公用事业及环保产业行业周报：电化学储能核心环节之BMS/PCS

行情回顾 本周上证综指下跌0.81%，创业板上涨0.46%，公用事业板块上涨0.56%，环保板块上涨4.72%，煤炭板块下跌1.81%，碳中和板块下跌1.01%。 每周专题 电池管理系统（BMS）保障电池包正常运行，行业壁垒为电池数据和算法技术，集中度有待提高。电池包的安全运行要求电芯高度一致，BMS通过动态监控和智能化管理维护电芯状态。目前整车厂商、电池厂商和专业BMS厂商三分市场，现行“硬件+算法”技术体系下电池厂商和专业BMS厂商占优。 由于上游核心元器件依赖进口，国内BMS企业产能缺乏支持且利润受到挤压，行业CR5合计市占率54.3%，集中度有待提高。储能电池系统高电压、大电流、深循环、多电芯，因此储能BMS技术将向结构更复杂、容错率更高、信息采集精确度更高、庞大复杂数据处理能力更强的方向发展。 储能变流器（PCS）是连接储能电池系统和电网的双向电流可控转换装置，目前行业集中度较高，龙头企业从与储能PCS技术有重合的领域切入。PCS将电池系统输出的直流电转换为可供电网输送的交流电，并通过智能化管理提高电能质量。上游为电子元器件供应商，下游为储能。第一梯队的阳光电源、科华数据和索英电气分别从不同行业切入，因技术路线不同，暂未出现绝对龙头，2020年行业CR3合计市占率43%。储能PCS与光伏逆变器技术同源，竞争者从其他行业切入的壁垒较低，未来行业竞争程度或将提高。 行业要闻 8月1日，工业和信息化部、国家发展改革委、生态环境部印发的《工业领域碳达峰实施方案》中提到，到2025年，规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%，单位工业增加值二氧化碳排放下降幅度大于全社会下降幅度，重点行业二氧化碳排放强度明显下降。为此，要推动工业用能电气化，有序引导天然气消费，合理引导工业用气和化工原料用气增长，推进氢能制储输运销用全链条发展，研究实施氢冶金行动计划。鼓励企业、园区就近利用清洁能源，支持具备条件的企业开展“光伏+储能”等自备电厂、自备电源建设。鼓励有条件的地区利用可再生能源制氢，支持发展生物质化工，推动绿色低碳技术重大突破，部署工业低碳前沿技术研究。突破推广一批高效储能、能源电子、氢能、碳捕集利用封存、温和条件二氧化碳资源化利用等关键核心技术。 投资建议 火电：建议关注火电资产高质量、拓展新能源发电的龙头企业国电电力、华能国际等；新能源发电：建议关注新能源龙头三峡能源。核电：建议关注电价市场化占比提升背景下，核电龙头企业中国核电。 风险提示 电力板块：新增装机容量不及预期；下游需求景气度不高、用电需求降低导致利用小时数不及预期；电力市场化进度不及预期；煤价维持高位影响火电企业盈利；补贴退坡影响新能源发电企业盈利等。 环保板块：政策释放不及预期等。 1、行情回顾 本周上证综指下跌0.81%，创业板上涨0.46%，公用事业板块上涨0.56%，环保板块上涨4.72%，煤炭板块下跌1.81%，碳中和板块下跌1.01%。从公用事业子板块涨跌幅情况来看：其他能源发电子板块涨幅最大、上涨10.7%，核电子板块跌幅最大、下跌1.5%。从环保子板块涨跌幅情况来看：环保设备子板块涨幅最大、上涨6.9%，大气治理子板块跌幅最大、下跌3.8%。 图表1：本周板块涨跌幅 图表2：本周公用行业细分板块涨跌幅 图表3：本周环保行业细分板块涨跌幅 公用事业涨跌幅前五个股：涨幅前五个股——天富能源、晓程科技、*ST科林、聆达股份、露笑科技；跌幅前五个股——南京公用、佛燃能源、新天绿能、江苏新能、明星电力。 环保涨跌幅前五个股：涨幅前五个股——皖仪科技、ST龙净、仕净科技、国林科技、青达环保；跌幅前五个股——*ST博天、上海洗霸、倍杰特、京源环保、中原环保。 煤炭涨跌幅前五个股：涨幅前五个股——*ST天首、淮北矿业、金能科技、兖矿能源、云维股份；跌幅前五个股——辽宁能源、ST大洲、兰花科创、昊华能源、潞安环能。 