20160919-华泰证券-机械：储能产业研究：特斯拉宏伟蓝图，畅想储能新篇章-solarbe文库

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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 09月 19日机械设备增持（维持）通用机械Ⅱ 增持（维持）章诚执业证书编号 S0570515020001 研究员 021-28972071 zhangchenghtsc.com 肖群稀执业证书编号 S0570512070051 研究员 0755-82492802 xiaoqunxihtsc.com 金榜 021-28972092 联系人 jinbanghtsc.com 王宗超 010-63211166 联系人 wangzongchaohtsc.com 1基建 PPP 项目投资提振工程机械需求 2016.09 2通用机械Ⅱ /机械设备大分流时代的 PPP 不是新旁氏 2016.09 3通用机械Ⅱ /机械设备 “科技创新 2030”，聚焦中国尖端制造 2016.09 资料来源 Wind, 华泰证券研究所特斯拉宏伟蓝图，畅想储能新篇章储能产业研究特斯拉 2.0 全面布局储能产业埃隆·马斯克（ Elon Musk）发布特斯拉蓝图第二篇章，宣告了特斯拉向能源公司转变的决心。推出家用储能电池 Powerwall 和商用大容量电池 Powerpack，收购光伏巨头 SolarCity，打造超级电池工厂 Gigafactory，特斯拉完成了从能源制造、储存到提供能源服务的产业链垂直覆盖。预计 2020 年国内储能新装机 50GW，工商业峰电规避有望率先启动预计到 2020 年，国内储能累计新增装机容量将超过 50GW，市场总规模接近 2300 亿元。基站备用电源锂电替代提速；工商业电费大户有望率先引入储能系统，解决峰电规避难题。五大应用需求容量预测 1）电网电力辅助服务 25.9 - 26.4GW； 2）基站备用电源 18 - 21GW； 3）风光发电并网 1.3 - 1.7GW； 4）规避峰电支出 0.9 - 1.3GW； 5）家庭光储系统 0.4 - 0.7GW。锂电发展迅速，领跑储能技术路线之争储能分为电化学、物理、电磁三大技术路线 1）电化学储能商业前景最佳，其中，锂离子电池技术大幅进步，占新增电化学储能九成份额； 2）物理储能中，抽水蓄能和压缩空气储能等传统技术受环境制约，新技术有待成熟； 3）电磁储能尚处于技术验证阶段，未来或大有可为。平准化成本年均下降 12，差异化补贴体现正外部性随着电池性能提升，储能平准化成本年均下降 12。国内扶持政策逐步加力，储能正式列入国家发展计划，获独立市场地位。针对不同应用领域，补贴方式相应地有所差异装机补贴可用于工商业储能推广，家庭储能度电补贴应与成本持平，风光消纳与电力辅助领域除了补贴以外还需逐步限制火电参与调峰。提前布局储能产业链，关注国内投资机会 1）建议关注拥有先期示范项目经验的储能系统解决方案提供商，中游布局有望率先抢占市场份额阳光电源全球逆变器龙头，与三星 SDI 优势互补，提供多样化储能方案；科陆电子光伏、储能、智慧能源业务协同布局，战略转型能源服务商；成飞集成锂电设计产能超百亿瓦时，跻身行业第一梯队； 2）建议关注储能锂电池设备龙头先导智能锂电和光伏制造设备双管齐下，持续布局智能制造；赢合科技提供锂电设备整线采购和服务，助力锂电池厂商提升投产效率；东方精工拥有壁垒高、空间大的锂电 PACK 组装线自动化技术；正业科技锂电无损检测设备市占率近七成，实现进口替代和出口国外市场。风险提示储能补贴政策不及预期。 -23 -13 -3 7 17 27 37 1509 1511 1601 1603 1605 1607 机械设备通用机械 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 09 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 正文目录特斯拉 2.0 全面布局储能产业链 . 