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2024-2029年全球及中国电化学储能行业发展研究及投资价值预测评估报告
(1)光伏发电行业现状:为抑制全球进一步变暖和自然灾害的频发,世界各地开始提倡“碳达峰、碳中和”理念,2020年9月22日,中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布,中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。同年12月,我国在气候雄心峰会进一步宣布提升国家自主贡献的一系列举措,包括到2030年我国非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。“双碳”目标下,我国面临减排总量大、时间紧的挑战。我国电力部门将直接从燃煤时代进入风电光伏为代表的新能源时代,跳过了欧美国家此间经历的“油气”时代。因此,未来伴随新能源行业的迅速发展,我国光伏产业将迎来快速增长阶段。
太阳能作为能量的天然来源,其开发及利用具有资源丰富、普及程度高、应用领域广、对环境影响小等特点。随着近年来光伏发电模式的不断创新、技术水平的不断进步以及平价上网的不断推进,光伏发电已逐步成为新能源利用的重要方式之一。光伏发电可分为独立光伏发电和并网光伏发电,其中并网光伏发电包括集中式光伏电站和分布式发电系统。
光伏发电的早期应用基本以集中式光伏电站为主,电力公司通常在太阳能资源相对稳定的空旷地区建设大型光伏电站,将所发电能直接输送到电网,由电网统一调配向用户供电。这种模式一般具有电站投资大、建设周期长、占地面积大等特点,因其主要与发电侧相关联,早期主要为各大电力集团投资建设,光伏应用普及程度相对较低。
分布式光伏发电主要指在用户场地附近建设光伏发电设施,用户自发自用、多余电量上网,相较集中式光伏电站具有灵活智能、对场地要求低以及匹配用电侧程度高的特点,在盘活工商业用户及居民用户闲置屋顶资源、带来清洁能源的同时,降低用户的用能成本,因此近年来市场份额快速提升。
根据应用场景及模式的不同,分布式光伏发电逐步衍生出工商业分布式光伏电站、户用分布式光伏电站、分布式地面光伏电站等形式,通过建筑、工商业与分布式光伏相结合的模式是分布式光伏发电契合用电结构调整、实现节能减排的有效途径之一。
工商业分布式光伏电站的应用模式主要在不改变原有建筑物功能的前提下,充分利用自身建筑物中闲置的屋顶资源并根据企业实际的用电需求建设光伏电站进行发电,不仅减少了一次能源的消耗,改善了工商业企业的用电结构,也能降低自身的用电成本,带来直接经济效益;户用分布式光伏电站的应用模式主要是居民利用其民用住宅屋顶建设光伏发电系统用于自身用电需求或者直接并网,同时居民可通过出租屋顶资源获取一定租金收益。
2021年6月国家发改委发布《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》,正式宣我国新能源发电行业进入全面平价上网阶段。近年来在政策推动下,我国分布式光伏发展势头劲,截至2016年分布式光伏累计装机总量仅1,086万千瓦,至2021年已突破1亿千瓦,达到1.075亿千瓦,2022年分布式光伏累计装机规模达到1.576亿千瓦。2016-2022年复合增长率达到50%以上;从结构来看,分布式光伏累计装机总量占光伏装机累计总量的比例从2016年的13.3%提升至2022年的40.2%,集中式光伏占比逐年下降。未来我国分布式占比将有望进一步提升。
从增量来看,2022年,我国新增光伏发电装机容量达8,741万千瓦,同比增长59.13%。截至2022年底,全国光伏发电累计装机规模达到3.92亿千瓦。其中,分布式光伏新增装机容量占新增光伏装机容量的比重从2016年的12.25%提升至2022年的58.48%,分布式光伏已超越集中式光伏成为光伏发电新增装机的主要模式,未来有望进一步增长。
从存量结构来看,截至2022年末工商业分布式光伏、户用分布式光伏累计装机量分别为91.56W、67.05GW。户用分布式光伏呈加速增长趋势,2021年户用分布式光伏新增装机量为21.6GW,同比增长113.4%,2022年户用分布式光伏新增装机量达到25.3GW。同时,2022年工商业分布式光伏亦出现大幅增长,新增装机量为25.9GW,同比增长250.0%。
