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谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 1 1 证券研究报告 行业 研究 / 深度研究 2016 年 08 月 16 日 电力设备Ⅱ 增持 （维持） 新能源Ⅱ 增持 （维持） 何昕 执业证书编号 S0570515050001 研究员 010-56793947 hexin6573htsc.com 弓永峰 执业证书编号 S0570515020002 研究员 010-56793960 gongyongfenghtsc.com 李轶奇 021-28972087 联系人 liyiqihtsc.com 丁宁 010-56793941 联系人 dingning2htsc.com 1通达股份 002560航空业务并表，双主 业启动高速增长 2016.08 2杭锅股份 002534业绩回升如期到来， 全年利润高增长 2016.08 3华光股份 600475国联环保整体上市， 设立员工持股计划 2016.08 资料来源 Wind，华泰证券研究所 待细节 政策落地，储能行业 将全面 启动 电力设备新能源 行业 储能系列报告之一 现代 电网 需要 储能出力， 全球 储能装机稳步增长 储能技术已经逐渐成为 现代 电力 系统构建中不可或缺 部分 ， 在 电力 系统 “发、 输 、配、 用、 储 ”五大 环节中，储能 系统 的重要地位也在 快速 提升 。 截止 2015 年 底，全球 储能 （ 非抽蓄 、 压缩空气 及储热储能 ） 项目装机规模已经达到 946.8MW，其中，美国、 日本 和中国为装机占比最大的国家，分别占比 45、 33和 11。 而锂离子电池 储 能装机占比最大 约为 360MW（ 占比 38）。 同时， 在 建与规划储能项目中锂离子电 池项目规模更是高达 2.2GW（ 占比 83） ， 约 为存量项目 规模 的 6.11 倍 。 海外 国家 政策 完善，国内 静待 储能细节政策落地 目前 ，包括美国、 日本以及 德国 等国家都先后发布了对于 其 国内 储能 项目的 扶持 补贴 标准、中期技术路线以及远期发展目标。其中， 美国 对储能项目给予优厚的税收减免 政策， 并规划 将 储能 项目投资成本、度电成本 降低到 150 美元 /kWh、 度电 成本 0.1 美元 /kWh/循环 。 德国对于 储能项目的 补贴 政策主要围绕分布式 能源 储能，针对 小于 30kw 的光伏 系统 同步建设的储能设施最高不超过 600 欧元 的补贴 。而 我国在 “ 十二 五 ” 期间已经基本完成储能 框架 政策搭建以及配套行业 改革 等工作，预计 “十三五 ”期 间，我国有望发布针对国内储能 行业 的远期发展目标 、 以及补贴扶持 等政策。 削峰填谷 、风光并网、 微网建设 带动国内储能需求增长 从国内电力 系统发展 情况 来看， 首先 ， 由于 国内 部分 地区用电 峰谷差率 在 高峰 季节 已 经超过 30， 借助储能进行削峰填谷 的 需求最为强烈 ；其次，为 降低国内弃风、弃 光比例， 实现 对于间歇性电源 点 的稳压、稳流， 有望 带动未来 新能源 电站配套储能项 目的建设；再次， 国内 对于微电网项目的推进，也为离网和联网式微电网储能项目 提 供 了充足的发展空间。 随着 ，国内储能细节政策的落地，以及盈利模式的进一步清晰， 国内储能行业有望在 “ 十三五 ” 期间爆发 。 预计到 2020 年 国内储能项目达 24GW， 对应 千亿市场空间 根据 中关村 储能产业技术联盟预测，到 2020 年 我国 储能 装机规模 （ 不包括抽水蓄能） 有望达到 14.5 – 24.2GW。 其中，可再生能源并网装机需求约为 5.4 – 9.0GW、分布 式发电及微网储能需求在 8.0 – 13.5GW、调频辅助储能需求约为 1.0 - 1.2GW、延缓 输配 扩容储能需求为 0.1 – 0.5GW。 对应国内 储能行业 市场空间 1400 – 2300 亿元， 年均投资规模约为 280 – 460 亿元 。 储能行业 相关公司 上市 公司中 涉及 储能业务公司主要包括比亚迪（锂电池能龙头）、圣阳股份（锂电池 储能）、阳光电源（锂电池 储能 ）、 易事特 （锂电池储能）、 中恒电气 （锂电池储能）、 科华恒盛（锂电池储能）、科陆电子（锂电池储能）、南都电源（铅碳 储能 龙头）、 中 电鑫龙 （液流电池储能）、彩虹精化（液流电池储能） 等 。 