20170518-信达证券-储能系列报告之一：蓄势待发，能源革命

请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 储能 系列 报告之一 蓄势待发，能源 革命 能源化工组 2017 年 5 月 18 日 郭荆璞 首席分析师 刘 强 分析师 马步芳 研究助理 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 信 达证 券 股份有 限 公司 CI ND A SE CUR I T I ES C O . , L T D 北 京市 西 城区闹 市 口 大 街 9 号 院 1 号 楼 6 层 研究 开 发中心 邮 编 100031 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城区闹市口大街 9 号院 1 号楼 邮编 100031 储能 系列 报告之一 蓄势待发，能源革命 能源化工组 2017 年 5 月 18 日  储能有 需求，政策需引导。 目前 我国已经 出台了 多项文件大力支持储能行业发展， 但是限于 我国目前 缺乏 电力交易市场，在现有的电力体制下 ，大部分 地区 居民 及工商业的峰谷价差较 小，无法满足项目成本回收和内部收益率的要求， 储能应用 项目 大多数 仍然 是 示范项目 ， 除 了抽水蓄能以外，国家没有对 其余 储能政策进行直接补贴的政策 。 同时 由于 储能技术的多样 化， 制定不同 技术 的 标准 也 迫在眉睫 。 因此 ， 我国的储能产业还处于 发展 的初级阶段， 行业 的发展需要更多 落实 到操作层面的政策 和 相关技术标准。 目前 部分储能技术较为成熟，同时 下游用户侧有储能的需求，整个产业具有内生性的动力， 政策 和标准的明确有助于内在需求 的释放。  刚需推动 ，成本优先 。 在 现有的 政策 及 技术 条件下， 我们 认为 低成本技术将会占据先发优势， 而刚需应用场景为各储能技术大幅降低成本带来契机。 在技术 端，国内在 抽水蓄能 、铅炭电 池及锂电池这三方面技术积累最多， 应用时间 最长， 使用 规模最大，因此是应用首选。 而在 应用场景端， 由于 政策标准及补贴的缺失， 目前 要大规模使 用储能， 一是 技术本身比较成熟， 成本较低， 二是 应用场景有刚需， 同时 本身有补贴可以覆盖这部分成本。  新能源发电 、 削峰填谷及 新能源汽车拥抱储能。 从技术 和场景结合的角度来看， 我们 认为新 能源发电侧及新能源汽车是刚需应用 ， 在行业发展中将最先爆发 ；其次， 工商业用户的削峰 填谷可以 为用户节约电费，降低峰值容量，在用储能进行削峰填谷后用户可以节约电量电价 和容量电价两部分，效果显著 。 此外 ，新能源汽车 （主要 是锂电池动力汽车 ） 的发展 则 开辟 了 移动式 储能的应用场景， 由于 我国 大多数 经济发达的城市对汽车采取摇号政策， 而 新能源 由于有独立的 摇号 体系 因此 对急于用车的人来说 解决 了燃眉之急，同时目前新能源汽车的 续 航 能力足以满足 个人 非长途旅行的驾驶需求，因此有较大的发展潜力。 对于汽车拥有者来说， 可以在不影响出行的情况下通过 V2G 将 汽车作为移动式的储能 单元 与电网互动，从而达到坐 不出户也能赚钱的目的。 此外 ， 由于我国对 工商业用户采用两部制电价， 其中基本电价只与 当月 的最大 需用量 有关 ， 同时工业企业的 电度电价在 企业成本中占据了较高 的 比例，因此企 业对于降低电价费用有着强烈的诉求 。  技术 适配 应用 场景 是 关键 。 储能 的技术 即使大致分类 也多达十数种，不同的技术特征不同 。 我们认为 没有无用的技术，只有用错场景的 技术 。不同 的 储能技术适配不同的应用场景，如 超导飞轮储能更适宜与 制氢 、储氢搭配，而储热更适合用于光热发电等。每种 技术 的价值 只 本期内容提要 证券研究报告 行业 研究 专题 报告 储能 行业 郭荆璞 首席 分析师 执业编号 S1500510120013 联系电话 86 10 8332 6789 邮箱 guojingpucindasc.com 刘强 分析师 执业编号 S1500514070005 联系电话 86 10 8332 6707 邮箱 liuqiang1cindasc.com 马步芳 研究助理 联系电话 86 10 8332 6702 邮箱 mabufangcindasc.com 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 有 在最适配的应用场景中才能达到最大化。 