1、儲能的主要應(yīng)用場景
儲能主要應(yīng)用于電網(wǎng)輸配與輔助服務(wù)、可再生能源并網(wǎng)、分布式及微網(wǎng)以及用戶側(cè)各部分。在電網(wǎng)輸配和輔助服務(wù)方面，儲能技術(shù)主要作用分別是電網(wǎng)調(diào)峰、加載以及啟動和緩解輸電阻塞、延緩輸電網(wǎng)以及配電網(wǎng)的升級;在可再生能源并網(wǎng)方面，儲能主要用于平滑可再生能源輸出、吸收過剩電力減少“棄風(fēng)棄光”以及即時并網(wǎng);在分布式及微網(wǎng)方面， 儲能主要用于穩(wěn)定系統(tǒng)輸出、作為備用電源并提高調(diào)度的靈活性;在用戶側(cè)，儲能主要用于工商業(yè)削峰填谷、需求側(cè)響應(yīng)以及能源成本管理。
表1 儲能應(yīng)用場景廣泛，包括電網(wǎng)側(cè)、可再生能源并網(wǎng)、用戶側(cè)等方面
2、國內(nèi)儲能發(fā)展扶持政策
儲能產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)出爐，目標(biāo)集中在可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)側(cè)，政策紅利明顯。自《十三五規(guī)劃綱要》出臺，我國各地方政府部門針對儲能產(chǎn)業(yè)出臺的政策層出不窮，儲能產(chǎn)業(yè)在密集政策的推動下迅速發(fā)展。針對儲能產(chǎn)業(yè)的政策主要集中在解決可再生能源并網(wǎng)出現(xiàn)的問題和電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰調(diào)頻，電化學(xué)儲能作為快速發(fā)展的儲能方式，勢必將得到較大的政策助力。
表 2：2016 年以來儲能扶持政策頻繁出臺
2019-2020 年行動計劃出臺，各部門各司其職保障儲能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。2017年發(fā)改委等五部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中明確提到在十三五期間儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入商業(yè)化初期，十四五期間儲能儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。2019 年 7 月為進(jìn)一步的貫徹落實該項指導(dǎo)意見，發(fā)改委等四部門發(fā)布 2019-2020 年行動計劃，其中對發(fā)改委、科技部、工信部、能源局的工作任務(wù)都做了詳細(xì)部署，進(jìn)一步推進(jìn)我國儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
表 3：2019-2020 年行動計劃出臺明確各部門職責(zé)
3、儲能的主要方式
儲能即是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量儲存起來。儲能的基本方法是先將電力轉(zhuǎn)化為其他形式的能量存放在儲能裝置中，并在需要時釋放;根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的特點可以將電能轉(zhuǎn)化為動能、勢能和化學(xué)能等。儲能的目的主要是實現(xiàn)電力在供應(yīng)端、輸送端以及用戶端的穩(wěn)定運(yùn)行，具體應(yīng)用場景包括：1)應(yīng)用于電網(wǎng)的削峰填谷、平滑負(fù)荷、快速調(diào)整電網(wǎng)頻率等領(lǐng)域，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性;2)應(yīng)用于新能源發(fā)電領(lǐng)域降低光伏和風(fēng)力等發(fā)電系統(tǒng)瞬時變化大對電網(wǎng)的沖擊，減少“棄光、棄風(fēng)” 的現(xiàn)象;3)應(yīng)用于新能源汽車充電站，降低新能源汽車大規(guī)模瞬時充電對電網(wǎng)的沖擊，還可以享受波峰波谷的電價差。
圖 1：儲能系統(tǒng)通過儲能逆變器實現(xiàn)電能的充放電
目前市場上主要的儲能類型包括物理儲能和電化學(xué)儲能。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同可以將儲能分為物理儲能、電化學(xué)儲能和其他儲能方式：1)物理儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣蓄能和飛輪儲能等，其中抽水蓄能容量大、度電成本低，是目前物理蓄能中應(yīng)用最多的儲能方式。2)電化學(xué)儲能是近年來發(fā)展迅速的儲能類型，主要包括鋰離子電池儲能、鉛蓄電池儲能和液流電池儲能;其中鋰離子電池具有循環(huán)特性好、響應(yīng)速度快的特點，是目前電化學(xué)儲能中主要的儲能方式。3)其他儲能方式包括超導(dǎo)儲能和超級電容器儲能等，目前因制造成本較高等原因應(yīng)用較少，僅建設(shè)有示范性工程。
