中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：我們認(rèn)為，碳中和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)能源市場(chǎng)發(fā)生深遠(yuǎn)的變革，風(fēng)光發(fā)電市場(chǎng)以迎來政策及經(jīng)濟(jì)性雙驅(qū)動(dòng)的增長(zhǎng)階段。隨著可再生能源直接應(yīng)用和終端電氣化程度的加深，可再生能源的波動(dòng)性、間歇性等特點(diǎn)需要更多的儲(chǔ)能來穩(wěn)定電力系統(tǒng)；電力交易逐漸市場(chǎng)化，用戶側(cè)負(fù)荷及分布式發(fā)電設(shè)備使得用戶側(cè)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性凸現(xiàn)；電力系統(tǒng)將需要更多的儲(chǔ)能及其它靈活性資源，以滿足能源的低碳、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，儲(chǔ)能市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，或?qū)硪粋€(gè)新的萬億市場(chǎng)投資機(jī)遇。
摘要
我們認(rèn)為，電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)增長(zhǎng)的核心三要素是：可再生能源占比（裝機(jī)&發(fā)電量）、電力市場(chǎng)機(jī)制（含政策）以及經(jīng)濟(jì)性：1）可再生能源占比：傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備具有一定的調(diào)節(jié)能力，當(dāng)可再生能源占比超過一定閥值后（約10~20%），傳統(tǒng)機(jī)組將無法承載可再生能源的調(diào)節(jié)壓力，儲(chǔ)能需求快速增加；2）電力市場(chǎng)機(jī)制（及政策）：通過政策和規(guī)則，儲(chǔ)能對(duì)系統(tǒng)的價(jià)值能夠充分發(fā)掘并傳導(dǎo)至用戶，為儲(chǔ)能大規(guī)模進(jìn)入架設(shè)市場(chǎng)頂層設(shè)計(jì)；3）經(jīng)濟(jì)性：“風(fēng)光發(fā)電+儲(chǔ)能”vs“傳統(tǒng)發(fā)電+碳稅”的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)是儲(chǔ)能發(fā)展的持續(xù)動(dòng)力，在歐美澳等市場(chǎng)已經(jīng)具備儲(chǔ)能市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng)的條件。
高安全性&經(jīng)濟(jì)性需求有望加速鐵鋰電池對(duì)三元電池的替代，碳酸鋰持續(xù)高位，鈉離子電池加速產(chǎn)業(yè)化。鐵鋰電池相比三元電池?fù)碛懈叩难h(huán)次數(shù)、更低的購置成本與更高的安全性，我們認(rèn)為在對(duì)能量密度要求較低的儲(chǔ)能領(lǐng)域鐵鋰電池具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，我們預(yù)計(jì)2022年鐵鋰體系電池裝機(jī)有望超過三元電池。另一方面，去年Q4季度至今，碳酸鋰單價(jià)上漲超150%，鋰電池成本與價(jià)格持續(xù)上升，在終端項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性壓力帶動(dòng)下，鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化得到加快。我們預(yù)計(jì)2025年鈉離子儲(chǔ)能電池的占比有望達(dá)到5%以上。
風(fēng)險(xiǎn)
全球風(fēng)光裝機(jī)不及預(yù)期，各國儲(chǔ)能政策推進(jìn)不及預(yù)期。
正文
儲(chǔ)能需求是如何爆發(fā)的？
儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)建設(shè)最重要的其中一環(huán)
目前的降碳貢獻(xiàn)措施中，超過90%與新型電力系統(tǒng)相關(guān)，涉及通過直接供應(yīng)、電氣化、能源效率、綠氫和生物能與碳捕獲和儲(chǔ)存相結(jié)合的可再生能源，近70%的碳減排貢獻(xiàn)率措施均與儲(chǔ)能的應(yīng)用有直接或間接的關(guān)系。碳中和下新型電力系統(tǒng)的建設(shè)離不開儲(chǔ)能。
儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。電力結(jié)構(gòu)中風(fēng)光發(fā)電等波動(dòng)式可再生能源（Variable Renewable Energy，簡(jiǎn)稱VRE）裝機(jī)量及發(fā)電量占比持續(xù)提升，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中靈活可調(diào)資源（調(diào)峰電站、抽水蓄能等）充裕度不足以支持電網(wǎng)穩(wěn)定性、可靠性運(yùn)行，我們認(rèn)為儲(chǔ)能市場(chǎng)已達(dá)到由發(fā)展期到快速增長(zhǎng)期的拐點(diǎn)。我們認(rèn)為推進(jìn)儲(chǔ)能建設(shè)是能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和的必由之路，全球范圍內(nèi)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模有望迎來高速增長(zhǎng)。
