机械设备：熔盐储能开启长时储能篇章，光热发电和火电改造成为主要应用场景

证券研究报告 熔盐储能开启长时储能篇章， 光热发电和火电改造成为主要应用场景 华安机械张帆S0010522070003 2023年4月8日 华安证券研究所 2 证券研究报告 核心观点 •熔盐储能是一种可以传递能量、长时间（6-8h）、大容量储能的技术路径，开启长时储能篇 章 •随着国家政策的大力支持，熔盐储能在光热发电和火电机组灵活改造将大有可为： 1）光热发电，集热场占比总投资50-65%，其中支架占比10%；储换热场占比总投资20-25%，其中熔盐占比7-8%，熔盐罐占比约为5%；常规岛占比总投资约为10%。2）火电机组灵活改造，主要包括储热能量模块（冷/热盐罐）、蒸汽加热熔盐系统和熔盐蒸汽发生系统 •建议关注公司： 1）光热发电，首航高科（EPC总包）、西子洁能（储热岛）、兰石重装（熔盐罐设备）、蓝科高新（熔盐罐设备、储热岛）、久立特材（钢管设备）、川润股份（液压驱动设备）、振江股份（支架设备） 2）火电机组改造，西子洁能 敬请参阅末页重要声明及评级说明 证券研究报告 目录 1新型储能蓬勃发展，熔盐储能开启长时储能篇章 2光热发电充分利用熔盐储热，塔式和槽式技术成熟 3熔盐储能深度调峰，灵活应用于火电机组改造 4建议关注公司 5风险提示 敬请参阅末页重要声明及评级说明 1.1储能介绍 •储能的形式主要包括物理储能和化学储能。根据DOE数据显示，三大主流的储能形式为抽水储能、电化 学储能、热能储能；而目前最为热门的三大新型储能方式，电化学储能、氢能储能、熔盐储能。 图1：储能技术分类 来源：DOE，华安证券研究所整理 •根据中关村储能产业技术联盟发布《储能产业研究白皮书2023》显示，截至2022年底，中国已投运电力储能项目累计装机规模59.8GW，占全球市场总规模的25%，年增长率38%。抽水蓄能累计装机占比首次低于80%，与2021年同期相比下降8.3%；新型储能继续高速发展，累计装机规模首次突破10GW，达到13.1GW/27.1GWh，功率规模年增长率达128%，能量规模年增长率达141%。 图2：2022年全球电力储能市场 来源：《储能产业研究白皮书2023》，华安证券研究所整理 图3：近年全球新型储能累计装机规模（MW） 来源：《储能产业研究白皮书2023》，华安证券研究所整理 1.3熔盐储能介绍 •熔盐具有工作温度高、使用温度范围广、传热能力强、系统压 力小、经济性较好等一系列的优点，目前已成为光热电站传热和储热介质的首选。然而，熔盐储能技术并非只能搭配光热使 用，基于其本身的优良特性，熔盐储能可以适用于多种场景。如火电厂储能改造、工业余热储能、谷电工业制热、光伏弃电储能、风力弃电储能、交通运输储能等等多种领域。 •熔盐储能是一种可以传递能量、长时间（6-8h）、大容量储能的技术路径，作为传热介质可以实现太阳能到热能的转换，作为储能介质可以实现将热能和电能的双向转换，可以很好的适应和解决以上两大矛盾。因此，熔盐储能在长时储能领域得到充分发挥和应用，目前主要应用在光热发电和火电机组灵活改造领域。 图4：熔盐产品图 来源：SQM官网，华安证券研究所整理 目录 1新型储能蓬勃发展，熔盐储能开启长时储能篇章 证券研究报告 2光热发电充分利用熔盐储热，塔式和槽式技术成熟 3熔盐储能深度调峰，灵活应用于火电机组改造 4建议关注公司 5风险提示 敬请参阅末页重要声明及评级说明 2.1光热发电介绍 •光热发电需通过“光能－热能－机械能－电能”的转化过程。光热发电的原理是：通过反射镜、聚光镜等聚热器将采集的太阳辐射热能汇聚到集热装置，用来加热集热装置内导热油或熔盐等传热介质，传热介质经过换热装置将水加热到高温高压蒸汽，蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。 •从光热发电市场应用来看，光热电站一般采用热盐罐与冷盐罐双罐系统存放熔盐。