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业内眼中储能与新能源如何并肩发展?

放大字体  缩小字体 时间:2017-08-16  来源:新能源趋势投资  
世纪储能网讯:2017年7月23日,信达证券成功举办新能源系列沙龙之储能会议,本报告将对此次会议的主要内容进行梳理,从行业、公司等多个角度寻...
2017年7月23日,信达证券成功举办新能源系列沙龙之储能会议,本报告将对此次会议的主要内容进行梳理,从行业、公司等多个角度寻找投资机会。
 
我们如何看行业
 
一张图看储能 
 
首先,储能行业是相对很新的行业,但是行业很早就已存在,只是未来的趋势、空间有所变化。我们现在的手机、电脑、新能源汽车等都有电池储能,这是移动的储能。
 
第二,储能业务也造就了很多公司,如南都电源、圣阳股份,用传统的电池——铅酸电池卖给移动、联通等做基站的储能。虽然行业早就存在,为什么大家更关注现在这个时间点?是因为可再生能源发展快,包括电改、可再生能源出力固化等,进一步在扩大储能市场。
 
第三点是大家都关注的特斯拉,特斯拉布局新能源汽车是最引人关注的事情,但是同时,也有发电端的Solarcity,还有Powerwall是清洁能源发电和清洁用电的连接点。未来人的延伸可以延伸在汽车上,实现车上清洁能源发电、清洁能源储电和清洁能源用电,这是更加长远的布局。
 
储能、调频分析重点
 
1储能
 
顾名思义,储能是能量的储存,实际上储能不仅应用在电网当中,比如储氢,氢的来源是很多样的,最后到下游的燃料电池、新能源汽车,这中间是和电网没有关系的,但是储能在电网中的应用场景和应用市场是最大的。我们认为,储能是有一定的需求,但是需要政策来引导。我们从发电、输配电、用电等方面讲储能进行了一个应用场景的划分,简单来看发电端有六种应用场景,输配电三个,用电侧则分为五个部分,还有一个部分是新能源汽车,随着未来新能源汽车的发展以及V2G的出现,也可以实现新能源汽车和电网的联动,此时可以将新能源汽车看成是一个移动储能装置。
 
我们根据适用场景的不同,将相对更加适合的场景和不同的技术做了一个储能的连连看, 但是这不是说在其他方面就不能使用某种其他的储能方法。
 
2调频
 
从原理角度来看,首先是发电机:包括发动机、发电机和控制系统。我国的发电机大部分是同步发电机,其中转子产生旋转磁场,定子切割磁场来发电,因此发电机的频率和转子是一致的。转子转速变化是根据原动机输出的机械功率和发电机的电磁功率是否平衡来匹配的。如果电磁功率大于机械功率,系统频率会下降。
 
用户在实际使用过程中不会去考虑电厂的频率,从这个角度说,电力系统运行的原则是发电端通过负载来调节,有多少负荷,调整多少发电量,频率才得以保持平衡。
 
从能量的角度说,发电机在发电少的情况下,电力系统会瞬时从发电机组的转动势能中汲取能量,这就会导致发电机组转轴的速度变慢。反之,发电多余负荷,会把多余能量转移到转子的势能上,频率会上升。系统中,同步发电机有惯量,惯量越小,频率变得越快。所以需要一定量的发电机组保持在线,来使频率变动不要过快。我国的频率是50Hz,大电网的可容纳误差是±0.2Hz,如果负荷变化很快而超过范围,发电机组会出现脱网,发电端会因此导致连锁反应,电网会崩溃。从这个角度看,风电、光伏是有劣势的,因为他们不提供系统惯量,使得电网系统越来越容易触发0.2Hz的标准,系统可靠性变弱,这也是大家弃风弃光的主要原因。以光伏为例,现在采取虚拟同步发电机的技术,通过电子变流器接入电网。电子变流器和传统的同步发电机的区别包括快速的动态响应、较小的过载能力、低转动惯量和低短路容量的特性,对电网的稳定性产生难以忽视的影响。传统的同步发电机有比较优良的特性,天然有优势,要借鉴传统实现逆变器电网的友好接入。
 