图表4：本周公用行业涨幅前五个股 图表5：本周公用行业跌幅前五个股 图表6：本周环保行业涨幅前五个股 图表7：本周环保行业跌幅前五个股 图表8：本周煤炭行业涨幅前五个股 图表9：本周煤炭行业跌幅前五个股 碳中和上、中、下游板块PE估值情况：截至2022年8月5日，沪深300估值为11.43倍（ TTM 整体法，剔除负值），中游光伏设备板块、风电设备板块、电池设备板块、电网设备板块、储能设备板块PE估值分别为44.11、27.31、52.86、27.96、79.56，上游能源金属板块PE估值为26.60，下游光伏运营板块、风电运营板块PE估值分别为27.76、26.69；对于沪深300的估值溢价率分别为2.85、1.38、3.61、1.44、5.94、1.32、1.42、1.33。 图表10：碳中和上、中、下游板块PE估值情况 图表11：碳中和上、中、下游板块风险溢价率 2、每周专题 电池管理系统（BMS）是电池PACK正常运行的保障。电池包由若干电芯组成，其运作要求电芯的高度一致性。但电芯在实际运行中往往出现偏差，因此需通过BMS动态监控参数，评估各单体电池的状态，智能化管理以保持最佳状态，从而延长电池包的寿命，提高电池使用的安全性。 BMS上游为硬件电路供应商，下游主要应用于电动汽车、储能和消费电子等。BMS由硬件和软件两部分组成：1）硬件电路是BMS的基础：电动汽车和储能主要采用分布式硬件架构，分为主板（BMU）和从板（CMU）。 从板的核心是采集IC，负责采集电压、电流和温度等信息；主板的核心是MCU芯片，负责根据采集的信息，计算荷电状态（SoC）、功率状态（SoP）和老化状态（SoH）等参数。目前，BMS芯片技术为国际企业垄断，主要供应商有德州仪器、意法半导体、英飞凌等。2）软件开发是BMS行业主要附加值所在：软件分为底层软件和应用软件。由于底层软件开发商往往和芯片供应商深度合作，收取高额使用费，BMS企业利润将受到挤压，上游核心元器件亟需国产化替代。 图表12：电池管理系统（BMS）产业链一览 图表13：电池管理系统（BMS）主要功能 BMS市场的主要参与者分为三类：整车厂商、电池厂商和专业第三方BMS厂商。1）整车厂商了解自身产品控制系统的原理和需求，有一定技术积累且资金实力雄厚；2）电池厂商对电池特性了解深刻，掌握关键电池数据；3）专业BMS厂商中传统汽车电子零部件供应商占主导地位，数据服务经验丰富。 行业CR5合计市占率54.3%，数据和算法技术是BMS行业的壁垒。电池厂商掌握关键电池数据，而算法技术积累相比专业BMS厂商稍显薄弱； 专业BMS厂商有扎实的数据处理经验和技术积累，而对电池数据的获取面临一定阻碍。电池厂商和专业BMS厂商在现行技术体系下占有利地位，各自的先天壁垒决定了二者的市场互为补充，2020年装机量分别占比46%和33%。 图表14：2020年BMS市场参与者装机量占比（%） 图表15：BMS行业主要参与主体 下游行业景气度高，伴随对BMS需求的持续增长以及对其技术要求的升级，行业竞争格局或面临洗牌。整车厂商在现行“技术+算法”技术体系下积累不足，BMS业务从自研转向外包，近年市占率有所下降。然而，随着新能源汽车行业的发展，整车厂商将产生针对产品的BMS定制化需求。 掌握汽车运行全流程数据的整车厂商与专业BMS厂商合作，有望占据车规级BMS市场的有利地位。但专业BMS厂商的市场地位面临挑战：技术实力不足的企业面临淘汰，而部分企业或被资金实力雄厚的整车厂商并购。 储能电池系统有高电压、大电流、深循环、多电芯等特点，因此要求BMS结构更复杂、容错率更高、信息采集精确度更高、庞大复杂数据处理能力更强，以保障储能系统的安全高效运行。 架构管理方面，储能BMS有向分布式多层管理架构发展的趋势。大型储能BMS一般采用“3+X”架构，其中基础三层架构为：电池管理单元、电池组管理单元和储能系统管理单元。 