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新能源龙脉是储能,储能龙脉是“大储”

2023-02-20 16:22
锦缎
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本文系基于公开资料撰写,仅作为信息交流之用,不构成任何投资建议。

自2021年年初以来,锦缎研究院持续跟踪储能板块,先后发布《碳中和的“龙脉”:储能》、《储能“豹变”之后的估值隐忧》、《“缺电”不应被引申为新旧能源的矛盾》等分析报告。

虽然今天新能源+储能已经得到广泛认可,但是市场还是习惯把光伏、风电等新能源当成主角,而储能仅仅是配角。

新能源行业毫无疑问是一片繁荣,前景可期。然而,随着风电、光伏等装机量的快速增长,新能源的消纳问题愈发突出,能源转型面临严峻挑战。基于此,我们越发看到发展大型储能的重要性与紧迫性。

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大型储能成为最优解——把风和光存下来

1、新能源发展浩浩荡荡,燃眉之急由谁解?

过去十余年,我国的能源转型取得了全球瞩目的成绩。根据国家能源局数据,截至2021年,我国风光累计装机容量占比达到26.7%,风光发电量占比11.7%。展望未来,新能源发电占比还将持续提升,直至成为主要电力来源,而传统火电慢慢退居二线,终极角色是作为调峰和补充产能。

但在新旧能源角色互换过程中,新能源的消纳问题成为其继续发力向上的主要障碍。

图1:2021年新能源装机渗透率达到26.7%(单位:万千瓦),资料来源:Wind,华宝证券

众所周知,风电、光伏是间歇性能源,容易受到气候天气影响,是典型的“靠天吃饭”。一旦遭遇极端天气,新能源出力的不确定性容易导致局部时段的缺电问题。

不管是2021年的全国大范围拉闸限电,还是2022年夏季的错峰用电,缺电问题都严重影响了经济发展和居民生活。背后的本质就是新能源替代传统能源的过程中,新能源的并网消纳出现问题。

另一方面,光伏、风电的出力高峰往往与用电需求不一致,随着更多新能源接入电网,将给电力系统带来较大的冲击,严重时候会导致电网频率崩溃,造成大面积停电。

根据全球能源互联网发展合作组织研究数据,当新能源的渗透率由20%向上提升将会造成电力系统净负荷的波动幅度陡增,给电网的安全性带来挑战。以山西省为例,作为新能源装机大省,山西近年来火电机组一次调频次数已上升至每日数百次之多。

图2:电网净负荷波动随新能源渗透率提高而增大,资料来源:全球能源互联网发展合作组织

那么该如何解决,具体方法其实大家现在都已经知道了,就是配套储能。

首先,新能源发电侧配置储能可以平衡新能源的随机性和波动性,从而有效避免当新能源出力下降,或用电负荷升高时因发电容量不足引发停电问题。比如风光储一体化工程。

其次,在电网上配置储能,相当于增加了“缓冲器”,可以有效保障发电端和用电端动态平衡。

最后,随着火电等传统可调节电力的占比不断降低,需要引入储能作为新的调节能力来源,从而加强电力系统的灵活性。

不过,目前储能的装机速度还远远赶不上可再生能源发展的速度,仍然存在明显的缺口。并且,我们正处于电气化深化的时代,未来电气化的场景将会越来越丰富。根据全球能源互联网发展合作组织预测,到2060年,电能占终端用能的比重有望达到66%。

浓缩成一句话,光伏、风电份额的不断增加,储能不仅仅是新能源发展的重要前提,还将深入参与能源转型过程,成为电力系统的关键组成部分。

图3:储能成为新型电力系统的重要组成部分,资料来源:光大证券

2、为什么是大型储能?

按照《“十四五”可再生能源发展规划》,到2030年,我国风电、光伏总装机容量将达到12亿千瓦以上。面对如此大规模新能源的接入,电网消纳压力可想而知,电力系统迫切需要大型储能来解决新能源消纳问题,以提高电力系统和能源系统的安全性和稳定性。

何谓大型储能?顾名思义是指功率和容量较大的储能。根据国标《电化学储能电站设计规范》,大型储能电站定义为功率30MW且容量30MWh及以上的储能电站。

储能主要应用场景涵盖发电侧(风电场、光伏电站、传统电站等)、电网侧(电网公司等)与用电侧(家庭、工商业等)。而大型储能更多的应用于发电侧和电网侧。

图4:储能在电力系统中的应用场景分类,资料来源:派能科技招股书

目前,大型储能路线呈现多点开花局面,其中最受关注的是抽水储能和电化学储能。

抽水储能。作为世界上技术最成熟、装机量最大的储能技术,占据我国86%左右储能装机容量。可以说,抽水储能充当着能源系统的定盘星。

锂电池储能。凭借建设周期短、选址灵活、调节性能优秀等特点,锂电池储能已经成为电化学储能的先锋。根据InfoLink数据,2022年全球储能锂电池出货总计142.7GWh,同比增长204.3%。

钠离子储能。虽然钠离子电池的能量密度不高,无法和锂电池相提并论,但其更具备经济性和安全性,未来有望在储能等领域得到更广泛的应用,成为电化学储能的重要分支。目前,中科海纳、宁德时代等公司正积极推动钠离子电池产业化进程。

全钒液流电池储能。凭借安全性高、扩容性强、循环寿命长、全生命周期成本低的特点,未来有望在长时储能领域占据一席之地。

此外,还有氢储能、压缩空气储能等正在向规模化应用前进,逐渐在能源革命时代崭露头角。

总体而言,储能应用场景的多样性决定了储能技术的多元化发展,各种大型储能技术互为补充,发挥独特的性能优势。

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