4 埃隆·马斯克的太阳能计划 4 三线出击，实现产业链垂直覆盖 4 平准化成本接近电价，储能产品初具经济性 6 储能订单超预期 6 潜在需求等待释放，储能市场规模可观 . 7 “风光”大势所趋，储能相辅相成 . 7 未来五年国内储能装机量有望突破 50GW，市场规模近 2300 亿元 . 9 技术路线电池技术进步，提升商业化预期 12 电化学储能锂离子电池应用领先 . 13 物理储能传统技术受环境制约，新技术有待成熟 . 14 电磁储能尚处于技术验证阶段，未来或大有可为 . 16 经济性分析平准化成本年均下降 12，需以补贴体现外部性 17 “十三五”政策扶持，助力产业起步 . 18 国外储能扶持政策 19 国内储能扶持政策逐步加力 19 布局储能产业链，关注国内投资机会 . 20 风险提示 . 21 行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 特斯拉战略路线图 4 图 2 安装多块 Powerwall 满足家庭用电需求 . 4 图 3 AWS 云服务中心的 Powerpack 集群 . 4 图 4 特斯拉 Gigafactory 计划在 2020 年将电池年产量提升至 50GWh 5 图 5 “光 -储 -车 ”特斯拉的清洁能源一体化服务设想 . 5 图 6 Powerwall、 Powerpack 与同类产品每千瓦时价格（美元）对比 6 图 7 Powerwall 与 Powerpack 平准化成本 v.s. 美国部分电力市场价格（美元 /kWh） 6 图 8 全球发电设备装机容量演进图（ 20122040，以使用能源分类） . 7 图 9 风力 /太阳能发电的间歇性问题给电网运营商带来挑战 . 7 图 10 电能高效利用，电网低碳化 . 8 图 11 2015 年中美光伏发电容量、储能装机量存量对比 . 8 图 12 2015 年中美光伏发电容量、储能装机量增量对比 . 8 图 13 2016-2020 年抽水蓄能电站累计装机规模（ GW）预测 . 9 图 14 历年供电线损电量和线损率 . 10 图 15 供电线损减少 5电量价值估计 . 10 图 16 2016-2020 年通信基站备用电源升级规模（亿元）预测 11 图 17 上海两部制分时电价图 . 11 图 18 储能设备谷时充电、峰时放电，减少峰谷电价额外支出 12 图 19 中国 2015-2020 年光伏发电与配套储能新增装机量预测 . 12 图 20 相比于传统储能技术，锂离子电池、钠硫电池以及液流电池的规模仍然较小 . 13 图 21 锂电池领跑电池技术路线之争，占电化学储能新增装机量（ MW）份额超九成 13 图 22 锂离子电池构造图 14 图 23 储能电池、动力电池与消费电池容量（ GWh）对比（美国） 14 图 24 抽水蓄能电站示意图 15 图 25 压缩空气储能示意图 15 图 26 飞轮储能示意图 16 图 27 超级电容器示意图 16 图 28 超导储能示意图 17 图 29 锂电池成本逐年下降（单位 /kWh） 17 图 30 储能平准化成本年均下降 12（单位元 /千瓦时） . 17 图 31 储能产业链示意图 20 表格 1 部分储能示范项目光伏和储能容量对比 8 表格 2 储能重点应用概览 9 表格 3 国内电力辅助服务分类 . 10 表格 4 各种储能技术特性和商业化前景比较 . 12 表格 5 上海工商业分时峰谷电价差（单位元 /千瓦时） 18 表格 6 国内风电与光伏发电标杆上网电价（单位元 /千瓦时） . 18 表格 7 各国的储能扶持政策 . 19 表格 8 储能产业链中的上市公司 . 20 表格 9 可比上市公司估值 21 行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 特斯拉 2.0 全面布局储能产业链埃隆·马斯克的太阳能计划特斯拉 1.0 以太阳能电力为终点。 2006 年，埃隆·马斯克（ Elon Musk）发布了特斯拉 “宏伟秘密计划” 四部曲，依次是生产小量而昂贵的电动跑车、适量价格适中的车型、量产价格亲民的车型以及提供太阳能电力。