1 長時儲能定義及功能

　　長時儲能定義及標(biāo)準(zhǔn)

　　定義：長時儲能是在普通儲能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)跨天、跨月，乃至跨季節(jié)充放電循環(huán)的儲能系統(tǒng)。根據(jù)充放電時長長短，一般將儲能分為短時儲能和長時儲能兩大類。長時儲能具備為電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力支持，同時提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性的能力。

　　目前，國內(nèi)外對于長時儲能的充放電時長暫未達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。1)國外：2021年美國桑迪亞國家實驗室發(fā)布《長時儲能簡報》，把長時儲能定義為持續(xù)放電時間不低于4小時的儲能技術(shù)。同年，美國能源部發(fā)布相關(guān)報告，將其定義為額定功率下至少持續(xù)運行(放電)10小時的儲能系統(tǒng)。2)國內(nèi)：為了區(qū)分大規(guī)模建設(shè)的2小時儲能系統(tǒng)，一般把長時儲能定義為4小時以上的儲能技術(shù)。

　　長時儲能優(yōu)勢(一)：提升新能源消納能力

　　可再生能源發(fā)電滲透率越高，所需儲能時長越長。可再生能源發(fā)電具有間歇性的特點，主要發(fā)電時段和高峰用電時段錯位，存在供需落差。美國加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)評估加州的電力生產(chǎn)和需求時發(fā)現(xiàn)，隨著光伏裝機容量的逐年上升，一日凈負(fù)荷的彎曲程度越明顯，凈負(fù)荷的大幅波動會損害電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

　　因此隨著可再生能源的滲透率逐年上升，對平衡電力系統(tǒng)的負(fù)荷要求增加，而長時儲能可在更長時間維度上調(diào)節(jié)新能源發(fā)電波動，避免電網(wǎng)擁堵，增加清潔能源消納能力。根據(jù)《Long-Duration Electricity Storage Applications, Economics, andTechnologies》，當(dāng)風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)到50%-80%時，儲能時長需要達(dá)到10h以上。

　　長時儲能優(yōu)勢(二)：為電網(wǎng)提供靈活性

　　長時儲能有具備調(diào)頻優(yōu)勢。隨著新能源比例的逐步提升，用戶負(fù)荷、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等不確定性使得電力系統(tǒng)凈負(fù)荷波動加劇。傳統(tǒng)火電機組因爬坡約束和機組啟停限制難以快速并長期跟蹤負(fù)荷需求，而長時儲能兼顧儲能系統(tǒng)快速響應(yīng)特點及長期輸出能力有望成為調(diào)頻主力。

　　儲能系統(tǒng)靈活性在時間尺度上與電力系統(tǒng)安全性和容量充裕度存在耦合關(guān)系。針對不同的功能，所需的儲能系統(tǒng)持續(xù)時長存在顯著差異，因此一般需要在分鐘級、小時級、日級、季度級乃至年度級等多時間尺度上規(guī)劃電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一般，短時儲能側(cè)重于保證電力系統(tǒng)在瞬時擾動下保持平衡等電網(wǎng)安全性問題;長時儲能側(cè)重于實現(xiàn)峰谷時期供需匹配等經(jīng)濟(jì)性問題。且長時儲能技術(shù)也具備短時儲能的功能;反之則不成立。因此長時儲能的提供靈活性的綜合性能更優(yōu)。

　　長時儲能優(yōu)勢(三)：峰谷套利空間更大

　　峰谷套利是工商業(yè)儲能的一大盈利模式。在負(fù)荷低谷時，以較便宜的谷電價對儲能電池進(jìn)行充電;在負(fù)荷高峰時，由儲能電池向負(fù)荷供電，實現(xiàn)峰值負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，從峰谷電價中獲取收益。

　　根據(jù)現(xiàn)行的各省區(qū)的峰谷電價機制，峰時持續(xù)時間基本超過4小時。例如上海大工業(yè)兩部制夏季(7-9月)高峰時段為8：00-15：00及18：00-21：00，其中7-8月的12：00-14：00為尖峰時段。相較于短時儲能，長時儲能系統(tǒng)可更好地實現(xiàn)電力平移，將可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)移到電力需求高峰時段，起到平衡電力系統(tǒng)、規(guī)?；瘍Υ骐娏Φ淖饔?。

　　2 長時儲能發(fā)展現(xiàn)狀一覽

　　長時儲能是市場主力，儲能規(guī)?？焖僭鲩L

　　長時儲能是儲能市場主力軍。根據(jù)《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2023》，2022年全球已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模237.2GW，其中，抽水蓄能累計裝機同比下滑6.8%，占總裝機規(guī)模下降至79.3%。中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模59.4GW，占全球市場總規(guī)模的25%，年增長率38%，抽水蓄能累計裝機占比77.1%。以抽水蓄能、熔融鹽儲熱、鋰電儲能為代表的長時儲能技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位。

