请务必阅读正文后的声明及说明 Table_MainInfo Table_Title 证券研究报告 / 行业深度 报告 电化学储能兴起，铁锂出海正当时 报告摘要 ： Table_Summary 新能源发电的蓬勃发展创造广阔电化学储能空间。 新能源发电（主要包括风电光伏）具有可再生、清洁环保等显著优势，但发电不稳定与电网所要求的稳定性产生了冲突，其消纳问题催生了储能需求。目前储能以抽水蓄能为主，解决大功率、月周期的调节需求；而对于日周期的匹配需求，电化学储能优势明显。全球电化学储能发展迅猛， 2018 年累计装机达 6.6GW，同比 +126.3%；中国累计装机1.07GW，同比 +175.2%。全球电化学储能占比仅为 2.47%，发展空间十分广阔。 显著的正外部性推动政策补贴，储能项目经济性已现 ： 1）发电端 -风光储项目：在风光电厂周边配套储能系统从而在发电端直接平衡上网功率。美国补贴政策最为积极，据彭博社研究，美国夏威夷 7 个光储项目收益已在成本线之上。 2）电网端 -基础调峰。我国基础调峰目前经济性较差，项目 IRR 为2-3%。国外电价市场化峰谷价差约为中国的 4 倍左右，推算欧美项目 IRR 达到 10-20%，具有明显的经济性。 3）电网端 -辅助服务。我国辅助服务系统目前参与主体是火电，采用服务补偿（价格由发改委制定，较低）机制。国外高市场化的辅助服务系统形成了极高的竞价，南澳 州 特斯拉调频项目中，调频费用高达十万澳元 /MWh，使得项目形成很好的经济性。 4）用户侧 -家庭储能项目：德国等西欧国家对于用户侧光伏发电进行大力补贴，同时考虑到全球最高的民用电价，测算用户侧的光储项目投资回收期仅为 6.8 年。随着欧洲民众对于环保意识的进一步加深， 户用 光储项目有望大面积推广。 电化学储能最佳赛道，铁锂出海正当时。 磷酸铁锂 相比铅蓄电池和三元电池循环性 能优势明显。新能源汽车和消费电子的不断发展带动锂电池技术革新，锂电池成本快速下降至 1 元 /Wh 以下，成本 下降将给储能项目带来巨大经济性。海外磷酸铁锂 锂电 发展受到专利限制，购买专利将产生较高成本。 专利过期将迎来重大边际改变 ，国内铁锂借助成本优势，有望对接海外即将爆发的储能市场。 风险提示： 海外储能政策不及预期，出口政策不及预期等 Table_CompanyFinance 重点公司主要财务数据 重点公司 现价 EPS PE 评级 2018A 2019E 2020E 2018A 2019E 2020E 宁德时代 109.55 1.54 2.22 2.85 71.14 49.34 38.44 买入 德方纳米 114.82 2.30 2.72 4.29 49.92 42.21 26.76 买入 Table_Invest 优于大势 上次评级： 同步大势 Table_PicQuote 历史收益率曲线 -1%6%13%20%27%34%2019/12019/22019/32019/42019/52019/62019/72019/82019/92019/102019/112019/12电气设备 沪深300Table_Trend 涨跌 幅（ %） 1M 3M 12M 绝对 收益 10.41% 9.92% 28.70% 相对 收益 2.78% 1.25% -11.11% Table_IndustryMarket 行业数据 成分股数量（只） 242 总市值（亿） 22032 流通市值（亿） 16926 市盈率（倍） 67.16 市净率（倍） 2.11 成分股总营收（亿） 10360 成分股总净利润（亿） 252 成分股资产负债率（ %） 56.25 Table_Report 相关报告 【 东北证 券中小市 值组】 德方纳 米（ 300769.SZ）：毛利率改善明显，磷酸铁 锂空间仍在 2019-08-26 【 东北证 券中小市 值组】 宁德时 代（ 300750.SZ）： 龙头一枝独秀，产业链地位强势 2019-10-28 Table_Author 证券分析师：笪佳敏 执业证书编号： S0550516050002 (021)20361230 djmnesc: 联系人：周彦朋 执业证书编号： S0550119060037 (021)20363211 zhouypnesc /电气设备 发 布时间： 2020-01-14 请务必阅读正文 后的 声明及说明 2 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 目 录 1. 