冷熔盐贮罐内的熔盐经熔盐泵输送到太阳能集热 器内，吸收热能升温后进入热熔盐储罐中，随后高温熔融盐流进熔盐蒸汽发生器，产生过热蒸汽驱动蒸汽涡轮机运行发电，而熔盐 温度降低后流回冷熔盐储罐。 •按照聚能方式及其结构进行分类，光热发电可分为塔式、槽式、碟式、菲涅尔式四类技术。其中主流的是塔式和槽式两种技术。1）塔式发电：塔式发电利用大规模自动跟踪太阳的定日镜场阵列，将太阳热辐射能精准反射到置于高塔顶部的集热器，投射到集热器的阳光被吸收转变成热能并加热中间介质。在各种形式的光热发电技术中，塔式熔盐储能光热发电因其较高的系统效率，成为目前我国最主流的光热发电技术路线，其缺点主要是造价昂贵，随着未来的技术发展有较大的下降空间。 2）槽式发电：槽式发电利用大面积槽式抛面镜反射太阳热辐射能，连续加热位于焦线位置集热器内介质，将热能转化为电能。全 球首座槽式太阳能热发电商业电站SEGSI于1984年投运，于2015年底正式退役，作为全球光热电站的首次尝试，虽然当时的技术并不成熟，但仍然平稳运行30年，这也从侧面印证了光热电站具有较长的生命周期，意味着光热电站带来的全寿命周期售电收益有更大的想象空间。 3）碟式发电（又称盘式电站）：由许多抛物面反射镜组构成集热系统，接收器位于抛物面焦点上，收集太阳辐射能量，将接收器内的传热介质加热到750℃左右，驱动斯特林发动机进行发电。蝶式光热电站单个规模较小，通常用于空间太阳能电站。4）菲涅尔发电：采用多个平面或微弯曲的光学镜组成的菲涅尔结构聚光镜来替代抛面镜，众多平放的单轴转动的反射镜组成的矩形镜场自动跟踪太阳，将太阳光反射聚集到具有二次曲面的二级反射镜和线性集热器上，集热器将太阳能转化为热能，进而转化为 电能。成本相对来说低廉，但效率也相应降低。由于聚光倍数只有数十倍，因此加热的水蒸气质量不高，使整个系统的年发电效率仅能达到10%左右。 2.1光热发电-中国市场 •2012年8月9日，我国自行研发，设计并建成的亚洲首座塔式太阳能光热发电站成功发电。 •截至2022年，我国太阳能热发电兆瓦级电站累计装机规模已达588兆瓦，在全球太阳能热发电累计装机容量中占8.3%，位居全球第 三。根据聚光形式的不同，在我国太阳能热发电累计装机容量中，塔式占比约63.1%，槽式约25.5%，线菲式约11.4%。 •2023年4月，国家能源局发布《国家能源局综合司关于推动光热发电规模化发展有关事项的通知》。力争“十四五”期间光热发电每年新增开工规模3GW左右。 图5：我国光热发电累计装机容量（MW） 来源：《中国太阳能热发电行业蓝皮书2022》，华安证券研究所整理 图6：我国光热发电累计装机聚光形式占比 来源：《中国太阳能热发电行业蓝皮书2022》，华安证券研究所整理 2.1光热发电-全球市场 •截至2022年底，全球太阳能热发电累计装机容量达到7.05GW，我国太阳能热发电累计装机容量为588MW（含MW级以上规模的发电系统）。其中，槽式、塔式、线性菲涅耳（简称线菲）技术装机在全球主要国家和地区的占比为77%，20%和4%。 图7：全球和我国光热发电累计装机容量（MW）图8：全球光热发电累计装机聚光形式占比 6590 6690 6800 7050 6109 5005 5082 5119 4584 43 53 53 58 11 13 23 23 23 8 8 8 8 8 3% 20% 77% 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 201420152016201720182019202020212022 塔式槽式线菲式 我国累计装机容量全球累计装机容量 来源：《中国太阳能热发电行业蓝皮书2022》，华安证券研究所整理来源：《中国太阳能热发电行业蓝皮书2022》，华安证券研究所整理 2.2塔式光热项目简图 图9：塔式光热动力岛布置图 来源：CSPFocus光热发电资讯，华安证券研究所整理 塔式太阳能光热发电： 是利用众多的定日镜，将太阳辐射光反射并积聚到吸热塔顶部的吸热器中，加热熔盐，达到聚光和转换成热能进而发电的一种聚光太阳能发电技术。 