圖表1：儲(chǔ)能是新型電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施
資料來源：中金公司研究部
目前全球儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展到什么階段？
儲(chǔ)能技術(shù)多元，電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展?jié)摿Υ?。?chǔ)能按照介質(zhì)可劃分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電氣儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能等類型，其中以機(jī)械儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用最廣。
?機(jī)械儲(chǔ)能：借助水、空氣等作為儲(chǔ)能介質(zhì)，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)做功，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的儲(chǔ)存、釋放和管理，典型的應(yīng)用包括抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能等；
?電化學(xué)儲(chǔ)能：通過各種二次電池技術(shù)，如鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池等來進(jìn)行電力儲(chǔ)能。
目前抽水蓄能占主導(dǎo)地位，電化學(xué)儲(chǔ)能快速增長(zhǎng)。抽水蓄能因技術(shù)成熟、成本較低在全球范圍內(nèi)率先推廣，2000-2020年抽蓄儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比超90%。但抽蓄儲(chǔ)能受限于地理位置及建設(shè)周期長(zhǎng)等條件制約，且能量轉(zhuǎn)換效率僅約70%-75%，相比而言，電化學(xué)儲(chǔ)能資源可得性高、安裝靈活、建設(shè)周期短，2018年以來裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，2020年全球新增儲(chǔ)能裝機(jī)中超80%為電化學(xué)儲(chǔ)能（CNESA）。我們認(rèn)為隨著鋰電技術(shù)成熟及成本下降，電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用需求有望得到快速釋放。
圖表2：2000-2020年全球儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模份額
資料來源：CNESA，中金公司研究部
圖表3：各類儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模
資料來源：CNESA，中金公司研究部
圖表4：各類儲(chǔ)能優(yōu)劣對(duì)比
資料來源：中國知網(wǎng)，中金公司研究部
我們聚焦于電化學(xué)儲(chǔ)能，通過復(fù)盤歷史裝機(jī)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)海外市場(chǎng)儲(chǔ)能整體的發(fā)展較國內(nèi)領(lǐng)先，目前已形成美國、日韓、歐洲、澳大利亞四大主要發(fā)展地區(qū)；從裝機(jī)結(jié)構(gòu)看，與國內(nèi)聚焦電表前需求不同，海外近年電表后市場(chǎng)成為儲(chǔ)能裝機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)力。
儲(chǔ)能需求增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力究竟是什么？
表前側(cè)儲(chǔ)能需求的本質(zhì)是什么
波動(dòng)性可再生能源增加電力系統(tǒng)不穩(wěn)定性，靈活性資源需求增長(zhǎng)。波動(dòng)性可再生能源（VRE）指具有波動(dòng)特性且自調(diào)節(jié)能力較低的可再生能源，包括光伏、風(fēng)電、潮汐發(fā)電等。波動(dòng)性可再生能源發(fā)展初期，電力系統(tǒng)中可調(diào)火電及抽水蓄能足以應(yīng)對(duì)VRE帶來的擾動(dòng)，VRE發(fā)電量可盡數(shù)并網(wǎng)。隨著VRE裝機(jī)量和發(fā)電量逐漸提升，電力系統(tǒng)靈活資源不足，故產(chǎn)生了“棄電”或“零電價(jià)”甚至“負(fù)電價(jià)”。以美國加州為例，CAISO根據(jù)用電負(fù)荷曲線-光伏發(fā)電曲線得出一天內(nèi)系統(tǒng)的凈負(fù)荷曲線：中午時(shí)段光伏集中發(fā)電、系統(tǒng)凈負(fù)荷下降；夜晚光伏停止發(fā)電、系統(tǒng)凈負(fù)荷上升，從而形成“鴨型曲線”。傍晚光伏發(fā)電下滑用電需求上升，需大量水電、氣電、儲(chǔ)能等靈活性資源快速爬坡發(fā)電以滿足電力需求。
圖表5：美國加州“鴨型曲線”
資料來源：CAISO，中金公司研究部
靈活性資源需求將隨VRE發(fā)電量占比提升而增長(zhǎng)，大體可分為如下幾個(gè)階段：
?萌芽期（VRE占比≤10%）：可通過系統(tǒng)原有靈活性資源（如抽水蓄能、火力調(diào)節(jié)等）進(jìn)行調(diào)節(jié)，風(fēng)光發(fā)電量對(duì)系統(tǒng)影響較小，系統(tǒng)存量靈活性資源充足，對(duì)新增儲(chǔ)能需求較小。
