政策打开成长空间 市场蓄势待发 ——抽水蓄能行业投资梳理 证券分析师： 刘晓宁 A0230511120002 2021.9.9 查浩 A0230519080007 王璐 A0230516080007 邹佩轩 A0230520110002 核心观点：双碳背景下 抽水蓄能前景广阔  投资要点： • 双碳战略显著提升电力在我国能源结构中的地位，新能源将成为主力电源。储能能 够实现用电负荷的削峰填谷，提高发电的稳定性。 • 抽水蓄能是储能主力军，具备寿命、规模、效率高、技术成熟等多维度优势，尤其 是度电成本优势显著。 • 尽管我国抽水蓄能总规模占全球的比例从2010年的17%提升至2020年的25%，但 相对于发达国家，还有很大发展空间。 • 原有电价政策导致抽蓄成本疏导不畅，发展速度低于规划预期。但今年以来多重利 好政策催化抽水蓄能广阔市场，2021年5月，《国家发展改革委关于进一步完善抽 水蓄能价格形成机制的意见》，即633号文件明确表明实施抽水蓄能两部制电价政 策，即以竞争性方式形成电量电价+完善容量电价核定机制，并将容量电价纳入输 配电价回收。按2030年规模达1.28亿千瓦、造价10000元/千瓦、建设周期8-10 年计算，十四五期间抽水蓄能投资规模将达9500亿元。  风险提示： • “十四五”期间抽水蓄能投资规模不达预期。 • 两部电价政策具体实施过程存在障碍。 www.swsresearch.com 2 主要内容 1. 新能源消纳问题突出 抽水蓄能肩扛重任 2. 政策完善成本传导机制 坚实抽蓄底层逻辑 3. 抽蓄成长空间确定 产业链龙头集中 3 1.1 “3060”双碳背景下 风电光伏将成主力能源  双碳战略显著提升电力在我国能源结构中的地位，新能源将成为主力电源 • 碳中和背景下，全社会一次能源消费量将由化石能源为主转变为非化石能源为主， 由于电力是非化石能源最主要的利用方式，电力占终端能源利用的比例将迅速提升 • 2020年我国电力占终端能源消费的比例仅为26%左右，预计2060年上升至90%以 上，意味着能源消费总量平稳的情况下，远期用电需求即有3~4倍增长空间 • 2020年我国风电光伏合计发电量占比仅9.5%，预计2060年提升至60%-70%，即 未来40年新能源运营市场拥有20倍成长空间，成为能源领域最强成长赛道 我国一次能源消费量及用于发电的比例预测 我国未来各电源发电量预测（万亿千瓦时） 25 20 15 10 5 0 2020 煤电气电 资料来源：国家能源局，申万宏源研究预测。此处采用保守估 计，即一次能源消费量保持平稳，终端能源消费量小幅下滑 www.swsresearch.com 2025E 水电 2030E 核电 2040E 生物质及其他 2050E 风电 2060E 光伏 资料来源：中电联，申万宏源研究 4 1.2 消纳问题已成为制约新能源发展的主要矛盾  风电光伏发电波动性较大，消纳问题亟待解决 • 与化学能不同，电网不能储存电能，电网供需两端功率必须保持时刻平衡，否则 将会导致严重的安全事故。新能源发电量波动极大，消纳问题亟待解决。  储能能够实现用电负荷的削峰填谷，提高发电的稳定性 • 储能可以迅速的吸收不平横的功率流，使发电机输出的状态量更加稳定；减少弃 风弃光率。因此在以新能源为主体的新型电力系统下，储能需求将迅速提升。 典型月份光伏日出力曲线 资料来源：设备商官网，申万宏源研究 www.swsresearch.com 储能起到削峰填谷的作用 资料来源：申万宏源研究 5 1.3 抽水蓄能具备多维度优势  电化学储能和抽水蓄能仍是储能的主流思路： • 电磁储能仍处于开发期；熔融盐储热因光照要求而受限于地理位置；压缩空气效 率低，能量浪费大；其他储能技术仍处于开发期或商业化早期。  抽水蓄能多方面优于电化学储能： • 抽水蓄能电站土建寿命长达50年；而磷酸铁锂电池其集成后循环寿命在4000次左 右。抽水蓄能电站额定功率一般在100-2000MW之间，是目前唯一达到GW级的 储能技术。电化学储能额定功率一般在0.001-50MW之间，难以规模化应用。电 化学储能无法避开重金属污染问题；抽水蓄能电站度电成本最低。 表：不同储能技术对比 储能类型 响应时间 缺点 技术 启动速度慢;受地理环境、土木工程技术制 抽水蓄能 数分钟 数小时-数天 70-85% 高效;技术成熟;大规模储能;成本低寿命长 成熟 约;建设周期长 物理机 压缩空气储能 数分钟 数小时-数天 40-50% 占地面积小;容量大;成本低 效率较低;响应慢;选址受限 成熟 械储能 结构化程度高;场地要求低;运维成本低;能量密度 能量释放时间短;成本高;自放电效率高;噪声 飞轮储能 数秒 数秒-数分钟 80-90% 商业化早期 大 污染 铅蓄电池 数小时 60-70% 性价比高;可靠性强;技术成熟;寿命短 寿命短比能量和比功率低;污染严重 商业化 数秒 全钒液流电池 数毫秒 数小时 65-75% 安全性高;循环寿命长;能量与功率分开控制 能量密度低;运维成本高系统效率低 商业化早期 电化学 需要维持300°C高温条件;价格高;存在安全 70-80% 响应速度快;储能密度高;规模化应用 商业化 储能 钠硫电池 数毫秒 数小时 隐患;运维成本高 锂离子电池 数秒 数小时 70-80% 比功率和比能量高;自放电小;污染小;单体电压高 成本高;一致性差 商业化 90-95% 极其稳定;超快充放电 比能量和比密度低 开发期 数毫秒 数秒 电磁储 超级电容 95%以上 瞬间响应;极低能量损耗 储能时间短;条件苛刻 开发期 能 超导储能 数毫秒 数秒 熔盐的腐蚀性会对熔盐罐、熔盐泵等设备 光热储 熔融盐储热 数小时 90-99% 清洁;平均成本低;寿命长 商业化 产生一定的化学腐蚀，严重影响运行安全。 