证券研究报告 | 2022年8月15日 储能专题研究系列之抽水蓄能 建设提速迎高景气 精尖研发掀国产替代浪潮 行业研究 · 深度报告 电力设备与新能源 · 其他电源设备 投资评级：超配 证券分析师：王蔚祺 wangweiqi2@guosen.com.cn S0980520080003 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 联系人：陈抒扬 chenshuyang@guosen.com.cn 投资摘要： 两部制电价打开盈利空间，下游投资景气度高 2021年4月30日发布的《关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》（633号文）明确抽水蓄能电站执行两部制电价，以激励性监管的方式核定容量电价并 纳入输配电价，以竞争性方式形成电量电价。该文件明确了抽水蓄能电站非变动成本的疏导机制，保证了抽水蓄能电站建设的基础收益率，提高了业主建设积极 性；鼓励了抽水蓄能电站参与辅助服务市场或辅助服务补偿机制。 支持政策多管齐下，抽水蓄能项目建设提速 2022年4月，国家发展改革委、国家能源局联合印发通知，部署加快“十四五”时期抽水蓄能项目开发建设，按照能核尽核、能开尽开的原则，加快推进2022年 抽水蓄能项目核准工作，确保2022年底前核准一批项目，并做好与“十四五”后续年度核准工作的衔接，促进抽水蓄能又好又快大规模高质量发展，从而加快构 建新型电力系统、促进可再生能源大规模高比例发展，以及促进扩大有效投资。核准流程有望标准化、简约化，项目设计、建设、设备交付将得到同步提速。 关键零部件国产化率提高，高质量研发引领技术迭代 目前我国机组制造自主化水平明显提高，国内厂家在600米水头段及以下大容量、高转速抽水蓄能机组自主研制上已达到了国际先进水平。未来我国抽水蓄能机 组的研发将着力于超高水头大容量蓄能机组、大容量变速机组设计制造自主化，同时励磁、调速器、变频装置等辅机设备国产化水平需要进一步提高，具有强劲 研发实力的设备企业将迎来快速发展。 估值与投资建议：我们看好抽水蓄能长期发展的高景气度，建议关注各细分领域龙头或低估值优质标的 EPC方面，我们建议关注具有国家级电力设计院水规院加持助力的抽水蓄能总包业务龙头中国电建，及拥有丰富抽水蓄能建设经验的中国能建； 发电设备方面，我们建议关注国产抽水蓄能机组主要供应商东方电气、机组辅助设备国产化领军企业国电南瑞，及拥有静止变频启动装置（SFC）特种干式变压 器产品优势的金盘科技。 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 01 抽水蓄能原理及发展现状 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 可再生能源发展刚需下，储能大有可为 随着可再生能源的发展，以光伏和风电为代表的间歇性电源占发电量的比例逐步提高，截至2021年我国风电、光伏发电量占总发电量比例达到12%，并且未来 随着风电光伏的大规模装机，占比将快速提升。 图1：2011-2021年我国风电光伏发电量（亿kWh）及占比（%） 其他能源发电量 风力发电量 光伏发电量 风电光伏发电量占比（%） 90,000 83,768 80,000 69,947 70,000 60,000 50,000 47,306 49,865 53,721 56,045 57,399 60,228 76,264 12% 64,529 12% 10% 10% 9% 8% 8% 7% 40,000 6% 5% 30,000 20,000 10,000 73,269 14% 2% 3% 2% 3% 4% 4% 2% - 0% 2011 2012 2013 资料来源：国家能源局、中电联，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 随着新能源渗透率提高，能源系统对储能的需求越强 • 高比例清洁能源系统需要足够的调节能力同时应对来自消费侧和供应侧的 随机变化。一般把用电负荷减去风、光出力后的值定义为净负荷，净负荷的 图5：不同新能源渗透率下净负荷短时间尺度波动情况 波动特性决定了能源系统对调节能力的需求。净负荷的波动性与用电负荷、 新能源出力特性密切相关，随着新能源渗透率提高而增大。 • 以华北某省夏季典型日为例进行分析，当新能源渗透率为零时，用电负荷 为28.54GW，即为净负荷，呈现早、晚两个高峰，夜间低谷的波动特性；新 能源渗透率达到20%时，净负荷平均值下降，白天光伏发电使净负荷的日内 高峰明显减小；当新能源渗透率增加到50%时，风、光出力对净负荷的影响 程度进一步加大，在中午光伏最大出力时刻净负荷降至零以下，呈现“鸭形 曲线”特点；当新能源渗透率增加到80%时，净负荷在日内大部分时间小于 零，波动性更加明显。 • 总体上看，随着新能源渗透率的提高，净负荷的最大值和平均值不断下降， 标准差和最大变化速率不断提高，能源系统对储能的需求越来越强烈。 