随后，特斯拉第一代电动跑车 Tesla Roadster 正式推出，由此开启长达十年的特斯拉 1.0 时代。 “ 光储 ”吹响特斯拉 2.0 号角。 2016 年 7 月 21 日，特斯拉蓝图第二篇章发布，内含整合能源再生与储存、丰富产品线、自动驾驶和共享四大方向。其首个方向的核心即“光伏发电能源存储 ”，通过创造 “ 惊人高效的、配备集成储电功能的、美观的太阳能板 ” ，实现规模化效应。回顾特斯拉的战略路线图，其 “光伏储能”的布局已显露端倪。图 1 特斯拉战略路线图资料来源 Tesla，华泰证券研究所三线出击，实现产业链垂直覆盖推出储能锂电池，灵活搭配满足差异化需求。 2015 年 4 月，特斯拉同时发布两款储能电，家用级的 Powerwall 和电网级的 Powerpack。前者有 7 kWh 和 10 kWh 两类规格，为家庭用户提供光伏储电和应急电源功能；后者最低容量 100kWh，可根据需求扩展至 MWh 级，用于调节峰谷电量，控制输配电延时，提供持续稳定的电力供应，并可参与电网服务。图 2 安装多块 Powerwall 满足家庭用电需求图 3 AWS 云服务中心的 Powerpack 集群资料来源 Tesla，华泰证券研究所资料来源 Amazon， Tesla，华泰证券研究所行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 联合建造超级电池工厂，解决高性能电池的供给瓶颈。特斯拉联合松下、三洋以及其他合作方投入 50 亿美元打造超级电池工厂 Gigafactory，于 2016 年 7 月底正式开业，部分产能投入使用。特斯拉表示，到 2020 年， Gigafactory 将使锂电池年产能提升至 50GWh，其中 2/3 用于动力电池， 1/3 用于 Powerwall 和 Powerpack 储能电池。图 4 特斯拉 Gigafactory计划在 2020 年将电池年产量提升至 50GWh 资料来源 Tesla，华泰证券研究所收购太阳城，成为端到端清洁能源服务公司。 2016 年 7 月，特斯拉收购 SolarCity，后者是美国最大的屋顶光伏提供商。截止 2015 年末， SolarCity 的累计光伏装机量为 2 GW，覆盖家庭数达 30 万户。 SolarCity 在光伏商业模式创新、用户覆盖数量方面优势明显，是特斯拉实现“光伏储能”目标、由产品制造商转变为服务提供商的最佳选择。图 5 “光 -储 -车” 特斯拉的清洁能源一体化服务设想资料来源 Business Finance News，华泰证券研究所行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 平准化成本接近电价，储能产品初具经济性售价低于同类产品和市场预期。 7kWh 和 10kWh 的 Powerwall 售价分别是 3000 和 3500 美元，加上逆变器、电池管理系统（ BMS）以及安装后费用合计约 5000 美元。电网级的 Powerpack 每千瓦时售价为 250 美元，且已包含逆变器和 BMS。对比其他厂商同级别的电池，两者的价格优势明显。图 6 Powerwall、 Powerpack 与同类产品每千瓦时价格（美元）对比资料来源 Bloomberg，华泰证券研究所平准化成本不到 0.3 美元，低于美国部分地区电网电价。按官方公布的转换效率和最大使用循环次数计算， Powerwall 和 Powerpack 的度电成本分别为 0.16、 0.18 美元。算上使用光伏或电网充电的费用，家用储能平准化成本为每千瓦时 0.250.3 美元，而电网级储能平准化成本为 0.230.28 美元，在美国部分地区已经具有经济性。图 7 Powerwall 与 Powerpack 平准化成本 v.s. 美国部分电力市场价格（美元 /kWh）资料来源 DOE， Tesla，华泰证券研究所储能订单超预期储能电池订单量超预期。特斯拉的公开信息显示， Powerwall 和 Powerpack 预定量分别约为 400MWh 和 2.5GWh，最早在 2016 年二季度完成订单供货。超预期的预定量暗示了美国国内用户对储能的强劲需求。