天风证券:压缩空气储能产业拐点已至,全产业链有望受益

本周专题

伴随压缩空气储能技术的快速进步,其投资成本不断下降,同时系统效率也取得明显提升,在此背景下,压缩空气储能进入放量阶段,其项目规模的快速扩张引发市场广泛关注,本周,我们将继续对压缩空气储能产业进行深入探讨与分析。

核心观点

▍压缩空气储能产业化提速,其技术路径或走向主流

目前国内已建成压缩空气储能项目容量约182.5MW,处于建设或规划状态的项目容量约6.2GW,增量显著,分析压缩空气储能项目开始快速放量的深层原因,我们认为主要有以下三点:1)压缩空气储能自身的系统效率和投资成本持续向好;2)长时储能特性更加贴合新型电力系统下的辅助服务需求;3)压缩空气储能电站安全性强,更加贴和政策导向。在技术进步、电网需求及政策导向的三重驱动下我们认为,压缩空气储能产业拐点已至,其技术路径或将逐步迈向主流。据观研报告网预测,2025年我国压缩空气储能累计装机容量有望达到6.76GW2030年累计装机容量有望达到43.15GW增量空间显著。

▍增量空间向产业链上游传导,核心设备及储气资源或为关键要素

压缩空气储能电站核心设备为空气压缩机与透平膨胀机,对其市场空间进行测算,在中性情况下,到2025年上游核心设备累计市场空间有望达到185亿元,2030年累计市场空间有望达到854亿元,增量空间广阔。在此情况下,国内多家空分设备厂商纷纷入局,未来业绩有望深刻受益,以陕鼓动力为例,作为国内大型透平设备制造龙头企业,已与中能建数字科技集团签署“战略合作协议”,共同布局压缩空气储能产业,按照项目规模增长预期、公司市占率水平及设备投资占比进行测算,在中性情况下,预计到2030年公司空气压缩储能电站用空气压缩机产品累计贡献营收达351亿元,2022-2030年年均贡献营收为39亿元,年均贡献业绩为3.6亿元,相比于公司当前业绩水平增量可观。

现有在运及规划项目多为盐穴储气技术,其储气库建设成本仅为地面压力容器库的1/10,有效降低了电站的投资建设成本。从资源量来看,我国盐穴资源丰富,现有盐穴约1.3×108m3,根据测算,预计现有存量盐穴资源可支持压缩空气储能电站项目容量达46.4GW,规模可观。同时,我国仍有丰富的盐矿资源等待开采,以苏盐井神为例,其每年开采制盐可形成盐穴300万m3,有望为压缩空气储能电站的投资建设持续提供盐穴储气库资源。除此之外,国内多家制盐企业均有丰富的盐矿资源储备,有望受益于压缩空气储能产业放量。

▍投资建议

伴随新型电力系统下新能源出力占比提升,电网压力持续增加,辅助调节资源价值日益凸显,压缩空气储能作为大规模、长时储能模式迎来发展机遇。效率提升叠加成本下降推动压缩空气储能产业化进程提速,未来装机规模有望加速扩张。其上游空气压缩机、透平膨胀机等核心设备市场规模或将显著增长,对储气所用盐穴资源的需求量也有望迅速增加,相关厂商有望深刻受益。标的方面,上游设备建造厂商建议关注【东方电气】【上海电气】【哈尔滨电气】【陕鼓动力】【金通灵】【杭氧股份】【中储国能】(未上市)等,盐穴资源厂商建议关注【苏盐井神】【云南能投】【雪天盐业】等,下游投资运营厂商建议关注【福能股份】【华能国际】等。

▍风险提示

政策推进不及预期,储能技术发展不及预期,项目建设进度不及预期,上游设备涨价,行业竞争加剧,数据假设及测算具有一定主观性等

1. 压缩空气储能产业拐点已至,全产业链有望受益


伴随压缩空气储能技术的快速进步,其投资成本不断下降,同时系统效率也取得明显提升,在此背景下,压缩空气储能进入放量阶段,其项目规模的快速扩张引发市场广泛关注,本周,我们将继续对压缩空气储能产业进行深入探讨与分析。

1.1. 压缩空气储能产业化提速,其技术路径或走向主流

国内压缩空气储能装机规模快速扩张,产业化进程提速。从存量来看,目前国内已建成压缩空气储能项目数量为7个,总装机容量约182.5MW,多为小规模示范项目;从增量来看,目前国内华能集团、华电集团、大唐集团、福能股份等多家企业均开始布局压缩空气储能项目,处于建设或规划状态的项目容量约6.2GW,相比于存量机组规模增量显著,可以看出,压缩空气储能产业化发展已经开始提速。

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分析压缩空气储能项目开始快速放量的深层原因,我们认为主要有以下三点:

