2024抽水蓄能深度发展报告.docx

抽水蓄能深度发展报告2023一、 抽水蓄原理及发展3二、 抽水蓄能长期担任电力系统网节的主体4三、 中长期规划、两部制电价、投资主体放开等推进抽水蓄能发展6四、 抽水蓄能电站步入快速发展新阶段8五、 从产业链看抽水苗能电站10图表目录图1：抽水潜能工作原理3图2：抽水蓄能调节用电图3图3：2021年全球电力系统以活性资源构成3图4：储能在电力系统中的应用场景5图5：适合典型应用场班的储能技术类型5图6：我国储能结构6图7：抽水蓄能电价对比6图8：我国抽水常能增K情况万千瓦7图9：抽水蓄能两部制电价7图10：我国历年抽水布能新增装机情况（MW）9图II：抽水蓄能新墙装机情况-万千瓦IO图12：抽水器能在新增水电结构中的占比IO图13：抽水蓄能产业链IO表1：电网中各科电站的运行特性比较4表2：各类储能成本前比5表3：两方区域电力辅助服务管理实施细则中抽潜补偿机制7表4：2021年底在运、在建抽水蓄能项日清单9表5：抽水蓄能电站造价各部分投资占比I1.表6：水电工程主要设备及装置性材料造价指标I1.一、抽水原理及发展抽水而能是目前应用以为广泛的大规模、大容依的储能技术，主要解决发电、输电、用电不匹配向8S将过副的电能以水的位能的形式储存起来在用电的尖峰时间再用来发电，是一种特殊的水力发电技术.抽水都能主要南下水库、电动抽水泵/水轮发电机组和上水库三个主要部分组成.最老式的抽水蓄能电钻机组为四机式（抽水泵-水轮机-发电机电动机），后来发展为三机式机组（抽水泵水轮机发电电动机）和二机式可逆机组（水泵水轮机发电电动机。在用电低峰期时，可逆式水泵水轮机作为水泵，利用低价值电能将水从下水库抽至上水库，作为水的势能储存；用电离峰期时则将可逆式水泵水轮机作为水轮机，在上水库开闸放水，将水的势能转换为高价伯电能.图I：抽水蓄能工作原理图2：抽水蓄能调节用电图S拄。、能转电量“电gWVB,软娓来源：英大证券研究垢数格来源：公开资料，英大证券研究所20世纪50年代以来，全球电力系统迅速扩大和发展，电力负荷波动幅度不断增加，推动承担调峥和调频功能的抽水箱能电站的发展，从70年代开始，协希核电进入快速发展期，为确保核电安全平梗出力，抽水蓄能电站迅速发展。进入90年代，一方面适合建设抽水符能电站地理条件的M少，方面更具技术和经济优势的惚气轮机成为调节高峰负荷的有效手段，抽水蓄能电站发展放缓。近几年，新能源的大规模并网推动抽水蓄能电站步入新的发展期，目前水电、气电、现电是电力系统灵活性调节资源主力,根据国际能源署报告,2021年,全球电力系统灵活性资源中，水电、煤电、气电占比分别为29%、28%、27%.图3：2021年全球电力系统灵活性资源构成数据来源IIEA1英大证券图究所在电力系统调节中,抽水蓄能具有更加广泛的应用场块.其次是单循环燃气轮机.目前欧美国家建设了大量以抽水蓄能和燃气电站为主体的灵活、而效、清洁的调节电源,其中美国、德国、法国、日本、意大利等B1.家抽水箭能和幡气电站在电力系统中的比例超过10%。我国油气资源票状相对贫乏，燃气调峰电站发展不足.同燃气机组热电联产联合撕坏居多,两节性能不高，目前两节性电源以煤电为主.«1：电网中各种电站的运行特性比较F项目抽水蓄能电单循环燃气联合循环燃气常短水电燃煤火电I站轮机轮机降负荷启停所承担负荷位置峰荷峰荷峰荷、基荷煤荷、基荷峰荷、基荷峰荷奴大调峥能力N2001008510050100开启fifR启动.X特点静止-满我95s3min69min2min填谷XXXXX国频,X调相.X旋转备用.X快速增荷.X×aa自动,XXXX效据来源：储能技术及应用.中国化工学会储能工程专业委员会英大证券研究所整理二、抽水能长期担任电力系及调节的主体1 .新他（规模化发及下，储能在发电例、电网儡、用电儡具有广泛应用.在全球碳中和目标下，济活能源将逐步侨代化石能源，风电、光伏发电将成为清沽能源的绝对主力，装机收持续新增。但是，新能源发电具有不稳定性、随机性、间歇性的问遨，对电网频率控制提出了更高的要求，¾着新能源发电占比的的提高，整个电力系统的电力电信平衡模式也需要重构,根据国际能源詈报告,当电力系统新能源浅透率超过15%时，需要系统构建电力系统灵活性运行.