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        儲能應用市場或將開啟

        發布時間:2017-9-15 13:03:37    點擊:

        儲能產業作為未來推動新能源產業發展的前瞻性技術,目前已發展成物理儲能、電化學儲能、儲熱、儲氫等在內的多種技術類型,在新能源并網、電動汽車、智能電網、微電網、分布式能源系統、家庭儲能系統、無電地區供電工程等不同應用場景下發揮著其價值。隨著我國低碳、綠色能源戰略的推進,新一輪電力體制改革配套政策的落實,儲能的應用價值得到了市場的認可,成為推進我國能源變革和能源結構調整的技術亮點。最近國家出臺的多項能源規劃政策,包括“十三五”規劃綱要、《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》、《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》等,都將儲能作為重點研究和發展領域之一。據估算,到2030年我國風電、光伏的儲能市場空間就有望達到約1萬億元人民幣。
         

        儲能按其字面意思就是儲存能量,據中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)項目庫不完全統計,截止2016年底,全球投運儲能項目累計裝機規模168.7GW,同比增長2.4%。抽水蓄能的累計裝機規模占據比重最大,但增速緩慢,同比增長 1.8%;規模排名第二是熔融鹽儲熱,同比增長18%;電化學儲能的累計裝機位列第三,規模為1769.9MW,同比增長56%(圖1)。其中我們注意看,在電化學儲能技術中,鋰離子電池的累計裝機占比最大,比重為65%,同比增長89%(圖2)。
         

        圖1:2016年全球儲能行業占比

        數據來源:儲能產業研究白皮書2017(摘要版)
         

        圖2:全球電化學儲能累計裝機規模(2000 – 2016)

        數據來源:儲能產業研究白皮書2017(摘要版)
         

        上述提到的抽水蓄能我國在60年代開始研究并發展,其原理就是利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫,在電力負荷高峰期再放水至下水庫發電的水電站。除此之外,電化學儲能目前在我國發展極為快速,其中就包括鋰離子電池、鈉硫電池以及鉛蓄電池。我們認為鋰電池以及鉛蓄電池儲能形式在我國將有比較好的一個發展空間。
         

        電池儲能在全球應用市場分布

        根據中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)的統計,2016年全球電化學儲能在輔助服務領域的新增裝機規模最大,為282.7MW,比重為44%,各個應用領域中, 分布式發電及微網領域新增投運規模的同比增速最大,為698%,其次是可再生能源并網領域,同比增速為656%。從各個應用領域中的技術新增裝機分布看,可再生能源并網、輔助服務和分布式發電及微網領域中, 鋰離子電池占比最大, 分別為 89%、100%和77%;電力輸配領域中,鈉硫電池的裝機規模所占比重最大,為49%。

        從各類技術的應用裝機分布看,鋰離子電池在各領域都有涉及,在可再生能源并網 、輔助服務、電力輸配、分布式發電及微網的比重分別為18%、52%、9%、21%;鈉硫電池則全部應用于電力輸配領域;鉛蓄電池應用場景比較折中,但其最主要的領域是分布式發電及微網領域,比重為73%。
         

        儲能技術大多數被日、韓企業占據,所以相關系統供應商呈現同樣的趨勢。從CNESA的數據來看,以功率規模為口徑,全球排名前五的是LG Chem、三星 SDI、比亞迪、 NGK 和Kokam(圖3)。這五家企業的新增投運儲能裝機總規模超過2016年全球新增投運項目裝機總規模的73%,可以說整體擁有非常強的市場話語權。從技術路線上看,LG Chem、三星 SDI、比亞迪和 Kokam主要采用鋰離子電池技術, NGK 主要采用鈉硫電池技術。
         

        圖3:2016年全球前五位儲能系統供應

        數據來源:儲能產業研究白皮書2017(摘要版)
         

        電池儲能在國內的整體發展

        電力作為國民經濟最基礎的保障之一,在我國建國之后得到了飛速發展。起步之初,火電與水電是最主要的兩種發電方式,到80年代我國第一個核電機組秦山核電站的并網發電使我國正式進入核能發電時代?缛2000年之后,我國的光伏、風電等清潔能源開始蓬勃發展,目前已經源源不斷地為我們的日常生活提供清潔電源。從我國儲能的應用分布上看,截止2016年分布式發電及并網領域的新增投運規模的同比增速最大,為727%,其次是可再生能源并網領域,同比增速為 523%?梢钥闯,儲能在我國主要的應用領域是在電力相關行業,特別是現階段發展比較快速的光伏、風電等新能源發電板塊。隨著綠色能源逐步地深入人心以及政策上的扶持,行業發展前景非常巨大,隨之帶到的儲能行業也或將被打開。
         

