电力设备及新能源行业储能系列报告专题三：长时储能大有可为-20221024-中信证券-63页 2022-11-2 221215 4.pdf

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1、请务必阅读末页的免责条款和声明2022年年10月月24日日电力设备及新能源行业储能系列报告专题三电力设备及新能源行业储能系列报告专题三长时储能大有可为长时储能大有可为中信证券研究部中信证券研究部电力设备及新能源组电力设备及新能源组华鹏伟华鹏伟/林劼林劼/华夏华夏/张志强张志强2核心观点核心观点行业发展：新能源并网提速行业发展：新能源并网提速，长时储能建设大势所趋长时储能建设大势所趋。政策鼓励和技术进步趋势下，可再生能源的渗透率不断提升，而新能源渗透率快速提升，叠加其出力的不稳定性，推升储能市场需求，电力系统的储能应用存在多种时间尺度需求，长时储能（一般指4h以上）成为储能发展的重要方向，在电力

2、系统中具备多种优势；整体来看，长时储能具备提升新能源消纳能力、替代传统发电方式的潜力，可以为电网提供充足的灵活性资源，可有效降低电网运行成本，具备更强的峰谷套利和市场盈利潜力；路线选择：多技术并举路线选择：多技术并举，产业化方兴未艾产业化方兴未艾。抽水蓄能、压缩空气储能、熔盐储能、全钒液流电池、重力储能、氢储能等产业化相继开始提速，鉴于国内资源禀赋、地方区域差异等因素，预计“十四五”期间将呈现多种技术路线并举的发展态势；成熟的大型物理储能技术在发展规划和电价政策驱动下加速落地，同时也可关注地方政策及风光大基地配套带来的需求增长；新兴技术围绕降本空间、环境友好性、产业链自主可控等方向加速追赶，示

3、范项目向商业化转化值得期待。配置建议：强规划政策周期配置建议：强规划政策周期，寻找细分龙头和多环节受益者寻找细分龙头和多环节受益者。重点关注政府端政策规划清晰（如中长期发展规划、配套风光大基地、不同技术的细分政策等）、大容量应用具备较强规模化趋势的抽水蓄能、熔盐储能、压缩空气储能等技术；现阶段关注涉足多个长时储能技术领域、多元化受益产业化发展的设备厂商或总包商，以及在产业链自主可控环节具备发展潜力的公司建议关注：东方电气（A+H）、上海电气（A+H）、西子洁能、首航高科、陕鼓动力、钒钛股份、哈尔滨电气（H）、中国电建、中国能建。风险提示：新能源装机增长不及预期；储能成本下降不及预期；电力辅助服

4、务市场化不及预期；容量电价政策推进不及风险提示：新能源装机增长不及预期；储能成本下降不及预期；电力辅助服务市场化不及预期；容量电价政策推进不及预期；长时储能技术商业化推广缓慢预期；长时储能技术商业化推广缓慢。oPpQtMpRoQnRtRqMmRmOwOaQ9RbRtRnNpNtRkPmNoOeRtRtO7NqRrNNZtRxPvPmRwP3资料来源：中信证券研究部绘制长时储能应用全景图长时储能应用全景图产业投资全景图产业投资全景图太阳能太阳能风电风电火电火电水电水电核电核电1.1.提升新能源消纳能力、替代传统发电方式的潜力提升新能源消纳能力、替代传统发电方式的潜力容量型容量型能量型能量型功率型

5、功率型备用型备用型长时储能长时储能储能储能2.2.为电网提供充足的灵活性资源为电网提供充足的灵活性资源5.5.具备更强的峰谷套利市场盈利潜力具备更强的峰谷套利市场盈利潜力4.4.提升电力系统效率和设备利用率提升电力系统效率和设备利用率3.3.有效降低电网运行成本有效降低电网运行成本技术路线技术路线核心优势核心优势抽水蓄能抽水蓄能熔盐储能熔盐储能全钒液流电池全钒液流电池压缩空气压缩空气重力储能重力储能氢储能氢储能电网电网用电用电目录目录CONTENTS41.1.长时储能需求迫在眉睫长时储能需求迫在眉睫2.2.长时储能应用现状长时储能应用现状3.3.长时储能技术一览长时储能技术一览4.4.风险因素

6、风险因素5.5.投资策略投资策略51.长时储能需求迫在眉睫长时储能需求迫在眉睫I.I.可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求II.II.长时储能具备多种优势长时储能具备多种优势6政策鼓励和技术进步的趋势下政策鼓励和技术进步的趋势下，可再生能源的渗透率不断提升：可再生能源的渗透率不断提升：在双碳目标的指引下，在技术不断推动成本下降的趋势下，可再生能源的渗透率不断提升。国家能源局的数据显示，2021年，国内新增光伏装机54.88GW，累计光伏装机超305GW；2021年，国内新增风电装机47.5GW，累计风电装机约330GW。其中，风电和光伏新增装机规