新型电力系统中,谛能将成为至关重要的一环,是新能源消纳以及电网安全保障必要保障.在发电侧、电网例、用电侧都会得到广泛的应用.从储能在电网中的应用分布来看：D发电侧功能主要包括：快速调频、抑制低版振荡、自动发电控制（AGC）、平滑新能源出力波动、新能源出力计划跟踪、新能源出力爬坡捽制、微网黑启动、提供冷、热备用等：2）输配电网»功能主要包括：优化新能源并网、廷援赣无电线路班塞、延缓设备升级、优化潮流分布等：3）负荷IW功能主要包括：改善电能质收、提供分布式能源供应、参与市场调节、电动汽车接入等.2 .多种储能形式相互补充，均是新型电力系就要灵活性资春各类储能均具有独特属性，氮储能更适宜季节性调峰：抽水蓄能、压缩空气储能、燃料电池、电化学储能等更适合小时级调峥：超段电容等则更适合杪级调领需求各类储能技术中，除抽水而能外，储热技术己处于规模化应用阶段，目前我国火电灵活性改造大部分采取储热技术.其次是锂离子电池,处于规模化应用前期,其余的大部分均处于示范阶段和商业化初期.目前佛能在电网中的应用主要集中在工频有功调节，尤其是快速调频、削峥填谷以及新能源并网运行等方面。图4：储能在电力系统中的应用场景图5：适合典型应用场景的储能技术类型*««*8;据来源：高电压技术，2021.47(08),英大证券恸究所敬据来浜：高电压技术，202147(08),英大证券研究所3 .抽水能具有技术优、成本低、寿命长、容丝大、效率高等突出优点.抽水都能单机容量一般在3()万千瓦左右,电站一般容量上百万千瓦.由于抽水益能电站年行模式是都能墙在电能和水的势能之间转换,其储能容崎主要取决于上卜水库的制度差和水库容量，由于水的蒸发海潮现象导致的损失几乎可以忽略不计，抽水蓄能的储能周期得以无限延长，可适应各种陆能冏期需求，系统循环效率可达70%-80%.与此同时，建设完成后的抽水荒能电站坝体可使用100年左右,电机设备等Bi计使用年限在20年左右并可进行更换.保守册0.在初始投资成本60W,年均循环次数4«)次.储能循环效率75%,谛能系统寿命为30年的假设下,抽水甭能储能度电成本约为031.EkWh.低于其他储能类型.表2：各类储能成本对比抽水詈修I(X)OMW11IO小时子电池Mtt100MW/10小时ImR电池储ft100MW40小时同液渡电油100MWUO小时压空气储能100oMW”0小时Mittt1.MW.,10小时单位功率投资成木(SzkW)2202356535583994108931172020单位电城投资成木(S1.Wh)220356356399109312年年均固定运堆成本(WKwZycar)308.8212.0411.38.7428.5净资本性支出(SAW)291010570117201617031108»9020单位功率投资成木22022471305031871089161230(SW)年单位电量投资成本(St-IWh)20247305319109161年均固定运维成本<STKwZyear>307.239.879.268.7428.5部资本性支出(SAW)29108130905()945031104600数？B来源：PUnPedStorageHydropoiverCapabiIitiesandCosts,IHA,英大迂券研究所整理抽水蒂能受限于地理位置、建设周期以及收益水平较低等因素影响,随薪新型陆能技术快速发展以及成本快速卜降,抽水蓄能在储能中的占比逐年下降，由2017年的98.6%卜降为2021年的86.3%,卜降了12.3个百分点,但由于抽水蓄能电站优势突出、更造宜规模化建设,特别是的希电价机制的逐步落实，抽水蓄能电站在“十四五”"十五五”将迎来快速发展，预计在储能结构中将长期处于主力地位.图6：我国储能结构图7：抽水蓄能电价对比100%80%60%40%200%2017年2018年2019年2020年2021年,抬水It能，新型仍能KttS数据来逸：中关村惭能联盟,英大证券研究所京君来源：英大证券胡究所覆第三、中长期短划、两部制电价、投费主体放开等推进抽水蓄能发展在规划发展方面，2021年9月，国冢能源局下发力抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年八明确，到2025年，抽水需能投产总规模较“十三五”翻一番，达到6200万F瓦以上：到2030年，抽水费能投产总规IK较“十四五”再翻一番.