1)压缩空气储能自身的系统效率与投资成本持续向好。系统效率方面,2013年投运的河北廊坊1.5MW超临界压缩空气储能示范项目系统效率仅为52.1%,而2021年投运的张家口100MW压缩空气储能示范项目系统效率已达到70.4%,相比提高18.3pct,先进压缩空气储能系统效率已经能够逼近75%;投资成本方面,2021年投运的山东肥城10MW压缩空气储能调峰电站一期项目单位建设成本达10000元/KW,而目前已签约的江苏淮安400兆瓦盐穴压缩空气储能示范项目单位建设成本已降至5000元/KW,降幅达50%。综合来看,压缩空气储能的系统效率与建设成本均已接近抽水蓄能。

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2)长时储能特性更加贴合新型电力系统下的辅助服务需求。风光发电出力水平受到自然条件的约束,存在间歇性、波动性及反调峰特性,会导致电网压力增大,高峰时段电力供应不足,低峰时段反而出现弃风、弃光现象,而伴随双碳目标下新能源装机规模持续提升,上述现象将会愈发严重。以光伏发电为例,由于受到昼夜变化的影响,在整个夜晚时段都难以出力发电,在此情况下,短时间的储能市场恐难满足其调峰需求。而从近期在运及规划的压缩空气储能项目来看,其储能时长均达到4-8小时,由此可以看出,压缩空气储能的长时储能特性更加贴合新型电力系统下的辅助服务需求。

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3)压缩空气储能电站安全性强,更加贴合政策导向。2022年2月23日,国家发改委及能源局发布《“十四五”新型储能发展实施方案》,《方案》提出,一方面,要积极开展新型储能关键技术研发,探索不同技术路径和发展模式,促进多种形式储能发展,重点建设更大容量的液流电池、飞轮、压缩空气等储能技术试点示范项目;另一方面,应加强新型储能安全风险防范,保障新型储能项目建设运行的全过程安全。可以看出,储能电站的安全性问题愈发受到重视,而相比于以锂离子电池为代表的电化学储能技术,压缩空气储能以空气为原料,不会燃烧,没有爆炸的危险,不产生任何有毒气体,安全系数较高,因此我们认为,压缩空气储能技术路径或许将更加受到政策的青睐。

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综上所述,在技术进步、电网需求及政策导向的三重驱动下,我们认为,压缩空气储能产业拐点已至,其技术路径或将逐步迈向主流。

1.2. 增量空间向产业链上游传导,核心设备及储气资源或为关键要素

1.2.1. 电站规模增量空间可观,有望向产业链上游传导

据观研报告网预测,2022-2025年我国新增储能装机中压缩空气储能渗透率或将达10%,则新增装机6.59GW,预计2025年累计装机容量达到6.76GW;2026-2030年新增储能装机中压缩空气储能的渗透率有望达到23%,则新增装机量36.39GW,预计2030年累计装机容量达到43.15GW。

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产业链方面,压缩空气储能产业上游包括空气压缩机、透平膨胀机、蓄热换热系统等核心设备,以及储气盐穴资源等;中游为压缩空气储能行业;在下游市场,压缩空气储能电站接入电网系统,服务于工业用电、商业用电、居民用电等部门,起到调峰、填谷、调频、调相、储能、事故备用等关键作用。压缩空气储能电站规模快速扩张带来的增量空间有望向产业链上游传导,其中空气压缩机、透平膨胀机等核心设备及盐穴等储气资源或为关键要素。

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1.2.2. 国内相关设备厂商纷纷入局,有望开辟第二增长曲线

压缩空气储能电站核心设备为空气压缩机与透平膨胀机,未来市场增长空间广阔。根据美国电力院研究,核心设备投资占比达到电站总建设成本的45.7%,我们对其市场空间进行测算,假设当前电站平均单位建设成本为6000元/KW,按照压缩空气储能规模增长预期,在中性情况下,到2025年空气压缩储能产业上游核心设备累计市场空间有望达到185亿元,2022-2025年年均增长达61.8亿元;到2030年,其累计市场空间有望达到854亿元,2025-2030年年均增长达133.8亿元,市场规模增量空间广阔。

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国内多家空分设备厂商入局,未来业绩有望深刻受益。在压缩空气储能项目的快速扩张下,国内多家空分设备厂商纷纷开始着手布局,其中,陕鼓动力已与中能建数字科技集团签署战略合作协议,共同布局压缩空气储能项目;东方电气、上海电气、哈尔滨电气、沈鼓集团等作为供应商为江苏金坛60MW项目提供设备支持;金通灵与中储国能合作,为贵州毕节和山东肥城项目提供设备供应;杭氧股份为同里综合能源服务中心内500kW液态空气储能示范项目提供核心设备供应等。