对于电网来说,发电端的供给和用电端的需求必须保持实时平衡,由于实际过程中,用户无序的使用以及发电端新能源发电的波动性特征使得电网无法保证真正的实时平衡,通过调节供需可以使得电网能在较小的范围内波动,从而达到相对平衡的状态。以发电机切机导致频率降低为例,目前三时间段框架是应用较为普遍的平衡机制:在大量机组切除后的30s 内,发电厂通过机组惯性和调速器响应来控制频率偏移,自动抑制频率衰减,此时是一次调频;在30s~10min 的期间内,以调频器为代表的二次调频设备介入调频,此为二次调频,二次调频是我们说的电网的辅助服务,是可以产生收益的;第三个时间段从第5min 开始,资源的经济调度通过5min 实时情况提供三级控制机制,此时进行三次调频。
 
同步发电机组的热能、机械能、电能的转换过程比较缓慢,但是如果用储能装置,化学能和电能转换时间更短,储能+VSG技术结合了储能的快速响应和传统发电机组惯量的特性,会使得电网的频率得到快速平衡。储能(特别是电化学储能)调频速度快,容量可调,因此成为非常好的调频资源。平均来看,储能调频效果是水电机组的1.7 倍,燃气机组的2.5 倍,燃煤机组的20 倍以上,理论上最好的调频效果与最差的调频效果之间可以相差近8000 倍。实际应用中,投入前K2 和K3 的平均值分别在1.4 和1.5 左右,投入后上升到1.5 和1.6 左右,Kp 值从2.98 上升到3.2 左右,后期通过进一步优化使得Kp 值提升到接近5,体现了储能在调频方面性能优越。
 
调频市场空间巨大,调频的需求大约是总装机容量的2%左右,我们测算全国存量调频规模大约在33GW 左右,我们得出年新增调频需求在1.5-2GW 左右。
 
调频的经济性远超削峰填谷:IRR可达11%,回收期在是5年左右。未来随着新能源在电源中占比的进一步提高,以及电力市场进一步深化,开放辅助服务市场,调频的需求也将进一步释放。将同一储能应用到不同的场景中,通过多种场景叠加能够获得更多的收益,进一步缩短投资回收期。
 

科陆电子
 
未来10年全球储能领域将实现快速发展,据NavigantResearch分析,预计2017年全球公用事业规模储能容量年增量为1159兆瓦,2026年将增至30473兆瓦,同期分布式储能系统年增量将从684兆瓦增加到19700兆瓦。
 
储能目前有以下七大应用场景:峰谷差套利、离网型光储电站、火电机组ACG调频、风光储调峰调频、独立储能电站、分布式工业园区综合储能微网、离网户用储能。其中,峰谷差套利在北京具备最好的条件,其次江苏情况也比较好,但其主要难点在于攻克进入壁垒;离网型光储电站分布地区大多在高原,主要在青海、西藏、内蒙等地,最高海拔可以达5000米以上,对设备、系统的要求很高,同时由于海拔较高,对现场人员也是一种挑战,工作效率可能偏低;火电机组AGC调频应用市场具有细分化特征,包括华北电网,山西电网、山东电网等,相同点是都设有很高的准入门槛,现在情况来看收入很稳定,大约两年能够实现成本回收;风光储调峰调频应用目前是比较新的,市场容量很容易计算,大家最关心的还是成本回收问题。新能源装机规模将贡献90%的能源消费增量,配套储能装置的功率按照风电与光伏装机容量的15%计算,到2030年,储能电池需求有望达到8.5亿kWh,以单位千瓦时储能系统(锂电池)1200元的价格计算,中国风光储能市场空间有望达到1万亿元(人民币);独立储能电站第一个示范项目审批已完成过半,目前主要采用虚拟同步的方式,200、300兆瓦作为一个整体参与进去,群控起来,整体上具备虚拟同步的能力;分布式工业园区综合储能微网是目前比较热的增量配电网的发展,增量配电网政策已经出台,有实力的投资者正在进入,其中既有政府电网也有民营企业;离网户用储能不构成网,只供基本使用。
 
