（报告出品方/作者：华安证券，尹沿技）
1行业概况
1.1储能技术成为刚需
1.1.1减少弃风弃电，促进实现可再生能源发电的削峰填谷
新能源发电波动性明显，存在峰值时发电功率高于电网负荷，产生弃风弃光的问题。未来随新能源装机比例提升，弃风弃光的问题将日益突出。加强电网基建可以提升其负荷，使其可以承载更高功率的发电。配备发电侧储能则可以在电网输送通道受限和光伏/风电满负荷工作的情况下实现调峰，平滑新能源发电输出曲线，缓解电网负担。削峰填谷可以在低需求时段吸收电力，并在高峰需求时段将其释放到电网或支持客户的负载。
1.1.2利用峰谷价差进行套利，减少电费支出
在用户方面，储能最常见的应用是利用峰谷电价差进行套利。具体来说，通过在低电价时给储能系统充电，在高电价时给储能系统放电，可以实现峰谷电价差套利，降低电力成本。对于大型工业企业来说，也可以利用储能在负荷高峰时放电，从而实现降低产能电费。根据NREL研究表明，在实际的系统中，这些家庭在第一年平均支付美元的能源费用和美元的需求费用（计费周期内间隔内所需的最大电量向客户收取额外费用）。选取五个家庭进行研究，平均而言，账单节省-最佳调度导致第一年的能源费用减少6%（22美元），第一年的需求费用减少73%（美元）。能源费用的减少相对较小，因为高峰期和非高峰期的能源费用相差只有1美分，因此，增加节约的空间很小。
1.1.3提高电力系统稳定性
新能源发电设备在过程中,外部环境不能确保设备可以持续稳定发电,存在一定的随机性。储能系统可以对随机性、间歇性和波动性的可再生能源发电出力进行平滑控制，从源头降低波动性，满足可再生能源并网要求，为未来大规模发展应用打好基础。全球范围内具有突发性、影响范围超过10万人、停电时长＞1h的大停电事故屡屡发生，美国、加拿大、澳大利亚、巴西、印度等国家大停电事故发生次数最多，普遍具有国土面积辽阔、供电跨度大、电力运行工况复杂的特点。北美电网系统设施老旧，亚非拉地区缺乏强大电力设施建设投入，导致断电、缺电现象频发，叠加气候变暖、寒潮、龙卷风、高温干旱等极端气候多发，当地居民对紧急备电需求属于刚需。户用家储在电厂事故或者极端自然灾害事件中提供应急电源，提高用电稳定性。全球分布式光伏和户用家储仍处于低水平起步阶段，大部分地区光储渗透率在10%以下，发展空间大。
1.2储能技术分类
1.2.1按照应用领域
通常根据储能系统接入电网的位置将储能分为表前业务和表后业务，其中发电侧以及输电侧属于表前业务，用电侧属于表后业务，每个部分的储能目的各不相同。
1.2.2按照应用技术
广泛使用的储能技术分类方法是基于其储能形式。储能可以分为：机械储能、电化学储能、热储能和化学储能。
机械储能：最广泛和成熟的存储技术是机械储能中的抽水储能，占全球总能量存储容量的95%，但是由于受到地理因素和成本的原因，目前占有量呈下降趋势。根据抽水蓄能产业发展报告，截至年底，我国抽水蓄能电站装机容量万千瓦，居世界首位。热储能：以热能的形式储存电能或热能。在放电循环中，热量被转移到流体中，然后被用于驱动热机，并将电排放回系统。根据储存热量的原理，热能储存可分为感热(增加固体或液体介质的温度)、潜热(改变材料的相)或热化学热(支持吸热和放热反应)。化学能储存：系统通过化学键的形成来储存电能。两种最受欢迎的新兴技术都是基于“电转气”的概念：“电转氢发电”和“电转合成气发电”。电化学储能：电池将能量储存在两种化学溶液中，这两种化学溶液储存在外部储罐中，并通过一堆电化学电池，其中充放电过程是通过一种选择性膜进行的。
1.2.3按时间领域分类
根据储能时长，可以分为短期、中期和长期储能。根据能量释放持续时间，可以将储能方式进行区域分类。中等持续时间的类别分钟到小时之间，功率范围在10-MW。长时间类别跨度为数小时到数天，功率范围在MW以上。目前大多数部署的电池储存设施的储存时间为4小时或更短，如铅酸电池、部分锂电池、电磁储能，可用于调峰调频、平滑出力、紧急备用等;大多数现有的抽水蓄能设施的持续时间为8-12小时或更长，属于长期储能，可用于电网调峰调频、备用容量等。每一种应用对储能技术都有其特定的要求。一些应用需要高功率和长存储时间，而另一些应用则相反。因此，在采用储能之前，了解其技术特点及其应用要求是非常重要的。
