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1、2022年储能行业之电化学储能电站收益测算报告1. 双碳目标下新能源装机规模持续扩张，储能成必要环节1.1. 双碳目标下新能源装机占比持续提升，消纳问题凸显双碳目标下，新能源装机维持高增速，装机规模占比不断提升。双碳目标下，能源结构绿 色转型加速，新能源装机规模持续扩张。据国家能源局数据，2021 年我国可再生能源新增 装机 1.34 亿千瓦，占全国新增发电装机的 76.1%；截至 2021 年底，我国可再生能源发电 累计装机达到 10.63 亿千瓦，占总发电装机容量的 44.8%。新能源发电量与传统能源相比仍存在较大差距，“十四五”期间新能源装机容量有望持续 增长。虽然可再生能源装机占比已接
2、近 50%，但由于其出力稳定性不足，发电量与传统能 源仍存在较大差距，根据国家能源局数据，2021 年全年火电发电量占发电量比例高达 67.4%， 光伏风电贡献比例仅 11.7%左右。因此我们预计“十四五”期间新能源装机容量有望持续 增长。2022 年 4 月 18 日，国家能源局综合司下发关于开展省级“十四五”可再生能源发展规 划备案的通知，要求各省报备本地区的“十四五”可再生能源发展规划。据智汇光伏统 计，目前已有超 20 个省份明确提出风电、光伏发展规划，总新增装机规模超过 6 亿千瓦， “十四五”期间增长空间仍然广阔。新能源出力受制于不稳定性，大规模接入给电网带来较大考验。风电日波动最
3、大幅度可达 装机容量的 80%，且呈现一定的反调峰特性；光伏发电受昼夜、天气、移动云层变化的影 响，同样存在间歇性和波动性。随着风电/光伏并网比例提升，常规电源装机容量占比相应 降低，新能源调峰容量需求激增与常规电源调峰容量下降之间的矛盾凸显，给电网带来较 大考验。传统能源协调模式下系统调峰能力不足，对新能源消纳造成限制。传统能源协调模式下系 统调峰能力不足的问题凸显，已成为了限制高比例新能源消纳的主要原因。以西北地区为 例，根据西北区域新能源发展规划及运行监管报告，西北区域弃风弃光的两大原因（系 统调峰能力不足和传输容量受限）的影响占比正在发生变化，截至 2020 年，传输容量受 限的导致弃
4、风弃光占比已经很小，而调峰能力不足问题将会越来越严重。1.2. 电化学储能发展前景广阔，政策加码有望推动产业持续升温1.2.1. 以电化学储能为主的新型储能技术优势明显，装机规模高速增长传统抽水蓄能难以完全满足新能源装机规模快速扩张下的调峰调频需求。储能技术根据储 能系统存储能量的形式以及其构成机理的不同可以分为抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能（物理储能）及超级电容储能、电化学储能（化学储能）等。传统的抽水 蓄能虽起步较早、技术较为成熟，但具有难以克服的劣势：一方面，抽水蓄能受地理位置 及自然条件约束较强，灵活性较低；另一方面，抽水蓄能的响应速度较慢，响应时间较长。 因此，伴随未来
5、新能源装机规模快速扩张，抽水蓄能恐难以完全满足调峰调频需求。在此 背景下，以电化学储能为主的新型储能近年来快速发展，装机占比不断提高。新型储能技术响应速度较快，相比于抽水蓄能技术更具优势。新型储能是除抽水蓄能外的 其他以输出电力为主要形式的储能，相比于抽水蓄能技术，在响应速度等各项性能参数上 更具优势。1） 压缩空气储能：具有储能容量大、寿命周期长、爬坡速率高等优点，但其能量转换效 率较低，仅为 60%左右，且需要特定地理条件，环境要求较高。2） 飞轮储能：国内飞轮储能系统主要还处在实验室研发和样机研制阶段，理论研究比较 丰富，工程应用研究进展较为缓慢，进入市场的成熟飞轮产品还相对较少，因此短