电池成本持续下行，特斯拉储能规模可达 15GWh。到 2020 年， Gigafactory 完全投产，锂 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Primus Power Aquion 行业平均分析师预测 Powerwall 7kWh Powerwall 10kWh Powerpack 100kWh 0.123 0.17 0.2 0.22 0.25 0.28 0.3 0.31 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 美国平均加州（基础）纽约市马萨诸塞州 Powerpack Powerwall 加州（夏季）夏威夷加州（峰值）行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 电池成本预计将下降 40，家用和电网级储能平准化成本分别降至 0.17 美元和 0.15 美元，与电力市场价格基本持平甚至更低。届时，储能需求将完全释放，特斯拉储能规模有望超过 15GWh。潜在需求等待释放，储能市场规模可观储能产业将迎来成长契机。在特斯拉进入之前，储能概念已经出现，但成本高昂和需求不足制约着储能产业发展。伴随着能源结构升级，风光发电规模持续增长，电能质量问题愈发突出。储能通过改变电力供需弹性，可显著改善电能质量，提升风光发电并网效率。除此之外，在通信基站、工商业、电网和家庭四大领域，储能需求也逐步显现。未来五年内，国内储能新增装机量（含抽水蓄能）有望突破 50GW，累计市场规模超 2000 亿元。 “风光”大势所趋，储能相辅相成能源结构升级，可再生能源发电乃大势所趋。目前全球发电所用能源仍以化石燃料为主，风力发电和太阳能发电占比较小， 2012 年合计约 5。在全球“低碳化”以及“弃核转再”的背景下，“风光”利用得到各国政府支持，发电规模持续扩大，在 2040 年占比预计超过 40。图 8 全球发电设备装机容量演进图（ 20122040，以使用能源分类）资料来源 BNEF，华泰证券研究所 “风光”间歇性对电网运营带来冲击。随着发电占比逐年增加，风力和太阳能的间歇性问题、供电时段差异和季节性差异愈发突出，给电能质量带来频率波动、电压波动、电压闪变、电压跌落及谐波等诸多影响。电网运营商为了保持供电稳定，需要增加高能耗的火电机组进行调峰调频，背离清洁能源使用初衷。图 9 风力 /太阳能发电的间歇性问题给电网运营商带来挑战资料来源 Rocky Mountain Institute，华泰证券研究所行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 储能为电力系统增加弹性，更有助于用电“低碳化” 。储能技术可在电力系统中增加能源存储环节，在用电低谷时储存空余电能，在用电高峰时再将储存的电能释放和输入电网，使得实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”。通过“削峰填谷”，储能可以替代参与调峰的火力发电量，减少后者的化石燃料消耗以及碳排放。图 10 电能高效利用，电网低碳化资料来源 EOS Energy Storage，华泰证券研究所装机量对比差距明显，配套储能发展潜力被看好。参考部分微电网储能示范项目，光伏与储能的装机容量大致为 11 至 31，根据实际需求和电网情况而有所差异。表格 1 部分储能示范项目光伏和储能容量对比项目名称光伏容量储能容量安徽宣城河沥站光伏微网系统 60 60 东非营地智能微电网项目 468 500 柬埔寨绿色能源工厂微电网项目 500 300 三沙市永兴岛光储微网电站 500 500 西藏阿里塔尔钦光储电站 513 1000 上海电巴风光储微网电站 2000 1000 中广核青海祁连县微电网电站 3087 1000 资料来源 CNESA，华泰证券研究所然而，即使按照光储容量比 31 为标准，储能装机存量和增量差距依然明显，可再生能源并网中配套储能的发展前景可期。