表 1：物理儲能和電化學(xué)儲能是目前主要的儲能方式
儲能主要應(yīng)用于電網(wǎng)輸配與輔助服務(wù)、可再生能源并網(wǎng)、分布式及微網(wǎng)以及用戶側(cè)各部分。在電網(wǎng)輸配和輔助服務(wù)方面，儲能技術(shù)主要作用分別是電網(wǎng)調(diào)峰、加載以及啟動和緩解輸電阻塞、延緩輸電網(wǎng)以及配電網(wǎng)的升級;在可再生能源并網(wǎng)方面，儲能主要用于平滑可再生能源輸出、吸收過剩電力減少“棄風(fēng)棄光”以及即時并網(wǎng);在分布式及微網(wǎng)方面， 儲能主要用于穩(wěn)定系統(tǒng)輸出、作為備用電源并提高調(diào)度的靈活性;在用戶側(cè)，儲能主要用于工商業(yè)削峰填谷、需求側(cè)響應(yīng)以及能源成本管理。
表 4：儲能應(yīng)用場景廣泛，包括電網(wǎng)側(cè)、可再生能源并網(wǎng)、用戶側(cè)等方面
4、儲能商業(yè)模式及案例
4.1電網(wǎng)側(cè)：調(diào)峰調(diào)頻是儲能企業(yè)的主要收入來源
儲能電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用的補(bǔ)償費用普遍由發(fā)電廠均攤，具體盈利機(jī)制各地方有所不同。發(fā)電企業(yè)因提供有償輔助服務(wù)產(chǎn)生的成本費用所需的補(bǔ)償即為補(bǔ)償費用，國家能源局南方監(jiān)管局在 2017 年出臺了《南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實施細(xì)則》及《南方區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》， 兩個細(xì)則制定了南方電力輔助服務(wù)的市場補(bǔ)償機(jī)制，規(guī)范了輔助服務(wù)的 收費標(biāo)準(zhǔn)，為電力輔助服務(wù)市場化開辟道路。以廣東地區(qū)為例，目前 AGC 服務(wù)調(diào)節(jié)電量的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到 80 元/MWh，電力輔助服務(wù)存在盈利空間。
表 5：南方地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制
電網(wǎng)輔助服務(wù)主要集中在“三北”地區(qū)，華中、南方是重要的輔助服務(wù)地區(qū)。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2018 年全國除西藏外參與電力輔助服務(wù)補(bǔ)償?shù)陌l(fā)電企業(yè)共 4176 家，裝機(jī)容量共 13.25 億千瓦，補(bǔ)償費用共 147.62 億元，占上網(wǎng)電費總額的 0.83%。從電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費用比重來看，補(bǔ)償費用最高的為“三北”地區(qū)，即西北、東北和華北區(qū)域，服務(wù)補(bǔ)償費用占上網(wǎng)電費總額比重分別為 0.61%、1.82%和 3.17%;華中區(qū)域占比最低，為 0.23%。
圖 2：2018 年電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費用地區(qū)分布
調(diào)峰、調(diào)頻與備用是補(bǔ)償費用的主要組成部分。2018 年調(diào)峰補(bǔ)償費用總額 52.34 億元，占總補(bǔ)償費用的 35.5%;調(diào)頻補(bǔ)償費用總額 41.66 億元，占比 28.2%;備用補(bǔ)償費用總額 42.86 億元，占比 29.0%;前三者占補(bǔ)償費用的比重超過 90%，是電網(wǎng)輔助服務(wù)補(bǔ)償費用的主要組成;調(diào)壓補(bǔ)償費用為 10.33 億元，占比 7.00%;其他補(bǔ)償費用 0.43 億元，占比 0.29%。
圖3：2018 年電力輔助服務(wù)補(bǔ)償費用組成結(jié)構(gòu)