        我國電化學儲能近年來發展快速,2016年新增裝機容量101.4MW,同比增長增長達到了299%(圖4)。我們認為,儲能的大發展主要驅動力來自于國內新能源汽車以及新能源發電的大發展。以新能源汽車為例,自特斯拉2014年進入我國市場后,最直接的影響就是其帶動了國內各汽車廠商發展新能源汽車的熱情(圖5)。再加上政府對新能源汽車發放的補貼以及民眾環境意識的不斷加強,新能源汽車行業進入了上升通道。而作為占新能源汽車成本約30%的鋰離子電池自然也享受到了該輪行業爆發。
         

        圖4:我國歷年電化學儲能裝機容量(MW)

        數據來源:儲能產業研究白皮書2017(摘要版)
         

        圖5: 2015年 – 2017年前7個月我國新能源汽車產量

        數據來源:Wind
         

        國內電池儲能四個主要的應用領域

        • 新能源汽車

        2017年4月,工信部、發改委以及科技部聯合印發了《汽車產業中長期發展規劃》(《規劃》),文中指出到“2020年新能源汽車產銷達到200萬輛,動力電池單體比能量達到300瓦時/公斤以上,力爭實現350瓦時/公斤,系統比能量力爭達到260瓦時/公斤、成本降至1元/瓦時以下。到2025年,新能源汽車占汽車產銷20%以上,動力電池系統比能量達到350瓦時/公斤。”根據相關統計,截止2016年我國新能源汽車累計保有量約為100萬輛,也就說明從從2017年到2020年要完成100萬輛產銷,也就意味著其中的主要部件鋰離子電池又將面臨一輪大發展。
         

        • 削峰調谷

        我國儲能的另一個應用大戶就是電力行業。從傳統角度來說,電力就是發電則與用電則兩方,而儲能系統的介入將使得這個“兩方”生態變為“三方”生態。我們認為儲能的進入可能會更為有效的平衡電力供需關系,在現在越來越多的新能源電力納入電網后,儲能技術因而成為未來能源結構轉變和電力生產消費方式變革的戰略性支撐。我國很多地區有峰谷價,那么使用儲能技術就可以達到商用目的,具體做法就是俗稱的“削峰調谷”。也就是工商業用電戶在谷電時間對儲能充電,然后等到峰電時間使用儲能電量以達到低用電成本的一種模式。但是目前來看,該模式并不能在所有峰谷電地區實施,而是需要峰谷電價差達到約0.8元/千瓦時才會經濟效益。
         

        • 風光儲能

        儲能的第三個應用是在新能源發電領域,我國新能源電力主要是指光伏與風電。在2000年之后,光伏以及風電都經歷一輪行業爆發性增長,截止2016年,光伏、風電累計裝機容量分別為7742萬千瓦(圖6)與1.69億千瓦(圖7)。
         

        圖6:我國光伏累計裝機容量

        數據來源:Wind
         

        圖7:我國風電累計裝機容量

        數據來源:Wind
         

        大規模的發展新能源電力后出現了一個目前短時間難解決的痛點,就是嚴峻的棄風限電問題,究其原因主要為一是相比火電,風電、光伏受自然條件限制更大,在這樣的條件下支行直接降低了其電力質量,過度接入電網會影響電網穩定性;二是因為全社會用電量近年來處于低位,火電等傳統發電出現過剩隱憂,這直接影響到新能源電力的使用效率;三是新能源普遍建造在西北等有較大面積空余用地的地區,但是當地經濟發展對電量需求并不高,無法消納這部分電力裝機容量發出的電量,外送電則因為電網建設速度偏慢、外省接收意愿不高等諸多因素也有其痛點。以上三點疊加造成我國新能源行業目前面臨著棄風限電這一資源浪費現象。而我們認為儲能可以成為解決這個問題的一個方案。
         

        風電、光伏電力質量差是由風速與光照自然因素造成,如果在其發電系統上使用儲能系統,那么就可以通過系統自動調節儲能的電力釋放量用以調節光伏、風電在電網的輸電量。再者,在棄風限電率高的地區可以對儲能系統充電,然后再儲能系統運輸至需要電力的地方等。
         