图 11 2015 年中美光伏发电容量、储能装机量存量对比图 12 2015 年中美光伏发电容量、储能装机量增量对比资料来源 Wind， CNESA，华泰证券研究所资料来源 Wind， CNESA，华泰证券研究所 105.5 221 44,000 26,000 0 10000 20000 30000 40000 50000 中国美国储能总装机量 MW 光伏发电设备总装机量 MW 11.8 96.6 15,130 7,286 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 中国美国储能新增装机量 MW 光伏发电设备新增量 MW 行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 未来五年国内储能装机量有望突破 50GW，市场规模近 2300 亿元从国外商业化经验和国内示范项目来看，储能应用主要在以下五个领域  基站备用电源通信基站电源升级，高性能锂离子电池加速替代传统铅酸电池。  峰电支出规避以低价谷电储能，满足高价峰电需求，减少峰谷电价支出。  风光发电并网消纳风力和光伏发电，提升电能质量和电网稳定性。  电网电力辅助服务提供除正常发电外的持续电力输入，提升电网稳定性和安全性。  家庭光储系统离网或并网的小容量“光伏储能”系统，提供清洁能源电力接入。表格 2 储能重点应用概览应用类型目标客户客户动机推动因素装机容量集中度基站备用电源通信运营商锂电替代铅酸锂电成本下降小分散峰电支出规避商业、工业减少峰时电费分时电价机制中分散风光发电并网商业、工业、电力公司、电厂电力资产优化风、光发电规模持续扩大中、大分散、集中电网电力辅助服务电力公司、电厂持续现金流入电力市场机制成熟大集中家庭光储系统家庭用电成本低于电网成本下降、补贴小分散资料来源中国电力企业联合会，华泰证券研究所结合国内电力服务实际情况，我们分析了储能五大重点应用的市场前景电网电力辅助服务 1100-1410 亿元 25.9-26.4GW 市场规模预测根据国内抽水蓄能电站建设规划、每年的电力辅助支出以及线损电量估计，储能在该领域的市场规模可于 2020 年达到 100-160 亿元，累计装机容量 0.9-1.4GW。市场机会传统抽水蓄能电站规模大，在电力辅助服务中仍然发挥着重要作用。抽水蓄能电站启动迅速，运行灵活、可靠，除调峰填谷外，还可用于调频、调相、事故备用等任务。截止到 2016 年 4 月，全国抽水蓄能电站装机容量为 50.32GW；国家能源局规划到 2025 年，全国抽水蓄能电站总装机容量达到约 100GW。根据测算，从 2016 到 2020 年，抽水蓄能电站累计新增装机约 25GW，按每千瓦 4000-5000 元造价计算，累计投入约 1000-1250 亿元。图 13 2016-2020 年抽水蓄能电站累计装机规模（ GW）预测资料来源中国电力企业联合会，华泰证券研究所 0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 100 2016 2017E 2018E 2019E 2020E 2025E 抽水蓄能电站装机规模（ GW）同比增长（）行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 新型储能技术凭借灵活、高效和快速响应的优势有望取代传统的火力发电参与辅助服务。国内电力辅助服务分为基本辅助服务和有偿辅助服务两种，储能在各类的辅助服务中都具有优势，应用范围广。根据电网公司辅助服务及并网运行考核补偿清单估算，国内每年电力辅助服务支出为 90-120 亿元。表格 3 国内电力辅助服务分类服务种类主要参与者补偿标准储能优势有偿辅助服务自动发电控制所有发电机组容量或电量快速响应、高效率有偿调峰火力机组容量或电量高效率、能耗和碳排放少旋转备用火力、水力、核电机组电量灵活、快速响应有偿无功调节所有发电机组电量 - 黑启动所有发电机组容量或次数快速响应冷备用火力发电机组电量灵活、能耗和碳排放少自动电压控制所有发电机组台数灵活、快速响应资料来源国家能源局，华泰证券研究所输配电侧接入储能减少输电线损。国内每年线损电量近 2 500 亿千瓦时，线损率稳定维持在 6-7的水平。通过配网接入分布式储能电源，可以减少或避免超供电半径供电的情况，从而达到减少线损的效果。