电化学储能解决风光电消纳 . 3 1.1. 风光电消纳创造储能需求 .3 1.2. 电化学储能优势开始显现 .5 2. 海外光储项目已基本具有经济性 . 9 2.1. 发电端：风光储项目 .9 2.2. 电网端：调峰调频 . 11 2.2.1. 利用电价差套利的基础调峰 . 12 2.2.2. 以调频为主的辅助服务市场的调频 . 16 2.3. 用户端：分布式储能的崛起 .18 3. 国内铁锂出海正当时 . 21 3.1. 磷酸铁锂是电化学储能中的最佳赛道 .21 3.2. 技术革新，锂电池成本不断下降 .23 3.3. 国内铁锂对海外成本优势明确 .24 4. 相关标的 . 26 4.1. 宁德时代 .26 4.2. 德方纳米 .27 4.3. 国轩高科 .29 请务必阅读正文 后的 声明及说明 3 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 1. 电化学储能解决风光电消纳 1.1. 风光电消纳创造储能需求 随着近年来的科技进步，全球新能源发电（主要包括光伏和风电）发展如火如荼。至 2017 年，中国、美国、欧盟的可再生能源（主要为风电光伏）占一次能源消耗比例分别为 3.4%、 4.2%和 9.0%。欧盟尤其 是风电光伏发展的先驱，德国、丹麦的风电光伏占一次能源消耗的比例达到 11.0%和 19.8%。 图 1： 全球各地区可再生能源消耗量及占比 1 0 6 . 5 9 3 . 9 1 5 2 . 0 2 1 . 9 2 2 . 4 1 0 . 5 4 . 0 3 . 4 %4 . 2 %9 . 0 %2 . 9 %4 . 9 %3 . 0 %1 . 2 %0%20%020406080100120140160中国 美国 欧盟 印度 日本 加拿大 韩国可再生能源（百万吨油当量） 一次能源占比数据来源： 国际能源署， 东北证券 新能源发电具有很多优势： 1）为国家能源安全提供保障。传统火电一般需要大量化石燃料（如煤、天然气）供应，对于资源较为贫瘠的国家，风电光伏能够极大降低能源进口依赖。 2）减少污染，绿色环保改善环境。与火电相比，光伏风电没有污染物、温室气体排放；与水电相比，不必认为改变生态环境。 3）拉动相关新兴产业 发展。 4）技术革新创造更高经济性。风电与光伏是可再生能源，目前主要成本集中在设备方面，技术革新甚至革命有望使成本下降，获得廉价能源。 然而风电、光伏发电在世界范围内仍不是主流，除了成本仍然较高以外，关键的因素还有其资源的不可控，风电、光伏都受制于季节、天气等等因素，导致风光电的发电频率非常不稳定，而电网安全的要求就是保证发用电的实时平衡，让功率保持在一个很小范围内波动。当发电过多而用电不足时，就需要限制新能源发电功率，从而造成了较高的弃风弃光。我国西北地区由于风能、光能资源丰富，同时用户端需求严重不足，弃风 弃光情况尤其严重。至 2018 年，甘肃、新疆地区弃风率近 20%；弃光率超 10%。 表 1 ： 2018 年我国西北地区弃风弃光情况统计 项目 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 风电 2.64% 19.22% 1.62% 2.31% 22.95% 光伏 7.39% 10.00% 4.76% 4.41% 15.84% 数据来源：国家统计局，东北证券 因此， 解决风光电的消纳问题 ，充分利用风光电的优势是解决能源问题的关键。新能源电力消纳目前一共有 3 种途径： 1）特高压输电 。其 技术难度较低，但基础设请务必阅读正文 后的 声明及说明 4 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 施投资巨大，经济性较差。 2）完善并改进市场化电力交易机制。 目前我国已在北方实行平价上网，导致风光电上网电价低至 0.1 元 /kWh，利用效率相当低下。 3）储能项目 。包括发电端的光储、风储；电网端的调频调峰；以及用户端分布式光伏的储能。 图 2： 特高压输电示意图 数据来源： 新华网， 东北证券 风发电的不均衡表现在各个时间维度上。