1、目錄 HYPERLINK l _TOC_250011 一、從需求出發(fā)，儲(chǔ)能的作用和過往 1 HYPERLINK l _TOC_250010 1、能量存儲(chǔ)，用途幾何？ 1 HYPERLINK l _TOC_250009 2、過往應(yīng)用，抽水蓄能為主，電化學(xué)嶄露頭角 3 HYPERLINK l _TOC_250008 二、信息革命，5G 基站的短中期儲(chǔ)能需求 5 HYPERLINK l _TOC_250007 1、5G 技術(shù)，走入身邊的萬(wàn)物互聯(lián) 5 HYPERLINK l _TOC_250006 2、5G 基站備用電源，短中期的鋰電儲(chǔ)能爆發(fā) 6 HYPERLINK l _TOC_250005 三、能

2、源革命，儲(chǔ)能的星辰大海 8 HYPERLINK l _TOC_250004 1、能源革命，“人類命運(yùn)共同體”最佳詮釋 8 HYPERLINK l _TOC_250003 2、高比例可再生能源發(fā)電，儲(chǔ)能助力日內(nèi)平衡和長(zhǎng)時(shí)間平衡 11 HYPERLINK l _TOC_250002 3、中國(guó)&全球，儲(chǔ)能規(guī)模估計(jì) 14 HYPERLINK l _TOC_250001 投資評(píng)價(jià)和建議 20 HYPERLINK l _TOC_250000 風(fēng)險(xiǎn)分析 21圖表目錄圖表 1： 視察倫敦金庫(kù)的英國(guó)女王 1圖表 2： 2.5 寸固態(tài)硬盤示意 1圖表 3： 儲(chǔ)能對(duì)電力系統(tǒng)起到的作用 1圖表 4： 電網(wǎng)配套儲(chǔ)能儲(chǔ)能

3、可解決的問題以及可取得的收益 2圖表 5： 面向需求的儲(chǔ)能技術(shù)評(píng)價(jià)體系 2圖表 6： 儲(chǔ)能技術(shù)和需求挑戰(zhàn)（以英國(guó)為例） 3圖表 7： 福州永泰抽水蓄能電站透視圖 3圖表 8： 霍恩斯代爾風(fēng)電廠與特斯拉Powerpack 儲(chǔ)能系統(tǒng) 3圖表 9： 全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019） 4圖表 10： 全球電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019） 4圖表 11： 中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019） 4圖表 12： 中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019） 4圖表 13： 移動(dòng)通信發(fā)展歷史 5圖表 14： 5G 和 4G 技術(shù)性能對(duì)比 5圖表 15： 4G 網(wǎng)

4、絡(luò)和 5G 網(wǎng)絡(luò)的基本組成 6圖表 16： 2020 年中國(guó)磷酸鐵鋰電池消費(fèi)領(lǐng)域 7圖表 17： 用于通信備電的磷酸鐵鋰電池規(guī)模估計(jì) 7圖表 18： 極地冰蓋全部融化后的主要大陸及海岸線改變情況 8圖表 19： 全球甲烷濃度變化 9圖表 20： 全球二氧化碳濃度變化 9圖表 21： 較長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)的全球氣溫變化 9圖表 22： 約一百年來全球氣溫和太陽(yáng)輻射的變化情況 10圖表 23： 2050 年二氧化碳凈零時(shí)中國(guó)一次能源消費(fèi)構(gòu)成 10圖表 24： 2050 年完全凈零時(shí)中國(guó)一次能源消費(fèi)構(gòu)成 10圖表 25： 中國(guó)風(fēng)光資源分布 11圖表 26： 主要發(fā)電方式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本變化估計(jì) 11圖表

5、27： 風(fēng)電、光伏的初始投資成本變化估計(jì) 11圖表 28： 某光伏基地各月份典型日逐時(shí)發(fā)電出力特性曲線 12圖表 29： 某光伏基地日內(nèi)出力表現(xiàn)的隨機(jī)性 12圖表 30： 某風(fēng)電基地出力及平均負(fù)荷曲線 12圖表 31： 某風(fēng)電基地日內(nèi)出力表現(xiàn)的隨機(jī)性 12圖表 32： 電力系統(tǒng)的（日內(nèi)）調(diào)節(jié)需求 13圖表 33： 電力系統(tǒng)的（日-星期尺度）調(diào)節(jié)需求 13圖表 34： 高比例可再生能源電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)節(jié)需求 13圖表 35： 短期儲(chǔ)能與季節(jié)性儲(chǔ)能效率關(guān)系 13圖表 36： 2024 年前保守場(chǎng)景我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)（MW） 14圖表 37： 2024 年前理想場(chǎng)景我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)（MW） 1

6、4圖表 38： 氣候雄心峰會(huì)上的習(xí)近平主席 14圖表 39： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)分部門終端能耗及用能組合 15圖表 40： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)終端電力消費(fèi)及應(yīng)用途徑 15圖表 41： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)一次能源需求 16圖表 42： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)發(fā)電裝機(jī)和發(fā)電量估計(jì) 16圖表 43： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)夏季/冬季典型日電力系統(tǒng)平衡 17圖表 44： 謹(jǐn)慎情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)容量規(guī)模 17圖表 45： 謹(jǐn)慎情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)能量規(guī)模 17圖表 46： 樂觀情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)容量規(guī)模 18圖表 47： 樂觀情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)

