20210910-东方证券-储能行业专题报告3：美国储能市场：政策驱动，商业模式成熟

东方证券股份有限公司经相关主管机关核准具备证券投资咨询业务资格，据此开展发布证券研究报告业务。 东方证券股份有限公司及其关联机构在法律许可的范围内正在或将要与本研究报告所分析的企业发展业务关系。因此，投资者应当考虑到本公司可能存在对报告的客观性 产生影响的利益冲突，不应视本证券研究报告为作出投资决策的唯一因素。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 深 度 报 告 【 行 业 证 券 研 究 报 告 】 电力设备及新能源行业 美国储能市场政策驱动，商业模式成 熟 储能行业专题报告3 核心观点 ⚫ 电化学储能成为美国储能市场增长新引擎。美国储能装机容量快速增加，其 中加州是美国最大的储能市场。根据BNEF统计，2020年全球储能市场新 增规模达到5.3GW/10.7GWh。根据Wood Mackenzie和ESA统计，美国 2020 年新增储能装机量达 1.46GW/3.48GWh，其中电化学储能新增 1.1GW/2.6GWh，是主要的增长动力，同比增长207。从新增装机容量来 看，电化学储能正逐渐成为发展主力，占据了目前储能新增市场的 90以 上，其中以锂离子电池储能为主，占据电化学储能的90以上。 ⚫ 政策支撑叠加市场化成熟，加速美国储能行业发展。一方面，联邦政府出台 政策为储能发展创造条件，ITC政策已经推广至新能源与储能的混合项目， 最高可以抵减30的前期投资额，推动了新能源发电厂配置储能。2018年 FERC 发布 841 号法案，要求系统运营商消除储能参与容量、能源和辅助 服务市场的障碍，使得储能可以以市场竞争的方式参与电力市场。另一方 面，美国拥有较为完善的市场机制，为储能参与市场竞争获得经济性创造了 良好的条件。 ⚫ 美国储能应用场景包括表前和表后，2025 年预计市场空间超 52GWh。表 前市场主要应用有调峰、调频、旋转备用、备用电源、存储过剩的可再生能 源发电、平滑可再生能源出力、负载管理等。我们预测表前市场空间预计 2025 年达到 25.3GWh，其中新能源发电配置储能容量 19.3GWh，调频容 量0.7GWh，调峰容量5.3GWh。表后市场对应于安装在户用和工商业的储 能容量。我们预测表后市场空间预计 2025 年达到 27.5GWh，其中户用储 能11.2GWh，工商业储能16.3GWh。 投资标的 ⚫ 受益于美国市场的快速增长，在美国市场布局相关业务的企业将获得新的 发展空间。推荐在美国市场已有业务布局的业内龙头公司宁德时代（新能 源汽车组覆盖）、隆基股份，建议关注逆变器行业全球布局的阳光电源、 锦浪科技、固德威、德业股份，关注系统集成企业派能科技、盛弘股份 风险提示 ⚫ 储能需求不及预期 ⚫ 储能技术迭代不及预期 ⚫ 成本下降不及预期 Table_BaseInfo 行业评级 看好 中性 看淡 维持 国家/地区 中国 行业 电力设备及新能源行业 报告发布日期 2021年09月10日 行业表现 资料来源WIND、东方证券研究所 证券分析师 郑华航 021-63325888*6110 zhenghuahangorientsec.com.cn 执业证书编号S0860520100001 联系人 温晨阳 wenchenyangorientsec.com.cn 联系人 严东 yandongorientsec.com.cn 相关报告 新版“两个细则”征求意见，压缩空气储能 示范落地储能行业周报（2021/09/04） 2021-09-04 电力辅助服务是什么储能行业专题报 告2 2021-09-01 政策推进电化学储能安全管理，助力行业高 质量发展储能行业周报（2021/08/30） 2021-08-30 储能市场加速开启，商业模式未来可期 储能行业专题报告1 2021-08-25 新型储能2021H1高增长，行业景气确认 储能行业周报（2021/08/21） 2021-08-21 政策推动自建或购买调峰能力，加快新型储 能发展储能行业周报（2021/08/14） 2021-08-14 政策加码，技术迭代，储能发展迎来利好 储能行业周报（2021/08/08） 2021-08-08 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 2 目 录 美国储能市场电化学储能成为增长新引擎 . 5 2050碳中和目标确立，加速可再生能源发展 . 