2022六类储能的发展情况及其经济性评估

1 本报告对抽水蓄能、锂离子电池、压缩空气、钠离子、全钒液流电池、铅炭电 池等六种储能的发展现状、系统成本、应用前景做了评估。  多种储能路线进入发展快车道。在新型电力系统中，储能将成为至关重要的一 环，是新能源消纳以及电网安全保障必要保障，在发电侧、电网侧、用电侧都 会得到广泛的应用，需求空间广阔。国内市场，风光强制配储政策推动储能需 求指数增长；海外方面。2021年 美 、 欧 、 澳 等 国 家 皆 出 现 爆 发 性 增 长 。 在 市 场 需求爆发以及政策鼓励的双重推动下，成熟的抽蓄以及锂电储能呈现爆发性增 长 ， 其 他 新 型 储 能 路 线 也 进 入 了 发 展 快 车 道 。  抽 水 蓄 能 ： 巨 量 项 目 开 工 建 设 。 抽 水 蓄 能 是 最 为 成 熟 的 储 能 技 术 ， 具 有 技 术 优、成本低、寿命长、容量大、效率高等优点。我们测算在不考虑充电成本的 前 提 下 ， 常 规 抽 水 蓄 能 电 站 LOCE 范 围 为 0.23- 0.34 元 /kWh， 是 当 前 最 为 经 济 的 储 能 方 式 。 根 据 规 划 ， 到 2030 年 ， 我 国 抽 水 蓄 能 投 产 总 规 模 较 “十 四 五 ” 再 翻 一 番 ， 达 到 1.2 亿 千 瓦 左 右 ， 按 照 6 元 /W 测 算 ， 投 资 须 达 5400 亿 左 右 ； 截 至 目 前 我 国 各 省 公 布 的 重 点 项 目 中 ， 抽 水 蓄 能 累 计 装 机 已 达 104.3GW， 累 计 投 资 超 6000 亿 。 建 议 关 注 核 心 受 益 标 的 中 国 电 建 。  锂离子电池储能：正处于超级爆发周期。根据GGII 统计， 2021年国内储能电池 出 货 量 48GWh， 其 中 电 力 储 能 电 池 出 货 量 29GWh，同 比 增 长 339%； 而 根 据 全 球 研 究 机 构 EVTank 与 伊 维 经 济 研 究 院 共 2021 年 全 球 储 能 电 池 出 货 量 66.3GWh， 同 比 增 长 132.6%，电力系统储能是主要增量贡献。当前铁锂储能 成本较高，但在海外高电价地区已具有较好的经济性。铁锂电池是当前应用最 成熟的电化学储能，预计随着成本降低以及循环寿命的提高，经济性将不断提 升 。 建 议 关 注 宁 德 时 代 、 比 亚 迪 、 派 能 科 技 、 德 业 股 份 。  压缩空气储能：有望成为抽水蓄能电站的重要补充。压缩空气储能之前受制于 储能效率较低，电量损耗成本较高，但是随着技术进步，大型电站储能转化效 率已经上升至70%-75% ， 低 于 抽 水 蓄 能 电 站 ， 但 已 经 具 有 具 备 了 大 规 模 商 业 化 应 用 的 条 件 ， 目 前 商 业 化 项 目 正 在 大 规 模 上 马 。 我 们 测 算 ， 在 初 始 投 资 成 本 6 元 /W ， 年 均 循 环 次 数 400 次 ， 储 能 循 环 效 率 73%， 储 能 系 统 寿 命 为 30年 的 假 设 下 ， 压 缩 空 气 储 能 度 电 成 本 约 为 0.436元 /kWh。 而 在 初 始 投 资 5-6元/W， 年 循 环 次 数 达 到 450-600次 的 情 况 下 ， 度 电 成 本区间为0.252-0.413 元/kWh。压缩空气度电成本依然要略高于抽水蓄能，但 是 远 低 于 磷 酸 铁 锂 ； 另 外 ， 其 投 资 周 期 较 抽 水 蓄 能 短 ， 且 单 体 投 资 规 模 限 制 小；综合看来，压缩空气储能有望成为抽水蓄能在大规模储能方面重要补充。 建 议 关 注 中 储 国 能 （ 未 上 市 ） 、 杭 锅 股 份 等 企 业 。 行业研究报告 2  钠离子电池：性能优异，被寄予厚望。决定电化学储能能否被大面积应用的关 键因素包括安全性、材料资源可得性、高低温性能、寿命、投资成本等，而根 据钠离子电池最新研究进展，钠离子在这些方面都表现出了良好的性能。其在 规模化应用后成本有望低于铁锂电池，可在大规模电化学储能、低速电动车等 领域得到广阔应用。当前，钠离子电池产业化进程加速产业中，商业化在即； 其 中 ， 中 科 海 钠 目 前 规 划 了 两 条 一 共 2GWh的钠离子电芯的产线，目标是实现 今年投产；宁德时代表示已启动钠离子电池产业化布局，2023年将形成基本产 业 链 。 