鉛炭電池儲能行業(yè)分析

鉛炭電池儲能行業(yè)分析1、儲能行業(yè)政策支持力度增強，鉛炭電池已成為重要參與者1.1、政策層面：儲能支持力度不斷增強，年內已公布70余項相關政策2023年以來，國家及地方儲能政策發(fā)布進入高峰，其中1月份從國家到地方共有50余項發(fā)布或征求意見，涉及新能源配儲、輔助服務市場、電力市場、補貼政策等方面；2月全國共發(fā)布26項儲能產業(yè)相關政策。其中，國家政策4項，地方政策22項。國家及地方層面對于儲能行業(yè)的政策支持力度在不斷增強。1.2、鉛炭電池已成為電化學儲能重要參與者，近期招中標信息頻現(xiàn)到2020年，我國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模為35.6GW，占全球市場總規(guī)模的18.6%，同比增長9.8%。從儲能方式來看，抽水儲能為目前國內累計裝機規(guī)模最大的蓄能方式，占比達到了89.3%;其次是電化學儲能，裝機規(guī)模占比為9.2%。熔融鹽儲熱裝機規(guī)模占比為1.5%;壓縮空氣儲能和飛輪儲能裝機規(guī)模占比都小于0.1%。電化學儲能中，鋰電池仍為主導儲能形式，占總量88.8%，鉛蓄電池為第二大分支，占到10.2%。隨著鉛炭電池技術在近年日趨成熟，國內儲能市場各類型的項目招投標中，鉛炭電池已經成為重要參與者之一。2022年8月9日，中國鐵塔股份有限公司甘孜州分公司發(fā)布2022年鉛碳電池采購項目詢價公告。公告顯示，該項目為鉛碳電池采購，預估含稅金額48.29萬元。采購內容為100AH閥控式密封碳蓄蓄電池180只，不含稅單價限價為929.2元/12V.Ah，200AH閥控式密封碳蓄蓄電池140只，不含稅單價限價為1858.41元/12V.Ah。2022年9月28日，國核電力規(guī)劃設計研究院有限公司發(fā)布國家電投集團浙江分公司江蘇長強鋼鐵25.2MW/243.3MWh鉛碳電池儲能電站項目EPC總承包招標公告。項目地點為江蘇省靖江市江蘇長強鋼鐵有限公司廠區(qū)內南側空地，建設規(guī)模為25.2MW/243.3MWh鉛碳電池儲能電站。中標候選人為長興太湖能谷科技有限公司，投標報價為2.27億元，投標單價為0.93元/Wh。備選中標人為湖州吉泰電力設備有限公司。2023年3月3日，國家電投集團云南國際電力投資有限公司發(fā)布國家電投煤山用戶側共享儲能項目Ⅰ期工程EPC總承包公開招標，項目地點為浙江省湖州市長興縣煤山鎮(zhèn)，建設規(guī)模為5.04MW/48.66MWh鉛碳電池儲能電站，預計項目竣工日期為2023年6月15日。2022年12月13日，天能股份發(fā)布公告，2023-2025三年太湖能谷在其所實施的儲能項目(含公司下屬生產基地)中采用天能股份的鉛炭電池電芯總量合計不低于30GWh的戰(zhàn)略合作意向并簽署了《儲能項目戰(zhàn)略采購合作協(xié)議》。太湖能谷是一家新能源技術研發(fā)商，著力于開發(fā)和推廣大規(guī)模電網儲能技術，設計并實施各種規(guī)模的儲能應用方案，優(yōu)化儲能系統(tǒng)的安裝及運行效率。目前已經研發(fā)出移動儲能電站。2、安全先行，鉛炭電池更適應高價值設備及人群密集儲能2.1、電池技術：承襲鉛酸電池成熟技術，負極摻炭提升壽命和能量密度鉛酸電池包含正極板組、負極板組、隔板、電解液、容器等結構組成。正極板活性物質為二氧化鉛，負極板主要活性物質為鉛。放電過程中正負極板上會形成細小松軟的硫酸鉛晶體，充電過程中硫酸鉛歧化為鉛與二氧化鉛。鉛酸電池因其性價比、回收率及安全性高、市場規(guī)模大等優(yōu)勢，廣泛應用于電動車、汽車及能源存儲等領域，其在能源市場占比超過其他電化學電池的總和。