用于電網(wǎng)輔助服務(wù)的儲能項目中，火電輔助服務(wù)裝機(jī)量最多，補(bǔ)償費用占比最大。電力生產(chǎn)的構(gòu)成決定了輔助服務(wù)的重要程度，火電作為主要發(fā)電單位，輔助服務(wù)的重要性不言而喻。2018 年火電輔助服務(wù)產(chǎn)生補(bǔ)償費用 210.95 億元，占比高達(dá) 80.55%;風(fēng)電、水電在 2018 年分別產(chǎn)生補(bǔ)償費用 23.72 億元、20.94 億元，費用占比依次為 9.06%、8%;核電及光伏等使用電網(wǎng)輔助服務(wù)產(chǎn)生的補(bǔ)償費用占比僅為 2.4%。
圖 4：2018 年電網(wǎng)輔助服務(wù)補(bǔ)償費用占比
表 6：部分已投運(yùn)電網(wǎng)輔助服務(wù)項目
4.2可再生能源發(fā)電并網(wǎng)側(cè)：有效解決“棄光、棄風(fēng)”問題
儲能技術(shù)在并網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用主要是解決“棄光、棄風(fēng)”問題，改善電能質(zhì)量。我國能源供應(yīng)和能源需求呈逆向分布，風(fēng)能主要集中在華北、西北、東北地區(qū)，太陽能主要集中在西部高原地區(qū)，而絕大部分的能源需求集中在人口密集、工業(yè)集中的中、東部地區(qū);供求關(guān)系導(dǎo)致新能源消納上的矛盾，風(fēng)光電企業(yè)因為生產(chǎn)的電力無法被納入輸電網(wǎng)，而被迫停機(jī)或限產(chǎn)。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，我國棄光、棄風(fēng)率長期維持在 4%以上，僅2018 年棄風(fēng)棄光量合計超過 300 億千瓦時。鋰離子電池儲能技術(shù)能有效幫助電網(wǎng)消納可再生能源，減少甚至避免棄光棄風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生。風(fēng)光發(fā)電受風(fēng)速、風(fēng)向、日照等自然條件影響，輸出功率具有波動性、間歇性的特點，將對局部電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量產(chǎn)生較大的負(fù)面影響， 鋰離子電池儲能技術(shù)在風(fēng)光電并網(wǎng)的應(yīng)用主要在于平滑風(fēng)電系統(tǒng)的有功波動，從而提高并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。
圖 5：2016 年至今中國棄光率、棄風(fēng)率逐年下降
在可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域，鋰電儲能收益主要依靠限電時段的棄電量存儲。
儲能電站在用電低谷期儲存剩余電量，在用電高峰期釋放電能，釋放電量與指導(dǎo)電價的乘積即為儲能電站的收益。目前在青海、遼寧等光照和風(fēng)電資源較豐富的地區(qū)已經(jīng)有對應(yīng)儲能項目投運(yùn)。
表 6：可再生能源并網(wǎng)部分已投運(yùn)項目
4.3用戶側(cè)峰谷套利
峰谷電價的大力推行為儲能套利提供可觀空間。我國目前絕大部分省市工業(yè)大戶均已實施峰谷電價制，通過降低夜間低谷期電價，提高白天高峰期電價，來鼓勵用戶分時計劃用電，從而有利于電力公司均衡供應(yīng)電力，降低生產(chǎn)成本，并避免部分發(fā)電機(jī)組頻繁啟停造成的巨大損耗等問題，保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。儲能用于峰谷電價套利,用戶可以在電價較低的谷期利用儲能裝置存儲電能，在電高峰期使用存儲好的電能，避免直接大規(guī)模使用高價的電網(wǎng)電能，如此可以降低用戶的電力使用成本，實現(xiàn)峰谷電價套利。
用戶側(cè)儲能主要應(yīng)用場景及案例
1充電站
光儲充一體化，目前也是比較普遍的應(yīng)用場景，一方面緩解了充電高峰時充電樁大電流充電對區(qū)域電網(wǎng)的沖擊，另一方面通過峰谷差價，給充電站帶來了非常可觀的收益。目前已經(jīng)覆蓋了大部分地區(qū)，在全國江蘇、廣東、四川、云南、陜西、山東等等很多省份均有建設(shè)投運(yùn)。
2工業(yè)園區(qū)
目前大多數(shù)用戶側(cè)儲能項目都建設(shè)在工業(yè)園區(qū)內(nèi)。2018年1月報道，江蘇無錫星洲工業(yè)園內(nèi)，新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲能電站儲能容量為20MW/160MWh，是當(dāng)時全球最大商用儲能電站。該項目是首個接入國網(wǎng)江蘇省電力公司客戶側(cè)儲能互動調(diào)度平臺的大規(guī)模儲能電站，也是首個依照江蘇省電力公司《客戶側(cè)儲能系統(tǒng)并網(wǎng)管理規(guī)定》并網(wǎng)驗收的項目。除此之外，還有江蘇啟東螺絲廠、食品工廠、污水處理廠、信義空調(diào)園區(qū)等也有安裝儲能設(shè)施。
