户用储能行业深度研究:高成长性赛道,放眼全球舞台

发布日期:2022-10-28

核心提示:一、 户用储能:服务家庭用户,千亿产业崛起1.1 户储即家庭用户侧储能系统,将成为新型电力系统的重要部分储能是提高电力系统可
一、 户用储能:服务家庭用户,千亿产业崛起
 
1.1 户储即家庭用户侧储能系统,将成为新型电力系统的重要部分
 
储能是提高电力系统可靠性、促进新能源消纳的关键技术。储能是将不易储存的电能转化为机械能、化学能等形式储存起来, 以便需要时使用的技术。储能系统可以动态吸收并储存来自发电侧或电网的电能,在需要时释放,从而改变电能生产、输送 和使用同步完成的模式,使得实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”,有效提高电能质量和用电效率。储能可用于 电力系统的各个环节,包括发电侧、电网侧和用户侧。 发电侧:发电侧储能系统可提供调峰、调频、备用容量等功能,提高供电质量和稳定性;对于可再生能源并网,配备 储能可以解决风、光等新能源出力特性与用电负荷不完全匹配、调度困难等问题,大幅提高可再生能源消纳水平。 电网侧:电网侧储能系统可用于电网侧调峰调频等辅助服务,同时可用于缓解电网阻塞,提高输配电能力,从而延缓 输配电扩容升级。 用户侧:安装主体为电力用户,包括家庭用户和工商业用户。安装用户侧储能,有助于家庭用户和工商业用户节约用 电成本,并保障用电稳定性。
 
户用储能(户储)是指用于家庭用户的储能系统。户用储能系统通常与户用光伏系统组合安装,为家庭用户提供电能。白天, 光伏所发的电能优先供本地负载使用,多余的能量存储到蓄电池,在电能仍有富余的情况下可选择性并入电网;夜间,光伏 系统无法发电时,蓄电池放电提供电能供本地负载使用。户用储能系统可以提高户用光伏自发自用程度,减少用户的电费支 出,并在极端天气等情况下保障用户用电的稳定性。对于高电价、高峰谷价差或电网老旧地区的用户,购置户储系统具备较 好的经济性,家庭用户有购置户储系统的动力。 户储单机装机规模较小,主要采用电化学储能路线。户用储能装机规模通常在 10kWh 级,与通常在兆瓦时级以上的发电侧/ 电网侧/工商业储能相比,单机规模小得多。不同于大型储能的多种技术路线选择(抽蓄、压缩空气、电化学、飞轮储能等), 户用储能通常采用装机规模灵活、产业链成熟、易于量产推广、安装运维简便的电化学储能路线。户用电化学储能系统通常 由电池组、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)和能量管理系统(EMS)构成,其中储能电池和变流器是价值量较 高的核心环节。
 
 
户储与大型电力储能、工商业储能互为补充,赛道成长性和盈利性好。户用储能与户用光伏配合使用,属于分散布局、就近 利用的储能形式,可以很好地适应分散的电力需求和资源分布,将和大型储能系统并行发展、互为补充,成为以可再生能源 为主体的新型电力系统的重要组成部分,发展空间广阔,且赛道盈利性好。 与大型储能系统相比,户用储能单体投资规模较小、投资主体分散、部署灵活,赛道具备迅速爆发的潜力,成长性高。 户用储能的投资方为终端用户,其用电电价显著高于集中式电站对应的并网电价,户储更容易获得经济性,因此用户 对户储系统的价格敏感度相对较低,上游材料成本易于传导;加之 2C 赛道可产生品牌溢价,赛道参与者盈利能力优良。
 
