中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：調(diào)頻市場(chǎng)一直被大家忽視、低估！
儲(chǔ)能在調(diào)頻的效果顯著、市場(chǎng)巨大，值得大家關(guān)注、探討！
我們重點(diǎn)關(guān)注的光伏等清潔電力占比提高后，儲(chǔ)能調(diào)頻需求更是會(huì)提升，相關(guān)公司受益明顯！
報(bào)告：
儲(chǔ)能系列報(bào)告之二——調(diào)頻：初露鋒芒，唯快不破
能源化工組 2017年7月5日
調(diào)頻市場(chǎng)被低估。對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)能量供需不平衡和系統(tǒng)突發(fā)事件是電力系統(tǒng)運(yùn)行的固有特性，在傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)中，電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)的能量不平衡是由傳統(tǒng)機(jī)組（在我國(guó)主要是火電和水電）通過(guò)響應(yīng)AGC信號(hào)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。而隨著新能源的并網(wǎng)，風(fēng)光的波動(dòng)性和隨機(jī)性使得電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)的能量不平衡加劇，傳統(tǒng)能源（特別是火電）由于調(diào)頻速度慢，在響應(yīng)信號(hào)時(shí)具有滯后性，因此不能滿足新增的需求，而儲(chǔ)能（特別是電化學(xué)儲(chǔ)能）由于調(diào)頻速度快，容量可調(diào)，因此成為非常好的調(diào)頻資源。根據(jù)California電力市場(chǎng)的電源特點(diǎn)，平均來(lái)看，儲(chǔ)能調(diào)頻效果是水電機(jī)組的1.7倍，燃?xì)鈾C(jī)組的2.5倍，燃煤機(jī)組的20倍以上。
儲(chǔ)能參與AGC調(diào)頻效果顯著。在現(xiàn)有的政策及技術(shù)條件下，儲(chǔ)能由于無(wú)法作為獨(dú)立主體參與到市場(chǎng)中，因此目前儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)的方式是與火電形成一個(gè)混合機(jī)組。根據(jù)華北區(qū)域的細(xì)則，理論上最好的調(diào)頻效果與最差的調(diào)頻效果之間可以相差近8000倍。實(shí)際應(yīng)用中，投入前K2和K3的平均值分別在1.4和1.5左右，投入后上升到1.5和1.6左右，Kp值從2.98上升到3.2左右，后期通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化使得Kp值提升到接近5，體現(xiàn)了儲(chǔ)能在調(diào)頻方面具有非常優(yōu)越的性能。
調(diào)頻市場(chǎng)空間巨大。從PJM市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)以及石景山項(xiàng)目的調(diào)頻效果來(lái)看，調(diào)頻的需求大約是總裝機(jī)容量的2%左右，我們得到全國(guó)存量調(diào)頻規(guī)模大約在42GW左右?？紤]到目前只有華北區(qū)域是依效果付費(fèi)，我們僅考慮華北區(qū)域總體的極限替代也能達(dá)到近770萬(wàn)千瓦。目前國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有對(duì)調(diào)頻規(guī)模的統(tǒng)一測(cè)算方法，調(diào)頻需求是1%~2%的峰值負(fù)荷這一結(jié)論只是海外的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)際上隨著新能源的占比的不斷上升，實(shí)際需求還將會(huì)更高。以加州為例，由于風(fēng)光的大量接入，2016年CAISO增加了2月~6月調(diào)頻需求量（一般增加到600MW，在2月底~3月初增加到800MW），總需求量是同期的近兩倍，而這段時(shí)間內(nèi)的調(diào)節(jié)成本同比上漲了6倍，這體現(xiàn)了調(diào)頻巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2016年加州總裝機(jī)量達(dá)7902.6萬(wàn)千瓦，其中風(fēng)電占比7.1%，太陽(yáng)能占比12.5%，相比之下PJM總裝機(jī)量達(dá)1.82億千瓦，而風(fēng)電只占0.6%，太陽(yáng)能占比只有0.1%。反應(yīng)在調(diào)頻需求上加州的調(diào)頻需求是峰值容量的0.9%，最高峰時(shí)可達(dá)1.7%，而加州只有0.3%~0.5%。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，自2008年以來(lái)國(guó)內(nèi)裝機(jī)容量平均年增長(zhǎng)率超過(guò)8%，我們認(rèn)為未來(lái)5年裝機(jī)量平均增長(zhǎng)率仍將保持這一速度，因此年新增裝機(jī)量將有約1.5億千瓦，由此我們得出年調(diào)頻需求在1.5~2GW左右。
