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儲能系列報告之二_調頻_初露鋒芒_唯快不破2017年7月
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資料類型 倉儲綜合
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上傳時間 2018-11-18
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    儲能系列報告之二——調頻:初露鋒芒,唯快不破
    能源化工組
    2017年7月5日
    郭荊璞首席分析師
    劉強分析師
    馬步芳研究助理
    請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 cindasc
    信達證券股份有限公司
    CINDA SECURITIES CO.,LTD
    北京市西城區鬧市口大街9號院1號樓
    郵編:100031
    儲能系列報告之二——調頻:初露鋒芒,唯快不破
    能源化工組2017年7月5日
    在傳統能源結構中,電網短時間內的能量不平衡是由傳統機組(在我國主要是火電和水電)
    通過響應AGC信號來進行調節的。而隨著新能源的并網,風光的波動性和隨機性使得電網短
    時間內的能量不平衡加劇,傳統能源(特別是火電)由于調頻速度慢,在響應信號時具有滯
    后性,因此不能滿足新增的需求,而儲能(特別是電化學儲能)由于調頻速度快,容量可調,
    因此成為非常好的調頻資源。根據California電力市場的電源特點,平均來看,儲能調頻效果
    是水電機組的1.7倍,燃氣機組的2.5倍,燃煤機組的20倍以上

    到市場中,因此目前儲能參與調頻市場的方式是與火電形成一個混合機組。根據華北區域的
    細則,理論上最好的調頻效果與最差的調頻效果之間可以相差近8000倍。實際應用中,投入
    前K2和K3的平均值分別在1.4和1.5左右,投入后上升到1.5和1.6左右,Kp值從2.98上
    升到3.2左右,后期通過進一步優化使得Kp值提升到接近5,體現了儲能在調頻方面具有非
    常優越的性能

    總裝機容量的2%左右,我們得到全國存量調頻規模大約在42GW左右。考慮到目前只有華
    北區域是依效果付費,我們僅考慮華北區域總體的極限替代也能達到近770萬千瓦。目前國
    內外并沒有對調頻規模的統一測算方法,調頻需求是1%~2%的峰值負荷這一結論只是海外的
    經驗數據,實際上隨著新能源的占比的不斷上升,實際需求還將會更高。以加州為例,由于
    風光的大量接入,2016年CAISO增加了2月~6月調頻需求量(一般增加到600MW,在2
    月底~3月初增加到800MW),總需求量是同期的近兩倍,而這段時間內的調節成本同比上
    漲了6倍,這體現了調頻巨大的經濟效益。2016年加州總裝機量達7902.6萬千瓦,其中風
    電占比7.1%,太陽能占比12.5%,相比之下PJM總裝機量達1.82億千瓦,而風電只占0.6%,
    太陽能占比只有0.1%。反應在調頻需求上加州的調頻需求是峰值容量的0.9%,最高峰時可
    達1.7%,而加州只有0.3%~0.5%。從國內來看,自2008年以來國內裝機容量平均年增長率
    超過8%,我們認為未來5年裝機量平均增長率仍將保持這一速度,因此年新增裝機量將有約
    1.5億千瓦,由此我們得出年調頻需求在1.5~2GW左右

    本期內容提要:
    證券研究報告
    行業研究——專題報告
    儲能行業
    郭荊璞 首席分析師
    執業編號:S1500510120013
    聯系電話:+86 10 8332 6789
    郵箱:[email protected]
    劉強分析師
    執業編號: S1500514070005
    聯系電話:+86 10 8332 6707
    郵箱:[email protected]
    馬步芳研究助理
    聯系電話:+86 10 8332 6702
    郵箱:[email protected]
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    統與火電機組聯合調頻的性能及經濟性分析》中石景山的項目數據,我們得到儲能和火電機
    組聯合調頻的效果及經濟性相關評價。石景山項目總投資2260萬元,其中電池為1200萬
    元,PCS為600萬元,施工費用460萬元,我們假設設備殘值為5%,根據以上假設我們進
    行投資回收期測算,在第5年時NPV即可為正,IRR可達到11%,體現了調頻項目具有非
    常好的投資前景。由此我們可以看出調頻的經濟性遠超削峰填谷,而未來隨著新能源在電源
    中占比的進一步提高,以及電力市場進一步深化,開放輔助服務市場,調頻的需求也將進一
    步釋放,因此我們認為調頻將會成為一個競爭激烈的市場。此外還可以將同一儲能應用到不
    同的場景中,通過多種場景疊加來獲得更多的收益,從而進一步縮短投資回收期