1.2 户储产业方兴未艾,欧洲、美国是主要市场
 
全球储能市场高速增长,用户侧储能是重要驱动力之一。根据弗若斯特沙利文数据,2021 年全球储能系统新增装机容量达 25.2GWh,同比增长 133.3%,其中发电侧、电网侧和用户侧装机分别为 14.4、2.7、8.1GWh。从装机容量来看,用户侧储 能(包括户用和工商业储能)占据储能市场的 32.1%;用户侧、特别是户用储能终端产品单Wh 价格高于发电侧和电网侧储 能,用金额表示的市场占比将更高,是储能市场的重要组成部分。
 
欧洲、美国引领发展,户用储能赛道迎来高速增长。2021 年以来,在高电价和能源安全需求驱动下,全球户用储能需求迎 来爆发,高工产研估计,2021 年全球户用储能新增装机 6.4GWh,2022 年新增装机将达到 15GWh。欧洲和美国是全球户 用储能装机主力,各占据约全球 1/4 的市场。
 
 
我们认为,欧美户储市场高度景气,未来具有广阔的成长空间。 欧洲户储市场:碳中和与能源独立目标引领政策制定,能源结构和冲突催化导致高电价。高用电成本、政策补贴两方面因素 下,户用储能系统具备优良经济性,带动用户需求高增长。 历史数据:欧洲户储已具规模,增长强劲。根据 Solar Power Europe 数据,2020 年欧洲户储新增装机量1.07GWh, 2015-2020 年复合增长率 55%;2021 年(估计)欧洲户储市场规模 1.82GWh,较上年增长 70%。 地域结构:现阶段,德国是欧洲户储市场装机主力,2020 年户储装机 749MWh,占欧洲总装机的 70%。 空间预测:我们测算,到 2025 年,欧洲户储市场空间将达到 10.2GWh,2021-2025 年复合增长率 53.7%;2025 年欧 洲户储市场装机总量将达到 33.8GWh。
 
美国户储市场:节省电费和保障用电是用户配备户储的核心动力,ITC 补贴和地方政策支持进一步提高配储积极性,市场空 间有望打开。 历史数据:美国户储基数尚小,增势迅猛。根据 USITC 数据,2020 年美国户用储能装机 235MW/540MWh,对应 2017-2020 年复合增速分别为 162%/165%。 地域结构:现阶段,加州是美国户储装机主力。2020 年,加州户储装机量占全国的 57%;夏威夷是第二大市场,装机 量占全国的 16%。 空间预测:我们测算,到 2025 年美国户储市场空间将达到9.5GWh,2022-2025 年复合增长率 68.9%;2025 年美国 户储市场装机总量将达到 24.3GWh。
 
全球户储市场规模有望达到千亿级。考虑户储在澳、日、拉美等其它国家和地区的渗透,假设 2025 年欧、美户储市场占全球市场 的 40%,则 2025 年全球户储新增装机需求可达 50GWh。按照每套 10kWh 储能系统(包括电池系统和变流器)价值量 1 万美元计 算,单 GWh 对应 10 亿美元(70 亿人民币)市场空间,未来全球户储市场空间可达千亿级。
 
二、 欧洲户储市场空间及驱动因素
 
2.1 市场回顾:户储市场维持高增长,德国为装机主力
 
欧洲储能装机结构以户用为主,户储市场近年持续增长。与美国、中国以大型储能装机为主的模式不同,欧洲储能装机以户 用为主,2021 年户用储能占欧洲储能装机的 46%。从户储装机量来看,根据SolarPower Europe 2021 年 11 月发布的《欧 洲户储市场展望 2021-2025》,2020 年欧洲户储新增装机量 1.07GWh,2015-2020 年复合增长率 55%;SolarPower Europe的乐观估计下,2021 年欧洲户储市场规模 1.82GWh,较上年增长 70%。2022 年上半年虽无市场规模更新数据,但 GGII 调研显示,上半年户用家储所需电池模块和变流器需求火爆,产品交期拉长30%~80%不等,侧面反映了市场增势强劲。
 
