长时储能行业分析报告( 40 页)

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目 录

1、 长时储能：碳中和时代的必然选择 .... 6

1.1、 储能的本质：让能量更可控 ....... 6

1.2、 储能的应用：让分布式更“优质”、让系统更灵活 ....... 6

1.3、 储能的需求：高比例可再生能源下的必然要求 ...... 7

1.4、 长时储能：碳中和时代的必然呼唤 .... 9

1.5、 长时储能的推进节奏：循序渐进、星辰大海 .... 11

2、 长时储能：百花齐放，百舸争流 ...... 14

2.1、 抽水蓄能：当前最成熟、度电成本最低的储能技术 ..... 15

2.1.1、 原理：依靠水的重力势能作为介质储能 ...... 15

2.1.2、 优劣势：储能技术成熟，但选址受限、开发周期较长 .... 15

2.1.3、 产业链：主要涉及投资、承包、设备商 ...... 16

2.1.4、 产业化：最早实现大规模商业化，装机总规模超36GW ..... 17

2.2、 压缩空气储能：效率提升下，极具前景的大规模储能技术 ...... 19

2.2.1、 原理：依靠高压气体作为介质储能 ..... 19

2.2.2、 优劣势：已摆脱地理约束，但当前效率相对较低 ....... 20

2.2.3、 产业链：压缩机、膨胀机为核心部件 ..... 20

2.2.4、 产业化：百兆瓦级先进压缩空气储能系统并网调试 .... 21

2.3、 锂离子电池：优秀的中短时储能技术同样适用于部分长时场景....... 23

2.3.1、 优劣势：储能技术较为成熟，但锂资源约束明显 ....... 23

2.3.2、 产业链：发展成熟，电池价值量占比最高 ...... 24

2.4、 钠离子电池：与锂电类似，但无资源约束的储能方式 ..... 25

2.4.1、 原理：与锂离子电池类似 .... 25

2.4.2、 优劣势：更低的理论成本，更低的循环寿命....... 25

2.4.3、 产业链：上中下游发展初具雏形 ..... 26

2.4.4、 产业化：MWh 级钠离子电池储能系统投入运行 ..... 26

2.5、 液流电池：功率与容量解耦的电化学储能方式 .... 27

2.5.1、 原理：依靠氧化还原液流电池进行储能 ...... 27

2.5.2、 优劣势：容量、功率独立设计，规模易扩展，但成本较高 ..... 28

2.5.3、 产业链：隔膜、电解液为影响性能的核心材料 ....... 28

2.5.4、 产业化：百兆瓦级全钒液流电池储能系统整站调试 .... 29

2.6、 熔盐储热：光热电站的配储系统 ...... 31

2.6.1、 原理：依靠熔盐介质储存热能 .... 31

2.6.2、 优劣势：热发电场景中的储能介质 ..... 31

2.6.3、 产业链：光热发电市场促储热产业链成熟 ...... 32

2.6.4、 产业化：百兆瓦级熔盐塔式光热电站并网发电 ....... 33

3、 经济性是比较长时储能技术的最佳准绳 .... 35

3.1、 计算方法：测算各类长时储能技术的LCOE .... 35

3.2、 核心假设：基于当前时点的技术与成本情况 .... 36

3.3、 初始投资成本、储能效率与循环寿命是三大核心因素 ..... 37

3.3.1、 最便宜的长时储能：抽水蓄能、压缩空气、锂离子电池储能 ..... 37

3.3.2、 压缩空气：效率提升至65%时，经济性有望超过抽水蓄能 .... 37

3.3.3、 锂离子电池：锂价回落后，仍是比较经济的长时储能方案 ..... 38

3.3.4、 液流电池：初始投资成本和储能效率是两大掣肘因素 .... 38

3.3.5、 钠离子电池：极致降本后，可作为比较经济的长时储能方案 ..... 38

4、 投资建议 ..... 40

5、 风险分析 ..... 40

图目录

图1：储能的应用梳理 .... 7