7、能裝機(jī)能量規(guī)模 18圖表 48： 2019 年全球戶用儲(chǔ)能市場(chǎng) CR3 18圖表 49： 全球電池年裝機(jī)量估計(jì) 19圖表 50： 全球儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模估計(jì) 19一、從需求出發(fā)，儲(chǔ)能的作用和過往1、能量存儲(chǔ)，用途幾何？物質(zhì)、信息和能量是人類文明的三大載體，記錄著人類文明進(jìn)步的歷史進(jìn)程。除了創(chuàng)造、應(yīng)用的需求外，籠統(tǒng)來說，這三者也都有存儲(chǔ)待用的需求。圖表1： 視察倫敦金庫(kù)的英國(guó)女王圖表2： 2.5 寸固態(tài)硬盤示意資料來源：搜狐新聞，資料來源：新浪，能量存儲(chǔ)的需求分類方式較為繁雜。按照對(duì)電力系統(tǒng)的作用（事實(shí)上也可以包括對(duì)熱網(wǎng)等的作用，相對(duì)重要性一般），或者按照規(guī)模、存儲(chǔ)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間等使用指標(biāo)的分類方

8、法相對(duì)較為通行。圖表3： 儲(chǔ)能對(duì)電力系統(tǒng)起到的作用資料來源：DOE/EPRI，行業(yè)深度報(bào)告從對(duì)電力系統(tǒng)的作用來說，儲(chǔ)能設(shè)備可以安裝于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)或用戶側(cè)，發(fā)揮削峰填谷，供應(yīng)容量，調(diào)頻，充當(dāng)備用電源，穩(wěn)壓，黑啟動(dòng)等等功效，可以改善電能質(zhì)量，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性，甚至在某些特殊條件下供電。圖表4： 電網(wǎng)配套儲(chǔ)能儲(chǔ)能可解決的問題以及可取得的收益資料來源：Progress in electrical energy storage system: A critical review，從使用指標(biāo)看去，儲(chǔ)能技術(shù)的評(píng)價(jià)體系（也是儲(chǔ)能應(yīng)用的使用性能指標(biāo)集合）包括了能量、功率、效率、壽命、規(guī)模、存儲(chǔ)時(shí)間、自放率、成本

9、、技術(shù)成熟度、環(huán)境影響等等。在不同的場(chǎng)合，需求的權(quán)重也有所不同。圖表5： 面向需求的儲(chǔ)能技術(shù)評(píng)價(jià)體系資料來源：A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，行業(yè)深度報(bào)告儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)可以在能源系統(tǒng)中發(fā)揮一定作用，但是尚不足以滿足所有的實(shí)際需求。圖表6： 儲(chǔ)能技術(shù)和需求挑戰(zhàn)（以英國(guó)為例）資料來源：Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power

10、 system operation，2、過往應(yīng)用，抽水蓄能為主，電化學(xué)嶄露頭角截止目前抽水蓄能和以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能是儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用相對(duì)廣泛的技術(shù)類型（但是細(xì)分技術(shù)路線仍然存在變數(shù)，本報(bào)告暫不作具體討論）。圖表7： 福州永泰抽水蓄能電站透視圖圖表8： 霍恩斯代爾風(fēng)電廠與特斯拉 Powerpack 儲(chǔ)能系統(tǒng)資料來源：搜狐，資料來源：搜狐，行業(yè)深度報(bào)告根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟（CNESA）統(tǒng)計(jì)，截至 2019 年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模 184.6 GW，同比增長(zhǎng) 1.9%；其中抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)占比最大，為 92.6%，同比增長(zhǎng) 0.2%。其次為電化學(xué)儲(chǔ)能，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模 9520.5M

11、W，占比 5.2%；在各類電化學(xué)儲(chǔ)能中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，占電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的 88%，裝機(jī)規(guī)模達(dá) 8453.9MW。圖表9： 全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019）圖表10： 全球電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019）抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能 熔融鹽儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能1.7%0.2%5.2%0.2%鋰離子電池 鈉硫電池鉛蓄電池液流電池超級(jí)電容其他40.5.9% 0.1%5.4%88.8%0.3%92.6%資料來源：CNESA，資料來源：CNESA，同樣根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，截至 2019 年底，中國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模 32.4GW，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的

12、 17.6%，同比增長(zhǎng) 3.6%。其中，抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，為 30.3GW，同比增長(zhǎng) 1.0%；電化學(xué)儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模位列第二，為 1709.6MW，同比增長(zhǎng) 59.4%；在各類電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，為 1378.3MW。2020 年新增投運(yùn)容量 2.7GW；其中，抽水蓄能新增裝機(jī) 1.2GW，電化學(xué)儲(chǔ)能新增投運(yùn)容量首次突破 GW 大關(guān)，達(dá)到 1083.3MW/2706.1MWh（2020 年數(shù)據(jù)尚未最終確認(rèn)）。圖表11： 中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019）圖表12： 中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（2000-2019）抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能 熔