 
德国是欧洲户储装机主力,2021年市场规模达 13亿欧元。从区域市场结构来看,德国目前是欧洲户用储能装机主力,2020 年户储装机 749MWh,占欧洲总装机的 70%。根据德国联邦储能协会 BVES 测算,2021 年德国户用储能市场规模达到 13 亿欧元,累计装机 43万台;BVES 预计 2022 年德国户储累计装机量将突破 50 万台大关,折合装机规模 2.5GW/4.4GWh。
 
2.2 驱动因素:政策鼓励、高电价推动,经济性驱动欧洲户储高成长
 
(一)能源战略引领,政策鼓励欧洲户储推广
 
碳中和与能源独立两大目标推动下,欧洲大力发展可再生能源。
 
碳中和:欧洲是全球双碳战略的引领者之一,在践行减碳节能方面走在全球前列。2021 年 7 月 14 日,欧盟发布“Fit for 55”一揽子计划,以实现 2030 年温室气体排放较 1990 年减少 55%、2050 年实现碳中和的目标。“Fit for 55”一揽子 计划中的《可再生能源指令》(Renewable Energy Directive,RED II)设定了 2030年可再生能源占比需达 40%的目 标,大力推进可再生能源投资。
 
能源独立:欧洲对能源进口依赖性强,2020 年欧盟近 60%的能源需求由净进口满足;俄罗斯是欧洲能源进口的主要来 源国。俄乌冲突催化下,欧洲意图摆脱对俄罗斯能源的依赖。2022 年 5 月,欧盟委员会公布“REPower EU”计划,力求通过可再生能源装机、用户侧节能、寻找新的能源供应国等方式,寻求能源独立。“REPower EU”将欧盟 2030 年 的可再生能源目标由 40%提高到 45%,进一步鼓励可再生能源装机。
 
 
户用光伏及储能系统,是欧洲可再生能源发展一大重点。欧洲重视个体/家庭用户作为能源生产者的潜力。2019 年起,欧洲 推出“为所有欧洲人提供清洁能源”(Clean energy for all Europeans)一揽子计划,补贴个人能源投资、完善电力市场设 计,旨在“使个人消费者更容易生产、储存或销售自己的能源;提高账单透明度和选择灵活性,保障消费者权利”。个人/家 庭用户可再生能源投资的主要形式即为户用光伏和配套的储能系统。发展户用光伏有助于充分利用家庭屋顶资源,并推动个 人资金进入可再生能源领域,进一步提高可再生能源渗透率;而配备储能有助于提高用户自发自用的比例,减小输配电能量 损耗和电网调度压力,是政策鼓励的发展方向之一。
 
储能系统是实现“自消费”的关键,政策鼓励户用储能推广。与集中式可再生能源发电不同,户用光伏发电规模小而分散, 主要用于满足“自消费”(Self-consumption)而非上网售电需求。“自消费”可理解为两层含义: 一是电力的自行生产,即允许终端用户生产电力,从电力消费者(consumer)的身份转变为“产消者”(“prosumer”); 二是电力的自发自用,即自行消纳所发电量,提高自用电量在自发电量中的比例。 户用光伏系统承担电力自行生产的功能,它仅在白天发电,而家庭用户用电高峰主要在夜间,安装储能系统可大幅提高自用 率。欧洲现行政策中,对户用储能起推动作用的主要有“净计费”和投资补贴两方面政策。
 
“净计量”和“净计费”是户用光伏用户余电补偿方式的两种主要类型。户用光伏发电出力曲线和家庭用户用电的负荷不完 全匹配,用户在发电出力不及负荷时需要从电网购电,无法消纳发电量时则需要将余电上网。对于用户未使用的余电,电网 主要有两类补偿方式:一种称为“净计量”(Net-metering),采用能量流的形式对余电进行补偿;另一种则称为“净计费”(Net-billing),采用资金流的形式对余电进行补偿。 净计量:用户可根据向电网输送的电量,从自己的电费账单中扣除一部分,只为消费的“净”电量付费。若当月用电 量小于发电量,未使用的部分可转换为信用额度,用于在未来一定时限内(例如一年)抵消用电电费。净计量模式下, 余电以用电电价(或一定比例,如 80%)计价,但无法提现。 净计费:用户自发电不满足使用时,以终端用电电价从电网购电使用;未使用的电量以上网电价入网,实时计费,抵 扣用电支出。各国净计费采用的上网定价各不相同,可以为FiT(经补贴的可再生能源上网电价)、FiP(市场上网电价 +补贴)、市场上网电价等,低于用户用电电价;且补贴部分正逐步退出,用户用电电价和上网电价之间价差持续拉大。
 
