光热储能：光热玻璃与陶瓷纤维的增量市场-光大证券.pdf-solarbe文库

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敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2022 年 8 月 20 日行业研究光热储能光热玻璃与陶瓷纤维的增量市场建筑建材行业“新基建”系列之五；建筑和工程光热储能电站的原理以热能为核心光热储能的路径为光能-热能-机械能-电能；其原理是通过反射镜、聚光镜等聚热器将采集的太阳辐射热能汇聚到集热装置以加热装置内的导热油、熔融盐等传热介质；传热介质经过换热装置将水加热到高温高压蒸汽，进而驱动汽轮机带动发电机发电。除发电所用热源不同，其后端技术路径与火力发电并无较大差异；光热电站产生交流电，亦可直接实现并网。此外，光热储能电站可直接为工商业企业提供工业蒸汽、供暖等。光热储能电站作为清洁能源，可以扮演火电在电网中稳定器的角色目前，光热储能电站度电成本仍然远高于光伏、风电等新能源，主要由于其成本隐含发电及储能两个部分；但正因其储发一体的优势，可在西北风光大基地中扮演调峰调频等作用电力规划设计总院以目前新疆电网为例进行过模拟计算，若建设 1GW5GW 不同规模的光热储能电站，可减少弃风弃光电量 1038。西北地区地理条件因限制，抽水蓄能、压缩空气储能较难应用；电化学储能由于其容量、充放电次数、工况环境等诸多限制因素亦难以大规模推广；光热储能或是最优解。光热储能电站产业链梳理光热储能电站主要可分为聚光、吸热、储换热、发电四大系统。其中，聚光系统包含超白玻璃、反射镜/定日镜、支架、跟踪装置；吸热系统包含吸热管、管道连接、导热油、熔融盐、吸热钢管；储换热系统包含熔融盐、熔盐储罐、熔盐泵、熔盐阀、化盐设备、电伴热/加热器、换热器、保温材料等。从已有项目梳理，聚光、吸热、储热子系统为光热电站的核心，三者合计成本占比超 70。随着光热储能的规模增大及储能时间延长，定日镜（聚光）/熔融盐（储热）的用量会相应增加。光热储能电站将为超白玻璃、保温材料带来增量市场虽然光热储能电站投资成本已有较为明显下降（2010 年2020 年，全球光热投资成本下降 68），但整体造价依旧偏高。统计我国已有 8 个示范项目，每 MW 投资强度约为 0.3 亿元；随着规模化推广，理想情景下光热储能仍有 18.427.6 的成本下降空间。西北风光大基地对光热储能配套需求的增长，目前在建的光热储能电站项目达 19 个，对应装机容量 2695MW，折投资金额 808.5 亿元（暂不考虑成本下降情况）。据测算，每 GW 投资将拉动光热玻璃需求约 12.5 亿元；拉动保温材料（陶瓷纤维等）需求约为 8 亿元。其中，光热玻璃目前主要的供应商主要为艾旭杰（大连），未来安彩高科有望实现国产替代；保温材料主要供应商有鲁阳节能，目前已布局相关光热保温产品。投资建议在新能源装机大幅增长的背景下，光热储能电站迎来快速发展；其应用场景不仅限于电力场景，亦可为工商业提供工业蒸汽、供暖等。随着风光大基地的持续推进，以及双碳约束下北方采暖路径的变化，光热储能市场有较大扩容潜力。光热玻璃、保温材料市场有望迎来扩容。建议关注安彩高科（光热玻璃有望率先实现国产替代、其光伏压延产能加速扩张、成本环节具备自供管道天然气等优势），鲁阳节能（陶瓷纤维龙头，其产品已广泛应用于国内外光热储能场景；外资股东发起要约收购，与外资股东后续市场及产品协同值得期待）。风险分析国内光热发电项目招投标推进不及预期，其他储能方式挤占市场风险，技术迭代风险，新能源发电投资不及预期风险。买入（维持）非金属类建材增持（维持）作者分析师孙伟风执业证书编号S0930516110003 021-52523822 sunwfebscn.com 分析师冯孟乾执业证书编号S0930521050001 010-58452063 fengmqebscn.com 联系人陈奇凡 021-52523819 chenqfebscn.com 联系人高鑫 021-52523872 xingaoebscn.com 行业与沪深 300 指数对比图 - 2 6 - 1 3 0 12 25 0 7 /2 1 1 0 /2 1 0 1 /2 2 0 4 /2 2 建筑和工程沪深 300 资料来源Wind 要点敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材目录 1、光热储能原理以热能为核心 . 5 1.1、光伏光热同根生的两兄弟 5 1.2、光热储能电站的四大系统组成 . 