空气压缩储能与水蓄能的对比「压缩空气储能电站」

时间：2023-04-24 11:25:03来源：搜狐

今天带来空气压缩储能与水蓄能的对比「压缩空气储能电站」，关于空气压缩储能与水蓄能的对比「压缩空气储能电站」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

（报告出品方/作者：天风证券，李鲁靖、朱晔）

储能行业：电力转型带动储能需求高速增长，政策刺激下储能装机有望迎来快速放量

储能需求——电力转型带动储能需求高速增长

在政策持续刺激下，新能源发电增长势头强劲。根据《“十四五”可再生能源发展规划》，十四五期间可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过 50%，风电和太阳能发电量实现翻番。①存量市场中， 2022Q1风电和光伏在社会总用电量中的占比分别为 8.99%、 4.55%，合计仅有 13.54%，仍有较大的提升空间；②增量市场中，2021 年国内新增风电、光伏发电量在全国新增发电量中占比分别为 23.58%、 7.92%，合计为 31.50%，距离 50%的政策目标仍有较大的差距。因此，未来几年新能源发电大概率将维持强劲的增长势头。

随机性间歇性波动性，新能源发电需搭配储能投入使用。风电、光伏等可再生能源无法像传统化石能源发电随时间稳定输出，而是具有随机性、间歇性与波动性，这意味着需要储能系统介入调节，起到电力调峰、平滑发电出力、系统调频、备用容量等作用，以缓解电力需求供给不匹配所导致的种种问题。因此，新能源发电有望带动储能产业同步实现快速增长。

政策力度——鼓励政策频出，配储比例约10%-15%

短期内政策刺激力度较大，有望加速推动储能产业由政策导向切换为市场导向。据北极星储能网统计，截至2022年5月30日已有23省区发布新能源配储政策。其中多地市对分布式光伏提出配套建设储能的要求，且以山东枣庄配储规模要求最高，为装机容量15%～30%建设储能，且时长2～4小时。此前，仅有内蒙古2021年保障性并网集中式风电、光伏发电项目优选结果中提出按15%～30%配储，储能时长2小时。通过对已出台政策文件的观察分析，一般情况下，储能的配置比例在10%-15%之间。

技术路径——新型储能技术逐渐成熟，渗透率迅速提升

机械储能与电化学储能的技术特点、适用场景各有不同。机械储能：以抽水蓄能和压缩空气储能为代表，特点为大规模能量吞吐，功率大、建设周期长，适用于削峰填谷与负荷调节。电化学储能：以锂离子电池为代表，功率小于机械储能、建设周期短、效率较高，适用于平滑发电与二次调频等场景。

装机容量预测——国内储能2025年达109.15GW，2030年达270.90GW

国内发电侧储能需求测算：预计2022年上半年国内储能总需图：风电、光伏及其他发电方式的装机量预测（单位：GW）求为141.02GW；2025年、2030年储能总需求分别有望达到 198.46、301.00GW。测算主要基于以下假设： 1）根据全球能源互联网发展合作组织发表的《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》，预计中国2025年、 2030年各类电力装机容量如右图所示。2）据《新能源场站配置储能收益测算与经济性分析》一文分析，风电、光伏最佳储能配比为11%、15%。 3）火储调频项目通常按照机组额定出力的3%配置储能，考虑到除风电光伏以外的其他发电方式仍以火电为主，我们假设其他发电方式的储能配比为3%。

抽水蓄能：两部制电价改革推进市场化，利润空间有望迎来提升

抽水蓄能——大规模调节能源的首选储能方式

抽水蓄能电站主要利用高低水位势能差实现电网负荷的调节。抽水蓄能电站主要由处于高、低海拔位置的上、下水库，以及发电装置和厂房、控制中心组成，是利用电力负荷低谷时的电能自下水库抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。抽水蓄能电站可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，是技术成熟、使用经济、运行环保的大规模优质储能装置。

抽水蓄能技术较为成熟，是大规模调节能源的首选储能方式。抽水蓄能具有技术成熟、反应快速灵活、单机容量大、经济性较好等优点，是缓解系统调峰压力的最有效手段之一，可以快速稳定系统频率，可以调相运行，可以稳定系统电压，是电力系统事故备用电源，能作为电网黑启动电源，是大规模调节能源的首选。