净计量模式下用户储能需求不明显,净计费模式为配储“自发自用”实现经济性提供基础。“净计量”模式可有力促进用户 自行生产电力,但对电力的自行消纳无促进作用;而“净计费”模式下用户具备配储“自发自用”的动力。 净计量政策对用户自发电的补贴程度最大,用户配置户用光伏的动力强,可以有效鼓励用户自行生产电力;但这一模 式相当于将用户不匹配需求的发电量“存储”在电网侧,由电网承担电力调度和储存的责任,用户配储动力较弱。净计费模式下,由于上网电价通常低于用电电价,用户仅配备户用光伏的收益有限,需要通过配置储能系统,来尽可 能提高自行消纳的比例。在高用电电价的情况下,随着储能系统度电成本逐渐下降,用户配置储能系统满足电力需求 的做法展现出较好的经济性。
 
目前欧洲主要市场已均采用“净计费”政策,现行“净计量”的国家也存在退出计划,光伏配储有望进一步成为刚需。目前 欧洲户储装机的主要市场包括德国、意大利、英国、奥地利等,均采用净计费政策;采用净计量政策的国家包括比利时、丹 麦、荷兰、葡萄牙等。“净计量”政策对户用光伏装机的激励作用明显,但其补贴额度较高,难以持续,在分布式新能源较 为成熟的市场,“净计量”已呈现退出趋势。 波兰曾使用净计量政策鼓励户用光伏装机,但其净计量政策已于今年退出; 比利时 10kW 以下的户用光伏系统采用“净计量”,但部分地区宣布将退出净计量政策; 荷兰相关部门 2020 年提出一项议案,计划以每年 9%的幅度退出净计量,但尚未通过;目前,业界正在重新讨论退出 净计量政策的具体节奏。 随着“净计量”进一步退出,家庭用户提高电力自用率的需求迫切,需要为户用光伏配置储能系统,通过电力自发自用实现 经济性。
 
 
各国推出户储投资补贴政策,降低用户初始投资成本。除了退出净计量、采用净计费并逐渐降低并网补贴外,德国、意大利 等国家部分地区也推出一定的政策补贴,鼓励家庭用户配储。
 
(二)用电成本高企,经济性驱动欧洲户储走上快车道
 
节约电费支出是家庭电力用户购置储能系统的核心驱动因素。欧洲家庭用电价格高昂,2021 年下半年以来,受天然气涨价 影响,欧洲各国电价高涨,家庭用户电价进一步水涨船高,用户实现能源自给的意愿强烈。户储装机可大幅节约用户电费支 出,装机经济性逐渐凸显,驱动户储市场迅速爆发。 天然气价格高涨,大幅推升欧洲电价。2021 年下半年以来,欧洲天然气批发价格不断攀升。2022 年初以来,在俄乌冲突等 事件催化下,欧洲天然气批发价格一度达到历史高位。欧洲各国电价随之高涨,截至 2022 年 6 月,德国、意大利、希腊等 国批发电价涨幅已超过 200%,达到 250 欧元/MWh 以上。IMF 估计,能源价格的飙升将使 2022 年欧洲家庭的生活成本平 均提高近 7%。
 
