储能行业专题研究：电力结构深度转型，电化学储能迎风起

1、电力结构深度转型，电化学储能迎风起

储能是完成电力系统转型的三大基石之一。在电力系统中，储能发挥了三大价值：功率价值、容 量价值和能量价值。在调频方面，发电有功功率高于负荷功率会导致频率上升，带来电网扰动， 进而需要发电单元提供短时的功率支撑，储能可以在该过程中发挥重要作用。储能的容量价值在 于可以提高新能源发电的容量可信度。由于电气化和电力低碳化的发展趋势，高碳的火电发展受 到抑制，新能源发电将会增加，高比例可再生能源并网会给电力系统的调节能力带来巨大压力， 而储能可以有效缓解这种压力，增强电力系统的稳定性和灵活性。此外，储能通过能量存储和峰 谷移时，充分发挥了能量价值。因此发展储能是新型电力系统转型的必然选择。

电化学储能拥有更高的能量密度，产业链配套更加成熟，相较于其他储能技术在场景应用、技术、 成本、建设周期、转换效率及选址要求上更具优势，具有高度的灵活性，增长潜力较大。储能技术 路线主要包括电化学储能、机械储能和电磁储能。机械储能以抽水蓄能为主，目前技术成熟，建设 成本相对较低，转换效率约 70%-80%，但对选址环境、地形条件及水文环境要求较高，建设周期 长达 3-5 年，响应速度基本在分钟级别的水平；电化学储能主要以锂电池、铅酸电池等为主，其中 锂电池储能相对来讲拥有更高的能量密度，转换效率可超 90%，产业链配套更加成熟，相较于其 他电化学储能在技术、成本上更具优势；而电磁储能则更适用于放电时间短且迅速的功率型储能。

2、需求端：电价政策组合拳，推升工商业储能经济性

2.1 分时电价机制+高耗能电价上涨，点燃工商业储能需求

我们判断当前时点出现的三点变化，使得工商业用户安装储能的经济性显著增强：1）完善分时电 价机制，设立尖峰电价，拉大峰谷价差。2021 年 7 月 26 日国家发展改革委发布《关于进一步完 善分时电价机制的通知》，明确在保持销售电价总水平基本稳定的基础上，进一步完善目录分时电 价机制，更好引导用户削峰填谷、改善电力供需状况、促进新能源消纳。将优化峰谷电价机制，并 建立尖峰电价机制，尖峰电价在峰段电价基础上上浮比例原则上不低于 20%。鼓励工商业电力用 户通过配置储能、开展综合能源利用等方式降低高峰时段用电负荷、增加低谷用电量，通过改变用 电时段来降低用电成本。

2）12 省高耗能企业用电价格按照普通用户 1.5 倍执行，高耗能企业用电成本进一步提升。10 月 31 日，江苏省、北京市、甘肃省等地国网电力公司发布代理购电公告，自 2021 年 12 月 1 日起， 高耗能企业购电价格按照普通代理购电用户 1.5 倍执行。这一政策的发布，进一步提高了高耗能企 业的用电成本。

3）今年我国出现的电力供需紧张及部分省份的拉闸限电问题，极大地影响了工商业用户的生产安 排。2021 年 8 月以来，受南方地区来水偏枯和煤炭价格高企影响，火电机组顶峰能力不足，南方 区域 4 省(区)、蒙西实施有序用电措施。9 月份以来，全国临时检修机组容量增加，有序用电范围 进一步扩大，个别地区出现了拉闸限电情况。部分工商业用户不得不停工停产，或调整生产排期， 严重影响公司运行。

2.2 工商业储能峰谷套利商业模式清晰

工商业储能的盈利模式是峰谷套利，即在用电低谷时利用低电价充电，在用电高峰时放电供给工 商业用户，用户可以节约用电成本，同时避免了拉闸限电的风险。伴随着分时电价的完善，峰谷电 价差拉大，工商业储能的经济性明显提升。目前国内工商业储能的运营主要有两种商业模式。一是 由工商业用户自行安装储能设备，可以直接减少用电成本，但是用户需要承担初始投资成本及每年 的设备维护成本。另外一种是由能源服务企业协助用户安装储能，能源服务企业投资建设储能资产 并负责运维，工商业用户向能源服务企业支付用电成本。同时，用户侧储能实现多场景扩张，出现 充换电站、数据中心、5G 基站、港口岸电、换电重卡等众多应用场景。

2.3 高耗能峰谷价差增大，储能经济性提升

在现行电力市场价格机制下，工商业用户安装储能的投资回收期由 6.9 年缩短至 3.9 年，IRR 由 7%提升至 21%，经济性显著提高，工商业用户投资意愿增强。以江苏省高耗能工业用户为例，研 究了政策变化前后工商业用户安装储能的经济性。假设用户安装 10MW/20MWh 储能系统，放电 深度 80%，系统初始投资成本为 1.6 元/Wh，电池寿命 10 年，每日进行 2 充 2 放设置，每年运行 360 天，假设折现率 5%。