以 南都电源的铅炭电池为例 ， 由于铅炭的特性使 得其 更 适合能量型应用，同时成熟的技术让铅炭电池价格具有很好的竞争力， 目前 我们保守 估算铅炭储能项目税后 IRR 为 5.2，已经具有一定的商业化价值。  建议关注的公司 综上所述 ， 我们建议重点关注以下公司 锂电池 方面 比亚迪、猛狮科技、 杉杉股份；系统集成及配套方面科陆电子、阳光电源；铅 炭方面南都电源、圣阳股份。  相关 行业 风险 政策 推进 力度不及预期 ；技术进步、成本 下降 不及预期 导致发展缓慢 。 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 目 录 政策大力支持，具体实施标准欠缺 . 1 储能技术百花齐放已具推广基础 . 4 抽水蓄能 最成熟的储能技术 6 压缩空气 系统效率 有待提升 8 飞轮储能 降低成本是关键 9 铅蓄电池 技术成熟，商业化应用有先发优势 . 11 锂离子电池 发展最快，成本优势渐显 11 液流电池 全钒主导，安全第一 . 13 燃料电池 高成本制约大规模商业化 . 14 储热 . 15 储能系统应用场景分析刚需已出现 . 17 发电侧应用 需求类型最多 17 输配侧应用 --需求灵活，效益难算 21 储能技术经济性评价效益逐体现 . 25 建议关注标的 . 27 比亚迪 27 猛狮科技 28 杉杉股份 28 科陆电子 29 阳光电源 29 南都电源 30 圣阳股份 30 表 目 录 表格 1 国内已经出台了不少储能相关政策 . 1 表格 2 不同储能技术特点 4 表格 3 不同储能技术发展状态 5 表格 4 抽水蓄能典型特征 7 表格 5 2015 年大型抽水蓄能电站发电情况 7 表格 6 压缩空气储能技术典型特征 . 9 表格 7 飞轮储能技术典型特征 10 表格 8 铅炭电池典型特征 11 表格 9 锂电池技术对锂消耗量比较 . 12 表格 10 锂离子电池典型特征 13 表格 11 全钒液流电池典型特征 . 14 表格 12 铁铬电池与全 钒电池比较 . 14 表格 13 氢燃料电池典型特征 15 表格 14 储热技术各细分类型比较 . 15 图 目 录 图 1 不同先进储能技术商用化时间不同 2 图 2 2016 年 4 月全球储能累计装机比重 6 图 3 抽水蓄能原理图 6 图 4 压缩空气储能原理图 . 9 图 5 飞轮储能结构 10 图 6 截至 2016 年各类型储能项目数占比（除抽水蓄能之外） . 11 图 7 液流电池反应原理图 . 13 图 8 显热储热系统造价分布 15 图 9 旋转备用容量需求巨大 19 图 10 储能对新能源出力平滑的效果 . 21 图 11 采用储能系统后输出电压保持稳定，提升了电能质量 . 24 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 表格 15 相变材料分类 . 16 表格 16 部分热化学储热系统参数 . 17 表格 17 能量时移典型特征 18 表格 18 容量机组典型特征 18 表格 19 负荷跟踪典型特征 18 表格 20 系统调频典型特征 19 表格 21 备用容量典型特征 19 表格 22 可再生能源出力平滑典型特征 20 表格 23 缓解输配电阻塞典型特征 . 21 表格 24 延缓输配电设备扩容典型特征 22 表格 25 无功支持典型特征 22 表格 26 用户分时电价管理典型特征 23 表格 27 容量费用管理典型特征 . 23 表格 28 提升电能质量典型特征 . 24 表格 29 提升供电可靠性典型特征 . 24 表格 30 不同的储能技术适用于不同应用场景 . 25 表格 31 各区域电网 AGC 补偿办法 . 25 表格 32 储能项目测算条件 26 表格 33 项目经济性测算结果 27 表格 34 储能相关部分上市公司 . 31 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 1 储能 是指使能量转化为在自然条件下比较稳定 的 存在形态，再通过 介质 或者设备 把 能量存储起来以备在需要时释放的过程。 