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以陕鼓动力为例,公司目前业务包括能量转换设备、能源基础设施运营、能量转换系统服务三大板块,2021年公司实现营业收入103.61亿元,同比增长28.47%;实现归母净利润8.58亿元,同比增长25.22%,其中,能量转换设备营收占比达到40%。作为国内大型透平设备制造龙头企业,陕鼓动力在国内空分压缩机市场市占率达到82%,具备向盐穴空气储能系统提供大型压缩机组及大型膨胀发电机组的设计及供货能力,其股东陕鼓集团已成为中国新型储能产业创新联盟成员。

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2022年1月,陕鼓集团与中能建数字科技集团签署“战略合作协议”,共同布局压缩空气储能产业,目前,公司已采用技术国际领先的AV100轴流压缩机产品,完成300MW压缩空气储能系统及压缩机组的技术方案研发。根据中国泵阀制造网数据,陕鼓动力在相关设备(指压缩机)方面的投资强度约为9亿元/GW,而公司所参与的300MW压缩空气储能项目总投资为18亿元,考虑到项目所用机组较为先进,测算可得该项目空气压缩机设备投资占比约为17%。

在此基础上对陕鼓动力未来业绩增长空间进行测算,按照压缩空气储能项目规模增长预期及公司市占率水平,同时考虑到公司未来对透平膨胀机设备的供应,在中性情况下,预计到2030年公司空气压缩储能电站用空气压缩机产品累计贡献营收达351亿元,2022-2030年年均贡献营收为39亿元,假设公司净利率为9.19%,则年均贡献业绩达3.6亿元,相比于公司当前业绩水平增量可观。

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1.2.3. 盐穴资源对建设成本影响显著,相关厂商有望受益

现有在运及规划项目多为盐穴储气技术,有效降低电站投资建设成本。盐穴储气是采用人工方法在地下较厚的盐岩层或盐丘层中制造洞穴形成空间以储存气体的技术,从建设成本来看,根据相关文献研究,盐穴压缩空气储能电站的储气库建设成本仅为地面压力容器库的1/10,对电站整体建设成本有着明显的降低作用。

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从资源量来看,我国盐穴资源丰富,现有盐穴约1.3×108m3,其中大部分经过造腔后密封性良好,适宜于储存石油、天然气等重要战略物资,虽然我国盐穴资源丰富,但是目前已利用的盐穴仅有40多个,仅占总量的 0.2%,绝大多数的盐穴资源处于闲置状态,可利用的空间可观。从区域来看,在我国电力消费水平较高的中东部地区均有较丰富的盐穴资源分布,可有效支撑压缩空气储能电站项目的建设。根据相关文献数据,江苏金坛60MW盐穴储能示范项目储气库容积为22.4万m3,按此规模测算,考虑到技术进步带来的效率提升,预计我国现有存量盐穴资源可支持压缩空气储能电站项目容量达46.4GW,规模可观。

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同时,我国仍有丰富的盐矿资源等待开采。以苏盐井神为例,其拥有储量丰富的盐矿资源,旗下张兴盐矿、下关盐矿、蒋南盐矿、石塘盐矿等八个矿区采矿权共计保有资源储里矿石量121.40亿吨,许可生产规模1194万吨/年,历经长期的制盐生产,公司积累了丰富的盐穴资源,同时伴随公司盐碱钙循环工艺的大规模生产,其盐腔总量仍在不断增长,公司每年开采制盐可形成盐穴300万m3,有望为压缩空气储能电站的投资建设持续提供盐穴储气库资源。

苏盐井神将储能产业发展纳入公司“十四五”战略规划并订立了具体的实施计划。2021年12月,苏盐集团与中科院工程热物理研究所、中储国能公司在南京举行战略合作协议签约仪式,共同建设国际首个400MW盐穴压缩空气储能示范项目(含一个100MW系统、一个国际首套300MW系统),同时,苏盐集团参与的江苏淮安465兆瓦/2600兆瓦时盐穴压缩空气储能项目也已进入可研阶段。

另外,国内多家制盐企业均有丰富的盐矿资源储备,有望受益于压缩空气储能产业放量。

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1.3. 投资建议

伴随新型电力系统下新能源出力占比不断提升,电网压力持续增加,辅助调节资源的价值日益凸显,压缩空气储能作为大规模、长时储能模式迎来发展机遇。效率提升叠加成本下降有望推动压缩空气储能产业化进程提速,未来装机规模有望加速扩张。同时在此背景下,其上游空气压缩机、透平膨胀机等核心设备市场规模或将显著增长,对储气所用盐穴资源的需求量也有望迅速增加,相关厂商有望深刻受益。标的方面,上游设备建造厂商建议关注【东方电气】【上海电气】【哈尔滨电气】【陕鼓动力】【金通灵】【杭氧股份】【中储国能】(未上市)等,盐穴资源厂商建议关注【苏盐井神】【云南能投】【雪天盐业】等,下游投资运营厂商建议关注【福能股份】【华能国际】等。

环保公用投资组合

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 报告来源:天风证券股份有限公司

报告发布时间:2022年10月25日

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