风险提示 1） 国内 储能 发展目标、补贴 等 细节政策延迟出台 ， 导致装机 不达 预期 ； 2） 储能项目 成本难以下降，导致不能达到预期经济效益 。 -38 -28 -18 -8 2 1508 1510 1512 1602 1604 1606 电力设备 Ⅱ 新能源 Ⅱ 沪深 300 行业走势图 相关研究 行业评级 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 2 2 正文目录 储能技术的推广与应用是未来电力系统不可缺少的一环 4 储能可应用于电力系统各环节实现增效 . 4 抽水蓄能装机最大，锂离子电池储能前景广阔 . 4 全球美国、欧洲等持续推进储能技术发展与应用 . 10 全球储能装机持续增长，前景广阔 . 10 美国储能起步早、政策得力，装机规模最大 12 德国储能靠补贴推 动，近年装机量增速高 13 国内储能具备实际需求与产业化基础，静待细节政策陆续落地 . 13 国内削峰填谷、风光并网、微网建设需要储能出力 . 13 各类储能项目稳步推进，锂离子电池储能占比大 . 15 我国储能政策有望在“十三五 ”期间逐步细化 . 17 “十三五 ”期间国 内储能行业市场空间预测 . 18 储能相关标的公司 18 风险提示 19 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 3 3 图表目录 图 1 储能系统与发、输、配、用四环节之间的互动与增效 4 图 2 抽水蓄能电站示意图 5 图 3 全球抽水蓄能电站装机占比情况 5 图 4 大型压缩空气储能电站示意图 6 图 5 微型压缩空气储能系统示意图 6 图 6 飞轮储能示意图 7 图 7 室内固定式飞轮储能系统矩阵图 7 图 8 储能项目地域分布情况（非抽蓄、压缩空气及储热） 10 图 9 全球储能项目装机及增速（非抽蓄、压缩空气及储热） 10 图 10 建成储能项目占比情况（非抽蓄、压缩空气及储热） 11 图 11 拟建储能项目占比情况（非抽蓄、压缩空气及储热） 11 图 12 2012-2020E 美国储能装机情况及增速 12 图 13 美国锂离子电池储能成本下降目标 . 12 图 14 美国能源局投资建设的储能示范项目 . 12 图 15 我国全社会用电结构情况 . 13 图 16 削峰填谷原理图 13 图 17 我国风电装机量及增速 . 14 图 18 我国光伏装机量及增速 . 14 图 19 我国微电网示范项目分部情况 15 图 20 中国储能项目累计装机情况 . 16 图 21 中国储能项目各技术占比情况 16 图 22 中国储能装 机各应用领域占比 17 图 23 中国储能项目各应用领域数量占比 . 17 图 24 储能产业相关行业结构 . 18 表格 1 蓄水蓄能优缺点 5 表格 2 压缩空气储能电站优缺点 . 6 表格 3 飞轮储能优缺点 7 表格 4 电磁储能技术优缺点 . 7 表格 5 锂电池储能优缺点 8 表格 6 锂电池比较 . 9 表格 7 钠硫电池储能优缺点 . 9 表格 8 液流电池优缺点 10 表格 9 海外主要机构对未来储能装机预测汇总 11 表格 10 中国储能前十大企业技术情况 15 表格 11 国内主要储能项目情况（不完全统计） 16 表格 12 2009-2015 年我国储能框架性政策情况 17 表格 13 主要储能公司发展情况表格 18 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 4 4 储能 技术的推广与应用 是 未来电力系统 不可缺少 的一环 储能可 应用 于 电力系统各环节 实现 增效 电力系统是工业化、信息化社会最为重要的能源载体，随着经济的不断发展，电力系统也随 之不断进步 。近年来， 随着 智能电网 的 建设 、 可再生能源在发电 设备 中占比的 持续 增长 、以 及 用户侧储能需求的出现， 储能技术已经逐渐成为 电力 系统构建中不可或缺 部分 。 同时，在 电力 系统 “发、 输 、配、用、 储 ”五大 环节中，储能 系统 的重要地位也在 逐年 提升。 