20160621-太平洋-电源设备储能深度报告：基于全生命周期视角的成本分析

请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 [Table_Title] 电气设备 电源设备 储能深度 报告 基于全生命周期视角的成本分析 [Table_Summary] 报告摘要  我们预判分布式电站将在十三五期间有大发展，作为基础性资 产的电站上一定规模（有研究表明占比超过 10），其随机性、 间歇性和地域性等特征越发突出，导致用电和发电不对称，对 电网还会造成一定的冲击，为了促进光伏电站规模持续性增长 以及占一次能源消费结构的比重逐步提高，势必会对储能技术 和相关设备有所诉求，储能领域将会成为下一片蓝海。  近期，国家能源局先后下发了 国家能源局关于推动电储能参 与 “三北 ”地区调峰辅助服务工作的通知（征求意见稿） 、 关 于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机 制试点工作的通知 国能监管 [2016 l 164 号 和 中国制造 2025--能源装备实施方案 的通知 ， 进一步对储能领域进行了战 略布局。 我们认为，蓄势待发， 2016 年将是储能领域最突出的 表现。  与 市场 不同的是，基于国外实际的储能 落地 项目，通过查阅大 量资料，我们总结了最近几年储能技术的研究进展和各储能技 术的特点、相关成本和应用范围。 从各成本要素的角度来看， 压缩空气储能的功率转换成本最高（ 846 欧元 /kW），相应地， Ni-Cd 电池的成本最低，仅只有 240 欧元 /kW。但是，在储能成 本方面，电化学储能相对与物理储能的成本要高。氢储和压缩 空气储能（地下）相关储能成本仅仅只有 4 和 40 欧元 /kW。从  走势对比 4 5 3 6 2 6 1 7 7 2 15/6/5 15/6/26 15/7/16 15/8/5 15/8/25 15/9/16 15/10/13 15/11/2 15/11/20 15/12/10 15/12/30 16/1/20 16/2/16 16/3/7 16/4/13 16/5/4 16/5/24 储能设备 沪深300 able_IndustryList]  子行业评级 [Table_ReportInfo] 相关研究报告 储能龙头持续发力，再签储能战 略协议 南都电源（ 300068）公司 点评 --2016/05/26 [Table_Author] 证券分析师 张学 电话 01088321528 E-MAIL zhangxtpyzq.com 执业资格证书编码 S1190511030001 联系人 雷强 Certified ERP FRM 执业资格证书编码 S1190115090028 证券分析师 刘晶敏 电话 01088321616 执业资格证书编码 S1190516050001 [Table_Message] 2016-06-21 行业深度 报告 看好 /首次 储能设备 行业 研 究 报 告 太 平 洋 证 券 股 份 有 限 公 司 证 券 研 究 报 告 行业策略报告 P 2 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 全生命周期成本的角度来看，物理储能明显低于电化学储能。 飞轮储能 在电力质量和调频服务方面具有成本优势。但是，物 理储 能的应用领域受 到地理条件的限制明显，因此，随着技术 进步的不断加快，未来电化学储能的成本有望持续降低，应用 前景更加广泛。  推荐标的 南都电源，阳光电源， 中天科技和 科华恒盛； 可以 关注 雄韬股份，圣阳节能，双良节能 ， 智光电气，易事特， 科 士达 ，中恒电气。 与市场不同的 视角 与市场上从政策面分析储能技术不同， 本篇主要从各储能 技术的相应成本的视角出发，分析各储能技术的相关情况； 与市场上注重各储能技术优劣势分析不同，本篇侧重于从 各储能技术的成本要素来分析储能技术的进展； 与市场上从各储能技术 路线本身不同，本篇 基于国外实际 的储能 落地项目，通过查阅大量资料， 总结了最近几年储 能技术的研究进展和各储能技术的相关成本和应用范围。 与市场上关于储能技术相关成本分析不同 ，本 篇侧重于从 全生命周期的视角出发分析各储能技术的成本因素，能够 全面 地分析和判断各储能技术的未来趋势。 风险提示  宏观经济增速和前景不达预期；  储能等领域的技术进步不达预期。 