机械储能：抽水蓄能利润空间有望提升，压缩空气储能商业化进展或将提速

行业报告|行业深度研究 证券研究报告 2022年09月20日 机械设备 机械储能：抽水蓄能利润空间有望提升，压缩空气储能商业化进展或将提速 分析师李鲁靖SAC执业证书编号：S1110519050003 作者： 分析师朱晔SAC执业证书编号：S1110522080001 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级）上次评级：强于大市 摘要 储能行业：电力转型带动储能需求高速增长，政策刺激下储能装机有望迎来快速放量。 1）新能源发电有望带动储能产业同步实现快速增长。新能源发电存在随机性+间歇性+波动性等缺陷，需要储能系统介入调节，起到电力调峰、平滑发电出力、系统调频、备用容量等作用。短期内政策刺激力度较大，配储的比例通常为10%-15%之间。 2）发电侧储能装机量测算：机械储能用于大规模能量吞吐场景，常用于发电侧储能。跟据我们测算，国内发电侧的储能需求，2021年为134.37GW、2025年达 198.46GW、2030年达301.00GW。抽水蓄能累计装机量2025年有望达到62GW，2030年有望达120GW，2021-2030年CAGR为13.77%；新型储能累计装机量2025年有望达到47.15GW，2030年有望达150.90GW，2021-2030年CAGR为43.83%。 抽水蓄能：两部制电价改革推进市场化，利润空间有望迎来提升，有望拉动投资638亿元/年。 1）抽水蓄能技术较为成熟，是大规模调节能源的首选储能方式。抽水蓄能核心设备为水轮发电机组，近年来国产化率快速提升，2021年投产的水轮发电机组国产化率已达87.5%；国内水轮发电机组市场呈双寡头格局，哈尔滨电气与东方电气几乎各占有50%的市场份额。 2）两部制电价模式下，抽水蓄能项目收益率较为可观。两部制电价由容量电价、电量电价两部分组成。以华东天荒坪项目为例，该项目总投资额71.18亿元，装机 容量180万kW，年回收现金流6.46亿元，投资回收期11.01年，项目IRR约为8.77%。 3）抽水蓄能投资额测算：抽水蓄能电站平均投资成本约为55亿元/GW。预计2022-2025年间，平均每年总投资额为335.91亿元/年，其中机电设备的市场空间为 87.57亿元/年；2026-2030年间，平均每年总投资额为638.00亿元/年，其中机电设备的市场空间为166.33亿元/年。 压缩空气储能：效率提升+成本下降，商业化推广蓄势待发。 1）效率与成本已和抽水蓄能相当，初具大规模商业化条件。蓄热式压缩空气储能不依赖化石燃料、效率较高，已初具大规模商业化条件。目前先进压缩空气储能系统效率能够逼近75%，造价约5000-6000元/kW，效率、成本已经和抽水蓄能相当（抽水蓄能：效率79%、成本5500元/kW）。目前国内压缩空气储能正在规划建设的项目共有19个，规划总装机量达到5.38GW。 2）压缩空气储能上游核心设备包括空气压缩机、透平膨胀机、蓄热换热系统等，主要参与企业包括陕鼓动力、金通灵、沈鼓集团、杭氧股份、川空等。我们预测2025年压缩空气储能装机量达到6.75GW，2030年达到43.14GW。 建议关注： 1）东方电气：国内发电设备制造领先企业，2021年水轮发电机组产量达到8101MW，市占率43.89%，受益抽水蓄能放量的核心标的。 2）陕鼓动力：国产大型透平设备龙头，在国内空分压缩机市场市占率达到82%，2022年与中能建数字科技集团签约，在压缩空气储能开展合作。 3）金通灵：与全球压缩空气领军者中科院热物理所合作紧密，压缩机、膨胀机等产品已经在压缩空气储能项目中完成中试。 风险提示：宏观经济形势波动；抽水蓄能项目审批通过项目不及预期；压缩空气储能商业化进展不及预期；价格竞争过于激烈；文中测算具备一定主观性 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2 1 储能行业：电力转型带动储能需求高速增长，政策刺激下储能装机有望迎来快速放量 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3 在政策持续刺激下，新能源发电增长势头强劲。