2022年储能温控行业专题分析 电化学储能温控有望进入高速增长期

  • 来源:中信证券
  • 发布时间:2022/10/27
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全球储能市场快速发展,温控设备趁势而起

储能发展进入快车道,电化学储能有望成为主流

储能解决新能源发电占比提升引起的电力供需失衡,政策有望驱动储能行业进入发展 快车道。储能能够解决新能源发电间歇性、波动性,以及电力生产、用电需求的失衡问题, 具体应用场景可划分为发电侧、电网侧、用户侧。近年来国家、地方出台相关政策推动储 能市场发展,主要是:1)优化峰谷电价机制、建立尖峰电价机制;2)鼓励发电企业自建 储能,增加调峰能力;3)引导市场主体多渠道增加可再生能源并网规模。

在具体配置比例、配套目标方面,国家出台政策引导产业投资储能发展。2020 年来 我国各省出台鼓励或强制要求新能源配套储能的相关政策,规定新能源发电侧配储的比例 为 5%~20%;2021 年 8 月,国家发改委、能源局明确调峰资源按 15%功率(20%优先)、 4 小时以上要求配建调峰能力。2021 年 7 月,国家发改委和国家能源局印发《关于加快推 动新型储能发展的指导意见》,提出到 2025 年实现新型储能装机规模 30GW 以上的发展 目标。2022 年 2 月,国家发改委、能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,提 出到 2025 年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,新型储能技术创新能力显著 提高,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式基本成熟;到 2030 年,新型储能全面市 场化发展。

各省出台鼓励或强制要求新能源配储政策,配储比例为 5%~20%。为推动国内能源 绿色低碳转型,助力实现“碳达峰、碳中和”目标,解决新能源装机占比提升带来的电力 供给不稳定和对电网冲击等问题,各地政府积极响应和提出新增发电项目的强制配储要求, 配储比例在 5%-20%,配储时长为 2-4 小时。我们认为在政策推动下,未来几年国内储能 装机将迎来持续快速增长。

中国储新比低于全球平均水平,发展空间较大。在“双碳”政策驱动下,光伏、风电 等新能源发电占比将显著提升。储能作为配套系统,发挥的作用主要是保持电压频率稳定、提供可靠备用电源、增强系统并网运行可靠性、提高风光发电利用率,市场规模有望受益 新能源发电占比提高。从储能与新能源比例来看,可以看出:1)比例一直处于下降通道, 储能发展一直慢于新能源,我们认为有可能是因为储能成本较高所致;2)我国储新比一 直低于全球平均水平,我们认为有可能是配套成本较高、峰谷价差较小致收益低所致。随 着政策支持、收益提升,未来我国储新比有望触底回升。

电化学储能温控有望进入高速增长期

电化学储能有望成为储能装机增长主力

中国储能以抽水蓄能为主,电化学储能占比较低。当前主流的储能形式有抽水蓄能和 电化学储能,抽水蓄能具有寿命长、单位投资少的优点,但对环境资源要求较高,适合开 发的地形会越来越少;电化学储能具有容量配置灵活、场地限制较小、响应快等优点,但 目前单位成本较高,并且存在一定的安全隐患。目前电化学储能占比较低,根据CNESA全球储能项目库,截至2021年,中国电化学储能占12.1%,比2020年提升4.6个百分点,未来随着补贴、峰谷电价套利等收益提升政策推动,电化学储能市场有望快速增长,占比有望逐年提升。

储能主要应用在 B 端消纳、平滑波动需求上,配套在发电侧集中式新能源并网、电网侧、工商业峰谷套利。电化学储能在发电侧,用于集中式新能源并网,平滑新能源发电出力、减少弃风弃光等;在电网侧(辅助服务),用于系统调峰、调频、缓解电网阻塞等;在用户侧,用于工商业削峰填谷、加快需求侧响应、降低能源成本等。B 端应用场景配套的储能电池容量和功率更大,对散热要求较高,出于对安全和使用寿命考虑,需要配备储能温控系统;C 端居民自发自用、峰谷套利,电池容量和功率小,依靠电池 BMS 系统进行温控即可。

2022 年上半年电化学储能发展迅速,Q2 装机环比大幅增长。根据中国化学与物理电 源行业协会储能应用分会产业政策研究中心(CIAPS),2022 年上半年我国并网、投运的 电化学储能项目总数为 51 个,相比去年同期增加 4 个,装机总规模为 391.7MW/919.4MWh, 而 2021 年上半年装机规模为 230.2MW/352.0MWh;分季度看,2022 年第二季度电化学 储能项目并网投运个数为 37 个,较第一季度的 14 个增加 23 个,第二季度电化学储能装 机规模为 341.0MW,环比 Q1 增长 573%,较第一季度有较大幅度提升。