行业策略报告 P 3 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 目 录 一、 概述储能 2016 年是储能元年 6 二、 储能技术百家争鸣、百花齐放 10 （一）物理储能 10 （二）电化学储能 15 三、 基于生命周期视角的成本分析 18 （一）各储能技术成本要素分析 20 （二）基于生命周期成本分析 23 （三）小结 . 24 四、 重点公司 . 25 （一）南都电源（ 300068） . 25 （二）阳光电源（ 300274） . 25 （三）科华恒盛（ 002335） . 26 （四）中天科技（ 600522） . 27 五、 总结 . 29 六、 风险提示 . 30 行业策略报告 P 4 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表目录 图表 1全球电化学储能项目累计装机规模 . 8 图表 2中国电化学储能项目累计装机规模 . 8 图表 3全球储能装机预测 . 8 图表 4全球各类储能规模预测 . 9 图表 5电化学储能将呈现星星之火可以燎原之势 . 9 图表 6储能在整个电力价值链中的作用 . 10 图表 7抽水储能的特点 . 13 图表 8压缩空气储能的特点 . 13 图表 9飞轮储能的特点 . 13 图表 10热储的特点 . 14 图表 11氢储的特点 . 14 图表 12铅酸电池储能的特点 . 15 图表 13锂离子电池储能的特点 . 16 图表 14钠硫电池储能的特点 . 16 图表 15全矾氧化还原液流电池储能的特点 . 16 图表 16各储能技术特性综述 . 17 图表 17储能的前期投资成本组成 . 19 图表 18各储能技术的前期投资成本范围 . 20 图表 19抽水蓄能各成本概况 . 21 图表 20空气压缩储能各成本概况 . 21 图表 21飞轮储能各成本概况 . 21 行业策略报告 P 5 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 22铅酸电池各成本概况 . 21 图表 23钠硫电池各成本概况 . 22 图表 24 NI-CD 电池各成本概况 22 图表 25零排放电池（ NANICL2 电池）各成本概况 22 图表 26锂离子电池各成本概况 . 22 图表 27钒液流电池各成本概况 . 22 图表 28 ZN-BR 电池各成本概况 . 22 图表 29 FE-CR 电池各成本概况 22 图表 30氢储各成本概况 . 22 图表 31大规模储能运用成本分析 欧元 /KW/年 . 23 图表 32输配电辅助服务成本分析 欧元 /KW/年 . 23 图表 33调频服务成本分析 欧元 /KW/年 24 行业策略报告 P 6 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 一、 概述 储能 2016 年是储能元年 2015年 11月公布的中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的 建议（简称建议）中， “坚持绿色发展，着力改善生态环境 ”部分提出了推进能源 革命，加快能源技术创新，提高非化石能源比例，加快发展风能、太阳能， 加强储能 和智能电网建设 ，发展分布式能源，推行节能低碳电力调度，实施新能源汽车推广计 划等重点工作。可以说， 建议明确指出了储能建设的必要性 和战略方向 。 同时，截 至 2015年底， 我国 光伏电站的装机规模已经达到 43GW，作为基础资产的电站达到一定 规模后，储能的建设势必提上议事日程。 根据规划，十三五期间，光伏电站累计将达 到 150GW，其中分布式电站将达到 70GW，具备 10倍的成长空间 。同时，近期，国家 能 源局新能源与可再生能源司副司长梁志鹏出席第九届亚洲太阳能论坛并 指出，到 2020 年全球光伏规模在 450至 600GW，到 2030年的时候要达到 1000至 1500GW。 根据 GTM Research发布报告称，预计未来 5年内，储能系统的成本有望下降 41。因此， 作为基 础资产的光伏电站而言， 光伏电站规模化 为储能的建设提供了旷阔的增长空间。 从全球储能领域发展态势来看， 目前，国际上储能累计装机有了一 定的规模， 以 抽水储能为主， 电化学储能 将 呈现星星之火可以燎原之势（见图 “蓝点分布区域 ”）， 到 2015年底 全球 累计电化学储能装机规模达到 890.9MW。 