建 议 关 注 中 和 海 纳 （未 上 市 ） 、 宁 德 时 代 、 华 阳 股 份 。  全钒液流电池储能。全钒液流电池具有寿命长、安全性好、输出功率大、储能 容 量大且易于扩展等特点，2019年以来我国液流电池储能示范项目正加快建设。目 前成本问题仍是钒电池大规模商业应用面临的最大挑战。根据我们测算，在 电化 学储能中，全钒液流电池L COS与铁锂电池接近，但是能量转化效率方面不 如锂 电池，且布置灵活性、温度环境要求较高。行业当前处在由示范阶段转向 商业化 过程中，预计未来随着技术以及工程进步，成本会有较大的下降空间， 能 效 也 有 望 进 一 步 提 高 。 建 议 关 注 大 连 融 科 （ 未 上 市 ） 、 北 京 普 能 （未 上 市 ） 。  铅 炭 电 池 储 能 。铅碳电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出 来的技术。铅炭电池同时具有铅酸电池和电容器的特点，且拥有非常好的充放 电性能，延长了电池寿命，可以达到2000次以上，远高于铅酸电池的300-500 次。通过测算比较，发现虽然铅炭电池初始投资成本较低，但是由于其放电深 度低于其他储能形式，度电成本优势并不明显。另外如果考虑实际使用中能量 损耗成本，铅炭电池因能效相对铁锂电池较低，经济性会处于一定劣势势。新 型储能百花齐放的状态下，铅炭电池也将有望通过技术进步实现能效提升以及 成 本 下 降 。 风险提示：需求增速不达预期、政策变动风险、产业链竞争格局恶化、技术路线演 化超出预期。 行业研究报告 3请务必阅读最后一页的免责条款 目录 特别说明 .5 一、多种储能路线进入发展快车道 .6 1.1储能政策密集出台 .6 1.2多种储能进入发展期 .8 二、抽水蓄能：巨量项目开工建设 .10 2.1抽水蓄能是最为成熟的储能技术 .11 2.2成本测算：当前最为经济的储能方式 .12 2.3两部制电价托底，巨量项目入场 .13 三、锂离子电池储能：正处于超级爆发周期 .15 3.1 锂电池电池储能介绍 15 3.2 电力应用带动，锂电储能需求持续爆发 17 3.3 磷酸铁锂电池储能成本分析测算 17 四、压缩空气储能：有望成为抽水蓄能电站的重要补充 .20 4.1 空气压缩储能系统介绍 20 4.2 迈过试验示范阶段，商业化项目大规模上马 21 4.3 成本分析测算：有望成为抽蓄的重要补充 23 五、钠离子储能：性能优异，被寄予厚望 .25 5.1 钠离子电池性能优异，被寄予厚望 25 5.2 钠离子电池产业化进程加速 28 5.3钠离子成本分析：远期可期 .29 六、全钒液流电池储能 .31 6.1 发展情况与介绍 31 6.2 钒液流电池成本分析 32 七、铅炭电池储能 .34 7.1 发展情况 34 7.2 铅炭电池成本分析 35 图目录 图 1：储能 技术 路径 分类 9 图 2：各种 储能 技术 优缺 点对比 10 图 3：抽水 蓄能 电站 示意 图 11 图 4：2021 年 我国 各储 能 技术装 机占 比 .12 图 5：我国 抽水 蓄能 装机 及规划 情况 （万 千瓦 ） 14 图 6：锂离 子电 池示 意图 15 图 7：电化 学储 能上 下游 示意图 16 图 8：2017-2021 年 我国 储 能电池 出货 量及 增速 17 图 9：压缩 空气 技术 发展 历程 21 行业研究报告 4请务必阅读最后一页的免责条款 图 10：压 缩空 气储 能系 统 基本结 构 21 图 11： 同 里 500kW 液 态空 气储能 项目 效果 图 .21 图 12：钠 离子 电池 工作 原 理图 26 图 13：钠 离子 电池 的材 料 成本优 势明 显 27 图 14：中 国科 学院 物理 研 究所/ 中 科海 钠钠 离子 电池 研制及 示范 应用 进程 .28 图 15：宁 德时 代钠 离子 电 池优势 29 图 16：全 钒液 流电 池原 理 31 图 17：钒 液流 电堆 结构 31 图 18：铅 炭电 池结 构图 34 表目录 表 1：按应 场景 划分 的储 能类型 5 表 2：2021 年 储能 重磅 政 策 .6 表 3：2021 年各 省风 光配 储政策 .7 表 4：储能 技术 在电 力行 业应用 范围 8 表 5：抽水 蓄能 LCOS 测 算核 心 假设 12 表 6：抽水 蓄能 LCOS 测 算过程 13 表 7：抽水 蓄能 LCOS 敏 感性 分 析 13 表 8：各省 抽水 蓄能 装机 及投资 14 