?起步期（10%≤VRE占比≤20%）：當(dāng)VRE占比超過10%后，原有系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力開始不足，頻繁的調(diào)節(jié)開始降低傳統(tǒng)火力機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，風(fēng)光發(fā)電的波動(dòng)性將對(duì)電網(wǎng)造成一定影響，對(duì)靈活性資源需求開始增加，表前儲(chǔ)能增速較快。
?快速發(fā)展期（20%≤VRE占比≤80%）：此階段VRE占比提升對(duì)靈活性資源需求將快速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)火電的調(diào)節(jié)頻率和深度大幅增加，日內(nèi)部分時(shí)間段火力機(jī)組有可能全部關(guān)停轉(zhuǎn)為備用，表前儲(chǔ)能、表后儲(chǔ)能均得以快速發(fā)展，市場(chǎng)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期。
全球范圍內(nèi)看，目前希臘、德國等歐洲國家VRE占比高達(dá)30%+，中國、澳大利亞、美國市場(chǎng)VRE占比位于10%-20%，我們預(yù)計(jì)全球主要國家對(duì)靈活性資源需求均將迎來快速提升。
圖表6：靈活性資源需求與VRE占比
資料來源：BP Energy，中金公司研究部
目前全球各國以發(fā)電側(cè)資源靈活運(yùn)行調(diào)節(jié)為主，未來電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｊ芨鲊Y源調(diào)節(jié)影響，中國與印度調(diào)節(jié)性資源以火電及水電為主，美國以氣電為主。相比傳統(tǒng)火電及抽蓄調(diào)節(jié)，電化學(xué)儲(chǔ)能具有建設(shè)周期短、可開發(fā)資源不受限等優(yōu)勢(shì)，我們預(yù)計(jì)隨鋰電池儲(chǔ)能持續(xù)降本，鋰電池儲(chǔ)能將成為主要的靈活性資源。
圖表7：各類靈活性資源對(duì)比
資料來源：中金公司研究部
圖表8：典型國家及地區(qū)2020年靈活性資源結(jié)構(gòu)
資料來源：IEA，中金公司研究部
表前儲(chǔ)能市場(chǎng)靠什么盈利
美國等海外國家采用電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制，日內(nèi)產(chǎn)生分時(shí)電價(jià)。以美國德州電力可靠性委員會(huì)（ERCOT）的系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)作機(jī)制為例：1）計(jì)劃授權(quán)實(shí)體（QSE，代表電源實(shí)體和售電公司參與日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)）向系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)ERCOT提供發(fā)電計(jì)劃及電能報(bào)價(jià)（具體到每臺(tái)機(jī)組每個(gè)小時(shí)）；2）ERCOT在滿足電力供應(yīng)可靠性和系統(tǒng)安全性前提下，根據(jù)掛牌價(jià)格高低，按小時(shí)為單位確定出清順序和價(jià)格（市場(chǎng)以邊際成本報(bào)價(jià)，風(fēng)光運(yùn)行邊際成本低，優(yōu)先級(jí)靠前），電價(jià)將隨著可再生能源的發(fā)電量變化而變化，產(chǎn)生日內(nèi)周期性價(jià)格差。因而電力市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制決定了電力現(xiàn)貨價(jià)格曲線將與凈負(fù)荷曲線基本擬合，呈現(xiàn)中午時(shí)分電價(jià)低，傍晚電價(jià)高的特點(diǎn)。
分時(shí)電價(jià)套利，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能裝機(jī)需求。當(dāng)日內(nèi)分時(shí)電價(jià)差大于儲(chǔ)能度電使用成本時(shí)，將產(chǎn)生儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性，配套儲(chǔ)能裝機(jī)增長(zhǎng)縮小日內(nèi)分時(shí)價(jià)差，直至分時(shí)價(jià)差等于儲(chǔ)能度電使用成本，系統(tǒng)將達(dá)至平衡狀態(tài)。最終可再生能源經(jīng)濟(jì)性將驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能裝機(jī)增長(zhǎng)：可再生能源經(jīng)濟(jì)性提升>VRE占比提升>分時(shí)電價(jià)日內(nèi)價(jià)差拉大>套利可產(chǎn)生的儲(chǔ)能裝機(jī)需求增大。
圖表9：美國德州ERCOT決策流程
資料來源：《美國德州電力市場(chǎng)綜述，2017》，中金公司研究部
圖表10：2020年美國加州CAISO平均日內(nèi)電價(jià)曲線
資料來源：BNEF，中金公司研究部
除分時(shí)價(jià)差套利外，儲(chǔ)能還可通過提供爬坡等輔助服務(wù)獲利。傍晚時(shí)分，光伏發(fā)電下降負(fù)荷上升，凈負(fù)荷曲線快速攀升，而傳統(tǒng)的火電機(jī)組無法做到快速響應(yīng)，儲(chǔ)能則可用于靈活性調(diào)峰，滿足系統(tǒng)快速爬坡需求，如美國加州CAISO設(shè)立了100美元/KW/月的針對(duì)爬坡的容量服務(wù)補(bǔ)貼。
表前儲(chǔ)能持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力有多強(qiáng)
可再生能源LCOE持續(xù)下降