存储技术在能量密度上也有所不同，能量密度是每单位体积所能存储的最大能量。具有高能量密度的电池技术特别适合用于电动汽车和移动电子设备;然而，能量密度较低的技术可以用于电力系统的存储应用，在这些应用中，空间的有效利用通常不那么重要。
1.3储能发展趋势
1.3.1储能总需求量呈现上升趋势
未来随着成本持续下降及商业模式日益成熟，储能市场发展潜力巨大。预计年全球新增装机容量将达35.5GWh，未来有望持续保持高增长，预计年新增装机约GWh，-年CAGR达97.2%。根据GlobalDate数据分析发现，预计年全球电化学储能量可以达到92.2GW。
1.3.2未来4小时电池储能在储能市场占有主导地位
根据NREL建模的场景分析，到年，美国每天的存储部署可能在GW到GW之间，这足以支持80%或更高的可再生能源发电。预计未来4小时电池储能在储能市场占有主导地位。
1.3.3存量以抽水蓄能为主，电化学储能主导增量
化学储能和电化学储能统称为新型储能，是目前主要主要的发展方向。电化学储能同时具有较高的能量密度和功率密度，决定了其广泛的技术适用性。其中，锂离子电池同时具有高功率密度与高能量密度。根据CNESA全球储能项目数据库的统计，截至年底，中国各类型储能装机量结构与全球情况相似，均以抽水蓄能为主要装机类型，占据86%左右装机容量。全球运行的电力储能项目容量总计为.4GW，同比增长9%。抽水蓄能比重首次低于90%，同比下降4.1个百分点。其次是新储能，为25.4GW，同比增长67.7%。锂离子电池在新能源存储中占比最大，市场份额超过90%。
1.3.4电化学储能以锂离子电池为主流方向
抽水蓄能占据储能绝对份额，锂离子电池是电化学储能主流技术路线。结果表明，通过对不同储能技术的功率和能量密度的比较，可以确定储能装置的尺寸。储能装置的体积随着功率和能量密度的增加而减小，因此锂离子电池可以获得更小的尺寸。另一方面，左下角显示了更大体积的储能设备。所有热储能和电化学储能装置(Ni-MH,Na-S,Li-ionNaNiCl2)的能量密度都高于其他储能装置。相反，SCES、SMES和FES的功率密度高于其他储能设备类型。此外，CAES和PHS的能量密度最小，同时，CAES、PHS、VRFB、PSB和ZnBr提供的功率密度也最小。
在功率和能量密度方面，电化学存储系统，特别是锂离子电池，与其他能源存储设备相比，具有平均功率密度和能量密度较高的特点。因此，锂离子电池具有体积小的优势。在最新技术中，锂离子电池也展现出优势。
1.3.4存储成本将持续降低，性能更优
锂离子电池组的成本在过去10年里下降了80%以上，而且在电动汽车需求的推动下，随着生产规模的持续扩大，预计成本还将继续下降。根据BloombergNEF数据，锂离子电池电池组年的成本为美元/千瓦。
2储能行业赛道
2.1储能电池
储能电池产业链可分为上游原材料及设备、中游储能系统及集成、下游电力系统储能应用。储能电池上游的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等;上游的集成系统设备主要包括涂布机、搅拌机等。产业链中游主要为储能系统的集成与制造，对于一个完整的储能系统，一般包括电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS）以及储能变流器(PCS)四大组成部分。产业链下游的应用场景主要发电侧、电网侧和用户侧的电力系统储能。电池组是储能系统最主要的构成部分；电池管理系统主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等；能量管理系统负责数据采集、网络监控和能量调度等；储能变流器可以控制储能电池组的充电和放电过程，进行交直流的变换。