但鉛酸電池仍然存在比能量密度低、循環(huán)壽命短等問題。鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進出來的技術，它是在鉛酸電池的負極中加入了活性碳，能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。相比于傳統(tǒng)的鉛酸電池，在“平行機理”效應下，實現(xiàn)了鉛離子到鉛的轉換，從而使電化學反應循環(huán)往復，但難溶的硫酸鉛會阻斷反應的進行，致使反應中止。碳材料在負極中所起的作用主要是建立導電網格、形成雙電容層、抑制難溶硫酸鉛晶體的形成、增加活性作用位點等，在減少鉛用量的同時延長電池壽命，使電池性能得到綜合提升。根據負極板碳材料的混合方式不同，可將鉛碳電池分為外并式鉛碳電池、內并式鉛碳電池、內混式鉛碳電池等。鉛炭電池將鉛酸電池和超級電容器兩者合一：既發(fā)揮了超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點，也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢，且擁有較好的充放電性能。而且由于加了石墨烯，阻止了負極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了過去電池失效的一個因素，更延長了電池壽命。鉛炭電池材料技術是儲能電池領域的主流技術，因其成本低、安全性高等突出優(yōu)勢，大容量鉛炭儲能電池可廣泛用于太陽能、風能、風光互補等各種新能源儲能系統(tǒng)，智能電網、微電網系統(tǒng)、無市電、惡劣電網地區(qū)的供電儲能系統(tǒng)，電力調頻及負荷跟蹤系統(tǒng)、電力削峰填谷系統(tǒng)以及生活小區(qū)儲能充電系統(tǒng)等，是主流儲能電池之一。2.2、安全性：鉛炭更適應高價值設備及人群密集場所儲能需求在新型儲能中，電化學儲能以效率高、響應快、建設周期短、技術適應性強等優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅猛，逐漸成為儲能電站的主流。而在電化學儲能中，鋰離子電池雖然憑借能量密度高，技術成熟的優(yōu)勢占接近90%的比重，但也由于事故多發(fā)，用戶對電池安全性的考量進一步提升。鋰電池由于使用有機物質作為電解液溶劑，當不正確使用時(熱濫用、電濫用和機械濫用)，磷酸鐵鋰等類型的鋰電池會發(fā)生不可逆的熱失控行為，存在較大的火災危險性。在儲能電站、變電站等實際運營場景中，往往將成百上千節(jié)的電池單體經過串并聯(lián)后形成電池模組或者電池簇后集中使用。在該種情況下，一旦其中某節(jié)電池發(fā)生火災，其釋放的強熱、燃燒等行為會造成周圍電池溫度上升，導致整個電池模組的熱失控，甚至造成整個電池系統(tǒng)的火災、爆炸事故。在模擬燃燒實驗中，鋰電池的燃燒過程包括受熱鼓脹、初次射流火、穩(wěn)定燃燒、多次射流火、火焰熄滅等過程。不同SOC（電池中剩余的電荷余量，100%為滿電）狀態(tài)下，鋰電池會產生2-3次射流火，100%狀態(tài)下熱失控溫度僅為167℃，而燃燒峰值溫度將達到573℃。同時在機房、汽車等類型的受限空間內，鋰電池的熱失控自燃會產生大量可燃性氣體及有毒氣體，可燃性氣體主要包括烷烴類氣體和一氧化碳，有毒性氣體主要包括一氧化碳、氰化氫、二氧化氮、氯化氫等。大量可燃性氣體產生并聚集，容易在短時間內形成爆炸性混合氣體，使爆炸成為大概率事件。大量急性中毒類氣體產生并聚集，會對現(xiàn)場無防護人員造成速殺性致命傷害。