证券研究报告 行业报告 | 行业深度研究 2022年09月20日 机械设备 机械储能：抽水蓄能利润空间有望提升，压缩空气储能商业化进展或将提速 作者： 分析师 李鲁靖 SAC执业证书编号：S1110519050003 分析师 朱晔 SAC执业证书编号：S1110522080001 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级） 上次评级：强于大市 1 摘要  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。 ➢ 1）新能源发电有望带动储能产业同步实现快速增长。新能源发电存在随机性+间歇性+波动性等缺陷，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。短期内政策刺激力度较大，配储的比例通常为10%-15%之间。 ➢ 2）发电侧储能装机量测算：机械储能用于大规模能量吞吐场景，常用于发电侧储能。跟据我们测算，国内发电侧的储能需求，2021年为134.37GW、2025年达 198.46GW、2030年达301.00 GW。抽水蓄能累计装机量2025年有望达到62GW，2030年有望达120GW，2021-2030年CAGR ；新型储能累计装机量2025年 有望达到47.15GW，2030年有望达150.90GW，2021-2030年CAGR为43.83%。  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，有望拉动投资638亿元/年。 ➢ 1）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。抽水蓄能核心设备为水轮发电机组，近年来国产化率快速提升，2021年投产的水轮发电机组国产 化率已达87.5%；国内水轮发电机组市场呈双寡头格局，哈尔滨电气与东方电气几乎各占有50%的市场份额。 ➢ 2）两部制电价模式下，抽水蓄能项目收益率较为可观。两部制电价由容量电价、电量电价两部分组成。以华东天荒坪项目为例，该项目总投资额71.18亿元，装机 容量180万kW，年回收现金流6.46亿元，投资回收期11.01年，项目IRR约为8.77%。 ➢ 3）抽水蓄能投资额测算：抽水蓄能电站平均投资成本约为55亿元/GW。预计2022-2025年间，平均每年总投资额为335.91亿元/年，其中机电设备的市场空间为 87.57亿元/年；2026-2030年间，平均每年总投资额为638.00亿元/年，其中机电设备的市场空间为166.33亿元/年。  压缩空气储能：效率提升+成本下降，商业化推广蓄势待发。 ➢ 1）效率与成本已和抽水蓄能相当，初具大规模商业化条件。蓄热式压缩空气储能不依赖化石燃料、效率较高，已初具大规模商业化条件。目前先进压缩空气储能 系统效率能够逼近75%，造价约5000-6000元/kW，效率、成本已经和抽水蓄能相当（抽水蓄能：效率79%、成本5500元/kW）。目前国内压缩空气储能正在规划建 设的项目共有19个，规划总装机量达到5.38GW。 ➢ 2）压缩空气储能上游核心设备包括空气压缩机、透平膨胀机、蓄热换热系统等，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。我们预测 2025年压缩空气储能装机量达到6.75GW，2030年达到43.14GW。  建议关注： ➢ 1）东方电气：国内发电设备制造领先企业，2021年水轮发电机组产量达到8101MW，市占率43.89%，受益抽水蓄能放量的核心标的。 ➢ 2）陕鼓动力：国产大型透平设备龙头，在国内空分压缩机市场市占率达到82%，2022年与中能建数字科技集团签约，在压缩空气储能开展合作。 ➢ 3）金通灵：与全球压缩空气领军者中科院热物理所合作紧密，压缩机、膨胀机等产品已经在压缩空气储能项目中完成中试。  风险提示：宏观经济形势波动；抽水蓄能项目审批通过项目不及预期；压缩空气储能商业化进展不及预期；价格竞争过于激烈；文中测算具备一定主观性 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 1 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 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 1.1 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。 