7 1.3、光热系统槽式现为主流，塔式前景广阔 8 1.4、我国光热储能电站发展历程 10 2、光热储能电站将进入发展快车道 . 11 2.1、政策鼓励，光热储能绽放 11 2.2、光热储能电站成本已有显著下降 . 11 2.3、光热储能电站稳定发电为其核心优势 13 2.4、光热储能还可应用于供暖及工业蒸汽等场景 . 16 3、光热储能产业链梳理 17 3.1、光热储能产业链梳理 . 17 3.2、光热储能市场空间分析 20 3.3、光热储能对光热玻璃及保温材料增量贡献 21 4、投资建议 . 23 5、风险分析 . 23 股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材图目录图1光伏发电 . 5 图2塔式光热发电 5 图32012-2021 年中国光伏累计装机量及同比增速 6 图42012-2021 年中国光热发电累计装机量及同比增速 . 6 图5光热储能电站原理图 . 7 图6光热储能电站主要结构展示 7 图72021年全球各类光热电站分布 9 图82021年中国已建成光热项目分类占比 . 9 图9中国光热行业发展历程图 . 10 图102010-2020年全球各类新能源发电成本变化情况 . 12 图11新能源发电与居民用电存在季节性偏差 13 图12新能源发电与居民用电存在日偏差 . 13 图13储能系统的“削峰填谷”作用 14 图14储能设备降低火电装机容量原理图（以孤岛电站为例） 14 图15全球已投运储能项目分类占比（截至2020年） 15 图162021 年中国各类储能新增装机规模占比 15 图172017 年至今中国动力煤、LNG现货价格变动情况 16 图18全球最大的太阳能EOR项目阿曼 Mirrah项目 16 图19光热发电产业链及相关企业 17 图207 小时储热50MW塔式光热储能电站投资组成 19 图2112 小时储热100MW塔式光热储能电站投资组成 19 股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材表目录表1光伏、光热发电对比一览 . 6 表2光热发电系统分类及其原理 8 表3各类光热发电系统对比一览 9 表4我国已投运光热发电项目一览 10 表52021年以来我国光热发电相关政策 . 11 表6光热发电设备购置部分成本下降途径 . 12 表7部分主流储能方式对比一览 15 表8110MW塔式电站各类材料制造清单一览 . 17 表9我国光热储能电站示范项目概况 19 表10我国已并网发电的8 座商业化光热储能电站关键设备使用情况 . 19 表11我国当前在建光热电站项目情况一览 . 20 表12鲁阳节能赛阳系列产品一览 21 表13光热发电行业重点上市公司盈利预测、估值与评级 . 23 股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 1、光热储能原理以热能为核心 1.1、光伏光热同根生的两兄弟光伏发电和光热发电是太阳能发电最主要的两种形式。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的技术；而光热发电则是通过利用大规模的集热镜和传统的蒸汽发电机热力循环做功，将光能先转化为热能，再转化为机械能，并最终产生电能的技术。图 1光伏发电图 2塔式光热发电资料来源电池网，光大证券研究所资料来源CSTA，光大证券研究所光伏发电光伏效应，光能直接转化为直流电。光伏发电系统的核心为光伏组件，其由多个单晶/多晶硅成分的光伏电池片串联构成。当太阳光照射在高纯硅上，使电子跃迁，形成电位差，光能直接转变为电能，产生直流电，并在逆变器、升压系统的作用下转变成高压交流电，最终实现用电、并网功能1。光热发电经过“光能-热能-机械能-电能”这一转化过程，产生交流电。光热发电通过反射镜、聚光镜等聚热器将采集的太阳辐射热能汇聚到集热装置，加热装置内的导热油、熔融盐等传热介质，传热介质经过换热装置将水加热到高温高压蒸汽，进而驱动汽轮机带动发电机发电。除发电所用热源不同，其后端技术路径与火力发电并无较大差异，且产生电流为交流电，可直接实现并网2。相较于光伏，我国光热发展相对滞后。2021 年，我国光伏发电累计装机容量达 306.4GW，同比21；光热发电累计装机容量仅 538MW，同比持平。无论从装机总量还是装机增速来看，光伏发电均远高于光热发电，其主要原因是光热度电成本远高于光伏，在市场化的条件下不具备竞争优势。 