光热储能：光热玻璃与陶瓷纤维的增量市场-光大证券.pdf

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2022 年 8 月 20 日 行业研究 光热储能光热玻璃与陶瓷纤维的增量市场 建筑建材行业“新基建”系列之五 ； 建筑和工程 光热储能电站的原理以热能为核心 光热储能的路径为光能-热能-机械能-电能；其原理是通过反射镜、聚光镜等 聚热器将采集的太阳辐射热能汇聚到集热装置以加热装置内的导热油、熔融盐等传 热介质；传热介质经过换热装置将水加热到高温高压蒸汽，进而驱动汽轮机带动发 电机发电。除发电所用热源不同，其后端技术路径与火力发电并无较大差异；光热 电站产生交流电，亦可直接实现并网。此外，光热储能电站可直接为工商业企业提 供工业蒸汽、供暖等。 光热储能电站作为清洁能源，可以扮演火电在电网中稳定器的角色 目前，光热储能电站度电成本仍然远高于光伏、风电等新能源，主要由于其成本隐 含发电及储能两个部分；但正因其储发一体的优势，可在西北风光大基地中扮演调 峰调频等作用电力规划设计总院以目前新疆电网为例进行过模拟计算，若建设 1GW5GW 不同规模的光热储能电站，可减少弃风弃光电量 1038。西北地区 地理条件因限制，抽水蓄能、压缩空气储能较难应用；电化学储能由于其容量、充 放电次数、工况环境等诸多限制因素亦难以大规模推广；光热储能或是最优解。 光热储能电站产业链梳理 光热储能电站主要可分为聚光、吸热、储换热、发电四大系统。其中，聚光系统包 含超白玻璃、反射镜/定日镜、支架、跟踪装置；吸热系统包含吸热管、管道连接、 导热油、熔融盐、吸热钢管；储换热系统包含熔融盐、熔盐储罐、熔盐泵、熔盐阀、 化盐设备、电伴热/加热器、换热器、保温材料等。从已有项目梳理，聚光、吸热、 储热子系统为光热电站的核心，三者合计成本占比超 70。随着光热储能的规模 增大及储能时间延长，定日镜（聚光）/熔融盐（储热）的用量会相应增加。 光热储能电站将为超白玻璃、保温材料带来增量市场 虽然光热储能电站投资成本已有较为明显下降（2010 年2020 年，全球光热投资 成本下降 68），但整体造价依旧偏高。统计我国已有 8 个示范项目，每 MW 投 资强度约为 0.3 亿元；随着规模化推广，理想情景下光热储能仍有 18.427.6 的成本下降空间。西北风光大基地对光热储能配套需求的增长，目前在建的光热储 能电站项目达 19 个，对应装机容量 2695MW，折投资金额 808.5 亿元（暂不考虑 成本下降情况）。据测算，每 GW 投资将拉动光热玻璃需求约 12.5 亿元；拉动保 温材料（陶瓷纤维等）需求约为 8 亿元。其中，光热玻璃目前主要的供应商主要为 艾旭杰（大连），未来安彩高科有望实现国产替代；保温材料主要供应商有鲁阳节 能，目前已布局相关光热保温产品。 投资建议在新能源装机大幅增长的背景下，光热储能电站迎来快速发展；其应用 场景不仅限于电力场景，亦可为工商业提供工业蒸汽、供暖等。随着风光大基地的 持续推进，以及双碳约束下北方采暖路径的变化，光热储能市场有较大扩容潜力。 光热玻璃、保温材料市场有望迎来扩容。建议关注安彩高科（光热玻璃有望率先 实现国产替代、其光伏压延产能加速扩张、成本环节具备自供管道天然气等优势）， 鲁阳节能（陶瓷纤维龙头，其产品已广泛应用于国内外光热储能场景；外资股东发 起要约收购，与外资股东后续市场及产品协同值得期待）。 风险分析国内光热发电项目招投标推进不及预期，其他储能方式挤占市场风险， 技术迭代风险，新能源发电投资不及预期风险。 买入（维持） 非金属类建材 增持（维持） 作者 分析师孙伟风 执业证书编号S0930516110003 021-52523822 sunwfebscn.com 分析师冯孟乾 执业证书编号S0930521050001 010-58452063 fengmqebscn.com 联系人陈奇凡 021-52523819 chenqfebscn.com 联系人高鑫 021-52523872 xingaoebscn.com 行业与沪深 300 指数对比图 - 2 6 - 1 3 0 12 25 0 7 /2 1 1 0 /2 1 0 1 /2 2 0 4 /2 2 建筑和工程 沪深 300 资料来源Wind 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 目 录 1、 光热储能原理以热能为核心 . 5 1.1、光伏光热同根生的两兄弟 5 1.2、光热储能电站的四大系统组成 . 7 1.3、光热系统槽式现为主流，塔式前景广阔 8 1.4、我国光热储能电站发展历程 10 2、 光热储能电站将进入发展快车道 . 