能 资料来源：CNESA，申万宏源研究 www.swsresearch.com 放电时间 综合效率 优点 6 1.4 抽水蓄能是我国当前储能主力军  抽水蓄能将多余的电能以势能的方式存储，为目前成本最低的储能方式 • 抽水储能是物理储能的一种；抽水蓄能电站主要包括上水库、下水库和输水发电 系统；在用电负荷较低时，电站利用过剩的电力驱动水泵，将水从位置较低的下 水库抽蓄到上水库，将电能转化为势能；在负荷高峰时，利用反向水流发电。 • 抽水蓄能综合利用效率在70%到85%之间，为目前成本最低的储能方式  抽水蓄能占我国当前储能总量的90%左右： • 抽水蓄能是运用最广泛储能技术，2020年全球抽水蓄能累计装机达172.5GW。 典型抽水蓄能电站结构图 截至2020年末中国各类储能占比 熔融盐储热, 电化学储能, 1.50% 9.20% 压缩空气储 飞轮储能, 0.10% 能, 0.03% 抽水蓄能, 89.30% 资料来源：Hydro Tasmania www.swsresearch.com 资料来源：CNESA，申万宏源研究 7 1.5 抽水蓄能成本构成  储能电站全生命周期成本可以分为安装成本和运行成本： • 安装成本：主要包括储能系统成本、功率转换成本和土建成本。土建成本包括储 能电站的设计、施工和改建成本，其金额与储能系统成本比值约为3%-10%。抽 水蓄能土建成本包含在系统成本中，在整个系统成本中占比约为50%。 • 运行成本：主要包括运维成本、回收残值和其他附加成本，如检测费、入网费等。 抽水蓄能涉及不同级别的维修保养，平均每年运维费用为7-8万元/MW。 储能电站全生命周期成本构成 表：储能电站全生命周期成本 全生命周期成本 安装成本 运行成本 项目 其他 7.69% 详细 储能系统成本 储能本体系统 功率转换成本 功率转换设备软件、辅助设施等 土建成本 建设设计施工改造等 运维成本 折旧人工、燃料动力、部件更换等 电站残值 除去电站回收成本的剩余价值 其他成本 利息、入网检测、项目管理等 运维 41.83% 系统 50.48% 资料来源：《储能的度电成本和里程成本分析》，申万宏源研究 资料来源：《储能的度电成本和里程成本分析》，申万宏源研究 www.swsresearch.com 8 1.6 抽水蓄能成本优势显著  抽水蓄能的度电成本仅为0.21-0.25元/千瓦时： • 度电成本：储能电站总投资/储能电站总处理电量。 • 假设：抽水蓄能电站使用寿命约50年，每天抽放一次，系统能量成本在120-170 万元/MW·h，电站运维成本约120万元/MW·h，其他成本20万元/MW·h，系统 能量效率76%，年运行比例约90%，测算可得抽水蓄能的度电成本为0.21-0.25 元/kW·h。 • 磷酸铁锂电池作为目前商业 化应用的综合性能较高的典 型储能技术，其度电成本为 0.62-0.82元/kW·h。 • 电化学储能还有继续下降的 空间。但就其降本趋势预测， 可预见的将来抽水蓄能度电 成本优势仍然领先。 几种典型储能技术的度电成本（元/千瓦 时） 1.4 1.26 1.2 0.95 1 0.82 0.88 0.82 0.8 0.86 0.71 0.6 0.61 0.4 0.67 0.62 0.25 0.2 0.21 0 抽水蓄能 铅蓄电池 全钒液流电池 钠硫电池 磷酸铁锂电池 三元锂电池 资料来源：《储能的度电成本和里程成本分析》，申万宏源研究 www.swsresearch.com 9 主要内容 1. 新能源消纳问题突出 抽水蓄能肩扛重任 2. 政策完善成本传导机制 坚实抽蓄底层逻辑 3. 抽蓄成长空间确定 产业链龙头集中 10 2.1 我国抽水蓄能装机规模占世界的25%  截至2020年底，我国抽水蓄能装机达30GW • 中国抽水蓄能装机规模显著增长。根据国际可再生能源机构数据，截至 2020年底， 我国已投产的抽水蓄能电站总规模为30GW，总规模占全球的比例从2010年的 17%提升至2020年的25%。  相比于发达国家，我国抽水蓄能发展空间仍然很大 • 我国抽水蓄能装机容量占比仅为1.43%。而日本这一比例达8.5%，意大利、西班 牙、德国等其他国家也在3.5%~6.6%之间。 • 在2020年12月新一轮的抽水 蓄能中长期规划站点普查中， 筛选出资源点1500余个，总 装机规模可达16亿千瓦。 • 我国水电装机量全球第一，大 部分梯级电站都可以进行加泵 和扩机，经过改造后常规水电 也可以变成抽水蓄能电