1 并网指发电机组的输电线路与输电网接通（开始向外输电） 2 光热发电系统后端的发电机组在技术原理层面与火力发电机组基本一致，产生的交流电无需通过逆变器便可直接并网股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -6- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材图 32012-2021 年中国光伏累计装机量及同比增速图 42012-2021 年中国光热发电累计装机量及同比增速资料来源Wind，光大证券研究所资料来源CSTA，光大证券研究所表 1光伏、光热发电对比一览光伏发电光热发电能量转换过程光能→电能光能→热能→机械能→电能能量转化率目前市面主流装机为 20-25，最高可达 26.50 （隆基 M6 全尺寸 HTJ 电池）光热转换效率80-90，热电转换效率约 40，综合转换效率30左右占地面积 25-30 ㎡/MW 35-40 ㎡/MW 度电成本 0.35-0.45 元/kWh 0.6-0.7元/kWh 输出电力特性直流电，需经过逆变器、升压器转变成高压交流电后方可并网使用由于发电系统与火力发电具有相似性，输出为交流电，可直接并网使用并进行调峰、调频储能方式电化学储能，造价高、寿命短自带热储能系统，寿命长、能量损耗小且无污染应用范围按规模分为分布式和集中式，分布式规模小，安装灵活度高，可用于多种场景；集中式多应用于光照条件充足的戈壁、荒漠等多用于土地相对平整的戈壁、荒漠优点技术、产业已较为成熟，发电成本低自带储能、调峰能力，供电相对光伏发电更稳定；与风电等其他发电方式契合度较高缺点供电能力极易受天气等因素影响，稳定度较差；生产过程存在污染技术、供应链成熟度较低，度电成本高；土地占用面积大，对自然条件要求相对苛刻资料来源CSPPLAZA 光热发电网，隆基绿能公司公告，国家光热联盟，光大证券研究所整理股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -7- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 1.2、光热储能电站的四大系统组成光热发电大致可分为四个部分集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发电系统。集热（聚光）系统集热系统是光热系统的核心，其主要由聚光装置、接收器、跟踪机构等部件构成。而其中，聚光装置又为集热系统的核心组件，其在中央控制系统操控下，可追踪太阳位置，收集并向接收器反射最大量的阳光。聚光装置中的聚光镜、定日镜的反射率、焦点偏差等均能影响发电效率，对设计、生产、安装技术要求较高，过去被海外厂家垄断，而目前国产聚光镜效率可以达 94，与进口产品差距较小，具备国产替代潜力。吸热系统吸热系统的功能为收集集热装置产生的热能，并利用导热介质将热能传送给蓄热系统。储换热系统蓄热装置通常由绝热材料包覆的蓄热器及价格低廉、比热容高的储热介质构成，其主要作用是白天将光热能储存，夜间通过热交换系统将热能释放，并通过发电机最终转化为电能，实现光伏电站的夜间发电及调峰调频。发电系统光热发电系统与火力发电系统技术具有一致性，市场成熟度较高，二者均通过高质量过热蒸气推动汽轮机做功，从而将机械能转化为电能。图 5光热储能电站原理图资料来源cnki 毛岳珂著太阳能光热发电系统原理及分类，光大证券研究所图 6光热储能电站主要结构展示资料来源2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -8- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 1.3、光热系统槽式现为主流，塔式前景广阔按照光能聚集的方式，光热发电系统可分为塔式光热发电、槽式光热发电、碟式光热发电和线性菲涅尔式光热发电四类。表 2光热发电系统分类及其原理发电原理示意图项目图片塔式光热发电槽式光热发电碟式光热发电线性菲涅尔式光热发电资料来源陶仕梅等著太阳能光热发电技术综述，首航高科官网，光大证券研究所整理股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -9- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材塔式太阳能热发电系统塔式系统是利用众多定日镜，将太阳热辐射反射到置于高塔顶部的集热器上，加热传热流体（主要为熔融盐），高温传热流体通过蒸汽发生系统产生过热蒸汽推动汽轮发电机组发电。