20141229-长城证券-储能行业深度报告：储能，建设智能电网的关键

http//www.cgws.com 请参考最后一页评级说明及重要声明 投资评级 推荐 （ 首次 ） 熊杰 0755-83515512 Emailxiongjcgws.com 执业证书编号 S1070512110002 桂方晓 021-61683506 Emailguifxcgws.com 执业证书编号 S1070511070001 行业表现 数据来源贝格数据 相关报告 储能 ，建设智能电网的关键 储能行业深度报告 在新能源发展遇到瓶颈、智能电网战略逐步推进的背景下 ，储能行业空间 巨 大。同时，储能成本正逐渐降低， 后续有望 出台相关针对性政策 ，储能行业 有望爆发， 新型铅酸电池、锂电池和光储一体化项目 有望率先引领市场。 建 议关注阳光电源、圣阳股份、科陆电子、比亚迪。  储能 技术众多 针对电能的存储，是指利用化学或者物理的方法将产生 的电能 存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施 。储能目前主要应 用于电力系统、电子设备与 新能源汽车中。储能 技术主要分为物理储能、 电化学储能与电磁储能，其中，物理储能是目前最为成熟、成本最低、 使用规模最大的储能方式，电化学储能是 应用范围最为广泛、发展潜力 最大的储能技术，电磁储能由于充放电速度快 等明显优势同样具有极大 发展潜力，但目前技术还不够成熟。  储能的发展对于电力系统意义重大 1.未来新能源发电将占据发电总量 越来越 多的比例，而新能源发展的最大瓶颈之一就是难以并网，储能技 术可以通过 平滑新能源发电功率输出、调频、储存“弃风”“弃光”电 量等方式解决新能源发展的瓶颈。 2.储能在智能电网建设中扮演重要角 色智能电网简单来 说就是要求电网具有 感应力 、自愈性，储能可以通 过调峰、调频等方式实现智能电网的作用。 同时，微网是智能电网的重 要组成部分，储能在微网中 起到 稳定系统输出、作为备用电源、增加调 度灵活性等作用，处于微网中的核心地位。  后续有望出台 针对储能的政策 德国、美国、日本等国家由于很早就将 新能源发电作为重要的能源战略，储能同样得到了 足够 的重视，从技 术 研发的 投入到补贴政策都对储能产业形成了有力的扶持。我国除抽水储 能外在 电力系统应用的储能技术发展较晚，从技术水平、装机规模与政 策力度都与发达国家有一定差距 ，在新能源发电发展遇到瓶颈、 智能电 网战略贯彻之际， 后续有望出台针对储能的相关政策 。  风险提示 技术进步缓慢； 商业模式形成 不达预期 ； 储能 产业未能得到 良好的 整体 规划 。 -10 0 10 20 30 40 50 沪深 300 电力设备与新能源 要点 投资 建议 分析师 证券研究报告 电力设备与新能源 | 行业深度报告 2014 年 12 月 29 日 行业深度报 告 长城证券 2 请参考最后一页评级说明及重要声明 目录 1. 储能 储存难以安分的电能 4 1.1 储能技术中物理储能成本低，化学储能发展空间大 5  物理储能是目前应用规模最大的储能方式 . 5  电化学储能应用范围广，发展潜力大 . 8  电磁储能有待发展 . 11 1.2 各种储能技术各有优劣 12 2. 发展储能行业意义重大 . 14 2.1 储能可完全解决新能源电站发电并网问题 14 2.2 建设智能电网战略需要储能技术发展 17  “削峰填谷”需要储能 . 17  储能处于分布式发电与微网的核心地位 . 18 3. 国内外储能市场现状及相关政策 . 19 3.1 发达国家对储能扶持力度巨大 19  德国转型新能源体系，重视储能发展 . 19  美 国储能政策全面 . 21  日本大地震后开始重新规划能源战略，重视新能源发展 . 22 3.2 国内储能产业有待进一步发展 23  我国各种技术的储能 项目已经推进，但是规模大的非水电项目较少 . 23  新能源政策对储能业有助力作用，但仍期待储能业“专属政策” . 24  若技术突破、重大政策出台，我国储能业将爆发 . 25 4. 投资建议短期建议关注电池相关概念股 . 26 4.1 储能市场初具规模，潜力巨大 26 4.2 锂电池产业链 27 4.3 其他储能技术相关概念股 28 4.4 重点推荐公司 29  阳光电源逆变器行业龙头，大力发展锂电池进军储能业 . 29  圣阳股份铅炭电 池优势明显，有望领跑电网级储能市场 . 29  科陆电子布局智能电网多年，借储能之势崛起 . 29  比亚迪 锂电池的技术优势带来想象空间 30  重点推荐公司估值表 . 