　　中國儲能規(guī)模持續(xù)增長。2022年中國電力儲能累計裝機規(guī)模達(dá)59.4GW，相較于2018年增長51.1%，預(yù)計2025年裝機規(guī)模將達(dá)到64.06GW，總體保持穩(wěn)定增長態(tài)勢。

　　發(fā)展歷程：循序漸進(jìn)，正逐步向產(chǎn)業(yè)化降本過渡

　　以我國為例，將風(fēng)光發(fā)電量作為劃分點，長時儲能發(fā)展主要分為三個階段。 (1)2021年以前：即長時儲能技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略窗口期。該階段的儲能主力仍為原有的存量機組，而抽水儲能等項目還在規(guī)劃建設(shè)中，此時長時儲能出現(xiàn)，彌補主流技術(shù)的不足; (2)2025-2030年：即長時儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的降本時期。該階段除了已經(jīng)穩(wěn)定使用的存量機組以外，還逐步投入運營大量的抽水蓄能，同時對未來的新型儲能時長也提出了更高要求; (3)2030年以后：傳統(tǒng)儲能方式受限，不再符合新型電力系統(tǒng)的要求，長時儲能等新技術(shù)將替代傳統(tǒng)儲能方式成為時代主流。

　　海外現(xiàn)狀：政府注入資金支持，開發(fā)商踴躍投資

　　國外加碼長時儲能政策支持，全球長時儲能市場火熱。例如：1)美國能源部從2018年起就不斷地投入資金，支持長時儲能的技術(shù)研發(fā)，其目標(biāo)是在2030年把儲能成本降低到5美分/度電以內(nèi);加州作為長時儲能最活躍地區(qū)之一，在2020年就發(fā)出了標(biāo)書采購50MW/4GWh的8小時長時儲能系統(tǒng)，在2022年到2023年預(yù)算中計劃提供3.8億美元進(jìn)一步支持長時儲能部署。2)英國政府為24個不同技術(shù)類型的長時儲能技術(shù)提供了6800萬英鎊的競爭性融資資金支持，并于2021年初啟動了總投資1億美元的長時儲能示范競賽;歐洲投資銀行管理的歐盟創(chuàng)新基金項目發(fā)展援助(PDA)從15個被定義為大規(guī)模清潔能源項目中選擇了重力儲能和熱儲兩個長時儲能項目進(jìn)行支持，每個項目投資超過750萬歐元。

　　國內(nèi)現(xiàn)狀：政策支持，確立長期發(fā)展趨勢

　　國內(nèi)中國政府已出臺多項相關(guān)政策和法規(guī)以促進(jìn)長時儲能技術(shù)的發(fā)展。在針對新能源消納和系統(tǒng)調(diào)峰問題，我國將推動大容量、中長時間尺度儲能技術(shù)示范，同時部署了全釩液流電池、鐵鉻液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲熱、氫儲能等多種類別長時儲能技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)。國家科技部發(fā)布的《“十四五”國家的重點研發(fā)計劃》提出為代表各種長時間儲能多種儲能技術(shù)提供了研發(fā)的資金支持，重點包括超長時間尺度儲能技術(shù)3項：100MW級先進(jìn)壓縮空氣儲能技術(shù)、新一代液流電池儲能技術(shù)、寬液體溫域高溫熔鹽儲熱技術(shù);中長時間尺度儲能技術(shù)4項：低成本長壽命錳基儲能鋰離子電池、有機儲能電池、水系金屬離子儲能電池、百兆瓦時級鈉離子電池儲能技術(shù)。

　　3 長時儲能主要技術(shù)分類及市場分析

　　長時儲能技術(shù)分類

　　長時儲能技術(shù)可以分為機械儲能、化學(xué)儲能、熱儲能以及氫儲能四大主線。機械儲能包括壓縮空氣、抽水儲能、重力儲能;電化學(xué)儲能根據(jù)材料不同分為鋰離子電池、鈉電池、鉛蓄(碳)電池和液流電池儲能;熱儲能主要為熔鹽儲能。其中，抽水儲能和鋰離子電池儲能發(fā)展較為領(lǐng)先。 各儲能技術(shù)路線對比：抽水蓄能和壓縮空氣儲能具備大規(guī)模運行的能力;氫能前景廣闊，有較大降本空間;電池儲能的設(shè)備協(xié)調(diào)能力較強，因此有較大的耦合潛力。