5 美国储能发展迅速，加州引领行业发展 6 抽水蓄能累计装机占比最高，2010年后新建放缓 8 电化学储能接棒，成为新的增长动力 9 发展动力政策支撑叠加市场化成熟，加速行业发展 . 11 美国储能应用场景分为表前和表后两大类. 14 表前市场主要用于调峰、调频等电力辅助服务和发电侧能量存储 . 15 成本下降，收益方式多样，助力电表前储能快速发展 16 表前市场空间预计2025年达到25.3GWh 19 表后市场安装于家庭和工商业用户侧，发展迅速 20 用电可靠性需求和经济性驱动表后市场发展 21 表后市场空间预计2025年达到27.5GWh 24 投资建议 27 风险提示 27 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 3 图表目录 图1美国光伏、光热新增装机容量（GW） . 5 图2美国风电新增装机容量（GW） 5 图3可再生能源出力具有不确定性. 6 图4美国储能新增装机容量 . 7 图52020年美国各州新增电化学储能装机容量 . 7 图6美国2020年累计储能装机量份额 8 图7美国抽水蓄能新增装机量（GW） 9 图8美国电化学储能新增装机容量. 9 图9美国电化学储能累计装机容量. 9 图102019年美国各种电化学储能新增装机份额 . 10 图11美国储能系统未来新增装机容量预计（GW） . 10 图12基于不同电池成本的美国储能新增装机容量预测（GW） . 11 图13美国电力市场结构 13 图142019年美国电化学储能累计装机量所有权分布 14 图152020年美国市场新增电化学储能功率容量的应用场景分布 15 图162019年美国储能应用场景分布 . 16 图17储能成本降低趋势 16 图18PJM电力市场2020年度日前市场电价（＄/MWh） 17 图192020年夏季典型日PJM电力辅助服务出清价格（＄/MWh） 17 图20美国大型电力公司业务分布 17 图21光储电站IRR对系统投资成本变化的敏感性分析 . 19 图22美国小型电化学储能系统功率容量应用场景分布 21 图232020年电化学储能加州以外电表前应用场景分布（MW） . 21 图24美国户用储能安装比例 . 22 图25美国户用光储系统可以获得的经济收益 22 图26四种情景下每年居民电费 23 图27四种情景累计成本对比（） 23 图28无补贴情况下四种情景累计成本对比（） . 24 图29家用光储系统IRR对光伏和储能系统成本的敏感性分析 24 图302021-2025全球储能市场新增装机预测（GWh） . 27 表1美国各级政府碳中和目标 5 表2美国政府储能相关政策 . 11 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 4 表3美国各州政府设定的储能目标. 12 表4储能的应用场景 14 表5美国加州储能参与市场的模式. 18 表6美国市场新能源发电配置储能新增装机量 . 19 表7美国市场电网侧调频储能新增装机量 20 表8美国市场电网侧调峰储能新增装机量 20 表9近年来美国大停电时间频发 22 表10Alectra Utilities2021年分时电价表（/kWh） 23 表11户用储能装机量 25 表12工商业储能装机量 26 表132021-2025年美国储能市场空间预测（GWh） 26 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 5 美国储能市场电化学储能成为增长新引擎 2050碳中和目标确立，加速可再生能源发展 美国设定 2035 年实现无碳发电，2050 年实现碳中和的目标。美国作为当前世界第一大经济体， 是一个碳排放大国。减少碳排放、加快能源转型势在必行。拜登在领导人气候峰会上宣布，到2030 年将美国的温室气体排放量较 2005 年降低 50，到 2035 年通过向可再生能源过渡实现无碳发 电，到2050年实现碳中和目标；并呼吁各国采取坚决行动，力争将全球平均气温较工业化前水平 提高控制在1.5摄氏度内。各州政府也陆续提出100可再生能源计划，要求在2030-2050年间， 逐渐达成100清洁能源发电。 表1美国各级政府碳中和目标 年份 目标 联邦 2021 2035实现无碳发电，2050实现碳中和 夏威夷州 2015 2030 年实现40可再生能源发电，2045年实现100可再生能源发电 加利福尼亚州 2018 2045年实现100清洁能源发电 华盛顿州 2018 2032 年实现100可再生能源发电 新泽西州 2019 2050 年实现100可再生能源发电 数据来源政府官网，东方证券研究所 美国可再生能源装机容量大幅提升。