6、期 内难以大规模推广。3） 超导磁储能：利用超导线圈直接存储电磁能，功率密度高，响应速度很快，转换效率 也很高，但受限于价格昂贵的超导材料和低温制冷系统，短期内难以商业化。4） 超级电容储能：在充放电速度、功率密度高等方面较其他储能方式有所提升，但存在 电介质耐压低等问题，存储能量的大小和保持的时间长度都因漏电流等因素而受到限 制。5） 电化学储能：通过化学反应将化学能和电能进行相互转换来储存能量，根据材料不同 主要可分为铅酸蓄电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等形式，一方面，电池储 能的能量密度与能量转换效率较高，且响应速度较快，能够有效满足电力系统调峰调 频需求；另一方面，其功率和能量可
7、以根据不同应用需求灵活配置，几乎不受外部气候及地理因素的影响。其中，锂离子电池经过多年发展，综合性能参数与技术成熟度 来看，或为当下综合性最好的电池体系，具备大规模推广条件。电化学储能在电力系统的源、网、荷侧都可根据需求灵活部署，各环节效果显著。在发电 侧可提高发电的稳定性, 并提高发电质量; 在输电环节, 可降低输电的成本; 在配电环节, 可以缓解企业和用户用电压力, 促进电网的升级扩容; 在送电环节, 可通过峰谷差套利, 进 而减少企业和用户用电成本。1.2.2. 产业链：“原材料-设备及系统-场景应用”，电池及储能系统为成本核心储能产业链上游为各种原材料，包括正极材料、负极材料、电解液、
8、隔膜、电子元器件、 结构件、辅材、屏柜电缆、土建安装、升压装置等；中游主要包括储能电池、电池管理系 统（BMS）、储能变流器（PCS）、能量控制系统（EMS）等；下游主要为发电侧、电网侧、 用户侧等具体应用场景。1.2.3. 政策规划助推储能产业发展近期国家级储能相关政策频繁出台，对我国电化学储能做出一系列政策规划，推动其规范 化、产业化、市场化发展。面对新能源装机大规模扩张所带来的调峰调频需求，国家近年 来陆续出台储能相关政策，从电价机制、项目管理、市场交易、技术攻关、商业模式、发展目标等多个角度制定一系列顶层规划，探索储能产业发展路径，推动其向规范化、产业 化、市场化发展。2021 年 7
9、 月，国家发改委和国家能源局发布关于加快推动新型储能发展的指导意见， 明确 2025 年 30GW 的发展目标，未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模化转变， 到 2030 年实现新型储能全面市场化发展。新版指导意见发布后，各地基于区域能源 发展的切实需求以及带动新兴产业发展的需求，相续发布十四五储能发展目标。据中关村 储能产业技术联盟统计，仅青海、山东、湖南、浙江、内蒙古五省及南方电网储能的规划 达 39GW，已高于国家制定的 30GW 目标。按照规划初步测算，储能装机总规模预计约达 到 47GW。2. 源网侧：收益机制亟待探索，共享独立储能或为最优模式2.1. 火储联合调频：传统区域发展
10、速度减缓，市场向新区域拓展响应速度对机组调频性能提出更高要求，催生火储联合调频。电力系统运行过程中，发电 出力与用电负荷总会出现随机性的有功不平衡情况，AGC 通过下达指令调节发电机组功率 来控制电网频率及联络线功率，进而保持电力系统的发用平衡，因此 AGC 对发电机组的调 频性能提出了较高要求。但燃煤发电机组相应功率调节速度较慢，仅能达到分钟级，相比 之下，电储能系统响应功率调节速率更快，达到秒级标准，能够有效弥补燃煤发电机组响 应迟缓带来的机组处理与调度 AGC 指令间的功率差值。广东等区域受补偿政策影响，初期项目收益水平较为显著，发展优势明显。在性能需求叠 加补偿政策影响下，火储联合调频
11、市场快速发展。根据储能与电力市场统计，截至 2020 年 7 月，国内火储联合调频项目达 58 个（含投运、在建、中标项目），总规模达 727MW， 且项目地集中于广东、内蒙、山西等地。因此，早期发展速度较快的区域市场开始趋于饱和，补偿标准表现出降低趋势。以广东为 例，根据 2020 年广东调频辅助服务市场交易规则，其在调频里程报价、里程补偿、容 量补偿价格及补偿等方面均产生较大改动，其中对于里程补偿的计算中，将使用开根号的 形式将 K 值的实际影响降低，综合性能 k 值越高，在市场价格、调频里程不变的情况下， 获得的里程补偿额降幅将越大。2.2. “新能源+储能”快速扩张，发电侧自建储能面临