 
考虑度电成本,将电池类型等因素都抹平了,现在储能度电成本为4-5毛钱,收益率处在边缘,勉强能够达到项目要求,但是实际运行时并不一定能达到。未来度电成本降至2-3毛钱时,市场将被撬动。调频方面,如果没有风电、光伏等,火电调频足以平衡电网,但是现在可再生能源的装机越来越大,导致了调频的刚需。
 
深圳市科陆电子科技股份有限公司成立于1996年,2007年3月在深圳证交所上市(股票代码:002121),初步形成了以智慧能源为核心的产品链、商业运营生态圈和金融服务体系。主要业务范围包括储能电芯、储能系统总成和储能产业基金。同时,公司在售电、个体运营、充电网络都在做布局。相对于原来以储能的系统总成、产业合作为核心,现在增加了储能电芯,与动力电芯区分之处在于考虑度电成本时更多地追求长寿命,电芯寿命是很重要的指标。公司在江西新余建的电芯厂专门针对储能电芯,能量型与功率型综合在一起,会比现在的动力电池寿命长一倍以上,度电成本将进一步降低。在峰谷套利方面,利用多次循环,可以较快地收回成本,使回收年限在4-5年左右。
 
 
储能是一个比较复杂的工程系统,比如电池用专用的电芯。大家提到包括电动汽车的电池可能参与到储能中来,但是储能系统相当于值班,可靠性非常重要,因此科陆核心的部门主要以专业系统为主,其他系统为辅,根据可靠度来计算构成层次分明的系统。监控方面,科陆云平台已于去年建成,可以保存完整的系统数据。根据应用场景不同,科陆提出了不同的解决方案,包括能量型、功率型和综合型,未来综合型储能是主要的发展方向。截至2017年7月,科陆在储能方面已经累计销售820MWh,已交付400MWh。
 
除了在储能产业生产制造方面的发展,科陆在售电、个体运营、充电网络、智慧能源、智慧城市、能源金融。电动车生态圈等方面都有所布局。科陆电子的核心技术在于技术创新,包括物联网、智能硬件、虚拟电厂、云平台、电能量储存、能源大数据分析、能源网络优化等都在推动产品、运营的发展,此外配电网领域投入力度也比较大。电动汽车方面公司目标是“十省百城千站万桩”,在充电整个领域发展,同时强调协同跨界发展战略,体现整合的优势。
 
猛狮科技
 
猛狮科技成立于2001年,是一家新能源及节能技术领域的高新技术上市企业。主要优势是1986年开始做电池,有深厚的技术积淀。猛狮现在主要有三个比较大的业务板块:高端电池,包括铅酸电池和锂电池;新能源汽车,主要在上海,包括整车设计和关键零部件制造、整车制造和汽车销售;清洁电力,包括清洁能源发电和储能。以电池为根基,拥有优势。
 
 
清洁电力事业部专注于风电、光伏、光热等可再生能源发电项目投融资与技术咨询、储能电站、户用储能系统、电力工程总承包、能源信息一体化管理、售电等业务,形成了覆盖可再生能源发电、输配电、储能、售电等环节的清洁能源产业链。猛狮在浙江成立了售电公司,希望未来能打开市场。
 
储能市场方面,2016年中国新增投运电化学储能项目的装机规模为101.4MW,同比增长299%。应用角度来说,最多的是可再生能源并网、分布式发电并网。电化学储能技术路径角度看,主要是锂电池、铅电池,其中锂电池大部分使用的是磷酸铁锂电池,铅电池主要是铅炭电池。
 