全年来看，世界重点风区均存在季风现象，即冬夏两季风能充足，而春秋两季相对缺乏，此时调整周期约 0.5-1 年左右，周期较 长，调整频率较低。月度来看，需求端也容易出现用电高峰和低谷，此时的调整周期约为 10-30 天。每天来看，某些紧急情况（如森林大火、大型电厂故障等）导致需要短时间内快速补充功率，此时的调整周期约为 1 天。 表 2：电力匹配的需求分类 频率分段 循环周期 应用方式 功率（ MW） 放电持续时间 响应时间 年周期 1-5/y 季节性储存 500-2000 d-m d 月周期 10-100/d 电压控制 1-40 1s-1m ms-s 1-29/d 削 峰填谷 0.001-1 m-h 1h 1h 0.75-1.5/d 离网 0.001-0.01 3-5h <1h 0.5-2/d 各类电源集合 1-400 1m-数 h <15m 0.5-2/d 热备用 10-2000 15m-2h <15m 数据来源： IEA，东北证券 火电的调节可平衡季节性的不均衡。但 日周期的高频波动则无法靠火电调节 ，短时间的一开一关对火电设备的损耗非常大。 请务必阅读正文 后的 声明及说明 5 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 图 3： 晴天光伏发电功率曲线 图 4： 阴天光伏发电功率曲线 数据来源： Offweek 锂电网，东北证券 数据来源： Offweek 锂电网，东北证券 风光电也有较高的日周期波动。 光伏发电功率曲线是每天 随着阳光的强度而变化，只有白天有阳光的时候有功率。而风电的功率曲线则更不规律，且呈现白天较低，夜晚较高的情况。这与用电功率曲线相反。此时便形成了供给 -需求的不匹配，需要合适的机制解决这个关键问题。 图 5： 某地风电厂典型功率曲线 图 6： 某市典型负荷功率曲线 数据来源：皮书数据库，东北证券 数据来源：供用电杂志网，东北证券 1.2. 电化学储能优势开始显现 储能技术种类丰富，目前机械储能、电化学储能和电磁储能运用 最为广泛 。 其中，机械储能中的抽水储能目前是世界上应用最为广泛的储能方式。 表 3：常用储能技术 类型 技术 放电时间 功率 特点 机械储能 抽水储能 4-10h 100-2000MW 适合大规模储能，技术成熟，地理条件要求苛刻 飞轮储能 1s-30min 5KW-50MW 功率密度高、成本高 电磁储能 超导储能 2s-5min 10KW-50MW 响应快、功率密度高、成本高、维护困难 超级电容 1-30s 10KW-1MW 响应快、功率 密度高、成本高、储能量少 电化学储能 铅酸电池 min-h KW-50MW 环保问题、技术成熟、成本低、寿命短、可循环次数少 钠硫电池 数 h 100KW-100MW 能量密度和功率密度高，高温条件运请务必阅读正文 后的 声明及说明 6 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 行，安全性不佳 锂电池 min-h KW-MW 响应快，能量密度较高，技术较成熟 数据来源：北极星电力网，东北证券 每种储能方式因其功率、放电时间的不一样，适用于不同的匹配需求。抽水蓄能目前是应用最为广泛的储能方式，它在全球的总装机容量占比达到 94.1%。考虑到它技术难度较低，放电功率 较大，适合大规模的月周期的储能需求。但受制于环境，其发展空间有限，且无法进行日周期的调节。 图 7： 抽水蓄能示意图 图 8： 宁海抽水蓄能电站透视图 数据来源：北极星电力网，东北证券 数据来源：北极星电力网，东北证券 2018 年，我国新建储能项目装机规模为 23MW，总体来说还处于较低的水平。在经济性较好的抽水储能受到地理的限制之后，几乎已陷入停滞的阶段。截止 2018 年，累计达到 312MW，未来增长空间十分广 阔。 图 9： 全球储能项目装机量 1 4 . 4 3 2 . 9 2 1 . 1 1 3 7 . 5 4 6 . 0 2 3 . 0 5 1 . 5 8 4 . 4 1 0 5 . 5 2 4 3 . 0 2 8 9 . 0 3 1 2 . 