2022年6月，國家能源局公布《防止電力生產事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》。要求中針對火災事故共提出12條細則，其中針對鋰電池、鉛炭電池、儲能站相關的細則包括：“電化學儲能電站站址不應貼鄰或設置在生產、儲存、經營易燃易爆危險品的場所，不應設置在具有粉塵、腐蝕性氣體的場所，不應設置在重要電力設施保護區(qū)內?！薄爸写笮碗娀瘜W儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時，應進行一致性篩選并結合溯源數(shù)據進行安全評估。”“鋰離子電池設備間不得設置在人員密集場所，不得設置在有人居住或活動的建筑物內部或其地下空間。鋰離子電池設備間應單層布置，宜采用預制艙式。站房式鋰離子電池設備間，單個防火分區(qū)電池容量不宜超過6MW·h；超過6MW·h時，室內應設置固定自動滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)的滅火效果和技術參數(shù)應符合本文件2.12.6的規(guī)定?！毕噍^鋰電池而言，鉛酸/鉛炭電池由于自身結構及反應機理，主要使用稀硫酸水溶液作為電解液，不會發(fā)生熱失控、自燃爆炸情況。因此在鋰電池使用受限制的特殊環(huán)境如人群密集場所或高價值設備機房，其備電、儲能項目方面鉛炭電池憑借其較高的安全性，適用性更強且?guī)淼陌踩[患更少。2.3、經濟性：成本優(yōu)勢+地區(qū)性峰谷電高價差推動鉛炭電池儲能站推廣目前儲能站盈利模式的其中一類是采取峰谷電價套利模式，即儲能站在谷時充電，峰時放電，以此補平電網負荷曲線的同時獲取峰谷電價差值的收益。參考2023年各省電網企業(yè)代理購電價格來看，江蘇、上海、浙江、福建、廣東等省為代表性較強的省份，選取谷時和高峰時段電價進行比較，上海和福建的峰谷電價差值較小，僅為0.56元、0.52元/KWh，而廣東則價差較大，達到1.05元/KWh。從全生命周期來考慮，儲能站的度電成本包括前期建設成本、過程中充電成本及維護成本、換電成本以及回收成本四大項。以每個市內小型鉛炭儲能電站容量50KWh，功率5KW，使用年限為8年進行計算，江蘇、廣東等省可取得較高的投資回報率。目前的鉛炭電池建造成本在0.35-1元/Wh左右，相較于鋰離子電池0.8-2元/Wh的成本而言具有較大的經濟性優(yōu)勢。同時隨著鉛炭電池的技術不斷成熟，電芯成本的不斷降低，采用鉛炭電池作為電化學儲能技術的經濟優(yōu)勢預計不斷增強。2.4、應用場景：5G基站儲能方興未艾，鉛炭更符合家庭儲能安全性考量2.4.1、基站儲能：5G基站儲能聯(lián)動虛擬電廠，降低電費成本并實現(xiàn)儲能盈利2022年8月26日，深圳虛擬電廠管理中心正式揭牌，設在南方電網深圳供電局，主要負責深圳虛擬電廠的建設、管理和日常運維，預計到2025年，深圳將建成具備百萬千瓦級可調節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負荷5%左右的穩(wěn)定調節(jié)能力。2022年12月14日深圳舉行的2022碳達峰碳中和論壇暨深圳國際低碳城論壇上，深圳虛擬電廠管理中心與中國鐵塔、中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、華為數(shù)字能源等單位簽訂虛擬電廠建設合作協(xié)議，將合力推動全市5G基站儲能系統(tǒng)到2023年全部接入該中心，為保障能源電力系統(tǒng)安全提供快速、靈活的調節(jié)能力。通信儲能作為通信基站的配套基礎設施，是保障通信系統(tǒng)實現(xiàn)可靠運行的關鍵。