表 9：不同 技术 路线 电池 对比 16 表 10：2021 年 部分 磷酸 铁 锂电池 储能 电 站 EPC 招标 情况 .18 表 11：磷 酸铁 锂电 池 LCOS 测算 核心 假设 19 表 12：磷 酸铁 锂电 池 LCOS 测算 过程 19 表 13：循 环寿 命假 设 20 表 14：磷 酸铁 锂电 池 LCOS 敏感 性分 析 20 表 15：海 内外 部分 压缩 空 气项目 情况 22 表 16：2022 年立 项的 大型 空气压 缩储 能项 目 .22 表 17：2022 年立 项的 大型 空气压 缩储 能项 目 .23 表 18：压 缩空 气储 能系 统 LCOS 测 算核 心假 设 24 表 19：压 缩空 气 LCOS 测 算过程 24 表 20：压 缩空 气 LCOS 敏 感性 分 析 24 表 21：各 种类 型储 能特 点 25 表 22：铅 酸电 池、 锂离 子 电池和 钠离 子电 池性 能对 比 27 表 23：钠 离子 电池 储能 系 统 LCOS 测算 核心 假设 29 表 24：钠 离子 电池 LCOS 测算 过 程 30 表 25：钠 离子 电池 LCOS 敏感 性 分析（元 /kWh） 30 表 26：全 钒液 流储 能技 术 优势 31 表 27：我 国今 年来 规划 或 建设的 钒液 流储 能项 目 32 表 28：全 钒液 流电 池储 能 系统 LCOS 测算 核心 假设 33 表 29：全 钒液 流电 池 LCOS 测算 过程 33 表 30：全 钒液 流电 池 LCOS 敏 感性 分析（元/kWh） 33 表 31：铅 炭电 池储 能系 统 LCOS 测 算核 心假 设 35 表 32：铅 炭电 池 LCOS 测 算过程 36 表 33：铅 炭电 池 LCOS 敏 感性 分 析（ 元/kWh） 36 行业研究报告 5 特别说明 本文对抽水蓄能、锂离子电池、压缩空气、钠离子、全钒液流电池、铅炭电池等六 种 储能的发展现状、系统成本、应用前景做了评估，由于部分储能类型尚未大面积应用， 不 同研究个体对其评价方法或有差别。我们在此做出以下特别说明： 特别说明1：本文所研究的多种类型储能的参数综合参考了其各自项目近期投资运行 情 况 以 及 ， 《 基 于 全 寿 命 周 期 成 本 的 储 能 成 本 分 析 （ 傅 旭 ， 李 富 春 ， 杨 欣 ， 杨 攀 峰 ） 》 、 《储能的度电成本和里程成本分析（何颖源，陈永翀，刘勇，刘昊，刘丹丹，孙晨宇） 》 、 《钠离子电池储能技术及经济性分析（张平，康利斌，王明菊，赵广，罗振华，唐堃， 陆 雅 翔 ， 胡 勇 胜 ） 》 等 数 十 篇 文 献 ， 在 此 统 一 说 明 ， 后 续 不 单 独 列 示 。 特别说明2：在本部分以及后续多种类型储能的度电成本测算中，未考虑充电成本、 能量损耗以及输配电相关费用，实际成本可根据具体应用场景进行相应调整计算。 特别说明3：关于储能成本评价标准说明如下。 储能技术成本的合理化是行业发展至关重要的因素。目前国国际上通用的储能成本 评价指标为基于储能全生命周期建模的储能平准化度电成本（ LCOS） ， 而 事 实 上 不 同 的 储 能应用场景使用单一的评价标准并不合适，储能设施的利用方式、使用效率不同，对于 LOCE测算的结果也不尽相同。例如抽水蓄能电站，初始造价确定，使用寿命可以高达3 0- 50年，在全生命周期中，电站实际利用小时30000小 时 与 70000小时的非充电成本差别可 能 是 倍 差 的 。 按 照 时 长 要 求 的 不 同 ， 储 能 的 应 用 场 景 大 致 可 以 分 为 容 量 型 （ ≥ 4h） 、 能 量 型 （ 约 1～ 2h） 、 功 率 型 （ ≤ 30min） 和 备 用 型 （ ≥ 15min） 四 类 。 容 量 型 储 能 场 景 包 括 削 峰 填 谷 或离网储能等，时储能技术种类较多，包括抽水蓄能、压缩空气、储热蓄冷、储氢储碳 以及各类容量型储能电池（例如钠硫电池、液流电池、铅炭电池、锂浆料电池等） 。 其 他 类 型 具 体 见 下 表 。 表 1：按应场景划分的储能类型 类型 储能时长 实际应用场景 储能类型 容量型 ≥4h 削峰填谷、离网储能 等 抽水蓄能、压缩空气、储热蓄冷、储氢储 碳、钠硫电池、液流电池、铅炭电池等 能量型 1～2h 复合功能，调峰调频 和紧急备用等多重功 能 磷酸铁锂电池等 功率型 ≤30min 调频等 超导储能、飞轮储能、超级电容器、钛酸锂 电池、三元锂电池 备用型 ≥15min 作为不间断电源提供 紧急电力 铅酸电池、梯级利用电池、飞轮储能 数据来源：英大证券研究所整理 行业研究报告 6 为了采取一致性评价标准，考虑到储能设施主要通过调频服务和能量充放来实现收 益，能量型和备用性型则是二者的负荷利用，我们将储能分容量型以及功率型两种类型 进行成本评估。