宁德时代曾毓群：加快电化学储能建设，加强知识产权保护

8月3日，国家电网发布全力推进重大项目建设情况，表示将全力做好电网扩投资工作，加快特高压、抽水蓄能、超高压等项目建设，年内在建项目总投资将突破万亿元。

据国家电网介绍，今年1-7月，完成电网投资2364亿元，同比增长19%，目前在建项目总投资8832亿元，其中110千伏及以上电网和抽水蓄能电站3299项。到年底前，国家电网预计再完成近3000亿元电网投资，开工一大批重大工程，项目总投资4169亿元，其中110千伏及以上电网和抽水蓄能电站1173项，届时在建项目总投资有望创历史新高，达到1.3万亿元，带动上下游产业投资超过2.6万亿元。

此前国家电网董事长辛保安表示，未来五年国家电网计划投入3500亿美元，推进电网转型升级；其中研发投入90亿美元，用于突破构建新型电力系统的关键核心技术，电力信息化投资迎来新周期。

事实上，不管是宏观还是微观的角度来看，电网的投资都大有可为。具体来看，电网板块景气度主要受宏观、电网投资、关键事件等因素驱动。

电网改革的关键是提升新能源消纳能力：根据国家发改委等制定的《“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要超过50%，风电和太阳能发电量实现翻倍。新能源未来将成为新增电源的主体，并在电源结构中占主导地位。新能源发电具有波动性和不稳定性，传统的电网设计无法适应新能源为主体的新型电力系统，因此电网改革的关键是提升新能源的消纳能力。

可再生分布式能源的大规模应用及接入会面临问题。究其原因，分析如下：分布式可再生能源具有随机性和波动性，受其本身能源特性的影响比较明显，可控性相对较差。比如太阳能要受晴天和阴天的影响，正午与黄昏的发电量就会有所不同，风力发电受风速影响波动性更强。分布式电源的不稳定性、间歇性和随机性导致了输出的电能质量较差，难以满足用户的用电需求。为了提高电能质量，需要加设很多储能设备，这一部分设备控制复杂，需要专业的公司来进行建设（乐驾科技分享）。

​8月中旬，美国加州经历了19年来首次滚动停电。加州独立系统运营商发出警告， 由于电网吃紧，需要采取分区滚动式停电模式来防止电网崩溃。 消息一出，引发关注。正值美国大选之际，这一话题瞬间被政治化。据媒体报道，停电事件中，超过100万人失去了电力供应。

目前的初步原因汇总显示：停电是多种概率事件同时发生造成的，其中包括天然气机组的宕机；高温天气跨区联络线过热限流，部分老化线路容量不足；风电场宕机等等。系统调度与监管机构对于系统是否购置了足够充足的备用仍旧存在认定上的争论。

上一次加州下令滚动停电是在2001年能源危机期间。 从1月到5月，发生多次停电，其中一次影响150多万客户，其原因是能源短缺和能源批发商操纵市场合力发挥作用的结果。

加州州长纽森（Gavin Newsom）强调，加州电力短缺是“不可接受的”。他将电力短缺归因于加州从污染性的天然气过渡到太阳能、风力发电等“清洁”能源的结果，因为太阳下山之后或无风时，无法发电。他承诺释出更多能源，也将对电力短缺进行全面调查。纽森表示， 由于过去几天创纪录的高温，用电需求大增， 曝露 出可再生能源的不足。

光伏发电出力特性会给电网安全稳定运行造成巨大影响。截至2019年年底，美国加州光伏发电的装机容量为2740万千瓦，占美国光伏发电总装机容量比例约36%，居全美第一。光伏发电量通常情况下占加州总发电量的比例约为20%。

在高比例光伏发电接入的情况下，加州净负荷曲线为“鸭型”曲线，即负荷曲线在中午前后到达低点，在15时之后开始上升，负荷曲线峰谷差大，这为加州电力调度带来困难。

为此， 加州一直非常重视需求响应发展，通过相关激励手段调动负荷侧灵活资源积极性，以解决电力供需矛盾。 然而，此次罕见热浪袭击加州，加之疫情影响，居民大多居家，空调负荷等温度调节负荷激增，大大激化了原有的电力供需矛盾。