达到1.2亿千瓦2022年3月国家发改委、能源局印发的，十四五'现代能源体系规划明确,要加快推进抽水制旎电站建设,推动已纳入规划、条件成熟的大型抽水而能电站开工建设，完善抽水蓄能价格形成机制,推进抽水需能电站投资主体多元化，要吸引更多的社会资本参与到抽水蓄能电站建设。在电价机制方面，2021年5国家发展改革委下发关于进一步完善抽水而能价格形成机制的意完3,进一步明确抽水蓄能两部制电价，电量电价方面主要盟靛运行成本，容僦电价主要救而投资成本，井确保一定的收益率.一是在电豉电价方面，时于存在现货市场的地方,抽水舒能电站抽水价格、上网电价按照现货市场价格及规则结豫，不执行输配电价、不承担政府性施金及冏加，对于不存在现货市场的地方，抽水蓄能抽水电价按煤炭发电基准价的75%执行，抽水电盘由电河提供.级励委托电网企业通过竞争件招标方式采购,上网电价按燃发发电基准价执行，上网电量由电网企业收购：二是在容量电价方面，容量电价体现抽水蓄能电站提供调领、调压、系统备用和黑启动等辅助服务的价值，抽水蓄能电站通过容量电价回收抽发运行成本外的其他成本并获得合理收益，容V电价纳入输配电价回收。图8:我国抽水蓄能增长情况（万千瓦）图9：抽水蓄靠两部制电价XjWSMttt.rt1.M*光a.MHM*HftE”价.M数据来退：发改委，英大迂券研究所S1.Ig来该：发改委，英大证券斫究所在辅助服务方面，辅助服务市场机制及价格补偿机制不断健全。2021年国宓能源局发布新的电力并网运行管理规定34电力辅助IM务管理办法.扩大电力辅助服务新主体.丰富电力辅助极务新品种,完善用户分担共享新机制.深化电力辅助服务市场机制建设.根据南方区域电力辅助眼务管理实施细则中抽苻补信机制B,电力调度机构应根据系统需要优先调用抽水荒能机组提供辅助服务，能力用尽方可调用其他辅助服务资源，抽水苻能机如当年抽发累计利用小时数超过270OXHI小时且抽水累计利用小时数超过1550xH2小时后,超出部分可纳入辅助服务补偿。抽水蓄能机组不参与启停时蜂、疗备用、旋转备用、稳定切机和稳定切负荷辅助服务补偿.抽水蒿能机组参与其他辅助服务时，已明确补偿标准的按规定执行,未明确补偿标准的参照水电机组执行.«3：南方区域电力辅助朋务管理实施细则中抽蓄补偿机制ID1.助JR务Ia分座务普二朴1#方式第，与J种类对机组一次调箱动作合格且实际动作枳分电出超过理论动作枳分电量70%的死一次调施可参与分进行补偿,并分为小期差扰动和大叛差扰动区别对恃，补恺标准分别为7.5万元/兆瓦时和150万元/兆瓦时育功对发电侧并网主体提供的AGC服务实施iHj节容量'喝节电51两种补偿.各区域平街二次i«!娘可参与不同，其中调节容价补偿标准在612冠兆瓦时，调节电Iit补偿标准2380元/兆瓦时42r/j抽水箱能机组深度调峰服务供应最为抽水工况卜按照抽水容量在抽水工况持续深度也脩可参与时段内的积分电fit.抽水蓄能机组抽发和抽水戳计利用小时均达到规定值时时超过部分抽水电贯进行补借。补供标准为1%XR5.其中RS各区域不同.在49.5-99应兆瓦时启停调峰不叁与.旋转备用不参与冷备用不参与-us,心I对水电机组在并网后负荷率低于5%以及在5%5%期间并且超过335的进行惯秽动Iff1.献可裁与CA1."他补偿,自动电压控制可参与对投入AVC闭环运行的发电刈并网主体和独立储能电站进行容员补偿和效果补偿，其中：容最补偿标准为0.S万元/每月脚台无功平衡调相运行无功调节可参与可参与对调相机不发出外动功率,只向电网怆送感性无功功率版务供应址按照20元/凫乏小时的标准补偿对发电恻并网上体迟相运行注入无功眼务供应量按照5元;我乏小时的标准补快对发电侧井网主体进行运行吸收无功服务供应业按照25元/兆乏小时的标准补偿稳定切机服务不拿与事故应急与快a股务程定切伊荷服务黑后动不冬与可参与缘启动服务费用分为能力费和使用费，对符合要求的缎启动电源点，从试的台格次月开始,黑启动健力贷按照3万元/月/台的标准补偿,黑启动使用费按300-180万元/台次的标准补偿FCB功能可参与FCB功能服务费用分为能力费和使用费,对符合要求的FCB机组,从试验合规次月开始，FCB能力费按照1.5万元/月/台的标准补偿.FCB使用费按300-480万元/台次的标准补偿。