根据《“十四五”可再生能源发展规划》，十四五期间可再生能源发电量增量在全社会用电量 图：全国风电和光伏已装机的发电量占比 15,000 7.89%8.99% 10% 增量中的占比超过50%，风电和太阳能发电量实现翻番。①存量市场中， 2022Q1风电和光伏在社会总用电量中的占比分别为8.99%、4.55%，合计仅有13.54%，仍有较大的提升空间；②增量市场中，2021年国内新增风电、光伏发电量在全国新增发电量中占比分别为23.58%、 7.92%，合计为31.50%，距离50%的政策目标仍有较大的差距。因此， 13,000 11,000 9,000 7,000 5,000 4.09% 1.09% 4.83%5.35%5.56%6.21% 3.50%3.93%4.55% 1.81%2.51%3.00% 629 3, 6,556 720 2, 2, 4,0534,665 5% 0% -5% 未来几年新能源发电大概率将维持强劲的增长势头。 随机性+间歇性+波动性，新能源发电需搭配储能投入使用。风电、光伏 3,000 1,000 1, 645 2,420 3,0463,660 183 264 1,837 930 -10% 等可再生能源无法像传统化石能源发电随时间稳定输出，而是具有随机性、间歇性与波动性，这意味着需要储能系统介入调节，起到电力调峰、平滑发电出力、系统调频、备用容量等作用，以缓解电力需求供给不匹配所导致的种种问题。因此，新能源发电有望带动储能产业同步实现快 -1,000 2016201720182019202020212022Q1 1, 143 风电发电量（亿千瓦时）光伏发电量（亿千瓦时）风电发电量占比光伏发电量占比 -15% 速增长。 图：全国风电和光伏新增发电量的占比 4,000 27.10% 23.58% 30% 图：典型日负荷与风电、光伏、抽水蓄能电站出力过程示意图 3,500 3,000 15.37%16.10% 11.43% 8.93% 19.74% 20% 10% 2,500 12.80%10.73%10.53% 7.10% 7.92%0% 2,000 1,500 1,000 500 0 1,891 567 626498614577 612446 635 262 393464 201620172018201920202021 -10% -20% -30% -40% -50% 数据来源：《促进新能源开发的“水储能”技术经济分析》周建平，IEA，发改委能源局，派能科技招股说明书，Wind，天风证券研究所 4 新增风电发电量（亿千瓦时）新增光伏发电量（亿千瓦时）新增风电发电量占比新增光伏发电量占比 储能技术是保障电网安全运行的关键。储能技术应用于电力系统，是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。电力的发、输、配、用在同一瞬间完成的特征决定了电力生产和消费必须保持实时平衡。储能技术可以弥补电力系统中缺失的“储放”功能，改变电能生产、输送和使用同步完成的模式，使得实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”，特别是在平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性，提高电网运行的安全性、经济性和灵活性等方面。 储能可分为电源侧、电网侧和用户侧三大场景。从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可分为电源侧储能、电网侧储能和用户侧储能三大场景。其中，电源侧的储能应用包括电力调峰、辅助动态运行、系统调频、可再生能源并网等；电网侧储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级等；用户侧储能主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提升供电可靠性等。 