储能电池系统由电池组和电池管理系统两部分组成。电池组是整个储能系统中成本占比最高的部分，约占70%，BMS占比为6%，储能电池系统占电化学储能成本比重达76%。
2.1.1储能电池性能
大部分的储能设备都不需要运动，所以不需要能量密度、功率密度，不同能量存储方案对能量密度的需求也不同；在电池材料上，要注重材料的膨胀率、能量密度、电极材料性能的均匀性，以达到更好的使用寿命和更低的价格。储能电池充放电更为频繁，在相同的10年日历寿命的前提下，对循环寿命有着更高的要求，若储能电站和家用储能以每天一次的频率进行充放电，储能锂电池的循环次数寿命一般要求能够大于次，若提高充放电频率，循环寿命要求通常要求能够达到次以上。此外，由于储能电站的规模基本上都是兆瓦级别以上甚至百兆瓦的级别，因此储能电池的成本要求比动力锂电池的成本更低，安全性也要求更高。储能电池的要求是0.5K-1K/KWh（含PACK及BMS），储能电池对于价格更为敏感和苛刻，天量级别的需求数量决定了储能电池的成本控制相比车用电池来说更为重要。
综上，储能应用对电池的能量密度和功率密度的要求有所放宽，更强调降低配储度电成本，储能电池需具有低成本、长寿命，且确保电池应用的安全性。磷酸铁锂电池性能与储能需求适配度较高，已成为国内主流路线。三元锂电池能量密度和功率密度高，但成本较高，且安全性相对较弱。年6月国家能源局综合司《防止电力生产事故的二十五项重点要求（年版）（征求意见稿）》，提出中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池。磷酸铁锂电池安全性优、循环寿命长、金属资源储量丰富、成本较低且环保，已成为储能电池的主要选择。
锂离子电池
锂电池储能是当前技术最为成熟、装机规模最大的电化学储能技术。根据中关村储能数据，年锂离子电池占中国新型储能装机量的89.7%，是最具代表性的新型储能技术，目前广泛应用于1-2小时的中短时储能场景中，在4-8小时的储能项目中也有应用。锂离子电池储能产业链相对来说已经比较成熟，在整个系统中，电池成本占比最高。但受限于上游锂资源价格居高不下，当前的整个锂离子电池储能系统成本与年初相比不降反升。
钠离子电池
钠电池组成结构、工作原理与锂电池相似。钠电池是一种新型二次电池，其组成结构与锂电池相似，主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。钠电池主要通过Na+在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来实现充放电过程。在充电时，Na+从正极材料脱出，经过电解液和隔膜嵌入到负极材料，此时，外电路中电子从负极流向正极。钠电池放电过程与充电过程相反。锂电池则是通过Li+在电池正负极之间来回的脱出和嵌入来实现上述过程，因此两者工作原理相似，均被称为“摇椅式电池”。
宁德时代年7月分布的第一代钠离子电池单体能量密度达到Wh/kg，已经接近磷酸铁锂电池的能量密度。目前海辰储能正式发布的电池新品，首款Ah电力储能和大圆柱户用储能专用电池，循环寿命可达次，能量效率达95%。采用海辰储能Ah电力储能专用电池的储能系统，相较当下Ah储能电池，可以实现全生命周期度电成本降低25.3%；如果以用户侧储能电站，按照一天一充应用场景下，可实现IRR（内部收益率）提高18.4%；前三年储能系统总放电量增加5%，从而减少电量超配，实现初始投资节省5%。根据中科海钠和中国储能网的测算，1wh锂电成本为0.43元，钠电成本则为0.29元，铅酸电池成本为0.40元。电池组性能决定最终产品的安全性、使用寿命，也最终决定了储能系统的盈利性。与动力电池追求极致的能量密度不同，储能电池更加注重循环寿命。若要提升储能经济性，除系统降本外，提升循环寿命亦为重要途径。数据显示，当储能电池循环寿命提升到00次，储能成本将降至0元/kWh以下，扣除充放电损耗和折旧，度电成本将低于0.16元。因此，下一阶段，除
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