11 2.1、政策鼓励，光热储能绽放 11 2.2、光热储能电站成本已有显著下降 . 11 2.3、光热储能电站稳定发电为其核心优势 13 2.4、光热储能还可应用于供暖及工业蒸汽等场景 . 16 3、 光热储能产业链梳理 17 3.1、光热储能产业链梳理 . 17 3.2、光热储能市场空间分析 20 3.3、光热储能对光热玻璃及保温材料增量贡献 21 4、 投资建议 . 23 5、 风险分析 . 23 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 图目录 图1光伏发电 . 5 图2塔式光热发电 5 图32012-2021 年中国光伏累计装机量及同比增速 6 图42012-2021 年中国光热发电累计装机量及同比增速 . 6 图5光热储能电站原理图 . 7 图6光热储能电站主要结构展示 7 图72021年全球各类光热电站分布 9 图82021年中国已建成光热项目分类占比 . 9 图9中国光热行业发展历程图 . 10 图102010-2020年全球各类新能源发电成本变化情况 . 12 图11新能源发电与居民用电存在季节性偏差 13 图12新能源发电与居民用电存在日偏差 . 13 图13储能系统的“削峰填谷”作用 14 图14储能设备降低火电装机容量原理图（以孤岛电站为例） 14 图15全球已投运储能项目分类占比（截至2020年） 15 图162021 年中国各类储能新增装机规模占比 15 图172017 年至今中国动力煤、LNG现货价格变动情况 16 图18全球最大的太阳能EOR项目阿曼 Mirrah项目 16 图19光热发电产业链及相关企业 17 图207 小时储热50MW塔式光热储能电站投资组成 19 图2112 小时储热100MW塔式光热储能电站投资组成 19 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 表目录 表1光伏、光热发电对比一览 . 6 表2光热发电系统分类及其原理 8 表3各类光热发电系统对比一览 9 表4我国已投运光热发电项目一览 10 表52021年以来我国光热发电相关政策 . 11 表6光热发电设备购置部分成本下降途径 . 12 表7部分主流储能方式对比一览 15 表8110MW塔式电站各类材料制造清单一览 . 17 表9我国光热储能电站示范项目概况 19 表10我国已并网发电的8 座商业化光热储能电站关键设备使用情况 . 19 表11我国当前在建光热电站项目情况一览 . 20 表12鲁阳节能赛阳系列产品一览 21 表13光热发电行业重点上市公司盈利预测、估值与评级 . 23 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 1、 光热储能原理以热能为核心 1.1、 光伏光热同根生的两兄弟 光伏发电和光热发电是太阳能发电最主要的两种形式。光伏发电是利用半导体界 面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的技术；而光热发电则是通过利用大 规模的集热镜和传统的蒸汽发电机热力循环做功，将光能先转化为热能，再转化 为机械能，并最终产生电能的技术。 图 1光伏发电 图 2塔式光热发电 资料来源电池网，光大证券研究所 资料来源CSTA，光大证券研究所 光伏发电光伏效应，光能直接转化为直流电。光伏发电系统的核心为光伏组件， 其由多个单晶/多晶硅成分的光伏电池片串联构成。当太阳光照射在高纯硅上， 使电子跃迁，形成电位差，光能直接转变为电能，产生直流电，并在逆变器、升 压系统的作用下转变成高压交流电，最终实现用电、并网功能1。 光热发电经过“光能-热能-机械能-电能”这一转化过程，产生交流电。光热发 电通过反射镜、聚光镜等聚热器将采集的太阳辐射热能汇聚到集热装置，加热装 置内的导热油、熔融盐等传热介质，传热介质经过换热装置将水加热到高温高压 蒸汽，进而驱动汽轮机带动发电机发电。除发电所用热源不同，其后端技术路径 与火力发电并无较大差异，且产生电流为交流电，可直接实现并网2。 相较于光伏，我国光热发展相对滞后。2021 年，我国光伏发电累计装机容量达 306.4GW，同比21；光热发电累计装机容量仅 538MW，同比持平。无论从 装机总量还是装机增速来看，光伏发电均远高于光热发电，其主要原因是光热度 电成本远高于光伏，在市场化的条件下不具备竞争优势。 