30 5. 风险提示 . 30 行业深度报 告 长城证券 3 请参考最后一页评级说明及重要声明 图表目录 图 1储能在电力系统中应用范围广泛 . 4 图 2储能在电力系统中的应用 . 5 图 3抽水储能工作原理 . 6 图 4压缩空气储能工作原理 . 7 图 5飞轮 储能结构与工作原理 . 7 图 6铅酸电池工作原理 . 8 图 7锂离子电池工作原理 . 9 图 8钒液流电池工作原理 . 10 图 9钠硫电池工作原理 . 11 图 10超级电容工作原理 . 12 图 11各种储能技术的定位 . 14 图 12储能系统对新能源发电功率输出曲线的平滑作用 . 16 图 13微电网结构 . 18 图 14德国计划向新能源体系转型 . 20 图 15全球储能装机量规模 . 26 图 16储能项目目前主要应用在分布式发电与微网中 . 27 图 17锂电池产业链与相关上市公司 . 28 表 1各种储能技术优缺点对比 . 13 表 2各种储能技术参数比较 . 13 表 3 截止 2014 年 9 月全国弃风情况 . 15 表 4 德国储能扶持政策力度较大 . 20 表 5 美国对储能的扶持政策 . 21 表 6 日本储能业扶持政策 . 23 表 7 国内各种储能技术 的典型项目 . 24 表 8 新能源政策众多，但无为储能业制定的政策 . 25 表 9各种储能技术相关概念股 . 28 表 10 重点推荐公司盈利预测 . 30 行业深度报 告 长城证券 4 请参考最后一页评级说明及重要声明 1. 储能 储存难以安分的电能 相比化石能源，电能的最大劣势就是不易储存，为了解决这个问题，储能技术得到了飞 速发展。 从广义上讲，储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种 或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循 环过程。从狭义上讲，针对电能的存储，是指利用化学或者物理的方法将产生的能量存 储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。 储能技术目前主要用于两个方面 第一， 在电力系统中，用于解决 由于用户用电的间歇性与新能源发电的随机性对电网的 冲击，平滑电力输入、输出曲线，增加系统容量。同时储能也是分布式发电与微网的核 心组成部分。第二， 作为可移动的能量载体，目前主要用于新能源汽车 与电子设备中， 本文主要介绍 第一点。 储能技术在电力系统中应用范围广泛，例如，在发电端，储能设备在用电高峰时给予电 网支持，用电低谷时储蓄多余的发电量，同时可以帮助新能源发电平滑并网；在输电端， 储能可以起到调频的作用；在用电端，储能起到分时电价管理、备用电源、提高电能质 量等作用。 后文将从新能源并网、智能电网等应用的方向详细介 绍发展储能行业的必要性。 图 1 储能在电力系统中应用范围广泛 资料来源长城证券研究所整理 行业深度报 告 长城证券 5 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 2 储能在电力系统中的应用 资料来源 EPRI 1.1 储能 技术 中 物理储能成本 低，化学储能发展空间 大  物理储能是 目前 应用 规模最大的储能方式 物理储能是指在充电过程中把电能转化为势能或者动能，在放电过程中把势能或动能转 化为电能的一种储能技术。与化学储能相比 ，物理储能具有环保、成本低、可大规模装 机等优势，同时，装机受地形限制的缺陷制约着物理储能的发展。目前，主要的物理储 能技术有抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能三种。 物理储能是目前装机规模最大，首 先在电网级应用中实现盈利的储能技术。 （ 1） 抽水 储能 抽水储能就是水力发电的逆过程 ，该系统集抽水与发电两类设施于一体，上、下 游均设 臵水库，在电力负荷低谷或丰水时期，利用其他电站提供的剩余电能 ，从地势低的下水 库抽水到地势高的上水库中，将电能转换为 势能 ；在日间出现高峰负荷或枯水季节，再 将上水库的水放下，驱动水轮发电机组发电，将 势能 转换为电能。 抽水蓄能电站是目前最成熟的，应用最广泛的大规模储能技术 ，具有容量大，寿命长， 运行费用低 等 优点。可为电网提供调峰、填谷、调频、事故备用等服务，其良好的调节 性能和 相对 快速 对 负荷变化 的 响应能力，对于有效减少新能源发电输入电网时引起的不 稳定具有重大意义。 