儲能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性測算與對比

PAGE1PAGE1儲能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性測算與對 2022年08月21本周關(guān)注：智立方、北路智控、伊之密、大金重工、捷佳偉關(guān)注技術(shù)變化帶來的設(shè)備需求。平準(zhǔn)化儲能成本是比較各類儲能技術(shù)度電成本的平準(zhǔn)化度電成（LzdCostfEg,E/生命周期內(nèi)發(fā)電量現(xiàn)值。儲能的全生命周期成本即平準(zhǔn)化儲能成本（LeedCostforage，OS（O&M從現(xiàn)階段來看，各類儲能技術(shù)度電成本的排序從低到高分別是：抽水蓄能<鋰離子電池<全釩液流電池<鉛炭電池<壓縮空氣<鈉離子電池<鈉硫電池<氫儲能。1元/h氫儲能尚不具備成本優(yōu)勢。若鋰離子電池容量、功率成本在2020-203020%，則到2030其經(jīng)濟(jì)性有望超越抽水蓄能。按照本文的假設(shè)，我們測算到2030類儲能<鉛炭電池<鈉離子電池<壓縮空氣<鈉硫電池<氫儲能。也就是說，若鋰離子電202-230年能實(shí)現(xiàn)20%230年其平準(zhǔn)化儲能度電成本將有望低于現(xiàn)階段最經(jīng)濟(jì)的抽水蓄能2030年仍是電化學(xué)儲能中度電成的的地區(qū)光伏發(fā)電成本在0.1-0.15元/wh，以國電電力平均上網(wǎng)電價為例，2022年1-6月為0.35元/kwh。因此，若當(dāng)前儲能度電成本可以降低至0.2元/kwh及以下，則光儲結(jié)合相比火電或具備經(jīng)濟(jì)性，而其二者結(jié)合提供的電也更風(fēng)險、技術(shù)更新迭代的風(fēng)險。

一周解一惑系列：明日之星——-20220730：一體化壓鑄設(shè)備機(jī)械行業(yè)深度報告20220728：人形機(jī)器20220724：乘風(fēng)破浪的碳碳行業(yè)專行業(yè)專題研究/機(jī)目上周組合表 儲能的多種解決方 各類儲能技術(shù)度電成本分 儲能度電成本的計 關(guān)于各類儲能經(jīng)濟(jì)性對比中需要注意的幾點(diǎn)問 風(fēng)險提 插圖目 表格目 上周組合表指數(shù)20211121組合開始至今，累計收益率-14.01%，跑贏滬深300指數(shù)0.99pct，跑輸申萬機(jī)械指數(shù)4.66pct。儲能的多種解決方儲能的技術(shù)路徑主要可以分為式。其中，機(jī)械儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等；電化學(xué)儲能是指各種二能主要包括超導(dǎo)儲能、超級電容器存儲能等方式。熱儲能主要包括儲熱、儲冷等方式?；瘜W(xué)儲能包括電解水制氫、合成天然氣等方式。表1：儲能的多種解決方長高√√√√√√√資料來源：中國能源報，國際能源網(wǎng)，民生證券研究院中，超導(dǎo)儲能、超級電容器儲能可以實(shí)現(xiàn)額定功率下放電時間在秒級水平，電化學(xué)儲能放電時間在分鐘至小時級，機(jī)械儲能、氫儲能等方式可實(shí)現(xiàn)數(shù)時級以上放電。從電儲能市場結(jié)構(gòu)來看，抽水儲能在我國仍占據(jù)主要地位，但新型儲能發(fā)展迅速20世紀(jì)90系統(tǒng)削峰填谷、調(diào)頻調(diào)相和緊急事故備用，但受限于選址和建設(shè)施工的局限性，未來發(fā)展空間有限。電化學(xué)時當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膬δ芗夹g(shù)。相比抽水蓄能，電化學(xué)儲能受地理?xiàng)l件影響小，建設(shè)周期短，可靈活運(yùn)用于電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)及其他場景中。另外，隨著成本持續(xù)下降，商業(yè)化應(yīng)用日漸成熟，其技術(shù)優(yōu)勢愈發(fā)明顯，發(fā)展前景廣闊。根據(jù)CNESA的不完全統(tǒng)計，截至2021年底，全球抽水蓄能的累計裝機(jī)規(guī)模占比首次低于90%，相比20204.1pct；新型儲能累計裝機(jī)規(guī)模為25.4GW67.7%。