1 并网指发电机组的输电线路与输电网接通（开始向外输电） 2 光热发电系统后端的发电机组在技术原理层面与火力发电机组基本一致，产生的交流电无需通过逆变器便可直接并网 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -6- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 图 32012-2021 年中国光伏累计装机量及同比增速 图 42012-2021 年中国光热发电累计装机量及同比增速 资料来源Wind，光大证券研究所 资料来源CSTA，光大证券研究所 表 1光伏、光热发电对比一览 光伏发电 光热发电 能量转换过程 光能→电能 光能→热能→机械能→电能 能量转化率 目前市面主流装机为 20-25，最高可达 26.50 （隆基 M6 全尺寸 HTJ 电池） 光热转换效率80-90，热电转换效率约 40， 综合转换效率30左右 占地面积 25-30 ㎡/MW 35-40 ㎡/MW 度电成本 0.35-0.45 元/kWh 0.6-0.7元/kWh 输出电力特性 直流电，需经过逆变器、升压器转变成高压交流 电后方可并网使用 由于发电系统与火力发电具有相似性，输出为交流电， 可直接并网使用并进行调峰、调频 储能方式 电化学储能，造价高、寿命短 自带热储能系统，寿命长、能量损耗小且无污染 应用范围 按规模分为分布式和集中式，分布式规模小，安装灵活度高， 可用于多种场景；集中式多应用于光照条件充足的戈壁、荒漠等 多用于土地相对平整的戈壁、荒漠 优点 技术、产业已较为成熟，发电成本低 自带储能、调峰能力，供电相对光伏发电更稳定；与风电等 其他发电方式契合度较高 缺点 供电能力极易受天气等因素影响，稳定度较差； 生产过程存在污染 技术、供应链成熟度较低，度电成本高；土地占用面积大， 对自然条件要求相对苛刻 资料来源CSPPLAZA 光热发电网，隆基绿能公司公告，国家光热联盟，光大证券研究所整理 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -7- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 1.2、 光热储能电站的四大系统组成 光热发电大致可分为四个部分集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发 电系统。 集热（聚光）系统集热系统是光热系统的核心，其主要由聚光装置、接收器、 跟踪机构等部件构成。而其中，聚光装置又为集热系统的核心组件，其在中央控 制系统操控下，可追踪太阳位置，收集并向接收器反射最大量的阳光。聚光装置 中的聚光镜、定日镜的反射率、焦点偏差等均能影响发电效率，对设计、生产、 安装技术要求较高，过去被海外厂家垄断，而目前国产聚光镜效率可以达 94， 与进口产品差距较小，具备国产替代潜力。 吸热系统吸热系统的功能为收集集热装置产生的热能，并利用导热介质将热能 传送给蓄热系统。 储换热系统蓄热装置通常由绝热材料包覆的蓄热器及价格低廉、比热容高的储 热介质构成，其主要作用是白天将光热能储存，夜间通过热交换系统将热能释放， 并通过发电机最终转化为电能，实现光伏电站的夜间发电及调峰调频。 发电系统光热发电系统与火力发电系统技术具有一致性，市场成熟度较高，二 者均通过高质量过热蒸气推动汽轮机做功，从而将机械能转化为电能。 图 5光热储能电站原理图 资料来源cnki 毛岳珂著太阳能光热发电系统原理及分类，光大证券研究所 图 6光热储能电站主要结构展示 资料来源2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -8- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 1.3、 光热系统槽式现为主流，塔式前景广阔 按照光能聚集的方式，光热发电系统可分为塔式光热发电、槽式光热发电、碟式 光热发电和线性菲涅尔式光热发电四类。 表 2光热发电系统分类及其原理 发电原理示意图 项目图片 塔式光 热发电 槽式光 热发电 碟式光 热发电 线性 菲涅 尔式 光热 发电 资料来源陶仕梅等著太阳能光热发电技术综述，首航高科官网，光大证券研究所整理 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -9- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 塔式太阳能热发电系统塔式系统是利用众多定日镜，将太阳热辐射反射到置于 高塔顶部的集热器上，加热传热流体（主要为熔融盐），高温传热流体通过蒸汽 发生系统产生过热蒸汽推动汽轮发电机组发电。 槽式太阳能热发电系统槽式系统将多个槽型抛物面聚光集热器串并联排列，连 续加热位于焦线位置的导热流体（主要为导热油），进而产生过热蒸汽驱动发电 机组发电。 