槽式太阳能热发电系统槽式系统将多个槽型抛物面聚光集热器串并联排列，连续加热位于焦线位置的导热流体（主要为导热油），进而产生过热蒸汽驱动发电机组发电。碟式太阳能热发电系统碟式系统利用驱动装置自动跟踪太阳，并用碟形聚光器将太阳光聚集到焦点处的吸热器上，最后通过斯特林循环或者布雷顿循环实现发电。由于其单体较小，常用于空间太阳能站。线性菲涅耳式太阳能热发电系统菲涅尔系统使用多个跟踪太阳运动的条形平面镜代替抛面镜，将太阳辐射聚集到吸热管上，加热传热流体（通常为水/蒸汽），并通过热力循环进行发电。表 3各类光热发电系统对比一览塔式槽式碟式菲涅尔式传热介质熔融盐、水/蒸汽导热油、熔融盐、水/蒸汽熔融盐水/蒸汽聚焦技术点聚焦线聚焦点聚焦线聚焦聚光比 300-1500 50-100 600-3000 25-100 温度℃ 500-1200 350-740 700-1000 270-550 峰值效率 23 21 31 20 适宜规模 30-100MW 30-354MW 5-25MW 10-320MW 储能可储热可储热不可储热可储热动力循环模式朗肯循环、布雷顿循环朗肯循环斯特林循环朗肯循环商业化程度大规模、大容量商业化应用模块化或联合运营商业化应用分布式小规模发电示范项目，商业化规模小不足塔式发电成本高热量及阻力损失较大碟式聚光镜造价贵，单机容量小温差大，易引发吸热管破碎资料来源张福君等著综述太阳能光热发电技术发展，光大证券研究所整理我国新签光热储能项目中，塔式光热占比相对较高。槽式技术成熟较早，专利多为欧美垄断，目前历史装机量较大。截至 2022 年年初，全球光热电站项目中，槽式项目达 82 个，塔式项目仅 31 个3。截至 2021 年，我国已建成光热项目中，塔式及槽式的占比分别为 60及 28。图 72021 年全球各类光热电站分布图 82021 年中国已建成光热项目分类占比资料来源SolarPACES，光大证券研究所资料来源CSTA，光大证券研究所 3据美国能源部国家可再生能源实验室NREL 股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -10- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 1.4、我国光热储能电站发展历程中国光热发电“两沉两浮”。1）蹒跚起步。中国光热发电初次尝试发生在十多年前的内蒙古鄂尔多斯，彼时政府拟筹划在当地建设一个 50MW 级光热示范电站，并于 2006 年召开的中德科技论坛上升级为中德合作项目，但受制于技术水平和发电成本等因素，项目逐渐被搁置。2）焰火重燃。2016 年，国家能源局发布国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知，确定了首批 20 个太阳能热发电示范项目，重燃市场对光热发电的热情，后续中控青海德令哈项目 10MW 塔式、首航敦煌 10MW 塔式等一系列项目拉动光热发展进入快车道。3）再陷低谷。随着 18 年底示范电价退坡机制的启动，19-20 年光热项目建设再次陷入停滞。4）峰回路转。21 年开始，随着国家“双碳”战略的逐步深入，光热储能具备比较优势，行业关注度逐渐回升，有望迎再次发展。图 9中国光热行业发展历程图资料来源CSPPLAZA光热发电网，光大证券研究所整理并绘制表 4我国已投运光热发电项目一览项目名称投运日期装机容量（MW）储能时长（h）项目地点青海中控10MW塔式太阳能热发电站 2013/7/1 10 2 青海中广核德令哈50MW光热项目 2018/6/30 50 9 青海首航节能敦煌100MW熔盐塔式光热项目 2018/12/28 100 11 甘肃青海中控德令哈 50MW光热项目 2018/12/30 50 7 青海鲁能海西格尔木 50MW熔盐塔式光热项目 2019/9/19 50 12 青海中电建青海共和 50MW光热发电项目 2019/9/19 50 6 青海中电哈密50MW塔式光热发电项目 2019/12/29 50 13 新疆敦煌熔盐线菲5万千瓦光热发电示范项目 2019/12/31 50 15 甘肃中核龙腾乌拉特中旗 100MW槽式光热电站 2020/1/8 100 10 内蒙古玉门鑫能50MW光热项目 2021/12/30 50 9 甘肃资料来源北极星太阳能光热网，CSPPLAZA光热发电网，CSTA 等，光大证券研究所整理股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -11- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 2、光热储能电站将进入发展快车道 2.1、政策鼓励，光热储能绽放 2021 年，在经历了近两年的市场沉寂期后，中国光热发电行业迎来了承上启下的新元年。