13、融鹽儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能1.3% 0.01%5.3%0.04% 鋰離子電池 鉛蓄電池液流電池超級(jí)電容其他1.2%0.4%0.1%17.8%80.6%93.4%資料來源：CNESA，資料來源：CNESA，行業(yè)深度報(bào)告二、信息革命，5G 基站的短中期儲(chǔ)能需求1、5G 技術(shù)，走入身邊的萬(wàn)物互聯(lián)移動(dòng)通信技術(shù)起源于 20 世紀(jì) 80 年代的美國(guó)，幾乎每十年升級(jí)一次。從 1G 到 5G，人們從通話一步步走入后移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，走入萬(wàn)物互聯(lián)的信息世界。圖表13： 移動(dòng)通信發(fā)展歷史起始1980s1990s2000s2010s2020s時(shí)間1978 年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室1989 年，歐洲以 GSM（全2001 年

14、 10 月，日本 NTT全球 第一次開發(fā)出高級(jí)移動(dòng)電 球移動(dòng)通信系統(tǒng)）為標(biāo)準(zhǔn)第一個(gè)在世界上開通了2010 年世界移動(dòng)通信大會(huì)2018 年 6 月第一版標(biāo)準(zhǔn)R15將下一代演進(jìn)技術(shù)（LTE）凍結(jié)，2020Q2 第二版標(biāo)準(zhǔn)話系統(tǒng)（AMPS）進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用1993 年，嘉興 GSM 成為WCDMA 服務(wù)作為世界關(guān)注焦點(diǎn)R16 凍結(jié)1987 年，開始部署 1G 網(wǎng)2009 年，三大運(yùn)營(yíng)商獲發(fā) 2013 年 12 月，三大運(yùn)營(yíng)商2019 年10 月底小范圍商用，中國(guó)我國(guó)第一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通絡(luò)3G 牌照信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電信CDMA2000、聯(lián)通獲發(fā) 4G 牌照TD-LTE2020 年規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò) AMPSGSM、CDM

15、A協(xié)議體驗(yàn)WCDMA、移動(dòng)TD-SCDMA（中國(guó)主導(dǎo)）FDD-LTE全球統(tǒng)一只提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)150Kbps1-6Mbps10-100Mbps100Mbps-1Gbps速率數(shù)字信號(hào)傳輸、語(yǔ)音通主要可同時(shí)傳聲音和數(shù)據(jù)信息、可快速傳輸數(shù)據(jù)、音頻、 增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類模擬信號(hào)傳輸、語(yǔ)音通話 話、短信、簡(jiǎn)單低速數(shù)據(jù)特點(diǎn)提供高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)視頻和圖像通信、超高可靠低延時(shí)通信語(yǔ)音品質(zhì)低、信號(hào)不穩(wěn)定、語(yǔ)音品質(zhì)提高，數(shù)據(jù)傳輸容量有限、傳輸速率較低、全球使用頻段過多，對(duì)物缺點(diǎn)頻段較多、較高，覆蓋弱易被干擾資料來源：億歐智庫(kù)，容量有限、通信加密較弱標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)支持有限正如 4G 以其相對(duì)的高性能使得移動(dòng)

16、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代形成，5G 技術(shù)進(jìn)一步提升了速率、頻譜效率、空間容量、移動(dòng)性能、網(wǎng)絡(luò)能效等技術(shù)指標(biāo)，有望滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速上網(wǎng)等體驗(yàn)需求，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高可靠、低時(shí)延、大連接等需求，最終為超高分辨率視頻、云游戲、云 VR/AR，智能駕駛、智能制造、能源互聯(lián)網(wǎng)等等提供技術(shù)支持。圖表14： 5G 和 4G 技術(shù)性能對(duì)比技術(shù)峰值速率體驗(yàn)速率頻譜效率空間容量移動(dòng)性能網(wǎng)絡(luò)能效連接密度時(shí)延100 萬(wàn)終端/平方公5G20Gbps100Mbps310Mb/s/m500km/h1001ms里4G1Gbps10Mbps10.1Mb/s/m350km/h110 萬(wàn)終端/平方公10ms里倍數(shù)20 倍10 倍3 倍100 倍

17、1.43 倍100 倍10 倍1/10資料來源：國(guó)際電信聯(lián)盟，行業(yè)深度報(bào)告基站（公用移動(dòng)通信基站）是移動(dòng)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的接口設(shè)備是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無線電收發(fā)信電臺(tái)。不同代際通信技術(shù)的基站有明顯區(qū)別。圖表15： 4G 網(wǎng)絡(luò)和 5G 網(wǎng)絡(luò)的基本組成資料來源：弱電行業(yè)網(wǎng)，和 4G 基站相比，5G 基站的頻段較高，可能的鏈路損耗也高，信號(hào)覆蓋范圍小；5G 基站的計(jì)算功耗更高，使得其電耗也更高。這一方面增加了潛在的基站數(shù)量需求，一方面也增加了單個(gè)基站的電耗。根據(jù)工信部2020 年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)：我國(guó) 4G 基站總數(shù)達(dá)到 575 萬(wàn)個(gè)，城鎮(zhèn)地