碟式太阳能热发电系统碟式系统利用驱动装置自动跟踪太阳，并用碟形聚光器 将太阳光聚集到焦点处的吸热器上，最后通过斯特林循环或者布雷顿循环实现发 电。由于其单体较小，常用于空间太阳能站。 线性菲涅耳式太阳能热发电系统菲涅尔系统使用多个跟踪太阳运动的条形平面 镜代替抛面镜，将太阳辐射聚集到吸热管上，加热传热流体（通常为水/蒸汽）， 并通过热力循环进行发电。 表 3各类光热发电系统对比一览 塔式 槽式 碟式 菲涅尔式 传热介质 熔融盐、水/蒸汽 导热油、熔融盐、水/蒸汽 熔融盐 水/蒸汽 聚焦技术 点聚焦 线聚焦 点聚焦 线聚焦 聚光比 300-1500 50-100 600-3000 25-100 温度℃ 500-1200 350-740 700-1000 270-550 峰值效率 23 21 31 20 适宜规模 30-100MW 30-354MW 5-25MW 10-320MW 储能 可储热 可储热 不可储热 可储热 动力循环 模式 朗肯循环、布雷顿循环 朗肯循环 斯特林循环 朗肯循环 商业化程 度 大规模、大容量商业化应用 模块化或联合运营商业化应用 分布式小规模发电 示范项目，商业化规模小 不足 塔式发电成本高 热量及阻力损失较大 碟式聚光镜造价贵，单机容量小 温差大，易引发吸热管破碎 资料来源张福君等著综述太阳能光热发电技术发展，光大证券研究所整理 我国新签光热储能项目中，塔式光热占比相对较高。槽式技术成熟较早，专利多 为欧美垄断，目前历史装机量较大。截至 2022 年年初，全球光热电站项目中， 槽式项目达 82 个，塔式项目仅 31 个3。截至 2021 年，我国已建成光热项目中， 塔式及槽式的占比分别为 60及 28。 图 72021 年全球各类光热电站分布 图 82021 年中国已建成光热项目分类占比 资料来源SolarPACES，光大证券研究所 资料来源CSTA，光大证券研究所 3据美国能源部国家可再生能源实验室NREL 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -10- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 1.4、 我国光热储能电站发展历程 中国光热发电“两沉两浮”。1）蹒跚起步。中国光热发电初次尝试发生在十多 年前的内蒙古鄂尔多斯，彼时政府拟筹划在当地建设一个 50MW 级光热示范电 站，并于 2006 年召开的中德科技论坛上升级为中德合作项目，但受制于技术水 平和发电成本等因素，项目逐渐被搁置。2）焰火重燃。2016 年，国家能源局发 布国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知，确定了首批 20 个太 阳能热发电示范项目，重燃市场对光热发电的热情，后续中控青海德令哈项目 10MW 塔式、首航敦煌 10MW 塔式等一系列项目拉动光热发展进入快车道。3） 再陷低谷。随着 18 年底示范电价退坡机制的启动，19-20 年光热项目建设再次 陷入停滞。4）峰回路转。21 年开始，随着国家“双碳”战略的逐步深入，光热 储能具备比较优势，行业关注度逐渐回升，有望迎再次发展。 图 9中国光热行业发展历程图 资料来源CSPPLAZA光热发电网，光大证券研究所整理并绘制 表 4我国已投运光热发电项目一览 项目名称 投运日期 装机容量（MW） 储能时长（h） 项目地点 青海中控10MW塔式太阳能热发电站 2013/7/1 10 2 青海 中广核德令哈50MW光热项目 2018/6/30 50 9 青海 首航节能敦煌100MW熔盐塔式光热项目 2018/12/28 100 11 甘肃 青海中控德令哈 50MW光热项目 2018/12/30 50 7 青海 鲁能海西格尔木 50MW熔盐塔式光热项目 2019/9/19 50 12 青海 中电建青海共和 50MW光热发电项目 2019/9/19 50 6 青海 中电哈密50MW塔式光热发电项目 2019/12/29 50 13 新疆 敦煌熔盐线菲5万千瓦光热发电示范项目 2019/12/31 50 15 甘肃 中核龙腾乌拉特中旗 100MW槽式光热电站 2020/1/8 100 10 内蒙古 玉门鑫能50MW光热项目 2021/12/30 50 9 甘肃 资料来源北极星太阳能光热网，CSPPLAZA光热发电网，CSTA 等，光大证券研究所整理 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -11- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 2、 光热储能电站将进入发展快车道 2.1、 政策鼓励，光热储能绽放 2021 年，在经历了近两年的市场沉寂期后，中国光热发电行业迎来了承上启下 的新元年。