開年以來，北京、上海、深圳、寧夏、大連、吉林等省市宣布5G基站建設目標，1月31日，北京宣布將在2023年新建1萬個以上5G基站；2月8日，寧夏宣布將在2023年新建5G基站2000個，累計達到13000個；2月11日，上海計劃2023年新建1萬個5G基站；2月10日，深圳市工信局發(fā)布《深圳市極速先鋒城市建設行動計劃》，計劃指出要全面提升5G網絡能效，全年新增5G基站10000個。2月13日，吉林省通信管理局公布5G基站相關數(shù)據：2022年建成5G基站13042個，累計建成5G基站34092個，并宣布了2023年目標：力爭新建5G基站8000個。2月14日，大連市通信管理局宣布全年全域將新建5G基站4000個以上，力爭年底建成19000個5G基站，重點場所網絡通達率提升至99%。我國5G基站的建設運營模式主要采用中國鐵塔建塔、引電建設基礎配套設施，移動、聯(lián)通、電信三大主運營商租塔、安裝設備并進行網絡運營的模式，運營電費由鐵塔代運營商統(tǒng)一向電力部門繳納。5G基站開通后電費成本開支已高于鐵塔租費，較大的5G基站耗電量已經成為阻礙5G和制約行業(yè)發(fā)展的一個重要因素。利用儲能裝置在負荷高峰時期放電，負荷低谷時期從電網充電，減少高峰負荷需求，節(jié)省用電費用，從而達到改善負荷特性、參與系統(tǒng)調峰的目的，同時節(jié)省電費、最大限度套利?；倦娫聪到y(tǒng)主要分為交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)兩部分。交流供電系統(tǒng)包含市電引入、移動油機、浪涌保護器、交流配電箱等。直流供電系統(tǒng)包含高頻開關組合電源，蓄電池等。針對基站現(xiàn)有配電系統(tǒng)，在交流配電箱后引入ESS儲能系統(tǒng)，在電價低谷時，通過ESS儲能系統(tǒng)PCS給儲能電池充電，在電價高峰時，由儲能電池反向放電，以實現(xiàn)峰谷套利。2.4.2、家庭儲能：歐洲住宅儲能安裝熱潮，鉛炭電池更符合木結構建筑安全考量歐洲光伏產業(yè)協(xié)會（SolarPowerEurope）數(shù)據表明，歐洲部署的住宅儲能系統(tǒng)總儲能容量在2020年首次突破1GWh，而在2021年又增長了一倍多，達到2.3GWh。2021年住宅電池儲能市場的規(guī)模是2014年的35倍。歐盟各國在2014年僅安裝了約9000套住宅電池儲能系統(tǒng)，而到2021年，約部署了26萬套住宅電池儲能系統(tǒng)。歐洲光伏產業(yè)協(xié)會在其“中等情景”預計2022年將達到3.9GWh，將增長71%，這將使歐洲累計部署的住宅儲能系統(tǒng)總儲能容量達到9.3GWh。根據該協(xié)會的預計，歐洲在2022年將安裝42萬多塊蓄電池，這將使歐洲100多萬戶家庭使用住宅太陽能發(fā)電設施和住宅電池儲能系統(tǒng)。歐洲電池儲能系統(tǒng)的電池通常是進口的，現(xiàn)在面臨著嚴重短缺的困境。歐洲光伏產業(yè)協(xié)會認為，住宅太陽能和儲能系統(tǒng)的部署熱潮將會持續(xù)下去。根據該協(xié)會對“中等情景”的預計，到2026年底，歐洲將有390萬戶家庭部署住宅電池儲能系統(tǒng)，累計部署的儲能容量將增長300%以上，達到32.2GWh。而其“高等情景”預測超過44GWh。德國是在歐洲領先的住宅電池儲能市場(2021年占歐洲住宅電池儲能市場份額的59%)，新建的住宅太陽能設施的電池儲能系統(tǒng)配套部署率達到70%，并且還在進一步上升。歐美家庭住宅，特別是獨棟房屋存在大量木質結構。因此儲能電池安全性同樣是布置家庭儲能電站較為重要的考量因素之一。