7、模首次超过1亿千瓦，新能源发电装机预计将保持较快增长。国家发改委、国家能源局印发的“十四五”现代能源体系规划要求，到2025年，非化石能源消费比重提高到20%左右，非化石能源发电量比重达到39%左右，电气化水平持续提升。新能源发电将会在其中发挥重要作用。新能源发电装机占比的快速提升，新能源发电在低碳转型中将发挥重要作用，这些都将对电网提出更高的要求，而储能将在其中发挥重要的作用。资料来源：国家能源局，中信证券研究部预测资料来源：国家能源局，中信证券研究部预测2016-2025年国内新增光伏装机及预测年国内新增光伏装机及预测2015-2025年国内新增风电吊装规模及预测年国内新增风电吊装规模及预

8、测1.1 可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求-100%-50%0%50%100%150%200%250%300%350%400%010203040506070809020152016201720182019202020212022E 2023E 2024E 2025E陆风装机（GW）海风装机（GW）陆风YoY海风YoY-50%-30%-10%10%30%50%70%90%110%130%150%02040608010012014016018020020162017201820192020202122.1-8 2022E 2023E 2024E

9、2025E新增装机（GW）YoY7新能源渗透率快速提升新能源渗透率快速提升，叠加其出力的不稳定性叠加其出力的不稳定性，推升储能市场需求：推升储能市场需求：随着电力系统脱碳进程加速，风电、光伏等高不确定性可再生能源装机及占比将不断提升，但其出力的不稳定使得电力系统在调峰调频等方面面临重大挑战。2021年7月，国家发展改革委、国家能源局印发关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知，从国家层面确认储能在新能源领域的主体地位。在政策激励和相关产业链日趋成熟的背景下，储能装机容量稳步增长，2021年我国已投运电力储能项目累计装机4610万千瓦，同比增长30%，占世界总装机规模30%

10、，其中新型储能累计装机572.97万千瓦，同比增长75%。从分布区域来看，山东依托共享储能模式引领2021年全国储能市场发展，江苏、广东延续用户侧储能优势保持领先。目前，新型电力系统正在经历从“源-网-荷”到“源-网-荷-储”的快速转变，储能行业将迎来快速发展的历史性机遇。资料来源：CNESA，中信证券研究部资料来源：CNESA，中信证券研究部2017-2021年国内储能累计装机容量变化年国内储能累计装机容量变化2019-2021年国内新型储能市场前五省区装机情况年国内新型储能市场前五省区装机情况1.1 可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求051

11、01520253035050010001500200025003000350040004500500020172018201920202021储能装机增速(%)累计装机规模(万千瓦)装机规模增速010203040506070广东江苏湖南新疆青海广东青海江苏安徽山东山东江苏广东湖南 内蒙古201920202021新增新型储能项目(万千瓦)8为消纳高比例可再生能源为消纳高比例可再生能源、满足用户负荷需求满足用户负荷需求，电力系统的储能应用存在电力系统的储能应用存在多种时间尺度需求多种时间尺度需求：用户负荷、风力发电、光伏发电等不确定性使得电力系统为维持功率平衡存在较大困难，需要在分钟级、小时级、日

12、级、季度级乃至年度级等多时间尺度上预先规划以保证电力系统灵活性。储能作为当前最重要的灵活性调节资源之一，在提高电力系统风光消纳能力、供电可靠性、微网运行能力及参与服务辅助方面均得到了广泛的应用。针对不同的功能，所需的储能系统持续时长存在显著差异短持续时间储能一般侧重于保证电力系统在瞬时扰动下保持平衡等电网安全性问题，而长持续时间储能一般侧重于实现峰谷时期供需匹配等经济性问题。资料来源：电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议（袁家海、张健等）资料来源：电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议（袁家海、张健等），中信证券研究部不同时间尺度灵活性调节需求示意图不同时间尺度灵活性调节需求

13、示意图各应用模式及功能下的储能系统持续时长各应用模式及功能下的储能系统持续时长1.1 可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求应用模式应用模式示范功能与目的示范功能与目的储能系统持续时长储能系统持续时长/min提高大容量风电场或光伏电站接入能力平滑风电场或光伏出力，抑制爬坡1540提升风电场或光伏电站跟踪日前调度计划能力30120调峰30240有功控制与无功补偿，减少系统旋转备用0.515测试储能系统的运行性能特征60420提高输配电及用电侧供电可靠性输电线路容量阻塞，推迟线路走廊建设30240减小变电站内变压器峰值负荷与功率流的可变性30-60用电