为达成碳中和目标，美国加速推进电气化计划，推动可再生能 源成为发电主力。根据EIA统计，2020 年，美国新增光伏装机12.3GW，在疫情影响下仍达到了 历史最大容量增幅；新增风电装机17.1GW，可再生能源（包括风能、水电、太阳能、生物质能和 地热能）产生了创纪录的 8340 亿 kWh 的电力，约占美国总发电量的 21。可再生能源有史以 来首次超过核能（7900 亿kWh）和煤炭（7740 亿kWh）。 图1美国光伏、光热新增装机容量（GW） 图2美国风电新增装机容量（GW） 数据来源BCSE，东方证券研究所 数据来源BCSE，东方证券研究所 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 6 储能为电网安全稳定运行提供保障。随着新能源装机容量的不断增加，其本身的波动性、随机性与 间歇性给电网带了极大的冲击，导致了供需不匹配、波动性大等问题，影响了电网的安全稳定运行。 近年来随着光伏、风电装机的进一步增加，电网本身的调节能力远远不足。储能可以灵活应用于供 电侧与用户侧，通过充放电进行调节，可以减小波动性、平滑出力、存储过量的光伏风电资源，在 提高新能源发电比例的同时，维持电力系统的安全和稳定，是能源转型道路上的必经之路。 图3可再生能源出力具有不确定性 数据来源东方证券研究所，California ISO 美国储能发展迅速，加州引领行业发展 美国储能装机容量快速增加，其中加州是美国最大的储能市场。根据BNEF统计，2020年全球储 能市场新增规模达到 5.3GW/10.7GWh。根据Wood Mackenzie 和ESA 统计，美国2020年新增 储能装机量达1.46GW/3.48GWh，功率容量占全球市场27.5，能量容量占全球市场32.5。美 国 2020 年电化学储能装机新增 1.1GW/2.6GWh，是储能装机主要的增长动力，同比增长 207。 截至 2020 年底，美国累计储能装机量达到 2.7GW/5.8GWh，同比增长 84，成为全球仅次于韩 国的第二大储能市场。 加州是美国最大的储能市场，装机容量占全美超60。就电化学储能而言，截至 2020 年 12 月， 新增装机量前五的州占美国电化学储能功率容量的 68 以上，其中加利福尼亚州的份额最大，装 机量566MW/930MWh，德克萨斯州、伊利诺伊州、马萨诸塞州、夏威夷州和西弗吉尼亚周的功率 容量均超过 50 MW。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 7 图4美国储能新增装机容量 数据来源Wood Mackenzie，ESA，东方证券研究所 图52020年美国各州新增电化学储能装机容量 数据来源EIA，东方证券研究所 从储能方式看，抽水蓄能仍然占据储能市场主力，未来发展主力将集中在电化学储能。根据美国能 源部列示的储能项目统计，截至2020年12月，抽水蓄能占累计装机量的92，电化学储能占比 3。电化学储能中，锂离子电池累计装机占比65.9。抽水蓄能仍占据储能市场的主力，度电成 本最低，但是它受到地理位置的约束，大多是1970年代和1980年代初安装，2000年以后装机容 量极低。随着技术的快速发展，电化学储能成本降低，可靠性提高，从新增装机容量来看，电化学 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 8 储能正逐渐成为发展主力。根据EIA统计，电化学储能占据了目前美国储能新增市场的90以上， 其中以锂离子电池储能为主，占据电化学储能的90以上。 图6美国2020年累计储能装机量份额 数据来源DOE，东方证券研究所 抽水蓄能累计装机占比最高，2010年后新建放缓 2020年美国抽水蓄能累计装机占比九成左右，但新建放缓。根据NREL 统计，截至2020年，累 计装机容量 22.9GW，占美国储能市场九成左右，主要用于提供 4-16 小时的长时储能。抽水蓄能 利用负荷低谷时的电能将水抽到高处，负荷高峰时期在利用水的势能发电，可用于调峰、调频、调 相、稳定电压、事故备用等，技术最为成熟、综合效益高、装机规模最大。但它存在三个较为明显 的缺点1）建设受地理位置限制，且面临长距离输电的问题；2）电站初始投资大，高达数亿美元， 与风光资源适配性差。根据论文美国抽水蓄能电站建设中的数据，俄勒冈州2001年投运的洛 雷拉抽水蓄能电站装机1GW，投资12亿美元；3）建设周期长，从项目审批到建设完成长达10年 左右。 