电化学储能市场空间大,装机有望迎来高速增长期。全球和中国电化学储能累计装机 规模均处于快速增长阶段,根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟 (CNESA),截至 2021 年底,全球电化学储能累计装机规模 24.1GW,同比增长 69.1%; 中国电化学储能累计装机 5.5GW,同比增长 68.5%。在 2021 年新增储能装机中,电化学 储能占比达 73%,发展势头强劲。根据 CNESA 在《储能产业研究白皮书 2022》中保守 预计 2022 年,中国电化学储能市场新增装机规模达到 3.3GW, 到 2025 年规模将达 12.94GW,对应 2022 年至 2025 年,电化学储能新增装机年均复合增长率为 77%;理想 情况下预计2022年中国电化学储能市场新增装机规模达4.66GW,2025年规模达23.1GW, 对应年均复合增速 91%。

温控设备是电化学储能系统核心部件之一

温控设备是电化学储能系统核心部件之一,起到防止电池着火、延长使用寿命的作用。 温控设备利用传热和制冷的原理,将一个或多个换热设备和传热介质、控制元件进行组合, 以实现对储能系统产热部位进行冷却的目的,保持电池及其周围环境的温度恒定。储能系 统内部容易出现电池产热、温度分布不均匀等问题,温控设备通过对电化学储能电池降温, 使得储能系统处于最佳的工作温度,达到防止过热着火和延长使用寿命的目的。电池储能 对温控系统的温度均匀性、环境适应性、可靠性、能效比和寿命有着较高的要求。

电化学储能温控系统主要分为风冷、液冷。风冷以空气为介质,利用对流换热降低电 池温度,分为自然风冷和强制风冷,强制风冷需要额外安装风机、风扇等辅助设备。液冷 以水、乙二醇水溶液、空调制冷剂等液体为介质,通过对流换热带走热量,分为直接接触 (电池单体或者模块沉浸在液体中)和间接接触(在电池间设置冷却通道或者冷板)。冷 却系统需要与储能系统进行通讯,以便实现集中控制、联网控制和智能控制。

风冷、液冷将长期共存,液冷占比将不断提升

风冷适合功率、储能容量小的场景,液冷适合功率大、散热要求高的场景。当前电化 学储能温控主要分为风冷和液冷。风冷主要应用在通信基站、小型地面电站等功率密度相 对较小的储能领域,具有方案成熟、结构简单、易维护和成本低等优点,缺点在于空气比 热容低,导热系数低。液冷系统广泛应用于风光发电储能、电网储能、工商业储能等发热 量大的场景,具有电池单体温差更小、寿命更长、换热系数高、比热容大、冷却速度快、 占地小、散热系统效率更高,冷却均匀性好、可长时间大倍率充放电、能耗及故障率更低 等优点,并且液体比热容不受海拔和气压影响,适用范围更广。

液冷优势明显,未来液冷占比有望快速提升。过去电化学储能需求量、容量较小,一 般不配备温控系统或选择风冷。风冷的优点是结构简单,成本较低,但散热效率低,更适 合小型电站、通信基站等产热率相对较低的储能领域,而且散热器易受到雨水、沙子等影 响,寿命减少、耐候性较差。液冷换热系数高、比热容大、冷却速度快,可快速有效降温,且结构紧凑,占地小,不受海拔和气压影响,适用范围更广。随着电化学储能需求量、容 量越来越大,液冷的占比有望逐步提升。随着储能电站大型化、高功率、高密度和运行环 境复杂化的趋势,未来液冷占比有望快速提升。

漏液等安全隐患解除,液冷渗透有望加速

漏液等安全问题解除,大幅降低使用风险。2019 年前,储能温控全部采用风冷系统, 2019 年底开始有头部电池厂布局液冷系统,但整体节奏比较缓慢,主要是下游客户对液 冷认识不足,担心液冷漏液问题,以及在小容量储能电池上配套液冷成本过高。液冷系统 比风冷复杂,通过液冷板对电芯精准降温,随着漏液等安全问题解决,以及零部件防护性 能的提升,使用风险大幅降低,今年主流储能厂商均开始研发液冷系统。

宁德时代、阳光电源、比亚迪、远景能源等企业陆续推出了液冷温控方案。配备液冷 的储能系统具有一体化、智能化、高能量密度的特点,减少占地面积、节约建设和运维成 本。比如宁德时代推广的户外液冷电柜,可实现长期高可靠性、高稳定性,减少占地面积 达 35%,并可不停机分区维护,实现灵活运维。优势主要是靠近热源、温度均匀、能耗低, 同时也比风冷更适合户外的环境,户外液冷电柜可广泛应用于光伏储能、风电储能、电网 储能、商业储能等多种储能场景。

液冷系统有望成为储能厂商核心卖点

不同储能厂商打造差异化温控系统,有望成为核心竞争力。不同储能厂商联合温控供应商,定制化设计符合要求的温控产品,主要差别在于尺寸、形态、参数指标、数据采集、防腐性、抗震等等要求。储能厂商纷纷发布自主开发的液冷产品,比如宁德时代的EnerOne、EnerC 系列,阳光电源的PowerTitan、PowerStack系列,天合储能的液冷户外电池柜等 等,均根据自身产品的特点和客户使用环境,开发出具有自身特点的液冷系统。我们认为 随着储能行业进入的企业越来越多,竞争加剧,企业对液冷系统的重视程度也在逐步提高, 纷纷打造匹配自身产品的高级别液冷体统。我们认为高效、安全和降低储能系统全生命周 期成本的液冷系统将成为客户选择的重要依据,即液冷系统有望成为储能产品的核心竞争 力之一。

