电力设备行业深度报告：长时储能千帆竞，借海扬帆奋者先

证券研究报告 长时储能千帆竞，借海扬帆奋者先 分析师：尹沿技（SAC执业证书号S0010520020001）2023年8月6日 主要观点 长时储能需求旺盛，具备多种优势。长时储能一般定义为持续放电时间4小时以上的储能技术。长时储能的应用有效提高风光发电消纳能力；兼顾储能系统快速响应特点与长期输出能力，提高电网的灵活性；能够更好地实现电力平移，提高电力峰谷 套利能力。2022年全球/中国已投运电力储能项目累计装机规模237.2/59.8GW，以锂电储能为主的新型储能装机增长迅速。 长时储能技术种类丰富，可以分为机械储能、电化学储能、热储能以及氢储能四大主线。机械储能包括压缩空气、抽水储能、重力储能；电化学储能根据材料不同分为锂离子电池、钠离子电池、铅蓄（碳）电池和液流电池储能；热储能主要为熔盐储能。其中，抽水储能和锂离子电池储能发展较为领先。 抽水储能经济性最高，降本仍是未来长时储能发展的主要驱动力。抽水储能技术发展成熟，度电成本低至0.21-0.25元/kWh， 显著低于其他储能技术。受制于建设周期长、地理限制因素大，抽水储能电站发展较为局限。新型长时储能技术具备发展空 间，锂离子电池、液流电池、重力储能、铅碳电池、压缩空气储能成本仅次于抽水储能，度电成本约为0.44元/kWh、0.49元 /kWh、0.5元/kWh、0.56元/kWh、0.63元/kWh。钠离子电池储能、熔盐储能、氢储能度电成本偏高，约为0.84元/kWh、0.89元/kWh、1元/kWh，成本优势尚不明显。 新型长时储能经济性改善取决于设备与材料成本的降低。机械储能寿命较长，为30年左右，因此储能度电成本较低。压缩空 气储能所使用设备较为成熟，未来有望通过提升系统转化效率降低度电成本；重力储能技术尚未达到普遍商业化的水平，成本的下降依赖于技术突破。熔盐储能主要应用于光热发电、余热收集和火电厂改造等有限领域。电化学储能的设备协调能力较强，因此有较大的耦合潜力，其中锂离子电池、液流电池和铅碳电池经济性较突出，材料成本的下降以及转化效率的提升决定了成本下降空间。氢储能具有广阔前景，目前由于制、储端成本高昂暂不具备经济性。 投资建议：未来随着长时储能装机需求持续增长，中上游储能设备制造与系统集成相关企业有望受益。抽水储能建议重点关注浙富控股与南网储能；熔盐储能建议关注西子洁能与东方电气；重力储能建议关注中国天楹；压缩空气储能建议关注开山股份与陕鼓动力；电化学储能建议关注宁德时代、比亚迪、阳光电源、上海电气(液流电池）与圣泉集团（钠离子电池）；氢储能建议关注亚普股份与京城股份。 风险提示：全球储能装机未及预期、储能成本波动风险、长时储能技术商业化推进滞后风险、政策推进不及预期风险、行业 竞争加剧风险。 关注标的 公司 股价 归母净利润（亿元） 利润增速 PE 2023/8/6 20222023E2024E 2022 2023E 2024E 2022 2023E 2024E 浙富控股 4.28 14.67 18.33 20.95 -36.53% 24.95% 14.29% 14.32 12.22 10.69 南网储能 11.17 16.63 17.48 19.21 33.25% 5.17% 9.88% 27.72 20.38 18.55 西子洁能 14.84 2.04 3.39 5.46 -51.50% 66.29% 60.91% 52.51 32.73 20.34 东方电气 18.68 28.55 38.38 51.15 24.71% 34.46% 33.26% 22.97 15.18 11.39 中国天楹 5.57 1.23 7.55 7.59 -83.06% 511.62% 0.50% 103.62 19.79 18.26 开山股份 14.45 4.09 6.04 8.39 34.58% 47.68% 38.94% 36.47 23.91 17.21 陕鼓动力 8.78 9.68 11.33 13.95 12.96% 17.03% 23.06% 20.45 13.43 10.91 宁德时代 239.14 307.29 461.94 621.44 92.89% 50.33% 34.53% 23.38 17.39 13.5 比亚迪 268.23 166.22 268.61 376.58 445.86% 61.59% 40.20% 45 29.02 20.69 阳光电源 106.37 35.93 70.55 94.20 127.04% 96.33% 33.53% 46.21 23.31 17.46 上海电气 4.8 -35.66 25.36 32.22 64.29% 171.11% 27.05% 29.37 23.11 18.45 圣泉集团 23.21 7.03 9.44 11.81 2.30% 34.27% 25.00% 23.81 19.23 15.38 京城股份 12.44 18.30 — — 178.61% — — 409.76 — — 亚普股份 15.15 — — — — — — — — — 资料来源：iFind机构一致预测，华安证券研究所 目录 1长时储能定义及功能 2长时储能发展现状一览 3长时储能主要技术分类及市场分析 4标的公司 长时储能定义及标准 定义：长时储能是在普通储能系统的基础上，可实现跨天、跨月，乃至跨季节充放电循环的储能系统。根据充放电时长长短，一般将储能分为短时储能和长时储能两大类。长时储能具备为电力系统提供稳定的电力支持，同时提高系统的可靠性和灵活性的能力。 目前，国内外对于长时储能的充放电时长暂未达成统一标准。1）国外：2021年美国桑迪亚国家实验室发布《长时储能简报》， 飞轮储能 压缩空气储能 抽水储能 超导电磁储能 <4小时 氢储能 ≥4小时 超级电容器 熔盐储能 重力储能 长时储能 短时储能 把长时储能定义为持续放电时间不低于4小时的储能技术。