14、侧峰谷调节，尝试峰谷套利120240负荷用电管理30120用电侧电能质量与动态稳定性0.530提升分布式发电或微电网的运行能力提升高渗透分布式发电的运行稳定性1540提升微电网中功率控制和能量管理能力1540提升分布式发电设备的有序并网1540辅助服务调频15调峰806300快速旋转备用和电能质量1420黑启动电源1209随着可再生能源在电力电量中占比走高随着可再生能源在电力电量中占比走高，长时储能长时储能成为储能发展的重要方向：成为储能发展的重要方向：根据水电水利规划设计总院统计：2021年我国全口径发电总装机量23.77亿千瓦，其中可再生能源发电装机容量10.64亿千瓦，占比达到44.8%

15、；全口径发电量83768亿千瓦时，其中可再生能源发电24864亿千瓦时，占比29.7%。装机量与发电量占比的不匹配主要受风电、光伏等可再生能源自身的波动性影响，电网侧线路传输容量限制和用户需求时段的不匹配等原因使得可再生能源消纳存在瓶颈。长时储能作为预期可以实现长期存储能源并经济地维持数小时、数天乃至数周电力供应的技术方案，逐渐成为调控高比例可再生能源电力系统困境的解决方案并走向落地应用，被麻省理工科技评论评选为2022年“全球十大突破性技术”，并且麻省理工科技评论指出其可以帮助分摊可再生能源的供应压力并扩大清洁能源的使用范围。根据全球能源互联网发展合作组织预测，到2050年长时储能储电量将占

16、到全部储能储电量的95%，成为提供能量调节能力重要手段。资料来源：NERL资料来源：全球能源互联网发展合作组织预测，中信证券研究部长时储能需求示意图长时储能需求示意图2050年全球储能需求年全球储能需求1.1 可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求可再生能源渗透率提升催生多时间尺度储能需求短时储能,92%长期储能,8%短时储能,5%长期储能,95%短时储能长期储能装机容量装机容量储电量储电量10长时储能具备提升新能源消纳能力长时储能具备提升新能源消纳能力、替代传统发电方式的潜力：替代传统发电方式的潜力：目前我国新增投运的电化学储能项目中，在新能源发电侧的装机规模最大，2020年已超过580

17、MW，其中主要以4小时以内的短时储能为主。由于风电、光伏发电的高出力时刻与用户需求高峰时段并不严格对应，而短时储能不具备数小时乃至数天的发电消纳能力，影响电力系统的稳定。目前，“可再生能源+长时储能”成为消纳可再生能源、替代传统火电厂的重要解决方案之一，例如：伯克希尔哈撒韦能源集团投资的公用事业公司NV Energy从Primergy收购了两个光伏加储能项目，分别为250MW光伏电站+200MW的4小时储能电站以及一个350MW光伏电站+280MW的4小时储能电站，用于取代一座即将退役的522MW燃煤电厂为居民继续供电。据Smart Energy测算，2018年加州电网风光发电量尚无法满足居民

18、用电需求，但假设将风光发电功率扩展至原来4倍后并可以加入8-10小时的长时储能系统，即可实现风光发电与用户负荷之间的电力平衡。资料来源：Smart Energy，中信证券研究部资料来源：Smart Energy，中信证券研究部2018年年4月加州月加州48小时负荷小时负荷+风光发电情况（实际）风光发电情况（实际）2018年年4月加州月加州48小时负荷小时负荷+风光发电风光发电4情况（假设）情况（假设）1.2 长时储能具备多种优势长时储能具备多种优势11长时储能可以为电网提供充足的灵活性资源：长时储能可以为电网提供充足的灵活性资源：高比例风光并网后，电力系统瞬时功率变化更为剧烈，而传统火电机组因

19、爬坡约束和机组启停限制难以快速并长期跟踪负荷需求，电网面临频率稳定及功率实时平衡问题，长时储能兼顾储能系统快速响应特点及长期输出能力有望成为调频主力。风光等可再生能源相对于传统可控出力电源缺少容量替代效应，使得负荷高峰及突发事件下电网灵活性出现短缺。以极端天气事件为例，西北地区在2020年冬季的一次冷空气间歇期中，风电低出力达到120小时，光伏在冬季同样面临低出力时间长问题，如缺乏充足灵活性资源则将无法满足电力平衡并引发严重后果，因而长时储能可以为电力系统提供更长时间的电力储备以应对此类供电危机。资料来源：电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议（袁家海、张健等），中信证券研究部不同资源

