(報告出品方/作者:信達證券,武浩)
1.1 新能源大勢已定,儲能產業迎風起
新能源發電具有不穩定性,儲能需求應運而生。電能即發即用,電力系統中需要保持動態 平衡,當發電量過高時需要將電能轉化為化學能或者勢能等其他形式的能量才能儲存。傳 統能源時代,煤電具有可控性,可以實現對電網的穩定調節,因此儲能的重要性未曾顯現;而隨著能源革命時代的來臨,風光發電等新能源的不斷普及,電力供給受到氣候、地理位 置等不確定因素影響,在原有電網體系下難以隨時保持供求平衡,儲能因此成為新能源電 網體系中不可或缺的一環。
抽水蓄能目前為儲能主體,新型儲能快速發展。從儲能結構上來看,全球儲能和我國儲能 結構都是以抽水蓄能為主,占比分別為 86.2%/86.3%。然而抽水蓄能受到地理位置限制, 抽水蓄能將勢能轉為機械能再轉為電能,響應時間長,因此響應時間快而且局限性小的新 型儲能逐步發展。
電化學儲能為主流新型儲能,中國供應商引領市場。電化學儲能技術具有能量密度高、工 作電壓大、循環壽命長、充電速度快等特點,因此占據了主流地位,而鋰電池憑借領先的 安全性、高效率、長循環等優勢,應用占比逐年攀升,近五年穩定在 80%-95%之間。坐擁 國際領先的鋰電池產業,中國供應商在儲能市場占比有所提高,2020 年已趕超韓國成為全 球第一大供應國,占比達到 69%,領先優勢不斷深化。
1.2 戶儲需求趨穩,一體機趨勢初現
應用場景多樣,戶用需求穩定。從整個電力系統的角度看,儲能的應用場景可分為發電側 儲能、輸配電側儲能和用電側儲能三大場景,發電與輸配電側應用主要圍繞電網展開,儲 能常用于電力調峰、系統調頻、可再生能源并網以及緩解電網阻塞、延緩輸配電設備擴容 升級等。用電側場景的需求用戶一般為家庭、工商業及公共機構,儲能系統主要用于電力自發自用、 峰谷價差套利、容量電費管理等經濟性需求和提升供電可靠性。據 BNEF 統計,全球儲能應 用中,戶用需求基本穩定在 20%-30%之間,遠高于工商業。
戶用儲能盈利模式:配合光伏,提高光伏自用比例,峰谷價差套利。戶用儲能一般與屋頂光伏搭配使用,目前主要有三種盈利模式:自發自用,余量上網:政策前期 FIT 電價高于戶用電力價格,以“標桿電價,全額上網”推動 屋頂光伏裝機。隨著戶用電力上漲及 FIT 補貼退坡趨勢漸定,電價差值拉大,海外屋頂光 伏用戶轉向配置儲能以實現更高的自發自用比例。峰谷套利:美國加州、澳大利亞、歐洲主要國家、中國等均設有分時電價機制,該機制下, 儲能系統通過晚上電網低谷時期為儲能充電,白天用電高峰時放電,通過利用峰谷價差來 達到節約用電成本的目的。虛擬電廠:該模式是分布式儲能系統集成商基于能源軟件管理平臺,集成分散在用戶側的 分布式儲能系統,分析、控制并優化儲能系統運行,參與電網服務獲取應用收益。
光儲一體機多采取直流耦合,綜合效率更高。目前市場上針對不同的戶用需求,根據集成 度化程度的不同,戶用儲能系統主要可分為光儲一體機與儲能分體機。光儲一體機,顧名 思義,通過將光伏逆變器和雙向變流器整合在一起,置于內部形成集成一體系統。一體化 模式內部多采用直流耦合模式,即裝即用,實現“光+儲能”的一體化解決方案,適用于同步 安裝戶用光伏與儲能系統的增量市場。而儲能分體機則適用于已安裝戶用光伏的存量市場, 內部通常采用交流耦合模式,便于與原有光伏系統的光伏逆變器進行銜接。直流耦合模式 在白天發電、夜晚用電的模式下效率顯著高于交流耦合模式,且該模式符合當代大多數家 庭的用電習慣,兩者效率分別約為 95%與 90%。
光儲一體機高度集成化,有效減少軟性成本。NREL 數據顯示,硬件成本僅占戶用儲能系統總 成本不到 50%,而光儲一體機由于其高集成化的特性,無需另外安裝光伏逆變器,一方面減 少了硬件成本,另一方面可節約一次性設備投資、簡化安裝、節約安裝費用,同時便于售后 維修,有效減少后續軟性成本。據我們測算,光儲一體機較之分體式方案可節省約 155 美元 /kwh 的成本,而據 BNEF 預測,未來軟性成本的降本幅度將遠低于鋰電池與逆變器,在與分 體機硬件設備成本相仿的情況下,一體機的軟性成本優勢將在未來進一步得到凸顯。
1.3 全球戶儲爆發,歐洲領跑,美國緊隨