18、區(qū)實(shí)現(xiàn)深度覆蓋。5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，按照適度超前原則，新建 5G 基站超 60 萬(wàn)個(gè)，基站總規(guī)模在全球遙遙領(lǐng)先。全部已開通 5G基站超過 71.8 萬(wàn)個(gè)，其中中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通共建共享 5G 基站超 33 萬(wàn)個(gè)，5G 網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國(guó)地級(jí)以上城市及重點(diǎn)縣市。5G 基站建設(shè)如火如荼。2、5G 基站備用電源，短中期的鋰電儲(chǔ)能爆發(fā)為了保證極端條件下的基站用電，避免主供電系統(tǒng)無法工作時(shí)基站斷電失效，通信基站需搭配備用電源。 5G 基站備用電源需滿足一定功率（典型值接近 3.7kW）和時(shí)長(zhǎng)（典型值 4 小時(shí)）的用電需求（則典型值 14.8kWh），而且有體積、散熱等方面要求。5G 時(shí)代，基站備用電源的

19、最優(yōu)選擇是磷酸鐵鋰電池。根據(jù)鑫欏資訊統(tǒng)計(jì)，2020 年磷酸鐵鋰電池統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量 14.2 萬(wàn)噸；有 49%的磷酸鐵鋰正極用于動(dòng)力電池，還有 28%的磷酸鐵鋰正極用于儲(chǔ)能電池，即 2020 年有 3.97 萬(wàn)噸磷酸鐵鋰用于儲(chǔ)能電池制造。1GWh 鐵鋰電池約需消耗 2500 噸鐵鋰正極，所以 2020 年用于儲(chǔ)能的鐵鋰電池規(guī)模約 16GWh。另根據(jù)中國(guó)證券網(wǎng)，2020 年我國(guó)鐵鋰動(dòng)力電池銷售 30.8GWh，數(shù)據(jù)相互印證程度較好。圖表16： 2020 年中國(guó)磷酸鐵鋰電池消費(fèi)領(lǐng)域動(dòng)力領(lǐng)域儲(chǔ)能領(lǐng)域維修售后自行車庫(kù)存及其他4%12%7%49%28%資料來源：鑫欏資訊，綜合上述信息，2020 年我國(guó)新建、改造

20、的 5G 基站備用電源約需 10GWh 磷酸鐵鋰電池，事實(shí)上超過了所有其他儲(chǔ)能用途的總和（如根據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020 年我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能增量為 785.1MW；前述中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，電化學(xué)儲(chǔ)能新增投運(yùn)容量首次突破GW 大關(guān)，達(dá)到1083.3MW/2706.1MWh）。至 2025 年底，如中國(guó)的 5G 基站建設(shè)規(guī)模達(dá)到 500 萬(wàn)個(gè)（尚不及 2020 年底的 4G 基站），則對(duì)磷酸鐵鋰電池的需求將達(dá) 74GWh；如部分 4G 基站的鉛酸電池逐步替換為鐵鋰電池，則還可能帶來 20GWh 級(jí)別的電池用量增量，使得鐵鋰儲(chǔ)能電池備用電源的累計(jì)規(guī)模接近 100GWh。圖表

21、17： 用于通信備電的磷酸鐵鋰電池規(guī)模估計(jì)100鐵鋰電池規(guī)模（GWh）90807060504030201002020E2025E資料來源：鑫欏資訊，數(shù)碼人科技，三、能源革命，儲(chǔ)能的星辰大海1、能源革命，“人類命運(yùn)共同體”最佳詮釋巴黎協(xié)定是 2015 年 12 月 12 日在巴黎氣候變化大會(huì)上通過、2016 年 4 月 22 日在紐約簽署的氣候變化協(xié)定，該協(xié)定為 2020 年后全球應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)作出安排。巴黎協(xié)定長(zhǎng)期目標(biāo)是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期上升幅度控制在 2 攝氏度以內(nèi)，并努力將溫度上升幅度限制在 1.5 攝氏度以內(nèi)。2016 年 4 月 22 日，中國(guó)國(guó)務(wù)院副總理張高麗作為習(xí)近平主

22、席特使在巴黎協(xié)定上簽字。同年 9 月 3 日，全國(guó)人大常委會(huì)批準(zhǔn)中國(guó)加入巴黎協(xié)定，成為完成了批準(zhǔn)協(xié)定的締約方之一。全球主要經(jīng)濟(jì)體中，美國(guó)曾短暫退出巴黎協(xié)定，并在領(lǐng)導(dǎo)人更迭后重新加入。2020 年 9 月 22 日，習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上的講話中提出，“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于 2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取 2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。從碳中和時(shí)間上比較，歐美 2050 年碳中和，中國(guó)約 2060 年碳中和，時(shí)間差僅有約 10 年；從自碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間跨度比較，歐美約 50-70 年，中國(guó)約 30 年，大幅低于先發(fā)發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)