20、爬坡率及启停时间不同资源爬坡率及启停时间1.2 长时储能具备多种优势长时储能具备多种优势类型类型运行范围运行范围爬坡率爬坡率(Pn/min)启停时间（启停时间（h）常规煤电（改造后）30%-100%3-6%4-5燃煤热电联产（改造后）50%-100%3-6%4-5气电20%-100%0.082常规可调节水电0%-100%0.21核电30%-100%2.5%-5%-抽水蓄能-100%-100%10-50%0.1电化学储能-100%-100%1246810超过一天超过一天美国能源部112美国国家实验室报告21期刊(储能)321期刊(电网)275媒体31公用事业/贸易/咨询21其他113总提及次数总

21、提及次数1131215718结合我国实际需求结合我国实际需求，建议采用持续时长建议采用持续时长4小时以上作为长时储能评价标准：小时以上作为长时储能评价标准：我国目前广泛部署的锂离子电池储能市场一般在2小时左右，而4小时以上储能系统目前仍处于建设期。国家发改委、国家能源局在关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知中首次提出配建时长4小时以上的调峰能力的概念，新疆、内蒙古等地区实施方案中也明确要建设4小时以上储能。根据美国国家可再生能源实验室计算，当风光发电高比例接入电网时，储能系统持续时长4-8小时即可将弃风弃光率控制在可接受范围内，后续储能持续时长增加对弃风弃光率削减并不

22、显著，因此，选择4小时以上作为长时储能系统持续时长定义既可以与大规模建设的2小时储能系统区分，又具备较强的实用指导价值。资料来源：NERL，中信证券研究部储能持续时长对弃风弃光比例削减效果储能持续时长对弃风弃光比例削减效果2.1 长时储能的定义标准选择长时储能的定义标准选择19以美国为代表的多国政府已经开始加码对长时储能的政策支持以美国为代表的多国政府已经开始加码对长时储能的政策支持，全球长时储能市场火热：全球长时储能市场火热：美国能源部从2018年起就不断地投入资金，支持长时储能的技术研发，其目标是在2030年把储能成本降低到5美分/度电以内；加州作为长时储能最活跃地区之一，在2020年就发

23、出了标书采购50MW/4GWh的8小时长时储能系统，在2022年到2023年预算中计划提供3.8亿美元进一步支持长时储能部署。英国政府也为24个不同技术类型的长时储能技术提供了6800万英镑的竞争性融资资金支持，并于2021年初启动了总投资1亿美元的长时储能示范竞赛；欧洲投资银行管理的欧盟创新基金项目发展援助(PDA)从15个被定义为大规模清洁能源项目中选择了重力储能和热储两个长时储能项目进行支持，每个项目投资超过750万欧元。据麦肯锡数据，2021年全球对主要的长时储能开发商累计投资已达26.4亿美元，相对于2018年及之前的投资增长了近2倍。资料来源：麦肯锡长时储能主要运营商累计投资规模长

24、时储能主要运营商累计投资规模2.2 海外：长时储能市场火热，未来前景可期海外：长时储能市场火热，未来前景可期98013026036091026400500100015002000250030002018之前2018201920202021累计长时储能项目投资金额(百万美元)20长时储能技术创新稳步推进长时储能技术创新稳步推进，未来前景可期：未来前景可期：由壳牌、BP能源、谷歌、微软等公司组成的长时储能（LDES）委员会于2011年11月成立，致力于通过推动长时储能的创新和部署，并以最低的社会成本加速能源系统脱碳。美国太平洋西北国家实验室(PNNL)日前成立了一个名为GridStorage La

25、unchpad的研究设施，开始探索新型储能进展预期加速低成本的电网大规模长时储能系统的开发与部署。据麦肯锡测算，到2040年全球部署的长时储能累计装机容量有望达到1.5-2.5TW，是目前全球部署的储能总装机量的8-15倍，同时可具备85-140TWh的储能容量，存储总用电量10%的电能，实现累计投资1.5-3.5万亿美元。资料来源：长时储能委员会资料来源：麦肯锡预测长时储能（长时储能（LDES）委员会主要成员）委员会主要成员全球长时储能市场容量测算全球长时储能市场容量测算2.2 海外：长时储能市场火热，未来前景可期海外：长时储能市场火热，未来前景可期21“十四五十四五”期间期间，我国在长时储

