储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 储能行业研究（一） 巨化控股有限公司 点击 巨化控股有限公司 关注我们 一、行业概述 （1）发展概况 2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会上提出中国将力争在2030年前 实现碳排放达峰、2060年前实现碳中和的目标。为了实现碳中和碳达峰的目标， 新能源发电技术受益于其零排放的优势，得到了快速发展。截至2020年末，全国 风电、光伏累计装机规模达 253.4GW和281.7GW，同比增长24.1%和 34.1%；2020年全国光伏、风电新增装机达48.2GW和71.7GW，同比大幅增长 60.1%和177.9%。新能源发电方面，2020年光伏、风电发电量占比进一步提高至 3.5%和6.3%。 据测算，2050年风光发电将提供全球56%的发电量，而化石燃料占比将降至 24%。2019年全球风光发电量约为9%（光伏约3%，风能6%），较2050的预测有 6倍以上空间。未来随着大规模可再生能源电力接入电力网络，整个电网将发生颠 覆性的变革，以火电为主体的传统电网系统无法同时处理电源与负荷侧两端的高度 波动。储能一方面在放电侧配套可以大幅提升新能源的并网友好性，减轻电源侧对 电网的负担，另一方面可通过调峰调频等应用，参与电力系统的整体调度，为电网 系统提供关键的灵活调节能力。因此，从未来新型电力系统的全局角度考虑，电力 结构转型将助推储能的刚性需求，储能电站是不可或缺的刚需资产。 第1页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 图1 2020-2050风光新能源发电占比趋势 储能行业发展受到多重积极因素推动，其中包括大规模可再生能源的接入并 网；储能成本尤其是电池成本的不断下降；电力体制改革，包括电价机制的不断完 善和辅助服务市场的兴起；储能支持政策持续推动，中央和地方政府出台多项政策 支持储能行业的持续发展。储能行业正在迎来黄金发展阶段，行业景气度持续提 升。 （2）产业政策 2016年3月，“发展储能与分布式能源”被列入“十三五”规划百大工程项目，储 能首次进入国家发展规划。此后，在国务院及各部委历年发布的《“十三五”国家战 略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025——能源装备实施方案》、《能源技 术革命创新行动计划（2016-2030年）》、《能源发展“十三五”规划》、《可再生 能源发展“十三五”规划》、《国家创新驱动发展战略纲要》等国家重大发展战略和 规划中，均明确提出加快发展高效储能、先进储能技术创新、积极推进储能技术研 发应用、攻克储能关键技术等任务和目标。 2017年9月，发改委、财政部、科技部、工信部和能源局联合印发《关于促进 储能技术与产业发展的指导意见》，这是我国储能行业第一个指导性政策，从技术 创新、应用示范、市场发展、行业管理等方面对我国储能产业发展进行了明确部 署。 2021年7月23日，国家发展改革委、国家能源局近日联合印发了《关于加快推 动新型储能发展的指导意见》，文件明确指出，到2025年，实现新型储能从商业 化初期向规模化发展转变，装机规模达30GW以上。到2030年，实现新型储能全面 市场化发展。指导意见是“十四五”时期的第一份储能产业综合性政策文件，从市场 化发展、技术进步、市场环境、政策监管等方面做出引导，对行业发展重大利好， 第2页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 预期未来国家会出台一系列政策，破除产业发展中的难题，实现储能的市场化发 展。 表1 《关于加快推动新型储能发展的指导意见》概况 2021年7月29日，国家发改委发布了《关于进一步完善分时电价机制的通知》，主要 内容包括分时电价机制的优化、执行和实施保障等三个方面。这一政策能源消费、能源生 产、能源技术和能源体制方面都具有重要意义，通过优化分时电价机制，引导用户改变用 能习惯，提升电网友好性；峰谷电价差更高会推动用电侧储能等分布式灵活资源的发展， 储能利用峰谷电价差盈利的空间增大；储能等多种灵活能源加强互动，发展多样的商业模 式。 表2 《关于进一步完善分时电价机制的通知》概况 2021年，我国出现的电力供需紧张及部分省份的拉闸限电问题，极大地影响了工商业 用户的生产安排。2021年8月受南方地区来水偏枯和煤炭价格高企影响，火电机组顶峰能 力不足，南方区域4省区实施有序用电措施。9月份全国临时检修机组容量增加，有序用电 第3页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 范围进一步扩大，个别地区出现了拉闸限电情况。部分工商业用户不得不停工停产，或调 整生产排期，严重影响企业正常运行。10月31日，江苏省、北京市、甘肃省等地国网电力 公司发布代理购电公告，自2021年12月1日起，高耗能企业购电价格按照普通代理购电用 户1.5 倍执行。该政策的发布进一步提高了高耗能企业的用电成本。 此外，各省市也都推出了相关政策文件，对储能配置比例和充电小时数有一定要求， 对新能源项目配置储能从鼓励到要求配置。不完全统计，我国已有25个省份发布文件明确 新能源配置储能，青海、新疆、陕西西安三地区推出了地方性补贴政策。有10个省份公布 了储能参与调峰服务的价格文件，鼓励了电网侧储能的发展。 表3 近期各省市地区储能产业政策概况 （3）应用场景 储能系统的应用场景丰富，在大型电力系统中的应用分为发电侧、电网侧和用户侧三 大类，包含多种子场景：微电网、分布式离网等。