23、體。雖然仍然存在一定爭(zhēng)議，但是努力控制碳排放、盡力限制全球氣溫上升幅度，對(duì)全人類而言是利大于弊的選擇。首先，劇烈的氣溫升高將給人類文明以重創(chuàng)。約 12 萬(wàn)年前溫暖的伊米亞間冰期，海平面比當(dāng)前高 6-9 米，當(dāng)時(shí)僅有部分極地冰蓋融化，即可造成淹沒全球關(guān)鍵城市（如上海海拔 4.5 米）的嚴(yán)重后果。倘若極地冰蓋完全融化，大量陸地面積將不復(fù)存在，考慮到沿岸重點(diǎn)城市的核心地位，全球主要經(jīng)濟(jì)體都近乎面臨致命打擊。圖表18： 極地冰蓋全部融化后的主要大陸及海岸線改變情況資料來源：瑰麗地球，其次，一定程度的氣溫升高即可破壞碳循環(huán)的長(zhǎng)期平衡，并引發(fā)氣溫進(jìn)一步升高的“自加速”過程。其主要原因包括凍融湖、凍土帶和深

24、海的重要溫室氣體甲烷釋放、海水溫度升高造成的溫室氣體二氧化碳溶解度下降等。圖表19： 全球甲烷濃度變化圖表20： 全球二氧化碳濃度變化資料來源：Growth of Methane Concentration in the Atmosphere，資料來源：NASA，第三，人類活動(dòng)和一定程度的氣溫升高、溫室氣體排放強(qiáng)關(guān)聯(lián)。一方面，從約 10000 年的時(shí)間尺度來看，工業(yè)化之前地球氣溫變化速率相當(dāng)平緩，而工業(yè)化之后氣溫出現(xiàn)了顯著上升；從更長(zhǎng)的約 80 萬(wàn)年的時(shí)間尺度來看，除工業(yè)化之后的短暫時(shí)間（甚至是 20 世紀(jì)之后的短暫時(shí)間）以外，地球氣溫都是在一個(gè)較穩(wěn)定的范圍內(nèi)波動(dòng)的。圖表21： 較長(zhǎng)時(shí)間尺度內(nèi)

25、的全球氣溫變化資料來源：IPCC，另一方面，從 100 年左右的近世時(shí)間尺度來看，太陽(yáng)輻射變化不大，但是太陽(yáng)輻射和地球氣溫變化出現(xiàn)了明顯的背離，溫度變化曲線顯著“跑贏”了太陽(yáng)輻射變化曲線。這種背離是客觀存在的，而高速的氣溫升高的最佳解釋方式仍然是人類活動(dòng)。行業(yè)深度報(bào)告圖表22： 約一百年來全球氣溫和太陽(yáng)輻射的變化情況資料來源：Hadley Centre，Climatic Research Unit，國(guó)際能源小數(shù)據(jù)，此外，氣候變化、海洋酸化等還可能引發(fā)大范圍物種滅絕。最后，即使上述所有論述都基于“可能性”，“全球變暖雷霆雨露俱是天恩和人類活動(dòng)無關(guān)”、“五岳陵霄四海亙地藏排納放無損高深”，全球變暖

26、對(duì)人類社會(huì)的負(fù)面影響本身也值得全人類，以某種形式對(duì)其加以應(yīng)對(duì)?？傊?，碳排放引發(fā)氣候變化、威脅人類文明的概率不低、賠率很高。努力遏制這一勢(shì)頭事實(shí)上理性、務(wù)實(shí)。從碳達(dá)峰到碳中和體現(xiàn)了“共同但有區(qū)別”的減排責(zé)任，體現(xiàn)了我國(guó)的大國(guó)擔(dān)當(dāng)。為了達(dá)成此目標(biāo)，我國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)也將經(jīng)歷顯著變化：可再生能源必須取代化石能源，成為一次能源的主要組成部分。清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究所、落基山研究所等 2020 年發(fā)布的最新研究有類似的結(jié)論（但是在 2050 年凈零預(yù)設(shè)條件、能源消費(fèi)總量等方面二者有一定分歧?？紤]到有關(guān)研究的前瞻程度，分歧是可以理解的）。圖表23： 2050 年二氧化碳凈零時(shí)中國(guó)一次能源消費(fèi)構(gòu)成

27、圖表24： 2050 年完全凈零時(shí)中國(guó)一次能源消費(fèi)構(gòu)成資料來源：中國(guó)低碳發(fā)展戰(zhàn)略與轉(zhuǎn)型路徑研究，資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，我們同時(shí)還認(rèn)為，以高比例可再生能源廣泛應(yīng)用、碳排放達(dá)峰并逐步降低乃至凈零為關(guān)鍵特征之一的能源行業(yè)深度報(bào)告革命，是為人類謀福祉的重要手段，也是習(xí)近平總書記“世界上的問題錯(cuò)綜復(fù)雜，解決問題的出路是維護(hù)和踐行多邊主義，推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體”重要論斷的最佳詮釋之一。為人類謀福祉-控制氣溫升高幅度、應(yīng)對(duì)氣候變化-推動(dòng)能源革命、大規(guī)模高比例應(yīng)用可再生能源的邏輯鏈條堅(jiān)實(shí)可靠。2、高比例可再生能

