20160803-莫尼塔投资-电化学储能：解锁中国可再生能源消纳牢笼

2016-08-03 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 电化学 储能解锁中国可再生能源消纳牢笼 核心提示 刘 晓宁 CAIA, ERP 021-51167221 henryliucebm.com.cn 陈 秋祺 021-51167243 qiuqichencebm.com.cn 林良 樟 021-51167252 liangzhanglincebm.com.cn 丁盈盈 yingyingdingcebm.com.cn 感谢莫尼塔研究大宗商品和能源组 实习生金圻烨对本报告 所作 贡献 中国可再生能源发展继续提速，却受困于愈发严峻的消纳牢笼。德国通过可再生能源法 案修正案， 大力发展储能技术，以期缓解 其 可再生能源相对过剩局面。储能技术作为可 再生能源完美补充，是打破我国风光消纳困局关键之一。“十三五”规划纲要（草案） 明确提出加快发展中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏发电 。 具有灵活 性 、强适 应性、高能量和功率密度的电化学储能是分布式发电最佳搭配。广阔的市场空间，迅速 下降 的储能成本 和 接连出台的催化性 政策，三重 动 力将助 推 电化学储能加速发展。 我们 认为铅炭电池 和锂电池因其 成本 和 技术 优势 ， 短期内会 继续占 据 电化学 储能 的绝大部 分 市场。 但 长远来看，随着技术 进一步 成熟和成本 持续 降低，液流电池这匹黑马 也 必将 在未来储能市场争得一方天地。推荐关注南都电源（ 铅炭电池 ），阳光电源（锂电池） 和中电鑫龙（ 锌溴 液流电池）。 报告摘要 困兽之斗，中国可再生能源发展 VS 消纳牢笼 今年 1-5 月份全国风电、光伏发电 累计 新增设备容量分别达到 447.72 万千瓦、 791.12 万千 瓦，同比去年分别增加 18.06、 85.47； 但 过快增长的可再生能源 却 受困于愈发严峻的 消纳牢笼，今年一季度，全国平均弃风率攀升至 26，甘肃和新疆 两地 弃光率 分别达 39 和 52， 风光消纳问题 较去年更为恶劣。 前事不忘，德国可再生能源发展 经验 今 年 6 月 15 日 ，德国正式通过 可再生能源法案修正案，提出从 2017 年开始取消可再生能 源发电补贴，减缓可再生能源装机容量建设。政府批准一项为期 10 年、总金额达 4 亿欧元 的研究项目大力发展 智能电网中的 储能技术，以期促进发电、送电、储电、用电均衡发展， 解决 其 可再生能源瞬时性消纳问题。 后事之师，中国 破解 可再生能源发展 消纳困局 大量可再生能源并网 将 降低电能质量，增加调峰压力，影响电力系统安全稳定运行。储能 技 术 具有稳压、调频、削峰填谷作用，可有效解决可再生能源并网困难，电能质量不稳定等问 题，对化解弃光、弃风，破解行业困局有举足轻重的作用。 因地制宜电化学储能时代大幕揭开 “十三五”规划纲要（草案）明确提出加快发展中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏 发电 。 具有 灵活性、强适应性、高能量和功率密度 的电化学储能是分布式发电最佳搭配， 铅 炭电池 、锂电池和 全钒 液流电池 将 是短 、 长期内储能市场的主要亮点。 三重推力助电化学储能加速发展 我们认为，储能风口将至， 与分布式发电高度契合的电化学储能 即将 迎来 一段 爆发 式 增长， 广阔的市场空间，迅速降低的储能成本与 接连出台的催化性 政策， 将会是推动电化学储能 加 速发展的 三大 主要动力。 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 1 困兽之斗， 中国可再生能源发展 VS 消纳 牢笼 面对 全球日益严峻的能源与环境 问题，可再生能源成为世界各国应对 能源安全和环境保护， 实 现可持续发展的共同选择。“十二五 ” 期间，我国可再生能源飞速发展，截至 2015 年底，全国 风电、光伏发电装机容量分别达到 14536 万千瓦、 4318 万千瓦，双双跃居世界第一。 2016 年以来，我国可再生能源 建设 仍旧迅猛，据国家能源局统计， 2016 年 1-5 月份全国风电、光 伏发电 累计 新增设备容量分别达到 448 万千瓦、 791 万千瓦，同比 2015 年 1-5 月份分别增加 18.1、 85.5。 图 1 2013-2016 年 我国风电、光伏发电 1-5 月份 累计 新增装机容量 （来源 Wind，莫尼塔研究 ） 然而， 由于 我国可再生能源 发展 缺乏统筹规划，建设规模与当地负荷不匹配 ， 电源调峰能力 弱 和 相应 配套电网 建设 滞后 等问题 ， 使得 高速发展的可再生能源 受困于愈发严峻的 消纳 牢笼 。