电子行业深度报告：超级电容：功率型储能黑科技，行业迎来加速拐点

电子行业深度报告 证券研究报告·行业深度报告·电子 超级电容：功率型储能黑科技，行业迎来加速拐点 增持（维持） 投资要点 超级电容是功率型储能器件，高功率、高可靠、环保特性突出。1）高功率特性：超级电容系统功率密度最高可达40kW/kg、锂电池在1~3kW/kg，EDLC充放电时间可达秒级、HUC在分钟级别、锂电池在小 2022年09月20日 证券分析师马天翼 执业证书：S0600522090001 maty@dwzq.com.cn 证券分析师唐权喜 执业证书：S0600522070005 tangqx@dwzq.com.cn 行业走势 时级别。2）高可靠特性：对比锂电池−20~+60°C工作温度范围、标称电子沪深300 5000次左右的循环寿命，超级电容工作温度范围可宽至−40~+85°C， 充放电次数最高可达100万次。3）环保特性：超级电容不含重金属和有害化学物质，而锂电池无法分解，易对环境产生污染。 电网调频、混合储能项目22年密集落地，车用配套数量快速增长，超级电容市场迎来加速拐点。在电网调频和混合储能、汽车两大高增长领域拉动下，超级电容新的天花板正在打开。1）电网调频和混合储能：新型电力系统下，电网频率稳定性挑战升级，发电侧风光储平滑入网、 混合储能系统中响应调频指令，输配电侧变电站调频、配电终端后备电源，用电侧后备电源、功率电源，均需使用功率型储能器件提供短时、高功率峰值脉冲。2）汽车领域：在12V电气系统下被用作主电源、安 全冗余电源，在48V电气系统下被用作线控电源，在HEV车型中被用作主电池电芯，助力汽车性能、安全双提升。3）交通运输：超级电容主要可在轨道交通、公交车、卡车、船舶等应用场景下实现储能/备用电源、发动机启动、能量回收三大功能。4）工业领域：超级电容可在智能电表、风电变桨、港口起重机等场景下，作为后备电源、功率电源，为系 统提供紧急短时、高功率脉冲。多应用领域全面开花，超级电容迎来加速拐点。根据超级电容产业联盟数据，2021年全球超级电容市场规模为 15.9亿美元，预计2027年将达37亿美元，21-27年CAGR为18%。 技术进步、成本降低、政策驱动三重利好，拉动超级电容持续高增长。因高功率、高可靠特性突出，超级电容适用于高功率、短时高频储能领域，而能量密度较低、储能成本较高是限制其应用范围的两大因素，未来，技术进步、成本降低、政策驱动三重利好有望共同推动超级电容市场高速增长。1）技术进步：混合型超容单体能量密度已提升至80Wh/kg，达锂电池1/3，实现在分钟级别的储能、大巴车等领域打开应用空间；2）成本降低：占超级电容成本50-60%的电极、隔膜长期依赖进口，元 力股份、凯恩股份等本土厂商已开始大力推动上游材料国产替代，超级电容成本下降成必然趋势。3）政策驱动：各部委相继出台多项政策，支持包括功率型储能在内的新型储能产业发展。政策驱动下，2022年成为 超级电容电网调频项目密集落地元年，电网侧调频、电源侧火储联调、电源侧一次调频项目均在有序推进中。 投资建议：超级电容行业目前在风电/轨道交通/油改电/智能电表等领域稳步增长的同时，正在电网调频和混合储能、汽车等领域迎来向上加速拐点，行情前景可期。重点推荐布局铝电解+薄膜+超级电容三大产品线的国内工业电容龙头江海股份，建议关注拓展超级电容炭赛道的国内木 质活性炭龙头元力股份，以及建议关注积极布局超级电容业务的风华高科。 风险提示：电网调频、汽车等超级电容新兴下游应用市场增长不及预期；超级电容后续能量密度提升、成本降低程度不及预期；超级电容产业链国产化进程不及预期 10% 5% 0% -5% -10% -15% -20% -25% -30% -35% 2021/9/222022/1/202022/5/202022/9/17 相关研究 《江海股份(002484)：成本改善提升利润，平台型电容公司深度受益新能源需求旺盛》 2022-07-28 《风华高科(000636)：2021年中报业绩预告点评，容阻感产销两旺，2021年H1业绩超预期》 2021-07-11 《风华高科(000636)：国产被动元器件龙头，天时地利人和促腾飞》 2020-08-31 1/38 东吴证券研究所 内容目录 1.