从 储能技术的 应用与 推广领域来看， 储能 系统可与包括 “发、输、配、用 ”在内 的四大环节实 现 兼容、 良性互动， 在 为各环节提供 增效 的同时， 解决 各领域在 现代 电网中所面临的问题 ， 最终 提升 整个 电力 系统 的效率 、 稳定性 等 关键指标 。 其中 1） 在发电 环节 大容量 储能可以作为发电厂的辅助服务设施，对太阳能、风能等间 歇性电源系统提供稳压、稳 流 的作用， 增强 电源 系统 调频能力 ， 同时，提升清洁能源的并网 比例 ； 2） 在 输配电环节 变电站 可通过增加储能系统，实现削峰填谷 作用 ， 并在 美国等国 家已有应用案例 ； 而在配电站环节 增加 储能 系统 ，可控制配电网络改扩建 投资 规模， 提升 供 电质量以及电压调节能力 ； 3） 在 用电环节 储能 系统可作为用电户的备用电源、削峰填谷 等作用。 从全球 储能 技术 重点应用 领域 来看 ，削峰填谷、 解决 新能源并网、 备用 电源 （ 用户侧储能） 以及 微网 储能 是 目前全球储能技术主要应用领域 。 而 根据不同储能技术的特点， 各类 储能技 术独立或混合 被 用于满足 现代 电力系统 的 各个环节。 图 1 储能 系统与 发 、输、配、用四环节之间的互动与 增效 资料来源华泰证券研究所 抽水蓄能装机 最大，锂离子电池储能前景广阔 储能电站从技术角度来看可以分为三大类 机械储能、 电气 储能和 电 化学储能。 其中，机械 储能抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能； 电气 储能超导储能、电容储能； 电 化学储能 铅酸电池、镍氢电池、锂电池、钠硫电池、液流电池。 储能 发电 - 新能源并网 - 电源系统调频 - 辅助电源等 输电 -削峰填谷 -电能质量控制 -减少电网投资等 配电 -暂缓配网投资 -配用电源 -无功补偿等 用电 -配用电源 -削峰填谷 -新能源车充电等 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 5 5 机械 储能 抽水 蓄能 ， 装机量最大 广泛用于削峰填谷 。 抽水 蓄能 电站是目前应用 最为 广泛的储能电站， 也是技术最为成熟的大规模储能技术之一。水轮机是抽水 蓄能 电站的关键设备，其既可充当 水轮发电机也可以充当水泵，目前多采用混流式水轮机。蓄水 蓄能 时水轮机由电网供电驱动， 将下水库的水抽入上水库，此时水轮机的作用是水泵。 发电 时水从上水库流至下水库，水流 推动水轮机做功发电，将电能送至电网，此时水轮机的作用是水轮发电机。抽水 蓄能 电站按 照其上游是否有天然来水，可以分为纯抽水、混合抽水和调水式三大类。 抽水 蓄能 电站通常容量较大，额定功率可以从 100MW 到 2000MW，工作时间范围相对较 宽从 4h 到 10h，单位功率建站成本要低于其他类型储能电站约为 500-700 美元 /kW。但是 由于抽水 蓄能 过程中机械损耗较大，所以抽水 蓄能 电站效率相对较低 约 为 60-75。 而且响 应时 间较长， 从 全停状态到满负荷发电需要约 5 分钟 ，从全停到满负荷抽水需要 1 分钟， 具 备日调节能力。 另外电站建设周期较长一般需要 8-10 年，且对建站地点的地理条件有特殊 要求。基于抽水 蓄能 电站 的上述特点，通常抽水储能电站用于大电网调峰和大电网黑启动等 方面， 需要长距离输电线路 配套 。 表格 1 蓄水 蓄能 优缺点 优点 缺点 主要应用领域 1）技术成熟 2）适用于大规模储能 3）成本较低，约 500-700 美元 /kW 1）效率较低（ 60-75）、响应较慢 2）对地理条件要求苛刻 3）建设周期长 1）大电网调峰 , 配合核电、火电调峰 2）系统备用 3）电网频率控制 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 目前 ，全球抽水 蓄能 装机规模已经突破 135GW， 前期包括美国 、日本和欧洲地区国家 存量 装机规模最大， 分别 达到 22GW、 26GW 和 39GW，占到全球 比例 的 16.3、 19.3和 28.9。 近年来 随着我国抽水蓄能项目建设的提速，我国抽水蓄能装机规模也在快速增加， 已经 达到 22GW 左右 ，约 占全球比重 的 16.3。