調(diào)頻經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)好于削峰填谷。因此根據(jù)清華大學(xué)電機(jī)系劉紅衛(wèi)的碩士畢業(yè)論文《電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的性能及經(jīng)濟(jì)性分析》中石景山的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，我們得到儲(chǔ)能和火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的效果及經(jīng)濟(jì)性相關(guān)評(píng)價(jià)。石景山項(xiàng)目總投資2260萬(wàn)元，其中電池為1200萬(wàn)元，PCS為600萬(wàn)元，施工費(fèi)用460萬(wàn)元，我們假設(shè)設(shè)備殘值為5%，根據(jù)以上假設(shè)我們進(jìn)行投資回收期測(cè)算，在第5年時(shí)NPV即可為正，IRR可達(dá)到11%，體現(xiàn)了調(diào)頻項(xiàng)目具有非常好的投資前景。由此我們可以看出調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)超削峰填谷，而未來(lái)隨著新能源在電源中占比的進(jìn)一步提高，以及電力市場(chǎng)進(jìn)一步深化，開(kāi)放輔助服務(wù)市場(chǎng)，調(diào)頻的需求也將進(jìn)一步釋放，因此我們認(rèn)為調(diào)頻將會(huì)成為一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)。此外還可以將同一儲(chǔ)能應(yīng)用到不同的場(chǎng)景中，通過(guò)多種場(chǎng)景疊加來(lái)獲得更多的收益，從而進(jìn)一步縮短投資回收期。
建議關(guān)注的公司：由于能量供需不平衡和系統(tǒng)突發(fā)事件是電力系統(tǒng)運(yùn)行的固有特性，因此調(diào)頻是系統(tǒng)內(nèi)在的需求。隨著風(fēng)光等新能源接入比例逐步升高，調(diào)頻的需求也將快速上升，從而為整個(gè)市場(chǎng)帶來(lái)相應(yīng)的機(jī)會(huì)。同時(shí)調(diào)頻的投資回收期在5年左右，顯著優(yōu)于削峰填谷，我們認(rèn)為調(diào)頻市場(chǎng)正處于從用傳統(tǒng)能源調(diào)頻向儲(chǔ)能調(diào)頻過(guò)渡的時(shí)期，替代效應(yīng)正在逐步顯現(xiàn)。在投資標(biāo)的方面，上市公司建議關(guān)注：科陸電子、比亞迪和南都電源。非上市公司建議關(guān)注：睿能世紀(jì)和珠海銀隆。
相關(guān)行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)：政策推進(jìn)力度不及預(yù)期，輔助服務(wù)市場(chǎng)中政策改變可能會(huì)對(duì)儲(chǔ)能的替代有一定的抑制作用；電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)需求的減少；技術(shù)進(jìn)步、成本下降不及預(yù)期導(dǎo)致發(fā)展緩慢。
目 錄
調(diào)頻，被低估的市場(chǎng)
新能源裝機(jī)量增長(zhǎng)，調(diào)頻需求激增
電池儲(chǔ)能是構(gòu)建新電網(wǎng)中的關(guān)鍵
在AGC調(diào)頻中儲(chǔ)能的效果明顯
調(diào)頻效果顯著，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于削峰填谷
投資標(biāo)的
科陸電子（002121.SZ）
比亞迪（002594.SZ）
南都電源（300068.SZ）
睿能世紀(jì)
珠海銀隆
風(fēng)險(xiǎn)因素
調(diào)頻，被低估的市場(chǎng)
新能源裝機(jī)量增長(zhǎng)，調(diào)頻需求激增
在整個(gè)電網(wǎng)中，頻率是保證機(jī)組和用戶用電安全的重要約束條件，一定程度的小范圍頻率波動(dòng)（如國(guó)內(nèi)大電網(wǎng)為±0.2HZ）一般可以被整個(gè)電網(wǎng)接受，但是一旦頻率波動(dòng)范圍過(guò)大則會(huì)造成機(jī)組切機(jī)、用戶電器跳閘等意外發(fā)生，造成損失。電網(wǎng)的頻率與發(fā)電機(jī)及用戶的負(fù)荷相關(guān)，當(dāng)發(fā)電機(jī)和用戶的負(fù)荷相平衡時(shí)，頻率穩(wěn)定在60HZ（國(guó)內(nèi)為50HZ），當(dāng)發(fā)電機(jī)容量超過(guò)負(fù)荷容量時(shí)，頻率會(huì)上升，反之亦然。
對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，發(fā)電端的供給和用電端的需求必須保持實(shí)時(shí)平衡，由于實(shí)際過(guò)程中，用戶無(wú)序的使用以及發(fā)電端新能源發(fā)電的波動(dòng)性特征使得電網(wǎng)無(wú)法保證真正的實(shí)時(shí)平衡，通過(guò)調(diào)節(jié)供需可以使得電網(wǎng)能在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，從而達(dá)到相對(duì)平衡的狀態(tài)。以發(fā)電機(jī)切機(jī)導(dǎo)致頻率降低為例，目前三時(shí)間段框架是應(yīng)用較為普遍的平衡機(jī)制：在大量機(jī)組切除后的30S內(nèi)，發(fā)電廠通過(guò)機(jī)組慣性和調(diào)速器響應(yīng)來(lái)控制頻率偏移，自動(dòng)抑制頻率衰減，此時(shí)是一次調(diào)頻；在30S~10min的期間內(nèi)，以調(diào)頻器為代表的二次調(diào)頻設(shè)備介入調(diào)頻，此為二次調(diào)頻；第三個(gè)時(shí)間段從第5min開(kāi)始，資源的經(jīng)濟(jì)調(diào)度通過(guò)5min實(shí)時(shí)情況提供三級(jí)控制機(jī)制，此時(shí)進(jìn)行三次調(diào)頻。