其中，度 电 成 本 （ LOCE）的评价适合容量型储能场景（ 如削峰填谷） ， 因 为可以将其直接与峰谷电价差进行比较，从而判断储能投资是否具有经济效益。对于功 率型储能场景，参照海外以及国内辅助电力调频应用场景，采用里程成本作为功率型储 能 经 济 性 的 评 判 标 准 。 本 文 所 研 究 的 六 种 储 能 主 要 考 虑 能 量 型 储 能 应 用 。 一、多种储能路线进入发展快车道 在全球碳中和目标下，清洁能源将逐步替代化石能源，风电、光伏发电将成为清洁 能源的绝对主力，装机量持续高增。但是，新能源发电具有不稳定性、随机性、间歇性 的问题，对电网频率控制提出了更高的要求，随着新能源发电占比的的提高，整个电力 系统的电力电量平衡模式也需要重构。新型电力系统中，储能将成为至关重要的一环， 是新能源消纳以及电网安全保障必要保障，在发电侧、电网侧、用电侧都会得到广泛的 应用，需求空间广阔。 1.1 储能政策密集出台 2017-2020年，电网响应能源局、发改委降低弃风弃光率的决策，充分利用电力体系 的灵活性资源消纳新能源，使得弃风弃光率下降到2%。同时电网压力凸显，部分省份开 始要求电源侧配置储能。2021年，多个储能行业的重磅文件公布，储能等迎来历史性发 展机遇。 表 2：2021 年 储 能 重 磅 政 策 《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》厘定了抽水蓄能电站的价格机制， 使 得 抽 蓄 电 站 具 备 了 商 业 化 条 件 ； 《 关 于 加 快 推 动 新 型 储 能 发 展 的 指 导 意 见 》 提 出 到 2025 年， 新型储能装机规模达3000万 千 瓦 以 上 。 健 全 “新 能 源 +储 能 ”项 目 激 励 机 制 。 2021 年 8月 9日，发改委出台《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 》 明 确 了 风 光 发 电 保 障 性 规 模 和 市 场 化 规 模 配 储 的 要 求 。 日期 部门 文件名称 核心内容 2021.5 发改委 《关于进一步完善抽水蓄能 价格形成机制的意见》 以竞争性方式形成电量电价，将容量电价纳入输配电价回收。 2021.7 发改委、 能源局 《关于加快推动新型储能发 展的指导意见》 到 2025 年 ， 新 型 储 能 装 机 规 模 达 3000 万 千 瓦 以 上 。 健 全 “新 能 源 +储 能 ” 项 目 激 励 机 制 。 2021.7 改革委 《关于进一步完善分时电价 机制的通知》 上年或当年预计最大系统峰谷差率超过 40%的地方，峰谷电价价差原则上不 低于 4:1；其他地方原则上不低于 3:1。 2021.8 发改委、 能源局 《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》 由电网承担消纳任务的保障性规模（部 分 省 份 也 要 求 配 一 定 能 比 例 的 储 能 ， 储 能 配 置 要 求 为 10%功率、2 小 时 ） ； 市 场 化 部 分 配 置 15%功 率 、 4 小 时 的 配 置 （ 鼓 励 20%、4 小 时 ）的 调 峰 资 源 。 2021.9 能源局 《抽水蓄能中长期发展规划 （2021-2035 年 ） 》 到 2025 年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，达到 6200 万千瓦以 上；到 2030 年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，达到 1.2 亿 千瓦左右。8 月份公布的规划储备项目单共 551 个计 6.79 亿千瓦 行业研究报告 7 行业研究报告 8 2022.2 发改委、 能源局 《“十四五”新型储能发展实 施方案》 推动新型储能技术发展应用，提出到 2025 年，新型储能由商业化初期步入 规模化发展阶段、具备大规模商业化应用条件。 