根据 能源 形态不同，储能的形式也多种多样，如将机械能存储在动能或者 势能 中 ， 热能储存在潜热或者显热中。 目前大多数 针对 电力 市场的储能实际上 是 电力储能（ 即 储电） 。 政策 大力支持，具体实施标准欠缺 从 国内的政策看， 自 2009 年 中华人民共和国可再生能源法修正案 中 首次提及 “储能 ”以来 ， 国家 已出台多个文件对储能行 业进行顶层规划 ， 然而从整体上看， 单独 对储能行业 进行 指导 的 政策性 文件数量 仍然不多， 除去 2014 年 针对抽水蓄能出台了 支持政策和补贴标准以外， 直到 2016 年出于解决 “三北 ”地区可再生能源 消纳问题 能源局出台 了 两个 通知， 其主要 针对的 是 电 化学 储能 技术 ，对于储能技术 范围及应用场景限制颇多。 因此在 2017 年 3 月 的 关于促进储能技术与产业健康发展的指导意 见 （征求意见稿）中 ， 国家 对 储能技术和 应用 场景不再做过多的限制 。 但是限于 我国目前 缺乏 电力交易市场，在现有的电力体制下 ，居民 及工商业的峰谷价差较小，无法满足项目成本回收和内部 收益率的要求， 储能应用 项目 大多数 仍然 是 示范项目 ， 除了抽水蓄能以外，国家没有对 其余 储能政策进行直接补贴的政策 。 同时 由于 储能技术的多样化， 制定不同 技术 的 标准 也 迫在眉睫 。 因此 ， 我国的储能产业还处于 发展 的初级阶段，政策大多停 留 在 “支持 ”层面 ， 缺乏 补贴 、 技术 标准 及 构建 商业模式层面 等多样化的 实质 推进 。 表格 1 国内 已经出台了不少 储能 相关 政策 发布时间 政策名称 储能相关内容 2009 年 12 月 中华人民共和国可再生能源法修正案 首次提及“储能”，储能政策被作为国家战略性发展方向。 2011 年 3 月 产业结构调整指导目录 提出大力鼓励与储能相关的产业，包括大容量电能储存技术开发与应用 2011 年 12 月 国家能源科技“十二五”规划 将开发储能和多能互补系统的关键技术，列为能源科技发展目标 2012 年 4 月 太阳能发电科技发展“十二五”专项规划 重点研究分布式太阳能储热技术，高参数熔融盐吸热 --储热塔式发电关键技术及设备，建立 10MW 熔融盐塔式示范电站 2012 年 4 月 风力发电科技发展“十二五”专项规划 重点研究开发风电大规模储能技术 研究新型储能材料，研究大容量、高效率、高可靠性、规模化储能装臵和储能装臵系统集成技术 2012 年 7 月 节能与新能源汽车产业发展规划（ 2012-2020 年） 充分利用发电容量、削峰填谷的作用，在条件允许的情况下，使充换电企业参与调峰、调频，使电动汽车起到储能电站的作用 2012 年 8 月 可再生能源发展“十二五”规划 储能要起到调压、调频控制电力质量，提供后备电源保证供电可靠性等作用 2013 年 9 月 电力系统电化学储能系统通用技术条件 进一步完善了国内电力储能技术标准体系，对即将成立的“全国电力储能标准化技术委员委”提供了强有力的技术支持，将更好地服务、规范我国储 能行业的快速发展 2014 年 11 月 关于促进抽水蓄能电站健康有序发展有关问题的意见 到 2025 年，全国抽水蓄能电站总装机容量达到约 1 亿千瓦，占全国电力总装机的比重达到 4左右。 针对目前我国电力市场尚不完善的情况，为发挥电站的系统效益和作用，现阶段按照发改价格 [2014]1763 号文要求，实行两部制电价政策。 2014 年 11 月 能源发展战略行动计划（ 2014-2020 年 首次将储能列入 9 个重点创新领域之一，要求科学安排储能配套能力以切实解决弃风、弃水、弃光问题 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 2 2014 年 11 月 国家发展改革委关于促进抽水蓄能电站健康有序发展有关问题的意见 坚持自主创新和引进消化吸收相结合，设备制造企业应超前攻关，依托具体抽水蓄能电站建设，实现 500 米水头及以上、单机容量 40 万千瓦级高水 头、大容量机组设计制造的自主化，积极推进励磁、调速器、变频装臵等辅机设备国产化，着力提高主辅设备的独立成套设计和制造能力；启动海水 抽水蓄能机组 设备研究，适时开展试验示范工作。 电力市场化前，抽水蓄能电站容量电费和抽发损耗纳入当地省级电网（或区域电网）运行费用统一核算，并作为销售电价调整因素统筹考虑。 