国际上，欧美日等发达国家一 直比较重视储能技术的研究和应用。 以美国储能产业发展来看，美国 2015年第 4季度新 装储能规模为 112MW，整个 2015年达成 221MW， 相当于 年度增长率为 243。其中， 电网级应用占 比 为 85，主要位于 PJM市场（ 2015年新增储能规模为 160MW）。 behind-the-meter部署较少， 但是 这一领域 的增长率最快 ， 2015年增长率 高达 405。据 GTM 的预测，美国储能市场到 2019年会超过 1GW，到 2020年规模达 1.7GW，市场规模 在 25亿美元，相当于人民币 157亿元左右 。 从中国储能 领域 发展态势来看， 我国储能领域应该说只是起步阶段，据 CNESA不 完全统计， 我国电化学储能仅 105.5MW。 分布式发电及微网领域的储能项目在我国全 部储能项目中的占比从 2013年的 24 ，提高到 2015年的 46。对于新的领域，从国际 经验来 看，储能领域初期 技术研发和成本等因素都比较高， 会相应地有政府政策扶持， 储能领域才能有所发展。据不完全统计，美国联邦和州层面针对储能的法案和政策就 达到了 21项。欧盟和日本也均有针对储能的扶持政策。 储能的政策扶持主要包括投 资方面给予一定的布贴或税收 减免；技术研究方面给予一定的补贴；建立相应的储能 行业策略报告 P 7 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 领域的体制机制。 因此， 我们认为，初期通过政府政策的配套和资金的扶持 是必要的 ， 2016年储能领域的相关配套政策会陆续出台，储能产业将会大发展 。 2016年 3月 10日 ， 能源局印发国家能源局关于推动电储能参与 “三北 ”地区调峰辅 助服务工作的通知（征求意见稿），鼓励发电 、售电企业 、电力用户和地理辅助服务 提供商 等投资建设电储能设施，并可参加发电侧调峰服务市场；鼓励各地规划集中式 新能源发电基地时，配置适当规模的电储能设施 ，实现电储能设施与新能源、电网的 协调优化运行 ；鼓励在 小区、楼宇、工商企业等 用户侧建设分布式 电 储能设施并作为 需求侧资源参与辅助服务市场交易。 2016年 6月 7日，国家 能源局正式发布关于促进电储能参与“三北”地区电力辅 助服务 补偿（市场） 机制试点工作的通知 国能监管 [2016 l 164号 ， 决定 开展 电储能 参与“三北”地区电力辅助补偿（市场） 机制试点，挖掘“三北”地区电力系统接纳 可再生能源的潜力，同时满足民生供热需求。 其目标为 “三北”地区各省 区、市 原则 上可选取不超过 5个电储能设施参与电力调峰调频辅助服务补偿 市场 机制试点，已有 工作经验的地区可以适当提高试点数量，探索商业化应用，推动建立促进可再生能源 消纳的长效机制。 2016年 6月 20日， 国家发改委、工信部、能源局联合印发了关于 中国制造 2025 能源装备实施方案 的通知 。通知中，确定了 储能装备 等 15个领域的发展任务，并 明确资金支持、税收优惠、鼓励国际合作等五大保障措施。其中储能装备方面，涉及 了抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、液流 电池、锂电池、超级电容器等方面。 同 时，通知中“ 在储能装备方面，高性能铅炭电池储能装备就是要进行技术攻关的重 点项目之一。其目标为研究高导电率、耐腐蚀的新型电极材料设计、合成和改性技术， 以及长寿命铅炭复合电极和新型耐腐蚀正极板栅制备技术，掌握铅炭电池本体制备技 术，开发长寿命、低成本铅炭电池储能装置。 ”对铅碳电池在储能领域内的未来发展方 向给予 了 明确的表述。 我们认为 ， 蓄势待发， 2016年将 是 储能领域 最突出的表现。 储能在整个电力价值链 上起到至关重要的作用。它的作用涉及发电、传输、分配 乃至终端用户 --包括居民用电以及工业和商业用电。 在发电端，储能系统可以用于快速 响应的调频服务及可再生能源如风能、太阳能对于终端用户的持续供电，这样扬长避 短地利用了可再生能源清洁发电的特点，并且有效地规避了其间断性、不确定性等缺 点；在传输端，储能系统可以有效地提高传输系统的可靠性 ； 在分配端，储能系统可 以提高电能的质量；在终端用户端， 储能系统可以优化使用电价，并且保持电能的高 质量。