【深度】“雙碳”及可再生能源發(fā)電背景下 長時(shí)儲(chǔ)能迎來爆發(fā)機(jī)遇

儲(chǔ)能行業(yè)主要上市公司目前國內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)的上市公司主要有寧德時(shí)代（002074）、派能科技（688063）、國軒高科（002074）、比亞迪（002594）、億緯鋰能（300014）、星云股份（300648）、均勝電子（600699）、科列技術(shù)（832432）、國電南瑞（600406）、華自科技（300490）、金風(fēng)科技（002202）、陽光電源（300274）、盛弘股份（300693）、科華恒盛（002335）、科士達(dá)（002518）、固德威（688390）、陽光電源（300274）、科陸電子（002121）、南都電源（300068）、德賽電池（000049）、贛鋒鋰業(yè)（002460）等

本文核心觀點(diǎn)碳中和背景下，電力行業(yè)轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，其中發(fā)展可再生能源成為重點(diǎn)。長時(shí)儲(chǔ)能可解決可再生能源發(fā)電波動(dòng)性、間歇性問題，未來發(fā)展前景較好。

1、“雙碳”愿景下，可再生能源發(fā)電成為節(jié)能減排重要推手

——電力供給端“脫碳”煤電主導(dǎo)的發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步優(yōu)化

我國首次明確提出碳達(dá)峰、碳中和是在2020年9月份的第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上。國家主席習(xí)近平向全世界承諾力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”的宏遠(yuǎn)目標(biāo)?！?060”雙碳目標(biāo)已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略和行動(dòng)方案。

分部門看，我國能源相關(guān)CO2排放主要來自工業(yè)部門和電力部門，其中電力部門占據(jù)我國能源相關(guān)CO2排放約40％，是重點(diǎn)減排領(lǐng)域之一。盡管隨著風(fēng)能、太陽能等新能源快速發(fā)展，我國可再生能源發(fā)電裝機(jī)占比越來越高，但目前電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)仍以煤電為主，2021年火電裝機(jī)占比近55％。單位發(fā)電燃燒煤炭產(chǎn)生的二氧化碳是石油的1．3倍，以火電為主的發(fā)電結(jié)構(gòu)導(dǎo)致我國發(fā)電側(cè)碳排放形勢(shì)嚴(yán)峻。

電力系統(tǒng)深度脫碳需要以新能源和可再生能源為主體的安全、可靠和可持續(xù)的能源體系支撐。為實(shí)現(xiàn)“3060”目標(biāo)，需快速發(fā)展以風(fēng)電、光伏發(fā)電為主的可再生能源發(fā)電技術(shù)，發(fā)揮水電的基礎(chǔ)保障作用，減少對(duì)火電的依賴，逐步淘汰落后產(chǎn)能煤電。

——可再生能源發(fā)電風(fēng)電及光伏發(fā)電為主要發(fā)展方向

根據(jù)IEA《中國能源部門碳中和路線圖》及相關(guān)政策規(guī)劃，在承諾目標(biāo)情景中，我國可再生能源在一次能源需求總量中的比重將從2020年的12％躍升到2060年的60％左右。未來，可再生能源將成為最主要的一次能源，到2060年，太陽能和風(fēng)能的需求將接近總需求的四成。由于電力部門為能源需求的主力，由此可見風(fēng)電和光伏發(fā)電將成為電力行業(yè)轉(zhuǎn)型的重要趨勢(shì)。

2、儲(chǔ)能系統(tǒng)針對(duì)光伏、風(fēng)電的間歇性實(shí)現(xiàn)能量時(shí)移，需求快速上升

——光伏、風(fēng)力發(fā)電具有季節(jié)性、間歇性、波動(dòng)性等不穩(wěn)定因素

在實(shí)際應(yīng)用中，光伏發(fā)電功率受陽光強(qiáng)度、角度影響，且陽光與氣候、季節(jié)、區(qū)域強(qiáng)烈相關(guān)，甚至一日內(nèi)的變化也極度明顯，隨機(jī)性強(qiáng)。風(fēng)力發(fā)電則受風(fēng)速影響大，自然風(fēng)不是恒定的，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電輸出的電能也具有間歇性的特點(diǎn)。此外，風(fēng)力發(fā)電具有逆調(diào)峰特性，即風(fēng)力發(fā)電功率大的時(shí)段是用電負(fù)荷低的時(shí)段，進(jìn)一步增加的電網(wǎng)的調(diào)峰難度。

“棄風(fēng)”是指因用電需求不足或電網(wǎng)接納能力不足而導(dǎo)致部分風(fēng)機(jī)停止發(fā)電，是衡量風(fēng)電行業(yè)消納能力重要指標(biāo)。光伏發(fā)電“棄光”就是光伏電站的發(fā)電量大于電力系統(tǒng)最大傳輸電量＋負(fù)荷消納電量。2020年，盡管我國棄風(fēng)率和棄光率總體實(shí)現(xiàn)雙降，但是以新疆、內(nèi)蒙古（蒙西）、甘肅為代表的西北地區(qū)棄光率、棄風(fēng)率仍然較高。2020年全國棄風(fēng)率超過5％的省份（地區(qū)）有4個(gè)，分別為新疆10．3％、蒙西7％、甘肅6．4％、湖南5．5％；棄光率超過5％的省份（地區(qū)）有2個(gè)，分別為西藏25．4％、青海8％。我國風(fēng)光資源主要位于西北地區(qū)，由此可見我國新能源消納能力仍有待提高。