我们预计 2025 年中国电化学储能温控市场规模有望达

22.8-40.8 亿元 我们预计 2025 年中国电化学储能温控市场规模达 22.8 亿元(保守场景)、40.8 亿元 (理想场景)。根据 CNESA 对中国 2022-2025 年电化学储能市场保守、理想场景的预测, 通过对储能时长、风冷液冷占比、单 GWh 成本等方面假设,我们预计电化学新增装机保 守场景、理想场景下,2025 年中国电化学储能温控市场规模达 22.8 亿元、40.8 亿元,对 应 2022-2025 年 CAGR 分别为 77%、91%。 假设如下: 1) 根据《储能的度电成本和里程成本分析》,容量型电化学储能时长 4h 以上(调 峰),能量型 1-2h(调峰、调频),功率型低于 0.5h(调频)。我们认为随着调峰作用 的容量型占比逐步提升,假设 2021-2025 年储能时长分别为 3.0h、3.3h、3.6h、3.9h、 4.2h。

2) 根据代表性上市公司披露,很多液冷温控项目处于小批量或者试样阶段,我 们假设 2021 年风冷占比 90%,液冷占比 10%,由于液冷适合容量大的电化学储能站, 随着容量型占比逐步提升,液冷占比将逐步提升。我们假设 2022-2025 年,风冷占比 逐年下降 10pcts,液冷占比提升 10pcts。 3) 温控价格:根据产业调研,2021 年,风冷 1 GWh 价格为 3000 万元,液冷 为 8000-10000 万元,我们取中间值 9000 万元。随着规模逐步提升、设计优化,以及 大功率风冷液冷设备占比提升,我们认为未来风冷、液冷的单 GWh 成本会逐步下降, 我们假设 2022-2025 年,成本每年下降 10%、9%、8%、7%。

储能温控大势已来,龙头先发优势明显

储能温控产品定制化属性强,需满足成本、场景、功率等不同要求。由于应用场景多 元化,储能温控系统需根据客户需求设计、生产,核心竞争力在于研发实力、产品交付和 成本控制。产品型号众多,龙头企业在客户积累、产品研发和交付能力上拥有明显的先发 优势。定制化能力需要多年经验、技术积累,并依靠成熟齐全的产品型号满足客户多种需求。 龙头企业在解决方案设计、经验积累和产品质量上优势明显。另一方面,液冷系统与风冷 技术的要求不同,液冷系统更加复杂,二者技术、经验不能完全共享,这意味着新进入者 很难短期内追赶龙头企业。

投资分析

作为电化学储能核心部件,储能温控将伴随储能行业同步快速发展。储能解决新能源 发电间歇性、波动性,以及电力生产、用电需求的失衡问题,近年来国家、地方出台相关 政策推动储能市场发展,电化学储能具有容量配置灵活、场地限制较小、响应快等优点, 有望成为储能装机增长主力。

温控是电化学储能系统核心部件之一,起到防止电池着火、 保证电芯正常使用、延长使用寿命等作用,通过合理假设,我们预计 2025 年中国电化学 储能温控市场规模有望达 22.8-40.8 亿元,对应的 2022-2025 年年均复合增速为 77%和 91%。 温控行业核心竞争要素为定制化能力、技术能力、项目经验与大客户。由于应用场景 多元化,储能温控系统需根据客户需求设计、生产,核心竞争力在于研发实力、产品交付 和成本控制,产品型号众多。此外,生产与工艺的核心竞争力在于设计、装配、检验的行 业 Know How,控制系统的竞争力取决于数据积累,龙头企业在客户积累、产品研发和交 付能力上拥有明显的先发优势。

更看好工业设备温控与数据中心温控龙头企业。具体看,储能温控行业竞争者主要有三类, 分别为 1)工业制冷设备厂商,拓展至储能行业,比如同飞股份、高澜股份之前主业在工 业数控、电力电子行业,开发液冷系统进入储能行业,核心竞争要素基本都满足,在储能 温控行业发展中在客户积累、产品研发和交付能力上拥有明显的先发优势;2)数据中心 温控厂商:如英维克、佳力图,前期技术主要为数据中心空冷,可直接配套至中小型储能, 但较缺少液冷生产与工艺及行业经验,但规模较大且拥有品牌优势和客户基础,有能力且 正在跟随下游客户转型,预计为行业强有力竞争者;3)传统空调、压缩机、风机厂商转 型:比如申菱环境、奥特佳、松芝股份,从热管理核心零部件向下游整机延伸,生产制造 能力强,但缺少行业核心竞争要素,如行业 Know-how 等,暂时在温控行业处于下风。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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