美国在上世纪 70-80年代建设了大量抽水蓄能电站，起步很早，装机容量从 1960年的0.2GW 到 2020 年的22.9GW，复合增速8.22。但是随着美国对抽水蓄能电站的环境监管日益严格，项目 的审批和建设时间长达 10 年左右，不确定性高，回收周期长不被投资方看好，所以 2000 年以后 几乎没有新电站建成。针对这个问题，华盛顿众议员凯茜麦克莫里斯罗杰斯和丹纽豪斯提出 一项法案，旨在进一步加快抽水蓄能电站审批进程，目前美国也在规划新的抽水蓄能项目，根据 DOE 统计，美国在 2015-2019 年间，5 家开发商提交了许可证申请，FERC（联邦能源管理委员 会）发放了两个许可证。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 9 图7美国抽水蓄能新增装机量（GW） 数据来源EIA，东方证券研究所 电化学储能接棒，成为新的增长动力 锂电池储能占据主要市场份额，镍基、铅酸电池早期应用较多，正逐渐被锂离子电池、钠硫电池、 液流电池替代。根据Woodmac统计，2020年美国电化学储能新增装机容量1.1GW/2.6GWh，同 比增长 207，累计装机容量 2.7GW/5.8GWh。电化学储能主要包括镍基电池、锂电池、铅酸电 池、钠硫电池、液流电池等。其中，镍基电池和铅酸电池较早应用于储能，但受限于其本身性能， 正逐渐被替代。根据EIA统计，锂电池因其出色的循环次数、能量密度、响应时间以及相对较低的 成本占据了 90以上的市场。钠硫电池能量和功率密度高，能量转换效率高，是一项基于丰富材 料的成熟技术，但其需要在高温熔融环境下运行，成本高昂，根据EIA统计，截至2019年底，有 2的装机容量和4的能量容量使用了钠硫电池储能。液流电池是一项新兴技术，循环次数多，转 换效率高，但能量密度低。2016年，Avista Utilities在华盛顿州安装了第一个大型液流电池储能系 统，截至2019年，大型储能系统中约1使用了液流电池。 图8美国电化学储能新增装机容量 图9美国电化学储能累计装机容量 数据来源BNEF，东方证券研究所 数据来源BNEF，东方证券研究所 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 10 图102019年美国各种电化学储能新增装机份额 数据来源EIA，东方证券研究所 光储共建将是未来储能发展的增长点。根据EIA统计，截至2020年底的累计装机容量中，62的 电化学储能是独立运行的，38是与其他发电厂共建，其中30是与风电、光伏电厂共建，8是 与化石燃料电厂共建。未来光储共建将是新增长点，EIA 根据在 2021-2023 期间计划安装的储能 形式，预测美国将安装超过10GW 的大型储能系统，并将新能源储能的比例从30提升到60。 目前美国用户侧储能的渗透率较低，由于独立住宅数量大，市场远未饱和，且用户侧储能自发自用， 经济性强，用电可靠性增加，未来市场巨大。长期来看，根据NREL预测，2050年美国储能总装 机将超过200GW，虽 然目前抽水蓄能占据了九成左右的市场，未来电化学储能是主要的增长动力， 其中当前新增装机以2h和4h储能系统为主，未来逐渐向长时储能发展，以4h和6h储能系统为 主。 图11美国储能系统未来新增装机容量预计（GW） 数据来源NREL，东方证券研究所 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 11 储能成本会较大程度上影响未来储能的发展。由于未来电化学储能是主要增长动力，在预测储能装 机容量时，NREL 设置了基于三种不同的储能电池成本情景。基于适度的电池成本，2050 年美国 储能装机可以达到 213GW，是当下装机容量的近十倍。而在低电池成本的情境下可以达到超 380GW，高电池成本下达到 132GW。不同的成本下，到2050 年可以相差近 250GW，可见电池 成本会影响未来储能的发展方向。 图12基于不同电池成本的美国储能新增装机容量预测（GW） 数据来源NREL，东方证券研究所 发展动力政策支撑叠加市场化成熟，加速行业发展 原因 1美国大力支持储能行业的发展，ITC 激励效果明显。联邦政府于 2006 年提出 ITC（联邦 投资税收抵免）政策，鼓励用户安装可再生能源发电系统，可以进行一定的税收抵免，目前ITC政 策已经推广至新能源与储能的混合项目，最高可以抵减 30的前期投资额，推动了新能源配置储 能。2008年联邦为储能进入电能批发市场提供制度保障，2013年提出输电网运营商可以选择从第 三方直接购买辅助服务以及电储能提供辅助服务的结算机制。