行业深度报 告 长城证券 6 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 3 抽水储能工作原理 资料来源 储能技术现状与发展 同时，抽水储能也有着很多的局限性，例如在站址的选择上需要有水平距离小、上下水 库高度差大的地形条件，岩石强度高 、防渗性能好地质条件，以及充足的水源保证发电 用水的需求。另外还有上、下水库的库区淹没问题，水质的变化以及库区土壤盐碱化等 一系列环保问题需要考虑。 （ 2） 压缩空气储能 除了抽水蓄能外，能够实现大规模工业应用的储能方式就是压缩空气储能（单机规模在 百兆瓦级别）。压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机压缩 空气，将空气高压密封在山洞、报废矿井、过期油气井、沉降的海底储气罐或地面储气 罐中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电的储能方式。 压缩空气储能是一种基于燃气轮机的储能技术，其原理是将燃气轮 机的压缩机和透平分 开。在储能时，用电能驱动压缩机将空气压缩并存于储气装臵内；在释能时，高压空气 从储气室释放，进入燃烧室助燃，燃气膨胀驱动涡轮做功发电。压缩空气储能的能源转 化效率较高，一般在 75左右，如果再采用一些先进的技术（如超导热管技术等），其效 率能进一步提升到 80以上。 压缩空气储能的优点为，安全系数高、寿命长、可以冷启动、黑启动、响应速度快等， 缺点为建造选址困难。 行业深度报 告 长城证券 7 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 4 压缩空气储能工作原理 资料来源压缩空气储能 技术综述 （ 3） 飞轮储能 飞轮是安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器。当机器转转速增高时， 飞轮的动能增加，把能量贮蓄起来；当机器转速降低时，飞轮动能减少，把能量释放出 来。 图 5 飞轮储能结构与工作原理 资料来源飞轮储能技术及其应用详解 飞轮储能的优点为控制简单、功率 密度大、效率高、寿命长等，缺点为制造成本高。今 天在全球范围内能够提供飞轮商用产品的公司主要包括 Active Power、 Beacon Power、 行业深度报 告 长城证券 8 请参考最后一页评级说明及重要声明 Piller、 Flywheel Energy System 等多家公司。我国在此领域内距国际水平尚存在很大的差 距。  电化学储能应用范围广 ，发展潜力大 电化学储能 是指通过化学反应来产生电流，同时借助化学反应的可逆性来实现反复充放 电的一种储能技术，具有能量密度较大、不受地理条件制约等优势，缺点为成本相对较 高。电化学储能是目前 应用范围最广、 发展速度最快、发展潜力最大的储能方式，未来 很可能作为各个储能应用领域的主要技术来使用。 （ 1） 铅酸电池 铅酸电池（ VRLA），是一种电极 主要由铅及其氧化物制成、 电解液是硫酸溶液的蓄电池 。 铅酸电池荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正 负极的主要成分均为硫酸铅。 图 6 铅酸电池工作原理 资料来源长城证券研究所整理 铅酸电池 的 优点 为 使用 安全、维护简单、 成本低、 寿命长、质量稳定 等 ，缺点为 充电速 度 慢、能量密度低 、 循环寿命短 过充电容易析出气体、硫酸溢出会污染环境等方面的问 题。 铅酸电池作为备用电源 应用 在 电信、太阳能系统、电子开关系统、通讯设备、 小型后备 电源 （ UPS、 ECR、 电脑后备系统 、 Sequence、 ETC 等 ）、紧急设备等 ， 作为主 电源应用 在通讯设备 、 电力控制机车 （ 采集车 、 自动运输车 、 电动轮椅 、 清洁机器人 、 电动车 ） 、 机械工具启动器 （ 剪草机 、 hedge trimmers、 无绳电钻 、 电动起子 、 电动雪橇 ） 、工业设备 /仪器 、 摄像 等方面。 行业深度报 告 长城证券 9 请参考最后一页评级说明及重要声明 （ 2） 锂离子 电池 锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人 们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。 锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作充电时， Li从正极脱嵌，经 过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材 料作为电极，是现代高性能电池的代表。 图 7 锂离子电池工作原理 资料来源 百度百科 锂离子电池的 优点为 电压 高、 能量密度 大、 循 环寿命长、 自放电小、充电迅速等，缺点 为 成本高 、容易衰老、回收率低 等 、目前主要应用在 手机 、笔记本电脑 等 电子产品中 。 （ 3） 镍氢 电池 镍氢电池采用与镍镉电池相同的 Ni 氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为 KOH）作为电解液。 镍氢电池是由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多 30， 比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉 电池成本高，性能比锂电池要差。 镍氢电池 主要应用于混动汽车，占 镍氢电池 市场的一半以上，还可应用于遥控玩具、家 用电器、数码摄像机等。 世界镍氢电池 主要由日本和 中国的企业生产，占全球产量的 95 以上 ， HEV 用大型镍氢电池主要在日本生产 。 （ 4） 液流电池 液流电池是通过可溶电对在惰性电极上发生电化学反应而完成储电放电的一类电池。一 个典型的液流电池单体的结构包括 1正、负电极； 2隔膜和电极围成的电极室； 3电解 液罐、泵和管路系统。多个电池单体用双极板串接等方式组成电堆，电堆配入控制系统 组成蓄电系统。 行业深度报 告 长城证券 10 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 8 钒液流电池工作原理 资料来源 百度百科 液流电池存在很多的细分类型和具体的体系，目前全球 真正研究较为深入的液流电池体 系只有四种，包括全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池和多硫化钠 /溴液流电池， 并都有商业化示范运行的经验。 液流电池可以产生每平方厘米 0.795 瓦的电力，发电量是其他薄膜电池设计系统的 3 倍， 是普通锂电池的 10 倍， 自放电情况极少， 理论上讲 ,液流化学蓄电系统的寿命长、可靠性 高、无污染排放和噪音、建设周期短、运行和维护费较低 ,是一种高效的大规模储存电能 装臵。液流电池目前 面临的最大问题为电池 中通常有一层薄膜将电解质分开，在它们交 换离子的时候保证两种液体不混合，成本不高的电解质会侵蚀价格 不菲的薄膜，这也导 致电池寿命大大缩短。未来 若有技术突破，有希望作为电网级储能的主力军。 （ 5） 钠硫电池 钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一 定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储 存。 钠硫电池的优点为制备成本低、能量密度大，缺点为对工作环境有苛刻要求。 行业深度报 告 长城证券 11 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 9 钠硫电池工作原理 资料来源 网络  电磁储能有待发展 电磁储能是一种新兴的储能技术，与其他储能 技术相比，电磁储能在充放电速度极快、 转换效率等方面具有明显优势 ，技术成熟之后在一些特定领域作用重大。 （ 1） 超级电容 超级电容器，也称为双电层电容器，其中的电荷以静电方式存储在电极和电解质之间的 电层界面上，在整个充放电过程中，不发生化学反应。 在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形 成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层 稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言，会在一定距离内 分散 层 产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷，使 其保持电中性；当将两极与外电路连通 时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性。 