12、一定压力电网侧建储难以为继，调峰压力向电源侧转移。在电网侧储能建设初期，其商业逻辑是为 电网提供各类服务，并希望通过输配电价将成本疏导至用户，但该模式在有效监管机制方 面尚不成熟。因此，2019 年出台的输配电定价成本监审办法及 2020 年出台的省级 电网输配电价定价办法均明确规定电化学储能不计入输配电定价成本，电网侧储能建设 难以为继。在调峰压力持续存在背景下，建储任务向电源侧转移。 多省份提出明确配储要求，储能产业规模快速扩张。在调峰压力转移的情况下，多个省（区） 的能源主管部门要求新能源企业配置一定比例的储能。从各省发布的规划、风光开发建设 方案等文件来看，新能源配置储能比例大多在 5
13、%-20%之间；配置小时大多在 2 小时，部分 省份要求 1 小时或者 4 小时。各地配储要求明确化推动储能产业规模快速扩张。“繁荣发展”背后成本矛盾突出，发电侧自建储能面临一定压力。一方面，仅将储能装机配额作为新能源发电项目并网条件，难以确保储能的建设质量， 由于配建储能会导致项目初始投资成本明显增加，新能源企业可能更倾向于选择性能 较差、初始成本较低的储能产品，而仅使储能作为可再生能源优先并网的工具；另一方面，由于受到配储容量与时长限制，其对电源侧企业本身的消纳问题作用较为 有限，因此企业在实际运行过程中可能会选择更低成本的解决方案，如在部分时段弃电等。以某弃风严重区域风电配套储能站为例，
14、配置额定功率 10%、4 小时的储能前 后，其弃风率分别为 20.6%/ 19.7%，差别较小。上述情况下，传统“新能源+储能”模式不但难以达到促进风光消纳及调峰调频的目的， 而且会显著加大可再生能源项目初始投资成本，根据中国电力网，一座光伏电站配建装机 量 20%、时长 2 小时的储能项目，其初始投资将增加 8-10%；而风电场配建同样容量的储 能项目，其初始投资成本将增加 15%-20%。因此，对于源网侧储能，发电侧自建储能面临 一定困境，发展压力较大。而根据全球能源互联网发展合作组织预测，到 2025 年，我国清洁能源装机量将达到 17 亿 千瓦，其中风电装机容量将达到 5.36 亿千瓦
15、，2021-2025 年 CAGR 达 13.02%；光伏装机容 量将达到 5.51 亿千瓦，2021-2025 年 CAGR 达 15.79%。按照配储比例 15%计算，2021-2025 年仅风光配储需求增量便超过 67GW，相比于 2021 电化学储能 5.12GW 的总装机规模， 装机缺口仍然较大。2.3. “多方受益多方买单”，（共享）独立储能或为最优模式2.3.1. 规范化与市场化进程加速推进，“运营模式”最优者有望脱颖而出新型储能产业“探索初期”将过，规范化与市场化加速推进。“十三五”以来，我国新型 储能行业整体处于由研发示范向商业化初期的过渡阶段，伴随其市场规模不断扩大，新型
16、储能产业“探索初期”将过。 2022 年 2 月 23 日，国家发改委及能源局发布“十四五”新型储能发展实施方案，明确 了“十四五”期间新型储能产业发展的顶层规划。一方面，加快建立新型储能项目管理机 制，规范行业管理，强化安全风险防范；另一方面，明确新型储能独立市场地位，完善市 场化交易机制，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用。在规范化与市场化加速推进的 背景下，“运营模式”最优者有望脱颖而出。2.3.2. 共享独立储能“一站多用”，助力收入渠道扩展辅助服务市场放开，独立储能是更加贴合政策导向的独立市场主体。2021 年底新发布的 “两个细则”扩大了辅助服务的提供主体，丰富了辅助服务的服务品