在三時(shí)間段框架中，一次調(diào)頻是機(jī)組的基本服務(wù)，是用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)中較小的波動(dòng)是其維持在正常的范圍內(nèi)，電廠無(wú)法靠其獲得收益。自動(dòng)發(fā)電控制（Automatic GenerationControl, AGC）是二次頻率控制的第一種形式，AGC系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)自身頻率變化及其與相鄰區(qū)域之間的實(shí)際交換功率變化得到區(qū)域控制誤差（Area Control Error, ACE）,當(dāng)其偏離平衡零點(diǎn)時(shí)，AGC將調(diào)度信號(hào)傳輸給發(fā)電機(jī)，實(shí)施相應(yīng)的提高/降低出力從而達(dá)到升/降頻的目的。例如發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)造成頻率大幅下降超過(guò)一次調(diào)頻的范圍時(shí)，通過(guò)二次調(diào)頻介入抑制頻率下降，并逐步使頻率回升到正常水平。
隨著新能源裝機(jī)容量的不斷上升，舊有的電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新能源接入帶來(lái)的各種變化，特別是對(duì)于風(fēng)電和光伏來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有辦法進(jìn)行一次調(diào)頻，因此隨著風(fēng)光在電源結(jié)構(gòu)中占比的不斷攀升，系統(tǒng)調(diào)頻的壓力也越來(lái)越大。風(fēng)電由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣性很小，同時(shí)缺乏調(diào)速器在擾動(dòng)后增加機(jī)組出力，因此從性質(zhì)上可以將其看成是無(wú)調(diào)節(jié)的火電機(jī)組。而光伏更是沒(méi)有旋轉(zhuǎn)體提供慣性，盡量在理論上逆變器可以提供在從直流向交流的電力轉(zhuǎn)換過(guò)程中的響應(yīng)，但是這需要依賴于只能電網(wǎng)監(jiān)控和通訊功能，因此在現(xiàn)有條件下也不具有一次調(diào)頻能力。當(dāng)系統(tǒng)缺乏足夠的一次調(diào)頻能力時(shí)，可能無(wú)法在干擾后充分抑制頻率波動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商采取甩負(fù)荷的措施，造成發(fā)電廠和用戶雙輸?shù)木置妗?
電池儲(chǔ)能是構(gòu)建新電網(wǎng)中的關(guān)鍵
對(duì)于調(diào)頻來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)電網(wǎng)中采用水電、火電和氣電等機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于沒(méi)有風(fēng)光等短時(shí)間波動(dòng)劇烈的電源，傳統(tǒng)機(jī)組能較好的對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)頻。但是當(dāng)新能源發(fā)電裝機(jī)量占比逐漸上升之后，劇烈的波動(dòng)需大量的傳統(tǒng)機(jī)組來(lái)進(jìn)行調(diào)頻，特別是我國(guó)以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)下，火電機(jī)組的調(diào)頻能力最差，因此需要建設(shè)更多的火電廠來(lái)保證電網(wǎng)頻率，這樣會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。但是如果采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，則可以在降低成本的同時(shí)用較少的裝機(jī)量實(shí)現(xiàn)更好的調(diào)頻效果。
儲(chǔ)能對(duì)傳統(tǒng)電源的調(diào)頻替代作用是非常顯著的。我們假設(shè)區(qū)域電網(wǎng)在2min內(nèi)有20MW的升功率需求，即對(duì)系統(tǒng)整體的爬坡能力要求為10MW/min。傳統(tǒng)火電機(jī)組的爬坡率在2%~5%，我們假設(shè)火電機(jī)組爬坡率為2％/min，則需要一臺(tái)容量為500MW的火電機(jī)組來(lái)提供調(diào)節(jié)，而采用20MW的儲(chǔ)能系統(tǒng)就能夠瞬間完成升功率的需求，即在該調(diào)節(jié)速率需求下，１MW儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的AGC調(diào)頻能力相當(dāng)于25MW火電機(jī)組的調(diào)節(jié)能力。如果系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)需求為20MW/min ，則儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)功率替代效果是燃煤機(jī)組的50倍。PNNL同過(guò)仿真得到類似的結(jié)論，根據(jù)California電力市場(chǎng)的電源特點(diǎn)，平均來(lái)看，儲(chǔ)能調(diào)頻效果是水電機(jī)組的1.7倍，燃?xì)鈾C(jī)組的2.5倍，燃煤機(jī)組的20倍以上。