——儲(chǔ)能系統(tǒng)能進(jìn)行平抑、消納、平滑新能源發(fā)電的輸出

因此，將光伏、風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)，可以合理安排儲(chǔ)能電池的充放電、光伏電池和風(fēng)機(jī)的出力，從而達(dá)到最大限度延長并網(wǎng)供電時(shí)間的目的。

例如針對(duì)光伏發(fā)電棄光的問題，需要將白天發(fā)出的剩余電量進(jìn)行儲(chǔ)存以備晚上放電，實(shí)現(xiàn)可再生能源的能量時(shí)移，提高風(fēng)、光資源的利用效率。而針對(duì)風(fēng)電，由于風(fēng)力的不可預(yù)測(cè)性，導(dǎo)致風(fēng)電的出力波動(dòng)較大，需要監(jiān)控其運(yùn)行負(fù)荷，將其出力進(jìn)行平滑。

——發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能建設(shè)需求將實(shí)現(xiàn)快速增長

隨著新能源發(fā)電在整體能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提升，發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能建設(shè)需求將實(shí)現(xiàn)快速增長。根據(jù)前瞻結(jié)合中國能源網(wǎng)等機(jī)構(gòu)對(duì)中國集中式光伏風(fēng)電新增裝機(jī)量的判斷，假設(shè)按照新建項(xiàng)目配儲(chǔ)比例和配儲(chǔ)時(shí)長逐步提升，同時(shí)因儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性提升，存量端儲(chǔ)能滲透率緩慢提高，預(yù)計(jì)到2025年我國集中式光伏和風(fēng)電儲(chǔ)能新增裝機(jī)分別為9．6GW／23．0GWh，5．8GW／11．6GWh，合計(jì)15．4GW／34．69GWh，到2030年合計(jì)58．2GW／160．3GWh。

3、長時(shí)儲(chǔ)能對(duì)零碳電力系統(tǒng)中后期建設(shè)的影響深遠(yuǎn)

——長時(shí)儲(chǔ)能在調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動(dòng)作用上優(yōu)勢(shì)明顯

可實(shí)現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲(chǔ)能系統(tǒng)為長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。隨著光能風(fēng)能不斷深入，其發(fā)電的間歇性對(duì)電網(wǎng)負(fù)面影響將愈發(fā)嚴(yán)重，部分水電站也面臨著生態(tài)系統(tǒng)破壞后越來越長的枯水期，無法保證出力。而要解決這個(gè)問題，光靠建造更多輸電網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。長時(shí)儲(chǔ)能可憑借長周期、大容量特性，在更長時(shí)間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動(dòng)，在清潔能源過剩時(shí)避免電網(wǎng)擁堵，負(fù)荷高峰時(shí)增加清潔能源消納。

——長時(shí)儲(chǔ)能具有長期商業(yè)化成本及價(jià)值優(yōu)勢(shì)

長時(shí)儲(chǔ)能與短時(shí)儲(chǔ)能相比最大優(yōu)勢(shì)就是其容量邊際成本 （Marginal Cost per kWh），功率和容量可以相對(duì)獨(dú)立擴(kuò)展，避免了未使用功率產(chǎn)生的附加成本，具有不同應(yīng)用場(chǎng)景之間切換疊加的高度靈活性。而目前大部分電力輔助服務(wù)市場(chǎng)、峰谷電價(jià)套利空間，對(duì)2－4小時(shí)短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)基本足夠。因此，長時(shí)儲(chǔ)能要想突破短時(shí)儲(chǔ)能的商業(yè)壁壘，必須要解決短時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)當(dāng)前所無法解決的痛點(diǎn)，展示其在更長時(shí)間維度的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4、長時(shí)儲(chǔ)能目前以抽水蓄能為主，未來電化學(xué)儲(chǔ)能賽道將不斷發(fā)展

根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2021年9月底，中國已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為36GW，占全球18．6％，同比增長8．8％。與全球市場(chǎng)一致，抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模雖然最大，但其所占比重持續(xù)下降，比上年同期下降了3．4個(gè)百分點(diǎn)；電化學(xué)儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模持續(xù)增長，同比增長62％。

長時(shí)儲(chǔ)能將考慮所有類型的技術(shù)——無論是電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、化學(xué)儲(chǔ)能，還是有可能滿足電網(wǎng)靈活性所需的持續(xù)時(shí)間和成本目標(biāo)的任何組合。目前，抽水蓄能是電網(wǎng)長時(shí)儲(chǔ)能的最大來源，而鋰離子電池是新儲(chǔ)能技術(shù)的主要來源，提供短時(shí)儲(chǔ)能能力。

未來，在雙碳賽道加持下，儲(chǔ)能前途必將光明，空氣儲(chǔ)能、液流電池、鐵空氣電池、重力儲(chǔ)能等作為先進(jìn)的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)未來可期。

以上數(shù)據(jù)參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》，同時(shí)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商引資、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

來源前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

原文標(biāo)題:【深度】“雙碳”及可再生能源發(fā)電背景下 長時(shí)儲(chǔ)能迎來爆發(fā)機(jī)遇