本次加州轮流停电事件一方面说明， 光伏发电、风电等电源出力具有波动性、反调峰性，对电网安全稳定运行造成的威胁不可忽视 。高比例新能源发电接入的情形下，亟须开展电力电子化电力系统稳定性基础分析、电力电子化电源的宽频带振荡特性等基础理论研究，完善电力系统稳定计算标准体系，突破海量超电磁暂态仿真技术瓶颈，提高电网仿真分析能力，支撑深度认知电网特性。

另一方面，本次加州轮流停电事件中，高比例光伏发电接入、罕见高温、疫情居家等多因素交织，充分表明在电网安全运行中，考虑单一因素具有一定的局限性，多种情景叠加则进一步考验电网供电能力。 电网企业需在规划、运行、营销乃至应急等环节充分考虑综合因素，确保供电可靠。

随着分布式电源、储能系统、新能源 汽车 等领域相关技术不断发展， 负荷侧灵活资源有着极大的开发利用空间 。我国经过多年摸索，在负荷侧灵活资源利用上取得了显著成效。据相关研究，我国负荷侧灵活资源超过2亿千瓦，通过相关政策、机制挖掘这些资源价值，意义重大。

电力服务具有普惠特点，涉及民生问题。本次加州轮流停电事件中，电力供需紧张在电力及上游能源市场上造成了一系列连锁影响。 电价快速上涨加重了防疫期间居民、企业的经济负担，对经济 社会 发展造成巨大影响。

反观国内，在防控新冠肺炎疫情期间，电网企业主动担当，坚决执行国家降低电价政策，有力支撑“六稳”“六保”目标实现，充分体现出我国的制度优势。可见，我国电网 健康 发展需要坚持制度自信，发挥“六个力量”，为经济 社会 发展和民生改善提供有力保障。

集中式储能电站意思是储能电站可以对电力进行存储，在需要的时候释放，能够有效解决电力在时间和空间上的不平衡。储能电站可以对电力进行存储，在需要的时候释放，能够有效解决电力在时间和空间上的不平衡。储能电站技术的应用贯穿于电力系统发电、输电、配电、用电的各个环节。实现电力系统削峰填谷、可再生能源发电波动平滑与跟踪计划处理、高效系统调频，增加供电可靠性。通过发电端稳定发电设备输出，调节峰谷负荷，提高利用效率。通过配电端减少配电网容量需求，减缓电网阻塞，延缓配电网升级压力。通过用电端利用峰谷电价合理分配用电。储能电站安装储能设备来平滑可再生能源发电的波动性，可以缓冲其对电网的冲击。储能系统能够确保可再生能源电站按照计划进行出力，与区域内的其它发电设备协调，合理安排发电量，减少电能的损耗和浪费。同时储能电站的电池储能能让系统的响应速度达到秒级，通过快速的充放电及时调整出力，跟上电网负荷的变化，维持系统频率的稳定。储能设备可以在电力系统发生突发事故和电网崩溃时保障重要机构和部门的用电安全，与电力电子变流技术相结合，实现高效的有功功率调节和无功控制，快速平衡系统功率，减小扰动对电网的冲击。

夏季开始以来席卷欧洲的酷热和热浪开始影响欧洲能源系统。来自俄罗斯的天然气供应危机和法国核电站反复出现的技术问题对电力生产造成了严重威胁，所有这些都受到水力、风能、核能以及天然气和煤电厂的影响。水电满足欧盟 15% 的电力需求，这一比例要高得多。早在夏季开始之前问题就出现了，但 6 月和 7 月的热浪加剧了干旱，尤其是在南欧。在西班牙和意大利，上半年水力发电量比去年同期下降了40%。

高温对其他类型电站的影响更为间接。核电厂、天然气电厂和燃煤电厂都使用冷却系统，冷却系统的运行受高温影响。南欧许多国家可再生能源发电和发电份额增加的原因之一是该地区的天气条件较好。根据市场研究机构Solargis的数据，西班牙年均太阳辐射量在1400-1800千瓦时/平方米之间，高于欧盟900-1300千瓦时/平方米的水平。 4月17日，该国太阳能发电量因日照过多而达到近13.5吉瓦的峰值，成为西班牙首次削减光伏发电量。