资料来源：全球能源互联网发展合作组织，国信证券经济研究所整理 表1：不同新能源渗透率下净负荷短时间尺度波动情况 新能源渗透率（%） 0 20 50 80 净负荷最大值（GW） 28.54 25.59 17.3 14 平均值（GW） 23.41 19.68 5.29 -7.85 标准差（GW） 4.33 3.09 5.72 12.24 最大变化速率（GW/h） 3.89 4.64 6.77 16.69 资料来源：全球能源互联网发展合作组织，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 根据应用场景和时间尺度不同储能系统的分类 • 电源侧：跟踪计划出力及平滑发电输出，为系统提供调峰、调频及备用容量等辅助服务，解决弃风、弃光； • 电网侧：延缓输变电设备的升级与增容，提高电网运行的稳定水平； • 用户侧：分时电价管理、容量费用管理、提高供电质量和可靠性、提高分布式能源就地消纳、提供辅助服务等方面。 图2：电源侧、电网侧、用户侧储能情况 储能广泛应用于电力系统电源侧、电网侧、用户侧的不同 场景。不同应用场景对储能的持续放电时长有不同需求， 对应电力系统常用的时序分析方法，可分为超短时、短时 和长期时间尺度。 • 电源侧：平滑新能源出力波动、调频等场景属于超短时 电网侧：提供系统备用、延缓输变电设备阻塞等均属于 短时尺度应用； • 短时尺度 （小时~天） 长期尺度 （多日及以上） 平滑风光出力 跟踪发电计划 提高发电基地送出 调频 电 源 侧 调峰 调频提供备用容量 黑启动服务 和短时尺度应用，季节性调峰等场景属于长期尺度应用； • 超短时尺度 （秒~分钟） 提高系统暂态稳定性 电 网 侧 无功支撑 缓解设备阻塞 事故备用 用户侧：提高电能质量、调频属于超短时和短时尺度应 用，参与需求侧响应在短时和长期尺度均有应用。 提高电能质量 用 户 侧 需求侧响应 备用电源 参与辅助服务 资料来源：全球能源互联网发展合作组织，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 技术特性决定电化学储能应用场景最为广泛 根据技术类型的不同，以电能释放的储能方式主要分为机械储能、电磁储能和电化学储能。抽水蓄能技术成熟，寿命较长，适合电网侧中长时间储能，具有削峰填 谷、调频、调相、储能、事故备用、黑启动等功能。 表2：不同储能技术类型主要特点 物理储能 电磁储能 电化学储能 化学储能 储能技术 适用储能时长 响应时间 放电时长 综合效率/% 寿命：年 技术成熟度 抽水蓄能 长时 s-min级 1-24h 75-85 40-60 成熟 调峰、调频、备用 空气储能 长时 min级 1-24h 70-89 20-40 成熟 调峰、备用 飞轮储能 短时 ms- min级 ms -15min 93-95 15+ 商业化早期 调频、平滑波动 超导储能 短时 ＜100 ms ms -8s 95-98 20+ 开发阶段 调频、平滑波动 超级电容 短时 ms级 ms -60 min 90-95 20+ 开发阶段 调频、平滑波动 铅蓄电池 短时 ms - min级 min-h 75-90 5 商业化 调峰、调频、通讯基站备用电源 钠硫电池 短时 ms级 s-h级 80-90 10-15 商业化 调峰、调频、能量管理、备用 液流电池 短时/长时 ms级 s-h级 60-85 5-10 商业化早期 调峰、调频、能量管理、备用 锂离子电池 短时/长时 ms - min级 min -h级 98-95 5-15 商业化 调峰、调频、能量管理、备用 氢能 短时/长时 ms - min级 min -h级 60-90 10-20 开发阶段 调峰、调频、能量管理、备用 电转甲烷 短时/长时 ms - min级 min -h级 - - 开发阶段 调峰、调频、能量管理、备用 资料来源：中国电机工程学会、中科院电工所、中国电动汽车百人会，国信证券经济研究所整理 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 应用场景 中国储能行业概览 据CNESA的不完全统计，2021年我国储能累计装机46.1GW，新增10.5GW，同比增长231%。抽水蓄能是我国迄今为止部署最多的储能方式，占比86.3%，以 36.39GW的装机容量位列世界第一。 为满足电网调节能力的需要，抽水蓄能电站容量配置一般为电网总装机容量的7%-10%。目前全国抽蓄电站装机容量占全国电力总装机比重不到2%，离发展目 标仍有较大差距。 图3：2021年我国电力储能项目累计装机类型占比（%） 图4：我国抽水蓄能装机容量（GW）及占总装机比例（%） 装机容量 占比（%） 40.00 抽水蓄能, 86.3% 36.39 35.00 30.00 熔融盐储热, 1.2% 锂电池, 11.2% 超级电容, 0.03% 铅蓄电池, 0.7% 液流电池, 0.1% 飞轮储能, 0.01% 压缩空气, 0.4% 26.69 25.00 20.00 18.38 20.33 21.53 22.11 28.69 29.99 30.29 31.49 23.05 1.4% 1.2% 1.0% 0.4% 5.00 0.2% 0.0% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 20