随着新能源装机规模不断扩张，光热发电“储发一体”优势凸显，与 光伏、风电协同互补，在清洁供电的同时保证电网的高效稳定。而国家 21 年以 来也不断推出涵盖光热发电在内的一系列指导性意见，助力光热发电与风电、光 伏的融合发展、联合运行，以及储热型太阳能热发电的发展。 表 52021 年以来我国光热发电相关政策 政策 日期 发布机构 主要内容 国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展 经济体系的指导意见 2021/2/22 国务院 提升可再生能源利用比例，大力推动风电、光伏发电发展， 因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、 光热发电 国家电网公司发布“碳达峰、碳中和”行动方案 2021/3/1 国家电网 加快能源技术创新，提高新能源发电机组涉网性能，加快 光热发电技术推广应用。提升灵活调节电源的比重，建设 调峰电源，发展“新能源储能”、光热发电，提高系统 调节能力 2021年能源工作指导意见 2021/4/19 国家能源局 2021 年风电、光伏发电量占全社会用电量比重达到 11左右。推动有条件的光热发电示范项目尽早建成并网。 关于 2021年风电、光伏发电开发建设有 关事项的通知 2021/5/11 国家能源局 建立保障性并网、市场化并网等并网多元保障机制，对于 保障性并网范围以外仍有意愿并网的项目，可通过自建、 合建共享或购买服务等市场化方式落实并网条件后，由电 网企业予以并网。并网条件主要包括配套新增的抽水蓄 能、储热型光热发电、火电调峰、新型储能、可调节负荷 等灵活调节能力。 关于 2021年新能源上网电价政策有 关事项的通知 2021/6/7 国家发改委 2021 年起，新核准（备案）海上风电项目、光热发电项 目上网电价由当地省级价格主管部门制定，具备条件的可 通过竞争性配置方式形成，上网电价高于当地燃煤发电基 准价的，基准价以内的部分由电网企业结算。鼓励各地出 台针对性扶持政策，支持光伏发电、陆上风电、海上风电、 光热发电等新能源产业持续健康发展。 关于加快推动新型储能发展的指导意见 2021/7/15 国家发改委、 国家能源局 以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。 关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力 增加并网规模的通知 2021/8/10 国家发改委、 国家能源局 鼓励发电企业通过自建或购买调峰储能能力的方式，增加 可再生能源发电装机并网规模。鼓励多渠道增加调峰资 源。承担可再生能源消纳对应的调峰资源，包括抽水蓄能 电站、化学储能等新型储能、气电、光热电站、灵活性制 造改造的煤电。 国务院关于印发2030 年前碳达峰 行动方案的通知 2021年10月 国务院 在能源绿色低碳转型行动方面指出，将积极发展太阳能光 热发电，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的 风光热综合可再生能源发电基地。在推进绿色低碳科技创 新行动方面则明确，要加快先进适用技术研发和推广应 用。其中包含推进熔盐储能供热和发电示范应用。 关于推进 2021年度电力源网荷储一体 化和多能互补发展工作的通知 2021/11/10 国家能源局综合司 鼓励重大创新示范，各省级能源主管部门应在确保安全前 提下，以需求为导向，优先考虑含光热发电、氢能制输储 用、梯级电站储能、抽气蓄能、电化学储能、压缩空气储 能、飞轮储能等新型储能示范的“一体化”项目。 资料来源2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所整理 2.2、 光热储能电站成本已有显著下降 技术成熟国产替代＝光热度电成本不断下降。近年来可再生能源发电成本不断 下降，部分已低于传统化石能源发电成本，据国际可再生能源机构IRENA报告 显示2010-2020 年，全球光伏电站发电平均成本降幅最大，达 85；光热发 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -12- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 电系统其次，约为 68。