国外机构习惯按照储能系统接入系统的 位置分为家用储能、工商业储能和电表前段储能（包括发电侧和电网侧储能）三 第4页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 类；CNESA则将应用场景划分为5类，包括：集中式可再生能源并网、辅助服务、电网 侧、用电侧和电源侧。我国目前常用的分类方式，把应用场景分为发电侧、电网侧和用电 侧三类，储能技术安装在不同的位置有不同的用途或盈利方式。 第5页 共14页 图2 发电侧储能——平海火电厂联合调频 图3 电网侧储能——湖南永州电网调峰调频 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 图4 用电侧储能——镇江产业园区光伏+储能电站 在电力系统中，储能发挥了三大价值：功率价值、容量价值和能量价值。在调频方 面，发电有功功率高于负荷功率会导致频率上升，带来电网扰动，进而需要发电单元提供 短时的功率支撑，储能可以在该过程中发挥重要作用。储能的容量价值在于可以提高新能 源发电的容量可信度。由于电气化和电力低碳化的发展趋势，高碳的火电发展受到抑制， 新能源发电将会增加，高比例可再生能源并网会给电力系统的调节能力带来巨大压力，而 储能可以有效缓解这种压力，增强电力系统的稳定性和灵活性。此外，储能通过能量存储 和峰谷移时，充分发挥了能量价值。在电力系统中，储能发挥了三大价值：功率价值、容 量价值和能量价值。在调频方面，发电有功功率高于负荷功率会导致频率上升，带来电网 扰动，进而需要发电单元提供短时的功率支撑，储能可以在该过程中发挥重要作用。储能 的容量价值在于可以提高新能源发电的容量可信度。由于电气化和电力低碳化的发展趋 势，高碳的火电发展受到抑制，新能源发电将会增加，高比例可再生能源并网会给电力系 统的调节能力带来巨大压力，而储能可以有效缓解这种压力，增强电力系统的稳定性和灵 活性。此外，储能通过能量存储和峰谷移时，充分发挥了能量价值。 第6页 共14页 表4 储能应用场景分类 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg （4）商业模式 储能最初期的商业模式是合同能源管理，即储能企业向单一用能单位提供节能服务， 按节能效益获取利润的模式。2019年5月，国家发改委印发《输配电定价成本监审办法》 明确电储能设施不得计入输配电价，作为此前增长主力的电网侧储能增速放缓。 为解决合同能源管理模式依赖单一收益来源而项目收益易受冲击、投资主体单一的瓶 颈，行业中陆续出现了共享储能、租赁等新商业模式，投资主体不断多元化，分担投资风 险和成本，下游的多场景叠加与储能的多功能复用，提高设备利用率以增加收益。 第7页 共14页 表5 储能商业模式分类 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 二、技术路线 从能量的角度分类，储能技术主要可以分为热储能、电储能和氢储能几大类， 其中电储能包括机械储能、电化学储能和电磁储能，是最常用的储能方式。根据储 能时长的不同，可以将储能的应用场景分为容量型、能量型、功率型和备用型。 表6 各种储能技术路线匹配不同应用场景 图5 储能技术路线分支 目前储能行业处于各项技术共同发展的阶段，还没有能够形成绝对优势储能技术。目 前，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容等物理储能技术，以及锂离子电池、 铅碳电池、液流电池、钠硫电池等电化学储能技术，都各具优缺点，不同储能技术特性差 别显著，适用范围也不尽相同。其中，飞轮与超级电容器储能更多应用于工业生产中对电 压波动较为敏感的精密制造与电力调频领域；抽水蓄能以及压缩空气储能技术等主要应用 于大电网的输配电环节，而电化学储能则主要运用于光、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。 截至2020年底，全球已投运储能项目累计装机容量达到191.1GW，同比增长3.4%， 电化学储能中锂离子电池的累计装机规模最大为14.2GW；中国已投运的储能项目累计装 机规模达到35.6GW， 第8页 共14页 同比增长9.8%，装机规模占全球的18.6%。由于商业化应用较早、与传统电力系统应 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 用场景的深度结合，抽水蓄能在中国和全世界范围的储能占比都超过90%。与此同时，电 化学储能的规模和占比快速提升：2013年到2020年，全球和中国电化学储能累计规模分 别从0.7GW和0.1GW增长至14.25GW和3.27GW，CAGR 分别为53.8%和64.6%；电化学 储能中锂离子电池储能的装机占比在全球和中国分别为92.0%和88.8%，锂离子电池储能 是电化学储能中的绝对主力和发展方向。 图6 全球累计装机规模分布 图7 电化学储能累计装机规模分布 （1）机械储能 表7 机械储能技术 在机械储能中，占比规模最大的是抽水储能。抽水蓄能电站主要由上水库、下水库和 输水发电系统组成，上下水库之间存在一定落差，电站利用电力负荷低谷时的电能将下水 库的水抽至上水库，将电能转化为水力势能并存储，在负荷高峰由上水库放水至下水库进 行发电，将势能转化为电能，为系统提供高峰电力。 抽水蓄能电站发展历史悠久，在世界各国应用相对广泛，是目前最为成熟的大规模储 能技术。此外，抽水蓄能累计装机也远高于其他储能，主要用于电力系统调峰、调频、紧 急事故备用、黑启动等场景。