由于儲(chǔ)能在發(fā)輸配售各個(gè)領(lǐng)域都有相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景，因此其發(fā)展非常迅速，但是相關(guān)的法律法規(guī)是制約其發(fā)展的一大因素。從全球范圍來(lái)看，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)也是處于成長(zhǎng)之中，以美國(guó)為例，2007年890法案確認(rèn)了要包括儲(chǔ)能在內(nèi)的非傳統(tǒng)發(fā)電電源的市場(chǎng)主體地位，2011年的755法案解決了儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻市場(chǎng)獲得合理回報(bào)的問(wèn)題，要求電網(wǎng)為調(diào)頻服務(wù)的效果支付調(diào)頻補(bǔ)償費(fèi)用，因此調(diào)頻的實(shí)際效果和產(chǎn)業(yè)爆發(fā)需要政策和標(biāo)準(zhǔn)的支持。
國(guó)內(nèi)由于改革起步晚，能量市場(chǎng)還不完備，因此輔助服務(wù)市場(chǎng)相關(guān)政策的制定也非常滯后。目前全國(guó)采用的依然是各區(qū)域的《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理細(xì)則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理細(xì)則》。山東省在2017年6月5日發(fā)布了《山東電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則（試行）》，文中規(guī)定了交易品種為有償調(diào)峰和自動(dòng)發(fā)電控制（AGC），采用日前組織、日內(nèi)調(diào)整的交易方式。廣東于7月4日發(fā)布了《廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)方案》，但是其補(bǔ)償費(fèi)用依然采用先行南方區(qū)域“兩個(gè)細(xì)則”相關(guān)規(guī)定進(jìn)行結(jié)算，因此調(diào)頻的市場(chǎng)建立還需時(shí)日。
在AGC調(diào)頻中儲(chǔ)能的效果明顯
對(duì)于三次調(diào)頻來(lái)說(shuō)，其主要應(yīng)用與在較長(zhǎng)時(shí)間間隔下提交和調(diào)度資源，通常也被稱為實(shí)時(shí)平衡或者負(fù)荷跟蹤。我們以加州為例，CAISO通過(guò)每15min指派短期啟動(dòng)和快速啟動(dòng)機(jī)組以及每5min給機(jī)組發(fā)送調(diào)度指令來(lái)進(jìn)行負(fù)荷跟蹤，而對(duì)于二次調(diào)頻，每隔4s，AGC系統(tǒng)就會(huì)監(jiān)視ACE偏差并給提供調(diào)頻輔助服務(wù)的機(jī)組發(fā)送調(diào)度信號(hào)，因此在此我們主要討論儲(chǔ)能在二次調(diào)頻中的應(yīng)用及其效果。
AGC調(diào)節(jié)過(guò)程
我們以《華北區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（試行）》中的圖為例，T0時(shí)間機(jī)組接受到AGC指令開(kāi)始調(diào)節(jié)負(fù)荷，到T1時(shí)刻跨出調(diào)節(jié)死區(qū)，T2時(shí)刻是運(yùn)行人員開(kāi)磨煤機(jī)，到T3時(shí)刻磨煤機(jī)完全開(kāi)啟，負(fù)荷進(jìn)一步上升，直到指令要求的水平，自T4時(shí)刻之后機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行直到T5時(shí)刻接受下一個(gè)AGC指令，同樣在T6時(shí)刻跨越調(diào)節(jié)死區(qū)，整個(gè)負(fù)調(diào)節(jié)過(guò)程直到T7時(shí)刻進(jìn)入P3的調(diào)節(jié)死區(qū)，此后保持平穩(wěn)運(yùn)行。
目前全國(guó)除山東省以外，采用的依然是各區(qū)域的《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理細(xì)則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理細(xì)則》，各區(qū)域發(fā)布的《細(xì)則》針對(duì)調(diào)頻的補(bǔ)償辦法不同，其中華北電網(wǎng)的補(bǔ)償在考慮了容量補(bǔ)償和可用時(shí)間補(bǔ)償以外還考慮了調(diào)節(jié)性能，一定程度上使得性能更優(yōu)的儲(chǔ)能電站可以獲得更多的補(bǔ)償，因此我們采用華北區(qū)域的調(diào)頻進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
根據(jù)華北區(qū)域的《細(xì)則》，指令周期Ｔ內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與AGC調(diào)頻的補(bǔ)償為：
中R為系統(tǒng)獲得的AGC調(diào)頻補(bǔ)償；D為補(bǔ)償深度，機(jī)組接受AGC信號(hào)后調(diào)節(jié)負(fù)荷，當(dāng)其調(diào)節(jié)深度達(dá)到指令指定的有效范圍內(nèi)并保持一定時(shí)間時(shí)，其值為
否則其值為0；AAGC表示AGC補(bǔ)償單價(jià)，單位為元/MW；k1表示調(diào)節(jié)速率效果指標(biāo)，k2表示調(diào)節(jié)精度效果指標(biāo)，k3表示響應(yīng)時(shí)間效果指標(biāo)，三者的計(jì)算公式如下：