行业深度报 告 长城证券 12 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 10 超级电容工作原理 资料来源超级电容器的工作原理 超级电容的 优点为 充放电速度快 （ 最主要优势） 、 使用寿命长、 大电流 放电能力 强， 缺陷 为能量密度低 、 制造成本高 ， 目前还 鲜有 大规模投入商用的案例。 （ 2） 超导储能 超导储能 superconducting magnetic energy storage 简称 SMES是利用超导线圈通过整流 逆变器将电网过剩的能量以电磁能形式储存起来，在需要时再通过整流逆变器将能量馈 送给电网或作其他用途，可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率， 用于提高电力系统稳定性、改善供电品质。 由于超导储能具备反应速度快、转换效率高等优点，可以用于改善供电质量、提高电力 系统传输容量和稳定性、平衡电荷，因此在可再生能源发电并网、电力系统负载调节和 军事等领域被寄予厚望。近年来，随着实用化超导材料的研究取得重大进展，世界各国 相继开展超导储能的研发和应用示范工作。但是，要实现超导储能 的大规模应用，还需 要提高超导体的临界温度、研制出力学性能和电磁性能良好的超导线材、提高系统稳定 性和使用寿命。 1.2 各种储能技术各有优劣 目前 各种储能技术中，抽水 储能 是规模最大、成本最低的，但是 对 地形要求 苛刻 ，难以 大规模推广，蓄电池技术成熟，可应用范围 广，不过 单位储能成本比抽水储能高出很多。 我国 在压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等技术上与发达国家相比有很大差距，未来 液流电池有望成为 电网 级 储能的主力军。 行业深度报 告 长城证券 13 请参考最后一页评级说明及重要声明 表 1 各种储能技术优缺点对比 储能方式 优点 缺点 目前发展阶段 抽水储能 容量大、寿命长、运行费用低 受 地形局限 国内已成功建设并运营 多家抽水储能电站 压缩空气储能 安全系数高、寿命长、可以冷启动、 黑启动、响应速度快 建造选址困难 国内处于实验室阶段 飞轮储能 控制简单、 功率 密度大、效率高、寿 命长 制造成本高 、 能量密度小 国内 处于 实验室阶段 铅酸电池 使用安全、维护简单、寿命长、质量 稳定 充电速度慢、能量密度低、循环寿 命短过充电容易析出气体、硫酸溢 出会污染环境 技术成熟，但新型设备还 不能国产化 锂离子电池 电压高、能量密度大、循环寿命长、 自放电小、充电迅速 容易衰老、回收率低 、成本高 技术成熟，已投入 商用 镍氢电池 与锂电池相比成本低 有记忆效应、能量密度较锂离子电 池低 、 寿命短 技术成熟，已投入商用 液流电池 寿命长、能量转化率高、无污染排放 和噪音、建设周期短 维护成本高 距离大规模商用还有一 定距离 钠硫电池 原材料和制备成本低、能量和功率密 度大、效率高、维护方便 对工作条件有一定要求 国外已商品化，中国研发 取得进展，待产业化 超级电容 充放电速度快（最主要优势）、使用 寿命长、大电流放电能力强 能量密度低、制造成本高 国内技术逐渐成熟，待产 业化 超导储能 功率大、质量轻、体积小、损耗小、 反应快 等 超导材料临界温度有待提高、成本 高 国内处于实验室阶段 资料来源长城证券研究所整理 表 2 各种储能技术参数比较 储能方式 容量 （ MWh） 功率（ MW 转换效率 （ ） 充放电时间（小 时） 能量密度 （ wh/kg 建设成本 （ /KW 建设成本 （ /KWh 循环次数 抽水储能 1680～ 14000 280～ 1400 50～ 85 6～ 10 1500～ 4300 250～ 430 10000 压缩空气 储能 250～ 2700 900～ 1400 27～ 70 8～ 20 1500～ 2700 960～ 1250 10000 飞轮储能 5 20 90～ 95 0.25 40～ 60 1950～ 2200 7800～ 8800 10000 铅酸电池 0.25～ 250 1～ 100 75～ 95 3～ 10 50～ 70 425～ 980 200～ 400 500～ 1000 锂离子电 池 0.025～ 100 1～ 100 87～ 94 0.25～ 4 100～ 200 1000～ 4500 900～ 1900 3000～ 5000 镍氢电池 0.001～ 10 1～ 100 75～ 90 60～ 120 300～ 600 液流电池 4～ 250 1～ 50 65～ 75 0.2～ 50 40～ 150 3000～ 4500 750～ 1250 10000 钠硫电池 10～ 700 1～ 50 75 6 150～ 210 3100～ 4000 450～ 550 2500 超级电容 5000 500000 行业深度报 告 长城证券 14 请参考最后一页评级说明及重要声明 储能方式 容量 （ MWh） 功率（ MW 转换效率 （ ） 充放电时间（小 时） 能量密度 （ wh/kg 建设成本 （ /KW 建设成本 （ /KWh 循环次数 超导储能 5000 10000 资料来源长城证券研究所整理 应用方面 来看，各种蓄电池的应用范围最广，储能成本最低的抽水储能应用范 围最少。 