图：全国风电和光伏已装机的发电量占比 7.89% 15,000 13,000 4.09% 4.83% 1.09% 1.81% 5% 11,000 9,000 7,000 5,000 3,000 645 1,000 -1,000 3,660 4.55% 0% 1,143 4,665 4,053 1,720 2016 2017 2018 2019 风电发电量（亿千瓦时） 风电发电量占比 -5% 3,264 1,837 930 2,629 2,183 -10% 2020 2021 2022Q1 -15% 光伏发电量（亿千瓦时） 光伏发电量占比 图：全国风电和光伏新增发电量的占比 27.10% 4,000 图：典型日负荷与风电、光伏、抽水蓄能电站出力过程示意图 3.93% 3.50% 3.00% 2.51% 6,556 3,046 2,420 10% 6.21% 5.56% 5.35% 8.99% 3,500 15.37% 3,000 2,500 16.10% 12.80% 7.10% 11.43% 10.73% 23.58% 20% 8.93% 19.74% 10% 7.92% 10.53% 1,891 2,000 500 0% -10% 1,500 1,000 30% -20% 626 567 262 498 614 577 612 393 464 446 635 -30% -40% 0 -50% 2016 2017 2018 新增风电发电量（亿千瓦时） 新增风电发电量占比 2019 2020 2021 新增光伏发电量（亿千瓦时） 新增光伏发电量占比 数据来源：《促进新能源开发的“水储能”技术经济分析》周建平，IEA，发改委能源局，派能科技招股说明书，Wind，天风证券研究所 4 1.1 储能需求——电力转型带动储能需求高速增长  储能技术是保障电网安全运行的关键。储能技术应用于电力系统，是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关 键。电力的发、输、配、用在同一瞬间完成的特征决定了电力生产和消费必须保持实时平衡。储能技术可以弥补电力系 统中缺失的“储放”功能，改变电能生产、输送和使用同步完成的模式，使得实时平衡的“刚性”电力系统变得更加 “柔性”，特别是在平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性，提高电网运行的安全性、经济性和灵活性等方面。  储能可分为电源侧、电网侧和用户侧三大场景。从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可分为电源侧储能、电网侧 储能和用户侧储能三大场景。其中，电源侧的储能应用包括电力调峰、辅助动态运行、系统调频、可再生能源并网等； 电网侧储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级等；用户侧储能主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、 容量电费管理和提升供电可靠性等。 图：电力供应系统中电源侧、电网侧、用户侧对储能的需求 电源侧 电力调峰 辅助动态运行 平滑可再生能源发电出力 减少弃风弃光 电网侧 系统调频 备用容量 缓解电网阻塞 延缓输配电设备扩容升级 数据来源：派能科技招股说明书，北极星储能网，中国储能网，天风证券研究所 用户侧 电力自发自用 峰谷价差套利 容量费用管理 提升供电可靠性 5 1.1 储能需求——电力转型带动储能需求高速增长 表：电力供应系统中电源侧、电网侧、用户侧对储能的需求 应用场景 主要用途 具体说明 电力调峰 通过储能的方式实现用电负荷的削峰填谷，即发电厂在用电负荷低谷时段对电池充电，在用电负 荷高峰时段将存储的电量释放。 辅助动态运行 以储能+传统机组联合运行的方式，提供辅助动态运行、提高传统机组运行效率、延缓新建机组 的功效。 平滑可再生能源发电出力 通过在风、光电站配置储能，基于电站出力预测和储能充放电调度，对随机性、间歇性和波动性 的可再生能源发电出力进行平滑控制，满足并网要求。 减少弃风弃光 将可再生能源的弃风弃光电量存储后再移至其他时段进行并网，提高可再生能源利用率。 系统调频 频率的变化会对发电及用电设备的安全高效运行及寿命产生影响，因此频率调节至关重要。 备用容量 备用容量是指在满足预计负荷需求以外，针对突发情况时为保障电能质量和系统安全稳定运行而 预留的有功功率储备。 缓解电网阻塞 将储能系统安装在线路上游，当发生线路阻塞时可以将无法输送的电能储存到储能设备中，等到 线路负荷小于线路容量时，储能系统再向线路放电。 延缓输配电设备扩容升级 在负荷接近设备容量的输配电系统内，可以利用储能系统通过较小的装机容量有效提高电网的输 配电能力，从而延缓新建输配电设施，降低成本。 电力自发自用 对于安装光伏的家庭和工商业用户，考虑到光伏在白天发电，而用户一般在夜间负荷较高，通过 配置储能可以更好地利用光伏电力，提高自发自用水平，降低用电成本。 峰谷价差套利 在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给储能系统充电，高电价时储能系统放电，实现峰 谷电价差套利，降低用电成本。 容量费用管理 工业用户可以利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰负荷时放电，从而降低整体负荷，达到降 低容量电费的目的。 提升供电可靠性 发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用户，避免了故障修复过程中的电能中断， 以保证供电可靠性 电源侧 电网侧 用户侧 数据