公用事业行业研究：新型电力系统专题六：新型储能：能源转型重要途径 技术路线百花齐放

新型储能配置灵活、响应迅速,更加适合新能源储能消纳。根据国家能源局,新型储能主要指“除抽水蓄能外以输出电力为主要形式,并对外提供服务的储能项目”。新型储能由于建设周期短、选址灵活、调节能力强,与新能源开发消纳更加匹配,优势逐渐凸显。新型储能包括机械储能、电化学储能、化学储能、热储能、电磁储能等多种技术路线,截止到2021年底,我国新型储能市场累计装机规模已达5.73GW,根据国家发改委/电科院预测,到2025年我国新型储能市场装机规模超30GW,2030年新型储能装机容量将达到1.5亿千瓦。

机械储能:压缩空气、重力储能、飞轮储能多点开花? 1)压缩空气储能是储能量级可与抽水蓄能相媲美的大规模储能,功率达到百兆瓦级,且建设周期只需要12-18个月;但建设需要天然储存空气的地下结构,同时能量转化效率较低;绝热系统效率较高,在60%-70%左右。压缩空气储能通过三种技术实现进步:绝热压缩空气储能、液态空气储能、超临界压缩空气储能,三者分别解决需要化石燃料补燃、储气洞穴依赖以及效率问题。截至2022年10月,我国已投运的压缩空气储能电站共7个,共计182.5MW;在建/筹建项目共19个,装机量共计6.3GW。

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2)重力储能利用重物上升下落完成电能充放,转化效率约85%,度电成本约为0.5元/kWh,具备良好经济性,且不会发生爆炸;但同时建设规模不及抽蓄,响应速度略慢于电化学。国内首个100MWh项目由中国天楹于2022年一季度建设,目前项目正在稳步推进。除中国天楹合作的EV公司外,美国Gravity Power公司、英国Gravitricity公司也在重力储能技术方面有所突破。

3)飞轮储能利用转轮惯性能量储能,具有响应速度快、功率密度高、绿色无污染等特点,调频性能优越;但同时成本较高,能量密度低,存在飞轮脱离的安全隐患。飞轮储能在技术上刚刚完成兆瓦级的突破,正在向商业化转型,据不完全统计,2022年招标/施工/投运的飞轮储能试点项目已有19个,已有4个项目交付投运。

电化学储能:液流电池安全性突出

1) 全钒液流电池具有安全环保、寿命长、长时储能的特点,充放电循环次数可以达到2万次以上,配储时长可达4-12小时;同时目前全钒液流电池成本较高,据能源电力说,目前全钒液流电池投资成本大约在2.5-3.9元/Wh,锂电池的投资成本约为1.2-2.4元/Wh,约为全钒液流电池投资成本的53%。2022年9月以来,国内数个GWh级大型全钒液流电池项目启动,截至2022年10月,全钒液流电池项目共建成约300MW,在建项目约2.4GW。

2)铁铬液流电池同样具备安全、寿命长的特点,同时原料丰富廉价,成本较钒电池更低;缺点是效率低、稳定性差、电解液会产生交叉污染,目前铁铬液流电池能量效率约为70%-75%,在电化学储能中处于较低水平,规模也较小。铁铬液流电池商业化进程还处于起步阶段,截至2022年10月,据不完全统计铁铬液流备案项目共7个,累计储能装机容量17.5MW。

氢储能/热储能:大规模储能新思路

氢储能技术是一种清洁、高效、可持续的无碳能源存储技术,是化学储能的延伸,具有能量密度高、存储时间长、无污染等优点;缺点主要是效率较低、储氢技术难、安全性较低,目前氢储能效率在30%-50%,同时氢气易燃易爆,安全性有待提高。张家口200MW/800MWh 氢储能发电工程预计于2023年投运,是全球规模最大的氢气储能发电项目。

熔盐储热技术具有规模大、时间长、安全环保等优点,具备单日10小时储热能力,且储能规模可达几百兆瓦;但同时熔盐储热转化效率低于60%,度电成本约0.886元/kWh,成本较高。截至2021年底,我国太阳能热发电累计装机容量为538MW。根据我们不完全统计,2022年招标/签约/建设中的熔盐储热项目超40个,总装机规模达4.5GW。

投资建议:行业方面,随着电力系统对调节能力需求提升、新能源开发消纳规模不断加大,新型储能建设规模有望快速提升,机械储能、电化学储能、熔盐储热、氢储能等多种技术路线并进,相关产业链有望受益。维持行业“推荐”评级。个股方面,压缩空气储能建议关注陕鼓动力、东方电气、金通灵;重力储能推荐中国天楹;熔盐储热建议关注首航高科、西子洁能、鲁阳节能、安彩高科;全钒液流建议关注钒钛股份;铁铬液流储能建议关注振华股份;飞轮储能建议关注华阳股份、湘电股份、国机重装。

风险提示:宏观经济下滑风险;储能行业政策变动风险;电力市场建设进度不及预期;新能源装机不及预期;技术进步不及预期;重点关注公司业绩不及预期;行业竞争加剧;测算数据仅供参考,以实际为准。

关键词 压缩空气 建议关注 中国天楹