2018年FERC发布841号法案，要 求系统运行商消除储能参与容量、能源和辅助服务市场的障碍，使得储能可以以市场竞争的方式参 与电力市场。2020 年，美国国家能源部正式推出储能大挑战路线图，这是能源部针对储能的首个 综合性战略，要求到2030年建立并维持美国在储能利用和出口方面的全球领导地位，建立起弹性、 灵活、经济、安全的能源系统。2021年9月4日，美国能源部公布“长时储能攻关”计划（Long Duration Storage Shot），宣布争取在10年内将储能时长超过10小时的系统成本降低90以上， 美国能源部预算中将为储能大挑战计划资助116亿美元用于解决技术障碍。 表2美国政府储能相关政策 年份 法案 内容 加州 2001至今 自发电激励计划 家用储能设备（1MW）和小型储能系 统（2C电池储能、飞轮储能、电磁储能 中期储能 0.5-2h 调峰调频、中继输出、紧急备用 液流电池、能量型电池储能 长期储能 2h 备用容量、削峰填谷、大规模能量调配 抽水蓄能、压缩空气储能、储热蓄冷、容量型电池储能 数据来源储能的度电成本和里程成本分析，东方证券研究所 图152020年美国市场新增电化学储能功率容量的应用场景分布 数据来源BNEF，东方证券研究所 表前市场主要用于调峰、调频等电力辅助服务和发电侧能量存 储 表前市场主要应用有调峰、调频、旋转备用、备用电源、存储过剩的可再生能源发电、平滑可再生 能源出力、负载管理等。根据BNEF统计，2020年美国新增储能主要来自于表前市场，装机占比 高达80。新增电化学储能中表前市场装机量852MW，同比增加297。不同区域也对应着不同 的储能需求，PJM 市场的大型储能系统主要用于电网调频；加州则用于电网调峰、负载管理等； MISO的储能系统主要针对于调峰调频；阿拉斯加、夏威夷等地因其本身电网系统较为独立，储能 系统的作用更加多样化，致力于提高电网的可靠性。根据EIA统计，2019年度美国储能累计中级 中73的能量容量用于调频。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 16 图162019年美国储能应用场景分布 数据来源EIA，东方证券研究所 成本下降，收益方式多样，助力电表前储能快速发展 表前市场储能的经济性提高依赖于储能系统成本的降低。目前成本较低的方式为抽水蓄能和锂电 池储能。根据 BNEF，2020 年全球储能电站的成本为300/kWh，对比 2018 年的360/kWh 已经 有了明显的下降，电池技术下降至 2009 年度的十分之一。2020 年 12 月，美国能源部首次发布 能源大挑战路线图（ESGC），提出了一些关于价格的未来发展目标，计划到2030年将储能 平准化成本降至0.03-0.05/kWh，将储能系统成本降至200 /kWh。 图17储能成本降低趋势 数据来源BNEF，东方证券研究所 美国表前储能市场收益方式主要有能量市场、电力辅助服务、峰谷套利和输配电价。1）储能参与 能量市场，通过日前和实时市场竞价，获得出清收益。2）储能参与电力辅助服务，主要市场化运 营调频、备用、黑启动等，其中调频和备用可以通过日前市场和实时市场进行竞价，最终根据实际 出清价格获得收益，黑启动主要通过签订长期协议。3）峰谷套利目前美国峰谷价差较大，在0.1- 0.2 美元/kWh 之间，且有着逐年拉大的趋势，储能项目可以通过在谷电价时充电，峰电价时放电 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 17 获取收益。4）另外与国内市场不同的是，美国大多大型电力公司均为发输配售一体化，部分储能 成本可以通过输配电价传送到用户端。市场将电量与调频、备用联合出清，终端需按照辅助服务负 荷占总负荷的比例购买相应服务，将电力现货与辅助市场联系起来，将成本传递到用户端，可以获 得输配电价、辅助服务、备用的收益。 图18PJM电力市场2020年度日前市场电价（＄/MWh） 图192020年夏季典型日PJM电力辅助服务出清价格 （＄/MWh） 数据来源PJM，东方证券研究所 数据来源PJM，东方证券研究所 图20美国大型电力公司业务分布 数据来源公司官网，东方证券研究所 加州定义三个储能资源模型准入市场代理需求响应资源（PDR）、分布式能源（DER）和非发电 资源（NGR），主要以NGR模式参与。加州是美国一个较为成熟的电力市场，它是美国储能能量 规模最大的州，占到已投运项目44的能量规模和18的功率规模。加州储能以提供能量服务为 主，应用领域多样化。CAISO储能项目的平均功率规模为5MW，平均储能充放电时长为4小时。 