28、源發(fā)電，儲(chǔ)能助力日內(nèi)平衡和長(zhǎng)時(shí)間平衡我國(guó)具備豐富的風(fēng)、光可再生能源資源。據(jù)發(fā)改委能源所等研究，我國(guó)年太陽(yáng)輻射超過 5000MJ/m2，年日照小時(shí)數(shù)超過 2200 小時(shí)的土地面積占全國(guó)土地面積的 2/3，安裝 2500GW 光伏發(fā)電設(shè)備僅需要 8 萬(wàn)平方公里土地，占中國(guó)國(guó)土面積的 0.8%。同樣據(jù)估算，在中國(guó)所有風(fēng)力資源超過 300W/m2 的地區(qū)中，100 米高度的陸上可用風(fēng)能總儲(chǔ)量約為 3400GW；在水深 5-50 米的海域中，100 米高度海上風(fēng)能資源總量達(dá)到 500GW。再考慮到水電、核能和生物質(zhì)能源等，事實(shí)上資源端我國(guó)有能力供應(yīng)高比例可再生能源（電力）；再考慮到用能端的高度電氣化，可

29、再生能源電力規(guī)模爆發(fā)將是碳達(dá)峰和凈零排放目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的核心條件。圖表25： 中國(guó)風(fēng)光資源分布資料來源：發(fā)改委能源所，Solargis，同時(shí)，光伏、風(fēng)電等可再生能源發(fā)電形式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本、初始投資成本等都將進(jìn)一步下降，使得二者進(jìn)一步體現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。圖表26： 主要發(fā)電方式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本變化估計(jì)圖表27： 風(fēng)電、光伏的初始投資成本變化估計(jì)資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，行業(yè)深度報(bào)告但是，光

30、伏、風(fēng)電等可再生能源的波動(dòng)性、間歇性相當(dāng)程度上阻礙了其和負(fù)荷的有效匹配，提高了高比例大規(guī)模并網(wǎng)的難度。對(duì)光伏而言，日內(nèi)出力受到日照條件、天氣影響；更長(zhǎng)時(shí)間尺度的出力具備一定規(guī)律性，但仍不穩(wěn)定。夏季和冬季的發(fā)電特性區(qū)別明顯。圖表28： 某光伏基地各月份典型日逐時(shí)發(fā)電出力特性曲線圖表29： 某光伏基地日內(nèi)出力表現(xiàn)的隨機(jī)性資料來源：基于光照強(qiáng)度曲線微積分的光伏發(fā)電特性分析，資料來源：Electrochemical Energy Storage for Green Grid，對(duì)風(fēng)電而言，日內(nèi)出力表現(xiàn)具有極大的隨機(jī)性；更長(zhǎng)時(shí)間尺度的出力具備一定規(guī)律性，也仍不穩(wěn)定。圖表30： 某風(fēng)電基地出力及平均負(fù)荷曲線

31、圖表31： 某風(fēng)電基地日內(nèi)出力表現(xiàn)的隨機(jī)性資料來源：新能源發(fā)電出力特性指標(biāo)及其數(shù)據(jù)化應(yīng)用，資料來源：Electrochemical Energy Storage for Green Grid，儲(chǔ)能系統(tǒng)不同程度上具備平滑可再生能源出力、使其和負(fù)荷相匹配的能力。首先，儲(chǔ)能系統(tǒng)的高頻響應(yīng)能力可以滿足電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的需求；能量時(shí)移、削峰填谷能力可以滿足電力系統(tǒng)日內(nèi)調(diào)節(jié)的需求。行業(yè)深度報(bào)告圖表32： 電力系統(tǒng)的（日內(nèi)）調(diào)節(jié)需求資料來源：A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies，將時(shí)間尺度拓展至星期級(jí)別，儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量

32、時(shí)移、削峰填谷能力同樣可以滿足能量平衡需求。圖表33： 電力系統(tǒng)的（日-星期尺度）調(diào)節(jié)需求資料來源：DOE/EPRI，將時(shí)間尺度拓展至季節(jié)級(jí)別，雖然儲(chǔ)能效率不可避免地有一定程度的下降，但是儲(chǔ)能仍然具備一定調(diào)節(jié)能力。所以，儲(chǔ)能是高比例可再生能源并網(wǎng)的關(guān)鍵助力之一。圖表34： 高比例可再生能源電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間尺度調(diào)節(jié)需求圖表35： 短期儲(chǔ)能與季節(jié)性儲(chǔ)能效率關(guān)系資料來源：面向高比例可再生能源電力系統(tǒng)的季節(jié)性儲(chǔ)能綜述與展望，資料來源：面向高比例可再生能源電力系統(tǒng)的季節(jié)性儲(chǔ)能綜述與展望，行業(yè)深度報(bào)告3、中國(guó)&全球，儲(chǔ)能規(guī)模估計(jì)短期，儲(chǔ)能規(guī)模的增長(zhǎng)和儲(chǔ)能助力可再生能源消納、儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)等內(nèi)容相關(guān)，其規(guī)模