电源侧 电网侧 用户侧 图：电力供应系统中电源侧、电网侧、用户侧对储能的需求 电力调峰 辅助动态运行 平滑可再生能源发电出力减少弃风弃光 系统调频备用容量 缓解电网阻塞 延缓输配电设备扩容升级 电力自发自用峰谷价差套利容量费用管理提升供电可靠性 数据来源：派能科技招股说明书，北极星储能网，中国储能网，天风证券研究所 5 表：电力供应系统中电源侧、电网侧、用户侧对储能的需求 应用场景 主要用途 具体说明 电力调峰 通过储能的方式实现用电负荷的削峰填谷，即发电厂在用电负荷低谷时段对电池充电，在用电负荷高峰时段将存储的电量释放。 电源侧 辅助动态运行以储能+传统机组联合运行的方式，提供辅助动态运行、提高传统机组运行效率、延缓新建机组 平滑可再生能源发电出力通过在风、光电站配置储能，基于电站出力预测和储能充放电调度，对随机性、间歇性和波动性 的可再生能源发电出力进行平滑控制，满足并网要求。 的功效。 减少弃风弃光将可再生能源的弃风弃光电量存储后再移至其他时段进行并网，提高可再生能源利用率。 系统调频频率的变化会对发电及用电设备的安全高效运行及寿命产生影响，因此频率调节至关重要。备用容量备用容量是指在满足预计负荷需求以外，针对突发情况时为保障电能质量和系统安全稳定运行而 预留的有功功率储备。 电网侧 缓解电网阻塞将储能系统安装在线路上游，当发生线路阻塞时可以将无法输送的电能储存到储能设备中，等到 线路负荷小于线路容量时，储能系统再向线路放电。 延缓输配电设备扩容升级在负荷接近设备容量的输配电系统内，可以利用储能系统通过较小的装机容量有效提高电网的输 配电能力，从而延缓新建输配电设施，降低成本。 电力自发自用对于安装光伏的家庭和工商业用户，考虑到光伏在白天发电，而用户一般在夜间负荷较高，通过配置储能可以更好地利用光伏电力，提高自发自用水平，降低用电成本。 用户侧 峰谷价差套利在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给储能系统充电，高电价时储能系统放电，实现峰 容量费用管理 工业用户可以利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰负荷时放电，从而降低整体负荷，达到降低容量电费的目的。 谷电价差套利，降低用电成本。 数据来源：派能科技招股说明书，北极星储能网，中国储能网，天风证券研究所 6 提升供电可靠性发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用户，避免了故障修复过程中的电能中断， 以保证供电可靠性 数据来源：北极星储能网，天风证券研究所 7 1.2政策力度——鼓励政策频出，配储比例约10%-15% 短期内政策刺激力度较大，有望加速推动储能产业由政策导向切换为市场导向。 据北极星储能网统计，截至2022年5月30日已有23省区发布新能源配储政策。其中多地市对分布式光伏提出配套建设储能的要求，且以山东枣庄配储规模要求最高，为装机容量15%～30%建设储能，且时长2～4小时。此前，仅有内蒙古2021年保障性并网集中式风电、光伏发电项目优选结果中提出按15%～30%配储，储能时长2小时。通过对已出台 政策文件的观察分析，一般情况下，储能的配置比例在10%-15%之间。 表：2022年各地出台的储能政策 时间 省份 政策文件 储能配置比例 储能配置时间(h) 2022.5.20 浙江诸暨 《诸暨市整市推进分布式光伏规模化开发工作方案》 10% 2022.5.13 辽宁 《辽宁省2022年光伏发电示范项目建设方案公开征求意见建议的公告》 15% 3 2022.5.11 浙江永康 《永康市整市屋顶分布式光伏开发试点实施方案》 10% 2022.5.1 江苏苏州 《关于加快推进全市光伏发电开发利用的工作意见(试行)》 2MW以上光伏8% 2022.4.11 海南澄迈 《关于进一步规范集中式光伏发电项目建设管理的通知》 25% 2 2022.4.1 甘肃嘉峪关 《嘉峪关市“十四五”第一批光伏发电项目竞争性配置公告》 20% 2 2022.3.29 安徽 《关于征求2022年第一批次光伏发电和风电项目并网规模竞争性配置方案意见的函》 5% 2 2