从 各个技术的定位来看，同时满足快速充放电与大规模建设的储能设备还没有出现。 图 11 各种 储能技术的定位 资料来源 EPRI 2. 发展储能行业意义重大 随着地球上化石能源逐渐枯竭 、环境污染形势严峻，电能成为人类社会的主要能源已经 成为不可逆转的趋势。电能的优点显而易见，清洁、高效，取得电能的手段也越来越多。 然而电能却有一个非常不利的缺点不便储存，造成了电能使用的诸多问题，例如用电 高峰时低谷时大量发电产能闲臵、弃风弃光情况严重、电 网投资过大等。储能的发展可 以解决大部分电能的缺陷带来的问题。 2.1 储能可完全解决新能源电站发电并网问题 我国风电、光伏电站装机量近年来大幅增加，但由于风光电站发电的随机性与反调峰性， 大量的并网会对现有电网造成强烈冲击， 使主网调峰调压、频率控制等方面难度增加， 造成了严重的“弃风”、“弃光”现象，同时 加大了电网安全稳定运行的风险。 在 本地调 峰调频机组容量有限的情况下，风 光电站 发展遭遇 “瓶颈 ”。 行业深度报 告 长城证券 15 请参考最后一页评级说明及重要声明 总体来看，我国弃风问题较为严重， 截止 2014 年 9 月，全年 全国弃风电量为 86.1 亿千瓦 时 ，弃风率为 7.51。 弃光 电量并无全 国 范围 的统计数据， 甘肃省 2013 年弃光电量约为 3.03 亿千瓦时，弃光率 约为 13.78。 从我国十一五光伏装机规划来看，当时提出至 2015年太阳能发电将达 15GW， 年发电量 200 亿千瓦时 ，截止 2014 年 6 月，全国范围光伏装机量为 22GW，已远远超过 十一五规划， 光伏与风电并网难度可想而知。 国网能源研究院副总经济师兼能源战略与 规划研究所所长白建华指出，光伏发电并网问题比风电更加棘手，它需要更灵活的调峰 电源及更强的并网技术设施，造成脱网事故的概率和影响更大。 表 3 截止 2014 年 9 月 全国弃风情况 省份 累计并网容量 上网电量（亿千 瓦时） 弃风电量（亿千 瓦时） 弃风率（ ） （万千瓦） 全国 总 计 8497.44 1059.87 86.1 7.51 华 北 地 区 北京 15 1.6 0.01 0.62 天津 28.55 3.81 0.06 1.55 河北 799.96 99.69 14.14 12.42 山西 391.25 45.77 0.15 0.33 山东 582.48 68.3 0.7 1.01 蒙西 1133 155.3 17.86 10.31 合计 2950.24 374.47 32.92 8.08 东 北 地 区 蒙东 767.67 90.18 6.63 6.85 辽宁 608.39 67.49 4.34 6.04 吉林 398.23 39.81 7.09 15.12 黑龙江 411.9 45.18 6.44 12.48 合计 2186.19 242.66 24.5 9.17 华 东 地 区 上海 36.53 5.09 江苏 283.17 40.16 浙江 63.84 6.76 安徽 63.9 8.38 福建 150.1 23.7 合计 597.55 84.09 华 中 地 区 江西 31.95 3.87 河南 31.88 4.39 湖北 70.39 8.53 湖南 50.89 4.83 重庆 9.8 1.29 四川 17.4 1.98 合计 212.3 24.9 西 北 地 区 陕西 125.35 14.41 0.36 2.44 甘肃 712.56 89.4 7.03 7.29 青海 26.9 3.26 宁夏 368.47 46.72 0.15 0.32 新疆 665.08 97.04 19.19 16.51 西藏 0.75 0.06 行业深度报 告 长城证券 16 请参考最后一页评级说明及重要声明 合计 1899.11 250.89 26.73 9.63 华 南 地 区 广东 203.94 21.05 0 广西 12.45 1.76 0 海南 30.3 3.27 0 贵州 134.81 13.07 0 云南 270.55 43.7 1.95 4.28 合计 652.05 82.86 1.95 2.30 资料来源 能源局 储能技术的发展可以在以下几个方面帮助风电、光伏的集中式电站发电顺利并网 （ 1） 平滑风电 、光伏发电 输出 以风电和光伏发电为代表的新能源发电 的最大缺陷 就是输出功率极其不稳定，造成对电 网的冲击，电网企业出于保持电网稳定性的考虑而放弃让可再生能源发电上网，造成“弃 风” 、“弃光”的 情况。 