然而， 从 抽水 蓄能装机规模在各国 占 电源总量 比例 来 看， 我国 仅为 1.7左右，仍有较大提升空间 ， 同时，根据国家规划预计到 “十三五 ”末期我 国抽水蓄能装机规模将进一步增长至 49GW，较 2015 年 装机量增长 113.1，主要 布局在 我国 华北、华东、南方电网等 适合建设 抽水蓄能电站的区域。 图 2 抽水 蓄能 电站示意图 图 3 全球 抽水 蓄能 电站装机 占比情况 资料来源 抽水蓄能网 , 华泰证券研究所 资料来源 北极星电力网 ，华泰证券研究所 美国 16.3 欧洲 28.9日本 19.3 中国 16.3 其他 19.3 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 6 6 压缩空气储能 ， 大型储能技术的后来者。 该类 储能电站是一种调峰用燃气轮机发电厂，主要 利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在高压密封设施内，在用电高峰释放 出来驱动燃气轮机发电。在燃气轮机发电过程中，燃料的 2/3 用于空气压缩，其燃料消耗可 以减少 1/3，所消耗的燃气要比常规燃气轮机少 约 40，同时可以降低投资费用、减少排放。 压缩空气储能电站与抽水储能电站类似，其装机容量较大一般为 100MW 至 300MW，工作 时间长度要优于抽水储能电站，通常可以满足 6h-20h， 同时，压缩空气储能项目可与大规 模风场结合，风能产生的机械能可直接驱动压缩机旋转，减少了中间转 成 能的环节。 然而 ， 由于储气库自然泄露、压缩空气 需在加热 等因素影响，压缩空气储能电站效率较低， 一般为 40-50。压缩空气储能地下储气站采用报废矿井、沉降在海底的储气罐、山 洞、过 期油气井和新建储气井等多种模式，所以其对地理条件要求较高，建设 成本在 500-800 美元 /KW。 1978 年德国第一个商业化 CAES 电站 Huntdorf 电站，电站装机容量 290MW，整体运行效 率 77，至 2008 年电站启动已经超过 7000 次。从 发展方向来看，除常规大型压缩空气电 站外，容量为 8-12MW 微型压缩空气储能系统（ micro-CAES）逐渐成为关注焦点。目前国 内在压缩空气储能方面相对空白 。 表格 2 压缩空气储能 电站优缺点 优点 缺点 主要应用领域 1）占地面积小 2）成本相对较低，约 500-800 美元 /kW 3）与风电结合节约转换环节 1）效率较低（ 40-50）、响应较慢 2）对地理条件要求苛刻 1）大电网调峰、风电并网 2）系统备用、小型系统可与分布式储能结合 3）与燃气轮机配合 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 图 4 大型 压缩空气储能电站示意图 图 5 微型压缩 空气储能系统示意图 资料来源 DOE, 华泰证券研究所 资料来源 清华大学 电机系 ，华泰证券研究所 飞轮储能， 响应快、 适于模块化 。 相比抽水储能电站和压缩空气电站，飞轮储能设备体积要 小很多 ，所以其对工作环境的适应性更强，更容易模块化，能够利用“堆积木”将容量扩充 至 MW 级别。储能时飞轮系统将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起 来，当外界需要电能的时候，通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载。飞轮、 电机和电力电子装置是飞轮储能系统最为核心的三大组成部分。 飞轮储能系统具有响应时间短，容量扩展简单，对应用场合适应性强，运行效率（ 90-95）、 维护费用低，使用寿命长等优点。但是能量释放时间较短是飞轮储能相对较为致命的缺点， 释放时间通常低于 30 分钟，而且价格较为昂贵，约为 1200 美元 /kW。从飞轮储能系统的技 术特点出发，飞轮储能系统适合应用于 UPS、电网 频率控制以及可再生能源并网方面。 