 
欧洲“择优顺序”定价机制下,电力批发价格与天然气价格高度相关。欧洲主要的电力交易市场清算价格基于“择优顺序曲 线”(Merit order curve)确定。交易所根据各发电机组报价由低到高排列,价低者优先成交,直至累计交易量满足该时段电 力需求。最后成交的“边际机组”报价即为市场统一的交易价格。风、光等可再生能源和核电机组发电的边际成本最低,优 先成交;在核电和煤电机组退出、可再生能源发电出力稳定性和可调度性不足的情况下,天然气发电机组成为了欧洲绝大部 分电力市场交易中的“边际机组”,欧洲电力现货价格与天然气价格基本挂钩。根据 IMF 的测算,自 2021 年第 1 季度以来, 欧洲批发电价的涨幅中 90%源于天然气价格上涨,而其余的 10%可由欧盟排放交易体系(ETS)中较高的碳价格解释。
 
受高税收、能源附加费等影响,家庭用户用电价格水平更高,显著高于户用光储度电成本。除批发电价和电力公司毛利外, 家庭用户用电价格还包括电网费、各项税费等组成部分,购电成本高昂。以德国为例,2020 年家庭用户(年电力消耗量 3500kWh 以下)电价平均为 32 欧分/kWh,其中批发电价+毛利、电网输配电费用各占 1/4,而可再生能源附加、增值税、 电力税等各项税费共计占家庭用户用电价格的一半以上。2020 年,欧洲 8 个电价最高的国家中,税费占电价 30%及以上的 有 7 个。天然气价格居高不下、电网和税费存在一定刚性的情况下,欧洲家庭用户电价已明显高于户用光储度电成本。
 
 
户用光储系统具有优良的经济性。我们参照 BVES 在 2021 年发布的一篇政策报告中采用的假设,假设用户采用 8kW 光伏 系统,全年发电量 8000kWh;配备 5kW/10kWh 储能系统;用户全年用电量 6000kWh。用电价格 0.37 欧元/kWh(BDEW 测算,2021.4-2022.4 德国家庭平均电价),上网电价 0.09 欧元/kWh(SolarPowerEurope 数据)。在上述假设下,户用光储 系统的投资回收期为 4.81 年,20 年使用周期(第10 年再次进行储能电池投资)IRR 为 19%,已具有优良的经济性。
 
敏感性分析:政策补贴可以有力提升户储经济性;电价即使回落,户储仍具备经济性。若考虑补贴等因素,相同电价情况下, 光储系统初始投资成本每降低 1000 欧元,IRR 提升约 3%,投资回收期约减少 0.4 年。根据前文提及的政策,10kWh 储能 系统在部分地区可获得 1000-3000 欧元的补贴,使户储经济性进一步凸显。若考虑后续天然气价格企稳或电费改革使居民 电价回落,在系统成本不变的情况下,电费降低到€0.25/kWh 时投资回收期 6.81 年,用户仍将具有配储动力。
 
2.3 市场空间:欧洲户储崛起,预计 2025 年累计装机 34GWh
 
我们测算,2025年,欧洲户储新增装机量有望达到 10.2GWh,2021-2025年复合增长率 53.7%;2025 年欧洲户储累计装 机量有望达到 33.8GWh。我们采用的原始数据和测算假设大致如下: 户用光伏数据:户用光伏累计装机量和装机增量数据均来自 IEA 2021 可再生能源报告(2021.12 发布)中的统计和预 测数据。 配储比例和配储时长:我们假设 2022-2025 年,新安装的户用光伏系统配储比例(用功率表示)分别为 28%/35%/40%/43%,存量户用光伏年内购置储能系统的比例分别为 2.5%/4.0%/5.0%/5.5%,配储时长分别为 1.7/1.8/1.9/2.0h。 在上述假设下,我们测算 2022/2023 年欧洲户用储能新增装机量分别为 4.0 和 6.3GWh,同比增速分别为 120.2%和 56.9%; 2025 新增装机量有望达到 10.2GWh,累计装机 33.8GWh。

 
 
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