图2：2020 年五省区风电容量可信度 ..... 7

图3：系统可靠容量供给图 ..... 7

图4：波动性可再生能源并网阶段划分（2017 年） .... 8

图5：加州夏季单日电力供给曲线（MW） .... 9

图6：风电、光伏发电占比越高，储能时长越长 .... 9

图7：加州夏季单日电池储能设备充放电曲线 ...... 10

图8：长时储能的推进节奏：循序渐进、星辰大海 ...... 11

图9：欧洲各国可再生能源在电力供应中的比例目标 ....... 12

图10：抽水蓄能电站工作原理 ..... 15

图11：抽水蓄能电站开发建设流程 ...... 16

图12：抽水蓄能产业链与相关公司情况 ....... 16

图13：全国在运抽水蓄能投资企业分布（万KW） ..... 17

图14：全国在建抽水蓄能投资企业分布（万KW） ..... 17

图15：中国抽水蓄能装机规模显著增长 ....... 17

图16：压缩空气储能系统工作原理 ...... 19

图17：压缩空气储能技术类型 ..... 19

图18：中储国能各项目转换效率 ...... 20

图19：压缩空气储能产业链梳理 ...... 21

图20：2021 年中国各储能技术装机规模占比 ....... 23

图21：2021 年以来，锂资源价格大幅上涨 ...... 24

图22：中国锂资源储量仅占全球6% .... 24

图23：锂离子电池产业链梳理 ..... 24

图24：钠离子电池工作原理示意图 ...... 25

图25：钠离子电池的优势 ..... 25

图26：钠离子电池产业链梳理 ..... 26

图27：钠离子电池商业化进展近年来加快 ....... 26

图28：全钒液流电池工作原理 ..... 27

图29：全钒液流电池反应原理 ..... 27

图30：铁铬液流电池工作原理 ..... 27

图31：液流电池输出功率调节方式 ...... 28

图32：液流电池储能容量调节方式 ...... 28

图33：液流电池产业链 .... 29

图34：全钒液流电池体系成本结构比例 ....... 29

图35：铁铬液流电池商业化进程 ...... 30

图36：熔盐储热原理示意图 ..... 31

图37：储热技术类型 .... 31

图38：塔式光热发电系统示意图 ...... 32

图39：熔盐储热清洁供热系统示意图....... 32

图40：熔盐储热产业链梳理 ..... 32

图41：首航高科敦煌100MW 熔盐塔式光热电站 ..... 34

图42：成本计算方法示意图 ..... 36

表目录

表1：各类发电方式的储能介质 ...... 6

表2：加州4h 以上的锂电池储能项目....... 10

表3：全球主要储能市场结构拆分 .... 12

表4：“十四五”可再生能源发展规划测算 ..... 13

表5：储能技术路线对比 ....... 14

表6：惠州、广州抽水蓄能电站基本情况 ..... 18

表7：德国Huntorf 电站成本结构拆分 ...... 21

表8：国内外压缩空气储能电站对比 .... 22

表9：各类长时储能方式提供功率的装置与贮存能量的装置 .... 23

表10：国内全钒液流项目建设情况 ...... 30

表11：50MW 德令哈储热7h 熔盐电站参数 ..... 33

表12：全生命周期成本计算的核心假设 ....... 37

表13：5 种储能形式的全生命周期度电成本（元/kWh） ..... 37

表14：压缩空气储能中，“度电成本”对初始投资成本、储能效率的敏感性分析（元/kWh） ...... 38

表15：锂电储能中，“度电成本”对初始投资成本、储能效率的敏感性分析（元/kWh） ...... 38

表16：液流电池储能中，“度电成本”对初始投资成本、储能效率的敏感性分析（元/kWh） ...... 38

表17：钠电储能中，“度电成本”对初始投资成本、储能效率的敏感性分析（元/kWh） ...... 39