式中PS是系統(tǒng)初始出力，PE是系統(tǒng)的目標(biāo)出力，vN是標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)速率（MW/min）；ΔPN為調(diào)節(jié)允許的偏差量（MW）；tst為標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間（s）。當(dāng)k1 、k2 、k3計(jì)算值小于0.1時(shí)，取值0.1。而k1 、k2 、k3的最大值為2，即k1 、k2 、k3的積最大為8，因此理論上來(lái)說(shuō)在該公式下調(diào)頻效果最大可以差8000倍。
傳統(tǒng)機(jī)組由于響應(yīng)慢，不能及時(shí)跟隨AGC信號(hào)，當(dāng)AGC信號(hào)下發(fā)指令的功率變化方向與機(jī)組當(dāng)前實(shí)際功率變化方向相反時(shí)，機(jī)組無(wú)法快速轉(zhuǎn)變功率方向，因此會(huì)產(chǎn)生一段時(shí)間的反方向調(diào)節(jié)，這稱為反調(diào)現(xiàn)象。相較之下，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因?yàn)轫憫?yīng)快，能雙向調(diào)節(jié)，因此沒(méi)有反調(diào)現(xiàn)象。但是由于國(guó)內(nèi)的調(diào)頻輔助服務(wù)政策中并沒(méi)有把儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立電源讓其參與到市場(chǎng)中，因此儲(chǔ)能在輔助服務(wù)市場(chǎng)中地位尷尬，以調(diào)頻為例，目前采用的方法是儲(chǔ)能和火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的模式，利用儲(chǔ)能的快速響應(yīng)和快速調(diào)節(jié)能力來(lái)提升系統(tǒng)總體的調(diào)頻效果。
儲(chǔ)能對(duì)傳統(tǒng)機(jī)組的替代效應(yīng)及規(guī)模
從PJM市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)以及石景山項(xiàng)目的調(diào)頻效果來(lái)看，調(diào)頻的需求大約是總裝機(jī)容量的2%左右，我們得到全國(guó)存量調(diào)頻規(guī)模大約在42GW左右?？紤]到目前只有華北區(qū)域是依效果付費(fèi)，我們僅考慮華北區(qū)域總體的極限替代也能達(dá)到近770萬(wàn)千瓦。由于目前國(guó)內(nèi)并沒(méi)有對(duì)調(diào)頻規(guī)模的統(tǒng)一測(cè)算方法，調(diào)頻需求是1%~2%的峰值負(fù)荷這一結(jié)論只是海外的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有政策環(huán)境下調(diào)頻的實(shí)際裝機(jī)需求還會(huì)更高。
海外特別是歐洲及北美地區(qū)，由于發(fā)達(dá)國(guó)家電改走在我們的前面，因此市場(chǎng)相對(duì)更成熟，調(diào)頻市場(chǎng)的需求也更強(qiáng)烈，如2014年歐洲總裝機(jī)量為14.11億千瓦，美國(guó)2016年裝機(jī)容量為11.84億千瓦，因此實(shí)際調(diào)頻市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)分別可達(dá)到28.22GW、23.68GW。而從國(guó)內(nèi)來(lái)看，自2008年以來(lái)國(guó)內(nèi)裝機(jī)容量平均年增長(zhǎng)率超過(guò)8%，我們認(rèn)為未來(lái)5年裝機(jī)量平均增長(zhǎng)率仍將保持這一速度，因此年新增裝機(jī)量將有約1.5億千瓦，由此我們得出年調(diào)頻需求在1.5~2GW左右（由于無(wú)法得知年實(shí)際峰值負(fù)荷，因此以裝機(jī)量近似代替）。
實(shí)際上隨著新能源的占比的不斷上升，實(shí)際需求還將會(huì)更高。以加州為例，由于風(fēng)光的大量接入，2016年CAISO增加了2月~6月調(diào)頻需求量（一般增加到600MW，在2月底~3月初增加到800MW），總需求量是同期的近兩倍，而這段時(shí)間內(nèi)的調(diào)節(jié)成本同比上漲了6倍，這體現(xiàn)了調(diào)頻巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2016年加州總裝機(jī)量達(dá)7902.6萬(wàn)千瓦，其中風(fēng)電占比7.1%，太陽(yáng)能占比12.5%，相比之下PJM總裝機(jī)量達(dá)1.82億千瓦，而風(fēng)電只占0.6%，太陽(yáng)能占比只有0.1%。反應(yīng)在調(diào)頻需求上加州的調(diào)頻需求是峰值容量的0.9%，最高峰時(shí)可達(dá)1.7%，而PJM只有0.3%~0.5%。
調(diào)頻效果顯著，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于削峰填谷
由于目前國(guó)內(nèi)對(duì)儲(chǔ)能調(diào)頻效果及經(jīng)濟(jì)性的測(cè)算缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此根據(jù)清華大學(xué)電機(jī)系劉紅衛(wèi)的碩士畢業(yè)論文《電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的性能及經(jīng)濟(jì)性分析》中石景山的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，我們得到儲(chǔ)能和火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻的效果及經(jīng)濟(jì)性相關(guān)評(píng)價(jià)。