2015 年 7 月 关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见 新能源微电网应重点建设具备足够容量和反应速度的储能系统，包括储电、蓄热（冷）等 微电网内可再生能源装机功率与峰值负荷功率的比值原则上要达到 50以上，按照需要配臵一定容量的储能装臵 2016 年 3 月 能源技术革命创新行动计划（ 2016-2030年） 增强储能调峰的灵活性和经济性 要 重点发展电力储能 研究太阳能光热高效利用高温储热技术、分布式能源系统大容量储热（冷）技术，研究面向电网调峰提效、区域供能应用的物理储能技术，研究面向 可再生能源并网、分布式及微电网、电动汽车应用的储能技术，掌握储能技术各环节的关键核心技术，完成示范验证，整体技术达到国际领先水平， 引领国际储能技术与产业发展。积极探索研究高储能密度低保温成本储能技术、新概念储能技术（液体电池、镁基电池等）、基于超导磁和电化学的 多功能全新混合储能技术，争取实现重大突破。 要求进行先进储能技术创新 2016 年 3 月 “十三五”规划 纲要 八大重点工程提及储能电站、能源储备设施，重点提出要加快推进大规模储能等技术研发应用 2016 年 3 月 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） 积极鼓励储能设施建设，包括鼓励发电、售电企业等投资、规划新能源发电基地时配 臵适当规模 的 电储能设施 、在用户侧建设分布式储能设施，并强 调科学调度运行电储能设施 2016 年 6 月 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 “三北”地区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，发挥电储能技术优势，建立促进可再生能源消纳的长效机制 2016 年 12 月 能源发展“十三五”规划 把提升系统调峰能力作为补齐电力发展短板的重大举措，加快优质调峰电源建设，积极发展储能，变革调度运行模式，加快突破电网平衡和自适应等 运行控制技术，显著提高电力系统调峰和消纳可再生能源能力 积极开展储能示范工程建设，推动储能系统与新能源、电力系统协调优化运行 2016 年 12 月 太阳能发展“十三五”规划 拓展制冷、季节性储热等新兴市场 重点突破高效率大容量高温储热 2017 年 2 月 2017 年能源工作指导意见 建立储能技术系统研发、综合测试和工程化验证平台，推进重点储能技术试验示范 在太阳能光热利用、分布式能源系统大容量储能等领域，推动应用技术产业化推广 推动储能有关标准制（修）订工作 推动完善峰谷电价机制，鼓励用户在低谷期使用电力储能蓄热。 积极推进已开工项目建设 2017 年 3 月 关于促进储能技术与产业健康发展的指导意见 （征求意见稿） 储能能够为电网运行提供调峰、调频、 备 用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段 资料来源 信达证 券研发中心 整理 从 技术的角度看， 能源技术革命创新行动计划（ 2016-2030 年） 对 不同的 储能 技术在近、中、远期分别制定了不同的目标， 可以 看做是对储能技术的战略指导方向， 但是 文件针对的是先进储能技术， 从规划 的时间看，即使是 发展 进度最快 的 分布式 能源系统中的大容量储热 /储冷 系统 也 要在 2020 年商业化推广， 而在此期间，对现有的 储能 技术如何进行支持则并没有提及。 图 1 不同 先进储能技术 商用化 时间 不同 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 3 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 4 资料来源 能源技术革命创新行动计划（ 2016-2030 年） ， 信达 证券研发中心 在 现有的 政策 及 技术 条件下， 我们 认为 低成本技术将会占据先发优势，而刚需应用场景为各储能技术大幅降低成本带来契机。 在技术 端，国内在 抽水蓄能 、铅炭电池及锂电池这三方面技术积累最多， 应用时间 最长， 使用 规模最大，因此是应用首选。 而在 应用场景端， 由于 政策标准及补贴的缺失， 目前 要大规模使用储能， 一是 技术本身比较成熟，成本较低， 二是 应用场景 有刚需， 同时 本身有补贴可以覆盖这部分成本。 