随着新能源装机规模不断扩张，光热发电“储发一体”优势凸显，与光伏、风电协同互补，在清洁供电的同时保证电网的高效稳定。而国家 21 年以来也不断推出涵盖光热发电在内的一系列指导性意见，助力光热发电与风电、光伏的融合发展、联合运行，以及储热型太阳能热发电的发展。表 52021 年以来我国光热发电相关政策政策日期发布机构主要内容国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见 2021/2/22 国务院提升可再生能源利用比例，大力推动风电、光伏发电发展，因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电国家电网公司发布“碳达峰、碳中和”行动方案 2021/3/1 国家电网加快能源技术创新，提高新能源发电机组涉网性能，加快光热发电技术推广应用。提升灵活调节电源的比重，建设调峰电源，发展“新能源储能”、光热发电，提高系统调节能力 2021年能源工作指导意见 2021/4/19 国家能源局 2021 年风电、光伏发电量占全社会用电量比重达到 11左右。推动有条件的光热发电示范项目尽早建成并网。关于 2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知 2021/5/11 国家能源局建立保障性并网、市场化并网等并网多元保障机制，对于保障性并网范围以外仍有意愿并网的项目，可通过自建、合建共享或购买服务等市场化方式落实并网条件后，由电网企业予以并网。并网条件主要包括配套新增的抽水蓄能、储热型光热发电、火电调峰、新型储能、可调节负荷等灵活调节能力。关于 2021年新能源上网电价政策有关事项的通知 2021/6/7 国家发改委 2021 年起，新核准（备案）海上风电项目、光热发电项目上网电价由当地省级价格主管部门制定，具备条件的可通过竞争性配置方式形成，上网电价高于当地燃煤发电基准价的，基准价以内的部分由电网企业结算。鼓励各地出台针对性扶持政策，支持光伏发电、陆上风电、海上风电、光热发电等新能源产业持续健康发展。关于加快推动新型储能发展的指导意见 2021/7/15 国家发改委、国家能源局以需求为导向，探索开展储氢、储热及其他创新储能技术的研究和示范应用。关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知 2021/8/10 国家发改委、国家能源局鼓励发电企业通过自建或购买调峰储能能力的方式，增加可再生能源发电装机并网规模。鼓励多渠道增加调峰资源。承担可再生能源消纳对应的调峰资源，包括抽水蓄能电站、化学储能等新型储能、气电、光热电站、灵活性制造改造的煤电。国务院关于印发2030 年前碳达峰行动方案的通知 2021年10月国务院在能源绿色低碳转型行动方面指出，将积极发展太阳能光热发电，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地。在推进绿色低碳科技创新行动方面则明确，要加快先进适用技术研发和推广应用。其中包含推进熔盐储能供热和发电示范应用。关于推进 2021年度电力源网荷储一体化和多能互补发展工作的通知 2021/11/10 国家能源局综合司鼓励重大创新示范，各省级能源主管部门应在确保安全前提下，以需求为导向，优先考虑含光热发电、氢能制输储用、梯级电站储能、抽气蓄能、电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能等新型储能示范的“一体化”项目。资料来源2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所整理 2.2、光热储能电站成本已有显著下降技术成熟国产替代＝光热度电成本不断下降。近年来可再生能源发电成本不断下降，部分已低于传统化石能源发电成本，据国际可再生能源机构IRENA报告显示2010-2020 年，全球光伏电站发电平均成本降幅最大，达 85；光热发股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -12- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材电系统其次，约为 68。