西班牙的风速较高，该国首都马德里本月平均风速为 19.9 公里/小时，比风速最低的 9 月高出近 11.6%。许多欧洲国家的电价已升至 200 欧元/MWh 左右。但与此同时，荷兰和比利时在几个周末都出现了负电价，西班牙和葡萄牙的电价也达到了1欧元/MWh左右的极低价格。由于欧洲现货电力市场采用边际定价方式，边际成本较低的电源优先接入电网。可再生能源，尤其是光伏和风能，具有波动性。在风电和光伏发电量高的时期，实际发电量高于用电需求，降低了市场电价，甚至出现负电价。

认识方面，构建新型电力系统需要包括科研机构、设备制造、各类消费者、金融机构与政府部门在内的全 社会 共同参与和当前仅将其作为电网公司、发电企业的事情之间的困局。各种角色在电力系统中的定位、作用、诉求和能力不尽一致，”谁也替代不了谁“。不管是电网企业或其他，也没有”一肩挑“的能力。

结构方面，加快能源清洁低碳转型与现有以煤电为主的电源结构之间的困局。中国的煤炭和煤电领域对经济 社会 发展成本、能源安全与就业、产业带动等方面有重要影响，是能源清洁低碳转型的主线。

运行方面，系统灵活性资源稀缺与间歇性、波动性可再生能源发电加快发展对调频调峰强烈需求之间的困局。

成本方面，电力系统转型（或重构）的成本规模与经济 社会 需要用能成本控制在合理范围之内的困局，特别要重视庞大的存量电力资产有被闲置的财务风险、上游成本无法合理及时向下游传导的政策风险。

区域方面，电能消费中心、生产基地对降碳的共同诉求与东中部电能消费中心严重依赖区外来电之间的困局，特别重视西部煤炭和煤电基地绿色低碳转型与受端省份电力供需结构调整等问题。

时间方面，近期阶段性应急保障（每年夏季、冬季保供，特殊天气情况下的保障）与中长期能源绿色低碳发展之间的困局。

电网方面，电网企业主营业务的垄断性及基于垄断的业务外溢性与电网向平台转型之间的困局。关键看初心与雄心——是要打造真平台还是要打造平台形式的新垄断。真平台重视行业、 社会 和国家的整体效率与效益，需要共享资源，提供专业服务，确保规则公平透明，吸引各方加入共同发展，形成推动能源电力绿色低碳转型的强大合力。

电源方面，在日益强调清洁低碳、外部性情况下，电力系统的项目规划原则与投资逻辑发生重大变化，电力系统功能价值与效益评价指标体系需要重构，并会与强调安全稳定和经济效益的现有评价指标体系日益分化。发电企业基于系统安全稳定供电的新增煤电项目投资需求与金融机构基于绿色低碳原则的电源项目投资门槛之间的困局。

要素方面，电力系统数字化、信息化、智能化转型对数据信息的强烈需求与电力系统数字资源被高度垄断，数字资产确权、定价、利益分配和监管等制度亟待完善之间的困局。

市场方面，用户对公平、透明、可预期及一惯性市场机制的期盼与现已习惯的碎片化、补丁化、行政手段为主的调节机制之间的困局。

以上仅是个人所见，不全面，需要继续深化分析，找出解决方案。

纲举目张。笔者希望能够提出的“十大困局”能引起大家的共鸣与思考，特别是思考在新时期、新格局下，我国电力系统发展的内在规律的演化，及其与 社会 经济发展方向的更好匹配和服务支撑。

构建新型电力系统不能抱着“上项目”的心态，而是应该将其作为一场引导产业结构升级调整，促进区域协调发展，提升 科技 创新能力，带动先进装备制造业发展，培育公众绿色生产生活方式，提高政府的综合治理能力的系统性深刻的 社会 变革。