26、能领域加大政策支持力度：我国在长时储能领域加大政策支持力度：在国家发改委发布的“十四五”新型储能发展实施方案中明确指出，针对新能源消纳和系统调峰问题，我国将推动大容量、中长时间尺度储能技术示范，同时部署了全钒液流电池、铁铬液流电池、压缩空气储能、熔盐储热、氢储能等多种类别长时储能技术的研发攻关。国家科技部发布的“十四五”国家的重点研发计划提出为代表各种长时间储能多种储能技术提供了研发的资金支持，重点包括超长时间尺度储能技术3项：100MW级先进压缩空气储能技术、新一代液流电池储能技术、宽液体温域高温熔盐储热技术；中长时间尺度储能技术4项：低成本长寿命锰基储能锂离子电池、有机储能电池、水系金属离

27、子储能电池、百兆瓦时级钠离子电池储能技术。辽宁、内蒙古等地相继出台政策响应国家要求，明确要求建设时长4小时以上的新型储能设施，反映出碳达峰碳中和目标对长时储能的迫切需求。资料来源：各级政府官方网站，中信证券研究部国家及部分省份国家及部分省份4小时以上配储政策小时以上配储政策2.3 国内：政策支持下确立长期发展趋势国内：政策支持下确立长期发展趋势发布时间发布时间发布机构发布机构政策名称政策名称政策说明政策说明2021年7月国家发展改革委、国家能源局关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知鼓励发电企业市场化参与调峰资源建设，超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的

28、挂钩比例（时长4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。2021年12月辽宁省发展改革委全省风电建设规模增补方案征求意见鼓励配套建设不少于风电装机规模15%（时长4小时以上）的新型储能设施。2021年12月内蒙古自治区人民政府办公厅关于加快推动新型储能发展的实施意见新建市场化并网新能源项目，配建储能规模原则上不低于新能源项目装机容量的15%，储能时长4小时以上；独立共享式新型储能电站应集中建设，电站功率原则上不低于5万千瓦，时长不低于4小时。2021年12月河北省发展改革委关于下达河北省2021年风电、光伏发电市场化并网项目计划的通知冀北电网区域围场、丰宁两县坝上地区

29、所有风电、光伏发电项目按照20%、4小时，其他区域按照15%、4小时配置储能装置；河北南网区域所有光伏发电项目按照10%、4小时配置储能装置（或20%、2小时）配置储能装置。2022年3月新疆维吾尔自治区发展改革委服务推进自治区大型风电光伏基地建设操作指引（1.0版）建设4小时以上时长储能项目的企业，允许配建储能规模4倍的风电光伏发电项目。鼓励光伏与储热型光热发电以91规模配建。2022年3月福建省发展改革委关于组织开展2022年集中式光伏电站试点申报工作的通知试点项目必须同步配套建成投产不小于项目规模10%（时长不低于2小时）的电化学储能设施。储能设施未按要求与试点项目同步建成投产的，配建要

30、求提高至不小于项目规模15%（时长不低于4小时）。22政策支持下政策支持下，长时储能正成为建设趋势：长时储能正成为建设趋势：据我们的不完全统计，新疆、甘肃、西藏等地区均发布了长时储能建设相关招标公告，项目以光伏、风电配储为主，同时包括共享储能项目，招标内容涉及EPC、勘察设计、可行性研究报告编制等多个方面，储能形式包括抽水蓄能、全钒液流电池储能、压缩空气储能等多种形式。由此可见，在部分可再生能源消纳需求高的地区，长时储能正成为消纳可再生能源的关键支撑。资料来源：北极星储能网，中信证券研究部2022年以来国内部分长时储能项目招标情况年以来国内部分长时储能项目招标情况2.3 国内：政策支持下确立长

31、期发展趋势国内：政策支持下确立长期发展趋势项目名称项目名称招标人招标人招标内容招标内容储能规模储能规模华能乌什700兆瓦光储一体化项目华能新疆能源开发有限公司可研及勘察设计175MW/700MWh华电新疆蜂巢能源储能配光伏项目新疆华电煤业物资有限公司可行性研究报告编制100MW/400MWh洛浦100MW/400MWh储能项目配套400MW光伏发电项目国家电投集团新疆能源化工有限责任公司勘察设计及工程监理100MW/400MWh洛浦100MW/400MWh储能配套400MW光伏发电项目华润电力投资有限公司北方分公司储能系统EPC、光伏EPC、监理技术服务100MW/400MWh巴里坤县250兆

32、瓦1000兆瓦时储能配套1000兆瓦风电项目华润电力控股有限公司接入系统设计方案技术服务250MW/1000MWh奇台县7.5万千瓦/30万千瓦时储能+30万千瓦(风光同场)新能源项目新疆立新能源股份有限公司勘察设计服务75MW/300MWh木垒县12.5万千瓦/50万千瓦时储能+50万千瓦风光同场项目昌吉国投鑫能源开发有限公司可行性研究报告编制125MW/500MWh甘肃省张掖市山丹县花草滩电化学储能项目华能国际工程技术有限公司系统采购40MW/160MWh宁县200MW/800MWh共享储能项目大唐中宁能源开发有限公司勘察设计100MW/400MWh(全钒液流电池)100MW/400MWh