随着分布式电源的发展和智能电网 的提出，储能系统的作用将会更加重要。 行业策略报告 P 8 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 1全球电化学储能项目累计装机规模 图表 2中国电化学储能项目累计装机规模 资料来源 CNESA项目库， 2015，太平洋证券整理 资料来源 CNESA项目库， 2015，太平洋证券整理 图表 3全球储能装机预测 资料来源 彭博新能源财经 ，太平洋证券整理 行业策略报告 P 9 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 4 全球各类储能规模预测 资料来源 互联网 ，太平洋证券整理 图表 5电化学储能将呈现星星之火可以燎原之势 资料来源 互联网 ，太平洋证券整理 行业策略报告 P 10 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 6储能在整个电力价值链中的作用 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 二、 储能技术 百家争鸣、百花齐放 储能技术一般分为热储能和电储能，未来应用于全球能源互联网的主要是电储能。 电储能技术主要分为物理储能 （ 如抽水蓄能、压缩空气储能 ） 、电化学储能 （ 如铅酸电 池、钠硫电池、液流电池 ） 和电磁储能 （ 如超导电磁储能、超级电容器储能 ） 三大类。 与 市场 不同的是， 基于国外实际的储能 落地 项目，通过查阅大量资料， 我们总结 了 最近几年储能技术的研究进展和各储能技术的特点、相关成本和应用范围。 对比各种储能技术，成熟度和优越性最高的要属 抽水蓄能、 压缩空气储能、氢储、 合成天然气储能，其中 抽水蓄能 占比最高 ，达到 99，占全球发电量的 3。 （一）物理储能 抽水蓄能是当前最主要的电力储能技术。抽水储能电站配备上、下游两个水库， 负荷低谷时段抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存， 负荷高峰时抽水储能设备处于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电。目 前， 世界范围内抽水蓄能电站主要集中分布在美国、日本和西欧等国家和地区，并网总装 机容量超过 7000 万千瓦 。而美国、日本和西欧等经济发达国家抽水蓄能机组容量占 行业策略报告 P 11 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 到了世界抽水蓄能电站总装机容量的 70以上。近年来，世界大型抽水蓄能电站的应 用案例主要有日本神流川电站 （ 装机 282 万千瓦 ） ，美国落基山电站 （ 装机 76 万千 瓦 ） ，德国金谷电站 （ 装机 106 万千瓦 ） 。 目前， 日本有 41 座抽水蓄能电站 ， 装机容 量 24.65 GW， 占日本发电总装机容量 10 以上。在日本 抽水蓄能电站 主要 功能在于 调 峰、调频、填谷、瞬时运行的事故备用能力以及经济性蓄水。美国抽水蓄能电站年发 电利用小时数差别 很大 ， 部分电站年发电利用小时数较高 , 最高达 1953 h， 在系统中 主要承担调峰填谷、 促进电力系统合理经济运行的任务。 有一半抽水蓄能电站年发 电利用小时数少于 1000 h， 最少的全年仅 34 h， 它们在系统中除参加调峰 ， 主要担负 调频、调相、提高电压稳定性和供电质量并承担事故备用。 压缩空气储能也是一种物理储能形式。储能时，压缩机将空气压缩并存于储气室 中，储存室一般由钢瓶、岩洞、废弃矿洞充当。释能时，高压空气从储气室释放，做 功发电。 目 前全球压缩空气储能装机约 40 万千瓦。压缩空气储能技术研究始于 20世 纪 40 年代， 70 年代后，德、美等 国相继投运压缩空气储能系统，将几十至一百多个 大气压的空气储存于矿 洞或地下洞穴，释能时采用天然气补燃的方式通过燃气轮机发 电 。压缩空气储能技术术比较成熟，但大规模的应用需要洞穴储气，选址有一定困难， 2000 年后全球无新增商业化运营的案例。 飞轮储能主要应用于为蓄电池系统作补充，如用于不间断电源 /应急电源、电网调 峰和频率控制。飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起 来，在需要时飞轮带动发电机发电。