电力行业报告：抽水蓄能当前最成熟储能技术，行业迎来黄金发展期
报告出品/作者：长城证券、于夕朦、范杨春晓
以下为报告原文节选
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1. 能源结构持续改变， 调节性电源需求激增
1.1 限电情况再现，可靠性电源不足是关键
大规模限电情况连续第二年出现，高峰时段电力 供应紧张情况短期难以改变 。由于去年全国多省份出现了限电情况，对经济和民生产生了一定影响。为了避免限电再次发生，今年国家在多次会议上强调了保障电力供应，明确提出了杜绝拉闸限电再度上演。各级地方政府为此也积极开展了许多工作，包括保障电煤、燃气、燃油供应、发放补贴支持电力企业经营、推动电力体制改革和出台虚拟电厂政策引导负荷侧用电。但随着高温天气来临和用电需求快速复苏，多地再次出现了有序用电情况，川渝地区更是出现了大面积限电。我们认为今年在政府已经做好充足准备情况下，限电情况再次发生，体现出我国目前电力系统冗余很少，可靠性下降的现状，而这些问题都难以快速解决，短期内我国高峰时段电力供应紧张的情况可能会持续发生。
我们认为连续两年发生限电情况的主要原因是我国可靠性电源不足 。过去两年导致我国限电情况发生的原因不尽相同：从需求侧看，去年我国率先走出新冠疫情，用电量持续高增，多地电网用电负荷创新高，而今年 7 月开始我国逐渐摆脱新一轮疫情影响，叠加多地高温天气导致多地电网用电负荷再创新高。而从供给侧看，去年由于能耗双控政策推进以及煤价高企，煤电机组出力受到影响，而今年则由于极端高温天气影响，水电出力显著下降。但过去两年导致限制限电发生的共通原因则是由于我国装机结构持续改变，发电端出力稳定性下降，可靠电源出力与高峰用电负荷间存在缺口（可靠性电源装机指：出力可预期，高峰负荷期可以稳定出力，目前火电、大水电和核电可以满足要求）。
1.2 高温天气下，多地 用电负荷创新高
疫情影响消退叠加高温天气，用电需求快速复苏。7 月份全国全社会用电量 8324 亿千瓦时，同比增长 6.3%。根据国家能源局数据，分产业看，第一产业用电量 121亿千瓦时，同比增长 14.3%；第二产业用电量 5132 亿千瓦时，同比下降 0.1%；第三产业用电量1591亿千瓦时，同比增长 11.5%；城乡居民生活用电量 1480 亿千瓦时，同比增长 26.8%。分地区看，东、中、西部和东北地区全社会用电量增速分别为 4.6%、10.5%、7.9%和-2.2%。
电网最大用电负荷创历史新高，提高了用电高 峰时期对发电端的出力要求。2022 年 7 月我国全国主要电网最高用电负荷合计值达到 12.6 亿千瓦，同比增长 5.6%，创历史新高。分区域看，除了东北电网，其余区域电网在 7 月的用电负荷均创历史新高。最高用电负荷不断提高对电源侧的出力和电网运行都提出了更高要求，在电力系统无法稳定运行时，电网被迫采取有序用电乃至拉闸限电的方式引导负荷侧降低需求。
1.3 极端高温天气显著影响水电出力
今年三季度受极端天气影响，多个流域来水同比显著减少，影响了水电出力，导致川渝地区以及华东地区出现大面积限电。根据各上市公司公告，2022 年第三季度溪洛渡水库来水总量约 422.69亿立方米，较上年同期偏枯 20.49%；三峡水库来水总量约 1006.83亿立方米，较上年同期偏枯 54.40%。澜沧江流域来水同比偏丰 2-3 成，但因第三季度主汛期（7-9 月）来水同比偏枯 3-4 成，前三季度来水总体同比偏枯 1-2 成。澜沧江的来水也明显偏枯。来水减少显著影响了水电出力，即使在多家公司有新机组投产、联合调度增发电量的情况下，三季度整体发电量也明显低于预期。
1.4 电源装机结构持续改变，可靠电源出力与高峰用电负荷间存在缺口
过去十年我国火电装机占比持续下降，由 2011 年的 72.5% 下降至 2022 年 年 7 月 月的 的 53.4%，由 而风光装机占比则由 4.5%至 上升至 28% ，不可靠电源占比持续提升。过去十年我国火电和水电装机容量占比持续下降，水火电合计装机容量占比由 2011 年底的 94.3%下降至2022 年 7 月的 69.8%，而核电装机占比仅从 1.2%小幅提升至 2.3%，整体看可靠电源装机占比持续下降，不可靠电源装机占比提升，电力系统稳定性下降。
过去十年我国火电发电量占比持续下降，但明显高于装机占比 。根据中电联数据，过去十年我国可靠电源发电量占比下降，由 2011 年的 98%下降至 2020 年的 88.3%，但仍维持高位。