数据来源：发改委、能源局，英大证券研究所整理 《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》强调了 储能重要性，规定了市场化规模要求自行配置15%*4小时，保障性规模由电网负责消纳， 未对保障性规模内的配储作出具体要求，但是我国绝大多数省份都已经对风电、光伏电 站相关储能设施建设要求，多数省份要求强制建设10%-20%功率，时长2小时的储能。在 强制配储政策的刺激下，我国储能行业需求出现了井喷现象，行业快速壮大。 表 3：2021 年各省风光配储政策 地区 文件名称 风电、光伏装机规模要求 新型储能配置要求 《关于下达贵州省 2021 年第一批光 伏发电项目开展前期工作计划的通 贵州省 知》 2021 年 计划总 装机规 模 21.66GW 集中式光 伏项目 需配 备 10%的储 能 设施。 《关于下达贵州省 2021 年第二批光 伏发电项目开展前期工作计划的通 知》 甘肃省 《关于“十四五”第一批风电、光 伏发电项目开发建设有关事项的通 知》 2021-2022 年新增 12GW 河 西 地 区 （酒 泉 、 嘉 峪 关 、 金 昌 、 张 掖 、 武 威 ） 最 低 按 电 站 装 机 容 量 的 10%配 置 ， 其 他 地 区 最 低 按 电 站 装 机 容 量 的 5%配 置 ， 储 能 设 施 连 续 储 能 时 长 均 不 低 于 2 小 时 广东省 《关于 2021 年风电 、光伏 发电开 发 建设有关事项的通知》 四川省 《四川省 “十 四五 “光伏 、风电 资源 开发若干指导意见》 2021 年 保障性 并网规 模 9GW 5 年 内规模 目标 20GW I 类区域预计储能总规模 300MW/600MWh; 河南省 《关于 2021 年风电 、光伏 发电项 目 建设有关事项的通知》 《 江 苏 省 发 改 委 关 于 做 好 2021 年 风 力争 2025 年新增 20GW 左右 “十四五”期间，风电、光伏将累计 II 类 区 域 预 计 储 能 总 规 模 150MW/300MWh; III 类 区 域 可 协 商 规 定 消 纳 规 模 ， 要 求 配 置 项 目 20%规 模 ， 可 正 常 运 行 2 小 时 的 储 能 设 备 。 江 苏 省 陕 西 省 电和光伏发电项目建设工作的通 知》 《陕西省新型储能建设方案（暂 行）（征求意见稿）》 《 关 于 开 展 陕 西 省 2021 年 风 电 、 光 伏 发 电 项 目 开 发 建 设 有 关 工 作 的 通 知 》 《2021-2022 年 风 电 、 光 伏 发 电 项 目 开 发 建 设 和 2021 年 保 障 性 并 网 有 关 新增 30.69GW 以上 2021 年 新 增 保 障 性 并 网 建 设 规 模 为 6GW 2021 年，新增集中式风电项目，陕北地区按照 10%装 机 配 套 储 能 ;新 增 集 中 式 光 伏 发 电 项 目 ， 关 中 、 延 安 市 按 照 10%、 榆 林 市 按 照 20%装 机 容 量 配 套 储 能 设 施 。 单体容量超过 5 万千瓦的项目，光伏发电项目承 天津市 事项的通 知》 光伏、风 电规模 共计 7.239GW，新 增 诺储能配比不低于项目装机容量的 10%，风电项目 《 关 于 天 津 市 2021-2022 年 风 电 、 光 伏 发 电 项 目 开 发 建 设 方 案 》 5.3GW，存量 1.939GW 不低于 15%。 安徽省 《关于 2021 年风电 、光伏 发电开 发 建设有关事项的通知》 2021 年 光伏、 风电新 增规模 为 6GW 山西省 《关于做 好 2021 年 风电、 光伏发 电 开发建设有关事项的通知》 《 关 于 2021 年 风 电 、 光 伏 发 电 年 度 2021 年 -2022 年 新 增 风 电 、 光 伏 并 网 规 模 11.2GW 2021-2022 年新增风电、光伏保障性 建议项目在安全前提下配置 10%及以上的储能设施 新疆 河北省 开发建设方案有关事项的通知（征 求意见稿）》 《 关 于 下 达 河 北 省 2021 年 风 电 、 光 伏 发 电 保 障 性 并 网 项 目 计 划 的 通 知 》 并网规模 5.26GW 2021 年 风 电 、 光 伏 发 电 保 障 性 并 网 项目计划项目 85 个、总规模 12.61GW 保 障 性 并 网 风 电 、 光 伏 约 12.6GW。 