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 7 7 表格 3 飞轮储能 优缺点 优点 缺点 主要应用领域 1）响应时间短（毫秒），系统效率高 （ 90-95） 2）结构化程度高，场地要求低 3）运维成本低，寿命长 1）能量释放时间较短 2）成本较高（约 1200 美元 /kW） 1） UPS 应急电源 2）电网调频 3）可再生能源并网 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 图 6 飞轮储能示意图 图 7 室内 固定式 飞轮 储能系统矩阵图 资料来源 科技在线 , 华泰证券研究所 资料来源 科技在线 ，华泰证券研究所 电气 储能 超级电容 储能， 等待 新材料的突破。 超级电容储能电站是目前电容储能电站的主要方向，超 级电容响应时间短，能够实现大功率输出，系统转换效率高（ 95），但超级电容器价格较 高，储能量低，且难以在较长时间范围持续输出等缺点限制了其在储能电站中的应用。世界 范围内单独以超级电容作为储能电站的工程实例并不多，多数情况下 是利用超级电容响应时 间短和比功率高的特点与其他储能技术搭配使用。 未来 超级 电容 在 应用领域的推广与发展， 更多期望于新材料的 研发 与应用 。 超导储能 ， 能力密度 底 、 价格 昂贵 。 超导磁储能系统利用超导体制成的线圈储存磁场能量， 功率输送时不需 要能源形式转换。超导磁储能具有响应速度快，转换效率高（≥ 96），比 容量高（ 110Wh/kg）、比功率大（ 104105kW/kg）等优点，可以实现与电力系统的实时 大容量能量交换和功率补偿。超导磁储能系统可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、 频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求。从超导储能的技术特点来看，与飞轮储 能有较多的相似性，但是目前造价昂贵（约 6000 美元 /kW），以及需要持续低温维持线圈 超导状态使得超导储能电站运维成本很高，极大地限制了超导储能电站的应用。 表格 4 电磁储能 技术 优缺点 优点 缺点 主要应用领域 超导储能 1）输出功率大，能量密度高 2）响应时间短，反应快 3）系统损耗小 1）价格高（ 6000 美元 /kW），维护成本高 2）失超会出现过热，高压放电，应力过载的情况 1）可再生能源并网 2） UPS 3）提高电能质量 超级电容储能 1）响应时间短，比功率高 2）转换效率高 1）价格较高（ 900 美元 /kW） 2）储能量低 1）大功率负载平滑 2）提高电能质量 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 8 8 化学储能 化学储能电站是储能电站中目前应用最广泛的技术之一，从化学储能电站的主要组成部分来 看，包括四个主要组成部分电池、电池管理系统（ BMS）、站内监控系统和电力电子变流 器（ PCS）。其中电池和电池管理系统是储能电站的核心部分。站内监控系统与常规电站区 别不大，技术相对成熟。 PCS 部分是储能设备与电网相连接的关键设备，功率需要能够双 向流动是储能电站用 PCS 与常规 PCS 的最大不同。 铅酸 和 镍氢电池， 技术成熟 。 铅酸电池是目前最为成熟的化学电池之一，其优点为价格便宜， 成本低，可靠性好， 技术成熟，主要缺点为循环寿命短、高温下 寿命缩短，比能量和比功率 较低，大电流放电性能差，而且生产过程中对环境污染严重。铅酸电池是目前我国电力系统 应用最为广泛的储能设备，主要集中与 UPS、备用操作电源、部分可再生 能源并网方面。 铅酸电池储能电站储 成本（包括 PCS）大致为 150 美元 /kWh，是所有化学电池中最低的， 但是占地面积较大，而且生产过程环境污染严重，总体来看铅酸电池处于逐步被其他类型电 池替代的阶段。 镍氢电池也是属于相对成熟的电池产品，目前主要应用在电动工具和混合动力汽车储能装置 方面，在储能电站方面应用相对较少。镍氢电池储能电站在成本（ 350 美 元 /kWh）、比能 量、比功率等主要技术指标方面介于铅酸电池和锂电池之间。低端市场受铅酸电池低成本挤 压，高端市场受到锂电池从比功率和比能量方面的挤压，市场容量相对较小。镍氢电池储能 电站在国内已有所应用，上海电力采用春兰清洁能源的镍氢电池建设 100kW 储能调峰电站， 在上海航头变电站投运，主要用于削峰填谷和系统备用。科力远在深圳南山区建设了楼宇储 能项目， 2010 年 7 月研发成功， 2011 年 8 月投运，不间断运行 2 月后电池一致率 99.89， 功率最高 5MW，设计使用寿命 8 年。