近年来，一些新技术和新材料的应用，使飞轮储 能技术取得了突破性进展， 例如磁悬浮技术、真空技术、高 性能永磁技术和高温超 导技术的发展， 极大地降低了机械轴承摩擦与风阻损耗 ； 高强度纤维复合材料的应用， 飞轮允许线速度大幅提高，大大增加了单位质量的动能储量 ； 电力电子技术的飞速发 展，使飞轮储存的能量交换更为灵活高效。 氢 储能 是近两年受德国等欧洲国家氢能综合利用后提出的新概念。 氢储 已被证明 是最有前途的储能技术之一，因为它 适用 范围较 为广泛，如交通和电力。 同时 ， 结合 可再生能源或低碳能源技术 ，氢储 可以减少温室气体排放。此外， 氢储 能够 有效地整 合了大量的间歇性风能。 氢储能可看作是一种化学储能的延伸，其基本原理就是将水 电解得到氢气和氧气。以风电制氢储能技术为例，其核心思想是当风电充足但无法上 网、需要弃风时 ， 利用风电将水电解制成氢气 （ 和氧气 ） ， 将氢气储存起来；当需要电 能时 ， 将储存的氢气通过不同方式（内燃机、燃料电池或其他方式）转换为电能输送 上网。通常所指的氢储能系统是电 -氢 -电的循环，且不同于常规的锂电池、铅酸电池。 行业策略报告 P 12 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 其前端的电解水环节，多以功率（ kW）计算容量，代表着氢储能系统的 “充电 ”功率； 后端的燃料电池环节，也以功率（ kW）计算容量，代表着氢储能系统的 “放电 ”功率； 中 间的储氢环节，多以氢气的体积（标准立方米 Nm3）计算容量，如换算成电能容量， 1Nm3氢气大约可产生 1.25kWh电能，储氢环节的容量大小决定了氢储能系统可持续 “充 电 ”或 “放电 ”的时长。目前欧、美、日等都制定了氢能发展战略和详细的计划，并在迅 速而有步骤地推进。  欧盟 实现不依赖化石能源的可持续发展目标的其中重要一环就是实现 Power-to-Gas（ P2G）技术路线，即把可再生能源以氢气或甲烷等方式大规模 储存起来并加以应用。根据德国制定的氢能与燃料电池计划中的 “氢的生 产和配送 ”部分分析，德国目前的发展进度已经 大大提前。德国一些大型能源 电力公司，如 EON和 ENERTRAG等都在政府的宏观指导和具体支持下积极实 施 P2G项目，以期最终实现利用风能等可再生能源的大规模制氢，这将是今后 大规模利用风能最有前景的技术路线之一。下一步德国计划开展更大规模的 20-50MW风力发电制氢的 P2G示范项目，为未来的氢能源经济培育基础。  日本可能是世界上最接近氢社会的国家。这并不单单是因为燃料电池汽车 （ FCV）的产业化，而是因为全世界燃料电池进入千家万户的国家只有日本。 2009年，家用燃料电池 “ENE-FARM”的上市在全球开了先河。这 种电池利用 煤气和煤油提取氢气，注入燃料电池中发电。发电时产生的废热用来烧水、 泡澡和地暖使用，能源效率超过 9成。 ENE-FARM的主机由松下和东芝制造， 通过东京瓦斯、大阪燃气、吉坤日矿日石能源等公司销售。截至 2015年 1月底， 松下在日本全国已累计出货约 5.2万台 ENE-FARM。 公开的相关研究资料也分析了氢储的技术领域的适用性问题。氢储技术在选择、 设计、建造和运营等方面具有一系列标准，具体包括安全标准、终端使用标准、运 营标准以及经济性标准。 从目前储能技术研究的角度看，大量的热储研究领域集中在 熔盐存储 、矿 层存储、 低温储能，室温离子液体 储能 ，并利用相变材料 储能 。 典型的热储能是熔盐储能。 熔 盐储能 技术早于 1995年在美国的 Solar Two塔式示范电站上进行了示范应用，并在 2009 年西班牙装机 50MW的 Andasol1槽式电站上进行了首次成功的商业化应用，自此开启了 熔盐储热的商业化之门。虽然其技术仍在发展之中，但熔盐技术固有的缺陷看起来比 较难以克服，如有成熟应用的二元太阳盐的凝固点过高，导致其寄生性能源消耗过高； 熔盐的腐蚀性对熔盐系统的设备材料要求较高，导致系统投资成本较高等。目前，熔 行业策略报告 P 13 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 盐技术正从两个方面发力来寻求 更大的突破，一方面即革新熔盐的成分配比，采用低 熔点熔盐等，另一方面即推进熔盐工质直接吸热传热技术的研发。 