光伏與陸上風(fēng)電已逐步成為最具性價(jià)比的發(fā)電形式。過去十年間，光伏發(fā)電的LCOE（平準(zhǔn)化度電成本）下降約85%，陸上/海上風(fēng)電分別降本56%/60%。截至2021年，光伏與陸上風(fēng)電的全球平均LCOE均已降至43美元/MWh，低于天然氣的64美元/MWh和煤炭的73美元/MWh，成為成本最低的發(fā)電形式。
預(yù)期可再生能源LCOE將持續(xù)下降，進(jìn)一步拉大與煤炭、天然氣等能源的成本差距。目前光伏、風(fēng)電等可再生能源仍處于產(chǎn)業(yè)鏈快速降本階段，我們預(yù)期光伏產(chǎn)業(yè)的電池、組件技術(shù)進(jìn)步以及規(guī)?；a(chǎn)有望進(jìn)一步降本，風(fēng)電機(jī)組大型化也有望帶來風(fēng)機(jī)成本快速下降；另一方面，隨碳排成本逐步提高，傳統(tǒng)煤炭、天然氣LCOE將持續(xù)提升，新能源與傳統(tǒng)能源LCOE價(jià)差或?qū)⑦M(jìn)一步拉大。
圖表11：全球各發(fā)電形式LOCE
資料來源：BNEF，中金公司研究部；注：全球數(shù)據(jù)按各國年新增裝機(jī)進(jìn)行加權(quán)平均
儲(chǔ)能的成本下降空間有多大
我們認(rèn)為原材料價(jià)格下降、循環(huán)壽命增加以及商業(yè)模式創(chuàng)新推動(dòng)儲(chǔ)能使用成本（LCOS）的快速下降。2020年，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝成本約為299$/KWh，平均循環(huán)壽命為6000次，那么該系統(tǒng)的使用成本LCOS約為57.4$/MWh（即，充放1000KWh電能的使用成本為57.4美元），我們預(yù)計(jì)2025年的LCOS可達(dá)21.6$/MWh，降幅62%，預(yù)計(jì)2025年的LCOE為21.6$/MWh，相比2020年降幅52%。
圖表12：4H系統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能成本及LCOS趨勢(shì)
資料來源：BNEF，中金公司研究部
對(duì)2020-2021年美國德州電力現(xiàn)貨交易價(jià)格分析，平均日內(nèi)峰谷電價(jià)差最大為48.3$/MWh，儲(chǔ)能在2021年的使用成本為45.3$/MWh，即配置1小時(shí)可獲利，我們預(yù)計(jì)隨著儲(chǔ)能成本和壽命的增加，其套利空間也在逐漸擴(kuò)大，而一些極端氣候造成的極端電價(jià)情形觸發(fā)時(shí)，將大幅縮短儲(chǔ)能的回收周期。
圖表13：純峰谷套利模式下，儲(chǔ)能的套利空間與配時(shí)數(shù)
資料來源：BNEF，中金公司研究部
預(yù)期2025年全球儲(chǔ)能裝機(jī)有望達(dá)300GWh
隨可再生能源成本下降，我們預(yù)期全球各國VRE占比將持續(xù)高增。中短期來看，BNEF預(yù)期至2025年英國/德國/美國/中國VRE發(fā)電量占比將分別提升至54%/41%/22%/16%；長(zhǎng)期看，我們預(yù)期中美歐VRE發(fā)電量占比將持續(xù)提升。
圖表14：VRE裝機(jī)容量占比趨勢(shì)
資料來源：BNEF，國家統(tǒng)計(jì)局，中金公司研究部
圖表15：VRE發(fā)電量占比趨勢(shì)
資料來源：BNEF，國家統(tǒng)計(jì)局，中金公司研究部
我們根據(jù)中國電力結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算VRE配儲(chǔ)需求：預(yù)計(jì)2020年中國儲(chǔ)能需求約25GWh，至2025年將提升至超100GWh。
圖表16：2020年中國電力供給及需求
資料來源：國家發(fā)改委，能源局，公司公告，萬得資訊，中金公司研究部
圖表17：2025年中國電力供給及需求
資料來源：國家發(fā)改委，能源局，公司公告，萬得資訊，中金公司研究部
預(yù)期2025年全球儲(chǔ)能裝機(jī)有望達(dá)300GWh。2021年全球儲(chǔ)能裝機(jī)約37GWh，我們預(yù)期2022/2023年全球儲(chǔ)能裝機(jī)將分別達(dá)105/178GWh，同增182%/71%。至2026年全球儲(chǔ)能裝機(jī)有望提升至351GWh，2021-2026CAGR高達(dá)57%。
圖表18：全球儲(chǔ)能裝機(jī)預(yù)測(cè)
資料來源：國家發(fā)改委，能源局，公司公告，萬得資訊，中金公司研究部
各國表前儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展到什么階段，如何盈利？
各國表前儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展各異，我們先復(fù)盤各國/地區(qū)當(dāng)前儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀，并從政策、市場(chǎng)化程度、經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)表前儲(chǔ)能市場(chǎng)進(jìn)行分析，最終預(yù)測(cè)各地表前儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模。
美國：ITC政策下光儲(chǔ)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性凸現(xiàn)
美國市場(chǎng)復(fù)盤：過去十年，加州貢獻(xiàn)54%儲(chǔ)能裝機(jī)，45%儲(chǔ)能用于表前能量時(shí)移；過去五年家庭儲(chǔ)能規(guī)模迅速增長(zhǎng)。
政策端，美國各州通過制定遠(yuǎn)期政策目標(biāo)提升可再生能源發(fā)電比例、打開儲(chǔ)能需求空間，同時(shí)通過ITC補(bǔ)貼提升光伏、儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。