33、(压缩空气储能)昌都江达县青泥洞乡3万千瓦牧光互补(配储能)保供光伏发电项目华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司EPC7.5MW/30MWh桑日等5座光伏电站电化学储能技改项目国家电力投资集团有限公司西藏分公司EPC18MW/90MWh目录目录CONTENTS231.1.长时储能需求迫在眉睫长时储能需求迫在眉睫2.2.长时储能应用现状长时储能应用现状3.3.长时储能技术一览长时储能技术一览4.4.风险因素风险因素5.5.投资策略投资策略243.长时储能技术一览长时储能技术一览I.I.抽水蓄能：技术成熟，政策加码抽水蓄能：技术成熟，政策加码II.II.压缩空气储能：规模化提速，脉冲式发展压缩空

34、气储能：规模化提速，脉冲式发展III.III.熔盐储能：配套多元化展开，商业化方兴未艾熔盐储能：配套多元化展开，商业化方兴未艾IV.IV.全钒液流电池：安全可靠，自主可控全钒液流电池：安全可靠，自主可控V.V.重力储能：积极探索，值得关注重力储能：积极探索，值得关注VI.VI.氢储能：远景方案，未来可期氢储能：远景方案，未来可期25大规模长时储能的技术目前主要有抽水蓄能大规模长时储能的技术目前主要有抽水蓄能、熔盐储能熔盐储能、全钒液流电池全钒液流电池、压缩空气储能压缩空气储能、重力储能重力储能、氢储能等六类：氢储能等六类：受到储能介质本身影响，不同技术类型对应的储能功率及放电持续时长存在一定的

35、差异，我国均有示范工程正在规划或已投入使用。此外，铁-空气电池储能、热岩储能、二氧化碳电池储能等新兴长时储能技术目前正处于中早期研发示范阶段，长时储能技术研究仍处于动态发展过程中。资料来源：IRENA，中信证券研究部主要储能技术路线持续时间与装机容量对比主要储能技术路线持续时间与装机容量对比3 长时储能技术一览长时储能技术一览1kW10kW100kW1MW10MW100MW1GW秒分时大功率超级电容器超导磁储能系统大功率飞轮储能镍氢镍镉铅酸电池高能超级电容器高级铅酸电池锂离子电池硫化钠电池液流电池熔盐储热抽水蓄能储能装机容量储能装机容量储能持续时间储能持续时间26初始投资端：长时储能技术中部分

36、技术路线在单位功率成本上稍显不足初始投资端：长时储能技术中部分技术路线在单位功率成本上稍显不足，但随着备电时长的拉长但随着备电时长的拉长，单位能量成本优势渐单位能量成本优势渐渐清晰渐清晰 以抽水蓄能为例（假设考虑备电时长平均10h），对比平均24h备电的锂电池储能项目，在初始投资中单位功率成本较高的情况下，单位能量成本会呈现更高的经济性。资料来源：中科院电工所，中国化学与物理电源行业协会储能应用分会，中信证券研究部部分储能技术功率成本与能量成本对比（部分储能技术功率成本与能量成本对比（2019）3 长时储能技术一览长时储能技术一览2021-2022年国内部分招标长时储能项目单位能量成本（元年国

37、内部分招标长时储能项目单位能量成本（元/Wh）类型类型功率成本功率成本（万元（万元/MWMW）能量成本能量成本（万元（万元/MWhMWh）抽水蓄能550-700120-170铅蓄电池1500-195090-120全钒液流电池800-1500350-420钠硫电池480-1000200-230磷酸铁锂电池180-300150-230三元锂电池150-300200-240钛酸锂电池250-300400-600飞轮1000-1500100000-150000超级电容器1000-150060000-800001.80.70.73.51.13.751.82.40.91.31.400.511.522.53

38、3.54锂电池抽水蓄能压缩空气储能 全钒液流电池熔盐储能氢储能重力储能资料来源：中信证券研究部测算273 3 长时储能技术一览长时储能技术一览储能系统效率对比储能系统效率对比资料来源：北极星电力网，前瞻经济学人，能源电力说，中信证券研究部储能系统度电成本对比（元储能系统度电成本对比（元/kWh）资料来源：北极星电力网，中信证券研究部横向对比度电成本与效率横向对比度电成本与效率物理储能运行成本具备优势物理储能运行成本具备优势，电化学储能效率领先：电化学储能效率领先：抽水蓄能、压缩空气储能、重力储能等度电成本普遍在0.4-0.5元（剔除电价差异）之间，全钒液流电池在1.7元左右。在配储时长4h的情