2.2塔式光热-动力岛布置 图10：塔式光热动力岛布置图 来源：CSPFocus光热发电资讯，华安证券研究所整理 主要设备： 01 02 03 04 熔盐吸热器 熔盐罐X2 蒸汽发生系统 汽轮发电机 2.2塔式光热项目镜场布置图 图11：塔式光热镜场布置图 来源：CSPFocus光热发电资讯公众号，华安证券研究所整理 主要设备： •定日镜 •支架 •气象站 2.3槽式光热项目简图 •槽式系统采用线聚焦方式，利用槽型抛物面聚光镜将太阳光聚集反射到管状集热管上，加热带有真空玻璃罩的管内传热工质，传热工质可以是水、导热油或者熔融盐等，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电。 图12：槽式光热项目简图 来源：CSPFocus光热发电资讯公众号，华安证券研究所整理 2.3槽式系统动力岛布置 图13：槽式光热项目简图 来源：CSPFocus光热发电资讯公众号，华安证券研究所整理 槽式光热项目镜场布置图 图14：槽式光热项目镜场布置图 来源：CSPFocus光热发电资讯公众号，华安证券研究所整理 主要设备： •集热镜 •支架 •液压驱动装置 •集热管 目录 1新型储能蓬勃发展，熔盐储能开启长时储能篇章 2光热发电充分利用熔盐储热，塔式和槽式技术成熟 证券研究报告 3熔盐储能深度调峰，灵活应用于火电机组改造 4建议关注公司 5风险提示 敬请参阅末页重要声明及评级说明 •近年来我国累计火电机组装机容量增长缓慢，在全国累计发电装机容量中占比逐年下降。根据国家能源局发布的数据，截止2023年2月底，我国累计火电装机容量133786万千瓦，同比增长3%，在全国发电装机容量中占比51%。 •2023年1-2月份，我国主要发电企业完成火电投资65亿元，同比下降7.6%。 •2022年，我国新增火电装机容量4471万千瓦，同比下降9.5%。2023年1-2月，我国新增火电装机容量570万千瓦，同比增长97万 千瓦。 图15：我国累计火电装机容量及占比图16：我国新增火电装机容量及新增与累计同比增长率 135000 130000 125000 59.21 56.58 124517 129678 54.56 133239133786 60.00 58.00 56.00 54.00 600030 5637 27.4 4628 4471 4092 4.1 4.7 4.1 2.7 3 -6.6 -9.5 -18.2 570 500020 400010 30000 120000 115000 110000 119055 51.96 51.4652.00 50.00 48.00 46.00 2000 1000 0 -10 -20 -30 2019年2020年2021年2022年23年2月 累计火电装机发电容量（万千瓦）累计火电装机发电容量占比（%） 2019年2020年2021年2022年23年2月 新增火电发电装机容量（万千瓦）新增火电发电装机容量同比增长（%）累计火电装机发电容量同比增长（%） 来源：国家能源局，华安证券研究所整理来源：国家能源局，华安证券研究所整理 •为了适应国家“双碳”目标提出后电力行业长远发展需要，未来火电行业所处企业将积极融入和服务新型电力市场建设，加快推进火力发电机组的改造进程。在推进煤电机组改造升级过程中，统筹考虑煤电节能改造、供热改造及灵活性改造，更多地承担系统调峰、调频、调压和备用功能，发挥“托底保供”的作用。随着“碳达峰、碳中和”战略的进一步推行，清洁高效的火力发电将是我国双碳目标实现的重要抓手。面对如今日益严格的绿色发展要求，火力发电行业将加大科技创新力度，提升绿色管理水平，增强行业绿色竞争力。 时间部门政策名称相关内容 图17：我国火电机组灵活改造国家相关政策 存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五”期间完成2亿千瓦，增加系2021年10月国