戶儲裝機維持高增,歐美日澳主導市場。全球戶用儲能裝機量近年穩步增長,5 年 CAGR 為 62.62%,2021 年新增裝機量約為 6.4GWh,同比增長 116.23%。據 Statista 統計,歐洲 市場領跑戶儲裝機,20 年新增裝機約占全球 40.38%,其中德國占比達 25.16%;美國與日 本緊隨其后,占比分別達到 23.65%與 17.88%,歐美日澳合計占比約 90%。
2.1 終端戶儲產品的盈利模式假設
戶儲的經濟性分析中,我們將分析光伏、儲能、光儲一體機三種產品。總體來說,光伏/儲 能的收益來源為兩種:1)發電或放電用于生活電費節省;2)多余電量售賣電網賺取電費。我們考慮以下:1)家庭用電電費比上網電費更高,因此消費者最具經濟性的光伏/儲能使用方式是將所有發 電都用于電費抵消。以中國為例,2020 年我國居民用電平均為 0.51 元/kWh,而補貼之后 的上網電價為 0.41 元/kWh。2)光伏發電與用電負荷有時間錯位,無法全部自用。光伏出力主要集中在中午,而負荷側 用電高峰集中在早上 8-10 點,和晚上 6-10 點之間,發電與用電的時間不匹配將導致即使 光伏發電量小于生活用電量,也可能無法全部自用于電費節省。3)谷時電價一般出現在晚上至早晨時段(此時用電需求較少,電價較低),儲能充電之后 第一次峰時放電經濟效益最大,第二次充電(如果沒有光伏)將出現在平時充電。4)光伏發電和儲能電量有可能溢出,當家庭用電量不高時,儲能電量用來上網賺取電費。
考慮以上實際情況,可以得到光伏、儲能、光儲一體產品的運作模式和盈利模式。1)從 獨立光伏來看,光伏發電之后白天有一部分可以用于家庭自用,而中午光伏大發或者早晨 用電需求較少時,用電需求大于光伏發電量,因此多于電量上網。考慮如果家庭用電需求 較少,光伏可自用電量將大于家庭用電量,因此多余部分也用于上網賺取電費。2)獨立儲 能一天充電兩次,分別為平時充電一次和谷時電價充電一次,當峰時用電量大于放電電量 時,儲能放電全部用于峰時放電,實現峰谷價差套利,當放電電量大于峰時用電量而小于 生活用電量時,儲能將部分用于平時放電。當放電電量大于生活用電時,如果有套利空間 (充電電價小于上網電價),那么可以用于上網套利。3)光儲一體機中,光伏發電用于自 用和充電,根據(2)中的家庭用電量和放電電量的情況進行選擇峰時放電、平時放電或上 網賺電費。
基于以上戶儲運作模式、盈利模式,我們做出如下假設:工程數據:光儲規模分別為 7kW+14kWh,運營 20 年,光伏利用小時數為 1500 小時,儲能壽命 7000 次循環,每天兩充兩放,第二次充放循環 80%。無儲能光伏自發自用比例為 50%;光儲一 體的自用消納能力為 85%。用戶投資數據(用戶購買光儲的金額):美國光伏綜合單位投資 1.54美元/W,儲能綜合單位投資 0.84美元/Wh,光儲一體機綜合單 位投資 1.19 美元/Wh;德國光伏綜合單位投資為 1.65美元/W,儲能綜合單位投資 0.84美元/Wh,光儲一體機綜合 單位投資 1.23 美元/Wh;意大利光伏綜合單位投資為 1.67美元/W,儲能綜合單位投資 0.86美元/Wh,光儲一體機綜 合單位投資 1.25 美元/Wh;法國光伏綜合單位投資為 1.57 美元/W,儲能綜合單位投資 0.8 美元/Wh,光儲一體機綜合 單位投資 1.17 美元/Wh;英國光伏綜合單位投資為 1.49美元/W,儲能綜合單位投資 0.76美元/Wh,光儲一體機綜合 單位投資 1.12 美元/Wh;
電力數據:三口之家人均用電設為美國 2021 年人均用電量 371kWh/月。電力數據根據 Global Petrol Prices 數據假設為 2021 年價格,美國電力價格設為 0.16 美元/kWh;德國居民用電電價為 0.33 美元/kWh,意大利用電電價為 0.24美元/kWh,法國家庭用電電價為 0.18美元/kWh, 英國家庭用電電價為 0.32 美元/kWh。家庭用電峰谷價差為 50%。維修成本:每年維修成本為總投資的 0.6%,電池更換成本為電池價格的 30%。
2.2 終端戶儲產品的經濟性與敏感性分析