图表 7 抽水储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 10MW-GW 65-80 30 80-200美元 /kwh 商业化 地理位置的局 限性，建设期 长，投资成本 较高 2 2个不同海拔高度的 水库 100-5000MW 能量密度 0.5-1.5wh/kg 75-85 40-60 7000-22000Z AR/kW 500-1000ZAR /kwh 技术成熟，寿 命长 资料来源 公开资料 ，太平洋证券整理 图表 8 压缩空气储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 100MW -GW 60-79 30 50-110美元 /kwh 示范项目，地 理位置局限， 需要燃气轮 机系统，污染 2 双缸、双级空压机 进气压力 2.6巴 出口氢气压力最大 240 bar 空气驱动压力 6.3bar 7.5kW 3 电动机 /发电；高低压涡轮； 空气压缩机在地下洞室地 质或盐洞 操作 ；气压 4-8 MPA在非高峰时间和 在 高 峰期 通过 使用天然气的混 合气点火 释放 储能 。 3-400M W.能量 密度 30-60W h/kg 50-89 20-60 4000-22000Z AR/kW. 20-1000ZAR/ kWh. 技术成熟，高 容量，长寿命 地理位置特 殊，投资成本 高，建设期 长，需要燃气 输入 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 图表 9 飞轮储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 1-100kW 90 20 300-5000美元 /kWh 商业化 能量密度低， 初始投资成本 高。 2 在非高峰期 通过电动 机 /发电机系统 作用 下推进 飞轮 旋转储 能 ； 高峰期 释放的能 量通过飞轮的惯性。 0.25MW 能量密度 10-30Wh/kg 93-95 15 4000ZAR/kW. 55000ZAR/k Wh 功率密度高， 电压平稳 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 行业策略报告 P 14 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 10 热储的特点 技术类 项目 温度区间 密度 寿命 技术成熟度 优点 缺点 显热储能 1 水箱温度 100oC 储存温度 50oC 低 水库 0.2GJ/m3 平均值冷热温度 范围 120-450/133-1200 oC时， 52-600kWht/m3 长 商业化 密度 770-3000kg/m3 热容量 0.85-2.6KJ/Kg 低成本（ 1-80 美元 /kWht）， 可靠，应用简 便 热损失高，需 要空间大 相变储能 2 石蜡烃 介质 20-40 oC 水合盐介质 30-80 oC 低温区间中等 0.3-0.5 GJ/m3 根据介 质的不 同有限 根据介质 ,商业 化 储能密度中 等 （高） ，体 积小，短距离 运输 低导热 性， 腐 蚀性材料 ，热 损失高， 化学热储 3 20-200oC 0.4-3 GJ/m3 取决于 反应物 的降解 和副反 应 研究和示范 低热损失，储 期长，长距离 运输 投资成本高， 技术复杂 热储技术特点 效率 30-60 规模 0-300 MW 能量密度 80-250Wh/kg 投资成本 33-500ZAR/kWh, 2000-3000ZAR/k W 5-40年 技术成熟 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 图表 11 氢储的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 通常 108A和 48V 氢气量 1.2Nm3/h 氢气纯度 99.7 运行条件 6bar, 80 oC,30KOH 5.2kW 131Wh/kg 氢气产生时平 均 69 电力产生时 48 总贮氢装置的能 量密度 贮氢容量 0.82 重量能量密度 0.27kWh/kg 体积能量密度 0.15kWh/l 储能密度是 关键因素。 类似于锂离 子电池 燃料电池，高 压下的氢气 储能的能效 43。 