　　抽水儲能：發(fā)展前景良好，仍為最主要長時儲能模式

　　2022年我國抽水蓄能總裝機規(guī)模達(dá)4579萬千瓦，是2012年底的2.2倍以上，規(guī)模位居世界首位。中國抽水蓄能行業(yè)市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，2021年達(dá)到263億元，預(yù)計2026年將達(dá)到499.8億元。2022年我國投產(chǎn)28臺抽水蓄能機組，合計880萬千瓦。根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計與數(shù)據(jù)中心預(yù)測，2023年抽水蓄能總裝機規(guī)模將超過5000萬千瓦。 從“十四五”規(guī)劃實施至2023年2月16日，國內(nèi)已核準(zhǔn)抽水蓄能電站共計67個項目，裝機規(guī)模合計為9219.1萬千瓦，項目投資金額合計約為6116億元。根據(jù)《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2030年我國要投產(chǎn)抽水蓄能總規(guī)模1.2億千瓦左右，到2035年我國抽水蓄能總裝機規(guī)模將達(dá)到3億千瓦，儲能資源充足。

　　壓縮空氣儲能：儲能裝機規(guī)模迅速擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)化速度開始加快

　　中國壓縮空氣儲能行業(yè)目前處于高速增長階段。2021年全國累計裝機規(guī)模182.5MW，市場規(guī)模達(dá)12.8億元，2022年市場規(guī)模達(dá)18.4億元。據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年已有20個壓縮空氣儲能示范項目簽約，已公開的儲能規(guī)模可達(dá)7.98GW。 未來壓縮空氣儲能市場有望保持高速增長態(tài)勢。壓縮空氣儲能當(dāng)前在儲能市場中的滲透率較低，仍在1%以下。壓縮空氣儲能具有規(guī)模大、壽命長、建設(shè)周期短、站址布局相對靈活等優(yōu)點，有望成為抽水蓄能在大規(guī)模儲能電站領(lǐng)域的重要補充，滲透率有所提升，行業(yè)規(guī)模也將受益于儲能市場整體規(guī)模的擴(kuò)張而水漲船高。

　　重力儲能：高行業(yè)壁壘，部分龍頭率先進(jìn)入商用階段

　　中游儲能系統(tǒng)集成商未來是產(chǎn)業(yè)鏈主角。產(chǎn)業(yè)鏈上游以建設(shè)原材料(水泥、金屬、鋼鐵等)和裝備為主，中游為儲能系統(tǒng)集成商，下游應(yīng)用分布在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)。 重力儲能行業(yè)尚未進(jìn)入全面商業(yè)化階段，資本壁壘與技術(shù)壁壘較高。目前國內(nèi)外的重點企業(yè)主要有Energy Vault、Gravitricity和中國天楹等。

　　鈉離子電池：加速產(chǎn)業(yè)化，成本降低后將迎來快速發(fā)展

　　目前鈉離子電池市場存量有限，但未來有望持續(xù)增長。根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)，2022年我國現(xiàn)有鈉離子電池的市場裝機量約2GWh。但一方面，未來隨著寧德時代、湖南立方、海四達(dá)等企業(yè)的鈉離子項目逐步落地，我國鈉離子電池的合計規(guī)劃產(chǎn)能將在2025年底達(dá)到275.8GWh;另一方面，從全球范圍來看，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)正在向商用化領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，規(guī)?；潭炔粩鄶U(kuò)大，市場份額不斷擴(kuò)大。 實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化仍然需要產(chǎn)業(yè)鏈完善與成本下降。由于鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈培養(yǎng)和理論低成本水平達(dá)成仍然需要較長的時間，其大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需等到2025年后。

　　氫儲能：消納優(yōu)勢與規(guī)模經(jīng)濟(jì)顯著，系統(tǒng)效率及成本有待降低

　　氫儲能與其他儲能方式相比，在能量維度、時間維度和空間維度上具有突出優(yōu)勢，可在長時儲能中發(fā)揮重要作用。在用電低谷期時，可通過利用低谷期富余的新能源電能進(jìn)行電解水制氫，儲存起來或者供下游產(chǎn)業(yè)使用;在用電高峰期時，儲存起來的氫能可利用燃料電池進(jìn)行發(fā)電并入公共電網(wǎng)。

　　熔鹽儲熱：安全持久但經(jīng)濟(jì)性與能量轉(zhuǎn)換效率受限

　　熔鹽儲熱屬于熱儲能，裝機規(guī)模較大，且安全環(huán)保，使用壽命通常在25年以上;作為儲熱介質(zhì)的熔融鹽使用溫度范圍廣，傳熱性能好、飽和蒸汽壓低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適用于光熱電站中。但與電化學(xué)儲能相比，熔鹽儲能能量轉(zhuǎn)化效率較低，且初始投資成本高。