从 这个角度看， 新能源 发电侧将是储能爆发的起点，由于风光出力波动大的 特性使得电网中新能源的比例不超过 15， 而以目前风光电站装机量 增速以及 “三北 ”地区弃风弃光的状况来看，风光配储能已 经到了不得不装的地步了。一旦通过储能平滑风光出力曲线，则电网无需再为发电侧的波动担忧，新能源消纳问题也将得到 缓解。 此外 锂电池随着新能源汽车数量的增加而快速发展， 其 成本也在快速下降， 随着 新能源汽车的规模进一步扩大， 锂电 池 的成本将有望持平甚至低于铅炭电池，同时新能源汽车本身也可 看作 移动式储能，未来有着巨大的发展潜力。 储能 技术百花齐放 已具推广基础 从 分类上看，储能可以包括物理储能、 电 化学储能 、 储热、储氢等多种类型 ，不同 类型下有各种细分的储能技术 。 从 技术 成 熟 的角度看，抽水蓄能 发展 了 100 多年 ， 其 技术最为成熟，应用 规模 最大 ， 锂电池 随着 电动汽车的发展也 已经 大规模商业化， 铅蓄电池 则是 经历了从 铅酸到铅炭的技术进化， 目前铅炭电池在电化学 储能制造成本方面 具有 优势 。不同 的储能技术具有不 同的特点， 如 抽水蓄能装机容量大 、 技术成熟 可靠、 适合调峰 ； 而 化学电池 储能技术由于响应时间短，同时可以快速攀升到 最大功率，因此很适合调频 ；高温 超导技术需要极低的温度，对于设备要求高，同时 因为 要保持极低的温度 ， 因此缺乏经济 性，但是 氢气 的储存需要超低温，将制氢和高温超导技术结合就能发挥比较好的作用。因 此 ， 总体上看各种技术都有各自的 应用场景。 表格 2 不同 储能技术特点 分类 细分类别 特点 物理储能 抽水蓄能 采用水、空气、飞轮等作为储能介质，储能过程中介质不发生化学变化 压缩空气储能 飞轮储能 化学储电 铅酸电池 利用化学元素作为储能介质，储能过程表现为充放电，其伴随着介质的化学反应 锂离子电池 液流电池 钠硫电池 燃料电池 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 5 超级电容 储热 显热储热 热能与其他形式的能源之间的转化 相变储热 热化学储热 储氢 气态氢 将制成的氢气储存在储氢装臵中，再通过燃料电池等方式以电能的形式释放。 液态氢 储氢合金 非金属化学储 氢 资料来源 信达证券研发中心 整理 表格 3 不同 储能技术发展状态 分类 基本原理 概念研究 实验研究 原理样机 完整测试 模拟环境 真实环境 定型量产 商业应用 锂离子电池 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 锂硫电池 √ √ √ √ 固体锂电池 √ √ √ √ 锂空气电池 √ √ √ √ 水 系锂离子电池 √ √ √ √ 全钒液流电池 √ √ √ √ √ √ √ √ 其他液流电池 √ √ √ √ √ 钠硫电池 √ √ √ √ √ √ √ √ 钠离子电池 √ √ √ √ √ 镍氢电池 √ √ √ √ √ √ √ √ 铅酸电池 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 双电层超级电容器 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 混合超级电容器 √ √ √ √ √ √ √ 压缩空气 √ √ √ √ √ √ 超临界压缩空气 √ √ √ √ √ √ 飞轮储能 √ √ √ √ √ √ √ 超导电磁储能 √ √ √ √ √ √ √ √ 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 6 抽水蓄能 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 熔融盐储热 √ √ √ √ √ √ √ 相变储热 √ √ √ √ √ √ √ 资料来源 电化学 ， 信达证券研发中心 整理 抽水蓄能 最成熟的 储能技术 截至 2016 年 4 月 ，全球储能总装机容量为 145.92 吉瓦 ，其中抽水蓄能为 142 吉瓦 ，占全部装机容量的 97.16， 化学 电池 储能只占了总装机容量的不到 1。 图 2 2016 年 4 月全球储能累计装机比重 抽水蓄能 9 7 . 1 6 储热 1 . 