3數(shù)據(jù)中心
為進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心供電的穩(wěn)定性和可靠性，萬克能源和阿里巴巴合作，在阿里巴巴上海數(shù)據(jù)中心建設(shè)了數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)，在雙十一期間為數(shù)據(jù)中心提供了電力保障。儲能系統(tǒng)并聯(lián)接入數(shù)據(jù)中心，簡化了數(shù)據(jù)中心供電的串聯(lián)級數(shù)，優(yōu)化改進(jìn)了電源結(jié)構(gòu)，大幅改善了數(shù)據(jù)中心應(yīng)急電源的容量和備用時間，進(jìn)而進(jìn)一步增強(qiáng)了數(shù)據(jù)中心的供電可靠性。此外，儲能系統(tǒng)還可通過削峰填谷、容量調(diào)配等機(jī)制，提升數(shù)據(jù)中心電力運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能降耗，低碳環(huán)保。
4通信基站
2018年1月4日，中國鐵塔公司在北京與重慶長安、比亞迪、銀隆新能源、沃特瑪、國軒高科、桑頓新能源等16家企業(yè)，簽訂新能源汽車動力蓄電池回收利用戰(zhàn)略合作簽約儀式。據(jù)了解基站儲能電池需求巨大，中國鐵塔公司在全國范圍內(nèi)現(xiàn)有近200萬座基站，備電、削峰填谷、新能源站等合計需要電池約13600萬kWh，每年新增儲能電池需求約2500萬kWh。
5地鐵、有軌電車
2018年5月9日，德令哈現(xiàn)代有軌電車項目首列車，在中車四方股份公司下線，該車采用超級電容和鈦酸鋰電池混合儲能技術(shù)，堪稱超級電容有軌電車的“升級版”。2018年已投入運(yùn)營，是首列開進(jìn)青藏高原的現(xiàn)代有軌電車，也是世界上運(yùn)營海拔最高的有軌電車。
6港口岸電
港口是用電大戶，隨著港口規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其對電能的消耗也得到越來越多的關(guān)注。港口主要用電負(fù)荷集中在大功率、長時間工作的設(shè)備。江蘇連云港擬在港口岸電系統(tǒng)中建設(shè)5MW(1MW超級電容+4MW鋰電)儲能電站，滿足總量10MW以上以及單個泊位3MW以上岸電接入需求，岸電滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，留有足夠裕量，滿足多種隨機(jī)性電源和負(fù)荷的接入需求。
7島嶼
目前，在我國的一些偏遠(yuǎn)山區(qū)、海島等遠(yuǎn)離城市的地方，仍然存在著一些未通電或者供電不穩(wěn)定的“電力空白區(qū)”。2018年5月27日，我國首個遠(yuǎn)海島嶼智能微電網(wǎng)在三沙永興島建成，通過柴油發(fā)電、光伏、儲能等多種能源互補(bǔ)，將永興島的供電能力提高8倍，同時也實現(xiàn)光伏等清潔能源100%的優(yōu)先利用，未來還可以實現(xiàn)波浪能、可移動電源等多種能源的靈活接入。
8醫(yī)院
2018年12月31日，由上海電建福建公司承建的福建瑪高愛紀(jì)念醫(yī)院750千瓦/1.8兆瓦時儲能項目一期工程順利投運(yùn)。該工程為福建省首個醫(yī)院系統(tǒng)儲能項目，在電網(wǎng)正常供電時可以實現(xiàn)對電網(wǎng)的削峰填谷，在電網(wǎng)停電的情況下能夠快速斷開電網(wǎng)，保證醫(yī)院重要負(fù)荷的供電，快速接入，充當(dāng)UPS(不間斷電源)的功能保證醫(yī)院重要負(fù)荷不斷電，為醫(yī)院平穩(wěn)運(yùn)營提供堅實的電力保障。
9商場
南都電源的北京藍(lán)景麗家用戶側(cè)商業(yè)綜合體智慧能源儲能電站位于北京市海淀區(qū)北三環(huán)，項目總規(guī)模1MW/5MWh，其中首期投運(yùn)規(guī)模為500KW/2.5MWh，項目總占地170平米。儲能系統(tǒng)在400V低壓側(cè)接入商場配電房母線，電站預(yù)期使用壽命為10年。該儲能電站于2017年5月22日，實現(xiàn)了家居商場容量電費管理和電量電費的管理，解決了家居商城線路無法擴(kuò)容改造，以及電動汽車充電接入帶來的沖擊電網(wǎng)的痛點，實現(xiàn)削峰填谷智慧儲能服務(wù)，同時還可參與電力需求側(cè)響應(yīng)。此外，據(jù)北極星儲能網(wǎng)了解，北京昌平多樂港也在規(guī)劃建設(shè)儲能設(shè)施以削峰填谷節(jié)約電力費用。