0 0501 0 01 5 02 0 02 5 03 0 03 5 02 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8新增装机规模（ MW ） 累计装机规模（ MW ）数据来源： CNESA， 东北证券 日周期的匹配需求创造广阔电化学储能市场空间 。电化学储能包括铅酸电池，钠硫电池和锂电池三大技术路径。铅酸电池是目前应用最为广泛的技术，其成本较低，但循环寿命较差。钠硫电池主要在日本使用，日本 NGK 将其大量装配到本土的储能项目中， 但由于安全性问题已逐步退出储能领域 。锂电池由于成本的不断下降逐渐受到行业的关注。目前，电化学储能在储能占比很低，电化学储能目前技术较为成熟，且不受地理环境限制，当前的增 长十分迅猛。 请务必阅读正文 后的 声明及说明 7 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 图 10： 全球电化学储能项目装机量 430 5109101 , 7 7 02 , 9 2 76 , 6 2 51 8 . 6 %7 8 . 4 %9 4 . 5 %6 5 . 4 %1 2 6 . 3 %0%20%40%60%80%100%120%140%01 , 0 0 02 , 0 0 03 , 0 0 04 , 0 0 05 , 0 0 06 , 0 0 07 , 0 0 02013 2014 2015 2016 2017 2018电化学累计装机规模（ MW Y O Y数据来源： CNESA， 东北证券 中国电化学储能发展同样十分迅速， 2018 年装机规模达 1072.7MW，同比增长175.2%，占全球电化学储能市场总规模的 16.2%。我国新增投运电化学储能的规模为 682.9MW，主要分布的省市包括江苏、河南、青海、广东、内蒙古等省。 图 11： 中国电化学储能项目装机量 3 8 9 . 8 1 , 0 7 2 . 7 0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%200%02004006008001 , 0 0 01 , 2 0 01 2 3 4 5 6电化学累计装机规模（ MW Y O Y数据来源： CNESA， 东北证券 目前电化学储能在储能装机 总量中占比仍很低 。 2018 年，全球电化学储能在全球储能总装机容量的占比仅为 2.47%，国内占比稍高，占比为 3.40%。但趋势较为明显，电化学储能的优势正在逐步显现。 请务必阅读正文 后的 声明及说明 8 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 图 12： 全球储能类型占比 图 13： 中国储能类型占比 9 4 . 1 1 %2 . 4 7 % 3 . 4 2 %抽水蓄能 电化学储能 其他9 5 . 8 0 %3 . 4 0 % 0 . 8 0 %抽水蓄能 电化学储能 其他数据来源： CNESA，东北证券 数据来源： CNESA，东北证券 电化学储能在东亚地区发展较好。由于韩国坐拥三星 SDI 和 LG Chem 两大锂电池巨头，其电化学储能装机占全球的 43%左右，中 国位居第二，占比为 16%。美国、英国、澳大利亚政府均对储能项目有较大力度的扶持，因此储能项目发展也十分迅速。 从厂商出货量来看，三星 SDI+LG Chem 合力贡献了 67%的储能锂电出货。国内的公司由于种种原因储能锂电出货都不大，存在很大的提升空间。 图 14： 2018 年电化学储能装机国家占比 图 15： 2018 年储能锂电出货量占比 43%16%13%6%5%17%韩国 中国 英国 美国 澳大利亚 其他4 4 . 3 %2 1 . 7 %4 . 3 %1 . 7 %0 . 9 %2 7 . 0 %三星 S D I L G C h e m C o s l i g h t S K I M u r a t a 其他数据来源： CNESA，东北证券 数据来源： CNESA，东北证券 请务必阅读正文 后的 声明及说明 9 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 2. 海外光 储项目已基本具有经济性 电化学储能按照不同应用途径主要分为发电端、电网端和用户端。 目前全球主要集中在用户端， 2018 年占比为 46%，较 2017 年下降 13pct。