?再生能源配額制（Renewable Portfolios Standards，RPS）和清潔能源標(biāo)準(zhǔn)（Clean Energy Standard，CES）將推動(dòng)美國可再生能源發(fā)電比例提升，打開儲(chǔ)能中長(zhǎng)期需求空間。美國大部分州RPS/CES規(guī)劃了2030后可再生能源發(fā)電比例30-100%的遠(yuǎn)期目標(biāo)，可再生能源發(fā)電比例的提升將帶動(dòng)儲(chǔ)能作為支撐技術(shù)的配套需求，打開儲(chǔ)能中長(zhǎng)期成長(zhǎng)空間；相應(yīng)的，加州、新澤西等9個(gè)州規(guī)劃了遠(yuǎn)期配儲(chǔ)最低目標(biāo)，我們統(tǒng)計(jì)至2035年9州合計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)目標(biāo)(累計(jì))不低于13GW。
?ITC補(bǔ)貼政策：美國太陽能投資稅減免政策（Investment Tax Credit）是由聯(lián)邦政府于2005年提出，為光伏、燃料電池、風(fēng)電提供資本投資30%的稅收抵免，以鼓勵(lì)可再生能源投資。建設(shè)光伏項(xiàng)目與光伏+儲(chǔ)能項(xiàng)目均可獲得高達(dá)30%的稅抵免額度，原計(jì)劃2020年后額度將從30%降至26%，但2020年底，美國國會(huì)將ITC補(bǔ)貼退坡時(shí)點(diǎn)延期至2022年后。ITC補(bǔ)貼直接提升光伏及儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。
從經(jīng)濟(jì)性看，若考慮普遍情形，高收益和儲(chǔ)能成本下降有望支撐儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能需求持續(xù)釋放?？紤]加州、德州儲(chǔ)能項(xiàng)目具備一定市場(chǎng)特殊性(含補(bǔ)貼等激勵(lì)政策)，不反映美國其他州儲(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)情況；我們對(duì)加州、德州等項(xiàng)目的收益作普適性調(diào)整，基于測(cè)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)美國當(dāng)前經(jīng)調(diào)整后的光儲(chǔ)項(xiàng)目收益率處于中等偏低水平，但隨著光伏、鋰電成本下降，經(jīng)濟(jì)性將逐步改善，我們測(cè)算美國在2026年ITC補(bǔ)貼完全退坡后，表前光儲(chǔ)項(xiàng)目、表后工商業(yè)和家庭光儲(chǔ)項(xiàng)目IRR分別達(dá)到16.2%、11.7%和3.3%，較2020年分別提升4.6ppt，3.9ppt和5.1ppt。
圖表19：美國表前光儲(chǔ)項(xiàng)目/工商業(yè)光儲(chǔ)項(xiàng)目/家用光儲(chǔ)項(xiàng)目IRR測(cè)算
資料來源：LAZARDS，美國各州政府官網(wǎng)，中金公司研究部；注：ITC稅收抵免2023年前為26%（表格中紅色），2023年22%（黃色），2024-2025年10%（淺灰色），2026年及以后（白色）完全退坡
從表前儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)際規(guī)劃看，2022年儲(chǔ)能裝機(jī)項(xiàng)目規(guī)劃約40GWh，2022-2025年總項(xiàng)目規(guī)劃規(guī)模約137GWh。我們結(jié)合儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)劃、風(fēng)光配儲(chǔ)需求等數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，我們預(yù)計(jì)2022年美國表前儲(chǔ)能裝機(jī)超30GWh（2021年約14GWh），同比增長(zhǎng)超100%。
歐洲：電力市場(chǎng)成熟度高，收益模式多樣化
2010年以來，歐洲市場(chǎng)安裝數(shù)量和裝機(jī)容量均在高速增長(zhǎng), 2015年歐洲新增裝機(jī)容量?jī)H為167MW，2020年新增裝機(jī)容量超1.2GW，2015-2020 CAGR達(dá)49.2%。
政策端：碳排放目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型的政策驅(qū)動(dòng)下儲(chǔ)能迎快速發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)目前制定的減排目標(biāo)——2030年溫室氣體排放比1990年減少55%（此前為40%），2021年7月，歐盟公布了“Fit for 55”一攬子計(jì)劃，并鼓勵(lì)各成員國推進(jìn)儲(chǔ)能部署。歐盟于2021年1月宣布批準(zhǔn)總金額29億歐元的“歐洲電池創(chuàng)新”計(jì)劃，用于支持電池儲(chǔ)能本土化研發(fā)，降低對(duì)三方的依賴，參與開發(fā)企業(yè)主要為歐洲本土電池企業(yè)。