    頻是系統內在的需求。隨著風光等新能源接入比例逐步升高,調頻的需求也將快速上升,從
    而為整個市場帶來相應的機會。同時調頻的投資回收期在5年左右,顯著優于削峰填谷,我
    們認為調頻市場正處于從用傳統能源調頻向儲能調頻過渡的時期,替代效應正在逐步顯現

    在投資標的方面,上市公司建議關注:科陸電子、比亞迪和南都電源。非上市公司建議關注:
    睿能世紀和珠海銀隆

    定的抑制作用;電網系統技術進步帶來需求的減少;技術進步、成本下降不及預期導致發展
    緩慢

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    目 錄
    調頻,被低估的市場 ... 1
    新能源裝機量增長,調頻需求激增 ......... 1
    電池儲能是構建新電網中的關鍵 . 3
    在AGC調頻中儲能的效果明顯 .. 4
    調頻效果顯著,經濟性優于削峰填谷 ......... 11
    投資標的 ......... 15
    科陸電子(002121.SZ) .......... 15
    比亞迪(002594.SZ) . 15
    南都電源(300068.SZ) .......... 16
    睿能世紀 .......... 16
    珠海銀隆 .......... 17
    風險因素 ......... 17
    表 目 錄
    表 1儲能裝置對比傳統機組調頻效果顯著 ...... 4
    表 2圖中各參數對于含義 ....... 5
    表 3各區域電網AGC補償辦法 ......... 6
    表 4無儲能狀況下機組調頻性能指標 . 7
    表 5 2016年全國裝機量及調頻替代規模 ........ 9
    表 6全球歷年裝機容量(億千瓦) .... 9
    表 7無儲能時Kp值相對較低 ........... 11
    表 8儲能投入后性能指標有顯著提升 ........... 12
    表 9通過系統性優化使得Kp值接近5 ......... 12
    表 10石景山項目調頻補償費用對比 . 13
    表 11石景山項目調頻耗電記錄值 .... 13
    表 12石景山項目費用 .......... 14
    表 13調頻項目測算 .. 14
    圖 目 錄
    圖 1發電側與用電側的容量匹配是頻率穩定的關鍵 ... 1
    圖 2在不同頻率波動情形下采用不同的頻率控制措施 ........... 2
    圖 3發電機脫網時一次、二次和三次調頻的依次動作及其對系統頻率的影響2
    圖 4 AGC信號與實際負荷曲線存在誤差 ....... 4
    圖 5 AGC調節過程 .... 5
    圖 6傳統機組具有反調現象 ... 8
    圖 7采用儲能和火電機組的聯合調頻效果提升顯著 ... 8
    圖 8 PJM裝機構成 .. 10
    圖 9 CASIO裝機構成 .......... 10
    圖 10 CAISO的調頻需求顯著高于PJM ...... 10
    請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 cindasc1
    調頻,被低估的市場
    新能源裝機量增長,調頻需求激增
    在整個電網中,頻率是保證機組和用戶用電安全的重要約束條件,一定程度的小范圍頻率波動(如國內大電網為±0.2HZ)一
    般可以被整個電網接受,但是一旦頻率波動范圍過大則會造成機組切機、用戶電器跳閘等意外發生,造成損失。電網的頻率
    與發電機及用戶的負荷相關,當發電機和用戶的負荷相平衡時,頻率穩定在60HZ(國內為50HZ),當發電機容量超過負荷容
    量時,頻率會上升,反之亦然

    圖 1發電側與用電側的容量匹配是頻率穩定的關鍵
    資料來源:
    LBNL
    ,信達證券研發中心
    對于電網來說,發電端的供給和用電端的需求必須保持實時平衡,由于實際過程中,用戶無序的使用以及發電端新能源發電
    的波動性特征使得電網無法保證真正的實時平衡,通過調節供需可以使得電網能在較小的范圍內波動,從而達到相對平衡的
    狀態。以發電機切機導致頻率降低為例,目前三時間段框架是應用較為普遍的平衡機制:在大量機組切除后的30S內,發電
    廠通過機組慣性和調速器響應來控制頻率偏移,自動抑制頻率衰減,此時是一次調頻;在30S~10min的期間內,以調頻器為
    代表的二次調頻設備介入調頻,此為二次調頻;第三個時間段從第5min開始,資源的經濟調度通過5min實時情況提供三級
    控制機制,此時進行三次調頻

    在三時間段框架中,一次調頻是機組的基本服務,是用于調節電網中較小的波動是其維持在正常的范圍內,電廠無法靠其獲
    得收益。自動發電控制(Automatic Generation Control, AGC)是二次頻率控制的第一種形式,AGC系統通過監測自身頻率
    變化及其與相鄰區域之間的實際交換功率變化得到區域控制誤差(Area Control Error, ACE),當其偏離平衡零點時,AGC將
    。。。以上簡介無排版格式,詳細內容請下載查看



     
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