每年挽回 5的线损电量，即有大约 70-100 亿元的收入。图 14 历年供电线损电量和线损率图 15 供电线损减少 5电量价值估计资料来源中国电力企业联合会，华泰证券研究所资料来源中国电力企业联合会，华泰证券研究所基站备用电源 400-500 亿元 18-21GW 市场规模预测根据国内基站建设速度估算，预计到 2020 年，储能在基站备用电源应用的市场规模为 400-500 亿元，累计装机容量为 18-21GW。市场机会基站储能升级，锂电加速替代铅酸。通信基站的储能装置为通信设备、空调等负载提供持续稳定的电力供应，保证整个系统安全稳定。传统储能装置采用铅酸蓄电池，存在寿命短、耐热性差、可能造成环境污染的问题。随着锂离子电池性能提升和成本大幅下降，高性能锂电开始逐渐取代传统铅酸电池。根据高工锂电产业研究所预测， 2016 年国内通信基站锂电市场规模将达 40 亿元，较 2013 年增长 150。通信基站领域总体规模较大，锂电在该领域的应用尚处于起步阶段，未来五年内仍有望保持 40-50的增速。 0 2 4 6 8 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 线损电量（亿千瓦时）线损率 62.39 65.72 74.55 83.64 90.54 99.19 97.02 0 500 1000 1500 2000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 线损电量价值（亿元）线损减少 5可收获电量价值（亿元）行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 图 16 2016-2020 年通信基站备用电源升级规模（亿元）预测资料来源高工锂电产业研究所，华泰证券研究所规避峰电支出 100-150 亿元 0.9-1.3GW 市场规模预测根据国内各行业用电量估算，预计到 2020 年，储能在规避峰电支出应用的市场规模为 100-150 亿元，累计装机容量为 0.9-1.3GW。规模预测具体算法市场规模储能渗透率 x 工商业年用电量 x 峰电节省比例 x 峰谷电差价 x 成本收回年限市场机会商业写字楼和工业厂房最有可能率先引入储能系统。这主要是由于国内部分地区实行“峰谷电价”，用户可以通过储能替代峰值电量，减少额外电费支出。以上海市某写字楼为例，通过储能设备重新分配用电，该写字楼每年预计可以减少 20-40的电费支出， 5-7 年收回储能设备成本。规避峰电支出可以最直接的实现储能的价值（详见经济性分析）。图 17 上海两部制分时电价图（纵轴电价（元 /kWh））图 18 储能设备谷时充电、峰时放电（纵轴用电量（ kWh））资料来源上海市发改委，华泰证券研究所资料来源上海市发改委，华泰证券研究所风光发电并网 160-220 亿元 1.3-1.7GW 市场规模预测根据国内风力和光伏发电量估算，储能在风光发电并网领域的市场规模可于 2020 年达到 160-200 亿元，累计装机容量 1.3-1.7GW。规模预测具体算法市场规模储能消纳占比 x 每年未并网的风光发电量 x 上网电价 x 成本收回年限市场机会国内“弃风、弃光”现象严重，储能可用于“风光”消纳。 2016 年一季度，全国风电上网电量 552 亿 kWh，弃风电量 192 亿 kWh，弃光电量 19 亿 kWh，预计全年弃风、弃光电量突破 400 亿 kWh 和 100 亿 kWh。配套储能消纳 10的弃电量，预计需要 1.7GW 的储能装机容量， 57 年收回储能投入成本。 0 10 20 30 40 50 60 0 50 100 150 200 2013 2016 2017E 2018E 2019E 2020E 储能规模（亿元）同比增长（）时段行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 图 19 中国 2015-2020 年光伏发电与配套储能新增装机量预测资料来源中国电力企业联合会，华泰证券研究所家庭光储系统 30-50 亿元 0.4-0.7GW 市场规模预测根据国内光伏渗透率和家庭用电情况估算，家庭光储系统的市场规模有望在 2020 年达到 30-50 亿元，累计装机容量 0.4-0.7GW。