1 8 压缩空气及飞轮 0 . 9 3 钠基电池 0 . 1 0 铅酸电池 0 . 0 8 液流电池 0 . 0 2 锂电池 0 . 1 2 其他电池 0 . 4 1 资料来源 中国电科院 ，信达证券研发中心 图 3 抽水蓄能 原理图 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 7 资料来源 四川 水利发电，信达证券研发中心 抽水蓄能 已经有 100 年 的应用历史了， 是 目前最成熟、最经济、使用寿命最长的储能模式 ， 目前主要应用于系统调峰、调频 及备用电源领域。 截止 2016 年 底，全国 抽水 蓄能装机容量达到 2669 万千瓦， 占全部电源装机容量的 1.62，而 根据 国务院 能源发展 “十三五 ” 规划 提出 ， 加快大型抽水蓄能电站建设，新增开工规模 6000 万千 瓦， 2020 年在运规模达到 4000 万千瓦。 国家 发改委 关 于促进抽水蓄能电站健康有序发展有关问题的意见 提出 到 2025 年，全国抽水蓄能电站总装机容量达到约 1 亿千瓦，占全国 电力总装机的比重达到 4左右。 抽水蓄能 的特点主要表现为 储能 容量 大 （百兆瓦 起步 ） ， 响应时间相对燃气机组及火电机组要短， 充放电 时间长，循环寿命是 所有储能技术中最长的，因此可以用于 能量时移、 调频、调相、黑启动等。 表格 4 抽水蓄能典型特征 最大调峰能力 响应时间 储能容量 充（放）电时间 效率 循环寿命 应用 200 12 分钟 100MW 810h 7080 4050 年 削峰填谷 调频 调相 旋转备用 快速增荷 黑启动 资料来源 抽水蓄能电站设计 ， 信达证券研发中心 相较于其他 储能技术，抽水蓄能对地理位臵要求高 ， 初始投资资金大 ， 但是由于水轮机组的使用寿命较长， 同时 抽水蓄能的 技术 成熟 ， 设备 的运营和维护简单 ，由于 装机容量大，因此实际度电运维成本极低，因此抽水蓄能 总的 度电成本是现有技术 中最低的 。 表格 5 2015 年大型 抽水蓄能电站 发电 情况 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 8 电厂名称 总装机容量万 kW 机组台数台） 年发电量 亿kWh 利用效率 十三陵蓄能电厂 80 4 6.44 74 潘家口蓄能电厂 27 3 1.61 71 张河湾蓄能电厂 100 4 3.84 81 西龙池蓄能电厂 120 4 6.20 73 蒲石河抽水蓄能电厂 120 4 16.03 82 白山抽水蓄能电站 30 2 0.01 0 宜兴抽水蓄能电厂 100 4 9.37 81 天荒坪抽水蓄能电厂 180 6 16.38 80 桐柏抽水蓄能电厂 120 4 10.60 84 仙游抽水蓄能电厂 120 4 11.27 81 瑯 琊山抽水蓄能电厂 60 4 5.09 81 响水涧抽水蓄能电厂 100 4 8.50 82 响洪甸莆能电厂 8 2 1.47 86 泰山抽水蓄能电厂 100 4 7.08 82 宝泉蓄能电厂 120 4 9.17 80 回龙抽水蓄能电厂 12 2 1.05 71 白莲河蓄能电厂 120 4 4.28 80 黑麋峰抽水蓄能电厂 120 4 6.25 83 广州蓄能水电厂 240 8 24.95 78 惠州 蓄能水电厂 240 8 17.50 80 清远抽水蓄能电站 32 1 0.34 100 总计 2149 84 167.43 78 资料来源 中国水力发电年鉴 ， 信达证券研发中心 整理 压缩空气 系统 效率有待提升 传统 的 压缩空气储能 是 用 电动机驱动多级压缩机将空气压缩并存于储气 单元 中，在能量释放时，将高压气体 从储气 单元释放。 随后 通入多级透平膨胀 做功 ， 完成 空气压力能到电能的转换 。 其 特点 是容量大（ 可 达 100MW 以上 ） 、充放电 时间长 、 单位建 造成本和运行成本较低 、 系统寿命长等 。 但是由于空气储能需要和燃气轮 机电站配套使用， 效率 只能达到 60左右，因此大 大限制了 其 应用范围，同时，启动时间较长 （仅 比火电 启动 时间要短 ） 也限制了其应用场景 。如 德国在 1978 年 就建成了 290MW 装机 容量的 压缩空气 储能电站， 其充气 时间为 8h， 放电时间为 2h，将 补燃所消耗的能量算在内时 系统 效率只有 46。