在技术路径不断成熟、供应链不断完善以及核心器材 国产替代的综合逻辑下，我国光热发电有望摆脱过去经济性不强的局面，叠加“风 光储大基地”4战略，度电成本在未来几年将持续快速下降。 图 102010-2020 年全球各类新能源发电成本变化情况 资料来源IRENA，CSPPLAZA 光热发电网，光大证券研究所 根据国际经验，技术进步对光热储能电站成本降低的贡献率约 42，规模化的 贡献率约 37，批量生产的贡献率约 21。根据可胜技术的数据，在理想情况 下，由于规模化发展带来的电站总投资整体下降幅度可达18.427.6。 表 6光热发电设备购置部分成本下降途径 设备 成本下降途径 电站造价降低值（≥，绝对值） 聚光场 定日镜用钢量降低、生产效率提高、新的传动结构、 竞争效益；镜场控制系统软件、硬件成本下降 10.715.4 吸热器系统 材料国产化、加工优化及产业规模化 1.031.49 储换热系统 储罐设计优化、加工成熟、集中采购；熔盐阀门及熔盐 泵国产化；运维费降低；熔盐规模化发展 3.595.66 热力发电系统 设计优化、集中采购 1.42.1 资料来源2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所整理 4 2021 年 3 月，国家发展改革委、国家能源局发布关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见，提出积 极实施存量“风光水火储一体化”提升，稳妥推进增量“风光水（储）一体化”，探索增量“风光储一体化”，严控增量“风 光火（储）一体化”的策略。 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -13- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 2.3、 光热储能电站稳定发电为其核心优势 新能源发电痛点在于波动较大，对电网负荷造成冲击 在火力发电主导的传统电力系统中，电能的供应曲线相对稳定，但用电曲线在年 内、日内存在多次峰谷波动。此前通过“了解需求侧、控制发电侧”的基本策略， 预判用电高峰，预设发电出力计划，可较好解决电能供需错配问题。近年，随着 可再生能源发电装机比例的提升给发电侧增添了诸多不可控、不稳定因素。风电、 光伏发电受制于自然条件因素，常具有波动性、随机性、反调峰性等特点，而其 “极热无风、晚峰无光5”等弊病早已是“老生常谈”。据国家电网测算，2035 年前，我国风电、光伏装机规模将分别达 7 亿、6.5 亿千瓦，而所带来的日最大 波动率预计分别达 1.56 亿、4.16 亿千瓦，大大超出电网调节能力。我国电网迫 切需要重新构建调峰体系，以具备应对新能源 5 亿千瓦左右的日功率波动的调节 能力。 图 11 新能源发电与居民用电存在季节性偏差 图 12新能源发电与居民用电存在日偏差 资料来源Wind，光大证券研究所 资料来源李宏仲等著考虑经济性的日前风电消纳动态评估方法，光大证券研究所 储能系统6具备平滑波动、削峰填谷能力，是新能源发电的重要稳定器 储能技术是应对以风、光为主的新能源系统波动性、间歇性的有效技术。成熟的 储能技术在发电侧可平滑风光电系统的波动，从而提高并网风电、光电系统的电 能质量和稳定性，改善新能源发电波动性等短板；在电网侧、用户侧，储能技术 可很好地解决电能供需错配问题，从而减少电网短时承压过高或峰时用电不足带 来的安全性、稳定性问题，并有效消纳可再生能源，避免“弃风弃光”现象。 5我国电网负载高峰多见于晚间时段和夏季，而晚间光伏发电无法工作，夏季风力发电功率较低，新能源发电与电网负载形 成日内、季节间错峰。 6储能系统是通过特定的装置或物理介质，在电网低负荷时段将电能转化为不同形式的能量储存起来，在高负荷时段将能量 释放，从而减轻电网波动的技术。按照储能介质进行分类，可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和 化学类储能。 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -14- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 图 13 储能系统的“削峰填谷”作用 图 14 储能设备降低火电装机容量原理图（以孤岛电站为例） 资料来源世纪新能源网，光大证券研究所 资料来源cnki 常乐等著储能在能源安全中的作用，光大证券研究所 储能系统还可降低调峰调频能耗，并作为备用电力保障用电安全。传统火电调峰 调频中，煤电机组为满足调峰能力，往往增加发电容量以具备应对尖峰负荷的能 力，但这使得火电机组经常无法达到满发状态；同时火力发电对电网调频AGC 信 号响应具有滞后性，严重影响机组运行经济性。