首先在針對(duì)調(diào)頻性能方面儲(chǔ)能對(duì)傳統(tǒng)機(jī)組提升效果比較顯著，Kp值從2.98上升到3.2左右。分指標(biāo)看儲(chǔ)能對(duì)調(diào)節(jié)精度和響應(yīng)時(shí)間的提升效果最為明顯，投入前K2和K3的平均值分別在1.4和1.5左右，投入后上升到1.5和1.6左右，實(shí)際上在后期通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化使得Kp值提升到接近5，體現(xiàn)了儲(chǔ)能在調(diào)頻方面具有非常優(yōu)越的性能。
我們將調(diào)頻裝置進(jìn)行投入前后補(bǔ)償費(fèi)用的對(duì)比,在相同工況下,未投入儲(chǔ)能裝置補(bǔ)償日均額為16206元,投入儲(chǔ)能裝置以后補(bǔ)償日均額在46423元,投入后是投入前的2.86倍。以2012年3號(hào)機(jī)組（未投入儲(chǔ)能裝置）一年AGC補(bǔ)償費(fèi)用547萬(wàn)元測(cè)算，投入儲(chǔ)能裝置后AGC補(bǔ)償費(fèi)用一年可以多收入約1017.4萬(wàn)元。
根據(jù)6.30~7.31的數(shù)據(jù)得到月耗電量q：
q=(1929.708-1620.036)-(1583.832-1325.172)+(68-45)=74.01
因此一年的耗電量Q：
Q=q/31*365=871.29MWh
石景山項(xiàng)目總投資2260萬(wàn)元，其中電池為1200萬(wàn)元，PCS為600萬(wàn)元，施工費(fèi)用460萬(wàn)元，我們假設(shè)設(shè)備殘值為5%，根據(jù)以上假設(shè)我們進(jìn)行投資回收期測(cè)算，在第5年時(shí)NPV即可為正，IRR可達(dá)到11%，體現(xiàn)了調(diào)頻項(xiàng)目具有非常好的投資前景。
由此我們可以看出調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)超削峰填谷，而未來(lái)隨著新能源在電源中占比的進(jìn)一步提高，以及電力市場(chǎng)進(jìn)一步深化，開(kāi)放輔助服務(wù)市場(chǎng)，調(diào)頻的需求也將進(jìn)一步釋放，因此我們認(rèn)為調(diào)頻將會(huì)成為一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)。此外還可以將同一儲(chǔ)能應(yīng)用到不同的場(chǎng)景中，通過(guò)多種場(chǎng)景疊加來(lái)獲得更多的收益，從而進(jìn)一步縮短投資回收期。
投資標(biāo)的
由于能量供需不平衡和系統(tǒng)突發(fā)事件是電力系統(tǒng)運(yùn)行的固有特性，因此調(diào)頻是系統(tǒng)內(nèi)在的需求。隨著風(fēng)光等新能源接入比例逐步升高，調(diào)頻的需求也將快速上升，從而為整個(gè)市場(chǎng)帶來(lái)相應(yīng)的機(jī)會(huì)。同時(shí)調(diào)頻的投資回收期在5年左右，顯著優(yōu)于削峰填谷，我們認(rèn)為調(diào)頻市場(chǎng)正處于從用傳統(tǒng)能源調(diào)頻向儲(chǔ)能調(diào)頻過(guò)渡的時(shí)期，替代效應(yīng)正在逐步顯現(xiàn)。在投資標(biāo)的方面，上市公司建議關(guān)注：科陸電子、比亞迪和南都電源。非上市公司建議關(guān)注：睿能世紀(jì)和珠海銀隆。
科陸電子（002121.SZ）
公司是由國(guó)家科技部認(rèn)定的國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)，專業(yè)從事用電管理系統(tǒng)、電子式電能表、標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表及軟件產(chǎn)品的研發(fā)、制造及銷售。公司是國(guó)內(nèi)高端電能表產(chǎn)業(yè)的開(kāi)拓者，也是中國(guó)領(lǐng)先的電力設(shè)備與軟件制造商。公司2016年集成電路、智慧城市業(yè)務(wù)收入增加，電能表產(chǎn)品貢獻(xiàn)業(yè)績(jī)顯著。配電網(wǎng)方面，在國(guó)家電網(wǎng)公司2016年三次招標(biāo)活動(dòng)中，公司智能電表和用電信息采集產(chǎn)品均有中標(biāo)，金額總計(jì)5.98億元；新能源業(yè)務(wù)方面，公司中標(biāo)錫林郭勒盟新能源通電設(shè)備升級(jí)改造工程項(xiàng)目、榆中縣和英山縣光伏扶貧項(xiàng)目及西藏自治區(qū)“金太陽(yáng)”二期太陽(yáng)能戶用系統(tǒng)項(xiàng)目，公司預(yù)計(jì)中標(biāo)金額共計(jì)2.29億元；在海外市場(chǎng)中，公司以聯(lián)合體單位中標(biāo)尼泊爾國(guó)家電力局新金堤-巴哈必色220/400kV輸電線路總包項(xiàng)目，中標(biāo)金額約1.35億元人民幣，展現(xiàn)了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