规模预测具体算法市场规模储能渗透率 x 自有屋顶住宅数 x 日均用电量 x 光储系统平均投入成本市场机会部分农村家庭、城中村自建房和城市别墅安装光伏储能系统替代大电网供电。根据国家住建部最新数据估计，国内农村家庭住宅数量大约为 9500 万栋，城中村自建房和城市别墅保守估计为 1000 万栋。不计入并网收益，家庭安装光储系统需要 6-8 年收回成本。考虑到国内高楼层住宅在物业管理和屋顶使用权的问题，高楼层住宅短期内尚缺乏市场空间。技术路线电池技术进步，提升商业化预期三大储能类型中，电化学储能前景最佳。储能通常特指电储能，按能量转换形式的不同，分为物理储能、电化学储能以及电磁储能。在储能技术路线中，电化学储能的商业前景最被看好，主要得益于电池技术的快速进步，以及在汽车动力电池的带动作用；抽水蓄能和压缩空气储能因地理环境的制约，应用范围受到限制；电磁储能仍处于技术研发阶段。表格 4 各种储能技术特性和商业化前景比较优势劣势储能商业化前景物理储能抽水蓄能技术成熟，寿命长场地要求特殊，建设成本高受地理环境制约压缩空气技术成熟，成本低场地要求特殊，响应慢受地理环境制约飞轮响应快，寿命长能量密度低，自放电率高有待技术成熟电化学储能锂离子电池能量密度高，寿命长成本略高受动力电池带动，前景最被看好钠硫电池能量密度高，寿命长运行温度高，安全隐患被日本垄断，其他国家应用不足铅酸电池技术成熟，成本低寿命短，能量密度低，有污染存在环境污染风险，前景不乐观液流电池容量大，寿命长能量密度低，体积大，成本高有待技术改进降低成本电磁储能超级电容器充放电快，寿命长能量密度低，制造成本高有待新型材料技术突破超导效率高，响应快技术不成熟，成本高有待超导技术突破资料来源 CNESA，华泰证券研究所 0 100 200 300 400 500 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 2015 2016E 2017E 2018E 2019E 2020E 光伏安装量（ MW）光伏配套储能安装量（ MW）行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 13 13 图 20 相比于传统储能技术，锂离子电池、钠硫电池以及液流电池的规模仍然较小资料来源 BNEF，华泰证券研究所电化学储能锂离子电池应用领先电化学储能，又称电池储能，包括锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池和液流电池四种主流类型。对比物理储能而言，电化学储能具有使用方便、环境污染少、效率高等优点。不同的电池类型性能各异，其中锂离子电池发展最为迅速，储能应用前景最佳。电化学储能中，锂离子电池无明显短板，领跑电池技术之争。锂电池性能大幅提升，与铅酸电池相比优势明显，且有逐步取代钠硫电池和液流电池在大容量储能领域的历史垄断地位。在 2016 年全球电化学储能新建项目中，锂电池装机占比约为 90，成为应用最广泛的新型储能技术。 100MW 级高性能锂离子电池储能有望在 2020 年之前完成技术攻关、 2025 年开始推广应用，带来更广阔的市场空间。图 21 锂电池领跑电池技术路线之争，占电化学储能新增装机量（ MW）份额超九成资料来源 IHS, 华泰证券研究所锂离子电池是一种充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂电池的关键部件包括正 /负极材料、电解液和隔膜。目前用作锂电池的正极材料主要常见的有镍钴锰酸锂（ LiNiCoMnO2）、磷酸锂铁（ LiFePO4）、锰酸锂（ LiMn2O4）、钴酸锂（ LiCoO2）；负极材料多采用石墨，新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料；电解液溶质常采用锂盐，如高氯酸锂（ LiClO4）、六氟磷酸锂（ LiPF6）、四氟硼酸锂（ LiBF4）。 