“双碳”目标对分布式光伏发电提出了更高的发展要求。2021年6月国家发改委发布《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》:“2021年起,对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目,中央财政不再补贴,实行平价上网。”随着我国光伏发电全面实现平价上网,拓展分布式光伏的应用场景将是扩大行业规模的关键。根据中国光伏行业协会在2020年底的预测,未来五年,我国光伏发电新增装机规模预期不低于7000万千瓦/年,其中分布式光伏新增装机规模将达到3000万千瓦以上。根据国家发改委能源研究所发布的《中国可再生能源展望》,综合考虑建筑、铁路、高速公路、水面、农业设施等场景,分布式光伏的应用潜力将超8亿千瓦,未来市场空间广阔。据国家电网预测,2030年国家电网经营区分布式电源装机将达到2.9亿千瓦,占总装机的10%左右,其中,分布式光伏装机将达到2.6亿千瓦。
(3)电化学储能:储能技术根据储能系统存储能量的形式以及构成机理的不同可以分为抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、熔融盐储能、超导磁储能及超级电容储能等。传统的抽水蓄能虽然起步较早、技术较为成熟,但具有难以克服的劣势。一方面,抽水蓄能受地理位置及自然条件约束较强,灵活性较低;另一方面,抽水蓄能的响应速度较慢,响应时间较长。因此,随着未来新能源装机规模的快速扩张,抽水蓄能难以满足调峰调频需求。在此背景下,以电化学储能为主的新型储能近年来快速发展,装机占比不断提高。新型储能是除抽水蓄能外的其他以输出电力为主要形式的储能,相比于抽水蓄能技术,在响应速度等多项性能参数上更具优势,具体参数及优缺点总结如下:
电化学储能通过化学反应将化学能和电能进行相互转换来储存能量。根据材料不同,主要可分为铅酸蓄电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等形式。一方面,电池储能的能量密度与能量转换效率较高,且响应速度较快,能够有效满足电力系统调峰调频需求;另一方面,其功率和能量可以根据不同应用需求灵活配置,几乎不受外部气候及地理因素的影响。
电化学储能是电力系统中的关键一环,可以应用在“发、输、配、用”任意一个环节。在发电侧可提高发电的稳定性及发电质量;在输配电环节,可降低输电的成本,同时可缓解企业和用户用电压力,促进电网的升级扩容;在用电环节,可通过峰谷差套利,进而减少企业和用户用电成本。各环节应用场景如下图所示:
近年来,全球和中国的电化学储能装机规模均呈现高速增长态势。全球电化学储能的累计装机规模从2014年的不足1GW上升至2021年的20.4GW,年复合增长率为56.2%;2014年-2021年我国的电化学储能装机规模由0.13GW增长至5.12GW,年复合增长率为69.0%,高于全球平均增速。2022年我国的电化学储能装机规模为11.05GW,同比增长116.8%,增速创下近三年新高。电化学储能已经成为抽水蓄能以外规模最大的新型储能形式,在新型储能市场中占比达95%以上。
根据中金企信统计数据,截止到2022年底,中国已投运的电力储能项目累计装机达59.4GW,同比增长37%。其中,抽水蓄能累计装机达46.1GW,占比77.6%,呈逐年下降趋势。新型储能继续保持高增长,累计装机规模首次突破10GW。根据预测,在保守情形下,预计我国2026年新型储能累计规模将达到48.5GW,2022-2026年复合增长率为53.3%;在政策执行、成本下降、技术改进等因素达预期的理想情形下,预计我国2026年新型储能累计规模将达到79.5GW,2022-2026年复合增长率为69.2%。截至目前电化学储能在新型储能项目中累计装机规模占比高达95%以上,我国的电化学储能市场将正式跨入规模化发展阶段。
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