据研究机构EVTank联合伊维经济研究院发布的白皮书统计数据显示,2023年,全球 储能 电池出货量达到224.2GWh,同比增长40.7%,其中中国企业 储能 电池出货量为203.8GWh,占全球 储能 电池出货量的90.9%。全球 储能 行业蓬勃发展,中国在其中饰演着无足轻重的作用。 储能 产业链究竟是怎样组成的?涉及哪些环节与部件?本文将就 储能 产业链进行展开,讨论 储能 产业高速发展造成的投资机会。
储能 产业链
纵览 储能 产业链,主要包含上游原材料、中游零部件与集成、下游应用三部分,涉及环节众多,详细情况如下:
(1)中游零部件与集成:中游环节是 储能 产业链最为重要的组成部分,主要分位三大部分。首先是最核心的 储能 电池系统,即 储能 电池本身。 储能 电池中包含电池包、管理系统(BMS)、温控消防等零部件以实现长期的正常运行。其次,为了将 储能 电池与电网连接起来,变流器(PCS)是连接 储能 电池系统和电网的双向电流转换装置,能够在电网和 储能 系统间进行交流电和直流电的切换,并精确快速地调理电压、频率、功率,实现恒功率恒流充放电和平滑波动性电源输出。最后,系统集成环节将 储能 电池系统、PCS等组成部分集成为完整的 储能 系统投入下游使用。
(2)上游原材料:电池系统对应的原材料包含正极、负极、隔膜、电解液等,与 新能源 车所用的动力电池所需部件一致。变流器(PCS)所需原材料主要是电感器、变压器及其它电子元器件。
(3)下游应用: 储能 系统下游可分为大储与中小储。其中大储应用包含1)在发电侧建设在各个火电厂、光伏电站和风电场,火电厂配储可保障火电厂的调峰调频能力, 新能源 配储可缓解 新能源 消纳压力,平滑风光发电的波动性和间歇性。2)在电网侧接入输配电网,由电网公司统一调度,响应电网灵活性需求,部分地区可以独立主体身份参与电力现货市场交易。而中小储则是针对用户侧:分为工商业 储能 和户用 储能 。当前我国以工商业 储能 为主,户储在欧洲应用广泛。峰谷价差套利为当前我国 储能 最主要的收益方式,户主通过 储能 在夜晚电价低谷时充电,白天用电高峰时段放电,以实现节约用电成本。
图: 储能 产业链构成
数据来源:中信期货研究所
图: 储能 的不同应用场景
数据来源:科鑫能源官方网站, 国金证券 ,国家能源局《新型电力系统蓝皮书》(2023)
储能 技术概览
储能 技术包含众多路线,其中主要包含机械、电化学、化学、电磁、热 储能 几类。当前最广泛使用的是 抽水蓄能 ,发展最快的是锂离子电池 储能 ,被寄予厚望的下一代技术主要是 钠离子电池 。
抽水蓄能 : 抽水蓄能 一般原理是电网负荷低谷利用过剩电力,将液态水从低水库抽往高水库,实现电能向重力势能的转换。在电网负荷高峰期再使液态水从高水库流到低水库推动水轮发电机发电,实现重力势能向电能的转换。 抽水蓄能 是当前技术最成熟、应用最广泛的技术,但占地面积大、环境要求苛刻是其明显的缺陷。
锂离子电池:当前锂离子电池主要应用高温环境下更稳定的磷酸铁 锂电池 ,通过 锂电池 完成蓄能与电能释放,具有技术成熟、占地面积小等优势,且随着 锂电池 价格明显下降,其经济性愈发凸显,是当前发展速度最快的技术路线。
钠离子电池 : 钠离子电池 正极主要为含钠化合物,结构与锂离子电池结构相似,结构上的主要区别于锂电负极集流体为铜箔,钠电负极集流体为铝箔。相较锂离子电池, 钠离子电池 更安全且能量密度更高。当前已存在小规模应用,是被寄予厚望的下一代电池技术。
图: 储能 技术路线概览
抽水蓄能 VS新型 储能 :新型占比快速提升。2023年全球 储能 累计装机共294.1GW,其中新型 储能 占比达到30%,同比提升8.1pct。重新增 储能 角度看,新型 储能 已经成为绝对主力。往前看,2023年政府工作报告中第壹次明确提及“新型 储能 ”,强调加强大型风电光伏基地和外送通道建设,推动分布式能源开发利用,发展新型 储能 。随后,国家发改委、能源局等有关单位逐渐出台相关政策,明确到27年的发展目标,并强调疏通电网等环节的障碍,助力新型 储能 快速发展。
图:新型 储能 占比快速提升
储能 发展前景
储能 经济性明显提升,打开更大市场空间。在成本端,随着碳酸锂价格大幅回落与电芯产能过剩,当前电芯价格已步入0.4元/Wh时代。BNEF此前预计2030年4小时项目成本将下降42%至$255/kWh。随着经济性的不断改善,之前被压抑的切实需求有望加速释放,创造更大的市场空间。
图:两小时单位 储能 成本明显下降
数据来源:BNEF
储能 市场空间充分,正步入发展快车道。随着 储能 技术快速发展、经济性不断提升及全球清洁能源发电的蓬勃发展,全球 储能 装机已进入快速发展阶段。随着渗透率的快速提升,至27年全球 储能 装机量有望达到约544GWh,对应22-27年复合增速高达37.9%。
图:全球 储能 装机量及预测(GWh)
数据来源:CNESA,EIA,EASE,Sunwiz, 中金公司 研究部
储能 标的
如上文所述, 储能 产业链中既包含与动力电池相同的环节,如正极、负极、电解液等零部件,也包含一些独有的如PCS环节、系统集成等。这时,在温控、消防等领域, 储能 电池要求明显高于动力电池,因而相关领域在 储能 产业链中的重要性明显高于动力电池。
为了更好把握 储能 产业突出的发展机遇, 储能 电池ETF(159566)跟踪的国证 新能源 电池指数在选择成份股时剔除了上游资源品与中游正负极等共有零部件相关标的,将重心聚焦于电池制造、系统集成、温控消防等更有代表性的 储能 环节,是市场中最为纯正的 储能 ETF。
数据来源:Wind,数据截至2024/2/28