 
整个储能项目装机规模很小,但是增长很快,原因包括:1)储能成本相对较高,投资回报角度收益,回收期要10年以上,锂电池寿命没那么久;2)商业模式不清晰,国内没有针对储能明确的政策,主要应用可再生加分布式都是示范性的为主,包括国家的示范项目,单个规模比较小;3)储能在国内没有主体的地位,要依赖和风电与光伏结合一起,我国在电网准入等方面比较有困难,政策不明确。电力系统尤其是电网能看到好处但是实际执行有困难。但是从国内最近的政策发布的频率和力度来看,预计储能尤其是锂电池储能还有很好的前途。成本、经济性的问题,拐点会在2018、2019年到来。现有的情况下2020年2块钱一度电就可以收回,尤其最近受益于新能源汽车发展,预计成本会很快下降,所以趋势是可期的。
 
从国外的角度看,已经有一些项目具备经济性,国内未来将是更大的市场。海外有调频项目,国内主要做两块:可再生能源并网,分布式发电结合增量配电网、微网系统,这里主要介绍三个项目。
 
第一个项目是德国Relzow 125MW/200MWh锂电池储能项目,在德国东北部,用于一次调频市场。德国可再生能源比例超过30%,尤其是在东北有很多光伏、风电项目,有调频需求,法律强制要求容量2%。与国内相比,德国拥有更成熟的市场间容量竞价交易机制,周均价3170€/MW。该项目总投资1亿欧元,年容量交易收入1600万欧元。该项目是中资企业首个海外大型储能项目。同时也可以参与调峰,德国有实时的电价差,而且从使用寿命来说,大部分时间段充放电深度较低,浅充浅放,对电池寿命更加有利,进一步提高项目的投资回报。
 
第二个项目是陕西定边500MWh锂电池储能项目,主要做可再生能源大规模并网,项目规划建设500MWh储能电站。调查得知定边弃光率达20%左右,项目可以缓解西北地区弃风弃光问题,形成辐射西北的可再生能源调度基地。首期2.5MW/10MWh已基本完工,正在进行并网调试。该项目通过光储联运模式示范,储能电站在并网点前接入光伏电站,进行削峰填谷错峰上网。储能虽然有政策,但是准入很复杂,没有一个专门的检测机构去验证是否利于电网稳定。经济性角度虽然无法达到很大规模,但是比一般项目要好,项目未来将跟随政策进度,尝试采用独立主体运营。
 
第三个是江苏丹阳锂电池储能+增量配电网项目。该项目是公司与丹阳经济开发区合作共建园区分布式储能和增量配电网,合作为排他性合作。已取得丹阳经济开发区未来5年所有储能项目和增量配电网业务开发权。旨在探索分布式光伏+储能+配电网联合运营的示范项目及商业合作模式。项目首期1MWh示范将于2017年开始。之所以专注于园区,是因为收益率很高,再配合储能,收益率可以达到8-10%以上。
 
观点分享
 
关注点1:电厂调频的市场周期、市场空间及发展趋势
 
科陆电子:跟发电厂来推,两三年时间内市场会完成,因为它对电厂的影响很大,一旦第一批再有5-10个左右的电厂上,那么对其他电厂的压力非常大,认证的时间就会大大缩短。电厂基础级别的市场空间是有限的,到一定程度上就要优中选优。一些电池储能项目生命周期大概八年的时间。
 
 
关注点2:选择锂电池的成本会不会降低?和铅酸电池的区别?
 
科陆电子:实质是投资成本评估问题。各个厂家存在差异,建议以度电成本衡量每一种电池。招标是以容量为单位,后续的风险就要自己承担。若招标,承诺可用部分,企业的风险相对较小,没有人对所有的电池都了解。对商业应用,剔除不确定部分,只要求承诺可用部分,以后储能更多的是卖放电的服务,作为投资者顾虑比较低。
 
关注点3:储能主要用锂电池?
 