国 家能源局统计 数据 显示， 2015 年我国全年平均弃风率 为 15，弃光电量 50 亿千瓦时， 甘肃 和新疆 两地 弃光率分别为 31和 26。 2016 年第一季度，全国平均弃风率更是攀升至 26， 弃光电量 19 亿千瓦时，甘肃和新疆 两地 弃光率分别达 39和 52， 风光消纳问题 较去年更为 恶劣。 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 2013年 1-5月 2014年 1-5月 2015年 1-5月 2016年 1-5月 风电累计新增装机容量（万千瓦） 光伏发电累计新增装机容量（万千瓦） 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 2 图 2 2015 年 全年、 2016 年第一季度全国平均弃风率及甘肃、新疆 两地 弃光率 （来源 公开 数据 ，莫尼塔研究 ） 前事不忘 ， 德国 可再生能源发展 经验 作为全球能源转型最具雄心的国家，德国可再生能源在政府大力扶持下高速发展。从发电量来 看，过去 10 年间，德国可再生能源发电量翻了 3 倍，其中 2015 年可再生能源发电量增长 19，是 10 年来增长最多的一年，目前德国有约 33电力来自可再生能源发电。从装机容量 来看，截至 2015 年底，德国可再生能源装机容量排名世界第三，仅次于中国与美国，其中风 电装机容量达 45 吉瓦，光伏发电装机容量达 40 吉瓦，按 92 吉瓦 的 可再生能源装机容量计 算，德国人均可再生能源装机容量已达到 1.1 千瓦 /人，是其他任何大型经济体的 2 倍以上。 图 3 2015 年全球可再生能源发电装机 排名 前七位的 国家 （来源 公开数据 ，莫尼塔研究 ） 15 26 31 39 26 52 0 10 20 30 40 50 60 2015年全年 2016年第一季度 平均弃风率 甘肃弃光率 新疆弃光率 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 中国 美国 德国 日本 印度 意大利 西班牙 吉瓦 生物质发电 地热发电 光伏发电 光热发电 风电 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 3 优厚的可再生能源 发电 补贴方案虽然 刺激了德国风电、光伏发电等 可 再生能源装机容量的大幅 增长，但过快的 增 长也使电网面临着 巨大 的压力。随着可再生能源发电 量占比提高，过度的补 贴政策和相对滞后的电网建设， 德国可再生能源 陷入 相对过剩 的局面 。 2016 年５月８日下午 1 点 ，晴朗大风天气令德国可再生能源 发电量创下历史新高，瞬时发电量占到了全国需求电量的 87％ ，同时 火电与核电 因 其延迟特性仍在继续发电， 导致 全国发电量大于需求电量，出现连续 几个小时的 “负电价”现象 。 为修正 本国 可再生能源发展过程中已经出现 和 未来可能出现的偏差，德国于 2016 年 6 月 15 日 正式通过了可再生能源法案修正案，提出从 2017 年开始取消 可再生能源发电 补贴 ，减缓可再 生能源 装机容 量增长速率 ， 2025 年前将可再生能源发电量占比控制在 45以内。 另外 ，德国 政府 还 批准了一项为期 10 年、总金额达 4 亿欧元的 关于智能电网 中 储能技术的 研究项目，以 期 促进发电、送电、储电、用电 均衡发展， 解决可再生能源 的瞬时 性 消纳问题。 后事之师， 中国 如何 破解 可再生能源 消纳 困局 与德国情况 类似 ，中国的可再生能源发电也面临着增长过快，发电、送电、储电、用电 发展不 均衡所带来的消纳难题。而 相比德国， 我国 情况 更为 严重，可再生能源处于绝对过剩 阶段 ,例 如， 甘肃省新能源装机 1862 万千瓦， 而 2015 年甘肃省最大负荷仅为 1303 万千瓦，仅新能 源装机 就 已经超过了本地最大用电负荷 。 从 德国可再生能源 发展策略 来看 ， 储能技术 是解决 可再生能源 消纳问题的关键之一。 可再生能 源具有波动性、间歇性和随机性的特点， 当风电和光伏发电达到较高比例时， 这些特性 会 提高 可再生能源 并网难度，降低电能质量，增加调峰压力，影响电力系统 安全稳定运行。而储能系 统具有稳压、 调频、削峰填谷等作用，可 有效地解决 可再生能源 并网困难 ， 电能质量不稳定等 问题， 对化解弃光、弃风，破解行业困局有举足轻重的作用。 