未来随着镍氢电池技术不断发展，成本不断降低， 依 托其成本优势对铅酸电池替代将是其市场容量发展的主要方向。 锂离子电池， 未来 储能主流技术 。 锂离子电池是目前应用最为广泛的储能设备，主要以单体 或少量单体组合方式应用于数码产品和笔记本电脑等领域。随着锂离子电池成本不断降低， 其应用领域正在不断拓展，未来潜力最大的两个应用领域即为电动汽车领域和储能电站领域。 相比电动车领域，储能电站领域对锂离子电池性能的要求相对较低，主要表现在对深充深放 要 求低，储能电站多数时间为浮充浮放状态，工作环境明显优于电动汽车。 锂离子电池技术 特点为比能量和比功率高、自放电小、无环境污染等， 但成本高（ 1000 美元 /kWh）、电池 成组后一致性和循环寿命不高等问题是制约其在储能电站方面应用的主要障碍。 随着 ， 我国锂电池新能源汽车保有量的快速增长，未来 锂电 储能电站除使用 全新锂电池 外， 也是车用 动力电池梯次利用领域的主要出路之一， 使用 退役车用动力电池建设 锂电池 储能项 目 将是 “十三五 ”期间促进 锂电 储能项目 投资 成本大幅下降的一个主要因素。 而从 锂电池分类来看， 通常以锂离子电池所使用的正极材料对其进行区分，目前常用正极材 有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。钴酸锂主要用于数码产品用锂电池，其比能量最 高，但价格昂贵。锰酸锂材料和三元材料比能量要低于钴酸锂，但是价格相对较低，目前日 本和韩国对其在新能源汽车领域的应用较为关注。在磷酸铁锂方面，美国和我国较为重视， 其应用主要为电动汽车和储能电站。 表格 5 锂电池 储能 优缺点 优点 缺点 主要应用领域 1）比能量和比功率 2）自放电小 3）无环境污染 1）价格较高 2）成组后一致性差，循环寿命仍需提高 1）可再生能源并网 2）提高电能质量 3）备用电源 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 9 9 表格 6 锂电池比较 磷酸铁锂（ LFP） 锰酸锂（ LMO） 钛酸锂（ LTO） 钴酸锂（ LCO） 镍钴铝（ NCA） 镍钴锰（ NMC） 能量密度（ Wh/Kg） 85-120 140-150 70 120-150 80-200 140-180 单体电压（ V 2.5-3.6 2.7-4.2 2.2-2.3 3.6-3.8 3.6 3.6-3.7 循环寿命 1000-2000 大于 500 大于 4000 大于 700 大于 1000 1000-4000 工作温度（° C） -20 到 60 -20 到 60 -40 到 60 -20 到 60 -20 到 60 -20 到 55 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 电化学储能 钠硫电池 ，日本已 实现商业化运用 。 需要在高温状态（ 300℃）下工作是钠硫电池区别于其 他化学电池最显著的特点。钠硫电池正极活性物质是液态硫，负极活性物质是液态金属钠， 中间是多孔性陶瓷隔板，通常使用寿命为 10-15 年，其储能规模可以从 100kW 到数十 MW， 其高倍率放电性能良好，储能密度高，能够实现脉冲功率输出是钠硫电池最为显著的优点， 能够同时满足削峰填谷和提高电能质量的需要。但是钠硫电池成本较高，造价约为 350 美元 /kWh，电池需要在高温状态下工作，运维成本较高，另外过充的安全隐患和钠硫泄露隐患 制约了钠硫电池的应用。目前日本京瓷（ NGK）已经实现了钠硫电池的量产，其产品保证循 环寿命 4500 次，能够服役 15 年。 NGK 在日本有 196 处共计 270MW 以上项目，最大规模 8MW/58MWh，主要用于负荷调节、新能源接入、系统备用。目前世界范围内风电场配套储 能电站方面 钠硫电池占优势，有统计数据 MW 级以上风电配套储能电站有 90使用钠硫电 池。 国内 针对 钠硫电池 仍处于研发阶段， 需要 在 电池一致性 、 高活性钠和多硫化钠的防腐 、 以及 钠离子导体的固体电解质性能 等方面 实现突破 ， 短期内在国内市场广泛应用可能性不大。 