科陆电子:铅酸也有,高原等地区还是用铅酸电池,起步成本更低一点。
 
关注点4:峰谷电价差
 
科陆电子:试点地区电改在朝着需求侧响应方面调整,投放响应政策时,政策反应需要过程,如果峰谷电价实时调整后会把电价打的更碎。
 
猛狮科技:电网方面得到的观点是认为电价差会扩大,电价不一定会上涨,随着售电放开,有可能出现负电价的出现,对用户侧来说经济性可能会更好。
 
 
关注点5:新能源汽车起量是储能的一个节点?
 
科陆电子:对于电动汽车的发展,按照2015、2016年中石化、中石油成品油消费来看,大约3/4用于交通。折算电动汽车一度电跑多少公里,再将燃油表观消费总数折算成电,大概占全国发电量的十分之一,那么如果用峰谷来做,不用增加发电容量就可以满足。如果按2020年达到500万辆来算,离刚才所说的十分之一还是差的很远,即使到2020年,所有充电桩换成V2G桩,对电网影响也不大。
 
关注点6:风光电的发电项目投资回收期较长,为什么一天之内不可以多次充放电,提高设备使用率?如何降低成本?
 
科陆电子:光伏白天弃光送不上去,风电相对平一点,但是晚上更高,输电网有空隙的时候往上送,做了几个风电的需求模型时间长一点的只有一次。风电、光伏储能的真正价值在于提升比例,比例提高的话同样的电网能够多一倍的输送能力。对当地来说,风电、光伏是没有能力消化的,如甘肃、青海等都是送电的大省。现在10%储能改变光伏、风电输送能力只能以提升稳定性为主。成本方面,每个企业计算方法不统一,现在度电成本在4-5毛钱左右,大家再将成本争取降到3毛钱,意味着把系统的价格降到1.5元/Wh。可以参考光伏,但是储能的量还没起来,成本还有下降空间。
 
信达证券新能源与电力设备团队:乐观认为在新能源汽车量起来,再加上建立起回收体系之后,有可能成本会超过想象。锂电池储能成本2毛多是完全可能的,3-5年能看的到。光伏效率已经提高,包括技术变化都远超预期。
 
 
关注点7: 售电
 
信达证券新能源与电力设备团队:售电跟储能相关,在电改的推动下,产生了一些新的变化。售电是一个抓手,不是途径,只是一个动作,不是承载硬件的环节。市场化节奏低于预期,售电还没有完全落地,目前来说电改红利释放还大部分局限在行业内,我们预计未来各个方面都会深度参与。
 
这次的重点是储能,售电是作为服务的。这个问题涉及电改,售电方面首先电改的核心是保障电网系统的稳定性和可靠性,在此基础上,改进上下游,提升系统效率,降低电价。另外电改还需要明确的一点是我们到底走什么模式的现货市场,是双边交易市场还是强电力库市场?从海外经验来看,美国是双边交易市场,这个市场下要有售电。如果是走澳大利亚的路线,由于强电力库模式下只有统一的批发价格,那就没有售电公司存在的必要。首先要确定现货市场模式,才能进一步发展。另外售电本身更应该关注增值服务,未来在需求侧响应部分才是售电侧的公司更应该努力去做好的。对于大型工业用电,能够直接和上游谈判,如果是户用,家庭不具备谈判能力,这里售电侧能够做服务。
 
重点公司:
 
科陆电子 :
 
