美國儲能市場空間巨大,未來幾年開始呈現指數級增長。
8月11日,天風證券發布行業報告——《儲能系列深度4:表前市場高增,開啟美國儲能新篇章》,預測2021年美國儲能市場規模達46.5億美元,2026年將達85.3億美元,其中表前市場規模將從2020 年的11億美元,快速增長至2025年的53億美元,CAGR達37%。2020年新增電池儲能0.5GW,預計2021年美國大型電站的電池儲能裝機規模在4GW,且后續幾年均有大量項目儲備待建。
實際上,此前已有多家權威機構對美國儲能給出了樂觀預測。
Wood Mackenzie(伍德麥肯茲)預計,在2021年可能部署總儲能容量將近12GWh儲能系統,未來五年內儲能市場規模將擴展20%至25%。
美國國家可再生能源實驗室預測,到2050年,美國的長時儲能系統(持續放電時間長達12小時以上)的裝機容量將會顯著增長,在未來30年將會部署裝機容量為125GW到680GW的長時儲能系統。
美國儲能協會(ESA)則認為,到2025年,美國儲能市場部署的儲能系統裝機容量將會增長五倍。其中,用戶側儲能系統繼續構成這一增長的主要部分。
美國儲能高速發展的背后,主要與三大因素相關:新能源(尤其是光伏)發電滲透率,政策是否提供了合理的盈利模式,電池儲能的成本。
而隨著近年來,美國儲能系統的成本持續下降,政策支持力度不斷加大,以及其聯邦和和各州政府的監管改革,共同將美國儲能行業推入了“快車道”。
天風證券在上述報告中,將美國儲能高速發展的具體原因梳理為以下幾點:
原因1-美國特色:美國電網基礎弱+無法全國調度=主要依賴電力輔助服務完成消納
美國電力系統較為復雜,一半的地區為發輸配售電一體化的模式,另外一半經過改革形成了三大層級:第一層級:負責監管與規則制定的FERC和SPUC。第二層級:負責各地區電力市場交易和建設規劃審核的7大獨立電網運營商。第三層級:負責發電廠建設與運營的獨立發電廠(IPP)與電力公司等。
聯邦目前無法實現全國各地之間的調度,新能源消納問題需要各地自行解決。
原因2——改變:2018年起允許電池儲能系統參與電力批發和輔助服務市場競爭,盈利模式確立
隨著新能源裝機的增長,對儲能等調峰需求也快速增長。大型電池儲能系統具有了清晰的盈利模式,即PPA或電力輔助服務,分別對應發電側和電網側,此后電池儲能裝機正式進入高增期。
原因3:電網側主要用于電力輔助服務,儲能成本、效果均優于當前主流的天然氣
電網側儲能作用主要是三方面:1)減少對傳輸線、變電站和變壓器的壓 力,減輕阻塞和擴容壓力;2)延緩電網擴容升級;3)能量轉移,平整負 載峰值。其中最常見的作用是調峰、調頻。
從經濟性層面看,假設光儲電站為100MW,每天進行一次充放電,則儲能 系統的LCOS(儲能度電成本,單位發電量所對應的儲能投資成本)為 114$/MWh,2020年光伏的LCOE為28.8 $/MWh,因此光儲調峰成本為143 $/MWh,低于天然氣調峰的175$/MWh,因此電池儲能已經好于當前主流的天然氣。
從服務效果看,電池儲能用于電力輔助服務的效果大幅優于天然氣,主要是電池儲能響應速度快,達到秒級;隨時可以充電或放電,不受燃料供應、 機械慣性的影響;可將電池包靈活布置,安裝周期短。
原因4:發電側主要用于PPA,儲能功率配比在50%以內時具備經濟性
發電側儲能作用主要是兩方面:1)消除新能源棄電損失;2)實 現能量時移(正午的光伏電存起來到晚上用)甚至季度調配。由于美國多數地區的棄光率較低,因此僅靠消除棄電損失帶來的收 益率較低,利用儲能把光伏電站變成可持續向用電方出售綠電的 PPA(用電方和供電方簽署長期購電協議,事先制定電價,供電方要滿足用電方的實時電力需求)模式更具優勢。
假設每天“一充一放”,電池儲能系統的LCOS為83$/MWh。按不同功率配比進行測算,可知當儲能功率配比控制在50%以內時,光儲電站相較天然氣發電具有相對優勢。
當前光儲PPA的儲能功率配比多在50%以內,后續可通過多能互補降低儲能配比
當前美國多數新能源+儲能項目的儲能功 率配比在20%-50%,相較于燃氣發電,具有較強的經濟性。
隨著未來新能源發電量占比的進一步提升,儲能功率配比勢必要增加,因此中期看 多能互補將成為趨勢,即通過增加風電、火電等其他類型發電廠來解決光 伏晚上完全沒電完全依賴儲能的問題,降低儲能配比。而要實現光儲電站對火電的全面替代,則需要光伏與儲能成本進一步降低。
美國發電側儲能裝機與棄光率關系不大,主要是電力自由交易制度下的經濟性考量
中國發電側儲能的安裝與棄光率直接相關,美國市場的儲能安裝與棄光率關系不明顯,更多是業主出于項目所在地儲能安裝經濟性的自發選擇,經濟性的來源則是ITC政 策(初始投資成本降低20-30%)與電力的自由交易制度。
注:文中行業報告——《儲能系列深度4:表前市場高增,開啟美國儲能新篇章》系天風證券作品,作者為孫瀟雅,如需了解詳情,請參閱報告原文。