        從目前的預測來看,根據第三方機構發布的《中國能源展望2030》,到2020年我國新能源及可再生能源裝機規模將達到約8.6億千瓦,占總裝機規模比重達42.9%; 到2030年裝機規模將達14.4億千瓦,占比達60%,貢獻2020-2030年間90%的能源消費增量。目前全國棄風限電率約為15%,我們就以到2030年配套儲能裝置的功率按照風電與光伏裝機容量的15%計算,到2030年,儲能電池需求有望達到8.5億kWh,以單位千瓦時儲能系統(鋰電池)1200元的價格計算,中國風光儲能市場空間有望達到1萬億元人民幣。

        • 備用電池

        儲能的另一個應該方向是基站備用電池以及UPS電源。根據國內通訊行業每年固定資產投資情況來看,隨著移動、聯通和電信4G/5G 通訊基站快速建設,基站備用電源市場快速增長,2015年國內通信基站備用電源裝機容量20GWh。目前通訊基站儲能電池全部為化學電池,仍然以鉛酸電池為主,約占市場規模的87% 左右,其次是鋰電池,也有少量的燃料電池。按照標配8小時的備用時間折算,不完全統計,截至 2015 年國內通訊基站后備電源累計裝機容量超8.8GW,年新增容量2.5GW(圖8)。
         

        圖8:國內通訊基站用儲能電池市場規模

        數據來源:儲能應用產業研究報告
         

        近些年,國內數據中心(IDC)發展非?焖, 也使得UPS電源的需求明顯上升。2015年全球UPS的市場規模約為133億美元(圖9),市場主要在美國與歐洲,但是中國與印度在IDC上的快速發展也拉動了對UPS的需求量。根據《儲能應用產業研究報告》的數據,2015年中國UPS產值為55.4億元,同比增長16.3%,連續兩年保持在10%以上的增速。受IDC發展影響而帶動了UPS后備電源市場規?焖僭鲩L,2015年國內UPS后備電源新增容量達到2.6GWh。我們假設按照標配8小時的備用時間測算,不完全統計,截至2015年國內UPS后備電源累計裝機容量超0.77GW,年新增容量0.25GW(圖10)。
         

        圖9:全球UPS市場規模

        數據來源:儲能應用產業研究報告
         

        圖10:國內UPS累計裝機容量

        數據來源:儲能應用產業研究報告
         

        補貼政策不明朗是我國儲能行業現狀

        目前拖慢儲能發展的一個原因是相關補貼政策未能出臺,影響到了相關企業的參于儲能發展的興趣。但我們認為國家在看到儲能的重要性后,補貼方法最終會出臺。2016年國家能源局下發通知,決定開展電儲能參與“三北”地區電力輔助服務補償(市場)機制試點工作。這是能源局首次以獨立文件的形式確定儲能參與調峰調頻輔助服務!赌茉窗l展“十三五”規劃》重點提出,把提升系統調峰能力作為補齊電力發展短板的重大舉措,加快優質調峰電源建設,積極發展儲能,變革調度運行模式。此外,在加強電力系統調峰能力建設中,要積極開展儲能示范工程建設,推動儲能系統與新能源、電力系統協調優化運行。前期已經有部分企業開始布局儲能,我們認為該行業在政府口徑中得到了認可之后,在做好前期的工作基礎上,為了在“十三五”完成計劃,2018年行業勢必會開始發展周期。
         

        電池回收業務市場巨大

        目前國內廢鉛酸蓄電池回收主要由三部分組成:約85%由社會群體回收,正規再生鉛生產企業的回收量約占8%,中間商回收約為7%?梢钥吹浇^大部分的鉛蓄電池回收在一些非正規小作坊內進行,他們對技術水平要求較低、門檻也低,這在當地造成比較嚴重的環境污染。
         

        造成這種“劣幣逐良幣”的現象是因為因家在政策上尚未對鉛回收企業提供有效扶持,造成正規企業在回收成本上遠高于路邊小作坊。而2015年7月1日起,再生鉛企業即征即退50%的稅收扶持政策修訂為30%,這使得正規企業的成本增加,進一步擴大了與非法冶煉廠的成本差距。此外2016年1月起蓄電池行業征收4%的消費稅,正規蓄電池企業成本增加,有些被迫減產。這也使得非法企業重新投產進入鉛蓄電池市場。
         