南 网 、 北 网 保 障 性 并 网 项 目 按 照 10%、 15%，2 小 时 配 置 储 能 装 置 计 算 ， 最 低 需 要 配 置 1.2GW，2.4GWh 的 储 能 内蒙古自治区 《关于加快推动新型储能发展的实 施意见（征求意见稿）》 《 关 于 自 治 区 2021 年 保 障 性 并 网 集 2025 年 建 成 并 网 新 型 储 能 规 模 达 到 500 万 千 瓦 以 上 。 中式风电、光伏发电项目优选结 果》 2021 年 风 电 光 伏 项 目 共 60 个 ， 总 规 模 10.65GW 风电项目配置 20%~30%*2h 储能;光伏项目配置 20%~30%*2h 储能 行业研究报告 9 《关于 2021 年保障性并网陆上风电 和光伏发电项目建设方案的通知》 2021 年风电、光伏保障性并网规模 10.27GW 广西壮族自治区 《2021 年市场化并网陆上风电、光 伏发电及多能互补一体化项目建设 方案的通知》 列入 2021 年市场化并网陆上风电和 光伏建设方案的项目共 39 个，总规 模 6.55GW 风电项目配置 20%*2h 储能;光伏项目配置 15%*2h 储能。配胃储能 1.15GW/2.3GWh 湖北省 《关于公布 2021 年平价新能源项目 的通知》 2021 年全省安排新能源项目总容量 12.279GW。 安排集中式（共享式）化学储能电站（不含基地 配置的化学储能电站）37 个、容量 2.5GW/5.37GWh。 湖南省 《关于加快推动湖南省电化学储能 发展的实施意见》 力争到 2023 年建成电化学储能电站 150 万千瓦 /300 万千瓦时以上。 山东省 《2021 年全省能源工作指导意见》 新能源场站原则上配置不低于 10%储能设施 江苏省 《 省 发 改 委 关 于 我 省 2021 年 光 伏 发 电 项 目 市 场 化 并 网 有 关 事 项 的 通 知 》 长江以南功率 8%、时长两小时;长江以北功率 10%、时长两小时。 辽宁省 《辽宁省发改委发布省风电项目建 设方案》 优先支持在辽宁省有一定的调峰调频能力、配套 储能设施 10%以上项目 数据来源：中关村储能，省发改委能源局，英大证券研究所整理 1.2 多种储能进入发展期 从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可以分为发电侧、输配电侧和用电侧三 大场景，除此之外的应用还包括辅助服务、分布式发电与微网等。 从发电侧的角度看，由于不同的电力来源对电网的不同影响，以及负载端难预测导 致的发电和用电的动态不匹配，发电侧对储能的需求场景类型较多，包括能量时移、容 量机组、负荷跟踪、系统调频、备用容量、可再生能源并网等六类场景。 从输配电侧的角度看，储能在输配侧的应用主要是缓解输配电阻塞、延缓输配电设 备扩容及无功支持三类，相对于发电侧的应用，输配电侧的应用类型少，同时从效果的 角度看更多是替代效应。 从用电侧的角度看，用电侧是电力使用的终端，用户是电力的消费者和使用者，发 电及输配电侧的成本及收益以电价的形式表现出来，转化成用户的成本，因此电价的高 低会影响用户的需求。 表 4：储能技术在电力行业应用范围 应用领域 应用场景 储能的功能或效应 发电领域 辅助动态运行 1.利 用 储 能 技 术 响 应 速 度 快 的 特 点 ， 在 进 行 辅 助 动 态 运 行 时 提 高 火 电 机 组 的效率，减少碳排放。 2.避 免 动 态 运 行 对 机 组 寿 命 的 损 害 ， 减 少 设 备 维 护 和 更 换 设 备 的 费 用 。 取代或者延缓新建机组 降低或延缓对新建发电机组容量的需求 二次调频 1.通 过 瞬 时 平 衡 负 荷 和 发 电 的 差 异 来 调 节 频 率 的 波 动 。 通 过 对 电 网 的 储 能 设备进行充放电以控制充放电的速率，来调节频率的波动。 2. 减少对火电机组的磨损 电压支持 电力系统一般通过对无功的控制来调整电压。将具有快速反应能力的储能 装置布置在负荷端，根据负荷需求释放或吸收无功功率，以调整电压。 辅助服务领域 调峰 在用电低谷时储能，在用电高峰时释放电能，实现削峰填谷。 备用容量 备用容量应用于常规发电资源的无法预期的事故。在备用容量应用中，储 能需要保持在线，并时刻准备放电。 输配电领域 无功支持 通过传感器测量线路的实际电压，调整输出的无功功率大小，进而调节整 条线路的电压，使储能设备能够做到动态补偿。 