2 氢燃料电池 0-50MW 放电时间秒至 24小时 5-15 10000美元 /kW,6000-200 00美元 /kWh 能量密度较 高 （ 0.6-1.2kWh /kg） ,范围 kw-MW级 别，环境友好 成本高（ 6-20 美元 /kWh） 往返冲程的 效率低 （ 20-50） 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 行业策略报告 P 15 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 （二）电化学储能 电力需要大规模的储能系统。决定储能系统的关键因素包括成本、寿命、效率、 功率和能量密度等。 目前，电化学储能的载体是电池。与其他储能方式相比，在适用 性、效率、寿命、充放电、重量和便携式方面，电池更具有优势。锂 离子电池是最有 前途 的电储能方式之一，但是目前适用性局限于小型电子设备。 从现有文献中涉及到 的电化学储能落地项目看， 电化学储能 各类技术特性中，能量密度范围较广，从 10Wh/kg （比如铅酸电池和 全矾氧化还原液流电池 ） --1350Wh/kg和 13000Wh/kg（ 锌空气电池 和 锂空气电池 ） 。 目前，没有任何一种电池技术能满足所有的技术要求。从现有文献中涉及到的电 化学储能落地项目看，短期内钠硫电池、锂离子电池和铅碳电池技术 较为成熟并且进 一步 加速 技术创新 ， 投资 成本小于 250美元 /kWh，系统效率高于 75。而且，长期来看， 结合新材料和先进 系统 的 开发 ，新型电池技术的成本可能会进一步下降，达到小于 150 美元 /kWh和效率进一步提高，达到高于 80。 图表 12 铅酸电池储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 1-1000Ah， 能量密度 30-50Wh/kg kW-10MW级别 70-97 3-12 200-400美元 /kWh 超电池系统 500美元 /kWh 阀控式铅酸系统 200 美元 /kWh 碳加入负极 有利于增加 寿命 改性碳作为 负极提高充 放电 50-60。 规模化 铅中毒，硫酸 影响电化学 性能，爆炸 大规模储能 有限 2 湿铅酸电池电能 储存密度 30Wh/kg。 电能储存密度 80Wh/l 阀控铅酸蓄电池 电能储存密度 40Wh/kg。电能储 存密度 180Wh/l 效率高 3 0-40MW 能量密度 30-50Wh/kg 70-90 5-15 3000ZAR/kW 4000ZAR/kWh 技术成熟 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 行业策略报告 P 16 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 图表 13 锂离子电池储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 能量密度 75-200Wh/kg 功率密度 150-315W/kg 85-98 5-15 300-500美元 /kWh 能量密度高 自放率低 （ 1000次） 温度范围广 （充电 -20-60 oC，放 点 -40-65 oC） 成本高，耐热 性有限，自保 能力有限 ，需 要保护系统 防止电池泄 露等 2 电能储能密度 150Wh/kg 250Wh/l 3 能量密度 75-200Wh/kg 0.1MW 85-90 5-15 44000ZAR/kW 27000ZAR/kWh 能量密度和 功率密度高， 寿命长，效率 高 初始成本高 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 图表 14 钠硫 电池储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 能量密度 150-240Wh/kg 150-230W/kg 75-90 5-15 300-500美元 /kWh 调峰、载荷均 衡 高腐蚀性，需 要额外的安 全保护 2 能量密度 150-240Wh/kg 0.05-8MW 80-90 10-15 11000-33000ZAR/kW 3000-5000ZAR/kWh 能量密度高 相对商业化 程度。