电力钟声系列2：能源转型卡点在储能，储能卡点在哪？

电力钟声系列2： 能源转型卡点在储能，储能卡点在哪？ 电气设备 评级：看好 日期：2024.07.24 证券研究报告|行业深度 报告要点 是时候关注储能了！2024年伯克希尔股东大会上，巴菲特表示“当前光伏还无法成为主要电力来源的原因，是储能问题还没解决”。能源转型卡点是否真的在储能？如果是，那么储能发展的卡点又在哪？ 能源转型至今，中美欧均面临新能源消纳难题。2015年巴黎协定后全球能源转型进入加速期，各国双碳政策及可再生能源LCOE大幅降低是主要驱动力。2023年中国/美国/欧盟风光发电量占比分别达到15.6%/15.6%/26.5%，均出 现了不同程度的消纳问题。当前中国消纳问题最为严峻，表现在三方面：1）风光发展速度远超规划；2）风光利用率跌破95%消纳红线；3）风光现货电价大幅下降，2024年部分省份光伏现货电价跌至6分钱。美国加州出现净负 分析师张鹏 登记编码：S0950523070001：18373169614 ：zhangpeng1@wkzq.com.cn 分析师蔡紫豪 登记编码：S0950523070002：15200937837 ：caizihao@wkzq.com.cn 联系人钟林志：17378362019 ：zhonglinzhi@wkzq.com.cn 荷曲线由“鸭子”变“峡谷”的状况，即将面临时间维度的消纳限制。欧洲受 风光高渗透率影响，2023年电力市场负电价次数激增。 储能的规模化发展，是风光渗透率进一步提升的关键。电力系统对储能的需求愈发迫切，2023年全球累计储能装机289.2GW，虽然其中新型储能装机从2018年7.6GW快速增长至2023年91.3GW，但储能总体规模仅为风光的11.9%，明显还差了个数量级，解决消纳问题需要依靠储能进一步规模化 发展。 从度电成本模型出发，找到储能发展的两大卡点。储能平准化度电成本LCOS反应了储能电站全生命周期每完成一度电充放所需的综合成本，是判断储能经济性的核心指标。通过分析独立储能LCOS模型，我们找到了除锂价以外， 影响LCOS的两大关键变量“年循环次数”和“电池日历寿命”。 卡点一：电力现货市场。理论上，电力现货市场峰谷价差套利应该是储能收益的主要来源，未来2年中国电力现货市场有望大面积铺开，使独立储能电站“年循环次数”得到保障。除了现货以外，目前独立储能收入还来自于容量租赁、辅助服务收入、容量补偿、中长期市场等。随着现货市场推进和多种收益机制完善，中国储能投建持续高景气，2024年1-6月招标容量62.9GWh，同增94.2%。 卡点二：电池日历寿命。近两年中国能量型储能实际运行寿命不足8年，远低于设计值。提升电池日历寿命需要电池材料创新和系统集成管理优化，随着24年宁德时代、蔚来等企业纷纷推出长寿命电池产品，以及行业对储能寿命愈发重视，我们认为解决“电池日历寿命”问题并不是件遥远的事。 储能二级市场估值与基本面严重背离，迎布局良机。我们预计储能行业两大卡点均有望在未来3年左右实现突破，2H/4H储能LCOS有望从当前的0.84/0.62元/kWh降低至0.44/0.34元/kWh。当中国储能产业从强配驱动转 为经济性驱动，未来储能装机有望复刻2018-2023年光伏装机指数级增长且连年超预期的历程。目前二级市场储能板块估值处在历史低点，明显和基本面背离，随着市场风险偏好回升，储能作为优质成长赛道极具投资价值。对于储能投资标的选择，建议国内优于海外，大储优于户储，头部优于二线。 行业表现2024/7/23 5% -4% -12% -20% -28% -37% 2023/72023/102024/12024/4 电气设备上证综指 资料来源：Wind，聚源相关研究 《锂电行业点评：韩国电池企业SKOn现“危机”，欧洲电池企业和中国竞争中或处于下风》(2024/7/22) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年7月上）：韩国电池厂商SKOn陷入“危机”，成本压力大》(2024/7/16) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年6月下）：宝马取消Northvolt订单，欧洲电池企业仍处竞争下风》(2024/7/3) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年6月 上）：电网投资提速预期加强，特高压新线路启动可研》(2024/6/17) 《锂电行业点评：部分锂电材料开启涨价？》 (2024/6/14) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年5月下）：电力体制改革成热议，消纳是当前主要矛盾》(2024/6/11) 风险提示：1）储能产业及电力市场政策波动风险；2）电池技术进步速度不及预期风险；3）储能技术路线转变风险；4）产业竞争加剧风险；5）国际贸易摩擦风险；6）LCOS度电模型测算偏差风险；7）政策遗漏或理解偏差风险。 内容目录 1为什么说能源转型卡点在储能？4 全球能源转型进展如何？4 当前中美欧均面临新能源消纳难题7 中国：三组数据判断中国当前消纳问题严重程度7 美国：鸭子曲线变峡谷，新能源消纳面临时间空间双重限制10 欧洲：风光渗透率创新高，电力市场负电价次数激增12 储能的规模化发展，是风光渗透率进一步提升的关键13 2从度电成本模型出发，找到储能发展的两大卡点14 以中国独立储能电站为例，拆解LCOS模型15 当前技术成本条件下，独立储能电站投资收益为负17 不同假设条件下，独立储能LCOS是什么水平？18 找到另外两大关键变量——“年循环次数”和“电池日历寿命”19 安全性是经济性的前提，不能忽视21 3储能发展卡点一：电力现货市场21 理论上，电力现货市场应该是储能收益的主要来源22 在电力现货市场铺开前，独立储能能有哪些收入来源？23 容量租赁是目前独立储能收入的主要来源23 辅助服务调峰是重要的过渡模式，调频市场则需求有限23 容量补偿只有少数省份具备，亟需全国性政策24 中长期市场分时电价机制逐步启动，既是现货启动前奏也给予储能新的收益来源24 对现货市场和多种收益机制不断完善的预期，推动独立储能建设持续高景气25 4储能发展卡点二：电池日历寿命26 储能电站主要采用磷酸铁锂电池，经济性受限于“电池日历寿命”26 磷酸铁锂电池充放电原理26 磷酸铁锂电池容量衰减原理27 影响“循环寿命”和“日历寿命”的因素28 电池日历寿命突破，曙光初现28 行业对日历寿命愈发重视，Megapack15年/20年质保值得国内厂商学习29 5总结与建议30 风险提示32 图表目录 图表1：2024年伯克希尔股东大会，巴菲特谈到了储能对于能源转型的重要性4 图表2：2017年左右光伏LCOE实现了对煤电气电的超越5 图表3：2009-2023年新能源LCOE大幅下降5 图表4：2023年全球光伏新增装机规模达到345.8GW5 图表5：2023年全球风电新增装机规模达到116.0GW5 图表6：2023年全球风光装机量占比达到27.2%，风光发电量占比达到13.3%6 图表7：中美欧三大主要市场能源转型进展7 图表8：2030年风光累计装机目标有望在2024年提前实现8 图表9：2024年2月以来全国风光利用率出现大幅下降9 图表10：2024年山东、甘肃光伏现货电价大幅下跌至6分/kWh10 图表11：2024年甘肃风电现货电价同样大幅下跌10 图表12：2022年以来CAISO弃光率大幅增长11 图表13：电网阻塞是过去CAISO弃风弃光的主要原因11 图表14：美国加州CAISO电力净负荷曲线从“鸭子”变为“峡谷”11 图表15：2023年欧洲电力市场负电价次数激增12 图表16：典型电力系统24小时发电功率示意图13 图表17：2023年全球储能累计装机289.2GW，新型储能增长迅速14 图表18：2023年储能累计装机仅为风光累计装机的11.9%14 图表19：不同储能技术路线有各自的应用场景优势14 