政策变化之前，根据江苏省分时电价机制，储能系统可以进行 2 充 2 放，分别在低谷和平段充电， 在 2 个高峰时放电，通过套利获得收入，投资回收期 6.9 年，项目 IRR 为 7%。新政策出台后，工 商业企业进入电力市场，高耗能企业购电价格是一般用户的 1.5 倍，用电成本明显增加。叠加新的 分时机制，尖峰时段峰谷价差更大，套利空间增大。投资回收期缩短至 3.9 年，项目 IRR 提升至 21%。

2.4 储能系统成本降低将进一步提高项目经济性

随着电池成本降低，工商业储能项目 IRR 提高。2020 年底，中国储能系统成本突破了 1.5 元/Wh 的里程碑，被行业认为是储能行业的拐点，因 21 年上游原材料价格提升，储能系统成本略有升高。 9 月 26 日，在 2021 中关村论坛的“碳达峰碳中和科技论坛”上，中国工程院院士、中国工程院原副 院长杜祥琬表示，据估计，电化学储能成本已经突破经济性拐点，预计未来 5 年，储能成本还将再 降低 1/3，未来 10 年，储能成本将再降低 66-80%。根据我们的模型测算，当储能系统成本由当前 1.6 元/Wh 降低至 1.2 元/Wh，工商业储能项目 IRR 由 21%提高至 32%。（报告来源：未来智库）

3、供给端：工商业储能发展利好设备制造商，重点关注电池和PCS

3.1 工商业储能系统结构相对简单

工商业储能系统与储能电站系统都包括电池系统+BMS、PCS、EMS、变压器，机架，连接线缆、 汇流柜、防雷及接地系统、监控及报警系统等，系统均进行模块化设计，系统电压、容量灵活配置。

系统架构： 储能电站 PCS 系统通常和电池系统独立建设，逆变升压单元包括 PCS、并网柜、变压器等，集装 箱将电池柜、汇流柜、监控设备等集成为一体，且拥有独立供电、照明、温湿度控制、消防、安全 逃生等自动控制和安全保障单元，电站还需配备站用电系统，为储能单元提供自用电电源，配备升 压站，协助并网。

工商业储能多一体化建造，采用一体柜。随着大工业用户的增多，工商业储能配备容量可以达到 MW 级以上，系统配置与储能电站基本一致。工商业储能对系统控制的要求低于储能电站，部分 PCS 产品也具有 BMS 的功能。在 EMS 方面，工商业储能只需要设定充放电时间即可完成能量管 理，功能性需求也低于储能电站。

电池： 工商业储能对响应时间要求相对较低，综合考虑成本和循环寿命、响应时间等因素。采用能量型电 池。储能电站收益主要来自于电力辅助服务，因此调频电站储能电池系统对循环寿命、响应时间要 求较高，宁德时代、阳光电源等推出的电站电池系统循环次数在 8000 次左右。用于调频、紧急备 用的电池可能会选用功率型，而目前大多储能采用的是能量型，与工商业储能类似。

BMS： 对于中小工商业储能型电池系统，可对电池组提供过充、过放、过流、过温、欠温、短路及限流保 护功能。还可以提供充电过程中的电压均衡功能，可以通过后台软件进行参数配置和数据监控，具 备与多种不同类型的 PCS 进行通讯及联合对储能系统进行智能化管理。

储能电站对单体电池、电池组、电池堆进行分层、分级、统一的管理，根据各层各级的特性对电池 的各类参数及运行状态进行计算分析，实现均衡、报警、保护等有效的管理，使各组电池达到均等 出力，确保系统达到最佳运行状态和最长运行时间；提供准确有效的电池管理信息，通过电池均衡 管理可极大的提高电池能量利用效率，优化负荷特性。同时可最大程度地延长电池使用寿命，保障 储能系统的稳定性、安全性及可靠性。

PCS： 工商业储能逆变器功能相对单一，以双向变流为基础，体积小巧，更容易与电池系统进行集成；可 以根据自身需要进行灵活扩容；具备 150-750V 超宽电压范围，可满足铅酸电池、锂电池、LEP 等 多种电池的串并联需求；单向充放电，适配多种类型的光伏逆变器。

储能电站直流侧电压更宽，1500V 可满载运行；除却变流器的基本功能，还需要具备电网支撑的功 能，如具备一次调频、源网荷快速调度功能等，电网适应性强，能够实现功率快速响应（<30ms）。

EMS： 工商业储能系统 EMS 大都不需要接受电网调度，功能较为基础，只需做好本地能量管理：需要支 持储能系统电池均衡管理，保障操作安全，支持毫秒级快速响应，实现储能子系统设备集成管理和 集中调控。