行业研究报告 1 0 缓解线路阻塞 储能系统安装在阻塞线路的下游，储能系统在无阻塞时段充电，在高负荷 时段放电从而减少系统对输电容量的需求。 延缓输配电扩容升级 在负荷接近输配电容量的系统内，将储能安装在原本需要升级的输配电设 备下游位置来缓解或者避免扩容。 变电站直流电源 变电站内的储能设备可用于开关原件、通信基站、控制设备的备用电源直 接为直流负荷供电。 用户分时电价管理 帮助用户实现分时电价管理的手段，在电价较低时给储能系统充电，再高 电价时放电。 用户端 容量费用管理 用户在自身用电负荷低的时段对储能设备充电，在需要高负荷时，利用储 能设备放电，从而降低自己的最高负荷，达到减低容量费用的目的。 电能质量 提高供电质量和可靠性。 小型离网储能应用 提供稳定电压和频率，备用电源 分布式发电与微网 商业/家用储能系统 解决可再生能源发电的间歇性问题，降低用户侧用电成本，提高供电质 量，可靠的备用电源。 大规模可再生能源并网 领域 可再生能源电量转移和固化 输出 平抑可再生能源发电出力波动，跟踪计划出力，避免弃风，减少线路阻 塞 ， 进 行 电 价 管 理 ， 在 电 网 负 荷 尖 峰 时 向 电 网 提 供 功 率 支 持 ， 减 少 其 它 电 源的调峰压力，减少备用电源预留量。 数据来源：国家电网，英大证券研究所 从技术原理上讲，储能技术主要分为物理储能、电化学储能和电气储能、热储能和 化 学 储 能 这 几 大 类 。 图 1：储能技术路径分类 数据来源：公开资料，英大证券研究所 物 理 类 储 能 的应用形式有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。目前最成熟的大规 模储能方式是抽水蓄能，其基本原理是电网低谷时利用过剩电力，将作为液态能量媒体 的水从低标高的水库抽到高标高的水库，电网峰荷时高标高水库中的水回流到下水库推 动 水 轮 发 电 机 发 电 。 电气类储能的应用形式有超级电容器储能和超导储能。其中，超导储能是利用超导 体的电阻为零特性制成的储存电能的装置，其不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储 存电能，还可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高电 力系统稳定性、改善供电品质。 电化学类储能主要包括各种二次电池，有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流 电池等。这些电池多数技术上比较成熟，近年来成为关注的重点，并有许多实际应用。 行业研究报告 11 热储能有许多不同的技术，如熔融盐储能，其可进一步分为显热储存和潜热储存等。 在一个热储能系统中，热能被储存在隔热容器的媒质中，以后需要时可以转化回电能， 也 可直接利用而不再转化回电能。 化 学 类 储 能 主要是指利用氢或合成天然气作为二次能源的载体。利用待弃掉的风电 制氢，通过电解水将水分解为氢气和氧气，从而获得氢。以后可直接用氢作为能量的载 体，再将氢与二氧化碳反应成为合成天然气（甲 烷 ） ， 以 合 成 天 然 气 作 为 另 一 种 二 次 能 量 载体。 储能技术被广泛应用于提升电网输出与负荷匹配度，降低电网输出波动，减少电能 损耗，以提升能源利用效率。各种储能技术特性存在较为显著的差别，适用范围也有较 大的区别，飞轮与超级电容器储能主要应用于工业生产中对电压波动较为敏感的精密制 造与通信、数据中心等行业，抽水蓄能主要应用于大电网的输配电环节，而化学储能则 更多运用于光、风发电等波动较大的可再生能源发电侧、中小型智能变电站和用电侧。 图 2：各种储能技术优缺点对比 数据来源：能源电力清洁化转型中的储能关键技术探讨，高电压技术，2020 ，英大证券研究 所整理 储能技术种类繁多，特点各异。实际应用时，要根据各种储能技术的特点以及对优 缺点进行综合比较来选择适当的技术。各类储能均具有独特属性，氢储能更适宜季节性 调峰；抽蓄、压缩空气储能、燃料电池、电化学储能等更适合小时级调峰；超级电容等 则更适合秒级调频需求。 各类储能技术中，抽水蓄能是应用最为成熟；储热技术也已处于规模化应用阶段， 目前我国火电灵活性改造大部分采取储热技术；锂离子电池储能开始近两年得到了飞速 应用；压缩空气以及液流电池也迎来了商业化应用。 二、抽水蓄能：巨量项目开工建设 行业研究报告 12 2.1 抽 水 蓄 能 是 最 为 成 熟 的 储 能 技 术 抽水蓄能是在我国普遍运用的一种稳定可靠的储能方式，抽水蓄能电站一般由上水 库、下水库和可逆式水泵水轮机组成。