33、和節(jié)奏尚無明確規(guī)劃，但各方關(guān)注與動(dòng)作逐漸提高、加強(qiáng)。2021 年初，國(guó)家電網(wǎng)表示，未來 5 年，國(guó)家電網(wǎng)公司將年均投入超過 700 億美元，推動(dòng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)，促進(jìn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。國(guó)家電網(wǎng)公司一方面通過大范圍聯(lián)網(wǎng)，擴(kuò)大新能源消納范圍；另一方面推進(jìn)抽水蓄能與儲(chǔ)能建設(shè)，提高系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，目前國(guó)家電網(wǎng)公司在運(yùn)在建抽蓄電站 51 座，容量達(dá) 6300 萬(wàn)千瓦。同樣在 2021 年初，青海省對(duì)“新能源儲(chǔ)能” 、“水電新能源 + 儲(chǔ)能”項(xiàng)目中自發(fā)自儲(chǔ)設(shè)施所發(fā)售的省內(nèi)電網(wǎng)電量，給予每千瓦時(shí) 0.10 元運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼，同時(shí)，經(jīng)該省工業(yè)和信息化廳認(rèn)定使用本省產(chǎn)儲(chǔ)能電池 6

34、0%以上的項(xiàng)目，在上述補(bǔ)貼基礎(chǔ)上，再增加每千瓦時(shí) 0.05 元補(bǔ)貼。我們?cè)嘘P(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟的研究結(jié)果，保守場(chǎng)景、理想場(chǎng)景下，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模（基本假設(shè)為電化學(xué)儲(chǔ)能是儲(chǔ)能規(guī)模提升的主體）分別約為 15GW 以上和接近 24GW。同時(shí)，短期的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模增速不確定性較大。圖表36： 2024 年前保守場(chǎng)景我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)（MW）圖表37： 2024 年前理想場(chǎng)景我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)（MW）16000 1400012000100008000600040002000025000 20000150001000050000資料來源：CNESA，資料來源：CNESA，中長(zhǎng)期，我國(guó)長(zhǎng)期儲(chǔ)能規(guī)模的爆發(fā)必然依賴

35、于高比例可再生能源電力風(fēng)電、光伏的應(yīng)用，所以風(fēng)光的實(shí)際規(guī)模變化情況就是儲(chǔ)能規(guī)模估計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。圖表38： 氣候雄心峰會(huì)上的習(xí)近平主席資料來源：國(guó)際能源網(wǎng)，行業(yè)深度報(bào)告“達(dá)峰”時(shí)段，根據(jù) 2020 年 12 月 12 日國(guó)家主席習(xí)近平在氣候雄心峰會(huì)上通過視頻發(fā)表的題為繼往開來，開啟全球應(yīng)對(duì)氣候變化新征程的重要講話內(nèi)容，2030 年中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比 2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到 25%左右，森林蓄積量將比 2005 年增加 60 億立方米，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到 12 億千瓦以上。“凈零”時(shí)段，據(jù)落基山研究所 2020 年的研究報(bào)告

36、China 2050: A fully developed rich zero carbon economy估計(jì)（現(xiàn)在尚無 2060 年凈零排放的權(quán)威研究，考慮到同樣是凈零排放研究且 2050 年也僅為指引，采用 2050 年的有關(guān)估算數(shù)據(jù)也不失其一般性），凈零排放情景下中國(guó)主要工業(yè)門類將以不同方式脫碳?；剂鲜Ｓ嗾急群苄?，電力、氫能、生物質(zhì)、氨、合成燃料、工業(yè)廢熱、太陽(yáng)能熱等是主要的中端用能需求，而規(guī)模以電能為最。直接使用、制氫和氨相關(guān)的用電量達(dá)到總用電量的 70%。圖表39： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)分部門終端能耗及用能組合資料來源：China 2050: A fully deve

37、loped rich zero carbon economy，具體到終端電力消費(fèi)，直接用電是主流，氫、氨等化學(xué)能-二次電力應(yīng)用也是重要的組成部分，二者總量超過 14 萬(wàn)億千瓦時(shí)（即 1.4 萬(wàn) TWh）。圖表40： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)終端電力消費(fèi)及應(yīng)用途徑資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，行業(yè)深度報(bào)告與終端用能相應(yīng)，一次能源結(jié)構(gòu)屆時(shí)也將發(fā)生重要變化?？稍偕茉闯蔀橹髁?，風(fēng)光合計(jì)占比約為一次能源生產(chǎn)的接近 50%（如果能源強(qiáng)度提升，則二者占比合計(jì)可能更高）。水電、核電等也具備了重要地位，除此之外的零