储能电站需要接受电网调度的储能电站对 EMS 系统要求较高，除了基本的能量管理功能，还需要 具备为微电网系统提供电网调度接口及能量管理的功能。需要支持多种通信规约，具备标准电力调 度接口，能够对能量搬移、微电网、电力调频等应用场合的能量进行管理和监控，支持源、网、荷、 储等多能互补系统监控。

3.2 产业链中电池和 PCS 价值量最高

电化学储能系统由电池、逆变器（PCS）、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）和其他 电气设备组成。下游是系统集成商和工商业用户。

电池和 PCS 是储能系统中价值量占比最高的部分。储能系统由电池组、储能逆变器 PCS、能量管 理系统 EMS、电池管理系统 BMS 和集装箱及舱内设备构成，其中电池组成本占比近 60%，PCS 成本占比约 15%。

电池电芯/模组占总成本的 60%，目前更多电池厂商聚焦于大型储能电站的研发，工商业用户 侧储能正在逐步发展，代表有宁德时代、鹏辉能源、海基、上海电气国轩、派能等。

BMS 是对电池进行动态管理，主要由专业电子控制元件制造企业生产，但是电池类企业也在 逐步涉足，自主研发 BMS+PACK，代表企业有高特电子、协能科技、科工电子，电池类企业 有宁德时代等，但电池厂家的 BMS 通常迁移自动力电池，因此只具备被动均衡功能，对于需 要主动均衡功能的业主，需要通过外采。

PCS 占总成本的 15%，是连接电池系统与电网或负载之间，实现电能双向转换的装置。原理 上与光伏逆变器有相通之处，多数光伏逆变器厂家都开始研发储能逆变器，且具有一定的技 术优势。工商业储能市场主要企业有盛弘股份、科华数据、上能电气等。

工商业储能一体化产品较多，大多设备厂商掌握集成技术。系统集成商有阳光电源、海博思 创、南都电源、库博、南瑞继保等。

3.3 重点公司分析

电池——宁德时代

动力电池行业龙头，卡位储能黄金赛道，储能收入占比提升至 11%，增速可观。宁德时代在动力 电池领域积累深厚，连续四年动力电池装机量全球第一，2021 年 1-9 月，宁德时代动力电池装机 量占全球份额超 34%。受益于动力电池领域的积累和规模优势，公司在储能电池领域亦处于领先 地位。公司自 2011 年从事储能业务，产品应用领域涵盖电网、通信基站、工商业及家庭储能。2021 年上半年，公司出货多个百兆瓦级储能项目，实现收入 46.93 亿元，同比增长 727%，占总收入比 例为 11%，毛利占比 14%。

受益于行业发展，储能业务翻倍增长。2014 年起，公司有储能业务出货，2021 年上半年出货多个 百兆瓦级项目。公司储能业务收入不断提升，从 2014 年 0.44 亿元提升至 2020 年 19.43 亿元， 2021 年上半年储能系统收入实现 7 倍增长。伴随着储能业务的成熟，储能系统毛利率超过动力电 池系统，成为拉动公司毛利率的主要动力，2021 年上半年，储能系统毛利率达 37%。

公司重视储能业务，定增扩产保障公司发展。8 月 12 日，公司发布公告，拟向特定对象发行股票 募集资金，总额不超过 582 亿元，用于投建 7 个项目，其中 116.5 亿元用于江苏时代动力及储能 锂离子电池研发与生产项目（四期），扩建锂离子电池产能 30GWh；36.1 亿元投资于宁德时代湖 西锂离子电池扩建项目（二期），增加 2GWh 锂电池和 30GWh 储能电柜产能；70 亿元用于开展 新一代动力及储能电池关键材料体系研发、结构设计及智能制造、钠离子电池产业链关键材料及设 备开发、大规模储能系统、智慧能源网络等先进技术研发。（报告来源：未来智库）

电池——鹏辉能源

公司深耕锂离子电池十余年，是国内电池品类最全的厂商之一。公司的电池产品涵盖锂离子电池、 一次电池（锂铁电池、锂锰电池等）、镍氢电池等，公司产品应用场景广泛，包括储能（含 UPS 备用电源、通讯基站备用电源、便携式储能、大型用户侧储能、工商业用户侧储能、电网储能、家 用储能等）、消费数码（平板电脑、电脑、充电宝、安防、智能物联、灯具、电子烟、ETC、TWS 耳机、蓝牙设备、智能穿戴等）、新能源汽车（含低速车、乘用车、专用车、客车、大巴车等）、 轻型动力（含电动工具、电动自行车、电动摩托车、启动电源、平衡车、无人机、扫地机、吸尘器 等）等领域。2021 年上半年，公司实现营业收入 24.54 亿元，同比增长 87%。