表格 7 钠硫电池 储能 优缺点 优点 缺点 主要应用领域 1）脉冲功率输出 2）寿命长 3）储能密度高 1）价格较高 2）过充存在安全隐患 3）运维成本高 1）削峰填谷 2）提高电能质量 3）可再生能源并网 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 液流电池 ，适用于 大规模模块化储能。 液流电池是一种适合于大规模蓄电的电化学储能装置， 蓄电基础是由正 /负极活性物质 氧化还原电对组成的电化学体系。液流电池的结构与其 他化学电池明显不同，其电解液需要循环泵进行体外循环，如果将其他化学电池称为“静态 电池”，那么液流电池则是名符其实的“动态电池”。正是这种特殊结构决定了液流电池的 容量主要受电解液循环系统容积大小控制，输出功率主要受电池中正负极的表面积控制。 根据电极反应是否需要在电极上析出沉淀，液流电池可以分为液相型（全钒液流电池）、半 沉积型（锌溴液流电池）和沉积型（铅酸液流电池、锌镍液流电池）三种 。目前全钒液流电 池和锌溴液流电池发展较快，已经初步实现商业化，沉积型液流电池仍处在研发阶段。 从技术特点上来看，全钒液流电池容量规模从 5kW 至 6MW，工作时间可以从 1 小时到 10 小时。钒电池的主要优点有安全性高，可以做到 100完全深充深放，电池结构便于进行组 合扩张，循环寿命长，一般在 150000 次以上的水平，成本相对较低（ 500 美元 /千瓦时）。 钒电池缺点也非常明显，首先能量密度低，系统效率相对偏低，运维成本高， V5离子具有 一定的毒性。钒电池目前主要应用与可再生能源并网、调峰和电能质量控制等领域 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 10 10 锌溴液流电池属半沉积型液流电池，其电池结构和基本原理与其他液流电池一致，锌溴电池 正极为溴，负极为金属锌。其具有较高的能量密度和功率密度，以及 100深度放电能力， 和优良的循环寿命，量产后成本相对较低（ 350 美元 /kWh）。但是其对整体系统的耐腐蚀 性能要求较高，另外负极反应锌离子在电极上沉积，存在枝晶刺穿隔膜，导致电池短路的危 险。根据锌溴液流电池的技术特点，其能够应用于可再生能源并网、削峰填谷等方面。 表格 8 液流电池 优缺点 优点 缺点 主要应用领域 全钒液流电池 1）安全性高 2）能实现 100深充深放 3）循环寿命长（ 15 万次） 1）能量密度低 2）运维成本高 3）系统效率偏低 1）可再生能源并网 2）调峰 3）电能质量控制 锌溴液流电池 1）能量密度高 2）能实现 100深充深放 3）价格相对合理（ 350 美元 /千瓦时） 1）锌枝晶存在安全隐患 2）运维成本高 3）寿命相对较短 资料来源 蓄能网 ， 华泰证券研究所 全球 美国、 欧洲 等 持续 推进储能技术发展 与 应用 全球 储能装机 持续增长 ， 前景广阔 截止 2015 年底 ，全球累计 运行 的储能项目装机规模已经达到 144.8GW， 2010-2015 年间 全球储能项目装机年 复合增长率 约为 17。 然而 ，在成本、技术成熟度等因素的影响下， 仅抽水蓄能电站项目 的 累计装机规模就以达到 142.1GW，占全球储能累计装机规模的 98.14，同期 ，光热储能电站 装机 规模约为 1.34GW， 占比 0.1； 压缩空气储能项目为 0.41GW， 占比 0.03； 其他储能 项目 非抽蓄 、压缩空气、储热项目 装机 规模约为 0.95GW， 占比 0.07。 从非抽水 蓄能、储热和压缩空气 储能 项目全球装机情况来看，截止 2015 年 ，全球已运行项 目数量已经达到 327 个 ，装机规模约为 946.8MW。 2010 年以 来 ，全球储能项目装机 增速 区 域平缓， 2010-2015 年 全球储能装机规模年 复合 增长率约为 11，同期，随着 美国 、 日本 、 欧洲等 国家 和地区分布式储能 政策 的推动，全球储能项目 数量 增速较快，年复合增长率约为 40。 