产业链——抽水蓄能技术成熟，已形成较完善的产业链

国内抽水蓄能发展较为成熟，已形成较为完善的产业链。我国抽水蓄能电站的发展始于20世纪60年代后期，目前已积累了丰富的的抽水蓄能电站建设经验，掌握了较先进的机组制造技术，抽水蓄能机组设备的国产化进程正在加快，设备安装水平也在继续提高。通过一批大型抽水蓄能电站建设实践，基本形成涵盖标准制定、规划设计、工程建设、装备制造、运营维护的全产业链发展体系和专业化发展模式。 1）上游——机电设备：主要包括水轮机、发电机、水泵、变压器以及监控系统、调速系统等，其中核心设备为水轮发电机组，国内主要生产企业为哈尔滨电气、东方电气，两家市占率合计达95%以上。 2）中游——建设工程：分为电站规划设计建设与电站运营两部分，中国电建在国内抽水蓄能规划设计市场的份额约占 90%，承担建设项目市场的份额约占80%，是国内抽水蓄能规划设计建设的龙头； 3）下游——电网系统：抽水蓄能电站接入电网系统，服务于工业用电、商业用电、居民用电等部门，起到调峰、填谷、调频、调相、储能、事故备用等关键作用。

市场空间测算——有望拉动投资638亿元/年

十四五期间，各省拟建设的抽水蓄能电站项目共有110个，总装机容量 136.48GW，总投资6474.31亿元，计算得出单位容量的投资额为51.26 亿元/GW（仅计算已公布投资额的项目）。 2025年之前预计建成的项目共有18个，总装机容量27.3GW，总投资 1583.09亿元，计算得出单位容量的投资额为57.99亿元/GW。全部项目如期建成的情况下，2025年国内抽水蓄能装机量将达到64.87GW，将超额完成政策文件指引62GW的装机量目标。

计价机制的变革——抽水蓄能两部制电价逐步向市场化迈进

目前国内抽水蓄能计价机制主要采用单一容量电价和两部制电价。 2021年4月发改委发布了《进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》，明确了未来抽水蓄能电站的计价方式将以两部制电价为主，并积极推动两部制电价的市场化。

两部制计价的收益测算——以华东天荒坪项目为例

国网新源是国家电网公司直属单位，2005年3月正式表：国网新源的抽水蓄能运营数据与财务数据成立，主要负责开发建设和经营管理国家电网公司经营区域内的抽水蓄能电站和常规水电站，公司收入基本都来源于抽水蓄能业务。2021年国网新源抽水蓄能装机容量23.72GW，国内市占率达到63.14%。

截至 2022 年 3 月末，国网新源已投产 22 个抽水蓄能电站，总容量24.32GW。两部制电价：华东天荒坪、北京十三陵等9家电站实行两部制电价，装机容量10.82GW；单一容量电价：其余13个项目执行单一容量电价制度，装机容量13.50GW。

压缩空气储能：效率提升成本下降，商业化推广蓄势待发

压缩空气储能——新技术推广使效率显著提升，商业化前景美好

压缩空气储能系统：压缩空气储能系统是以高压空气压力能作为能量储存形式，并在需要时通过高压空气膨胀做功来发电的系统。该系统的工作过程可分为储能和释能两个环节。 1）储能环节：压缩空气储能系统利用风/光电或低谷电能带动压缩机，将电能转化为空气压力能，随后高压空气被密封存储于报废的矿井、岩洞、废弃的油井或者人造的储气罐中； 2）释能环节：通过放出高压空气推动膨胀机，将存储的空气压力能再次转化为机械能或者电能，传统的压缩空气储能系统在释能阶段需要在燃烧室内燃烧化石燃料来加热空气，以实现利用空气发电的功能。传统空气储能技术发展受限，效率提升空间有限。传统压缩空气储能系统依赖于化石燃料和大型储气室，且系统效率较低，例如德国Huntorf压缩空气储能电站效率仅为42%，美国Mcintosh电站能量效率约为54%，其发展和应用受到限制。