电网端占比迅速提升， 2018年已达到 24%，几乎翻倍。目前在国内，在电网端和用户端由于过低的电价难以创造合理的经济性，而在海外电力市场化的环境下，三种模式都在飞速发展。 图 16： 2017 年电化学储能各途径占比 图 17： 2018 年电化学储能各途径占比 29%12%59%发电端 电网端 用户端30%24%46%发电端 电网端 用户端数据来源： CNESA，东北证券 数据来源： CNESA，东北证券 2.1. 发电端：风光储项目 风电厂、光伏电厂通常建在风能、光能非常丰富的地区，强光、大风环境与人要求的居住环境相冲突，这就决定了风光电与需求的不匹配。因此发电端目前已经有各式各样的风光储项目解决这一问题。 图 18： 风光储项目结构 数据来源： 北极星电力网， 东北证券 目前，国内企业的风光储项目还处于示范性阶段。而国外尤其美国、澳洲享受到丰厚的补贴，大规模的产业化项目已经落地，并产生了较好的收益， 为当地区域的新能源电力的消纳和电力系统的稳定做出了巨大贡献。 表 4：全球发电端储能项目 国家 /地区 项目名称 装机容量 储能系统功率 /容量 电池系统 北美 美国西部内华达州大规模光储项目 690MW 光伏 531MW/2125MWh 电池储能 北美 FPL 海牛能源存储中心项目 / 409MW/900MWh 电池储能 北美 Intersect Power 美国西德克萨斯州朱诺 / 495MW 电池储能 请务必阅读正文 后的 声明及说明 10 / 31 Table_PageTop 行业深度报告 光储项目 拉美 波多黎各 920MW 大规模储能计划 1.8GW 光伏 920MW 电池储能 日本 日本 Shimizu Project 10kW 光伏 877kW 钠硫电池 日本 日本 隐岐 / 2MW/0.7MWh（锂电池） 锂电池、钠硫电 池 印度 印度太阳能公司安得拉邦大规模光储项目 / 75MW/300MWh 锂电池 中国 浙江南鹿岛 660kW 光伏 +1MW风电 1700kW 柴油发电 /4MWh 磷酸铁锂蓄电池 +1MW*5S 超级电容 磷酸铁锂蓄电池 中国 天津赛达工业园 300kW 光伏+400kW 风电 锂电池 中国 甘肃酒泉“电网友好型新能源发电 ”示范 48MW 1MW/1MWh 锂电池 中国 格尔木 50MWp 新能源光储电站 50MWp 15MW/18MWh 锂电池 中国 吉林风蓄储示范工程 200MW 1MW/0.5MWh 锂电池 中国 张家口风光储示范工程 风电 500MW 光伏100MW 70MW 多技术路线 中国 二连浩特可再生能源微电网示范项目 风电 1820MW 光伏565MW 光热150MW 160MW 多技术路线 中国 新疆融创诚哈密 100MWh 钛酸锂电池储能调频电站示范项目 / 100MWh 钛酸锂电池 中国 西藏那曲索县光储电 站储能项目 100MWp 磷酸铁锂电池 中国 青海黄河水电多能互补光伏基地20MW 储能项目 / 20MW/16.7MWh 锂电池 中国 河北张北风光储并网微电网 200kW 16MW/63MWh（锂电池）+2MW/8MWh（钒液流电池） 锂电池、钒液流电池 中国 上海并网微电网 2MW 光伏 +50kW风电 1000kW/3MWh 锂电池 数据来源：北极星电力网， CNESA，东北证券 美国是发电端储能项目支持最为积极的国家。 主要是由于美国南部亚利桑那州周边光能资源非常丰富，光伏装机量较高，从而创造了 高储能需求。早在 2009 年 5 月，美国国会便颁布 2009 可再生与绿色能源存储技术法案，提出对美国储能系统进行投资税收减免， 2009 年又投资 1.85 亿美元资助了 16 个示范项目，撬动了 5.87 亿美元对光储项目进行投资。 2011 年 10 月，储能系统应用补贴政策正式出台，规定对合格储能能源设备的投资税收优惠比例为 30%，其他相关免税比例为 10%。这无疑促成了优质储能项目的经济性，美国三大能源时间表示在 10 年时间内完成1.3GW 储能系统的采购和安装。 表 5： 美国储能补 贴政策 时间 名称 部门 内容 2009.5 “ 2009 可再生与绿色能源存储技术法案”（储能法案 1091）、储能产业发美国国会 主要针对年美国储能系统 投资税收减免 、给电网规模储能的投资提供了 税收优惠