超级电容是功率型储能器件，行业迎来向上加速拐点5 1.1.超级电容是功率型储能器件，与能量型锂电池互补、协同6 1.2.技术进步、成本降低、政策驱动三重利好，超级电容迎向上加速拐点11 2.需求端：超级电容在多应用领域具备广阔空间，静待市场爆发17 2.1.电力能源：新能源并网增加调频需求，超级电容参与电网调频全环节17 2.2.汽车领域：适用于启停、安全冗余电源等场景，助力汽车性能、安全双提升23 2.3.交通运输：LIC技术路线下，超级电容公交实现充电5分钟、行驶30公里27 2.4.工业领域：作为备用电源、能量回收系统，广泛应用于多领域28 3.供给端：产业链各环节携手成长，本土厂商迎增长机遇30 4.投资建议33 4.1.江海股份：工业电容龙头，铝电解电容稳增、薄膜&超级电容迎业绩拐点33 4.2.元力股份：国内木质活性炭龙头，超级电容炭助力业绩增长35 4.3.风华高科：国内被动元件领军企业，已突破能量型锂离子超级电容产品36 5.风险提示36 2/38 东吴证券研究所 图表目录 图1：江海超级电容业务呈现持续高速增长5 图2：超级电容产业迎向上加速拐点6 图3：2022年，超级电容在储能领域迎来大规模落地元年6 图4：超级电容结构图7 图5：超级电容分类8 图6：双电层电容（EDLC）工作原理图8 图7：法拉第赝电容工作原理图8 图8：锂离子超级电容（LIC）工作原理图8 图9：相较锂电池，超级电容的高功率密度特性突出9 图10：超级电容在s-min级市场具备一次投资成本优势10 图11：超级电容生命周期成本显著低于锂电池10 图12：“电池+超容”混合能源系统的工作模式11 图13：全球超级电容市场规模预测（单位：亿美元）11 图14：中国超级电容市场规模预测（单位：亿元）11 图15：不同厂商混合超级电容能量密度12 图16：江海成功将混合超级电容应用到大巴车上12 图17：超级电容功率密度、能量密度仍存提升空间12 图18：超级电容能量密度有望持续提升12 图19：Maxwell干法电极工艺流程13 图20：干法电极工艺具备多方面优势13 图21：新型电力系统下的电力供需不平衡催生储能需求15 图22：2022年超级电容在电网调频、混合储能领域正在规模落地16 图23：2012-2021年我国电力装机结构（单位：GW）18 图24：2012-2021年我国发电量结构（单位：亿千瓦时）18 图25：分布式光伏入网提升用电侧功率预测难度18 图26：全社会用电量增长超预期18 图27：电力系统频率响应过程19 图28：电网综合调频能力指标19 图29：水电、火电机组参与调频存在局限性19 图30：广东某电站加装储能前后的调频数据比较19 图31：超级电容开始在电网全环节实现应用落地20 图32：引入超级电容的风电系统21 图33：超容为风光系统的频率事件提供额外虚拟惯量21 图34：兆瓦级锂离子电池、超级电容混合储能系统21 图35：变电站用超级电容储能柜23 图36：配电自动化终端用超级电容模组23 图37：超级电容在汽车领域的应用场景23 图38：电动汽车将超级电容应用于启停系统24 图39：超级电容在汽车功率变化过程中充放电24 图40：智能驾驶车型安全相关的电子电器设备25 图41：国内自动驾驶汽车渗透率持续提升25 图42：线控底盘�大核心系统市场情况25 3/38 东吴证券研究所 图43：线控底盘应用48V电气系统25 图44：HEV电池不支持外插电源充电26 图45：电动汽车成本将持续高于燃油车26 图46：超级电容汽车启停方案应用车型26 图47：轨道交通车辆中的混合储能系统28 