        雖然目前鉛蓄電池回收有不少發展難點,但我們仍可以看到其巨大的市場規!,F在我國已經是全球最大的鉛蓄電池市場,每年廢鉛蓄電池的數量也超過300萬噸,廢鉛蓄電池含有含74%的鉛極板、20%的硫酸和6%的塑料。就我國目前的工藝來說,一組鉛蓄電池再利用率能達到80%,一些設備比較先進的企業甚至能達到98%。單從回收的鉛價上測算,300萬噸可以回收約222萬噸鉛,以目前近19000元/噸價格測算,每年回收的鉛價值約420億元,即使用2008年最低價格約8000元/噸測算,仍有近177億產值。
         

        新能源汽車在2014年特斯拉進入我國后發展迅猛,但其實早在2008年北京奧運會上就出現,當時由奇瑞、長安、福田等車企提供的約500余輛新能源汽車穿行在各場館。 以動力鋰電池10年使用周期算,到2018年鋰離子電池整體就開始進入報廢、回收、更新的一輪大周期。預計到2018年動力電池廢舊回收市場將初具規模,累計廢舊動力電池12.08GWH,累計報廢量將達到17.25萬噸左右。根據測算,2018年對應的從廢舊動力鋰電池中回收鈷、鎳、錳、鋰、鐵和鋁等金屬所創造的回收市場規模將達到53.23億元,2020年達到101億元,2023年廢舊動力鋰電池市場將達到250億元(圖11)。
         

        圖11:我國動鋰電池回收市場規模預測

        數據來源:OFweek鋰電網
         

        2017年7月,國家標準化管理委員會發布了《車用動力電池回收利用拆解規范》(GB/T33598-2017)等5項新能源汽車相關標準,涉及動力電池回收拆解規范、能耗量標識等重要部分,該標準將于2017年12月1日開始實施。該國家標準的發布將有望完善電池回收行業體系,而且也將改變動力電池回收和梯次利用的無序狀態。
         

        我國電池儲能市場潛力巨大

        我國儲能系統行業集中度相對比較高,2016年新增容量中,前10家企業的裝機容量已經新增投運項目裝機總規模的98%(圖12)。
         

        圖12:國內儲能系統前10大供應商

        數據來源:儲能產業研究白皮書2017(摘要版)
         

        在這10家企業中,主要儲能產品為鋰離子電池與鉛蓄電池。這個兩類技術成為主流,也可以從2016年新增投運的儲能項目上得到驗證。CNESA的數據顯示,2016年我國新增的儲能項目中幾乎全部是鋰離子電池和鉛蓄電池,兩類占當年新增容量比例分別達到62%與37%。
         

        我們認為雖然受益于新能源汽車的良好發展態勢,鋰離子電池在最近幾年發展異?焖,但是未來電化學儲能領域鉛蓄電池是一個不可忽視的對手。主要原因是鋰電價格雖然在技術不斷成熟的帶動下呈下降走勢,但是依然高于鉛蓄電池!秲δ軕卯a業研究報告》顯示,磷酸鐵鋰通訊鋰電池價格已經降至1.8元/瓦時左右,但仍高于鉛蓄電池的0.6元/瓦時。第二個原因是目前鋰電池產業主要向新能源汽車傾斜,無法騰出有效產能發展后備電池這個業務板塊。雖然基站后備電池、UPS電源市場相對新能源汽車已經比較成熟,但其發展空間仍然巨大(圖13、圖14)。
         

        圖13:國內通訊基站儲能電池市場規模預測

        數據來源:儲能應用產業研究報告
         

        圖14:國內UPS電源市場規模預測

        數據來源:儲能應用產業研究報告
         

        我們認為儲能行業經過十多年的發展,正處于從示范應用向商業化初期發展的重要階段,主要看點在:

        1.新能源汽車將持續良好發展,2017-2020年仍有約100萬輛增長空間以達到國家“十三五”計劃目標

        2.電信4G/5G的發展使基站數量會增長,與此同時也會增加以鉛蓄電池為主的備用電池需求量

        3.IDC在國內蓬勃發展將直接帶動UPS電源用量

        4.光伏、風電等新能源發電的進一步鋪開使得棄風限電成為發展瓶頸,而儲能或將成為其一個解決方案

        5.2018年或將進入電池回收大周期,屆時鋰離子電池、鉛蓄電池的回收市場將打開并迎來一個新的百億產業。
         

        作者:

        天堂硅谷金融研究院研究團隊

        郭豐 研究院院長

        張成 研究員

        金晨 助理研究員

            

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