而储能系统充放电灵活、反应速 度快，可大幅降低备用火力发电机组容量，并对调峰信号快速反应，大大提高了 电网运行效率。此外，储能系统还可作为应对电力突发情况，满足紧急用电的备 用电源，具备一定的能源安全价值。 储发一体带来的稳定发电为光热储能电站的最大优势 相比于风电-抽水蓄能、光伏发电-蓄电池蓄电等储发分离系统，光热电站集二者 于一身，可以像传统火力发电厂一样生产出电网友好型的可调度电力，以满足早 晚高峰、尖峰时段等多情景下的用电需求；通过人为设置储能时长及发电机的负 载功率，可实现 24小时连续、稳定供电。 我国 2018 年并网的 3 座商业化太阳能热发电示范项目中，太阳能热发电机组调 峰深度最大可达 80；爬坡速度快，升降负荷速率可达每分钟 3-6额定功率， 冷态启动时间 1 小时左右、热态启动时间约 25分钟，可 100参与电力平衡， 部分替代化石类常规发电机组，对保障高比例可再生能源电网的安全稳定运行具 有重要价值。电力规划设计总院以目前新疆电网为例进行过模拟计算，假设建设 100 万千瓦500 万千瓦不同规模的光热储能电站，可减少弃风弃光电量 1038。 清华大学能源互联网研究院研究结果显示，如果安装 22GW 光伏和 7GW 风电， 青海电网在丰水期可连续 3 日全清洁能源供电（包括省内负荷及特高压外送河 南）；如果在此基础上配置 4GW 光热储能电站，青海省在丰水期可实现创纪录 的连续 30 日全清洁能源供电。 西北风光大基地场景，光热储能电站与之匹配度最高 熔融盐是光热储能的首选传热储热介质。传热蓄热技术是光热发电关键技术之 一，而传热介质的工作性能直接影响系统的效率和应用前景。目前槽式光热电站 的工作温度一般不超过400C，塔式光热电站则在 550C以上，在这一温度区 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -15- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 间，熔融盐相比水/水蒸气、液态金属等，具有较高的使用温度、高热稳定性、 高比热容、高对流传热系数、低粘度、低饱和蒸汽压、低价格等一系列优点，是 光热电站传热和储热介质的首选。据 CSPPLAZA 光热发电网统计，在国内首批 20 个光热发电示范项目中，18 个采用熔盐储能；已备案新增 92个光热发电站 清单中，86 个将采用熔盐储能。 相比于其他储能方式，熔融盐储能与大基地-光电系统匹配度最高。光伏、光热 基地多位于干旱且平坦的戈壁、荒漠，不具备开展抽水蓄能、空气压缩储能等项 目的地质条件。大基地发电量较大且工作环境恶劣，对造价高、寿命短、温度敏 感的电化学储能形成严峻考验。相比之下，熔融盐储能既能满足储能容量大、储 时长的要求，又具备经济性，并能在严酷的自然条件下安全平稳运行 25-30 年； 其腐蚀性的劣势，则通过提高熔盐品质、使用防腐蚀材料等得到明显改善。 表 7部分主流储能方式对比一览 储能方式 类别 优点 缺点 应用场景 抽水蓄能 机械储能 功率大、寿命长、容量大、 技术成熟、运行成本低 能量密度低，受地形约束大， 总投资高 日负荷调节、频率控制、 紧急事故备用 压缩空气储能 机械储能 容量大、工作时间长、 充放电次数多、寿命长 效率相对较低、建站条件 较苛刻、响应慢 调峰、系统备用 飞轮储能 机械储能 功率密度高、寿命长、 环境友好、响应速度快 能量密度低、自放电率高、 技术不成熟 频率控制、UPS 锂电池储能 电化学储能 能量密度高、响应速度快、 环境适应性强、重量轻 寿命较短5-8 年、成本较高、功率较小、存在安全风险 提升电能质量、备用电源、 移动设备供电 铅酸蓄电池储能 电化学储能 技术成熟、结构简单、 价格低 不宜深度充放电和大规模 放电、寿命短、污染环境 提升电能质量、 电站备用 钠硫电池储能 电化学储能 能量密度高、循环寿命长、 功率特性好、响应速度快 由于采用液态钠，稳定性较 差、存在工作温度限制 提升电能质量、UPS、 调峰、可再生储能 液流电池储能 电化学储能 寿命长、安全性好、环境 友好、响应速度快 能量密度低、 响应速度不快 固定式大规模储能 超导储能 电磁储能 响应速度快、功率密度高、 充放电快 材料昂贵、运营成本高、 能量密度低、维护复杂 大功率激光器、输配电稳定、 电能质量控制 超级电容储能 电磁储能 效率高、维护成本低、寿命 长、响应速度快 投资成本高、能量密度低、 储存能量不大 移动通信基站、卫星通信系统 熔融盐储能 热储能 安全性好、储存能量大、储存时 间较长、环境友好、平均成本低 有一定腐蚀性 谷电供暖、光热发电、调峰 资料来源中国抽水蓄能网，北极星储能网，格瑞普电池等，光大证券研究所整理 图 15 全球已投运储能项目分类占比（截至 2020 年） 图 16 2021 年中国各类储能新增装机规模占比 资料来源CNESA 全球储能项目库，光大证券研究所 资料来源中商产业研究院，光大证券研究所 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -16- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 2.4、 光热储能还可应用于供暖及工业蒸汽等场景 光热制工业蒸汽，助力蒸汽价格与煤炭、天然气价格解耦。