储能产品齐全，获得客户订单。在储能锂离子电池领域，公司拥有完整的储能产品线，涵盖储能电 芯、通信基站电池标准模块、便携式储能箱、家用储能一体机、大型储能（含电池簇、储能机柜、 集装箱储能系统）等诸多产品。在家用储能领域，由于去年公司家储产品通过欧洲和澳洲认证，今 年获得了来自于欧洲和澳洲的大批量家储业务订单，客户有 weco、古瑞瓦特等；在便携式储能领 域，获得了大客户正浩科技 Ecoflow 等的大批量订单；在大型储能领域，获得了阳光电源、南方电 网、天合光能等的大批量订单。

PCS——阳光电源

光伏逆变器行业龙头稳固，储能业务增长迅速。阳光电源是一家专注于新能源设备的高新技术企 业，主要产品有光伏逆变器、风电变流器、储能系统、新能源汽车驱动系统、水面光伏设备、智慧 能源运维服务等。 公司在光伏逆变器领域积累了丰富的经验，2020 年全球光伏逆变器出货量 35GW，全球排名第二。储能变流器与光伏逆变器同源，公司将技术经验迁移至储能行业，收益明 显。

公司在储能业务上布局有储能变流器和储能系统集成两大业务。储能变流器技术与光伏逆变器同 源，与光伏逆变器需要的零部件高度相似。产线切换也比较容易，根据行业经验，光伏逆变器的产 线切换到变流器，需要 1-2 周，主要是生产工艺流程的切换，在 PCB 板贴片、电阻、电容等相应 的流程有所区别。因此，储能变流器业务与光伏逆变器业务具有高度协同效应。

公司储能系统业务营收快速增长，盈利稳步提升。公司的储能系统集成业务采用“无电芯战略”。 主要关注系统集成、智能化管理、运行安全等方面。公司与三星 SDI 株式会社于 2014 年 11 月在韩国釜山签订合资合约，在合肥建立合资公司，开始进军储能系统领域。2016 年，公司子公司阳 光三星投产，年产能 2000MWh。2018-2020 年，储能业务营收稳步增长，增速近 50%，2020 年 实现营收 11.69 亿元，毛利率逐渐提升，2020 年毛利率为 21.96%。目前公司储能产品及系统广 泛应用在中国、美国、德国、日本、英国、澳大利亚、加拿大、西班牙、印度、泰国、柬埔寨、南 苏丹、马尔代夫等全球多个国家。海外市场储能业务发展良好，公司在北美工商业储能市场份额超 过 20%；在澳洲，户用光储系统市占率超过 24%。

公司业绩持续突破，储能业务在国内外市场中国企业出货量排名均居第一。在北美，阳光电源的工 商业储能市场份额就超过了 20%；在澳洲，通过与分销商的深度合作，阳光电源户用光储系统市 占率超过 24%。2020 年相继为英国门迪 100MW/100MWh 储能电站、青海特高压外送基地电源配 置项目、山东莱州光储 融合电站以及安徽谯北风储示范电站等多个项目提供整体解决方案。

产品成本低，安全性强，优势领先。储能系统发展的关键问题之一在于降低系统的构建成本，阳光 电源 2020 年推出了 1500V 全场景储能系统解决方案，降本增效显著，成为当前平价上网压力下， 新能源+储能实现规模化发展的关键支撑技术。近年来，储能电站爆炸事件引起了行业对储能电池 的安全性问题的重视，阳光电源已经形成了从电池单体、模组、电池簇、电池系统管理到 PCS 的 全方位保护体系，重视储能系统的安全运行。2020 年阳光电源储能系统全球发货 800MWh，未出 现一例安全事故。

PCS——盛弘股份

盛弘股份是国内工商业储能 PCS 龙头。盛弘股份成立于 2007 年，起步产品是电能质量设备，目 前公司的电能质量业务居于国内龙头地位。公司基于在电力电子领域深厚的技术积累，衍生出充电 桩、储能变流器、电池化成与检测设备等业务。2012 年，盛弘股份进军储能市场，以独特的模块 化储能变流器产品占领了市场先机。目前盛弘已在全球五大洲 50 余个国家和地区进行储能产业布 局，超 800 个储能项目稳定运行，全球累计装机容量超 700MW。产品覆盖 30kw 到 1000kw，能 够提供适应不同客户需求的产品。2021 年上半年公司储能业务实现收入 8400 万元，同比增长 216.59%，占总收入的 22%，毛利润中占比 18%。

专注工商业 PCS，储能业务收入稳定增长。自 2012 年公司进入储能行业以来，公司储能业务增长 迅速，营业收入从 2012 年的 0.18 亿元增长至 2020 年的 1.24 亿元，年均复合增速 27%。公司储 能业务毛利率近年略有下降，主要是行业竞争加剧所致，但公司在工商业储能行业的领先地位依然 保持。

（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。）