为了保证电力系统的平稳运行，需要留有备用机组，我国各省合理备用率通常在 13%-15% ，因此可用装机容量需高于用电负荷。为了保障电力供应，电力系统可用装机容量要高于用电负荷（可用装机容量=用电负荷×（1+合理备用率）），因此需要留有部分机组以备急用。根据《国家能源局关于发布 2023 年煤电规划建设风险预警的通知》政策，因为电网规模、发用电结构不同，各地的合理备用率有所差别，大部分省份合理备用率在 13%-15%。
由于可靠电源装机容量下降，在某些时段我国部分区域出现装机出力将低于用电负荷的情况，造成限电发生。以今年 7 月为例，7 月全国最高用电负荷达到 12.59 亿千瓦，按照合理备用率 14%计算，当时实际需要装机 14.35 亿千瓦。考虑各类电源特性以及正常检修需求，假设火电、水电、核电、风电和太阳能在极端情况下可用容量比例分别为90%、60%、95%、10%和 0%，我国 7 月可靠装机容量约为 15.06 亿千瓦，与总需求装机接近，电力系统达到紧平衡。而实际运行中，由于物理限制，全国电网并不是完全互联互通、盈缺互济的，必须分省平衡，因此在我国电源分布并不平均的情况下，全国数值的紧平衡就意味着部分地区在极端情况下会缺少电源出力。以 8 月份的四川为例，在极端高温天气影响下，四川本省用电负荷激增而水电出力大幅下降，导致了电网被迫采取限电措施，影响了川渝及华东地区的用电。
我们认为由于可靠性电源装机规模难以快速提升，叠加由于高温天气导致四川湖北等地水电站蓄水量明显下降，到今年冬季枯水期来临时，我国部分省份可能会再度出现有序用电情况。而根据电规总院预测，到 2023 年，我国将有 6 个省份电力供应紧张、17 个省份电力供应偏紧。
我们对未来三年可靠性电源缺口进行测算：将假设条件应用在 2023 年-2025 年：（1）极端情况下，夏季火电、水电、核电、风电和太阳能可用容量比例分别为 90%、60%、95%、10%和 0%，冬季火电、水电、核电、风电和太阳能可用容量比例分别为 90%、40%、95%、10%和 0%；（2）可用装机容量=用电负荷×（1+合理备用率），合理备用率为 14%；（3）水电（不含抽蓄）、核电、风电、太阳能发电并网装机量平均增速分别为2.5%、7%、18%、23%（风光为平均增速，三年不一致）；（4）2023-2025 年全国最高用电负荷同比增长 7%。经测算，三年火电及可靠性电源装机缺口约为 1326 万千瓦、10417 万千瓦，20162万千瓦。
长期看，我国用电需求和负荷伴随经济增长有望持续增加，若可靠性电源装机建设不足 ，限电情况还将频发。若想缓解电力供应紧张的情况，我们认为目前从电源侧看有几条路径：1）增建火电尤其是燃机机组应对高峰用电；2）加大新能源大基地开发力度，通过火水电调节新能源提高可靠电源装机规模；3）超额建设新能源，通过足够多的备用装机容量保障可靠性电源规模；4）大力发展储能尤其是超长时储能技术。
2. 储能：新型电力系统重要组成部分，行业进入发展快车道
2.1 新型电力系统对能源系统调节能力需求激增 ，储能迎来发展良机
能源生产与消费之间总是存在着差异，能源系统需要 足够的 调节能力来消除这些差异。调节能力通常可分为功率调节和能量调节，功率调节能力即全部机组的出力范围，确保实时电力平衡；能量调节能力即所有储能设施存储的总能量，确保长期的能量平衡。为了实现双碳目标，风光等新能源将逐步取代化石能源成为主要的一次能源，而随着可调节化石能源逐步退出，电力可调节资源规模逐步下降，需要引入储能作为新的调节能力来源，以保障电力系统运行的稳定性。并且能源系统对于调节能力的需求将随着新能源渗透率升高而提高，因此储能成为了新型电力系统的重要组成部分。近年来国家已经出台多项政策，鼓励储能行业快速发展，包括抽蓄、新型储能在内的各项储能技术都有望进入快速发展期。
目前储能技术应用场景丰富，按应用场景分类可分为电源侧、电网侧以及用户侧，而根据电网净负荷波动的情况，我们可将对调节能力（储能）的需求分为短时（秒级-分钟级）、长时（小时级到数日）以及超长时（周、月、季）。不同应用场景对储能的需求不尽相同，而不同时长的储能所提供的辅助服务也不尽相同。目前来看电源侧和电网侧的应用很多是重合的，而日内小时级的长时需求是储能应用的重点。
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