在技术路径不断成熟、供应链不断完善以及核心器材国产替代的综合逻辑下，我国光热发电有望摆脱过去经济性不强的局面，叠加“风光储大基地”4战略，度电成本在未来几年将持续快速下降。图 102010-2020 年全球各类新能源发电成本变化情况资料来源IRENA，CSPPLAZA 光热发电网，光大证券研究所根据国际经验，技术进步对光热储能电站成本降低的贡献率约 42，规模化的贡献率约 37，批量生产的贡献率约 21。根据可胜技术的数据，在理想情况下，由于规模化发展带来的电站总投资整体下降幅度可达18.427.6。表 6光热发电设备购置部分成本下降途径设备成本下降途径电站造价降低值（≥，绝对值）聚光场定日镜用钢量降低、生产效率提高、新的传动结构、竞争效益；镜场控制系统软件、硬件成本下降 10.715.4 吸热器系统材料国产化、加工优化及产业规模化 1.031.49 储换热系统储罐设计优化、加工成熟、集中采购；熔盐阀门及熔盐泵国产化；运维费降低；熔盐规模化发展 3.595.66 热力发电系统设计优化、集中采购 1.42.1 资料来源2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所整理 4 2021 年 3 月，国家发展改革委、国家能源局发布关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见，提出积极实施存量“风光水火储一体化”提升，稳妥推进增量“风光水（储）一体化”，探索增量“风光储一体化”，严控增量“风光火（储）一体化”的策略。股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -13- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 2.3、光热储能电站稳定发电为其核心优势新能源发电痛点在于波动较大，对电网负荷造成冲击在火力发电主导的传统电力系统中，电能的供应曲线相对稳定，但用电曲线在年内、日内存在多次峰谷波动。此前通过“了解需求侧、控制发电侧”的基本策略，预判用电高峰，预设发电出力计划，可较好解决电能供需错配问题。近年，随着可再生能源发电装机比例的提升给发电侧增添了诸多不可控、不稳定因素。风电、光伏发电受制于自然条件因素，常具有波动性、随机性、反调峰性等特点，而其 “极热无风、晚峰无光5”等弊病早已是“老生常谈”。据国家电网测算，2035 年前，我国风电、光伏装机规模将分别达 7 亿、6.5 亿千瓦，而所带来的日最大波动率预计分别达 1.56 亿、4.16 亿千瓦，大大超出电网调节能力。我国电网迫切需要重新构建调峰体系，以具备应对新能源 5 亿千瓦左右的日功率波动的调节能力。图 11 新能源发电与居民用电存在季节性偏差图 12新能源发电与居民用电存在日偏差资料来源Wind，光大证券研究所资料来源李宏仲等著考虑经济性的日前风电消纳动态评估方法，光大证券研究所储能系统6具备平滑波动、削峰填谷能力，是新能源发电的重要稳定器储能技术是应对以风、光为主的新能源系统波动性、间歇性的有效技术。成熟的储能技术在发电侧可平滑风光电系统的波动，从而提高并网风电、光电系统的电能质量和稳定性，改善新能源发电波动性等短板；在电网侧、用户侧，储能技术可很好地解决电能供需错配问题，从而减少电网短时承压过高或峰时用电不足带来的安全性、稳定性问题，并有效消纳可再生能源，避免“弃风弃光”现象。 5我国电网负载高峰多见于晚间时段和夏季，而晚间光伏发电无法工作，夏季风力发电功率较低，新能源发电与电网负载形成日内、季节间错峰。 6储能系统是通过特定的装置或物理介质，在电网低负荷时段将电能转化为不同形式的能量储存起来，在高负荷时段将能量释放，从而减轻电网波动的技术。按照储能介质进行分类，可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -14- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材图 13 储能系统的“削峰填谷”作用图 14 储能设备降低火电装机容量原理图（以孤岛电站为例）资料来源世纪新能源网，光大证券研究所资料来源cnki 常乐等著储能在能源安全中的作用，光大证券研究所储能系统还可降低调峰调频能耗，并作为备用电力保障用电安全。