目前加州62的储能装机规模是由SCE和SDGE等公共事业公司采购和应用的，主要解决储气 库泄漏带来的供电稳定性问题，满足CPUC发电资源至少提供4小时备用容量的要求。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 18 不同的储能系统可以根据自身的容量、储能市场、功能特性等选择特定的模式。DER 模式为小型 储能系统通过聚合的形式形成一个虚拟节点，参与电力市场，但由于涉及输配电，且每个系统都需 要配置监控与遥测设备，导致成本较高，占比较少。目前加州主要采用NGR模式，是储能主要的 收益来源，定义为“具有连续运行区间，既可以发电又可以耗电的资源”。为促进储能在电力市场 的灵活使用，加州制定了专门的调频能量管理方案REM，允许储能资源参与双边容量市场，电能 量市场和辅助服务市场。PDR 模式以需求侧为主，根据价格信号调整出力，主要应用于能量市场 和备用市场。 表5美国加州储能参与市场的模式 类型 定义 准入标准 可参与市场 代理需求响应资源 （PDR） 电力市场的参与者根据价格信号减负 荷，并参加能量市场及辅助服务市场 的竞标 能量市场最低容量100 kW ； 辅助服务市场最低容量500 kW，在 日前能量市场持续输出 60 min，在实 时能量和备用市场持续输出30 min； 日前和实时能量市场； 日前和实时旋转/ 非旋转备用市场 分布式能源（DER） 允许包含储能的不同分布式能源以聚 合的形式加入电力市场，通过调度协 调员在能量市场和辅助服务市场竞 标。 最低聚合容量0.5MW； 在为多个节点提供旋转备用时，聚合 容量不小于20 MW； 对于每个单独分布式资源，其容量不 超过1 MW 日前和实时能量市场； 日前和实时旋转/ 非旋转备用市场 非发电资源（NGR） 分为LESR（在最高和最低充放电功率 间连续调节，受剩余容量限制）、一般 NGR（输出容量范围从负到正连续调 节）和DDR（可直接调度的需求响应 资源，只能充电）。根据情况用一种身 份参与电力市场交易，并根据身份的 不同要求，提供不同的服务形式。 最低容量500 kW； 参加REM 方案持续15 min 的能量 输出； 不参加REM 方案持续60 min 的能 量输出。 LSER 和DDR 日前和实时能量市场； 日前和实时旋转备用/ 非旋转备用市 场以及上调频和下调频； 一般性NGR 日前和实时上调频和下调频 数据来源美国加州分布式储能参与电力市场分析， 东方证券研究所 据测算，目前美国市场光伏储能项目，利用储能参与调频服务，项目 IRR超过5，具有经济性。 根据DOE的数据，发电侧光储系统100MW 光伏配备60MW/4h储能系统投资成本为18600万美 元，约 70为设备费用，其中 ITC 政策可以补贴设备部分的 26。工作年限 20 年，光伏首年发 电量约20万MWh，首年利用小时数为2000h，光伏组件衰减系数0.01，储能年衰减系数为0.01。 光伏多发电量存储与储能系统中，储能系统参与调频市场获得收益，光伏发电通过电力市场批发价 格获得收益。其中，调频收益分为容量收益和调频里程收益，电力价格采用平均电力批发价格。维 护费用按照前十年每年1，后十年每年2。20年后残值率为5。电站配备5名员工，年平均 工资10万美元，每年提高5。通过经济性测算得，项目IRR为4.8，投资回收期12.37年。即 使在无补贴的情况下，当成本下降幅度超过 20时，IRR 超过 5。随着未来光储电站的持续降 本，经济性会得到进一步的提高。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 19 图21光储电站IRR对系统投资成本变化的敏感性分析 数据来源DOE,东方证券研究所 表前市场空间预计2025年达到25.3GWh 表前市场增长来自新能源储能和独立储能电站参与电力辅助服务。在新能源发电配置储能的市场， 考虑到光伏发电的波动性为日内波动，风电波动多为季节性波动，光伏配置短时储能的适配度更高， 对光伏储能和风电储能按照不同的配置比例预测。我们按照光伏配储能当期配比8储能时长2 小时，远期配比20储能时长3.5小时来估算，风电配储能按照配比3储能市场2小时，远期配 比15储能市场3.5小时估算。我们预测，美国2025年新能源发电配套储能电站新增装机容量为 19.3GWh，其中光伏配套 12.61GWh，风电配套6.7GWh。 