（报告出品方：长江证券）
所谓“储能”，即吸收多余的能源并进行储存，一段时期后再向终端用户或用电设备释 放，从而跨时、跨地实现电能供需的匹配和供配电压力的平滑，本质上是一种“灵活的 电源”。从功能来看，储能技术在发电厂、输配电网络和用电终端均有应用场景，解决的 问题包括平滑可再生能源的发电波动、调节电力供需错配以及调频、备电和黑启动等， 不同场景对储能设施储电规模、放电时长和响应速度的要求差异较大。
尽管电力供给与电力需求存在错配现象很早便存在，但是储能的装机容量历史上仍相对 较少，彼时主要以抽水蓄能为主，而该种方式对地形要求大导致普及面略显狭窄，随着 以锂电池为代表的电化学储能方式成本下降、能量密度提升，投资成本的下降带动内含 报酬率的提升使得搭配储能来削峰填谷变得逐渐有吸引力，因此近年来全球储能装机规 模进入快速发展期。
储能技术路线多样，锂电池储能势头正盛
从储能技术角度看，当前全球储能装机量以传统抽水储能技术为主，需求多样化背景下 新型储能技术多元发展。储能的技术路线可以按照其使用的储能介质和原理分为机械储 能、电化学储能、热储能和化学储能四类，其中在当前世界储能装机量中已实现大规模 商业化应用的仅有抽水蓄能，其余储能技术中同属机械储能的压缩空气、飞轮储能以及 电化学储能中的锂电池储能技术相对成熟、已有项目落地，其余储能技术均处于研究开发阶段。从存量来看，2000-2021 年全球储能装机量中抽水蓄能占比超 86%，占市场整 体约 11%的新型储能装机量中近九成为锂离子电池，铅蓄电池、钠硫电池、压缩空气和 飞轮储能等在总体装机量中占比均未超过 0.3%，商业化应用仍有待时日。
具体而言，各储能技术原理和性能特征均差异较大，主要差异在于存储介质及所储能量 的形式：
机械储能的基本原理是将电能转化为势能、动能等机械能进行存储，其中：抽水蓄 能即是利用水位高度差，通过水泵将水抽至高处将电能转化为势能，在用电时再通 过水力发电原理将势能转化为电能；飞轮储能通过电动马达驱动飞轮在真空环境 下高速转动，将电能转化为动能进行存储，在用电时飞轮减速，动能通过驱动发电 机再次转化为电能；压缩空气储能即是通过压缩机将气体加压并储存在地下，在用 电时通过气体燃烧产生的热能驱动发电机。
电化学储能包括电池储能、超级电容和超导电磁储能三类，其中电池和超级电容分 别通过化学反应和物理分隔使得电子在电压的作用下集中于其中一极或一侧，在 放电时反向运动形成电流；而超导电磁储能则是通过让电流在超低温形成的超导 体中循环流动，将电能以其原有形式直接存储。
热储能按照热能对介质的影响可以分为显热储能和潜热储能，前者通过电能转化 为热能后使介质升温来存储能量，而潜热系统中热能并不改变介质的温度，而是通过相变（如融化）将能量储存于介质中；热储能系统的常用介质包括熔融盐、水、 油、石材、金属及混凝土等。
化学储能以氢储能为主，其原理是利用电解水及其还原反应，利用电能将水电解为 氢气和氧气、电能转化为氢能储存起来，并在用电时将氢能通过燃料电池重新转化 为电能，另外生物燃料储能技术尚处于起步阶段，其化学原理与氢储能较为相似。
技术原理和物理特征的不同，导致储能规模和放电效率有差，各储能技术路线的应用和 发展存在自然边界，多元发展格局仍将延续。具体而言，抽水蓄能和压缩气体储能具备 高达 GW 级别的储能规模，能满足以季度及年度为单位的储能需求，但对地理条件要求 较高、初始投资规模及占地面积极大；热储能环境友好、投资需求较低，但整体能量循 环效率较低、损耗较高；电池技术中，当前已步入规模化应用阶段的仅有锂离子电池， 全球范围内钠硫电池、液流电池正在成为新兴的研发和应用方向，铅酸电池、镍镉电池 分别在寿命和环保方面存在难以解决的短板；飞轮储能、超级电容和超导电磁储能优势 在于较高的能效和短时快速放电的能力，主要应用于实时调频。相比之下，锂电池是当 前在集中式场景应用潜力较大且具备明显产业趋势的技术路线。