17、种，辅助服务市场向 储能放开。“十四五”新型储能发展实施方案中明确提出，要推动储能作为独立主体参 与各类电力市场，相比传统依附于发电侧的商业模式，独立储能电站更加贴合该政策导向。 同时，由于其“独立性”，该模式下责任主体更为明确，有利于进一步提高储能电站发展 建设的规范性与安全性。 同时满足多方需求，“一站多用”共享模式助力收入渠道扩展。独立储能电站除了能够作 为传统电网侧储能设施满足其调峰调频需求外，还可以满足发电侧的储能需求。2021 年 8 月，国家能源局及发改委发布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，确定新能源发电企业可通过租赁储能容量，满足新增新能源装机
18、调峰能 力建设需求。以陆上风电为例，根据测算，相比于自建储能，发电企业选择租赁储能容量 时（15%配储比例），总投资成本可降低 23%左右，差距明显。电力现货市场助力成本疏导，市场化机制有望打破资金盘掣肘。2022 年 6 月 7 日，两部 委发布关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知，提出研究建立电网 侧独立储能电站容量电价机制，探索将电网替代型储能设施成本收益纳入输配电价回收， 加快推动独立储能参与中长期市场和现货市场；同时独立储能电站向电网送电时，其相应 充电电量不承担输配电价和政府性基金及附加。独立储能电站参与电力现货市场交易确定 性增强，市场化机制有望进一步提升项目收益水
19、平。在国内储能需求不断增加的背景下，储能产业商业模式逐渐向多元化发展。其中独立储能 电站以其“一站多用”的优秀机制得到迅速发展，其商业模式得到快速推广及应用，装机 规模迅速扩张。根据储能与电力市场数据，独立储能电站 2021 年规划、在建、投运总项 目个数超过 138 个，总装机规模超过 17GW/34GWh，涉及山西、湖北、广东、江苏、山 东等 20 余省市。2.3.3. 经济性测算：电力现货市场下具备投资价值，容量租赁影响较大考虑到当前独立（共享）储能电站仍处于起步阶段，各地区及项目运营模式与价格机制存 在明显差异，因此我们选取三峡能源庆云储能示范项目（一期 100MW/200MWh）为参
20、考， 通过测算其收益水平变化，为解析独立（共享）储能电站盈利模式与盈利能力提供参考。 根据风电财经数据，三峡庆云 100MW/200MWh 储能示范电站 EPC 总承包工程中标价格 为 174 万元/MWh。调峰补偿模式（不考虑容量租赁）综合上述分析，调峰补偿收益为当前国内各地区独立储能电站项目的基本收益渠道， 在不考虑容量租赁的情况下，对此模式项目收益水平进行测算，即使在不考虑充放电 损耗成本的情况下，项目全投资 IRR 也仅为-4.5%，因此该模式下独立储能电站尚不具 备盈利能力。调峰补偿模式（考虑容量租赁）根据政策规划，目前多个地区及项目正推进“新能源租赁储能容量”模式建设，其中 山东、
21、广西、河南等地区已取得实质性进展。现货市场交易模式（不考虑容量租赁）目前山东省电力现货市场建设走在前列，并积极推动独立储能电站参与现货交易。 截至 2022 年 2 月 25 日，三峡能源庆云储能示范项目已完成山东电力交易中心的注 册，并通过公示，正式进入现货市场。在此模式下，储能电站以自调度模式参与电能 量市场，通过电力交易平台申报运行日自调度曲线，并以现货市场价格出清。项目收 益渠道主要包括放电电量收益和容量补偿费用，成本主要为充电电量电费。现货市场交易模式（考虑容量租赁）根据北极星电力网信息，目前三峡能源庆云储能示范项目正在推进对外容量租赁业务， 未来电站收益水平有望进一步提高。经过测算
22、，按照 300 元/kw/年，在电力现货交易 +容量租赁模式下，项目全投资 IRR 达 13.01%，资本 IRR 达 26.50%，全投资回收期 5.25 年，资本金回收期 3.22 年，项目整体收益率可观，具备较强的投资价值。同时，新型储能的合理成本疏导机制仍在积极探索过程中，目前国内山西、南方区域等均 推出相关政策，明确新型储能可参与调频辅助服务，这或将拉开全国各地独立储能电站参 与电力辅助服务的序幕。若综合考虑参与电力现货交易+容量租赁+调频辅助服务，按照 山东调频辅助服务结算规则，经测算项目有望进一步提升，在不考虑调频充放电损耗的情 况下，全投资 IRR 达 19.68%，资本 IR