0 20 40 60 80 100 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016E 锂电池钠硫电池铅酸电池液流电池其他行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 14 14 图 22 锂离子电池构造图资料来源 OFWeek, 华泰证券研究所从电池整体应用来看，储能电池发展潜力大，潜在规模远超消费电池，与动力电池相当。电动汽车的快速崛起已经证明电池技术在规模化、可靠性和成本方面的潜力。动力电池需求量年均复合增长 40，远超消费电池的需求增速。随着经济性提升，电池将逐渐进入电网级大容量应用。长期来看，储能电池的市场规模与动力电池相当，远远大于消费电池的规模。图 23 储能电池、动力电池与消费电池容量（ GWh）对比（美国）资料来源 DOE， EPRI， Avicenne，华泰证券研究所物理储能传统技术受环境制约，新技术有待成熟抽水蓄能电站是目前最常用的大规模储能技术。它在电力负荷低谷期将水从下水库抽到上水库，将电能转化成水的势能储存起来，在电力负荷高峰期，释放上水库中的水发电。抽水蓄能主要用于电力系统削峰填谷、调频调相和紧急事故备用等，具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点。但抽水蓄能电站需要合适的地理条件建造水库和水坝，建设周期长且初期投资较大。 0.6 5 8 40 176 789 741 0 100 200 300 400 500 600 700 800 储能电池动力电池储能系统消费电池动力电池 2025年动力电池 100渗透率储能电池 100渗透率行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 15 15 图 24 抽水蓄能电站示意图资料来源 DOE，华泰证券研究所压缩空气储能（ CAES）是另一种能够实现大容量和长时间电能存储的技术。它在电网负荷低谷期用电能将空气高压密封在矿井、气井、山洞或储气罐中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电。压缩空气储能技术成熟，在规模上仅次于抽水蓄能，如德国一座电站的规模达到 290MW。传统的压缩空气储能系统必须同燃气轮机电站配套使用，依赖燃烧化石燃料提供热源，而且需要特定的地理条件建造大型储气室，从而限制了其应用范围。 2020 年前，超临界压缩空气储能关键技术（ 10MW/100MWh 和 100MW/800MWh）有望实现突破，并进行产品示范应用， 2025 年之前实现应用推广。图 25 压缩空气储能示意图资料来源 Rocky Mountain Power，华泰证券研究所飞轮储能依赖材料和技术突破。飞轮通过电动机带动高速旋转，将电能转化成动能，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电。与其他储能方式相比，飞轮储能具有大容量、高效率、无限循环寿命、零排放、无污染和装置对环境无要求等优点。飞轮储能的研究主要着力于研发提高能量密度的复合材料技术和超导磁悬浮技术。飞轮储能阵列机组技术（ 1MW/1000MJ）有望在 2020 年前完成攻关， 2025 年实现示范推广， 2030 年进行市场化应用。行业研究 /深度研究 | 2016 年 09 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 16 16 图 26 飞轮储能示意图资料来源 Solar Thermal Magazine，华泰证券研究所电磁储能尚处于技术验证阶段，未来或大有可为超级电容器储能用电荷的方式将电能直接储存在电容器的极板上。超级电容器充放电快 , 能量密度高。常规电容器电容存储量较小，仅能满足小负荷的电路需求；而超级电容器的电容量级别可达到法拉级，适合更复杂的电路运行需要。其目前主要用于改善电能质量 ,或与其他储能装置联合使用。 10MW 级超级电容器储能技术有望在 2021 年完成技术攻关， 2023 年进行试验示范， 2025 年投入应用推广