图48：上海930路超级电容公交充电弓28 图49：我国单、三相智能电表招标总量（单位：万只）28 图50：超级电容在智能电表中替代电池28 图51：风电机组中的风机变桨系统29 图52：超级电容相较铅酸电池使用成本显著更低29 图53：港口起重机电动机工作功率高达200kW29 图54：轻载上行或重载下行时，曳引机产生再生电能29 图55：连接电网和负载的超级电容UPS解决方案30 图56：超级电容UPS解决方案提供短时、高功率脉冲30 图57：2021年超级电容市场规模分地区占比31 图58：中国超级电容市场规模31 图59：超级电容本土产业链31 图60：江海股份营业收入及同比增速34 图61：江海股份归母净利润及同比增速34 图62：江海股份超级电容营收规模快速增长35 图63：江海股份超级电容调频储能系统已落地35 图64：元力股份营业收入及同比增速35 图65：元力股份归母净利润及同比增速35 图66：风华高科营业收入及同比增速36 图67：风华高科归母净利润及同比增速36 表1：超级电容与铝电解电容、锂离子电池性能参数对比9 表2：新型储能技术按应用场景分类9 表3：提升超级电容能量密度的主要方法12 表4：超级电容各类原材料国产替代进展14 表5：中国超级电容产业相关政策15 表6：超级电容电网调频应用案例16 表7：2022年火储联调中标项目情况22 表8：交通运输领域超级电容应用场景及价值驱动因素27 表9：电能质量问题可能导致产品损失、生产时间损失、设备损坏等后果30 表10：2021年以来中国超级电容产业新建项目一览32 表11：中国超级电容市场核心玩家对比33 表12：江海股份超级电容业务布局时间表34 表13：元力股份超级电容炭业务布局时间表36 4/38 1.超级电容是功率型储能器件，行业迎来向上加速拐点 前言：东吴电子团队长期持续跟踪江海股份，也持续关注类似元力股份、GMCC、上海奥威等企业的功率型储能业务——超级电容。对于江海超级电容业务，一个明显的感受是该业务持续高速增长（2021年营收2.4亿元，17-21年营收CAGR为62%），但是这个行业天花板在哪，以及其背后快速增长的原因一直没有很清楚的回答，主要难点在于超级电容行业处于产业生命初期，需要超级电容的应用场景很多，但是具体哪个应用场景具备百亿以上的容量，或者超级电容行业需要突破哪些条件才能创造巨大的需求市场，这是我们东吴电子团队一直思考的问题。通过资料收集与整理、产业链上下游的调研，我们认为超级电容在电网调频、混合储能和汽车领域前景广阔，行业的加速需要1）技术进步：提升超级电容能量密度；2）成本降低：规模化量产&产业链国产化；3） 政策驱动：需求场景更加明确。 2022年是超级电容在电力调频、混合储能领域规模落地的元年！2022年以来，超级电容在国内首次应用于火储一体化调峰调频、首次应用于一次调频、首次应用于岸储一体化项目。超级电容行业正在迎来加速拐点。 图1：江海超级电容业务呈现持续高速增长 江海超级电容销售收入（亿元） 4 3 2 1 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022E 数据来源：江海股份公告，东吴证券研究所 5/38 东吴证券研究所 东吴证券研究所 图2：超级电容产业迎向上加速拐点 数据来源：储能与电力市场，中国储能网，烯晶碳能，东吴证券研究所整理 图3：2022年，超级电容在储能领域迎来大规模落地元年 数据来源：储能与电力市场，中国储能网，东吴证券研究所整理 1.1.超级电容是功率型储能器件，与能量型锂电池互补、协同 超级电容是功率型储能器件，技术、成本、政策三重利好助力打开百亿市场空间。超级电容相较传统电容器具有更高的能量密度，相较电池具有更高的功率密度，是一种新型功率型储能器件，具备充电时间短、使用寿命长、温度特性好、绿色环保等特性。 超级电容已作为备用电源、功率电源、能量回收系统被广泛应用于消费电子、工业、