　　4 重點公司分析

　　抽水儲能—浙富控股：國內(nèi)水電設(shè)備制造龍頭

　　水電板塊是浙富控股集團(tuán)的主營業(yè)務(wù)之一，公司已經(jīng)成為中國最大的民營水電設(shè)備制造商及水電開發(fā)一體化服務(wù)供應(yīng)商，也是中國三大水電設(shè)備制造企業(yè)之一。2022年公司營業(yè)收入達(dá)到167.8億元，同比增長18.56%，歸母凈利潤達(dá)到14.7億元，相較于上一年度有所下降。

　　浙富水電公司全資子公司浙富水電主要從事大中型成套水輪發(fā)電機組的研發(fā)、設(shè)計、制造與服務(wù)，產(chǎn)品涵蓋貫流式水輪發(fā)電機組、軸流式水輪發(fā)電機組和混流式水輪發(fā)電機組三大機型，以及抽水蓄能發(fā)電機組、水電工程機電總承包以及電站機電設(shè)備總承包項目等。2022年公司新簽水電業(yè)務(wù)訂單共計 8.12 億元。

　　壓縮空氣儲能—開山股份：中上游壓縮機設(shè)備提供商

　　開山股份圍繞壓縮機業(yè)務(wù)，涉足了工業(yè)用空壓機、礦山用空壓機、螺桿膨脹發(fā)電機、工藝氣體壓縮機等多個領(lǐng)域。2022年公司營業(yè)收入達(dá)到37.54億元，同比增長7.73%，歸母凈利潤達(dá)到4.09億元，同比增長34.58%。 設(shè)備開發(fā)設(shè)計技術(shù)成熟。公司是國內(nèi)唯一可以做到每個功率段(5.5-630kW)的螺桿空壓機都達(dá)到一級能效的制造商。2022年開始，公司開始陸續(xù)推出擁有發(fā)明專利保護(hù)的第四代螺桿主機。該系列產(chǎn)品的能效將比一級能效標(biāo)準(zhǔn)還要高出5-10%。除具備螺桿機主機自主設(shè)計能力外，公司還具備螺桿膨脹發(fā)電機、工藝氣體壓縮機等的設(shè)計能力。 壓縮機與膨脹機在壓縮空氣儲能成本中占相當(dāng)比重。空氣壓縮機和膨脹機是壓縮空氣儲能核心設(shè)備，兩者各占比20%左右，壓縮空氣儲能需求上升利好中上游設(shè)備提供商。

　　鋰電儲能—比亞迪：儲能產(chǎn)品全棧自研，實現(xiàn)儲能全產(chǎn)業(yè)鏈布局

　　公司實現(xiàn)全部件自研。2008年進(jìn)入儲能領(lǐng)域。2021年，比亞迪儲能電池(不含基站、數(shù)據(jù)中心備電電池)全球出貨量名列中國企業(yè)第三，僅次于寧德時代和鵬輝能源。在儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了電池、 PCS 、BMS和EMS等全業(yè)務(wù)制造領(lǐng)域覆蓋，且從電芯到PCS、BMS等核心部件基本為自主研發(fā)生產(chǎn)。 打通了能源從獲取、存儲到應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈。比亞迪主要從事磷酸鐵鋰電池的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售，與磷酸鐵鋰電池上游材料廠商共同建廠，穩(wěn)定上游原材料。在中游研發(fā)與生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。下游具備儲能系統(tǒng)集成實力，比亞迪汽車換下來的電芯可以用作儲能電池，并通過比亞迪儲能電站實現(xiàn)應(yīng)用端的推廣變現(xiàn)。

　　氫儲能—京城股份：高壓氣瓶純正標(biāo)的，盈利能力逐步改善

　　京城股份主營業(yè)務(wù)為氣體儲運業(yè)務(wù)。主要產(chǎn)品包括LNG氣瓶、CNG氣瓶、鋼質(zhì)無縫氣瓶、氫燃料電池用鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶等，憑借氣體儲運多年積累的技術(shù)經(jīng)驗，公司2021年開始布局車載儲氫瓶生產(chǎn)，2022年公司氣體儲運產(chǎn)品營收達(dá)11.6億元，占總營收達(dá)到84.76%。背靠氫氣儲運核心技術(shù)，大力發(fā)展儲氫瓶業(yè)務(wù)。公司擁有規(guī)?？捎^、技術(shù)水平先進(jìn)的鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞復(fù)合氣瓶的設(shè)計測試中心及生產(chǎn)線。所生產(chǎn)的35MPaⅣ型儲氫氣瓶已批量應(yīng)用于氫燃料電池汽車、燃料電池備用電源領(lǐng)域。