我国的双碳目标为在2030年前碳达峰，在2060年前实现碳中和，这个目标相对于目前世界上的几大主要经济体而言，是要求最高，时间最紧迫的。

而目前我国的能源结构中，非化石能源占比仅仅为15.9%，清洁能源（包括水电）发电量占比36%，煤炭占比52%。

为助力实现双碳目标，在能源的供给端，提高可再生能源在电力供应和终端消费中的占比，是实现双碳目标最有效的途径。

但以风电、光伏为代表的电源侧可再生能源波动性强，不能持续稳定提供电能，这就引出了下一个亟待解决的问题——储能。

2.1 储能的必要性

近年来，随着光伏组件的成本进一步下探，无补贴下光伏电站已经可以盈利，大量资本涌入光伏产业，从生产到运营，整个光伏行业规模大幅度增长，但同时也带来了一个问题，那就是光伏只能在白天发电，晚上怎么办？风机只能在有风的情况下转动，没风的时候又怎么办？

每日风速波动较大

随着可再生能源（风电光伏）的用电量占比不断提升，风电和光伏的不稳定性带来的不单单是短时的无电可用，其波动性对于电网的冲击会引起配电网潮流变化，影响电能质量（电压、频率、波形），对电网侧和用户侧都有较大的影响。

在10年前，各地电网尚未像现在这般强大时，对于风电、光伏之类的垃圾电，电网公司向来是拒绝的，这也是为何在用电量较少的省份，弃风弃光限电的情况很多。

而将短时超发（用不完）的电储存起来，在没电的时候（晚上或者无风的时候）将这部分电能持续输出上网，就可以避免出现上述情况。

2.2 储能如何盈利

储能以前一直是政治任务，因为挣不了钱啊，但目前技术已经达到了将要盈利的瓶颈，国家就开始往储能行业里加火了。

随后没过几天，又出台了提高分时电价的政策：

文件的主旨就是继续拉开平峰和高峰时期的电价，条件具备区域，分时电价差距可达到4倍。 这两份文件一明一暗，都是在鼓励发展储能行业，在技术变革的前夕，政策层层加码，相信储能行业实现全面盈利只是时间问题。

目前大型电站并网侧的储能电站，在财务测算上，已经能实现盈利，只是以目前峰谷电的差价，盈利能力大概和存定期差不多。

2.3 电网侧储能

电网侧储能的主要作用就是调峰调频，保证用户用电质量，而最常见的用来调峰调频的手段就是抽水蓄能电站。

8月6日，国家能源局综合司印发关于征求对《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)的函，提出到2035年我国抽水蓄能装机规模将增加到3亿千瓦，相对2020年将增长10倍，远超市场预期。此前业内预期2030年我国抽水蓄能总装机达到1.13亿千瓦，到2060年底总装机达到1.8亿千瓦。这意味着，到2030年投产总规划就将远远超过此前2060年的目标。抽水蓄能迎发展窗口期。

大规模的抽水蓄能电站投运，将大大增强现有电网的调峰能力，增加电网对可再生能源的消纳能力，最终提高我国电网用电中的清洁能源占比。

抽水蓄能是当前最成熟、装机最多的主流储能技术，在各种储能技术中度电成本最低，如上图所示，抽水蓄能电站由2个高度不同的水库组成，连接上下两个水库的是输水系统和发电机组。

在电网负荷低谷时段，电站利用廉价的谷电，将下水库里的水抽到上水库中储存起来，也就是将电能转化为重力势能。而等到电网负荷的高峰时段，电站再放出上水库的蓄水发电，这样就能以高价卖电。

抽水蓄能电站的缺点也显而易见，受地形影响较大，在地形复杂的情况下，建设成本会大幅上升，工期大约持续5-8年，而且电站建成后，由于长距离的管道输送和多个水轮机配合，机械能量损失较高，能量储存效率约70%。