图表20：2023年全球已投运新型储能中，锂电储能占比96.9%14 图表21：2023年全球锂电储能新增装机中表前储能占比72%15 图表22：2023年全球锂电储能新增装机中中国占比50%15 图表23：储能LCOS主要由装机成本、运维成本、电力损耗成本组成15 图表24：独立储能度电成本模型核心假设16 图表25：独立储能度电成本模型16 图表26：中期乐观情景下，2H/4H储能LCOS有望分别达到0.44元/kWh和0.34元/kWh18 图表27：2022-2024年储能电芯及系统降幅分别达到65%和59%19 图表28：近两年碳酸锂价格大幅下跌带动储能电芯价格大幅下降19 图表29：“年循环次数”及“电池日历寿命”对储能LCOS影响的敏感性测算20 图表30：理想状况下各类电源的多维价值构成推演21 图表31：2023年多数省份电力现货市场价差在0.3元/kWh左右22 图表32：电力系统对于调峰的需求远大于调频22 图表33：目前仅5个省份实现电力现货市场长周期连续运行23 图表34：各省独立储能多种收益机制情况25 图表35：2024年1-6月中国储能累计招标容量62.9GWh，同比增长94.2%26 图表36：磷酸铁锂电池工作原理图28 图表37：锂离子电池老化原理分析28 图表38：2024年宁德时代发布天恒储能系统，可实现“5年零衰减”29 图表39：2024年蔚来发布长寿命电池，日历寿命可达15年29 图表40：特斯拉Megapack可提供15年/20年质保30 1为什么说能源转型卡点在储能？ “当前光伏还无法成为主要电力来源的原因，是储能问题还没解决”——沃伦·巴菲特 在每年的“投资界春晚”伯克希尔股东大会上，巴菲特都会随机选择并回答股东提出的任何问题。5月4日举办的2024年度会议上，一名投资者问到“为什么伯克希尔选择在内达华投资建设新的天然气电厂，而不是选择建设光伏？”。 对于这个问题，巴菲特副手格雷格回答道：“毫无疑问光伏是个巨大的机遇，我们会积极参与投资，但能源转型不会在一夜之间发生。无论是光伏还是风电都面临间歇性问题，需要依赖储能。为了确保供电稳定可靠，当前我们还不能完全脱离化石能源。目前具备经济性的储能电站时长为4小时，考虑到夜晚没有光照，4小时显然不够，可靠性和经济性之间需要找到平衡点。” 巴菲特补充道：“能源转型和电力保供必须两者兼顾，当前光伏还无法成为主要电力来源的原因是储能问题还没解决。我的朋友比尔盖茨投资了储能电池项目，正在研究如何延长储能电池寿命，但技术突破仍然需要时间，我们需要尊重事物的客观发展规律。” 图表1：2024年伯克希尔股东大会，巴菲特谈到了储能对于能源转型的重要性 资料来源：CNBC,五矿证券研究所 全球能源转型进展如何？ 2015年巴黎协定后，全球能源转型形成共识 2015年在巴黎举行的COP21（第21届联合国气候变化大会）上，全世界近200个缔约方共同签署了《巴黎协定》，该协定是一份具有法律约束力的国际条约，设定了本世纪下半叶全球实现温室气体净零排放的目标，是全球应对气候变化的重要里程碑。 在巴黎协定之后，全球主要国家及经济体均制定了各自的碳中和目标及路线规划，例如欧盟2019年颁布了《欧洲绿色协议》，明确2050年实现碳中和；中国2020年在联合国大会正式提出“2030年碳达峰，2060年碳中和”目标；美国2021年发布了《2050年净零排放长期 战略》。 可再生能源LCOE大幅降低，技术进步带来的经济性是风光发展的主要驱动力 平准化度电成本（LCOE，LevelizedCostofElectricity）是国际通用的一个电力行业定量指标，用于评估发电机组在其全生命周期内每产生一度电所需的综合成本。得益于光伏组件光电转化效率不断提升、风机大型化等技术进步，风光产业持续规模化降本，新能源度电成本大幅降低。2009-2023年，全球光伏度电成本从2.77元/kWh下降至0.32元/kWh，降低了88.5%；全球陆风度电成本从0.87元/kWh下降至0.29元/kWh，降低了66.5%；全球海风度电成本从