相較而言，公司在儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展更值得期待。公司目前研發(fā)的磷酸鐵鋰電池在DOD90%，0.3C的環(huán)境下循環(huán)壽命達(dá)到7000次（電池剩余容量為60%），度電成本在0.4元/kWh左右，技術(shù)優(yōu)勢(shì)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。公司于2016年10月29日公告增資入股江西科能儲(chǔ)能電池系統(tǒng)有限公司，占比49%，子公司一期計(jì)劃投建4億AH(安時(shí))全自動(dòng)高性能鋰離子儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線，配套10,000噸磷酸鐵鋰項(xiàng)目及相應(yīng)的隔膜、極片制造工廠，預(yù)計(jì)今年投產(chǎn)，公司的電池成本有望進(jìn)一步下降。此外，2016年6月，國(guó)內(nèi)第一個(gè)商業(yè)化運(yùn)行的風(fēng)光儲(chǔ)電網(wǎng)融合示范項(xiàng)目——玉門(mén)市三十里井子風(fēng)光儲(chǔ)電網(wǎng)完成了系統(tǒng)調(diào)試，成功并入電網(wǎng)投入運(yùn)行，下一步將結(jié)合儲(chǔ)能進(jìn)行深入試驗(yàn)示范與研究應(yīng)用。在調(diào)頻方面，公司于4月16日發(fā)布公告稱的山西同達(dá)電廠儲(chǔ)能 AGC 調(diào)頻項(xiàng)目）已順利建成并即將投運(yùn)，項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為9MW/4.478MWh，項(xiàng)目投運(yùn)后，將成為目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的儲(chǔ)能電力調(diào)頻項(xiàng)目。
比亞迪（002594.SZ）
公司是國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車行業(yè)龍頭，2016年新能源汽車銷量9.6萬(wàn)輛，銷量蟬連全球第一，其中新能源乘用車銷量近8.6萬(wàn)輛，純電動(dòng)大巴銷量超1萬(wàn)輛。電池方面，公司規(guī)劃2017/2018/2019年底產(chǎn)能分別為20/26/34GWh，同時(shí)計(jì)劃到2020年電池成本降到1元/wh以下，屆時(shí)成本優(yōu)勢(shì)將凸顯，進(jìn)一步鞏固公司龍頭地位。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，公司與青海鹽湖工業(yè)股份有限公司合作共同設(shè)立新公司（公司占比48%），專門(mén)從事鹽湖鋰資源綜合利用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、加工和銷售。公司將以青海鹽湖佛照藍(lán)科鋰業(yè)股份有限公司為平臺(tái)，啟動(dòng)3萬(wàn)噸碳酸鋰項(xiàng)目建設(shè)。由于鋰資源的稀缺性，公司在鋰電池上游布局從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看將有助于降低公司采購(gòu)成本，提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
公司目前在磷酸鐵鋰電池方面具有較好的研發(fā)水平，實(shí)驗(yàn)室條件下電池循環(huán)壽命可達(dá)7000~8000次。公司目前儲(chǔ)能產(chǎn)品暢銷歐美，目前在美國(guó)PJM調(diào)頻市場(chǎng)公司產(chǎn)品份額占據(jù)50%以上，總供應(yīng)容量達(dá)132MW。此外公司在坪山有20MW，40MWh的電站，主要應(yīng)用場(chǎng)景是削峰填谷。
南都電源（300068.SZ）
公司專業(yè)從事通信電源、綠色環(huán)保儲(chǔ)能應(yīng)用產(chǎn)品研究、開(kāi)發(fā)、制造和銷售，并為后備電源、動(dòng)力電源及特殊電源領(lǐng)域提供完整的解決方案和服務(wù)，主導(dǎo)產(chǎn)品為閥控式密封鉛酸蓄電池。公司在鉛蓄電池領(lǐng)域深耕多年，目前公司的鉛炭電池以30%SoC~80%SoC范圍充放電（DOD50%）循環(huán)次數(shù)可達(dá)6000次，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。公司“投資+運(yùn)營(yíng)”的儲(chǔ)能系統(tǒng)商用化模式迅速發(fā)展和落地。累計(jì)完成簽約容量近1000MWh，其中在建項(xiàng)目容量150MWh，待建項(xiàng)目容量150MWh，投運(yùn)項(xiàng)目容量近30MWh，2016年實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能業(yè)務(wù)收入1.70億元，目前公司儲(chǔ)能盈利模式以削峰填谷為主，度電峰谷差利潤(rùn)預(yù)計(jì)可以達(dá)到0.25~0.3元，大規(guī)模的項(xiàng)目落地對(duì)公司業(yè)績(jī)將產(chǎn)生積極影響。
同時(shí)，公司控股華鉑科技，布局鉛回收，從而形成完整鉛炭產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)。近期公司完成對(duì)華鉑科技剩余49%股權(quán)的收購(gòu)，從而達(dá)到100%控股。隨著鉛回收比例的提升，公司可以以更低的成本獲得鉛原材料，從而在成本上占有優(yōu)勢(shì)。2016年12月國(guó)家出臺(tái)了《再生鉛行業(yè)規(guī)范條件》，要求廢鉛蓄電池預(yù)處理項(xiàng)目規(guī)模應(yīng)在10萬(wàn)噸/年以上。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)及對(duì)行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻的提高，再生鉛行業(yè)未來(lái)集中度有望提升，公司有望因此受益。