美国 在 1991 年 建成的空气压缩储能电站装机容量为 110MW， 充气时间为 41h，放电时间为 26h， 将 补燃所消耗的能量算在内时 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 9 系统 效率 为 54。 图 4 压缩空气储能 原理图 资料来源 同花顺 ，信达证券 研发中心 表格 6 压缩空气储能技术 典型特征 响应时间 储能容量 充（放）电时间 效率 循环寿命 510 分钟 10MW 48h 60 3040 年 资料来源 信达证券研发中心 飞轮储能 降低 成本是关键 飞轮储能 的特点在于 充电 时将电能转化成动能， 放电 时 将 动能再驱动电机产生电能。 根据 其动能 方程 EJω 2/2 可知 ，飞轮的 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 10 动能与其转速有关 。 相较于 其他 技术， 飞轮储能 的特点在于 几乎 无 摩擦损耗、风阻小 ； 比功率可达 8kW/kg 以上 ， 远远高于 传统 电化学 储能技术 ；其 寿命 主要取决于飞轮材料的疲劳寿命及系统中电子元器件的寿命，目前飞轮储能的使用寿命可达 15 年 以上 ；使用 寿命不受充放电深度影响；运行过程中 无 有害物质产生； 运行 过程中 几乎不需要维护 ；工况 环境适应性好 ， -20℃ 50℃ 下都能正常工作 。 但是 飞轮 储能的主要缺点在于其空载下的能量损失大，每小时超过 2.5。尽管飞轮 储能 理论 能量密度高达 200-400Wh/kg， 但是 在实际应用过程中，限于材料的因素， 安全 稳定运行的飞轮的储能密度通常不高于 100Wh/kg， 此外，价格昂贵也是 影响 飞轮储能推广的因素之一 。 从 技术 研发的角度看， 一方面 将 飞轮国产化以降低成本是大势所趋，另一方面寻求新型飞轮材料 以提升能量密度或者降低成本是飞轮储能应用推广的关键 。总体 上来说，由于飞轮储能属于功率型储能，其应用场景在于 调 频 ，平滑新能源输出波动上， 同时 由于其放电时间较短（ 属于 分秒级应用） ， 目前主要 应用在 UPS 中。 图 5 飞轮储能结构 资料来源 清华大学工程物理系 ，信达证券研发中心 表格 7 飞轮 储能技术典型特征 响应时间 储能容量 充（放）电时间 能量密度（ Wh/kg） 理论上限（ Wh/kg） 效率 循环寿命 20ms 25MW 1ms30min 100 200-400 90 15 年 资料来源 信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 11 铅蓄电池 技术成熟，商业化应用 有 先发优势 铅蓄电池 是指电极由铅及其氧化物制成，电解液 是 硫酸溶液的一种蓄电池 。 目前 市场 上应用最广的是铅酸电池和铅炭电池。 相较 而言， 铅炭电池具有 传统铅酸电池的特点，同时大幅改善传统铅酸电池 各方面 的性能， 铅炭电池 的 优点 主要有 充电 倍率 高、 循环 寿命长（ 是 普通铅酸电池的 45 倍 ） 、 安全性好、可再生利用率高（ 可达 97， 远高于 其他化学电池 ） 、技术 成熟 、 原材料资源 丰富 、成本 较低（ 投资 成本 为 12001600 元 /Wh， 是 普通铅酸电池 的 1.5 倍 左右） 。 但是因为铅是有毒材料，对于废旧铅蓄电池需要进行回收利用， 2015 年 我国再生铅产量约 186 万吨 ，在铅总产量中的占比由 13.8提升至 47.9，但是 与 国外发达国家 超过 80的再生 铅 消费比例 相比 ，我国的铅回收比例还有很大的提升空间。 铅炭 电池 的特性决定当铅炭电池的放电倍率过高时，其 DOD 无法达到 100， 因此 铅炭电池更适合于能量型应用，同时 其 最佳使 用 DOD 在 60左右。此外 铅蓄电池 的能量密度 低 ，循环次数 少也是 其 主要缺点。 总体 来看，铅蓄电池由于有着低成本 、 安全的优势 ；此外 ，由于铅蓄电池在通信领域 早已 用于备用电源 ， 其技术成熟程度仅 次于抽水蓄能， 可以 非常迅速地应用到储能场景中，因此在商业化应用上有着先发优势。 表格 8 铅炭电池典型特征 储能容量 放电倍率 （ C） 充（放）电时间 能量密度（ Wh/kg） 理论上限（ Wh/kg） 效率 循环寿命 20MW 0.21.5 1s4h 30 166 90 3500 次（ 70DOD） 资料来源 信达证券研发中心 锂离子 电池 发展最快， 成本优势 渐显 锂离子 电池 指 以含锂的化合物 制成 的蓄电池，其充放电的过程中只有锂离子，而没有金属锂的存在。