10軍區(qū)營地
新疆某戍邊高原營地，由電建集團(tuán)新能源公司投資建設(shè)的全軍首個軍民融合可再生能源局域網(wǎng)項目于2018年8月啟動，2018年12月26日正式并網(wǎng)。項目主要新建光伏、風(fēng)力和儲能電站，配套建設(shè)輸電線路、應(yīng)急柴油電站和智能微網(wǎng)管控系統(tǒng)等。建成后能源自給率超過90%，成為國內(nèi)最大的可再生能源局域網(wǎng)，不僅能較好滿足軍地雙方照明、供暖、制氧、取水和裝備等綜合用能需求，而且還可大大減輕油料、煤炭等后勤保障負(fù)擔(dān)，初步構(gòu)建綠色低碳、安全高效、可持續(xù)的高原現(xiàn)代能源體系。
11政務(wù)樓宇
2018年11月消息，陽光家庭光伏儲能電站落戶安徽廬江縣政府大樓，成為政務(wù)樓宇光伏儲能項目的全國首例應(yīng)用.電站裝機(jī)容量約6千瓦，采用陽光家庭光伏儲能系統(tǒng)實現(xiàn)離網(wǎng)獨立式發(fā)電供電。每年可發(fā)6000多度電，為大樓輸送源源不斷的清潔電力。
12田園生態(tài)園區(qū)
2018年12月5日，業(yè)主方上海玉海棠生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司正式移交鑒定書。至此，上海電氣電站集團(tuán)的崇明三星田園“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項目系統(tǒng)全部完成調(diào)試。該示范項目是針對三星鎮(zhèn)新安村特有的生態(tài)環(huán)境、發(fā)展規(guī)劃和居民需求，量身打造的集“風(fēng)光儲充”于一體的智慧能源項目，是建設(shè)崇明世界級生態(tài)島的重要一環(huán)。白天CIGS薄膜光伏發(fā)電后存儲在梯次利用動力電池中，晚上亮燈時，儲能系統(tǒng)中的電釋放出來，草帽論壇、海棠左岸等富有當(dāng)?shù)靥厣慕ㄖ来吸c亮。至此，一場以可再生能源、儲能、能源管理系統(tǒng)為核心應(yīng)用的鄉(xiāng)村能源的升級和變革正在拉開序幕。
13銀行
2018年11月3日，上海招商銀行大廈1MW/2.56MWH儲能系統(tǒng)順利并網(wǎng)。該項目是上海市首個商業(yè)化應(yīng)用樓宇用戶側(cè)儲能項目，也是國內(nèi)金融企業(yè)利用自有物業(yè)建成的首個儲能項目。該項目由中國廣核新能源控股有限公司(簡稱“中廣核新能源”)出資建設(shè)，建筑物業(yè)主為上海招商銀行股份有限公司，廣州智光儲能科技有限公司(簡稱智光儲能)為該項目提供綜合解決方案。項目坐落于上海市浦東新區(qū)中心位置，建設(shè)地點為招商銀行上海大廈，占地103平米，利用“削峰填谷”模式為上海招商銀行大廈提供節(jié)能服務(wù)。
14 酒店
由科陸電子參與建設(shè)的北京拉斐特城堡酒店1MW/2MWh儲能項目，是削峰填谷應(yīng)用類儲能項目，是500MWh 儲能設(shè)施國際采購項目中首個建成并投運(yùn)的儲能電站，從確認(rèn)訂單到完成交付僅歷時45天。
據(jù)報道，截止2018年12月31日，江蘇全省已建成用戶側(cè)儲能電站60座，儲能容量合計97MW、691MWh,其中48個儲能項目總?cè)萘?3.7MW應(yīng)用于削峰填谷。主要供應(yīng)商為南都電源、太湖能谷、中天科技、力信能源、寧德時代。
5、全球及國內(nèi)各類型儲能裝機(jī)規(guī)模
5.1全球儲能市場持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，累計裝機(jī)規(guī)模已達(dá) 179.1GW；
儲能產(chǎn)業(yè)興起較早且發(fā)展穩(wěn)定，截止 2010 年底儲能累計裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 135GW;2010-2015 年期間的由于受到整體經(jīng)濟(jì)低迷影響，整體裝機(jī)量增速放緩， 截止 2015 年累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 144.8GW;2016-2018 年由于受到成本下降和政策推動的雙重刺激，儲能行業(yè)快速發(fā)展，截止 2018 年底累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 179.1GW。
圖 6：全球投運(yùn)儲能累計裝機(jī)規(guī)模持續(xù)上升