工业蒸汽通常是由燃 烧煤炭、天然气加热液态水产生过热蒸汽制得，下游主要用于满足工业企业生产 的加热需要，其一典型应用是在稠油开采领域的应用。稠油胶质沥青含量高、粘 度大、流动性差，需通过蒸汽热采以获得较好的经济效益。而在近年化石能源价 格大幅上涨及优化能源结构、降低能耗、减少碳排放的政策背景下，燃烧化石能 源制备工业蒸汽逐渐丧失成本优势，使用太阳能集热装置来产生蒸汽的太阳能 EOR 具备广阔前景。太阳能 EOR 的核心在于利用光热发电的集热技术实时产生 过热水蒸气或将热能储存在蓄热系统备用，通过此种方式，可大幅减少稠油开采 成本并减少开采过程中的碳排放。对于光热电站运营商，其聚光产生的热能或无 需转化为电能并网售卖，而是仅通过蒸汽发生系统产生工业蒸汽直接售卖给消 毒、纺织企业，减少了发电过程中大量的能耗损失，增加光热收入。 以光供暖、以光助农，光热发电不断开发新型应用场景。以光热大循环为主体， 将产生的热能储存起来并在温度较低时释放，便可用于绿色小镇的清洁供暖及恒 温蔬菜大棚冬日的温度保持。近年国家不断推进北方地区清洁供暖，打响关于冬 季供暖的“蓝天保卫战”，光热供暖在能源价格上涨和储能问题解决的推动下， 经济性、实用性凸显；而其应用在恒温蔬菜大棚供暖，可大幅降低菜农冬日种植 蔬菜成本。 图 17 2017 年至今中国动力煤、LNG 现货价格变动情况 图 18全球最大的太阳能 EOR 项目阿曼 Mirrah 项目 资料来源iFinD，光大证券研究所（注截至 2022 年 7 月 31 日） 资料来源CSPPLAZA 光热发电网，光大证券研究所 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -17- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 3、 光热储能产业链梳理 3.1、 光热储能产业链梳理 目前我国光热发电装备制造产业链已初步形成，涉及精密仪器制造、系统设计、 软件编程、水泥、钢铁、玻璃等一系列产业。国家首批光热发电示范项目中，设 备、材料国产化率超过 90，而在青海中控德令哈 50MW塔式光热发电项目等 部分项目中，设备和材料国产化率已达到 95以上；2021 年，我国从事太阳能 热发电相关产业链产品和服务的企事业单位数量近 550 家，其中，太阳能热发 电行业特有的聚光、吸热、传储热系统相关从业企业数量约 320 家，约占总数 量的 60。 图 19光热发电产业链及相关企业 资料来源CSTA，2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所整理 我们选取两座塔式电站在制造阶段的材料清单数据，主要包括镜场区、吸热器 系统、塔、蒸汽发生系统、储热传热流体系统、基础及辅助建筑、接线、管道 （吸热器系统管道以外）。带有 17.5 小时储热以及不带储热的容量塔式电站制 造清单中使用的材料和重量如下表所示。 表 8110MW 塔式电站各类材料制造清单一览 部件 塔式电站-无储热 塔式电站-有储热 单位 镜场区部件 镀膜平板玻璃 3.3103 1.1104 吨 低合金钢 1.1104 3.6104 吨 镀锌件 8.5104 2.7105 平方米 非合金钢 9.6102 3.1103 吨 润滑油 1.8102 5.7102 吨 股票报告网 敬请参阅最后一页特别声明 -18- 证券研究报告 建筑和工程/非金属类建材 混凝土 3.0104 9.5104 立方米 硅胶产品 3.3101 1.1102 吨 吸热器系统 钢筋 1.4103 1.7103 吨 钢，铬钢18/8，热轧 1.6102 2.5102 吨 有机硅涂料 310-1 710-1 吨 基本的耐火材料 1.0102 2.6102 吨 石棉7 1.2101 2.5101 吨 塔 混凝土 1.1104 1.9104 立方米 钢筋 2.1103 3.6103 吨 液压挖掘机 7.5103 1.3104 立方米 蒸汽发生系