百花齐放 储能技术现状 储能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。通常说的储能是指针对电能的存 储，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， 按 照其具体方式可分为机械 储能 、电磁 储能 与 电化学 储能 三大类 。 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 4 图 4 储能技术分类 （来源 公开数据，莫尼塔研究 ） 表 1 主要储能技术 （来源 公开资料，莫尼塔研究 ） 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 5 因地制宜 电化学 储能 时代 大幕揭开 2016 年 3 月 8 日，“十三五”规划纲要（草案）正式公布，草案第 24 条明确指出“加快发展 中东部及南方地区分散式风电、分布式光伏发电。”中东部及南方地区是全国用电负荷中心， 同时也是分散式风电与分布式光伏发电的主要集中地区，相较于规模化集中式风电和光伏发 电，更加高效的分散式风电、分布式光伏发电建设是缓解风光消纳困局的有效途径。 由 表 1 可 看出， 虽然机械储能如抽水蓄能、压缩空气储能具有规模大、循 环寿命长和运行费用 低等 优势 ，但是需要特殊的地理条件和场地，建设 局限性较大，且一次性投资费用较高，不适 合较小功率的分布式发电系统。 所以 从发展水平及实用角度来看， 电化学储能 除了能量和功率 密度高 外，在规模和使用环境上也有很强的灵活性， 更适合 搭配 分布式发电系统，具有更为广 阔的应用前景。 从 现有 的 电化学储能落地项目来看 ，主流的 铅炭电池 和锂电池因 其 技术成熟 和 成本 优势， 占据 我国电化学储能 装机容量 的 80以上 。 近年，一种 通过液态活性物质发生氧化还原反应来实现 电能与化学能的 相互转化 的 电化学储能装置 液流电池，进入 人们的视线 。 图 5 液流电池技术原理 （来源 公开数据，莫尼塔研究 ） 表 2 全钒电池 vs 锌溴电池 优势 缺陷 应用场合 全钒液流电池 容量大、循环密度寿 命长 能量密度低、体积大、 成本高 电厂调峰、大规模 可再生能源并网 锌溴液流电池 能量密度高、成本 低、可灵活配置 自放电率高 用户侧 （来源 CNESA，莫尼塔研究 ） 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 6 全钒电池和锌溴电池是液流电池两种主要技术类型，其具有功率和容量相互独立、循环寿命 长、可以深度充放电、安全性好等优点，可适用于电厂调峰、可再生能源并网、分布式发电及 微电网等多种场合。 中科院大连化物所从 2000 年开始就致力于液流电池的技术开发与应用。 目前， 中科院大连化 物所 自主研发的 2kW 全钒液流电池已成功实现 10000 次以上 的 充 /放电循环； 此外，其 在锌 溴液流电池 的 电极与膜材料方面也取得重大突破， 单电池在 80mA/cm2 的电流密度下，能量 效率超过 80，大 幅度提高了 锌溴液流 电池性能。 虽然 目前 ， 如何进一步 提高 能量效率和系统的可靠性、降低 成本 、 开发高性能电池材料、优化 电池结构设计 和 降低电池内阻 仍 是液流电池大规 模普及商业化应用的关键所在 。但 随着整个储 能行业规模的扩大， 技术 不断 成熟和成本 进一步降低，液流电池这匹黑马必将在未来 储能市场 争得一 方 天地。 三重推力助 电 化学储能 加速发展 1市场 空间巨大 ， 2016 年 5 月 12 日中关村储能产业技术联盟发布 的 储能产业研究白皮书 2016显示，截至 2015 年底， 我国 累计运行 电化学 储能项目 118 个，累计装机规模 105.5 兆 瓦，占全球 电化学 储能项目总装机的 11，仅次于美国与日本，年复合增长率 2010-2015为 110，超过全球的 6 倍 。 表 3 2020 年我国储能装机规模预测 应用领域 装机规模 （吉瓦） 常规情景 理想情景 大规模集中式可再生能源 5.4 9.0 分布式发电及微电网 8.0 13.5 调频辅助服务 1.0 1.2 延缓输配电扩容升级 0.1 0.5 总计 14.5 24.2 注上述预测包含集中式光热电站储热项目，但不包含抽水蓄能 （来源 CNESA，莫尼塔研究 ） 根据白皮书预测，到 2020 年，中国分布式发电及微电网储能装机规模，在理想情景下将 达 13.5 吉瓦 ； 在常规情景下也将达 8.0 吉瓦，可见我国电化学储能市场空间巨大。 