基于上述模型,經過我們測算,歐洲各國經濟性最高,光儲一體機產品經濟性最高。從各 產品的內部收益率來看,光儲一體機>光伏>儲能。如果不配光伏,儲能基本沒有經濟性, 其收入來自于高峰放電,但是需要谷時充電,單靠峰谷價差套利空間有限。光儲一體機相 比于光伏來說,可以通過儲能提高光伏發電量的自用率,提高整體消納率,從而有相對更 高的可用發電量,而相對于儲能來說,充電可以來自于光伏發電,減少一部分充電成本。從各國的內部收益率來看,歐洲美國的收益率較高,光儲一體機的經濟性較高。從回收周 期來看,美國光儲一體機的回本周期為 7 年,德國、意大利、法國、英國回本周期為 4-7 年。
我們以美國為例,測算得到其他條件不變的情況下,總成本下降5%,IRR提高約1.7pct, 并且隨著成本下降幅度增大,邊際效果增強。總成本下降對光儲系統的收益體現在兩方面, 一是初始投資下降,二是維修成本與電池更換成本下降。總成本下降可以說是最直接的增 加 IRR,提高光儲系統經濟性的方式,有些美國地區政策給購買光儲系統的用戶現金補貼, 比如亞利桑那州宣布 2018 年 5 月 1 日起 3 年內,對購買和安裝合格的電池儲能系統并參與 SRP 電池研究計劃的用戶可獲得最高 1800 美元的補貼,政府補貼實際上相當于降低了總 成本,提高經濟性。從 IRR 的影響來看,政府補貼將大幅提高戶儲系統的經濟性,從而提 高居民用戶的購買積極性。另外,我們可以看到成本下降(其他條件不變)對 IRR 的增加效果有邊際效果增強的規律, 成本下降幅度從 0%-5%,IRR提高 1.7pct,成本下降幅度從 20%-25%,IRR提高 3.8pct。IRR 為初期投資與未來現金流現值相等的折現率,而折現率對未來的現金流的折現效果邊 際遞減,因此雖然減少的額度相同,但是初期投資越低,IRR 提高越大。未來成本逐步降低,IRR 的提升將愈加明顯,經濟性推動戶儲發展將愈加迅速。其他條件不變,電價上升 0.1 美元/kWh,IRR 提高約 1pct。電價對 IRR 的影響實際上是提 高了光儲系統的節省電費的收益,電價越高,消費者的用電成本越高,相應的光儲系統的 收益越高。該效果是線性的,電費提升將固定比例提高所有收入,戶儲的收入結構并不會 變化。
其他條件不變,人均用電電量上升 50kWh/月,IRR 提升約 0.9pct,邊際效果將受到光儲 系統規模限制。人均用電量提升的是光儲系統對生活用電的替代空間,可以分成兩部分, 一是原來上網電量用于生活用電,二是原來峰時用電需求增大將提升收益。但是這個效果 最終會受到光儲系統的規模限制,如果家庭用電達到一定的量,光儲系統的收益已經最大 化(峰時用電替代打滿,平時用電替代也打滿),此時再增加人均用電已經不能提升收益率。未來隨著人均用電量越來越大,相應的光儲系統的規模也會因經濟性追求而增大。其他條件不變,峰谷價差增加 5%,IRR 提升約 0.7pct。峰谷價差對 IRR 的影響主要是提 升了儲能的收益,具體體現在谷時充電成本降低,峰時放電收益提升。這個效果為線性, 沒有結構性的變化。
戶儲系統發展的核心在于收益率,而根據我們以上模型,我們得到光儲系統收益率的核心 影響因素為 1)居民用電電價;2)電力峰谷價差;3)人均生活用電量;4)戶儲系統成本。其中戶儲系統成本、居民用電電價的敏感性較高。
3.1 多因素經濟性驅動,海外戶儲需求爆發
能源通脹疊加地緣局勢拉升電力價格。2009 年歐洲以德法意西為代表的主要國家光伏標桿 上網電價基本為 0.4 歐元/kWh,之后 10 年勻速退坡,于 2019 年達到 0.1 歐元/kWh 左右, 已顯著低于同年 0.2862 歐元/kWh 的歐洲平均電力價格,戶用光伏以“標桿電價,全額上網” 已難以滿足歐洲家庭的盈利需求。2021 年之前,全球戶用電力價格主要排名為,歐洲>日 本>澳大利亞>美國>中國,均處于逐年平穩上升趨勢,但從 21 年 7 月開始,由于能源價格 上漲,后因地緣政治形勢緊張,歐洲電力價格一路飆升,目前已達到同期價格的 2-4 倍。分布式光伏+戶用家儲投資經濟性快速提升,戶用家儲購置需求居高不下,俄羅斯與歐洲能 源脫鉤隱患下,我們預計歐洲戶用家儲未來 2-3 年仍將處于高景氣高增長階段。