抽水蓄能兼备使用寿命长（坝体100年、机械及电气设备50 年以上）、能量转换效率较高（70-80%）、装机容量大（通常为GW级别）、持续放电时 间长（持续放电6-12小时）等特点，但对选址要求较高，建设周期也比较长。 第9页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 图8 抽水储能电站工作示意图 飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理方法 实现储能。通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转 换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口。 在储能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮 以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速 旋转的飞轮体中；之后，电机维持一个恒定的转速，直到接收到一个能量释放的控制信 号；释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电 压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存 和输出过程。飞轮储能是一种高效储能器，未来在新能源汽车领域也有应用潜力。 第10页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 图9 飞轮储能工作原理图 压缩空气储能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将 空气压入作为储气室的密闭大容量地下空间，即将不可储存的电能转化成可储存的压缩空 气的气压势能并储存于贮气室中。当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然 气混合燃烧，导入燃气轮机做功发电，满足电力系统调峰需要。 压气机、电动机、贮气室等组成的蓄能子系统将电站低谷的低价电能通过压缩空气储 存在岩穴、废弃矿井等贮气室中，蓄能时通过联轴器将电动发电机和气体压缩机耦合，与 燃气轮机解耦合。电力系统高峰负荷时，利用压缩空气燃烧驱动燃气轮机发电，燃气轮 机、燃烧室以及加热器等发电子系统，发电时电动发电机与燃气轮机耦合，与压气机解耦 合。 第11页 共14页 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 图10 压缩空气储能工作原理图 （2）电化学储能 电化学储能，即通过电池所完成的能量储存、释放与管理过程。储能电池技术路线众 多，核心需求在于高安全、长寿命和低成本。从应用上来看，电化学储能设备可以分为消 费电池、动力电池和储能电池三大类。其中，消费电池主要用于手机、笔记本电脑、数码 相机等消费电子设备；动力电池主要用于动力电池车；储能电池则用于户用、工商业和发 电侧的集中式和分布式储能电站。由于应用场景的不同，不同应用类别的储能设备在性 能、参数要求、寿命和构件上有所差异。 从成本的角度看，目前只有铅蓄电池的度电成本低于锂离子电池，但铅蓄电池能量密 度与功率密度偏低，无法适配需要快速放电的调频场景；用作容量电池时，质量是同等容 量锂电池的4倍左右，在便携性方面受到限制。除成本考量外，其他电池技术路线亦在技术 成熟度、能量效率方面有一定缺陷，因此综合来看，锂离子电池是最适用电化学存储场景 的技术路线。铅酸电池、镍铬电池、矾液流电池、钠硫电池、燃料电池等，在某些细分特 定储能场景发挥重要作用。 第12页 共14页 表8 电化学储能技术路线对比 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg （3）电磁储能 超导储能系统利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形式的转 换，具有响应速度快，转换效率高(>96%)、比容量(1-10 Wh/kg)/比功率(104-105kW /kg)大等优点，可以实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿。超导储能系统可 以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的 要求。 超级电容器储能系统根据电化学双电层理论研制而成，可提供强大的脉冲功率，充电 时处于理想极化状态的电极表面，电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使其附于电 极表面，形成双电荷层，构成双电层电容。电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑 和电能质量峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、态电压恢复器等，在电压跌落 和瞬态干扰期间提高供电水平。 相比而言，电磁储能技术应用范围最窄，在实际应用中面临包括材料短缺、高能耗、 安全性等一系列问题，未来商业化前景预期不高。 第13页 共14页 表9 储能电池技术路线对比 下一期：储能行业产业链分析 2022/8/13 1:35 储能行业研究（一） 第14页 共14页 https://mp.weixin.qq.com/s/-M_DnHi9PdRJymuphGTcNg 钙钛矿太阳能电池行业研究（一） 2022/8/13 1:35