電力市場(chǎng)成熟度較高，催生儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景。雖然不同國家電力市場(chǎng)不完全相同，但大多都采用了電能量市場(chǎng)、容量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)等多市場(chǎng)協(xié)調(diào)配合的機(jī)制（德國無容量市場(chǎng)）。歐洲大部分國家電力交易均推行峰谷電價(jià)和季節(jié)電價(jià)，較高的套利市場(chǎng)有助于推進(jìn)儲(chǔ)能商業(yè)化。在英國、意大利、葡萄牙等國家儲(chǔ)能均可參與容量市場(chǎng)，意大利儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商在2019年11月拍賣中首次獲得容量支付，在2023年之前交付95MW；英國的容量市場(chǎng)拍賣計(jì)劃被暫停一年后于2020年重新啟動(dòng)，并且英國商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）鼓勵(lì)在預(yù)審競(jìng)標(biāo)中將儲(chǔ)能項(xiàng)目作為需求側(cè)響應(yīng)（DSR）資產(chǎn)類別，而DSR運(yùn)營(yíng)商可能被授予最長(zhǎng)可達(dá)15年的合同，為儲(chǔ)能項(xiàng)目提供穩(wěn)定的收入流。
從經(jīng)濟(jì)性來看，部分國家光伏+儲(chǔ)能度電成本已實(shí)現(xiàn)平價(jià)。在德國等國家，目前度電成本已低于居民零售電價(jià)，2019年儲(chǔ)能+光伏系統(tǒng)的平準(zhǔn)化度電成本為0.16歐元/kWh，已低于家用電價(jià)0.3歐元/kWh。歐洲光伏技術(shù)與創(chuàng)新平臺(tái)(ETIP PV)預(yù)計(jì)到2030年整個(gè)歐洲將實(shí)現(xiàn)光伏+儲(chǔ)能度電成本低于市場(chǎng)批發(fā)電價(jià)。
中國：市場(chǎng)機(jī)制改革提升經(jīng)濟(jì)性
中國儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模逐年高增。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2018年中國電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)突破1GWh，2019年提升至1.7GWh并在2020年達(dá)3.3GWh，裝機(jī)分別同比增長(zhǎng)154%/59%/91%。
圖表20：中國電化學(xué)儲(chǔ)能電站裝機(jī)規(guī)模
資料來源：CNESA，中金公司研究部
各省風(fēng)光配儲(chǔ)要求+補(bǔ)貼政策激發(fā)儲(chǔ)能裝機(jī)。國內(nèi)多數(shù)省份制定了新能源項(xiàng)目配儲(chǔ)比例要求，如天津市的政策表示光伏發(fā)電項(xiàng)目承諾儲(chǔ)能配置比例不低于項(xiàng)目裝機(jī)容量的10%、風(fēng)電項(xiàng)目不低于15%，打開儲(chǔ)能需求空間。另一方面，各地方政府根據(jù)項(xiàng)目投資額、放點(diǎn)量等對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目給予補(bǔ)貼，提升儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。
2022年2月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施發(fā)案》[1]，提出儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景、收益模式多樣化，我們認(rèn)為“市場(chǎng)+補(bǔ)貼”有望提振表前儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性：
?發(fā)電側(cè)：將通過進(jìn)一步拉大峰谷電價(jià)差和輔助服務(wù)市場(chǎng)來完善儲(chǔ)能價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制；風(fēng)光大基地建設(shè)有望進(jìn)一步帶動(dòng)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)，我們測(cè)算2022-2025年發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能新增裝機(jī)或突破100GWh；共享儲(chǔ)能有望給新能源配儲(chǔ)項(xiàng)目帶來競(jìng)爭(zhēng)性配置、保障小時(shí)數(shù)等多重優(yōu)惠。
?輸配電側(cè)：以提升線路利用率、延緩輸配電資產(chǎn)投資、升級(jí)應(yīng)急保障能力為主要應(yīng)用，成本有望納入電網(wǎng)輸配電價(jià)回收。
圖表21：2021年至今鼓勵(lì)或要求風(fēng)光配儲(chǔ)能的省份
資料來源：BNEF，中金公司研究部
從表前儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)際規(guī)劃看，2022年儲(chǔ)能裝機(jī)項(xiàng)目規(guī)劃約20GWh，2022-2025年總項(xiàng)目規(guī)劃規(guī)模約95GWh。我們結(jié)合儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)劃、風(fēng)光配儲(chǔ)需求等數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，我們預(yù)計(jì)2022年中國表前儲(chǔ)能裝機(jī)超10GWh，同比增長(zhǎng)超100%。
澳大利亞：可再生能源目標(biāo)+多樣化儲(chǔ)能收益來源
澳大利亞2010-2020年儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)661MW，以功能場(chǎng)景看，儲(chǔ)能主要應(yīng)用于家用儲(chǔ)能，2010-2020年CAGR達(dá)67%，累計(jì)裝機(jī)在澳大利亞市場(chǎng)達(dá)55%；其次為輔助服務(wù)和能量時(shí)移。