抽水蓄能占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，電化學(xué)儲能增長迅速。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止 2018 年底全球的裝機(jī)規(guī)模中，抽水蓄能占比達(dá)到94.3%，占據(jù)絕對的主導(dǎo)地位;電化學(xué)儲能達(dá)到3.7%，熔融鹽蓄熱、壓縮空氣等其他儲能方式作為儲能市場多元組成的一部分占比較低，各自占比僅為 1.5%和 0.2%。
圖 7：截止 2018 年底抽水蓄能占全球儲能裝機(jī)的主導(dǎo)地位
中國儲能裝機(jī)規(guī)模位列全球第一，美國、日本分列二三位。根據(jù)中關(guān)村儲能技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 31.3GW，占全球裝機(jī)總量17.3%，裝機(jī)規(guī)模位列全球第一。同樣的在美國能源部的統(tǒng)計中我們也可以看到從裝機(jī)規(guī)模來看中國位列全球第一(美國能源部統(tǒng)計的裝機(jī)規(guī)模包括已經(jīng)投運(yùn)的項目和在建的項目)，美國裝機(jī)規(guī)模位列全球第二，但其儲能項目數(shù)量位列第一。日本市場盡管其國土面積較小，但其整體裝機(jī)規(guī)模同樣在 30GW 左右，位列全球第三;西班牙、意大利、印度、德國、瑞士、法國、韓國分別四至十名，但與前三名相比裝機(jī)規(guī)模存在顯著差距。
圖8：中國儲能裝機(jī)規(guī)模位列全球第一
圖 9：中國儲能裝機(jī)規(guī)模位列全球第一，美國儲能項目數(shù)位列全球第一
5.2 中國：裝機(jī)規(guī)模快速上升，坐穩(wěn)全球第一寶座
中國儲能市場發(fā)展穩(wěn)中有進(jìn)，已成為全球儲能市場的重要組成部分。
2013 年以前受益于國家對水電站的大力投資建設(shè)，抽水蓄能得以快速發(fā)展，隨后我國儲能項目整體進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展趨勢。2017 年發(fā)改委、科技部、能源局、財政部和工信部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》，其中明確提到：1)“十三五”期間，建成一批不同技術(shù)類型、不同應(yīng)用場景的試點示范項目，儲能行業(yè)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期;2)“十四五”期間，儲能項目廣泛應(yīng)用，形成較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，成為能源領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)新增長點;儲能行業(yè)進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段。受此拉動我國儲能裝機(jī)規(guī)?？焖偬嵘?，截至 2018 年底我國儲能累計裝機(jī)量達(dá)到 31.3GW，是2010 年累計裝機(jī)量的 1.7 倍，占全球市場總規(guī)模比重達(dá)到 17.3%，中國市場已成為全球市場重要組成部分。
圖 10：中國儲能市場裝機(jī)規(guī)?？焖偕仙?
中國市場與全球類似，抽水蓄能占據(jù)主導(dǎo)地位。在儲能裝機(jī)的類型分布中，我國呈現(xiàn)與全球類似的特點，根據(jù) CNESA 數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，截止 2018年底我國儲能整體裝機(jī)中抽水蓄能占比達(dá)到 95.8%，電化學(xué)儲能與其他儲能方式共存，其中電化學(xué)儲能市場占比為 3.4%，熔融鹽蓄熱儲能市場占比 0.7%，而飛輪儲能，壓縮空氣儲能市場占比均不足 0.1%。
圖 11：截止 2018 年底抽水蓄能占中國儲能裝機(jī)的主導(dǎo)地位
根據(jù)中國儲能分會數(shù)據(jù)顯示，我國儲能裝機(jī)主要分布在西北和華東地區(qū)，兩者合計占裝機(jī)總規(guī)模的49%;其中西北地區(qū)主要集中在新疆、甘肅省，華東地區(qū)主要集中在江蘇、浙江等省份。此外西南、華南、華北地區(qū)儲能裝機(jī)估摸占比分別為 14%、12%及 15%;其中西南地區(qū)主要集中在云南省，華南地區(qū)集中在廣東省，華北地區(qū)則主要集中在山東、山西和內(nèi)蒙古等省份。華中及東北地區(qū)的儲能裝機(jī)量極少，占比均為 5%，其儲能裝機(jī)主要集中在湖南省、遼寧省。
圖 12：我國投運(yùn)儲能項目在南方地區(qū)分布較多
圖 13：西北和華東地區(qū)占全國儲能裝機(jī)規(guī)模的近 50%
5.3 儲能蓄能裝機(jī)增速下滑，電化學(xué)裝機(jī)規(guī)?？焖偕仙?