传统火电调峰调频中，煤电机组为满足调峰能力，往往增加发电容量以具备应对尖峰负荷的能力，但这使得火电机组经常无法达到满发状态；同时火力发电对电网调频AGC 信号响应具有滞后性，严重影响机组运行经济性。而储能系统充放电灵活、反应速度快，可大幅降低备用火力发电机组容量，并对调峰信号快速反应，大大提高了电网运行效率。此外，储能系统还可作为应对电力突发情况，满足紧急用电的备用电源，具备一定的能源安全价值。储发一体带来的稳定发电为光热储能电站的最大优势相比于风电-抽水蓄能、光伏发电-蓄电池蓄电等储发分离系统，光热电站集二者于一身，可以像传统火力发电厂一样生产出电网友好型的可调度电力，以满足早晚高峰、尖峰时段等多情景下的用电需求；通过人为设置储能时长及发电机的负载功率，可实现 24小时连续、稳定供电。我国 2018 年并网的 3 座商业化太阳能热发电示范项目中，太阳能热发电机组调峰深度最大可达 80；爬坡速度快，升降负荷速率可达每分钟 3-6额定功率，冷态启动时间 1 小时左右、热态启动时间约 25分钟，可 100参与电力平衡，部分替代化石类常规发电机组，对保障高比例可再生能源电网的安全稳定运行具有重要价值。电力规划设计总院以目前新疆电网为例进行过模拟计算，假设建设 100 万千瓦500 万千瓦不同规模的光热储能电站，可减少弃风弃光电量 1038。清华大学能源互联网研究院研究结果显示，如果安装 22GW 光伏和 7GW 风电，青海电网在丰水期可连续 3 日全清洁能源供电（包括省内负荷及特高压外送河南）；如果在此基础上配置 4GW 光热储能电站，青海省在丰水期可实现创纪录的连续 30 日全清洁能源供电。西北风光大基地场景，光热储能电站与之匹配度最高熔融盐是光热储能的首选传热储热介质。传热蓄热技术是光热发电关键技术之一，而传热介质的工作性能直接影响系统的效率和应用前景。目前槽式光热电站的工作温度一般不超过400°C，塔式光热电站则在 550°C以上，在这一温度区股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -15- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材间，熔融盐相比水/水蒸气、液态金属等，具有较高的使用温度、高热稳定性、高比热容、高对流传热系数、低粘度、低饱和蒸汽压、低价格等一系列优点，是光热电站传热和储热介质的首选。据 CSPPLAZA 光热发电网统计，在国内首批 20 个光热发电示范项目中，18 个采用熔盐储能；已备案新增 92个光热发电站清单中，86 个将采用熔盐储能。相比于其他储能方式，熔融盐储能与大基地-光电系统匹配度最高。光伏、光热基地多位于干旱且平坦的戈壁、荒漠，不具备开展抽水蓄能、空气压缩储能等项目的地质条件。大基地发电量较大且工作环境恶劣，对造价高、寿命短、温度敏感的电化学储能形成严峻考验。相比之下，熔融盐储能既能满足储能容量大、储时长的要求，又具备经济性，并能在严酷的自然条件下安全平稳运行 25-30 年；其腐蚀性的劣势，则通过提高熔盐品质、使用防腐蚀材料等得到明显改善。表 7部分主流储能方式对比一览储能方式类别优点缺点应用场景抽水蓄能机械储能功率大、寿命长、容量大、技术成熟、运行成本低能量密度低，受地形约束大，总投资高日负荷调节、频率控制、紧急事故备用压缩空气储能机械储能容量大、工作时间长、充放电次数多、寿命长效率相对较低、建站条件较苛刻、响应慢调峰、系统备用飞轮储能机械储能功率密度高、寿命长、环境友好、响应速度快能量密度低、自放电率高、技术不成熟频率控制、UPS 锂电池储能电化学储能能量密度高、响应速度快、环境适应性强、重量轻寿命较短5-8 年、成本较高、功率较小、存在安全风险提升电能质量、备用电源、移动设备供电铅酸蓄电池储能电化学储能技术成熟、结构简单、价格低不宜深度充放电和大规模放电、寿命短、污染环境提升电能质量、电站备用钠硫电池储能电化学储能能量密度高、循环寿命长、功率特性好、响应速度快由于采用液态钠，稳定性较差、存在工作温度限制提升电能质量、UPS、调峰、可再生储能液流电池储能电化学储能寿命长、安全性好、环境友好、响应速度快能量密度低、响应速度不快固定式大规模储能超导储能电磁储能响应速度快、功率密度高、充放电快材料昂贵、运营成本高、能量密度低、维护复杂大功率激光器、输配电稳定、电能质量控制超级电容储能电磁储能效率高、维护成本低、寿命长、响应速度快投资成本高、能量密度低、储存能量不大移动通信基站、卫星通信系统熔融盐储能热储能安全性好、储存能量大、储存时间较长、环境友好、平均成本低有一定腐蚀性谷电供暖、光热发电、调峰资料来源中国抽水蓄能网，北极星储能网，格瑞普电池等，光大证券研究所整理图 15 全球已投运储能项目分类占比（截至 2020 年）图 16 2021 年中国各类储能新增装机规模占比资料来源CNESA 全球储能项目库，光大证券研究所资料来源中商产业研究院，光大证券研究所股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -16- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 2.4、光热储能还可应用于供暖及工业蒸汽等场景光热制工业蒸汽，助力蒸汽价格与煤炭、天然气价格解耦。