产业链——国内技术领先全球，国产设备制造商有望从中受益

压缩空气储能的产业链。 1）上游——设备、资源供应：核心设备包括空气压缩机、透平膨胀机、蓄热换热系统等，此外还需要储气盐穴资源等。设备制造的主要参与企业包括陕鼓动力、金通灵、沈鼓集团、杭氧股份、川空等；拥有盐穴资源的主要企业包括苏盐井神、中盐化工、雪天盐业等。 2）中游——技术提供与项目建设：目前国内压缩空气储能的技术积累与项目建设已做到全球领先。主要的技术提供方是中科院热物理研究所下属的中储国能，以及清华大学等高校；项目建设的参与企业则包括中国能建、中国电建等施工单位。 3）下游——电网系统：压缩空气储能电站接入电网系统，服务于工业用电、商业用电、居民用电等部门，起到调峰、填谷、调频、调相、储能、事故备用等关键作用。

商业化进展——效率提升成本下降，规划总装机量达5.38GW

据我们的不完全统计，目前国内已建成/已开工的项目共有9个，总装机容量为 682.5MW。已建成/已开工的九个项目分别是：安徽芜湖500kW压缩空气储能示范项目、贵州毕节10MW压缩空气储能示范项目、同里综合能源服务中心内500kW液态空气储能示范项目、山东肥城10MW压缩空气储能调峰电站项目（一期）、金坛盐穴60MW压缩空气储能项目、张家口100MW压缩空气储能示范项目、湖北应城世界首台300MW压缩空气储能示范工程、河南平顶山200MW先进压缩空气储电站项目、廊坊1.5MW超临界压缩空气储能示范项目。可以看出随着技术的发展，压缩空气储能的效率在不断地提升，装机容量也在不断提升，规模效应使得单位成本出现明显下降（后文会详细分析）。

装机量预测——累计装机：2025年达6.75GW，2030年达43.14GW

压缩空气储能有望形成对抽水蓄能的补充替代：1）功能相似度较高，存在替代关系：压缩空气储能与同属机械储能的抽水蓄能一样，二者应用场景都是大规模能量吞吐，都主要用于削峰填谷、负荷调节，功能上重合度较高；2）成本和效率已具备商业化条件：目前压缩空气储能成本和效率已经与抽水蓄能相当，考虑到目前仅处于商业推广初期，未来成本仍有下降空间；3）建设周期较短：相比于抽水蓄能，新型压缩空气储能在建设周期和投资成本上更具优势，抽水蓄能建设周期为6—8年，新型压缩空气建设周期仅为1.5—2年，且不涉及移民搬迁问题。

重点公司分析

东方电气：水轮发电机组市占率近半，受益抽水蓄能放量的核心标的

东方电气：国内发电设备制造领先企业。东方电气作为国家重大技术装备国产化基地、国家级企业技术中心，拥有中国发电设备制造行业中一流的综合技术开发能力，具备了大型水电、火电、核电、气电、风电及太阳能发电设备的开发、设计、制造、销售、设备供应及电站工程总承包能力。

归母净利润稳健增长，归母净利率持续提升。2021年，实现收入467.56亿元，同比 29.02%；实现净利润22.89亿元，同比 22.93%；毛利率、净利率分别为17.29%、4.90%。2022H1，实现收入273.23亿元，同比 23.00%；实现净利润17.74亿元，同比 31.59%；毛利率、净利率分别为16.42%、6.49%。归母净利率呈现持续提升态势，归母净利润稳健增长，2017-2021年CAGR为 35.80%。

陕鼓动力：国产大型透平设备龙头，压缩空气储能领域业务静待花开

陕鼓动力：国内公司是我国重大装备制造企业，是为石油、化工、冶金、空分、电力、城建、环保、制药和国防等国民经济支柱产业提供透平机械系统问题解决方案及系统服务的制造商、集成商和服务商。目前公司形成了“能量转换设备制造、工业服务、能源基础设施运营”三大业务板块。

金通灵：与中科院热物理研究所合作紧密，客户资源得天独厚

金通灵：公司一直专注于离心风机领域，以“服务制造服务”的业务模式向用户提供风系统需求分析、风系统研发设计、离心风机产品制造、风系统节能改造等端到端完整的全生命周期的风系统解决方案。公司主要产品有大型工业鼓风机、通风机、煤气鼓风机、焦炉鼓风机、多级高压离心鼓风机、单级高速离心鼓风机等五十多个系列，四百多种规格的节能离心风机产品，广泛应用于钢铁冶炼、火力发电、新型干法水泥、石油化工、污水处理、余热回收、煤气回收及核电等领域。

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