公司是为智慧能源和能源互联网提供核心技术与解决方案的国家重点高新技术企业,主营业务涵盖新能源、电动汽车生态圈、智能电网、产业园区能源智能服务、智慧工业、智慧城市及能源金融等领域。公司自2009年开始涉足储能领域,是国内最早开发大型兆瓦级储能系统的企业,拥有丰富的储能项目开发管理经验,先后完成了青海曲麻莱、祁连、共和、玉树等无电地区大型储能项目的交付,解决了几十万人口用电问题。2016年以来,公司储能强势发力,2016年6月,国内第一个储能商业化试点项目—“玉门10MW/6.82MWh风光储电网融合项目”成功并网运行,下一步将结合储能进行深入试验示范与研究应用;2016年9月,“佛山力源1MW/2.8MWh削峰填谷项目”建成投运,该项目是国内第一个商用并网储能项目,也是大规模锂电储能系统在需求侧的第一次成功应用;2016年10月,“西藏双湖3MW/10.08MWh可再生能源局域网项目”的正式运营,解决了高海拔无电人口用电的社会性问题;2017年5月,公司成功中标15亿元(500MWh)电储能设施国际采购项目,此次中标既是公司成熟的储能技术与优质客户资源的顺利转化,同时为公司在将来加速拓展储能系统解决方案打下良好基础。2017年7月,公司中标承建的“科陆山西同达9MW/4.478MWh AGC调频项目”顺利投运,该项目是目前国内唯一同时也是规模最大的储能电力调频项目。截至2017年7月,公司在储能方面已经累计销售820MWh,已顺利交付400MWh。
 
作为国内新能源储能领域龙头企业,公司拥有完善的储能解决方案及储能系统集成能力,研发的磷酸铁锂电池在DOD90%(0.3C)的环境下,循环寿命与度电成本都极具竞争力,技术优势行业领先;PCS(储能双向变流器)技术已达到国内顶尖水平;自主研发的BMS(电池管理系统)可实现对电池成组后的有效管理及均衡,解决储能电池系统大批量矩阵式使用中电池一致性所带来的影响;科陆云平台也已于去年建成 ,可保存完整的系统数据。基于以上储能核心技术优势,科陆能根据不同的应用场景提供能量型、功率型和综合型等解决方案,产品及系统在国内外新能源储能领域中均已得到广泛应用。
 
猛狮科技:
 
公司深耕电池行业三十年,具有PACK和BMS的独立开发能力,目前公司已有多款PACK产品已经成功配套整车厂并列入国家新能源汽车产品目录。高端锂电池是公司发展新能源汽车的核心和基础,公司目标是成为世界主要的车用动力锂电池供应商及主要的电池储能系统提供商之一,公司在福建诏安、湖北宜城分别规划建设总产能6GWH的锂电池项目,其中诏安第一期1GWh已于2017年3月9日实现量产,宜城锂电池项目也于2017年3月12日开工建设;公司高端锂电池产能有望在2017年底达到5GWh。公司已经建立了一个涵盖清洁能源发电、储能、智能输配电、智慧能源管理、售电服务,从电力供应侧到需求侧的完整产业链,具备微电网建设和运营能力。公司预计未来国内将是更大的市场,国内主要为可再生能源并网和分布式发电结合增量配电网、微网系统两大板块,同时在海外有调频项目。公司具有优质产品和清洁能源资源储备,在储能技术和产品、可再生能源发电业务等方面有望成为国内具备一流技术研发和盈利能力的知名企业,也有望率先在发达国家市场开拓储能和家用能源管理业务,从而拉动电池核心业务。
 
公司在布局新产业的过程中,始终重视技术创新,福建猛狮新能源的锂电池技术、上海松岳的BMS技术、江苏峰谷源的储能技术以及深圳华力特的能源管理技术等都在国内乃至国际上具备较强的技术优势。以峰谷源为例,目前公司的集装箱式储能电站采用磷酸铁锂电池,DOD80%的状况下循环寿命可达3500次以上,此外电池也支持2C的大功率充放电,电池的技术指标处于行业领先。
 
风险因素
 
政策推进力度不及预期;技术进步、成本下降不及预期导致发展缓慢。
 
 

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