敛据来源；通京能源局南方竺管局,英大证势研究所整理四、抽水蓄能电站步入快速发腰断阶段截止2021年底,我国抽水蓄能电站在运项目40座,袋机容t3639万千瓦，在建项目48座，装机容麻6153万千瓦.2021年,安徽绩溪、河北丰宁、吉林敦化、浙江长龙山、黑龙江荒沟、山东沂蒙、广东梅州和阳江、福建冏宁等抽水甭能电站项目部分机组投产发电,新增投产奘机规模490万千瓦：新核准用龙江尚志、浙江泰顺和天台、江西率新、河南鲁山、湖北平坦原、Hi庆栗子湾、广西南宁、宁更牛首山、广州梅州：期、辽宁庄河等抽水蓄能项目，核准装机规模1370万千瓦：超过2亿千瓦的抽水蓄能电站正在开展前期勘测设计工作。目前己建、在建抽水蓄能项目主要分布在华东、华中、华北.南方、东北电网.根据抽水蓄能产业发展报告预测,2022年,预计安做宁国、江苏连云港、浙江建植、广东三江口、货州黔南、河北徐水、河南龙潭沟、湖北宝华寺、湖南安化、江西洪屏二期、辽宁大雅河、内蒙古乌海、青海畦止、陕西富平等项目符核准建设.核准规模将超过5(X)0万千瓦.2022年,预计占林敦化，黑龙江荒沟，浙江长龙山，山东沂蒙、文登,河北丰宁，广东梅州、阳江,福建周宁、永泰,安微金塞.河曲天池，兴庆蜡龙等在建抽水芾能电站部分机组将投产发电，投产规模约为900万千瓦。而至2022年年底，抽水幕能电站总装机容量达到4500万千瓦。图10:我国历年抽水蓄能新增装机情况(MW)60040020004902011年2012年2013年2CH4年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年数推来源，中电我.英大证券研究所表4：2021年底在运、在建抽水蓄能项目清单IT在运项目在建项目装机P万千瓦I北京十三败80河北张河湾、潘家口、丰宁尚义、易县、丰宁、抚宁867山西西龙池浑源、坦曲390内蒙古呼和浩特芝瑜240辽宁浦石河清原、庄河400吉林白山、敦化敦化、蛟河290黑龙江荒沟荒沟、尚志240江苏洙阳、宜兴、沙河句容395浙江天荒坪、仙居、桐柏、溪龙山、宇海、磐安、缙云、衙江、1518口、长龙山泰顺、天台安徽响水洞、琅河山.绩淡、金熊、桐城596响洪何福建仙游、周宁周宁、永至、厦门、云霄680江西洪屏奉新240山东泰安、沂蒙沂蒙、潍坊、泰安二期、文登7河南宝泉、同龙洛宁、停山、天池、五岳612湖北白莲河、天堂平坦原267湖南黑朦冷平江260广东惠州'广州、清远、深圳、阳江一期、梅州一期、梅州二期1088梅州、阳江广西-南宁120海南琼中-60重庆-蟠龙、栗子沟260陕西-第安140宁夏-牛首山100新勰穿康、哈密240西藏羊卓雍湖-9注我国大砒地区已建.在建项目合计其BO座，其中荒沟W8座I页目有部分机组投产.此外，台湾f目前有2座项目在运，装机容260万kR敛据来源；2021年中国抽水蓄能发展现状与腰望，水力发电，2022年第5期英大迂势研究所从“十四五”开始,未来I52O年间,我国抽水蔷能将正式进入高场Jit发展的新阶段.根据抽水都能产业发展报告202中.檄止2021年底,我国已纳入规划的抽水蓄能站点资源总量约为8.14亿千瓦,中长期规划理点实施项目44亿千瓦.备选项目31亿千瓦.根据C国务院关于印发2030年前碳达峥行动方案的通知3和学抽水都能中长期发展规划(2021-2035年),陆若丰宁、长龙山等在建抽水蓄能电站的陆续投产、运行，预计到2025年，我国抽水蓄能电站装机容讨达到620()万kW.到2030年，的将垣曲、清原等在建项目,以及“十四五”期间开工项目的姑续投产，我国抽水而能装机容吊将达到1.2亿kW,按照大力发展抽水所的1的发展思路，按照“应规尽规，能开层开”的原则，预计2035年前后，我国抽水蓄能装机容业有望达到3.0亿kW左右。