鉛炭電池不會發(fā)生熱失控自燃、爆炸等安全性優(yōu)勢在木質結構家庭儲能應用場景中得到展現(xiàn)。同時歐美獨棟住宅空間較大，地下室、車庫等大面積空間富裕，使用鉛炭電池替代鋰電池作為儲能電池時對于體積較大、重量較大等問題并不敏感。3、行業(yè)公司：國內鉛炭技術發(fā)展超10年，昆工科技后起之秀北交所內目前從事鉛炭電池生產的企業(yè)為昆工科技，同行企業(yè)主要為天能股份、南都電源、圣陽股份、超威動力等。3.1、昆工科技：冶金電極板技術遷移切入儲能，開發(fā)大容量鉛炭電池昆工科技是一家集有色金屬新材料研發(fā)、產品設計、加工制造、產品銷售和技術服務為一體的國家級高新技術企業(yè)，以節(jié)能降耗電極新材料及電極產品的研發(fā)、設計和產業(yè)化生產為主業(yè)。于2019年入選工業(yè)與信息化部首批專精特新“小巨人”企業(yè)，是電化學冶金電極及電極新材料行業(yè)的創(chuàng)新型企業(yè)。從近期財務方面來看，昆工科技的營收、凈利潤規(guī)模保持穩(wěn)定，營業(yè)收入和凈利潤三年CAGR均為18.3%。受制于國內冶金用電極板行業(yè)競爭較為激烈，毛利率和ROE略有下降。業(yè)績快報顯示2022年預計全年實現(xiàn)營業(yè)收入5.64億，凈利潤4344.65萬元。2022年9月，昆工科技宣布開展新的鉛炭電池業(yè)務線條。2022年9月9日收到國家知識產權局頒發(fā)的《發(fā)明專利證書》，發(fā)明專利為“一種大容量鉛炭儲能電池及制備方法”。2022年下半年至今，昆工科技在鉛炭電池產能方面不斷推進。2022年12月公告顯示，位于云南省曲靖市麒麟區(qū)的全資子公司云南理工恒達新能源科技有限公司新型鉛炭儲能電池組裝生產線已安裝調試完畢，經過系統(tǒng)投料生產測試，能夠正常、穩(wěn)定運行并批量生產產品，同時正在生產送檢產品擬送第三方檢測，待第三方檢測結果符合國家標準以及小批量生產通過客戶使用驗證后，將正式批量生產。該生產線項目設計產能為年產2GW新型鉛炭儲能電池。產能方面，募投項目實施前的產能（包括一條備案產能15萬片/年的鉛合金陽極板生產線、一條備案產能10萬片/年柵欄型陽極板生產線及一條備案產能為不銹鋼陰極板、鋁合金陰極板各5萬片/年的陰極板生產線）已經出現(xiàn)產能不足情況，且主要生產基地昆工晉寧也已無多余場地進行進一步開發(fā)。昆工科技原計劃在昆明市晉寧工業(yè)園區(qū)二街鎮(zhèn)投資建設“昆明市晉寧區(qū)大容量鉛炭長時儲能電池板柵及儲能電池項目”以及在曲靖市麒麟區(qū)麒麟工業(yè)園區(qū)越州片區(qū)新田投資新建的“年產10GWh新型鉛炭長時儲能電池生產基地項目，鑒于土地供應時間不及預期、環(huán)保政策等因素，決議終止這兩項建設計劃并擬重新選址進行項目的投建。2023年2月公告顯示，昆工科技進一步推進產能規(guī)劃。簽定投資協(xié)議書擬在銀川高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)投資建設“年產2000萬kVAh新型鉛炭長時儲能電池生產基地項目”，該項目計劃總投資24億，分兩期建設；同時擬在曲靖市陸良工業(yè)園區(qū)大莫古片區(qū)投資建設“曲靖市陸良縣鉛炭儲能電池用鋁基鉛合金復合材料項目”，實施主體為新設立的全資子公司昆工恒達（云南）新能源科技有限公司，一期規(guī)劃建設年產2500萬片鉛炭儲能電池用鋁基鉛合金復合材料。3.2、天能股份：完成首個電網側鉛炭儲能站，與太湖能谷合作協(xié)議達30GWh天能股份是一家以電動輕型車動力電池業(yè)務為主，集電動特種車動力電池、新能源汽車動力電池、汽車起動啟停電池、儲能電池、3C電池、備用電池、燃料電池等多品類電池的研發(fā)、生產、銷售為一體的國內電池行業(yè)領先企業(yè)。