锂电池储能未来放量趋势主要得益于性能+成本。从性能看，在主要电池储能路线中， 锂电池在循环寿命、效率、能量密度、便携性、响应速度等方面综合优势明显，同时在 放电倍率发生变化时容量相对铅酸电池更加稳定；从成本看，在动力电池快速产业化的 背景下，锂电池成本快速下降、循环寿命提升，经济性逐步提升或将快速打开市场空间。
电池价值量最大，变流器&热管理次之
储能产业链方面，通过技术路线的对比分析不难发现，以锂电池为核心的电化学储能是 当前储能行业价值量扩张最具确定性的方向，而电化学储能产业链核心技术和价值量高 度集中：以电池储能为例，储能系统构成包括容量器件（电芯、电池包 PACK、电池管 理系统 BMS）、功率器件（储能变流器 PCS）以及其他配套设施（电缆、消防、能量管 理系统 EMS、空调、升压变）等。从价值量来看，当前常规储能系统 1.7-1.8 元/Wh 的 价格中，电芯成本在 0.9-1.0 元/Wh、占比近 6 成，电池包、电池管理系统、变流器价 值量占比均在 10%左右，此外储能热管理价值量占比大约 3%左右。
从技术壁垒和价值链整合情况来看，储能电池是电化学储能产业链中最具技术壁垒且处 于价值链核心地位的环节，当前龙头公司技术产能优势突出、寡头垄断格局稳定。当前 全球储能电池市场依旧由动力电池巨头统治，2021 年宁德时代等国内方案向海外市场 的渗透开始提速。而在价值量位于第二梯队的电池管理系统、能量管理系统和储能变流 器中，变流器技术壁垒和重要性相对较高、是储能产业链的第二核心环节，而 BMS 制 造技术壁垒对于电池厂商而言并不高，2021 年国内独立第三方储能 BMS 头部厂商出货 量份额估计不超过 5%，结合动力电池厂商和整车厂商占据动力 BMS 市场份额近 2/3， 以及动力电池龙头在储能领域的强势表现判断，储能 BMS 环节被横向整合难度不大。
储能变流器是连接在储能电池与电网之间，实现电能双向转换的装置，主要分为两类， 用于家庭户用储能方面的储能变流器，一般称为储能逆变器，作用包括调峰、备用电源 和独立电源，而在大规模的工商业储能领域一般称为 PCS（Power Conversion System）。 当前国内储能变流器行业主要参与者包括两类：一是光伏逆变器企业（如阳光电源），因 为储能变流器在储能系统中的作用，与光伏逆变器在光伏系统中的作用相似，且储能变 流器与光伏逆变器技术相似，将光伏逆变器产线切换成储能变流器产线仅需大约 1-2 个 星期，主要为生产工艺流程方面的切换，对于逆变器厂商来说，切入储能赛道技术壁垒 较低；二是光伏涉及较少、主要发力储能的企业（如科华恒盛、索英电气、盛弘股份等）。 从格局来看，中国储能变流器 PCS 市场集中度已达到与光伏逆变器相近的较高水平， 阳光电源、科华数能占比分别约为 23%、18%、行业 CR5 为 72%。
最后对于储能热管理，其对电化学储能系统的重要性来源于储能系统的热特性。以锂电 池为例，温度对其实际容量、功率和安全性等有着显著的影响；由于电池充放电过程中 能量损耗不可避免，一部分能量转化为热能后在电池内部积聚、导致升温，因此在非特 殊工况下，对电池系统进行冷却是电化学储能热管理的主要功能。具体而言，温度对锂 电池的影响主要包括：