均衡技术方面，储能BMS倾向于采用主动均衡技术，以适应储能系统深度充放电的特性。 储能BMS产品标准化、模块化是升级的方向。目前储能BMS产品标准化程度低，导致BMS无法互换通用，大幅度提升了储能成本。 图表16：2020年国内BMS市场出货量排名前10企业情况 图表17：2021年专业储能BMS厂商国内出货量排名 图表18：2021年专业储能BMS厂商全球出货量排名 储能变流器（PCS）是连接储能电池系统和电网的双向电流可控转换装置。 PCS将电池系统输出的直流电转换为可供电网输送的交流电，并根据能量管理系统（EMS）的指令和电池管理系统（BMS）提供的参数，精确快速调节电压、电流、频率和功率等，实现恒功率恒流充放电和平滑波动性电源输出，保障电池安全，提高传输效率和电能质量。 PCS上游为电子元器件供应商，下游主要应用领域为电源侧、电网侧、户用式和微电网储能等。IGBT模块用于电压、电流和频率等的调节，其效率直接影响储能PCS的功率转换效率，是储能PCS的核心元器件之一，但国产渗透率低；中国PCB和电线电缆行业存在中低端产品产能过剩，而高端产品技术与国际企业仍有差距的问题。上游产品普遍缺乏国产产能支持，储能PCS行业的发展将受到限制。 储能PCS的核心是交直流可控转换技术，现有技术类型分为低压拓扑和基于链式结构的高压拓扑，未来主要优化路径有：1）提升单机功率；2）采用更合理的电路拓扑结构；3）模块集成提高整体运作效率。 图表19：储能变流器（PCS）产业链一览 图表20：储能PCS技术类型 储能PCS行业目前集中度较高；龙头企业从与储能PCS技术有重合的领域切入。2020年行业CR3合计市占率43%，三家企业分别从涉及交直流转换技术的不同行业切入，靠技术壁垒和规模化优势快速成为行业龙头：阳光电源是光伏逆变器行业龙头。光伏逆变器将组件所发的直流转换为交流，产品同样有智能化要求，技术与储能PCS深度重合； 科华数据深耕不间断电源（UPS）行业。UPS在市电脱离安全范围时，将储能电池输出的直流转换为负载使用的交流，以提高电能质量； 索英电气从节能和电池测试行业切入。节能回馈式负载将能量返还给电网实现节能，需将用端直流转换为电网可输送的交流。 不同技术路线间存在一定壁垒，对应下游应用的不同需求，暂未出现绝对龙头。鉴于各自的技术积累，阳光电源主打大型电源侧储能PCS产品，索英电气产品则侧重布局储能微电网应用，而科华数据产品特征为功率覆盖范围广，全方位布局不同应用场景。 储能PCS与光伏逆变器技术同源，竞争者从技术相关行业切入的壁垒较低，未来行业竞争程度或将提高。2021年全球光伏逆变器行业CR5合计市占率79.3%，行业集中度较2020年进一步提升，竞争格局基本稳定。2021年全球光伏逆变器出货量排名前10的企业中有6家中国企业，其中3家已跻身2021年全球PCS出货量排名前10的中国企业。随着更多的光伏逆变器企业拓展储能PCS业务，储能PCS行业竞争格局或面临变化。 图表21：2020年国内储能PCS企业市场份额（%） 图表22：2021年全球光伏逆变器企业市场份额（%） 图表23：2021年新投运的新型储能项目中装机规模排名图表24：2021年全球PCS出货量排名前10的中国企业前10的储能PCS供应商情况 3、行业数据跟踪 3.1、煤炭价格跟踪 欧洲ARA港动力煤价小幅下降、纽卡斯尔NEWC动力煤价上涨，上周欧洲ARA港、纽卡斯尔港动力煤价最新报价分别为362.40美元/吨、420.90美元/吨，环比分别下降1.44%、上涨4.08%。 广州港印尼煤（Q5500）提库价继续下跌，本周广州港印尼煤库提价最新报价为1133元/吨，环比下跌74元/吨，跌幅6.1%。 秦皇岛动力煤（Q5500）市场价和山东滕州动力煤（Q5500）坑口价暂缺。 图表25：欧洲ARA港、纽卡斯尔NEWC动力煤现货价 图表26：广州港印尼煤库提价：Q5500 图表27：秦皇岛动力煤市场价与鄂尔多斯、山