39、况下，锂离子电池度电成本为0.4-0.5元。锂离子电池、全钒液流电池等电化学储能效率普遍在75%以上，且随着技术的进步有望进一步提升。抽水蓄能等物理储能技术的效率相对较低，在50-85%之间，仍有一定的优化空间。0.450.41.70.40.50.50.451.750.6012抽水蓄能压缩空气全钒液流电池锂离子电池重力储能75%50%75%85%83%80%75%85%95%85%40%50%60%70%80%90%100%抽水蓄能压缩空气全钒液流电池锂离子电池重力储能28抽水蓄能是目前最成熟且装机规模最大的长时储能技术抽水蓄能是目前最成熟且装机规模最大的长时储能技术，通过上下水库的落差实现势

40、能和电能的相互转换：通过上下水库的落差实现势能和电能的相互转换：主要优点体现在储能容量大、技术成熟、运行效率高、运行寿命长、维护费用低等方面，但其对地理资源条件要求高、建设周期相对较长。抽水蓄能电站储能一般时长为4-10小时，单机容量在30-40万千瓦，充分满足长时储能需求。例如，装机容量世界第一的河北丰宁抽水蓄能电站，其总装机达360万千瓦，12台机组满发利用小时数为10.8小时。资料来源：电规总院微信公众号抽水蓄能示意图抽水蓄能示意图3.1 抽水蓄能：技术成熟，政策加码抽水蓄能：技术成熟，政策加码29我国抽水蓄能装机占比领先我国抽水蓄能装机占比领先，未来规划托底发展空间巨大：未来规划托底发

41、展空间巨大：截至2020年底，抽水蓄能在全球和国内装机中占比分别为90.9%和90.5%，考虑到抽水蓄能自身的技术成熟程度和长时储能应用需求，我们预测在未来相当长的一段时间内，抽水蓄能的装机规模仍将维持较快增长。截止2021年底，我国已建抽水蓄能电站总装机规模达3639万千瓦，位居世界首位，抽水蓄能电站核准在建总规模达6153万千瓦。根据抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）目标，我们预期2025年抽水蓄能投产总规模达到6200万千瓦以上具备强确定性，在2030年投产总规模达到1.2亿千瓦左右的目标指引下，抽水蓄能预期将长期保持较快发展态势。资料来源：抽水蓄能产业发展报告2021（水电

42、水利规划设计总院、中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会），中信证券研究部截至截至2021年我国各省（区、市）抽水蓄能电站装机情况年我国各省（区、市）抽水蓄能电站装机情况3.1 抽水蓄能：技术成熟，政策加码抽水蓄能：技术成熟，政策加码79856334826018716015013513212712012012012012080603090100200300400500600700800900广东浙江安徽江苏河北山东福建吉林河南湖北山西内蒙古辽宁江西湖南北京海南黑龙江西藏装机情况（万千瓦）我国抽水蓄能装机规模有望持续提升（我国抽水蓄能装机规模有望持续提升（GW）资料来源：抽水蓄能产业发展报告202

43、1（水电水利规划设计总院、中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会），北极星电力网，中信证券研究部预测050100150200250300350202020212025E2030E2035E30抽水蓄能产业链主要包含设备制造抽水蓄能产业链主要包含设备制造、工程建设工程建设、电站运营等环节：电站运营等环节：抽水蓄能产业链上游主要为设备制造商，包括水轮机、水泵、发电机和主变压器等设备制造企业。水轮机主要供应商为东方电气、哈尔滨电气；水泵主要供应商为凌霄泵业、大元泵业等；变压器主要供应商包括保变电气、新华都等。抽水蓄能产业链中游主要为电站设计建设及电站资产的持有运营公司，具体包括电站设计、建设（中国电建

44、、中国能建等）、电站运营（主要包括国家电网和南方电网，具体可能为旗下上市平台）。抽水蓄能产业链下游主要为抽水蓄能电站在电网系统的辅助服务应用，具体包括调峰、调频等用途。资料来源：水电水利规划设计总院，中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会，中信证券研究部抽水蓄能产业链一览抽水蓄能产业链一览3.1 抽水蓄能：技术成熟，政策加码抽水蓄能：技术成熟，政策加码31开发运营开发运营国家电网和南方电网占据主导地位国家电网和南方电网占据主导地位截止2021年底，我国已建抽水蓄能电站总装机规模达到3639万千瓦，抽水蓄能电站核准在建总规模为6153万千瓦。其中，国网新源公司在运和在建抽水蓄能规模分别为2351、