图II：抽水蓄能新增装机情况一万千瓦图12：抽水蓄能在新增水电结构中的占比数据来谨：发送妥,英大迂芬研究所数据来源：发改委.英大证券胡究所五、从产业帔，抽水能电站抽水惹能电站涉及上游设的、中游工程建设以及下游电站运营,根据抽水都能产业发展报告2021,在抽水蓄能电站的投资成本中,主要足机电设备和建筑工程,其中：机电设备及安装工程占26%,建筑工程占25%.图13：抽水蓄能产业法iSfiI中游：电MIt设及运-I下节：电网系携故把来源：参照抽水箱能产业发展报告2021.英大证券恸究所整理表5：抽水蓄能电站造价各部分投资占比序号项目名称投费所占比例1机电设备及安装工程26.072建筑工程25.433建设期利息14.094独立费用11.935预得费8.316诚工辅助工程5.497金破沽构设备及安装工程3.778建筑征地移民安置补偿费用3.499环境保护和水土保持工程1.43IO工程总投资100数据来源：抽水蓄能产业发展报告2021英大证券恸究所I.设备环节.按十四五、十五五新增抽水荒能电站3051、5&X)万千瓦，总位造价6(XX)元/千瓦，机电设备占投资成本占比26%计算，则十四五、十五五电力设备市场规模接近500亿元、900亿元,抽水潜能产业链上游主要为设备制造商，包括水轮机、水泵和发电机等设备制造企业.水电设符行业集中度商，进入壁皇高，市场结构变化较小，国内主要大中型水轮发电机组制造厂商包括哈尔滨电气、东方电气、浙富控股、天津阿尔斯通、上海福伊特西门子、东芝水电等，其中哈电、东电分别具备年产约20台、15-20台大型抽水蓄能机组的制造、交付和安装眼务能力，此外湘能股份在中小型抽水蓄能市场，产品集中在50Mw以下，已与国内水轮机厂家、电网公司令作者于布局中小型抽水储能市场，在抽水谛能电机方面己获得市场订电。表6：水电工程主要设备及装置性材料造价指标设备名称单位2019年造价水平水枪机万元/t-发电机万元/t-水泵水轮机万元/t8.8发电电动机万元Zt7.9球阀万元A9.2桥式起至机万元/t2.9主变质器(50Okv)元kVA47平板(滑动)阀门万元/t1.2弧形(沿动)阀门万元/11.3拦污榭体万元/11压力别板SISMPa)元八-乐力纲板(600MPa)元/t8505压力制板(80OMPa)元/t9982数据来源I中国电力技术皎济发展研究报告2019年英大证券图究所修理2.电站建设环节.按十四五、十五五新增抽水蓄能电站3051、5800万瓦，单位造价6000I1.用千瓦,机电设得占投资成本占比25%计算.则十四五、十五五抽水蓄能工程建设市场规模接近450亿元、870亿元.抽水若能产业桂中游为承担电站主体建谀的公司，主要有中国电建、中国能建和粤水电等.抽水番能项目主要采用EPC帙式,由中国电建等规划设计并承担项目建谀,根据发展抽水潜能推动绿色发展3.“十四五”重点实施项目中，中国电力建设集团有取公司承担了85%以上的项目勘测设计工作.水利水电建设具备一定豆杂性，资质和项目业绩班垒突出，市场主要由头部企业占据，截至2020年末，我国己隹3249万瓦抽水带能装机容取中，中国电建承建占比33.3%,在建5393万千瓦抽水蓄能装机容琏中，中国电建承建占比44.2%,处于市场龙头地位。此外，中国安能、中国铁建等企业也参与抽水蓄能电站部分地下工程建设。3.电站送EJ卜:要为国家电网、南方电网等电力企什.J!：中：国京电网运营主体为国网新源控股有限公司（简称国网新源）、南方电网运营主体为南方电网调峰调婉发电有限公司（简称南网双调）.祓止到2021年底，国网新源公司在运和在建抽水箱能规模分别为2351、4578万瓦,占比分别约为64.6%和74.4%,南网双调在运858万瓦，占比24%,在抽水蓄能开发建设及运营市场中占据决定领导地位.2022年6月文山电力发布关于重大费产重组事项的进展公告，文山电力拟笫划以资产置换及发行股份的方式购买中国南方电网有限货任公司所持有的南方电网调峥词频发电有限公F1.oO%股权,符成为南N揽下抽水箱能上市平价.其次江苏国信、内蒙古电力、三峡集困、预能控股、浙江新能、湖北能源、桂东电力、皖能电力、新天绿能等能源企业也在枳极布局抽水节能电站运营.