儲(chǔ)能驅(qū)動(dòng)因素：大型可再生能源目標(biāo)是底層邏輯，政策補(bǔ)貼、SGIP合同和電力交易收益共同創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)性。
政策端，各州/領(lǐng)地可再生能源目標(biāo)、補(bǔ)貼與發(fā)電權(quán)證(Large-scale Generation Certificates, LGCs)推動(dòng)可再生能源發(fā)電比例提升，驅(qū)動(dòng)表前儲(chǔ)能配套需求。目前澳大利亞各州/領(lǐng)地大多設(shè)置2030年可再生能源目標(biāo)，同時(shí)聯(lián)邦政府及各地給予相應(yīng)補(bǔ)貼；并要求高耗能用戶購置綠電的義務(wù)，高耗能用戶可通過購買可再生能源發(fā)電廠產(chǎn)生的發(fā)電權(quán)證LGCs進(jìn)行履約；帶動(dòng)澳大利亞可再生能源裝機(jī)快速增長(zhǎng)，以及發(fā)電測(cè)(能量時(shí)移)和電網(wǎng)側(cè)(輔助服務(wù))儲(chǔ)能配套需求的提升。
政策補(bǔ)貼、SIPS供貨合同及電力交易機(jī)制修訂是表前儲(chǔ)能增長(zhǎng)的核心驅(qū)動(dòng)力。政策補(bǔ)貼方面，各州政府和澳大利亞可再生能源署(ARENA)對(duì)表前儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼，如南澳大利亞政府補(bǔ)貼基金加上ARENA補(bǔ)貼基金達(dá)到1.6億澳元；同時(shí)，各州政府通過與運(yùn)營(yíng)商簽訂系統(tǒng)完整性保護(hù)計(jì)劃（SIPS）合同提供保底收益；電力交易機(jī)制方面，澳大利亞允許儲(chǔ)能參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易，為能量時(shí)移和輔助服務(wù)儲(chǔ)能創(chuàng)造收益，同時(shí)2017年澳大利亞能源市場(chǎng)委員會(huì)(AEMC)將電力市場(chǎng)交易結(jié)算周期由30分鐘改為5分鐘，提升儲(chǔ)能充電與放電響應(yīng)靈活性，促進(jìn)儲(chǔ)能資源在電力市場(chǎng)的有效應(yīng)用和合理補(bǔ)償；輔助服務(wù)也對(duì)頻率控制機(jī)制進(jìn)行改革，對(duì)緊急頻率事件快速響應(yīng)提出高要求，儲(chǔ)能作為快速響應(yīng)資源被調(diào)用機(jī)率增加；使得表前儲(chǔ)能收益、特別是輔助服務(wù)收益大幅提升，2020年頻率控制輔助服務(wù)收益在表前獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目收益占比普遍達(dá)到90%以上。上述三個(gè)要素給表前儲(chǔ)能項(xiàng)目帶來較好的經(jīng)濟(jì)性，ABC研究報(bào)告顯示，特斯拉儲(chǔ)能項(xiàng)目的回報(bào)周期僅2.5-3.0年。
未來儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展方向是什么
三元與鐵鋰電池，在儲(chǔ)能領(lǐng)域孰優(yōu)
海外市場(chǎng)以日韓廠商為主，多采用三元電池，國內(nèi)市場(chǎng)磷酸鐵鋰電池占主導(dǎo)。海外市場(chǎng)由于日韓電池廠商切入較早、占據(jù)主要份額，根據(jù)SNE數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年LGC、松下、三星SDI鋰離子儲(chǔ)能電池合計(jì)出貨達(dá)13.1GWh、全球占比達(dá)66%（三家主要面向海外市場(chǎng)）；而日韓電池廠商主要布局三元電池技術(shù)，我們預(yù)計(jì)2020年海外三元電池在鋰離子儲(chǔ)能裝機(jī)份額達(dá)到74%；而國內(nèi)市場(chǎng)主要是自主電池廠商配套，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、對(duì)成本敏感，鋰離子裝機(jī)主要為磷酸鐵鋰。
圖表22：2020年全球鋰離子儲(chǔ)能新增裝機(jī)份額(不考慮通信儲(chǔ)能)
資料來源：CNESA，中金公司研究部
圖表23：2020年海外市場(chǎng)鋰離子裝機(jī)中三元份額達(dá)74%
資料來源：SNE，CNESA，中金公司研究部
成本導(dǎo)向決定鐵鋰相比三元更適用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。對(duì)比三元與鐵鋰電池優(yōu)劣勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰電池?fù)碛懈叩难h(huán)次數(shù)（如寧德時(shí)代開發(fā)出12000次循環(huán)壽命的鐵鋰電池）、更低的購置成本（鐵鋰電芯成本較三元低20%），但能量密度相較三元電池更低。我們認(rèn)為經(jīng)濟(jì)性是儲(chǔ)能行業(yè)的首要目標(biāo)、而對(duì)能量密度要求較低，我們認(rèn)為鐵鋰電池相比三元更適用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。
圖表24：主流鋰電正極材料性能對(duì)比
資料來源：Osti，中金公司研究部
圖表25：2021年鐵鋰電芯成本較三元低20%
資料來源：GGII，CIAPS，中金公司研究部