23、R 达 46.26%，全投资回收期为 4.04 年，资本金回收 期为 1.87 年。3. 用户侧：需求侧响应+峰谷价差套利，开辟储能新空间3.1. 需求响应机制必要性凸显，峰谷价差拉大为储能提供套利空间新能源高占比背景下电力系统压力增大，需求响应机制必要性凸显。在新型电力系统环境 下，可再生能源发电并网规模逐渐增大，新能源占比不断提高，而新能源随机性与间歇性 的发电特性导致电力市场“供端特性”改变，电网中现有的配变电设备容量已经难以满足 日益增加的高峰负荷要求，而如果只依靠扩大投资规模增加装机容量，或者对输配电线路 进行升级扩容，将耗费巨大，而且会提高用电费用。在此情况下，建立用户侧需求响应机
24、 制的必要性凸显。“十四五”新型储能发展实施规划明确提出，鼓励用户采用储能技术 减少接入电力系统的增容投资，发挥储能在减少配电网基础设施投资上的积极作用。分时电价政策加速推进，峰谷价差拉大，为储能提供套利空间。随着电力系统峰谷差的逐 步拉大以及用电紧张，我国在各地逐步推行了目录分时电价机制，包括峰谷电价机制、季 节性电价机制等，其中峰谷电价机制是将一天的用电价格划分为高峰、平段、低谷等，以 充分发挥电价信号的作用，引导电力用户尽量在高峰时段少用电、低谷时段多用电，从而 达到移峰填谷、缓解电力供需矛盾、保障电力安全供应等目的。 2021 年 7 月，国家发改委发布关于进一步完善分时电价机制的通知
25、，提出进一步优化 分时电价机制，科学划分峰谷时段及合理确定峰谷电价价差，同时建立尖峰电价机制，其 电价可在峰段电价基础上上浮超 20%。3.2. 经济性测算：价差在 0.39 元/KWh 以上具备盈利能力收入端：用户侧储能的理论收益来源包括峰谷价差套利、降低需求电费、需求相应获利等：峰谷价差套利：即基于分时电价的价格机制，赚取峰期电价与谷期电价（平期电价） 差的电量电费收益。在当前各地区峰谷价差不断拉大的背景下，峰谷价差套利已成为 用户侧储能的主要收入来源。降低需量电费：需量电费即针对大工业用户专用变压器收取的容量费用，对于该费用 供电公司一般给出两种选择模式：其一是按照专用变压器容量收取，与
26、用户实际用电 负荷无关；其二是按照用户最大负荷收取费用。考虑到不同地区与用户所选模式与电 价标准不同，该收入来源目前具有较强的不确定性。需求响应获利：指电网公司通过调度用户储能系统的容量来实现对电网整体负荷供需 平衡的调节，电网租借用户储能系统容量为有偿付费行为。但考虑到获得该收益的基 本条件是必须把储能系统纳入升级储能系统调度平台，其运行策略不能再由企业自主 决定，而由于电力调度给出的指令根据电力运行情况确定，具有较大的随机性，因此 在当前需求响应激励机制尚未明确的背景下，该收入来源具有较强的不确定性。成本端：初始投资成本：以磷酸铁锂为例，从近两年用户侧项目的招标情况来看，EPC 单位投 资
27、成本大多在 150-200 万元/MWh 之间。我们假设工程单位投资成本为 170 万元 /MWh。运维检修成本：根据江苏、湖南储能电站的运维招标情况来看，年运维费用占总投资 的 0.5-1%，考虑到对储能电站管理安全性要求提高，我们假设年运维检修比例为 1%。基于以上假设，我们对用户侧储能项目的收益率进行测算，当平均价差达到 0.39 元/KWh 时可实现盈亏平衡，当平均价差达到 0.6 元/KWh 时，其全投资 IRR 达 11.57%，资本金 IRR 达 23.30%，因此从当前各地区峰谷价差情况来看，用户侧储能已具备一定的经济性与投资 价值。未来，伴随需求响应激励机制等逐渐完善，用户侧储能收入渠道有望进一步拓宽，从而进 一步提高其收益水平。