45、4578万千瓦，占比分别约为64.6%和74.4%，在抽水蓄能开发建设和运营市场中占据领导地位。据经济参考报报道，截至2022年7月5日，年内国家电网公司已开工建设4座抽水蓄能电站，总投资近400亿元。资料来源：抽水蓄能产业发展报告2021（水电水利规划设计总院、中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会），中信证券研究部抽水蓄能电站在运规模（万千瓦）抽水蓄能电站在运规模（万千瓦）3.1 抽水蓄能：技术成熟，政策加码抽水蓄能：技术成熟，政策加码2351.7,65%858.2,24%160.4,4%120.3,3%105.3,3%38.1,1%424.1,11%国网公司南网公司江苏国信内蒙古电力三峡集

46、团其他截至截至2021年国家电网在运抽水蓄能电站一览（万千瓦）年国家电网在运抽水蓄能电站一览（万千瓦）资料来源：国家电网，电网头条（国家电网报微信公众号），中信证券研究部32主站设备主站设备“两大一小两大一小”行业竞争格局长期稳定行业竞争格局长期稳定随着各项利好政策落地生肖，今年各地抽水蓄能项目密集开工。预计“十四五”期间将重点实施“双两百工程”，即在200个市、县开工建设200个以上的抽水蓄能项目，开工目标2.7亿千瓦。抽水蓄能核心主机设备包括发电电动机、水泵水轮机、进水球阀、静止变频器(SFC)、调速器系统、励磁系统、继电保护系统、计算机监控系统等。目前主站设备环节中，水轮机等主要为“两大

47、一小”国内三家供应商：即“两大”东方电气（据公司公告披露，市场占有率已提升至47.2%；机组容量覆盖40兆瓦至425兆瓦，机组水头涵盖63至756米；截至2022年8月，已投运和在制抽水蓄能发电电动机76台，水泵水轮机75台，进水球阀77台，行业领先）和哈尔滨电气、“一小”浙富控股；继保系统等主要由国电南瑞提供。资料来源：东方电气官网长龙山抽水蓄能电站长龙山抽水蓄能电站3.1 抽水蓄能：技术成熟，政策加码抽水蓄能：技术成熟，政策加码0100200300400500600700十三五十四五十五五十六五资料来源：中信证券研究部测算抽水蓄能主站设备需求空间（亿元）抽水蓄能主站设备需求空间（亿元）33

48、压缩空气储能主要通过空气的内能与电能之间相互转换实现储能：压缩空气储能主要通过空气的内能与电能之间相互转换实现储能：主要优点体现在储能容量大、储能周期长、系统效率高、运行寿命长、投资相对较小等方面。我国于2005才开始研究压缩空气储能，历经十余年建设规模已实现从千瓦级到百兆瓦级的重大跨越，在国家发展改革委、国家能源局印发的“十四五”新型储能发展实施方案中将百兆瓦级压缩空气储能技术作为“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向之一。资料来源：电规总院微信公众号盐穴压缩空气储能原理示意图盐穴压缩空气储能原理示意图3.2 压缩空气储能：规模化提速，脉冲式发展压缩空气储能：规模化提速，脉冲式发展342

49、021年起年起，压缩空气储能建设加速：压缩空气储能建设加速：2021年12月，“张家口100MW先进压缩空气储能示范项目”标志着国际首次实现百兆瓦级压缩空气储能项目送电成功，压缩空气储能技术目前正在向单机300MW规模进展。随着技术进一步突破，目前百兆瓦级以上的系统设计效率可以达到70%，单位投资成本持续下降。2021年，压缩空气储能新增投运规模达170MW，接近2020年累计装机规模的15倍，“十四五”新型储能发展实施方案中指出将重点试点示范压缩空气等多时间尺度的新型储能技术，相关工程建设有望进一步加速。资料来源：压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述（郭祚刚，马溪原，雷金勇等），中国储能网

50、，中信证券研究部国内部分压缩空气储能项目案例国内部分压缩空气储能项目案例3.2 压缩空气储能：规模化提速，脉冲式发展压缩空气储能：规模化提速，脉冲式发展投产年份投产年份项目名称项目名称类型类型规模规模能效能效参与单位参与单位2013河北廊坊1.5MW超临界压缩空气储能示范临界压缩空气1.5MW储能系统效率约52%中科院工程热物理研究所2014安徽芜湖500kW压缩空气储能示范项目压缩空气500kW储能效率为33%国家电网投资3000万元2017贵州毕节10MW压缩空气储能验证平台压缩空气10MW额定工况下的效率为60.2%中科院工程热物理研究所研制2018国网江苏同里500kW液态空气储能示范