中國鐵鋰加速出海，海外鋰電廠布局研發(fā)鐵鋰電池，滲透率有望穩(wěn)步提升。鐵鋰三大核心專利中基礎(chǔ)材料與碳包覆專利均于2021年前到期，合成專利將于2022年到期，且國內(nèi)企業(yè)可使用其他合成方法繞過該專利，國內(nèi)鐵鋰電池在出口層面不存在明顯的專利限制，我們預(yù)計(jì)中國鐵鋰電池有望加速出海。另一方面，海外電池廠也正加速鐵鋰技術(shù)研發(fā)，LG Chem在2021Q3電話會(huì)中表示考慮到磷酸鐵鋰電池的經(jīng)濟(jì)性，正著重研發(fā)應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域的磷酸鐵鋰電池，SKI也表示正研發(fā)探索提高磷酸鐵鋰電池能量密度和快充性能的方式。我們預(yù)期磷酸鐵鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域滲透率將迎來穩(wěn)步提升。
鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用前景如何
鈉離子電池的研究課追溯至20世紀(jì)80年代，鈉離子電池的具體工藝與鋰離子電池類似，這有利于縮短其研發(fā)周期。優(yōu)異的電化學(xué)性能和安全性能使鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有較好的發(fā)展前景，但對(duì)電池成本和壽命的要求是其規(guī)?；瘧?yīng)用的主要挑戰(zhàn)。
在負(fù)極材料的選擇上，鈉離子電池主要使用碳材料、層狀氧化物和合金材料等；正極材料包含層狀氧化物、普魯士藍(lán)（白）類材料、磷酸鹽等材料；電解質(zhì)方面有有機(jī)液體電解質(zhì)和固體電解質(zhì)；在工藝方面，鈉離子電池與鋰離子電池類似，可直接借鑒其成熟的生產(chǎn)制造工藝。
圖表26：鈉離子電芯成本分解，2020年
資料來源：《鈉離子電池科學(xué)與技術(shù)，胡勇勝，2020》，中金公司研究部
圖表27：鈉離子電芯原材料成本分解，2020年
資料來源：《鈉離子電池科學(xué)與技術(shù)，胡勇勝，2020》，中金公司研究部
與鋰離子電池相比，二者的工作原理和生產(chǎn)工序相似，成本的差異主要體現(xiàn)在原材料的區(qū)別：
圖表28：鈉離子電池與鋰離子電池對(duì)比
資料來源：《鈉離子電池科學(xué)與技術(shù)，胡勇勝，2020》，CIAPS，SMM，中國鎳鈷網(wǎng)，Wind，中金公司研究部
雖然鈉離子電池?fù)碛谐杀緝?yōu)勢(shì)，但其產(chǎn)業(yè)化方依舊面臨較大的挑戰(zhàn)：
?材料體系尚未完全確定，產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟：鈉離子電池處于多種材料體系并行發(fā)展?fàn)顟B(tài)，正負(fù)極材料體系以及與之相匹配的電解液體系的性能仍待進(jìn)一步提升，對(duì)于核心正負(fù)極等活性材料規(guī)模化渠道供應(yīng)依然缺失。
?能量密度較磷酸鐵鋰更低：與鋰離子電池相比，能量密度還較低，單位能量密度下的非活性材料用量占用的成本會(huì)有一定增加，導(dǎo)致整體成本優(yōu)勢(shì)不明顯；
?制造工藝不成熟：鈉離子電池雖然可參照鋰離子電池的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝，但集流體變化帶來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、極耳制作、化成工藝等與鋰電池仍有一定區(qū)別，需進(jìn)一步完善生產(chǎn)制造工藝；
?BMS需重新開發(fā)設(shè)計(jì)：鈉離子電池的工作電壓上下限與鋰離子電池不同，且擁有較強(qiáng)的過放電忍耐能力，電池管理體系（BMS）需要重新開發(fā)設(shè)計(jì)。
我們預(yù)測(cè)鈉離子電池目前仍處于產(chǎn)業(yè)化初期，并將通過幾個(gè)階段實(shí)現(xiàn)逐步滲透：
?產(chǎn)業(yè)化初期（2022-2025年，滲透率5%以下）：主要投向使用程度較淺且空間要求不高的小型儲(chǔ)能站或小型BEV（A0級(jí)或A00級(jí)），通過實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景完善工況測(cè)試、失效機(jī)制和極端條件下的性能邊界測(cè)試，并進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)使用成本的快速下降。
?快速發(fā)展期（2025-2028年，滲透率約為10%）：儲(chǔ)能市場(chǎng)逐漸成熟，鈉離子技術(shù)日趨成熟并形成一定規(guī)?；娦境杀居型麑⒅?.4元/Wh，其在特定場(chǎng)景中的應(yīng)用性價(jià)比逐步超越鋰離子電池，但對(duì)于超長(zhǎng)壽命的場(chǎng)景應(yīng)用滲透率依然較低。
?高速發(fā)展期（2028年后）：鈉離子電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，循環(huán)壽命進(jìn)一步提升，其優(yōu)異的安全性與成本優(yōu)勢(shì)將在更多的場(chǎng)景中得到大規(guī)模應(yīng)用。
風(fēng)險(xiǎn)提示
全球風(fēng)光裝機(jī)不及預(yù)期。風(fēng)電光伏裝機(jī)提升將直接刺激儲(chǔ)能需求，若風(fēng)光裝機(jī)不及預(yù)期，儲(chǔ)能需求存在不及預(yù)期可能。
各國儲(chǔ)能政策推進(jìn)不及預(yù)期。目前全球各國通過補(bǔ)貼提升儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性、加快電力市場(chǎng)改革以充分發(fā)掘儲(chǔ)能對(duì)系統(tǒng)的價(jià)值并傳導(dǎo)至用戶，若各國補(bǔ)貼政策、電力市場(chǎng)改革推進(jìn)不及預(yù)期，市場(chǎng)配置儲(chǔ)能動(dòng)力或?qū)p弱
[1]http://fgw.zhuzhou.gov.cn/c14785/20220223/i1828834.html
文章來源
本文摘自：2022年3月15日已經(jīng)發(fā)布的《全球儲(chǔ)能深度系列一：再造鋰電萬億新市場(chǎng)》