容量衰减：电池活性材料在循环中的损耗速度与温度成正相关关系，高温下活性锂 离子的损失将导致电池内阻增加，从而降低实际容量、缩短使用寿命；
热失控：当充放电循环中产生的热能大量积聚在电池内部无法散出，温度的不断升 高将导致内部组成材料的分解和相互反应加速，严重时或引起燃烧、爆炸事故；
低温特性：低温会通过降低电解质的传输性能与锂在石墨中的扩散速度来降低锂 电池的容量；同时，不良的电荷转移亦可导致容量损失和短路等安全问题。
储能项目规模化与偏向锂电、钠电的技术趋势下，储能热管理前景可期。相较于动力电 池系统，储能系统的电池数量更多、容量和功率更高，大量电池的集中排列、多变的系 统运行倍率使得储能电池系统运行工况复杂度大大提高；锂电与钠电技术的应用使得储 能电池能量密度显著提升，在效率改善的同时也增加了循环中的热耗散。此外，2021 年 我国新增规划、在建、投运百兆瓦级储能项目规模达到同期 8 倍、项目数量占比近 60%， 规模化提速也将大幅提升储能热管理的重要性，同时提高对冷却效果和效率的要求。
当前储能热管理可选技术路线包括风冷、液冷、热管冷却与相变冷却，其中风冷与液冷 技术已相对成熟，热管与相变冷却仍处于研发阶段。两类主流冷却技术差异在于介质：
风冷/空冷：以空气为冷却介质，利用风机产生空气对流进行换热，空冷系统结构 相对简单、易于维护，散热效果对风道设计和电池排布有一定要求；由于空气的比 热容和导热系数较低，风冷系统的散热速度和效率偏低，且易造成电池温度分布不 均，因而仅适用于电池产热率较低的场景，电子设备与早期新能源汽车动力电池均 以风冷为主，在储能领域则主要用于低功率密度的集装箱式储能及通信基站储能。
液冷：以液体（水、乙二醇、空调制冷剂和硅油等）为冷却介质的冷却方式，按液 体与电池的接触方式可分为直接接触（电池浸没在绝缘介质中）及间接接触（电池 间设置微通道或者翅片式冷板）两类；当前冷板式液冷技术成熟度最高，基本原理 是通过高导热材料换热冷板将电池的热量传递给循环管路中的冷却液，冷却液的 热量通过换热器经由冷水机循环向外界散发。冷却剂类型、流速及冷板厚度是决定 冷却效果的关键因素，由于系统相对复杂、密封要求及成本较高，当前在大规模储 能领域的应用潜力尚未充分发挥。
液冷冷却效果更好、空间利用率更高，储能规模化与龙头厂商布局有望加速技术替代。 由于更靠近热源、使用冷却液作为换热介质，液冷相对风冷有着更加精确、有效的温控 能力，更加均匀的换热效果亦有益于延长储能电池的使用寿命；与此同时，由于结构更 为紧凑，液冷系统能够提升集装箱式储能的空间利用率。2021 年以来，特斯拉、比亚 迪、阳光电源等主流储能系统厂商已率先布局液冷产品，储能项目规模化带来的热管理 需求提升与供给端龙头的示范作用配合，有望加速液冷方案渗透率提升。
机亦以压缩机为核心零部件。参考风冷空调的成本结构与各部件的市场价格，预计压缩 机的价值量占比接近 30%，同时亦是风冷系统功能的核心，其他组成部分包括电机、阀 件、管路、电控等，价值量较为分散、单项占比较低。参考华经研究院 2020 年数据， 液冷系统中承载制冷剂循环的液冷主机价值量占比接近 70%，其中包含的四个主要部 件为压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，水回路中主要部件包括水泵和管路，通过液冷 板，与电池进行换热。主要系统供应商包括英维克、申菱环境、同飞股份等风冷、液冷 均有布局的方案提供商，以及专注液冷的松芝股份、奥特佳、高澜股份等。
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