調(diào)頻方面，公司于6月13日發(fā)布公告稱公司擬增資香港全資子公司南都國(guó)際控股公司（以下簡(jiǎn)稱“南都國(guó)際”)4240萬(wàn)歐元以進(jìn)行海外投資，南都國(guó)際投資對(duì)象為全資子公司 Narada Germany GmbH，主要用于建設(shè)一期總?cè)萘繛?nbsp;50MW 的調(diào)頻儲(chǔ)能電站，以參與德國(guó)調(diào)頻市場(chǎng)服務(wù)。德國(guó)目前市場(chǎng)容量超過(guò)800MW，如果擴(kuò)展到整個(gè)歐洲互聯(lián)電網(wǎng)，容量超過(guò)3000MW。德國(guó)一次調(diào)頻市場(chǎng)采用每周競(jìng)價(jià)的方式參與服務(wù)，過(guò)去8年平均收益為3000歐元/MW/周，良好的市場(chǎng)環(huán)境促使公司投資海外，在此過(guò)程中，公司將實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)頻儲(chǔ)能市場(chǎng)的深入?yún)⑴c及深刻理解，同時(shí)為公司在未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)的全球布局打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
睿能世紀(jì)
公司成立于2011年，是國(guó)內(nèi)電網(wǎng)級(jí)別儲(chǔ)能系統(tǒng)的解決方案提供商。公司由國(guó)家千人計(jì)劃專家、儲(chǔ)能行業(yè)專家、電力行業(yè)專家在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建，專注于提供火電儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻系統(tǒng)解決方案。目前公司提供的整套調(diào)頻系統(tǒng)核心組成包括集裝箱電池系統(tǒng)、儲(chǔ)能逆變器、火電儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。公司在2013年9月做的京能集團(tuán)北京石景山電池儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻2MW項(xiàng)目是全球首例火電儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目，目前公司已在華北區(qū)域做成了3個(gè)調(diào)頻項(xiàng)目，總調(diào)頻容量為20MW。
珠海銀隆
公司以新能源產(chǎn)業(yè)為核心，涉足新能源汽車及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，包括鋰電池、電動(dòng)汽車總成、整車制造、智能電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。公司在鈦酸鋰電池方面領(lǐng)先于行業(yè)，鈦酸鋰電池的特點(diǎn)在于壽命長(zhǎng)（普遍能達(dá)到10000次以上）、功率密度高（如美國(guó)Altairnano公司的鈦酸鋰電池功率密度達(dá)到1760W/kg，對(duì)比鉛炭電池只有500~600W/kg）、充放電倍率高，因此很適合功率型應(yīng)用場(chǎng)景。在實(shí)驗(yàn)室條件下，公司電池能以10C的倍率充放電30000次，而目前實(shí)際使用中采用6C的倍率，80%的的DOD，對(duì)于功率型應(yīng)用（如調(diào)頻）來(lái)說(shuō)，盡管其初始投資成本較高，但是由于相較于磷酸鐵鋰和三元電池有較高的充放電倍率，因此實(shí)際在儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池的安裝量小于后兩者，從而在系統(tǒng)安裝成本上與后兩者持平。未來(lái)隨著輔助服務(wù)市場(chǎng)的開(kāi)放，大倍率的電池將在功率型應(yīng)用中綻放光芒。
風(fēng)險(xiǎn)因素
市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)：由于調(diào)頻的效果隨著電力區(qū)域的擴(kuò)大而逐步增加，實(shí)際上調(diào)頻的效果是具有1+1>2的效果，在大電網(wǎng)的背景下，由于可以進(jìn)行多種方式的調(diào)頻，二次調(diào)頻的需求會(huì)小于各個(gè)小電網(wǎng)單獨(dú)需求的總和，因此調(diào)頻的實(shí)際市場(chǎng)規(guī)模要小。此外在現(xiàn)有補(bǔ)償機(jī)制的作用下，只有普及儲(chǔ)能的電廠規(guī)模小才能獲利，一旦大范圍的電廠都裝備儲(chǔ)能，那彼此的調(diào)頻效果接近，導(dǎo)致最后誰(shuí)都無(wú)法獲利。此外調(diào)頻效果的最優(yōu)情景并非是儲(chǔ)能占100%，根據(jù)PJM的測(cè)算儲(chǔ)能占比在60%~85%時(shí)效果最優(yōu)，因此儲(chǔ)能市場(chǎng)部分可能會(huì)有過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。
政策風(fēng)險(xiǎn)：此外，政策對(duì)市場(chǎng)影響較大，目前輔助服務(wù)市場(chǎng)是政策市，未來(lái)隨著電改進(jìn)一步加深，電力市場(chǎng)建設(shè)逐步完善，市場(chǎng)化的輔助服務(wù)市場(chǎng)有望建立，從海外的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，市場(chǎng)化的輔助服務(wù)市場(chǎng)對(duì)調(diào)頻市場(chǎng)規(guī)模有一定的抑制作用。