工业蒸汽通常是由燃烧煤炭、天然气加热液态水产生过热蒸汽制得，下游主要用于满足工业企业生产的加热需要，其一典型应用是在稠油开采领域的应用。稠油胶质沥青含量高、粘度大、流动性差，需通过蒸汽热采以获得较好的经济效益。而在近年化石能源价格大幅上涨及优化能源结构、降低能耗、减少碳排放的政策背景下，燃烧化石能源制备工业蒸汽逐渐丧失成本优势，使用太阳能集热装置来产生蒸汽的太阳能 EOR 具备广阔前景。太阳能 EOR 的核心在于利用光热发电的集热技术实时产生过热水蒸气或将热能储存在蓄热系统备用，通过此种方式，可大幅减少稠油开采成本并减少开采过程中的碳排放。对于光热电站运营商，其聚光产生的热能或无需转化为电能并网售卖，而是仅通过蒸汽发生系统产生工业蒸汽直接售卖给消毒、纺织企业，减少了发电过程中大量的能耗损失，增加光热收入。以光供暖、以光助农，光热发电不断开发新型应用场景。以光热大循环为主体，将产生的热能储存起来并在温度较低时释放，便可用于绿色小镇的清洁供暖及恒温蔬菜大棚冬日的温度保持。近年国家不断推进北方地区清洁供暖，打响关于冬季供暖的“蓝天保卫战”，光热供暖在能源价格上涨和储能问题解决的推动下，经济性、实用性凸显；而其应用在恒温蔬菜大棚供暖，可大幅降低菜农冬日种植蔬菜成本。图 17 2017 年至今中国动力煤、LNG 现货价格变动情况图 18全球最大的太阳能 EOR 项目阿曼 Mirrah 项目资料来源iFinD，光大证券研究所（注截至 2022 年 7 月 31 日）资料来源CSPPLAZA 光热发电网，光大证券研究所股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -17- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材 3、光热储能产业链梳理 3.1、光热储能产业链梳理目前我国光热发电装备制造产业链已初步形成，涉及精密仪器制造、系统设计、软件编程、水泥、钢铁、玻璃等一系列产业。国家首批光热发电示范项目中，设备、材料国产化率超过 90，而在青海中控德令哈 50MW塔式光热发电项目等部分项目中，设备和材料国产化率已达到 95以上；2021 年，我国从事太阳能热发电相关产业链产品和服务的企事业单位数量近 550 家，其中，太阳能热发电行业特有的聚光、吸热、传储热系统相关从业企业数量约 320 家，约占总数量的 60。图 19光热发电产业链及相关企业资料来源CSTA，2021 年中国太阳能热发电行业蓝皮书，光大证券研究所整理我们选取两座塔式电站在制造阶段的材料清单数据，主要包括镜场区、吸热器系统、塔、蒸汽发生系统、储热传热流体系统、基础及辅助建筑、接线、管道（吸热器系统管道以外）。带有 17.5 小时储热以及不带储热的容量塔式电站制造清单中使用的材料和重量如下表所示。表 8110MW 塔式电站各类材料制造清单一览部件塔式电站-无储热塔式电站-有储热单位镜场区部件镀膜平板玻璃 3.3·103 1.1·104 吨低合金钢 1.1·104 3.6·104 吨镀锌件 8.5·104 2.7·105 平方米非合金钢 9.6·102 3.1·103 吨润滑油 1.8·102 5.7·102 吨股票报告网敬请参阅最后一页特别声明 -18- 证券研究报告建筑和工程/非金属类建材混凝土 3.0·104 9.5·104 立方米硅胶产品 3.3·101 1.1·102 吨吸热器系统钢筋 1.4·103 1.7·103 吨钢，铬钢18/8，热轧 1.6·102 2.5·102 吨有机硅涂料 3·10-1 7·10-1 吨基本的耐火材料 1.0·102 2.6·102 吨石棉7 1.2·101 2.5·101 吨塔混凝土 1.1·104 1.9·104 立方米钢筋 2.1·103 3.6·103 吨液压挖掘机 7.5·103 1.3·104 立方米蒸汽发生系