抽水蓄能的主導(dǎo)地位仍然不會改變。抽水蓄能屬于大規(guī)模、集中式能量儲存;其技術(shù)非常成熟，每瓦儲能運(yùn)行成本較低，可用于電網(wǎng)的能量管理和調(diào)峰;但其建設(shè)完全依賴于地理條件，即當(dāng)?shù)厮Y源的豐富程度， 并且一般與電力負(fù)荷中心有一定的距離，面臨長距離輸電的問題。2016 年以來全球抽水蓄能的裝機(jī)增速持續(xù)下降，2018 年裝機(jī)增速僅為 0.6%;而從我國的情況來看，2018 年我國抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模同比增速為 5.3%，高于全球水平。短期來看我們認(rèn)為抽水蓄能成本更加的便宜，并且隨著特高壓輸電的不斷建設(shè)，電力損耗有望進(jìn)一步減少，抽水蓄能在儲能應(yīng)用中的主導(dǎo)地位短期內(nèi)仍然不會被動搖。
圖 14：2016 年以來全球抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模增速逐年下滑
圖 15：2018 年我國抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模同比增長 5.3%
5.4 電化學(xué)儲能是儲能市場發(fā)展的新動力
電化學(xué)儲能是儲能市場保持增長的新動力。無論是從全球還是中國的裝機(jī)情況來看，2018 年都可以說是電化學(xué)儲能的元年，亦或是集中爆發(fā)的一年。從全球角度來看，2018 年電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 6625MW，同比增長 126.4%;占儲能市場裝機(jī)規(guī)模比重從 2017 年 1.67%提升到 2018 年的 3.70%。從中國市場來看，2018 年我國電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1072.7MW，同比增長 175.2%;占我國儲能市場裝機(jī)估摸比重從 2017 年1.35%提升到 2018 年的 3.43%。我們認(rèn)為隨著電化學(xué)儲能技術(shù)的不斷改進(jìn)，電化學(xué)儲能系統(tǒng)的制造成本和維護(hù)成本不斷下降、儲能設(shè)備容量及壽命不斷提高，電化學(xué)儲能將得到大規(guī)模的應(yīng)用，成為中國儲能產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展趨勢。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)預(yù)測，到 2020 年我國電化學(xué)儲能市場占比將進(jìn)一步從 2018 年的 3.43 提高到 7.3%。
圖 15：全球和中國電化學(xué)儲能規(guī)模占比逐年上升
圖 13：到 2020 年電化學(xué)儲能占我國儲能裝機(jī)比重有望達(dá)到 7.3%
5.5 全球電化學(xué)儲能市場快速發(fā)展，鋰離子電池占比近九成
電化學(xué)儲能主要類型分別是鋰離子電池、鉛酸電池及液流電池。電化學(xué)儲能根據(jù)所使用的電池不同可分為鉛酸電池、鋰離子電池和液流電池等：1)鉛酸電池是目前技術(shù)最為成熟的電池，其制造成本低廉，但使用壽命短，不環(huán)保，響應(yīng)速度慢。2)鋰離子電池能量密度高，電壓平臺高，制造成本隨著新能源汽車市場的規(guī)模效應(yīng)而不斷下降，是目前電化學(xué)儲能項目應(yīng)用最多的電池。3)液流電池是近年來新興的化學(xué)電池，其使用壽命長、充放電性能良好，但由于技術(shù)不成熟以及制造成本較高而未得到大規(guī)模的應(yīng)用。
表 4：電化學(xué)儲能主要類型分別是鋰離子電池、鉛酸電池及液流電池
全球電化學(xué)儲能裝機(jī)量持續(xù)攀升。截至 2019 年一季度，全球電化學(xué)儲能累計裝機(jī)規(guī)模為 6829MW，是 2010 年累計裝機(jī)規(guī)模的 17 倍。2018 年電化學(xué)儲能裝機(jī)呈井噴狀態(tài)，全年新增裝機(jī)量高達(dá) 3698MW，同比增速達(dá)到 126.4%。從新增裝機(jī)國家來看：韓國占到全球 2018 年新增電化學(xué)儲能裝機(jī)量的 45%，遙遙領(lǐng)先于其他國家;其次中國、英國、美國和澳大利亞分別占比 17%、14%、6%及 5%，剩余國家合計新增電化學(xué)儲能裝機(jī)占比 13%。
圖 14：2018 年全球電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模同比增長超過 100%
圖 16：韓國位列 2018 年全球新增電化學(xué)儲能市場裝機(jī)規(guī)模第一
鋰離子電池在全球電化學(xué)儲能市場占據(jù)主導(dǎo)地位。截止 2018 年底，電化學(xué)儲能裝機(jī)量達(dá)到 1072.7MW，其中鋰離子電池儲能方式占據(jù)主導(dǎo)地位，占比高達(dá) 86%;鈉硫電池和鉛蓄電池分別占比 6%、5.9%;其他儲能方式作為電化學(xué)儲能多元發(fā)展的一部分，占比僅為 1.8%，且大多為示范性工程，如超級電容僅在美國建設(shè)有示范性儲能電站。
圖 17：全球電化學(xué)儲能鋰離子電池裝機(jī)規(guī)模持續(xù)上升
圖 18：鋰離子電池占全球電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模比重接近 90%
我國后來居上，占全球電化學(xué)儲能裝機(jī)比重達(dá)到 17.3%
電化學(xué)儲能起步較晚，鋰離子電池助推我國后來居上。我國電化學(xué)儲能