在國內(nèi)市場中，抽水蓄能的累計裝機(jī)規(guī)模最39.8GW，同比增長25%，所占比重與去年同期相比再次下降，下降了3個百分點(diǎn)；市場增量主要來自新型儲能，累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5729.7MW，同比增長75%。圖1：中國電力儲能市場累計裝機(jī)構(gòu) 2022活運(yùn)用于電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)及其他各類場景中電化學(xué)儲能技術(shù)優(yōu)勢愈發(fā)明顯，或逐漸成為儲能新增裝機(jī)的主流。未來應(yīng)進(jìn)一步顯現(xiàn)，成本仍有較大下降空間，發(fā)展前景廣闊。電化學(xué)儲能主要分為鉛酸電池、鉛炭電池、鋰離子電池、鈉離子電池、鈉硫電池、液流電池等六類。截至2021年，在國內(nèi)電化學(xué)儲能市場中，鋰離子電池占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，市場份額達(dá)到89.7%。表2：電化學(xué)儲能分酸）中，兩極間會產(chǎn)生2V的電勢。比功率高;沒有易燃成分;安全度需保持在設(shè)計;安全性好20實(shí)際70年代開始就一直被用于住宅太陽能發(fā)電設(shè)施的別用電源，由于鉛酸電池成本低，可大規(guī)模生產(chǎn)，使用較為安全，因此早期的電化學(xué)儲能基本使用鉛酸電池。但由于鉛酸電池使用的鉛對環(huán)境有較大危害，且鉛酸電池充放電次數(shù)較低，普通的電池充放電次數(shù)在300-50010001000-4000之間此外，鋰離子電池還具有充放電速度快污染等優(yōu)近年來，各類儲能技術(shù)度電成本平準(zhǔn)化度電成本（LevelizedCostofEnergyLCOE，是對項(xiàng)目生命周期內(nèi)的成本和發(fā)電量先進(jìn)計算得到的發(fā)電成命周期內(nèi)的成本現(xiàn)/生命周期內(nèi)發(fā)電量現(xiàn)值相類似地，儲能的全生命周期成本即平準(zhǔn)化儲能成本（LevelizedCostofStorageLCOS。LCOS可以概括為一項(xiàng)儲能技術(shù)的全生命周期成本除以其累（OS量化了特定儲能技術(shù)和應(yīng)用場景下單位放電量的折（LCOE）類比，是進(jìn)行儲能技術(shù)成本比較的合（OM回收成本。圖2：平準(zhǔn)化儲能成本計算流程示意 具體計算公式以及涉及的指標(biāo)如下圖3：平準(zhǔn)化儲能成本計算公 投資成本容量成本成本，壓縮空氣儲能中儲氣室和儲熱系統(tǒng)的成本等。功率成本站中的水輪機(jī)，壓縮空氣儲能中的壓縮機(jī)和膨脹機(jī)等。如公式中所示，CE為隨容量變化的裝機(jī)成本，CP為隨功率變化的裝機(jī)成本，功率成本+容量成本=單位功率成本*儲能功率+單位容量成本*儲能容量=單位功率成本*儲能容量+單位容量成本*儲能容量充電成本：充電成本是計算度電成本的重要要素，但由于充電成本需要考慮電價本身，各地區(qū)差異化較大，很難比較。另外，不同類型電力能源上網(wǎng)電價也不相同，風(fēng)電、氣電、火電價格較貴，風(fēng)光實(shí)現(xiàn)評價上網(wǎng)。因此，如果僅從比較各類儲能技術(shù)的度電成本角度出發(fā)，可以統(tǒng)一不考慮其充電成本P存和釋放過程的成本。運(yùn)維成本：儲能的運(yùn)維成本主要包括這就人工、燃料動力、部件更換累計輸送電量：要計算儲能的度電成本，就要儲能系統(tǒng)全生命周期可以釋放多少度電或循環(huán)的次數(shù)。這其中涉及到儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)壽命T（年為單位循環(huán)次數(shù)t)、以及循環(huán)效率。表3：平準(zhǔn)化儲能成本（LCOS）計算公式涉及d舉例：一個5MW量為10MWh元η%率85%指充入100度電，由于轉(zhuǎn)化效率等因素，只放出85T年min(循環(huán)壽命/次/r%%第t年的運(yùn)維費(fèi)用（比元元為了對比各類儲能技術(shù)度電成本的變化趨先對各類技術(shù)到2030儲容量成本2020-2060年期間成本降幅約50%左右。這里我們假設(shè)2030年前儲能技術(shù)發(fā)展速度較快，后期隨著技術(shù)、設(shè)2020-2030年期間以上幾種儲能方式容量成本下降20%。