储能系列报告之二:调频,初露锋芒,唯快不破

调频市场被低估。对于电网来说能量供需不平衡和系统突发事件是电力系统运行的固有特性,在传统能源结构中,电网短时间内的能量不平衡是由传统机组(在我国主要是火电和水电)通过响应AGC信号来进行调节的。而随着新能源的并网,风光的波动性和随机性使得电网短时间内的能量不平衡加剧,传统能源(特别是火电)由于调频速度慢,在响应信号时具有滞后性,因此不能满足新增的需求,而储能(特别是电化学储能)由于调频速度快,容量可调,因此成为非常好的调频资源。根据California电力市场的电源特点,平均来看,储能调频效果是水电机组的1.7倍,燃气机组的2.5倍,燃煤机组的20倍以上。

储能参与AGC调频效果显著。在现有的政策及技术条件下,储能由于无法作为独立主体参与到市场中,因此目前储能参与调频市场的方式是与火电形成一个混合机组。根据华北区域的细则,理论上最好的调频效果与最差的调频效果之间可以相差近8000倍。实际应用中,投入前K2和K3的平均值分别在1.4和1.5左右,投入后上升到1.5和1.6左右,Kp值从2.98上升到3.2左右,后期通过进一步优化使得Kp值提升到接近5,体现了储能在调频方面具有非常优越的性能。

调频市场空间巨大。从PJM市场的经验以及石景山项目的调频效果来看,调频的需求大约是总装机容量的2%左右,我们得到全国存量调频规模大约在42GW左右。考虑到目前只有华北区域是依效果付费,我们仅考虑华北区域总体的极限替代也能达到近770万千瓦。目前国内外并没有对调频规模的统一测算方法,调频需求是1%~2%的峰值负荷这一结论只是海外的经验数据,实际上随着新能源的占比的不断上升,实际需求还将会更高。以加州为例,由于风光的大量接入,2016年CAISO增加了2月~6月调频需求量(一般增加到600MW,在2月底~3月初增加到800MW),总需求量是同期的近两倍,而这段时间内的调节成本同比上涨了6倍,这体现了调频巨大的经济效益。2016年加州总装机量达7902.6万千瓦,其中风电占比7.1%,太阳能占比12.5%,相比之下PJM总装机量达1.82亿千瓦,而风电只占0.6%,太阳能占比只有0.1%。反应在调频需求上加州的调频需求是峰值容量的0.9%,最高峰时可达1.7%,而加州只有0.3%~0.5%。从国内来看,自2008年以来国内装机容量平均年增长率超过8%,我们认为未来5年装机量平均增长率仍将保持这一速度,因此年新增装机量将有约1.5亿千瓦,由此我们得出年调频需求在1.5~2GW左右。

调频经济性远好于削峰填谷。因此根据清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文《电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析》中石景山的项目数据,我们得到储能和火电机组联合调频的效果及经济性相关评价。石景山项目总投资2260万元,其中电池为1200万元,PCS为600万元,施工费用460万元,我们假设设备残值为5%,根据以上假设我们进行投资回收期测算,在第5年时NPV即可为正,IRR可达到11%,体现了调频项目具有非常好的投资前景。由此我们可以看出调频的经济性远超削峰填谷,而未来随着新能源在电源中占比的进一步提高,以及电力市场进一步深化,开放辅助服务市场,调频的需求也将进一步释放,因此我们认为调频将会成为一个竞争激烈的市场。此外还可以将同一储能应用到不同的场景中,通过多种场景叠加来获得更多的收益,从而进一步缩短投资回收期。

建议关注的公司:由于能量供需不平衡和系统突发事件是电力系统运行的固有特性,因此调频是系统内在的需求。随着风光等新能源接入比例逐步升高,调频的需求也将快速上升,从而为整个市场带来相应的机会。同时调频的投资回收期在5年左右,显著优于削峰填谷,我们认为调频市场正处于从用传统能源调频向储能调频过渡的时期,替代效应正在逐步显现。

在投资标的方面,上市公司建议关注:科陆电子、比亚迪和南都电源。非上市公司建议关注:睿能世纪和珠海银隆。