同年，美国能源部发布相关报告，将其定义为额定功率下至少持续运行（放电）10小时的储能系统。2）国内：为了区分大规模建设的2小时储能系统，一般把长时储能定义为4小时以上的储能技术。 电化学储能 资料来源：华安证券研究所整理 资料来源：索比储能网，华安证券研究所整理 可再生能源发电渗透率越高，所需储能时长越长。可再生能源发电具有间歇性的特点，主要发电时段和高峰用电时段错位，存在供需落差。美国加州独立系统运营商（CAISO）评估加州的电力生产和需求时发现，随着光伏装机容量的逐年上升，一日净负荷的弯曲程度越明显，净负荷的大幅波动会损害电网基础设施。 因此随着可再生能源的渗透率逐年上升，对平衡电力系统的负荷要求增加，而长时储能可在更长时间维度上调节新能源发电波动，避免电网拥堵，增加清洁能源消纳能力。根据《Long-DurationElectricityStorageApplications,Economics,andTechnologies》，当风光发电占比达到50%-80%时，储能时长需要达到10h以上。 图表：2012-2022年中国风光发电装机规模（单位：亿千瓦）图表：风光发电占比与长时储能需求关系 8.00 7.00 风电太阳能发电 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 3.93 3.07 2.53 2.04 1.74 1.30 0.25 0.43 0.76 2.82 3.28 3.65 0.03 0.61 0.16 0.77 1.64 1.84 2.09 0.97 1.31 1.47 20122013201420152016201720182019202020212022 资料来源：北极星太阳能光伏网，中国电力企业联合会，华安证券研究所整理 资料来源：《Long-DurationElectricityStorageApplications,Economics,andTechnologies》，华安证券研究所整理 新能源发展动能强劲，长时储能需求空间大。根据全球能源互联网发展合作组织预测，预计到2030年，风光发电渗透率将接近50%。又根据麦肯锡数据，长时储能于2025年起开始大规模增长。2030年起全球可再生能源渗透率将升至约60%-70%，长时储能累计装机量将达到150-400GW(对应储能容量5-10TWh)，累计投资规模将达到2000-5000亿美元。到2040年，长时储能累计装机量将加速达到1.5-2.5TW(对应储能容量85-140TWh)，是目前全球储能系统装机量的8-15倍，累计投资额将达到1.5-3万亿美元。目前全球电力行业正处于从化石能源向可再生能源的能源转型关键阶段，火电厂将逐步退出历史舞台，预计发电量占比降至10%以下，“长时储能+大型风光项目”将替代化石能源成为基础负载发电厂。 图表：2020-2060年我国电源装机总量及结构（亿KW）图表：2025-2040年全球长时储能累计装机量（GW） 风电光伏水电 煤电气电核电 78.7% 75.4% 48.0% 37.2% 24.1% 生物质及其他燃氢机组风光发电占比 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20202025E2030E2050E2060E 资料来源：全球能源互联网发展合作组织，华安证券研究所整理 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 长时储能累计装机量（GW，保守）长时储能累计装机量（GW，乐观） 2500 1450 1500 825 400 30 40 150 2025203020352040 资料来源：麦肯锡，华安证券研究所整理 长时储能有具备调频优势。随着新能源比例的逐步提升，用户负荷、风力发电、光伏发电等不确定性使得电力系统净负荷波动加剧。传统火电机组因爬坡约束和机组启停限制难以快速并长期跟踪负荷需求，而长时储能兼顾储能系统快速响应特点及长期输出能力有望成为调频主力。 储能系统灵活性在时间尺度上与电力系统安全性和容量充裕度存在耦合关系。针对不同的功能，所需的储能系统持续时长存在 显著差异，因此一般需要在分钟级、小时级、日级、季度级乃至年度级等多时间尺度上规划电力系统结构。一般，短时储能侧 重于保证电力系统在瞬时扰动下保持平衡等电网安全性问题；长时储能侧重于实现峰谷时期供需匹配等经济性问题。且长时储能技术也具备短时储能的功能；反之则不成立。因此长时储能的提供灵活性的综合性能更优。 图表：不同发电系统的性能对比图表：储能时长和功能的耦合关系 资源类型 运行范围（%） 爬坡速率（Pn/min） 启停时间（h） 煤电（已改造） 30-100 3-6% 4-5 燃煤热电（已改造） 50-100 3-6% 4-5 气电 20-100 8% 2 水电 0-100 20% <1 核电 30-100 2.5-5% / 抽水蓄能 -200 10-50% <0.1 电化学储能 -200 100% <0.1 绿氢 / / / 类型 短时储能 长时储能 灵活性作用 扰动发生后将电网频率稳定在可控区间，应对瞬时波动 削峰填谷，平衡日内调峰需求，优化运行 应对缓慢但变化幅度大的可预见性电力需求变化，保障灵活性充裕度 跨越时间尺度 秒级-分钟级 小时级、日内或多日 周、月及季度 持续作用时长 数秒-数分钟 数小时 数分钟-数日 资料来源：《电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议》，华安 证券研究所整理 资料来源：《电力系统灵活性提升：技术路径、经济性与政策建议》，华安 证券研究所整理 容量型（≥4小时）需求与日俱增。根据不同储能时长的需求，储能的应用场景可以分为容量型、能量型、功率型和备用型四类。新型储能技术的规模化发展将从备用型和功率型应用逐步扩展至能量型和容量型的应用。目前新能源侧配置储能系统通常以功率型或能量型为主，主要起