表6美国市场新能源发电配置储能新增装机量 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 光伏新增装机/GW 14.27 17.91 19.78 22.15 18.31 18.01 储能配比 8.0 10.0 13.0 15.0 18.0 20.0 新增储能功率/GW 1.14 1.79 2.57 3.32 3.30 3.60 储能时长/h 2 2 2.5 2.8 3 3.5 光伏新增储能容量/GWh 2.28 3.58 6.43 9.30 9.89 12.61 风电新增装机/GW 16.84 14.54 7.91 7.33 11.58 12.76 储能配比 3.0 5.0 8.0 10.0 13.0 15.0 新增储能功率/GW 0.5 0.7 0.6 0.7 1.5 1.9 储能时长/h 2 2 2.5 2.8 3 3.5 风电新增储能容量/GWh 1.0 1.5 1.6 2.1 4.5 6.7 发电侧新增储能功率/GW 1.6 2.5 3.2 4.1 4.8 5.5 发电侧新增储能容量总计/GWh 3.3 5.0 8.0 11.4 14.4 19.3 数据来源SEIA，DOE，东方证券研究所 对于独立储能电站，主要参与电力辅助服务市场，提供调峰、调频、黑启动等服务。根据最大用电 负荷推测电力市场的调频容量需求，储能在调频市场的渗透率由2提升至20，预计2025年调 频储能新增容量0.7GWh。根据日发电量推测电力市场的调峰容量需求，预计2025年调峰储能新 增容量5.3GWh。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业模式成熟 20 表7美国市场电网侧调频储能新增装机量 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 最大用电负荷/MW 111379 112492 113617 114754 115901 117060 调频配套需求/ 1 2 3 4 5 6 调频容量/GW 1.1 2.2 3.4 4.6 5.8 7.0 储能调频渗透率/ 2.0 3.0 5.0 10.0 15.0 20.0 储能调频容量/GW 0.02 0.07 0.17 0.46 0.87 1.40 备电时长/h 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 新增调频储能容量/GWh 0.01 0.03 0.09 0.23 0.43 0.70 数据来源PJM，东方证券研究所 表8美国市场电网侧调峰储能新增装机量 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 年发电量/TWh 4286.6 4329.4 4372.7 4416.5 4460.6 4505.2 日发电量/TWh 11.7 11.9 12.0 12.1 12.2 12.3 调峰需求/ 1 1.2 1.5 2 2.5 3 储能调峰渗透率/ 1.5 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 储能调峰容量/GWh 2.6 3.6 5.3 7.3 9.6 14.9 新增储能调峰容量/GWh 0.8 1.0 1.7 2.0 2.3 5.3 数据来源BP，东方证券研究所 表后市场安装于家庭和工商业用户侧，发展迅速 表后市场对应于安装在户用和工商业的储能容量。根据BNEF统计，电化学储能中，2020年表后 市场新增209MW，其中新增户用装机154MW，同比增加63，装机占比15；工商业2020年 新增装机55MW，同比降低24，装机占比5。美国工商业电价低于居民电价，表后市场由户用 和工商业储能共同组成，其中工业储能较少。目前来看，表后储能基本与光伏发电捆绑安装，白天 阳光充足，可以自发自用，多余的电量可以储存下来夜晚使用。另外，峰谷套利，即谷电价充电， 峰电价放电模式，也降低了综合用电成本。 美国表后市场户用和商业市场较大，加州外以户用为主。目前最大的表后市场位于加州，根据EIA 统计，截至 2019 年加州累计装机容量 326MW，占据全美装机容量的 86，其中 40用于商业 区域，32用于住宅区域，14用于工业区域。2019 年夏威夷 22MW，其中 18MW 用于住宅区 域，4MW 用于商业区域，德克萨斯 5MW，其中 4.6MW 用于住宅区，亚利桑那州 5MW，其中 4.6MW 用于住宅区。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 电力设备及新能源行业深度报告 美国储能市场政策驱动，商业