2成本降低迅速 ， 目前，业界普遍关注的 仍 是电化学储能成本问题， 尽管现在电化学储能成 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 7 本依旧高昂，但在过去五年，电化学储能已经降低了将近 50。以 铅酸电池演进出来的 铅炭电 池 为 例，随着产品循环寿命的不断提高及系统综合成本的不断下降，南都电源 的 铅炭电池 现在 的充放度电成本 已接近 0.5 元 /千瓦时 ，已经具备商用经济性， 可 不依赖补贴实现商业化应用。 行业机构 GTM Research 发布报告称，由于关键零部件价格的下降，预计未来 5 年内，储能系 统的成本有望下降 41。 图 6 电化学储能度电成本 注此处考虑铅酸电池的可回收性，以传统铅酸电池成本 30可回收计算 （来源 南都电源 ，莫尼塔研究 ） 3政策 催化剂释放 ， 随着我国促进可再生能源消纳 、准许储能技术参与电网应用等 相关 政策 的 相继 落地和中东部及南方地区分布式发电 建设 的 逐步 开展， 与分布式发电高度契合的电化学 储能 必 将 受到各项政策的催化作用，迎来 一段 爆发性 增长。 1 0.45 0.83 1.87 0.72 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 电化学储能度电成本（元 /千瓦时） 传统铅酸电池 铅炭电池 锂电池 钠硫电池 全钒液流电池 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 8 推荐标的 南都电源（ 300068） 阳光电源（ 300274） 中电鑫龙（ 002298） 主要技术 铅炭电池 储能 锂电池储能 锌溴液流电池 储能 优势 铅炭电池 成本优势明显 ， 与国家电网电力科学研究 院 合作 的 多个示范项目进 展顺利 。 积极布局储能领域，与三 星合作，成立阳光三星和 三星阳光两家合资公司， 锂电池 储能业务 拓展加 速 。 子公司美能储能系统有 限公司生产的锌溴液流 电池产品已通过中国电 力科学研究院检测，已 具备入围国家电网的条 件 。 市盈率 / PE（倍） 41.57 21.28 40.31 市净率 / PB（倍） 3.95 3.88 3.15 每股收益 / EPS（元） 0.53 1.06 0.40 潜力预期 以华铂科技 为基础，将逐 步开展其他如锂电、电子 类产品领域的回收业务 ,打 造循环经济领域的产业平 台。在新能源行业支持性 政策不断释放和技术进步 的背景下，公司储能规模 将不断增加。 2016 年 7 月 8 日 由阳光三 星年产 2000MWh 储能设 备产线首期正式投产。有 助于完善公司在可再生能 源行业的产业协同和智能 电网等领域的产品应用， 进一步巩固和扩大公司在 新能源行业的市场地位， 增强竞争力。 国内 锌溴 液流电池储能 唯一 A股标的，其锌溴电 池转换效率已经从最初 的 50左右提升至 68 以上的较高水平，具备 初步推动商业化的主要 条件。 数据 更新时间 2016 年 8 月 3 日 行业 分析 莫尼塔 上海 信息咨询有限公司 财新智库旗下公司 A member of Caixin Insight Group 近期报告 2016年 07月 28日 莫尼塔研究 -蓄势待发 氢燃料电池的中国发展路径 - 美国燃料电池客车的发展现状 补充说明 2016年 07月 27日 莫尼塔研究 -蓄势待发 氢燃料电池的中国发展路径 -技术路径之二美国燃料电池客车的发展现状 2016年 07月 26日 莫尼塔研究 -蓄势待发 氢燃料电池的中国发展路径 -技术路径之 三 燃料电池技术的非线性发展 2016年 07月 21日 莫尼塔研究 -蓄势待发 氢燃料电池的中国发展路径 -技术路径之一乘用车的全球对标和发展状况 2016年 07月 18日 莫尼塔研究 -从原油价格变化看商品市场回暖 2016年 06月 30日 莫尼塔研究 -若问钢铁水泥市，也无风雨也无晴 建材行业草调 2016年 06月 27日 莫尼塔研究 -煤炭价格缺乏持续上涨动力，市场将维持弱势平衡 2016年 06月 20日 莫尼塔研究 -经济起飞时的原油需求 -印度样本 2016年 06月 01日 莫尼塔研究 -油价 50美元 /桶的边际供需解读 2016年 06月 01日 莫尼塔研究 -5月建材行业草根调研报告 2016年 05月 16日 莫尼塔研究 -火电过剩之痛 2016年 05月 05日 莫尼塔研究 -4月建材行业草根调研报告 2016年 05月 05日 莫尼塔研究 -进口原油增量去向 2016年 04月 25日 莫尼塔研究 -美国页岩油生产成本分析 免责声明 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