財務方面近期天能股份業(yè)績逐漸回暖，2022年全年天能股份實現(xiàn)營業(yè)收入418.82億元，同比增長8.18%；歸母凈利潤19.08億元，同比增長39.35%。在儲能、備用電源方面，天能股份主要提供鉛炭+鋰電雙重技術路線解決方案，滿足客戶不同產品需求。其研制的長壽命高功率鉛炭超級電池已通過浙江省經濟和信息化廳新產品鑒定，確認為省級工業(yè)新產品。2020年，天能股份參與建設10千伏雉城儲能電站。這一儲能電站是浙江省首座電網側儲能電站，也是全國首個電網側鉛炭式儲能電站。電站核心儲能單元由天能生產的20160只鉛炭電池組成。2022上半年，天能股份鉛炭儲能業(yè)務營收約7660萬元，較2021年同期增長超7倍，下游客戶有中電投、國電網、中國移動等。2022年12月13日，天能股份發(fā)布公告，2023-2025三年太湖能谷在其所實施的儲能項目中采用天能股份的鉛炭電池電芯總量合計不低于30GWh的戰(zhàn)略合作意向并簽署了《儲能項目戰(zhàn)略采購合作協(xié)議》。3.3、南都電源：鉛炭應用超10年，累計簽約儲能電站總容量近1900MWh南都電源是國家高新技術企業(yè)，一直專注于高端工業(yè)電池及新能源領域，提供以先進閥控密封電池、鋰離子電池、燃料電池為核心的系統(tǒng)化產品、解決方案及運營服務，主營業(yè)務包含通信及數(shù)據、智慧儲能、新能源動力全系列產品和系統(tǒng)的研發(fā)、制造、銷售、服務及環(huán)保型資源再生。從財務情況來看，南都電源總營收保持上漲趨勢，但在2020-2021年均錄得凈利潤虧損。截至2022Q3南都電源取得營業(yè)收入84.86億元同比下降15.97%，凈利潤6.08億元，結束虧損局面。南都電源對于鉛炭電池的研究歷史較長。從2010年南都電源就已經開始研究鉛炭電池項目，2011年進入批試階段，2012年鉛炭電池中標國內第一個新能源示范城市兆瓦級儲能項目“吐魯番示范區(qū)屋頂光伏電站暨微電網試點工程儲能電池系統(tǒng)”；2013年鉛炭電池通過國家級能源科學技術成果鑒定，并中標“珠海萬山海島6MWh新能源微電網示范項目”，“浙江鹿西島4MWh新能源微網儲能項目”，“張北國家風光儲輸示范工程項目”等；2014年在湖北省葛店經濟技術開發(fā)區(qū)投資建設年產1000萬kVAh新能源電池項目，項目重點產品為針對節(jié)能環(huán)保汽車啟停系統(tǒng)用高性能鉛炭電池；2015年中標“中能硅業(yè)儲能電站工程實施項目”項目容量達12MWh；2016年與中恒普瑞就共同實施儲能容量為68.64MWh的儲能項目簽訂了《電力儲能電站項目合作協(xié)議》；2017年中標“中國移動政企分公司信息港四號地A2-1、A2-2數(shù)據中心項目儲能及備電服務采購”中標總容量121.7MWh，與無錫星洲能源等四家公司簽署合計容量為96MWh的儲能電站項目投資服務合同，累計簽約儲能電站總容量近1,900MWh；2018年完成鉛炭起停電池的開發(fā)完成并通過驗收。3.4、圣陽股份：合作日本古河，2018年參與制定儲能用鉛炭電池國標圣陽股份是國內最早自主研發(fā)和生產閥控密封式鉛酸蓄電池的企業(yè)之一，為國際先進鉛酸蓄電池聯(lián)合會(ALABC)成員、中國電池工業(yè)協(xié)會常務理事單位、中國電器工業(yè)協(xié)會鉛酸蓄電池分會理事單位、中國照明學會新能源照明專委會會員、中國電源學會會員等。圣陽股份是山東省第一批高新技術企業(yè)，擁有山東省人民政府認定的企業(yè)技