目前国内做抽水蓄能电站的主要是各大地方电网公司，电站建设过程中所需的设计、施工或者总包方，几乎由一家央企垄断——中国电建。

中国电建公司囊括了中国几乎所有的头部水电系设计院，其中最为著名的是位于杭州的华东勘测设计研究院，其一年的营收就在百亿往上，超过了大部分上市公司。

其抽水蓄能市场占有率在国内达到了80%，全球达到了50%，可以说是当之无愧的 中国水电建设 第一股。

抽水蓄能电站的主设备为水轮机，在这方面，传统的汽轮机厂都有较为实力沉淀，比如东方电气和哈尔滨电气，但水轮机作为成熟的发电设备，技术已经较为成熟，在价格上少有溢价。

2.3 电源侧储能

2.3.1 其他储能形式

抽水蓄能电站属于机械储能的一种，其他较为成熟的机械储能方式还有：飞轮储能、压缩空气储能等等。

而根据储能介质不同，储能还可以分为电化学储能、化学储能、热储能及电磁储能等，但截至目前，机械储能依旧是其中最成熟，成本最低的储能方式。

电化学储能 的应用目前最为广泛也最有前景，新能源车产业链的核心部件，动力电池就是电化学储能应用的一种，按照介质不同，可分为锂离子电池、铅酸电池、钠离子电池等。

化学储能 概念简单，但操作过程异常复杂。顾名思义就是将电能转换为化学能储存起来，最常见的就是电解水制氢。

热储能 ，典型的应用就是光热电站，将阳光聚集后，把作为介质的熔盐融化，吸收大量热量，熔盐再继续加热水，形成水蒸气，推动汽轮机发电。太阳下山后，电站可以继续利用融化的熔盐所储存的热量来发电， 光热电站是为数不多的可以稳定供能的新能源电站。

某50MW光热电站效果图

电磁储能 ，主要有超导储能、电容储能、超级电容器储能等，其储能效率高，但距离实际应用还相当遥远。

目前电源侧的储能主要以电化学储能和化学储能为主，分别对应了并网型电站和分布式电站两种电站形式。

2.3.2 电化学储能

目前各地新上的集中式（并网型）新能源电站都要求适配储能，这部分储能主要是为在新能源电站波动较大时储能使用，由于集中式电站的上网电价均是固定的，其不存在利用峰谷电价差价盈利的情况，主要是增加电站上网电量，提高电站营收。

同时，在电网侧，也有大量的储能电站上马，其作用和抽水蓄能相同，调峰调频，其盈利模式就是对电能的低买高卖。

图片摘自某券商研报

这部分储能主要以电化学储能为主，而电化学储能中较为有前景的是：锂离子电池和钠离子电池。

以锂离子电池为代表，简单讲一下电化学储能的优劣：

1、成本下降迅速

在政策利好的推动下，这几年锂电的度电成本下降飞快，目前已经有成熟的锂电储能电站应用，在特定电价条件下，储能电站的内部收益率（IRR）可以达到8%，已经够着了大部分国企央企投项目的最低标准。

2、 几乎不受场地条件约束

化学储能需要较大的场地和较高的安全生产标准，而锂电储能因为能量密度相对较低，体积也较小，对场地要求较低，适合在工业园区、充电站、高端仪器设备等场所应用。

3、成本下降恐怕进入瓶颈

锂矿资源有限，可以预见，按照目前的速度发展，不远的将来，锂电将会由于上游材料价格的上涨，而进入瓶颈，锂电的度电成本不可能保持目前的趋势下降。

4、能量密度提升陷入瓶颈

虽然锂电的能量密度在过去的几年已经得到了大幅度提升，但相较于人类对能源的利用量来说，依旧太小，而锂电能量密度提升的速度并不像半导体那样成指数式增长，而是缓慢得正比例提高，锂电能量密度的提升可能跟不上人类对储能容量的需求。

钠离子电池相较于锂离子电池的优势在于成本低，且钠的储量远大于锂（已探明储量约是锂的420倍），未来有大规模应用的可能，但钠离子电池目前的可重复充放电使用的次数仍然偏低，能量密度较小，还不具备经济性。

