2020-2021年电力设备新能源行业:储能与能源革命的未来
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• 研究报告•
评级看好维持目录
支点:储能革命,撬动风光锂电的未来
明天:层云之上,仰望冉冉升起的空间
破局:方兴未艾,还是咫尺眼前的现在
01支点:储能革命,撬动风光锂电的未来
为什么发展储能:源自电力即发即用与实时平衡
01
电力是即发即用、无法直接储存的能源形态,因而在电力供需两端频繁波动的背景下,为保障电能质量的稳定,调度单位需要实时平衡。
图:电网需要实时维持电力的供需平衡
01
电力的实时平衡从趋势上看难度是在加大的:
从发电侧看,2019年国内光伏、风电分别占到总发电量的3.1%、5.5%,考虑到可再生能源实际出力受光照、风速等不可控因素影响较大,出力曲线往往难以预测,可再生能源发电比例的逐年提升对于电力调度与平衡带来压力。
图:国内风电、光伏发电量占比持续提升
图:可再生能源出力曲线的预测难度较大
为什么发展储能:发电侧,可再生能源比例提升
0%
1%2%3%4%5%6%2011A 2012A 2013A 2014A 2015A 2016A 2017A 2018A 2019A
光伏
风电
01
从用电侧看,用电负荷在日内会出现峰值与低谷,与发电资源形成错配,这也是峰谷电价形成的机理;
同时,从趋势上看,末端负荷变化性是有所放大的,对电力需求响应的要求持续提升,典型的即为电动汽车充电对于需求负荷的扰动。
图:典型的电力负荷曲线(以江苏为例)图:北京2050年新能源车充电影响的模拟分析
为什么发展储能:用电侧,峰谷明显、波动加大
01
发用两侧波动加大,一方面造成电网调解压力及技术处理难度加大;另一方面也会造成投资、资源的浪费,包括弃风弃光、火电调峰导致的发电小时数下降、电网过度建设等。典型的以可再生能源消纳为例,根据西北能监局测算,国内弃风弃光主要原因在于调峰能力不足。
图:国内可再生能源出现弃风弃光等资源浪费现象
表:调峰能力不足将成为限电最核心的问题
为什么发展储能:波动性导致资源浪费与技术难点
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5%
10%15%20%
2011A 2012A 2013A 2014A 2015A 2016A 2017A 2018A 2019A
弃风率
弃光率
省区
弃风原因
弃光原因
调峰能力不足传输容量受限调峰能力不足传输容量受限2015年
2020年2015年
2020年2015年
2020年2015年
2020年陕西-95.7%- 4.3%-89.6%-10.4%甘肃52.1%74.2%47.9%25.8%39.6%69.9%60.4%30.1%宁夏
85.8%94.2%14.2% 4.8%89.5%96.6%10.5% 3.4%青海-96.5%- 3.5%69.8%93.2%30.1% 6.7%新疆
74.1%
92.3%
25.8%
7.7%
73.0%
90.1%
27.0%
9.8%
01
从储能的技术路线来看,抽水蓄能、火电调峰等传统模式比较成熟,但存在投资周期长、响应速度慢的问题,伴随锂电池成本不断下降,电化学储能最有希望推动下一轮储能革命的再兴,也将成为撬动风光与锂电的支点。
表:不同储能技术路线的优劣势对比
为什么发展储能:锂电成本下降,储能革命方兴储能类型启动时间放电时间容量效率优点缺点
机械储能
抽水储能5-10分钟几小时-几天100-3600MW50-85%技术成熟;大规模储能;成本低效率低:响应慢:地理条件要求苛刻;建设周期长压缩空气储能5-10分钟1-20小时10-300MW40-50%占地面积小;成本低效率低;响应慢;对地理条件要求苛刻
飞轮储能1秒几秒-20分钟5kW-10MW70-80%
系统效率高;结构化程度高:场地要求
低;运雄成本低;寿命长
能量释放时间段;成本高;自放电率高
化学储能液流
电池
铅酸电池10-20秒1-20小时1kW-50MW60-70%价格便宜;可靠性好;技术成熟
寿命短:比能量和比功率低:大电流放电性差;污染
严重
全钒电池<1秒1-20小时100kW-100MW65-75%安全性高;循环寿命长能量密度低:运维成本高:系统效率低
钠硫电池<1秒1-10小时100kW-10MW70-80%脉冲功率输出:寿命长;储能密度高
工作时需要高温;价格高;过充存在安全隐患;运维
成本高;
锂离子电池10-20秒1-10小时1kW-50MW70-80%比功率和比能量高;自放电小;污染小价格高;成组后一致性差;循环寿命仍在提高中
02明天:层云之上,仰望冉冉升起的空间
02
图:储能的空间来自于电力供需的调节(MW )
图:储能按应用场景、持续时长划分的商业模式
储能的空间:平衡电力供给波动与需求波动
储能市场按应用场景,可以划分为电源侧、电网侧和用户侧,细分的应用场景达到20种左右。从宽泛的定义来看,储能的应用空间来自于:✓平抑可再生能源发电波动带来的需求空间;✓利用电力需求波动带来的电价套利空间;✓
改善电能质量的需求空间。
10,000
20,00030,000
40,00050,0000:000:501:402:303:204:105:005:506:407:308:209:1010:0010:5011:4012:3013:2014:1015:0015:5016:4017:3018:2019:1020:0020:5021:4022:3023:20
相对稳定电源
可再生能源
电力总需求