲氫裝備、儲氫新材料等;下游主要包括加氫站建設及運維,如充電加氫站、加油加氫站、綜合能源站等,以及氫燃料汽車、供熱、發(fā)電等。
2.2行業(yè)發(fā)展與競爭情況
目前,我國是全球第一產(chǎn)氫大國。2012-2020年,我國氫氣產(chǎn)量整體呈穩(wěn)步增長趨勢,2020年氫氣產(chǎn)量超過2500萬噸,同比增長13.6%。其中,中國石化和國家能源集團是國內(nèi)氫氣產(chǎn)量最大的兩家企業(yè),中國石化氫氣年生產(chǎn)量達350萬噸,占全國氫氣產(chǎn)量的14%;國家能源集團年生產(chǎn)400萬噸的氫氣,占總體產(chǎn)量的16%。
總體來看,我國氫能源生產(chǎn)市場集中度相對較低,2020年氫能源生產(chǎn)市場行業(yè)集中度CR2為30%。這主要是因為國內(nèi)企業(yè)的氫氣產(chǎn)量較為分散,大部分企業(yè)僅有幾百、幾干噸的氫氣產(chǎn)量;部分發(fā)展較好的企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模能破萬噸,能達到百萬噸級別的鳳毛麟角。不過隨著各大央企進入氫能源行業(yè),先后有大型企業(yè)表示開展氫能源行業(yè)布局,未來市場集中度將會提升。
2.3行業(yè)限制因素
氫氣儲存與運輸具有較大難度。一方面,氫氣是世界上密度最小的氣體,體積能量密度較低,擴散系數(shù)較大;另一方面,氫氣的燃點較低,爆炸極限寬,對儲運過程中的安全性也有極高的要求。
氫氣儲運成本的降低有賴于基礎設施的完善。對于氫氣的短途運輸而言,高壓氣態(tài)儲運仍將是主要的手段。目前儲氫瓶+長管拖車是應用最為廣泛的氫氣儲運形式,所需的運輸成本與基礎設施投入相對較低,但運輸規(guī)模與運輸半徑也較為有限。
當前,加氫站建設成本較高,前期鋪設仍需外部推動。氣態(tài)加氫站所需的平均投資為140萬美元(日加氫能力770千克),液態(tài)加氫站的投資成本則為190-420萬美元(日加氫能力1400-1620千克),其中壓縮機、儲氫罐、制冷設備、加氫裝置是投資成本的主要構成部分。因此,未來盈利能力的提升一方面來自設備成本的降低,另一方面則來自下游加氫需求的增長對設備投資、運營成本的攤薄。
2.4市場機會
短期內(nèi),靠近用戶側的可再生能源制氫項目有望率先迎來發(fā)展。如,2019年國內(nèi)企業(yè)寶豐能源啟動了200MW光伏發(fā)電和2萬標方/小時電解水制氫儲能及綜合應用示范項目,在生產(chǎn)基地中部署光伏發(fā)電與電解水制氫系統(tǒng)。根據(jù)目前部分投產(chǎn)的情況,光伏制氫的綜合成本可控制在1.34元/標方,未來成本有望進一步降低至0.7元/標方,基本與化石能源制氫的成本相當。
中長期看,氫燃料電池將在商用車領域進行滲透。相較于鋰電池,氫燃料電池在續(xù)航里程、加注時間、低溫適應性上具有一定優(yōu)勢,更適用于長距離、大功率的商用車場景。目前,氫燃料電池客車或物流車的經(jīng)濟性明顯落后于純電動汽車,隨著氫燃料電池技術的進步以及氫氣制取、儲運成本的下降,長期來看氫燃料商用車生命周期內(nèi)的全持有成本有望下降到與純電動汽車相當甚至更優(yōu)水平。
三、儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
對政府而言,需要制定儲能長期發(fā)展戰(zhàn)略,明確儲能在電力系統(tǒng)中的作用及價值,出臺儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展保障政策;制定儲能技術發(fā)展路線,針對當前熱點及前沿技術給予重點支持,突破關鍵技術的研發(fā),鼓勵儲能技術創(chuàng)新,另外通過政策引導為較為成熟的儲能技術提供市場空間;加強校企、院企共建實驗平臺的建設,推進儲能關鍵技術國產(chǎn)化發(fā)展、促進創(chuàng)新型儲能技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
對企業(yè)而言,需要深挖利用電動汽車容量資源,通過發(fā)展虛擬電廠技術聚合分散的動力電池儲能資源、提高充放電過程的電網(wǎng)友好性,促進儲能與電動汽車融合發(fā)展,以輕資產(chǎn)運營模式降低全社會總資產(chǎn)投入;關注退役動力電池梯次利用資源以及相關技術難題,通過退役電池資源“再利用”延緩新增電池制造投資、降低生產(chǎn)中的碳排;優(yōu)化儲能選址布局,運用5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術實現(xiàn)集中控制、設備共用,通過“共享模式”提高儲能電站間、儲能電站與風光電場的協(xié)同性,以分散建設來減少儲能建設規(guī)模與成本。
對投資機構而言,儲能行業(yè)的高增速為相關標的帶來了投資價值,后續(xù)應重點關注業(yè)績彈性更高的標的:一看儲能收入&利潤占總體比例。儲能利潤或收入在公司總體中占比越大,業(yè)績彈性越大。二看海外收入占比。目前海外收入毛利率顯著高于國內(nèi),因此海外收入占比高的公司業(yè)績彈性大。三看產(chǎn)品屬性。目前ToC產(chǎn)品盈利水平顯著高于ToB類產(chǎn)品,因此ToC產(chǎn)品供應鏈的公司業(yè)績彈性大。
原標題:儲能產(chǎn)業(yè)鏈解析及相關建議