而锂电池的优势在于，随着新能源车的普及未来电动车所装备的动力电池退役后，可以继续用作储能电池使用。

在电化学储能领域，宁德时代是当之无愧的绝对龙头，其不但在近期发布了钠离子电池，且中报显示宁德时代的储能业务相比2020年，增长超过了7倍。

从宁德时代的身上，我们足以预见，未来的电化学储能市场将极为广阔。

2.3.3 化学储能

化学储能主要以制氢储能为主，对于氢储能，比较直接的盈利模式是由化工企业投资新建分布式光伏电站，利用光伏制氢，而氢气正好是大部分化工企业的制造原材料，比如氢制乙烯。

在光照条件不错又富含水资源的区域，化工企业很容易降低制造成本，从而盈利。

此外，还有海上风电制氢应用于沿海化工厂生产的，电解水制氢制甲醇作为燃料电池燃料的，盈利能力完全取决于自然条件（风/光资源以及运输管道长度）。

关于氢能产业链的分析由于篇幅不再展开，感兴趣的可以看往期文章，在未来新能源+氢储能的分布式电站建设，一定是一个重要的发展方向：

未来尚远——氢能源产业链简析

2.4 用户侧储能

用户侧储能目前以电化学储能为主，随着应用端电动车的普及，用户侧储能的需求缺口会越来越大。

做个简单的计算题：现在很多人都用上了电动车，一台电动车如果使用快充，大概1小时就能达到其电量的75%，而充电桩的功率大约为100-200kw，也就是1小时100度到200度电，在电动车尚没有全面普及前，这点小功率对于电网洒洒水而已。

但要是当一个几十万（百万）人口的十八线小县城全面普及电动车后，几千（万）辆车同时充电的场面，瞬时功率会达到一个恐怖的数值，大部分县一级的电网都承受不住如此高功率的冲击。

因此一些分布式的充电桩运营公司就应运而生，比如宁德时代投资的主打储充检一体化运营的快卜 科技 。

将光伏、电化学储能、充电桩结合在一起，不但可以大幅度降低充电站的运营成本（不需要向电网买电），还可以缩短充电站的建设审批时间（不需要获得电网配电许可），不过新增的光伏组件和电化学储能设备也会大幅度增加充电站的建设成本。

其他用户侧的应用，比如大型设备UPS，工业园区储能电站等，还有很多，就不一一举例了。

储能形式多样，这里主要分析最具前景的电化学储能产业链。

3.1 电化学储能系统原理

其中PCS：储能变流器，连接电池系统与电网，实现直流和交流电的双向转换。

BMS：电池管理系统，用于电池的充放电管理。

BS：电池组，核心部件，主要成本就在电池上。

EMS：能量管理系统。

电化学储能系统的成本如上图所示，其中EPC指的电化学储能电站建造的总承包费用占成本的比重，可以看到整个系统中电池成本占据了一半以上，其次是PCS储能变流器，而这两项也是储能系统中技术含量最高，壁垒最厚的版块。

3.2 各板块龙头

储能电池代表企业：宁德时代 、 派能 科技 、 比亚迪 、 亿纬锂能 。

宁德时代：无可争议的绝对龙头，中报显示储能业务同比增长7倍以上，在电池领域拥有绝对的话语权。

亿纬锂能：在5G和风光电站储能方面发展迅速，但依旧属于二线电池厂中的第一位。

比亚迪：全产业链覆盖，技术沉淀深厚，海外市场亮眼，但主业是整车，储能业务弹性可能一般。

派能 科技 ：储能业务纯正，专注用户侧储能，目前业绩释放一般。

PCS（储能逆变器）：阳光电源、固德威、锦浪 科技

阳光电源：储能逆变器和储能系统双龙头，在全球逆变器市场都处于龙头地位。

固德威：和派能 科技 类似，专注于用户侧储能逆变器市场。

锦浪 科技 ：逆变器领域的新秀，发展没几年就从阳光电源手下抢来不少国内市场，后市可期。

系统集成：盛弘股份。

EPC：永福股份，垃圾，就是个破设计院，要不是宁德时代入股，就是个渣渣。

今天文章写得有点长，产业链部分简单了些，储能截止目前是在政策扶持下，刚刚能够实现国企投资需求的水平（大概就比定期强一点的收益率），离全面爆发尚远。

如果要投资储能领域，最先爆发的必然是价值量最高的电池和逆变器，至于其他，尽量别碰。