鉛炭電池，由于材料成本（鉛）2020-20302020-2030年抽水蓄能容量成本上升10%2030年成本下降10%中假設(shè)2020-2060年其容量成本不變，這里我們也假設(shè)2020-2030年容量成本也保持不變。功率成本假設(shè)2020-203010%化學(xué)儲能功率成本下降20%。機(jī)械儲能方面，考慮到壓縮空氣儲能所用壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、儲氣、熱2030年下降至7500元/kW。氫儲能方面《適應(yīng)可再生能源消納地儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析》預(yù)計2020-2060年氫儲能功率成本下降超過50%，且可以通過固態(tài)氧化物燃料電池技合能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80%短期這里我們假設(shè)2020-2030年氫儲能功率成本下降10%。充放電效率方面《適應(yīng)可再生能源消納地儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分預(yù)計到2060年鋰離子、鈉離子電池保持較高充放電效率，最高達(dá)95%，液流電池、鉛炭電池其次，最高達(dá)90%左右。這里，我們假設(shè)短期內(nèi)到2030年鋰離子、鈉離子電池何科學(xué)地計算儲能系統(tǒng)的度電成一文中數(shù)據(jù)儲能成本的折現(xiàn)率為7%，每年的運(yùn)維費(fèi)用一般為初始投資成本的3%左右，這里我們也使用同樣的假表4：平準(zhǔn)化儲能成本計算量d命nTh次年%1414池181414818-18-181414池181414918-18-18-根據(jù)前文的假設(shè)，我們可以大致測算出各類儲能技術(shù)的度電成本。從現(xiàn)階（2020年）來看，各類儲能技術(shù)度電成本的排序從低到高分別是：抽水蓄能鋰離子電池<全釩液流電池<鉛炭電池<壓縮空氣<鈉離子電池<鈉硫電池<氫儲能。鈉離子電池儲能度電成本也處于1元/h到00成本從低到高排序或依次為：鋰離子電池<抽水蓄能<全釩液流電池<鉛炭電池<鈉離子電池壓縮空氣鈉硫電池<氫儲能。也就是說，若鋰離子電池容量成本、功率成本在2020-2030年能實(shí)現(xiàn)的下降，則到2030年其平準(zhǔn)化儲能度電成本將有望低于現(xiàn)階段最經(jīng)濟(jì)的抽水2030年能度電成本其次，氫儲能度電成本仍然處于較高水平。表5：2020、2030平準(zhǔn)化儲能成本202044848848元/00000000%AC-AC年7次第t%77777777%第t33533333元元元203044848848元/00000000%AC-AC年9次第t%77777777%第t33533333元元元 30以大型鋰離子電池儲能電站為例，100MW/200MWh是比較常見的配置，其中100MW是指對外充放電的功率，200MWh是指容量。一般可以理解為與理系統(tǒng)（ES，但由于占比較小，在我們的測算過程中暫不考慮。相比火電則更有優(yōu)勢。0.1-0.15元/w0.2送電成本則為0.3-0.35元/kwh。以國電電力為例，2022年1-6月平均上網(wǎng)電為0.35元/w。因此，若當(dāng)前儲能度電成本可以降低至0.2元/wh及以下，則區(qū)發(fā)電成本、上網(wǎng)電價不同，或存在一定差異性。4對于鋰電池儲能系統(tǒng)而言，充放電時常常與功率、容量相關(guān)。以目前的200h系統(tǒng)為例，若以100W功率放電，可以釋放2小時，如果以50MW功率放電，放電時長可以達(dá)到4小時。如果配置800h大容量的電芯也并非不可以，但由于電芯價格較貴，在鋰電池儲能EPC度電成本占比中近一半，因此風(fēng)險提裝機(jī)規(guī)模不及預(yù)期的風(fēng)險。目前儲能裝機(jī)規(guī)模擴(kuò)張主要受政府政策驅(qū)動，占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，市場份額超90%插圖目圖1：中國電力儲能市場累計裝機(jī)構(gòu) 圖2：平準(zhǔn)化儲能成本計算流程示意 圖3：平準(zhǔn)化儲能成本計算公 表格目表1：儲能的多種解決方 表2：電化學(xué)儲能分 表3：平準(zhǔn)化儲能成本（LCOS）計算公式涉及指 表4：平準(zhǔn)化儲能成本計算關(guān)鍵假 表