通过 储能系统进行频繁充放电操作，平滑风电场 与光伏发电设备 短时输出，减少 发电的波动性，使其输出的爬坡率和爬坡幅度满足电网调度要求 ，这也 是智能电网的要求。 图 12 储能系统对新能源发电功率输出曲线的平滑作用 资料来源长城证券研究所整理 （ 2） 调频 调频是 为了维护 电网 安全性所进行的一项操作， 电力 的频率由系统发电功率和用电功率 决定 ， 由于 用电测的功率经常处于 波动状态 ， 如果 用电测功率与额定功率偏差超过一定 范围，将带来安全 隐患 。 因此，电力系统需要实时持续监测电网频率变化，并通过调节 电网中的各类可控发电设备保持电力系统供需的平衡，以保持电网频率的稳定。 储能系 统 在 额定功率和一定容量范围内，根据 AGC（自 动发电量控制） 信号，对电网进行频繁 行业深度报 告 长城证券 17 请参考最后一页评级说明及重要声明 的充放电操作，使系统频率保持在合格范围内。 相对于传统发电机组，储能技术最突出 的优点是快速精确的功率响应能力。在电力系统运行中， AGC 主要通过实时调节电网中 的调频电源的有功出力，实现对电网频率及联络线功率进行控制，解决区域电网的短时 随机功率不平衡问题，因此调节速率快、调节精度高的电源能够帮助电网更高效地完成 AGC 控制目标。储能系统能够在 1 秒钟之内完成 AGC 调度指令，与此相对的，由于传 统电源均为具有旋转惯性的机械器件组成，并且将一次能源转换成电能需要经历一系列 复杂过程，尤其是 火电机组对有功功率的调节响应速度较慢，通常需要 1 分钟以上才能 完成调节要求，反应时间相差超过 60 倍。由于储能调频效果远好于火电机组，相对少量 的储能能够有效提升以火电为主的电力系统的整体 AGC调频能力，保证系统频率的稳定， 提高频率及联络线功率的合格率，提升电网运行的可靠性及安全性。 2011 年 EPRI 研究 报告指出 ， 在 调频中的应用是储能 在 电力系统中所有应用价值最大的一种。 （ 3） 收集难以并网 的 电能 我国可再生能源资源丰富的地区大多电力负荷较小，大量的新能源发电无法在本地消纳， 在对外输电网络没有完全建成的情况下，“弃风”、 “弃光”电量将白白浪费。把不 能上网 的新能源发电储存起来 相当于 零成本获得了电力，只要电力的上网电价 大于单位 储能成 本 与 固定投资的分摊额， 再通过合理的方式把储存的电能消耗， 企业就可以通过储存 “ 弃 风 ” 、 “弃光 ”的电能 获利 。 锂离子电池、先进铅酸电池、液流电池和钠硫电池是风电场储能中应用最多的四种技术， 欧美 国家已经有正式运营的 风电场 储能项目，目前我国已经逐渐开展了风电场中的储能 示范 项目，但 由于 成本问题 ， 并无大规模 的 商业化项目。 2.2 建设智能电网战略需要储能技术发展  “削峰填谷”需要储能 在整个电网内，用户消耗的电能任何时 候都等于电网内发电厂在同一时刻生产的电能， 发电厂的发电量要随用户用电量的变化而变化。由于用户在用电高峰与用电低谷间的用 电需求差别很大， 我国电网峰谷差逐年增大，高峰用电负荷增长率都在 10以上，低谷 符合增长大多不到 5， 据统计，我国电网的峰谷负荷差为 38-48，上海与天津等城市 甚至达到 60以上， 这 往往会导致发电厂生产的电能，在用电高峰时不能满足用户的需 求，而在用电低谷时大量的富裕电量又不能得到有效利用。 目前来看，调峰手段主要有 三种 （ 1） 火电调峰 我国 90以上的发电都是 火电，在没有很好的储能介质的情况下， 只能通过火电来调峰， 也就是 要求瞬时发电量必须与瞬时用电量相等，我国目前火电装机量与输配电系统容量 甚至超过了高峰用电负荷。这种情况造成了极大的浪费，首先，火电的大量闲臵会拉高 总体发电平均成本，其次，靠火电来调峰要在用电高峰时开启部分机组，用电低谷时关 闭部分机组，会增加发电机组损耗，减少寿命，同时，火力发电启动时 发电 效率极低， 不符合节能减排的要求。 （ 2） 抽水储能 目前比较常见的调峰手段是抽水储能，在夜晚用电低谷时将水抽出储能，白天用电高峰 时把水放出发电，这种储能手段已经形成了经济性甚至可以进行峰谷套利，但是抽水储 行业深度报 告 长城证券 18 请参考最后一页评级说明及重要声明 能 的最大问题是安装对地形要求很大，难以在各地全面推广，另外，抽水储能的响应性 比其他储能技术要差。 （ 3） 峰谷电价 峰谷电价制度就是在用电高峰期提高电价，用电低谷期降低电价，是目前最经济的调峰 方式，但是这种方法牺牲了一部分难以改变用电周期的群体的利益。 上述三种方法中只有抽水储能是通过储能来调峰的方案， 系统规模、安全性、反应速度、 经济性等因素影响储能技术在电网级别的调峰任务中大规模使用 ，蓄电池储能技术具有 反应速度快、可移动等核心优势，未来有望承担起电网级别的调峰任务，可以期待的技 术是钠硫电池与液流电池。  储能处于分布 式发电与微网的核心地位 微网 系统是智能电网的重要组成部分，同时分布式发电系统是微网的重要组成部分。分 布式发电是指位于用户所在地附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所生产的电力 除由用户自用和就近利用外，多余电力送入当地配电网的发电设施、发电系统或有电力 输出的能源综合梯级利用多联供系统。微网是指由分布式电源 、 储能装臵、能量变换装 臵、相关负荷和监控、保护装臵汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、 保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。微网是未来分布 式发电系统的高级应用形式。 图 13 微电网结构 资料来源网络 可再生能源的分布式发电与微网的特性决定了储能在其中发挥着重要的作用，主要体现 在以下三个方面 行业深度报 告 长城证券 19 请参考最后一页评级说明及重要声明 （ 1） 稳定系统输出 使用储能解决分布式电源中电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量 问题 ， 对系统起稳定作用；通过由分布式发电系统提供所需的平均负荷、储能提供短时 峰值负荷 的 方式，平滑用户负荷曲线。 （ 2） 备用电源 适量的储能可以在分布式发电单元不能正常运行的情况下起备用作用。如在分布式太阳 能系统不能发电的 夜间，分布式风电系统在无风的情况下，或者其他类型的分布式发电 系统检修的情况下等，储能可以起到备用的作用。 （ 3） 提高调度灵活性 储能能够使得不可调度的分布式发电系统作为可调度机组运行，实现与大电网的并网运 行，并在必要时向大电网提供削峰、紧急功率支持等服务。储能的容量越大，系统的调 度就更加自由化，但须在调度自由化获取的利益与成本之间找到经济平衡点。 另外，储能在分布式发电及微网中应用还能提高现有发输配用电设备的利用率、降低运 行成本、减少用户的用电费用等。 微网与分布式发电 目前 主要应用在输电困难地区、孤岛、无电地区等 方面。随着分布式 光伏的一系列政策的持续推进，国家开展了一系列分布式微网项目，如西藏阿里光伏储 能项目、青海玉树分布式光水蓄互补系统、东福山岛风光储柴项目、南麂岛微网项目等。 用户端“光伏 储能”的模式是未来的发展趋势。 在应用技术方面，锂离子电池、铅酸电池是在这一领域应用最多的技术。其中，锂离子 电池装机容量占总容量的 50，是近年来被认为应用领域最广且非常有发展前景的技术； 铅酸电池，由于其便宜的价格，相对成熟的技术，在预算不高或早期建设的微网系统中 成为最佳选择，现有市场份额占总容量的 27。钠硫电池、液流电池在 这一领域也有一 定的应用，装机容量分别占总容量的 8。 3. 国内外储能市场现状及 相关政策 3.1 发达国家 对储能扶持力度巨大  德国转型 新能源体系， 重视 储能发展 2011 年 6 月，德国议会做出一项历史性决定，由化石 核能能源系统转型为可再生能源 系统，是全球首个提出以可再生能源作为基础能源的国家。 行业深度报 告 长城证券 20 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 14 德国计划向新能源体系转型 资料来源关于德国能源转型的 12 个见解 德国 的新能源 的 主要 由 风电和光伏 发电 组成，其中光伏发电累计装机量 已经超过 35GW， 风电 装机量超过 31GW，目前 调峰 主要 通过电网的灵活调度（如 富余 电量销往邻国） 来 进行，储能所占比重不大。不过 随着 可再生能源所占比重越来越大， 可再生能源 发电上 网补贴 逐渐 降低，储能将扮演越来越重要的角色。 2013 年德国出台分布式储能的补贴政策