38、排放能源還有生物質(zhì)。煤、油、氣總占比急劇下降（其排放通過碳匯/碳捕集等手段加以平衡）。圖表41： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)一次能源需求資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，14 萬(wàn)億千瓦時(shí)年用電量對(duì)應(yīng)的發(fā)電裝機(jī)量約為 7000GW，其中風(fēng)光裝機(jī)量約為 5000GW，占總裝機(jī)量的約70%。值得注意的是，發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的裝機(jī)量有約 500GW。圖表42： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)發(fā)電裝機(jī)和發(fā)電量估計(jì)資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon econ

39、omy，屆時(shí)，夏季的主要一次電力供應(yīng)是光伏，冬季的主要一次電力供應(yīng)是風(fēng)電；核電提供基荷。行業(yè)深度報(bào)告圖表43： 2050 年凈零排放情景下中國(guó)夏季/冬季典型日電力系統(tǒng)平衡資料來源：China 2050: A fully developed rich zero carbon economy，隨風(fēng)光裝機(jī)占比提升，儲(chǔ)能的實(shí)際滲透率需求也提升。我國(guó) 2030 年碳達(dá)峰時(shí)，因?yàn)槿杂写笠?guī)?；痣姷膶?shí)際應(yīng)用，所以儲(chǔ)能裝機(jī)主要滿足日內(nèi)、周內(nèi)需求較合理。本世紀(jì)中葉以后碳中和時(shí)，儲(chǔ)能除滿足日內(nèi)、周內(nèi)需求外，還需要滿足跨季節(jié)需求。車網(wǎng)互動(dòng)，生物質(zhì)發(fā)電調(diào)峰，氫/氨和電網(wǎng)互動(dòng)，需求側(cè)響應(yīng)等等可對(duì)日內(nèi)/周內(nèi)級(jí)別的電力系統(tǒng)平

40、衡發(fā)揮重要作用；生物質(zhì)、氫/氨等本身也是跨季節(jié)儲(chǔ)能的重要載體。限于邊界條件的巨大不確定性，本報(bào)告不計(jì)算車網(wǎng)互動(dòng)，生物質(zhì)發(fā)電調(diào)峰，氫/氨和電網(wǎng)互動(dòng)，需求側(cè)響應(yīng)等對(duì)滿足日內(nèi)/周內(nèi)級(jí)別的電力系統(tǒng)平衡的影響，而區(qū)分謹(jǐn)慎/樂觀情景對(duì)可再生能源規(guī)模對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能滲透率-儲(chǔ)能裝機(jī)進(jìn)行估計(jì)。不失一般性，我們以我國(guó) 2020 年的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)為計(jì)算起點(diǎn)，假設(shè) 2030 年我國(guó)風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模總量達(dá)到 1200GW，且年規(guī)模增加值穩(wěn)定；2050 年風(fēng)光裝機(jī)規(guī)?？偭窟_(dá)到 5000GW。我們以 2020 年底的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)作為起點(diǎn)，假設(shè) 2021-2025 年的風(fēng)光裝機(jī)增量對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能的容量百分比為 5%（謹(jǐn)慎）或 10%（

41、樂觀），儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為 1 小時(shí)（謹(jǐn)慎）或 2 小時(shí)（樂觀）；2026-2030 年的風(fēng)光裝機(jī)增量對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能的容量百分比為 10%（謹(jǐn)慎）或 20%（樂觀），儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為 2 小時(shí)（謹(jǐn)慎）或 3 小時(shí)（樂觀）；2031-2050 年的風(fēng)光裝機(jī)增量對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能的容量百分比為20%（謹(jǐn)慎）或 40%（樂觀），儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為 3 小時(shí)（謹(jǐn)慎）或 4 小時(shí)（樂觀）。圖表44： 謹(jǐn)慎情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)容量規(guī)模圖表45： 謹(jǐn)慎情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)能量規(guī)模資料來源： CNESA，資料來源： CNESA，由此估計(jì)，謹(jǐn)慎情景下，至 2030 年達(dá)峰儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約 50GW/90GWh 以上；至本世紀(jì)中葉以后凈零儲(chǔ)能行業(yè)深度報(bào)告裝機(jī)規(guī)模約 800GW/2.3TWh 以上。圖表46： 樂觀情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)容量規(guī)模圖表47： 樂觀情景下關(guān)鍵時(shí)點(diǎn)儲(chǔ)能裝機(jī)能量規(guī)模資料來源： CNESA，資料來源： CNESA，樂觀情景下，至 2030 年達(dá)峰儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約 100GW/270GWh 以上；至本世紀(jì)中葉以后凈零儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模約 1.6TW/6.3TWh 以上。如果可再生能源裝機(jī)超預(yù)期，則儲(chǔ)能規(guī)模應(yīng)也有超預(yù)期可能。比如，按照 25%的非化石能源目標(biāo)倒推，再考慮到核電和水電提升空間是有限的，2030 年風(fēng)光裝機(jī)有可能達(dá)到 16 億千瓦以上，平均每年裝機(jī)超過億千瓦。那么儲(chǔ)能配套規(guī)模就可能在我們估計(jì)的情景下