在用电低峰期时，可逆式水泵水轮机作为水泵， 利用低价值电能将水从下水库抽至上水库，作为水的势能储存；用电高峰期时则将可逆 式水泵水轮机作为水轮机，在上水库开闸放水，将水的势能转换为高价值电能。 图 3：抽水蓄能电站示意图 数据来源：HydroTasmania，英大证券研究所 抽水蓄能具有技术优、成本低、寿命长、容量大、效率高等优点。由于抽水蓄能电 站 运行模式是将能量在电能和水的势能之间转换，其储能容量主要取决于上下水库的高 度 差和水库容量，由于水的蒸发渗漏现象导致的损失几乎可以忽略不计，抽水蓄能的储 能 周期得以无限延长，可适应各种储能周期需求，系统循环效率可达70%-80%。 与 此 同 时 ， 建设完成后的抽蓄电站坝体可使用100年左右，电机设备等预计使用年限在40-60年左右。 抽水蓄能是最为成熟、现有规模最大的储能技术。抽水蓄能是世界上最早开始应用 的储能技术，我国早在20世纪60、70年代就开始试点开发抽数蓄能电站，并于80、90年 代先后建成了广州、十三陵等大型抽蓄电站。由于其技术的先进性和成熟性，抽水蓄能 在我国得到大规模应用。截至2021年底，我国储能装机总规模达到46.1GW，其中抽水蓄 能占比86.3%。 行业研究报告 13 图 4：2021 年我国各储能技术装机占比 数据来源：CNESA，英大证券研究所 2.2 成 本 测 算 ： 当 前 最 为 经 济 的 储 能 方 式 为探究抽水蓄能电站经济性，我们对抽水蓄能电站储能度电成本进行了测算。 抽水蓄能全寿命储能度电成本（LCOS）测算核心假设: （1） 初 始 投 资 成 本 假 设 ： 抽 数 蓄 能 电 站 初 始 投 资 成 本 包 括 建 设 及 购 买 设 备 成 本 等 工 程 投 建 初 期 的 一 次 性 投 入 ， 综 合 多 种 文 献 ， 抽 数 蓄 能 电 站 初 始 投 资 成 本在5.5-7元/瓦 之 间 。 我 们 假 设 初 始 投 资 成 本 为 6元 /瓦 。 （2） 年 度 运 维 成 本 假 设 ： 抽 水 蓄 能 电 站 相 比 其 他 储 能 方 式 所 需 的 维 修 保 养 成 本 更 高 ， 每 年 运 维 成 本 在 0.05-0.08元/W。 我 们 假 设 运 维 成 本 为 0.06元 /W。 （3） 系 统 残 值 率 、 系 统 寿 命 假 设 ： 抽 水 蓄 能 电 站 基 建 成 本 占 比 较 高 ， 基 建 设 施 一 般 寿 命 可 达 55年 ， 但 是 电 站 在 运 行 过 程 中 因 为 零 件 老 化 等 原 因 需 要 替 换 部 分 零 件 ； 一 般 运 营 7300次 需 要 替 换 一 次 。 我 们 的 测 算 模 型 对 其 进 行 了 一 定 简 化 ， 暂 不 考 虑 零 部 件 替 换 ， 假 设 在 电 站 投 资 为 一 次 性 投 资 ， 寿 命 为 30 年 ， 残 值 为 10%， 每 年 运 行 次 数 400次 。 （4） 其 他 假 设 ： 假 设 放 电 深 度 100%， 储 能 循 环 效 率 75%。 表 5：抽水蓄能 LCOS 测算核心假设 参数 数值 参数 数值 初始投资成本（元/W） 6 系统功率（MW） 200 运维成本（元/W） 0.06 系统容量（MWh） 1000 系统残值率（%） 10 放电深度（%） 100 储能循环效率（%） 75 年循环次数（次） 400 系统寿命（年） 30 年衰减率（%） 0.4 贴现率（%） 6 税率（%） 25% 数 据 来 源 ： 《 储 能 的 度 电 成 本 和 里 程 成 本 分 析 （何颖源） 》等文献；英大证券研究所测算 行业研究报告 14 表 6： 抽 水 蓄 能 LCOS 测 算 过 程 根据以上假设测算可得，在初始投资成本6元/W，年均循环次数400次，储能循环效 率75%，储能系统寿命为30年的假设下，抽水蓄能储能度电成本约为0.31元/kWh。 数据来源：知网文献，英大证券研究所测算 上述简化模型中，我们对抽水蓄能电站做了较为保守的参数预计，假设寿命为30年， 而实际上抽水蓄能电站基础设施可使用年限将超过50年，另外对于200MW/1000MWh的储能 电 站 的 实 际 年 充 放 电 次 数 也 可 高 于 400次/ 年 。 下面我们对抽水蓄能储能度电成本的敏感性分析，考虑抽水蓄能电站初始投资成本 与项目选址密切相关，后期新建项目选址经