图 8 储能项目地域 分布情况（非抽蓄、压缩空气及储热 ） 图 9 全球 储能项目装机 及 增速（非抽蓄、压缩空气及储热 ） 资料来源 CNESA, 华泰证券研究所 资料来源 CNESA，华泰证券研究所 美国 45 日本 33 中国 11 其他国家 11 0 5 10 15 20 25 30 0 200 400 600 800 1000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 全球储能装机（ MW） 同比增速（ ） 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 11 11 从地域 分布情况来看， 美国、 日本和中国储能项目 规模 分别为 426.4MW、 312.4MW 和 104.1MW，占比分别为 45.03、 33.01和 11.21， 除此之外，欧洲 、 澳洲等 市场对于储 能项目的建设也在 提速。 从技术 类别上来看， 在全球 已建成储能项目中 锂离子电池 、钠硫电池、铅酸电池、液流电池、 飞轮储能、超级电容 和 其他储能累计装机规模分别为 359.78MW、 340.85MW、 113.62MW、 47.35MW、 47.32MW、 9.47MW 和 28.41MW，分别占比 38、 36、 12、 5、 5、 1和 3。 而 在拟建设项目中，锂离子电池储能项目占比高达 83， 约为 2.2GW，是已建 成锂离子电池储能项目的 6.11 倍 ，远超其他技术路线储能项目的拟建设规模 总和 。 图 10 建成 储能 项目 占比情况（非抽蓄、压缩空气及储热 ） 图 11 拟建储能 项目占比情况（非抽蓄、压缩空气及储热 ） 资料来源 CNESA, 华泰证券研究所 资料来源 CNESA，华泰证券研究所 根据包括 Navigant Research、 GTM Research 等海外机构 预测 ，到 2024 年 全球分布式储 能市场 、 电网级辅助服务市场储能装机规模有望分别达到 12.14GW 和 20.8GW， 分别 对应 月 1650 亿美元 和 685 亿 美元市场规模。 表格 9 海外 主要机构对未来储能装机预测汇总 地区 类别 机构 预测 全球 分布式储能 Navigant Rsearch 到 2024 年，装机达到 12.15GW，收入达到 1650 亿美元 电网级辅助服务 Navigant Rsearch 到 2024 年，装机量达 20.8GW，预期收入达到 685 亿美元 先进储能 Market and Markets 到 2020 年，收益提高至 159.6 亿美元 储能 可再生能源 Navigant Rsearch 到 2025 年，新增装机容量突破 12.7GW 分布式光储 Navigant Rsearch 到 2024 年，规模达 231 亿美元 美国 微网 GTM Research 到 2018 年达到 1.8GW，总价值 30 亿美元 用户侧储能 GTM Research 到 2019 年，占所有项目的 45 储能 GTM Research 到 2019 年，年度新增装机达 858MW，约为 20 亿美元，其中用户侧市场占比 59。 澳大利亚 储能 GTM Research 到 2020 年安装规模达到 244MW 彭博新能源财经 20 年内，市场容量达 33GWh 印度 分布式光储 印度毕马威会计事务 所 到 2023 年，光储系统向居民用户供电的成本低 于来自电网的火电成本 日本 储能 矢野经济研究所 2017 年和 2020 年分别达到 1.196GWh 和 3.307GWh 资料来源华泰证券研究所 锂离子电池 38 钠硫电池 36 铅蓄电池 12 液流电池 5 飞轮储能 5 超级电容 1其他 3 锂离子电池 83 钠硫电池 7 铅蓄电池 1液流电池 2飞轮储能 2 其他 5 行业研究 /深度研究 | 2016 年 08 月 谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 12 12 美国储能起步早、 政策得力，装机 规模 最大 从 各国对于储能行业的政策规划 来看 ，美国在这一领域的起步较早，在 2009 年 就出台了以 “ 可再生与绿色 能源 存储技术法案 ”（ 2009） 以及对于储能产业的相关发展规划与实施方案。 并在 2010 年 对 该 法案进行了 再 修改，其中，对于额定容量在 1MW 并可维持 1 小时用于 家 庭、工厂和商业中心的储能项目可享受 20-30的 投资 税收抵免。 2011 年 2 月 美国 能源部出台了 储能电池计划（
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