目前 锂电池 根据材料不 同可以分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂（ 负 ） 等。 相较于 其他 化学电池，锂电池的特点在于能量密度高 （如 三元锂可达 200Wh/kg）；循环 寿命较长（ 普遍 能达到 2000 次 以上） ； 低自放电率（ 月 自放电 2） ；能量转化率 高；无记 忆效应，可以进行不同深度的充放电循环；充放电倍率较高，可以进行 快速 充放。 相比 其他化学 储能 技术，锂电池目前在国内电动汽车和储能领域得到了广泛的应用， 从 全球范围来看， 除去 抽水蓄能后，锂 离子电池的项目数占比 和 装机容量占比最大， 是 增长幅度最快的电化学储能技术。但是因为目前成本还相对较高 （至少 在 1500 元 /kwh 以上，根据材料不同实际价格变化范围很大 ） ， 实际 应用中循环寿命 还 达不到经济性应用 （ DOD 在 90以上时 会 影响 电池寿命， 因此 实际使用中 DOD 在 8090） ，因此使用范围受到了一定的限制。 图 6 截至 2016 年各类型 储能项目数占比 （除抽水蓄能之外） 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 12 飞轮储能 , 6 . 0 0 相变储能 , 3 4 . 0 0 压缩空气储能 , 3 . 0 0 电磁储能 , 3 . 0 0 氢储能 , 1 . 0 0 镍镉 , 1 . 1 超级电容器 , 1 . 6 锂电池 , 2 5 . 4 铅酸电池 , 5 . 8 钠硫电 池 , 9 . 5 液流电池 , 4 . 2 钠氯化钠 , 2 . 7 其他 , 2 . 7 电化学储能 , 53 资料来源 中国电科院 ，信达证券研发中心 锂电池最早的规模化 应用在 IT 领域（如手机、 笔记本 电池）， 尽管用量大，但是单体 所含 能量少（ Wh 级别） 因此技术 相对简 单 。 自 电动汽车 产业 大力发展 以来， 由于 锂电池作为电动汽车的 主要 动力源 ，其 kWh 级别的应用以及频繁大功率 的 充放电使 得锂电池在技术和成本上有了显著的突破。随着 储能 时代的到来，锂电池的应用规模也将再上一个台阶，而 MWh 级别的应用 将促进锂电池成本的进一步下降。 目前限制 锂电池的 主要 因素之一是 锂资源 有限， 目前全球 大约有 1300 万吨 的锂资源，中国有大约 350 万吨 ，根据锂 电池 技术 不同，对锂资源的需求有一定的差异，但是 即使采用消耗量 最少 的钴酸锂 ， 每辆电动车 安装 40kWh 的电池 计算 ， 全中国 拥有 的锂资源只能生产 约 4 亿辆 汽车，而全世界 也 仅能生产约 16 亿辆 电动汽车， 因此锂资源 的限制要求 产业 进行锂回收 。 表格 9 锂电池 技术 对 锂消耗量比较 每千瓦时消 耗量（ g） 碳酸锂 377 磷酸铁锂 386 钴酸锂 215 资料来源 储能 技术应用潜力与经济性研究 ， 信达证券研发中心 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 13 此外 ，限制锂电池应用的另一个主要因素在于安全性， 因此 舍弃能量密度和功率密度，专注提升长寿命、低成本、高安全为 突出特征的储能电池 成 为 目前 主要 研究方向之一。 具体 到锂离子电池分类中，钛酸锂 电池 是较为典型的 代表 ， 其 特点在于寿 命长（ 普遍 能达到 10000 次 以上） 、 功率密度高（ 如 美国 Altairnano 公司的钛酸锂电池功率密度达到 1760W/kg， 对比铅炭电 池只有 500600Wh/kg） 、 充放电倍率高， 因此 很适合功率型应用场景。但是 目前 限制钛酸锂电池的最大因素在于其成本过高， 普遍是磷酸铁锂电池的 35 倍 。 总体 来看， 由于锂电池早期 应用于 IT 领域 （ 如 手机） ， 此后随着新能源汽车 行业 的发展而迅 速成熟， 随着 锂电池价格的快速下降，我们认为 在 35 年内锂电池 即可满足一些企业的内部投资收益率 从而进行商业化推广。 表格 10 锂离子电池 典型特征 锂电池 类型 放电倍率（ C） 储能容量 充（放）电