效率高 聚合物或有 机溶剂 作为 电解液， 高工 作温度 初始成本高， 安全隐患 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 图表 15 全矾 氧化还原液流电池 储能的特点 项目 结构或规模 功率 效率 寿命 年 投资成本 优点 缺点 1 大规模 10kw-10MW 能量密度 10-30Wh/kg 75-85 10年，或 12000次 / 年 150-1000美元 /kWh 工作温度低 （ 10-40oC） 高充放性能， 低成本，便携 式，安全 能量密度低， 电极泄露，腐 蚀性，成本 高； 2 能量密度 10-50Wh/kg 0.3-15MW 75-85 5-15年 7000-16000ZAR/kW 2000-11000ZAR/kWh 密度较高，更 新容易 相对昂贵，开 发中 资料来源 公开资料 ， 太平洋证券整理 从所列举的各种储能落地项目来看， 储能技术的关键参数主要包括额定功率、 额 行业策略报告 P 17 报告标题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 守正 出奇 宁静 致远 定 能量、响应时间、能量密度、功率密度、运行温度、自放电、寿命、循环次数和相 应成本，其中最关键的因素是能量密度、功率密度和充放电特性。 从能量密度的角度 看，能量密度低的储能技术包括超级电容、抽水蓄能和飞轮蓄能等，能量密度高的是 压缩空气储能、热储和电池。 另外，超级电容、超导磁储能、飞轮储能和中小型电池 放电时间短。抽水蓄能、空气压缩储能、大型电池和氢储具有大功率和能量容量，放 电时间可持续几小时甚至几周时间。相比较于其他储能技术而言，超导磁储能、超级 电容、抽水蓄能、压缩空气、电池和液流电池的循环效率较高。 图表 16 各储能技术特性综述 技术类型 额定功率 MW 放电时间 ms-h 综合效率 功率密度 W/kg 能量密度 Wh/kg 储能时间 自放电 每天 寿命 年 循环次数 次 PHS 10-5000 1-24h 0.7-0.82 0.5-1.5 小时 -月 忽略 50-60 20000-50000 CAES地 下 5-400 1-24h 0.7-0.89 30-60 小时 -月 小 20-40 13000 CAES（地 上） 3-15 2-4h 0.7-0.9 小时 -天 小 20-40 13000 Flywheel 0.25 Ms-15m 0.93-0.95 1000 5-100 秒 -分 100 15-20 20000-100000 Lead-acid 20 s-h 0.7-0.9 75-300 30-50 分 -天 0.1-0.3 5-15 2000-4500 NaS 0.05-8 s-h 0.75-0.9 150-320 150-250 秒 -小时 20 10-15 2500-4500 ZEBRA 50 2-5h 0.86-0.88 150-200 100-140 秒 -小时 15 15 2500-3000 Ni-Cd 40 s-h 0.6-0.73 50-1000 15-300 分 -天 0.2-0.6 10-20 2000-2500 Li-ion 0.01 m-h 0.85-0.95 50-2000 150-350 分 -天 0.1-0.3 5-15 1500-4500 VRFB 0.03-3 s-10h 0.65-0.85 166 10-35 小时 -月 小 5-10 10000-13000 Zn-Br 0.05-2 s-10h 0.6-0.7 45 30-85 小时 -月 小 5-10 5000-10000 Fe-Cr 1-100 4-8h 0.72-0.75 10-15 10000 PSB 15 s-10h 0.65-0.85 小时 -月 小 10-15 2000-2500 SMES 0.1-10 Ms-8s 0.95-0.98 500-2000 0.5-5 分 -小时 10-15 15-20 100000 Capacitors 0.05 Ms-60m 0.6-0.65 100000 0.05-5 秒 -小时 40 5-8 50000 SCES 0.3 Ms-60m 0.85-0.95 800-23500 2.5-50 秒 -小时 20-40 10-20 100000 Hydro燃 料电池 0.3-50 s-24h 0.33-0.42 500 100-10000 小时 -月 忽略 15-20 20000 注 PHS-抽水蓄能； CAES