雖然起步較晚，但裝機(jī)規(guī)模始終保持在較高的水平;2011 年我國電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模僅為 40.7MW，到 2017 年累計裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到 389.3MW，是 2011 年的 9.6 倍。2018 年則是行業(yè)整體爆發(fā)的一年，受益于電網(wǎng)側(cè)項目的快速推進(jìn)和電池成本的逐漸下降， 2018 年我國新增投運(yùn)規(guī)模682.9MW，同比增長 464.4%;累計投運(yùn)規(guī)模達(dá)到 1.073GWH，首次突破GW 級別，是 2017 年累計投運(yùn)總規(guī)模的 2.8 倍。從電池類型來看，鋰離子電池占據(jù)達(dá)到 70%，鉛酸電池因其較低的成本依然獲得市場青睞，占比達(dá)到 27%。
圖 19：中國電化學(xué)儲能市場累計裝機(jī)規(guī)模迅速攀升
中國電化學(xué)儲能市場以鋰離子電池儲能為主導(dǎo)，鉛蓄電池儲能是重要組成部分。在 2018 年中國電化學(xué)儲能新裝機(jī)分布中，鋰離子電池以 70.6% 的裝機(jī)占比占據(jù)主導(dǎo)地位;鉛蓄電池是電化學(xué)儲能市場的重要補(bǔ)充，新裝機(jī)量占比達(dá)到 27.2%;其余電化學(xué)儲能方式如液流電池、超級電容、鈉硫電池占比合計僅為 2.2%。
圖 20：中國電化學(xué)儲能鋰離子電池裝機(jī)規(guī)模持續(xù)上升
圖 21：中國電化學(xué)儲能鋰電池占比達(dá)到 70%，鉛蓄電池占比接近 30%
鋰離子電池應(yīng)用廣泛，儲能應(yīng)用占比穩(wěn)步提升
鋰離子電池應(yīng)用廣泛。與傳統(tǒng)電池相比，鋰離子電池不含鉛、鎘等重金屬，無污染、不含毒性材料，同時具備能量密度高、工作電壓高、重量輕、體積小等特點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于消費電子、新能源汽車動力電池和儲能領(lǐng)域。鋰離子電池電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜四大材料構(gòu)成，而從電芯到最后的完整的電池包主要經(jīng)過兩個環(huán)節(jié)：1) 將一定數(shù)量的電芯進(jìn)行串并聯(lián)組裝成電池模組;2)電池模組加上熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)以及一些結(jié)構(gòu)件組成完整的電池包，又稱作電池PACK。
圖 22：鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈涉及上游有色金屬材料、中游電池材料和電池以及下游的動力電池、消費電池和儲能電池應(yīng)用
鋰電技術(shù)路線多，儲能更注重安全性和長期成本。與動力鋰電池相比， 儲能用鋰電池對能量密度的要求較為寬松，但對安全性、循環(huán)壽命和成本要求較高。從這方面看，磷酸鐵鋰電池是現(xiàn)階段各類鋰離子電池中較為適合用于儲能的技術(shù)路線，目前已投建的鋰電儲能項目中大多也都采用這一技術(shù)。三元電池的主要優(yōu)勢在于高能量密度，其循環(huán)壽命和安全性較為局限，因而更適合用作動力電池。
表 7：磷酸鐵鋰因其循環(huán)次數(shù)高、穩(wěn)定性好等特點更適用于儲能應(yīng)用
鋰離子電池儲能技術(shù)應(yīng)用主要集中在可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)側(cè)。從全球范圍內(nèi)來看，鋰電池儲能技術(shù)應(yīng)用最多的為電網(wǎng)側(cè)，占比達(dá)到 52.7%，主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻;可再生能源并網(wǎng)占比達(dá)到 28.9%，分布式及微網(wǎng)和用戶側(cè)占比分別為 13.2%及 5.2%。中國市場略微有所差別，可再生能源并網(wǎng)應(yīng)用占比最高，達(dá)到 37.7%;其次分別是電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用、用戶側(cè)和微網(wǎng)端，占比分別為 25%、22.1%和 13.2%。
圖 23：全球范圍來看鋰電池儲能主要用于電網(wǎng)側(cè)
圖 24：中國市場鋰電池儲能主要用于可再生能源并網(wǎng)
鋰電儲能技術(shù)在可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)側(cè)裝機(jī)增長顯著。在 2012 年， 鋰電儲能技術(shù)在風(fēng)光電并網(wǎng)和輔助服務(wù)的累計裝機(jī)量僅為 23.9MW、23.7MW。自 2016 年起，全國各地方儲能產(chǎn)業(yè)政策不斷出爐，推動了儲能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鋰電儲能在風(fēng)光電并網(wǎng)和電力輔助服務(wù)上裝機(jī)量攀升，2018 年累計裝機(jī)同比增速高達(dá) 226.7%、115.1%，累計裝機(jī)量分別為285.9MW、184.3MW。目前仍有大量風(fēng)光發(fā)電站和熱電廠未裝備有調(diào)峰調(diào)頻儲能設(shè)備，鋰電儲能技術(shù)在風(fēng)光電并網(wǎng)和輔助服務(wù)側(cè)存在廣闊的市場。
圖 25：鋰電儲能技術(shù)在可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)側(cè)裝機(jī)增長顯著
注：以上來源國泰君安證券&華東儲能聯(lián)盟