分時電價常態應用,峰谷價差拉大。分時電價應用地區較廣,國內近年出臺規定,最大系 統峰谷差率超過40%的地方,峰谷電價價差原則上不低于4:1。2020年,意大利有75%-90% 的用戶采用分時電價,而這一數據在法國和西班牙分別是 50%和 40%,歐盟最新的政策要求 一定規模以上的售電公司必須為終端用戶制定和發布分時電價套餐。在美國,加州、密歇 根州和馬里蘭州的大多數用戶都參與了分時電價。
人均生活用電量高位,增長趨勢預計延續。隨著經濟水平與生活質量的不斷提高,全球平 均人均耗電量在近 50 年內不斷攀升,北美人均耗電量全球領跑,而中國人均耗電量也于 2009 年超越了全球平均水平。2020 年,全球人均生活用電量前五的國家分別為美、加、澳、 法、日,與戶儲新增裝機排名具有共性。美國人均生活用電量已達到了 4576kwh/人,而歐 洲主要國家的人均生活電量也大約在 1500-2500kwh/人之間。鑒于生活及用電習慣的難以 逆轉與對生活質量的不斷追求,我們預計全球人均用電量將延續增長趨勢,戶儲自發自用 的經濟性進一步得到彰顯。
新能源車普及成為家庭用電提升新動力。近年來,全球電動汽車產業快速發展,電動汽車 保有量快速增長,車充需求應運而生。在家用充電樁及其附近配套安裝戶用儲能系統,能 夠緩解電動汽車充電給電網帶來的沖擊,提升家庭用電經濟性,充儲一體化將成為家用充 電樁系統的未來發展方向。據 BNEF 預測,2025 年新能源汽車保有量將達到 7,700 萬輛, 2030 年將進一步增長至 2.29 億輛。與此同時,車充需求不斷提升,全球電動汽車公共充電樁建設規模 2020 年為 130.79 萬個,5 年年均復合增長率高達 47.98%。目前家庭用車以乘 用車為主,據 BNEF 估計,全球輕型乘用車保有量約為 12 億輛,而到 2022 年底,只有略 超過 2%的輕型乘用車將是電動汽車,而未來新能源乘用車滲透率將迅速提升,從 2021 年 的 660 萬輛增長至 2025 年的 2,100 萬輛,家庭用車充儲一體需求空間廣闊。
熱泵逐步替代暖氣,帶動新的用電需求。熱泵作為高效、環保的熱能終端,可以用于冬季 采暖,夏季制冷。對于歐美大多數地區,冬季寒冷需要用暖氣,夏季需要空調制冷,熱泵 具有更高的采暖/制冷效率,更為節能環保。在能源轉型的背景,能源大通脹和地緣局勢助 推下,歐洲能源價格暴漲,熱泵需求隨之爆發。2021年歐洲 21個國家熱泵銷量達到 220萬 臺,同比增長37.5%。21年熱泵銷售總額占歐洲取暖設備銷售總額(熱泵+鍋爐)的比例提 升至 21.35%,較 2010 年提升 10.15pct。
新能源車、熱泵將帶來每年家庭用電量新增 3898kWh。新能源車方面,私家車假設每年行 駛公里數為 1 萬公里,百公里電耗為 12.6kWh(參考特斯拉 2022 年參數),則新能源車將 帶來 1242.7kWh 的用電需求。熱泵方面,熱泵的冬季采暖用于替代暖氣,按 80 平米的房 屋,供暖面積比例 60%,熱泵 COP250%來算,熱泵夏季制冷的電量消耗為 921.6kWh,而 空調需要 1584kWh,熱泵夏季將節省電量 662.4kWh,綜合來看熱泵將帶來 3898.1kWh 新 增家庭用電需求。
光儲度電成本進入下降通道,未來有望進一步降低。受益于電池價格與光伏成本的不斷下 降,不含補貼的光儲度電成本于 20 年已達到 0.456 美元/kwh,相較于 2015 年已下降了 65%。據 BNEF 預計,戶儲系統成本未來 10 年將延續下降趨勢,其中電池成本下降幅度最 大,2022 年由于碳酸鋰價格大幅上漲,電池成本有所抬升,NREL 預計后續隨著原材料價 格的回落,電池成本有望逐步下降,2030 年相較于 2020 年將下降 66%。逆變器次之,降 本幅度約為 33%,軟性與安裝成本的下降幅度較小,為 22%。我們據此測算,2030 年戶儲 系統的前期投資費用較之 2020 年將下降約 38%,大幅提升戶儲安裝經濟性水平。
政策刺激戶儲需求,變相降低投資成本。各國為促進戶儲裝機,紛紛出臺相關政策以降低 初始投資成本,主要包含直接補貼、稅收減免、支持研發等。歐美日澳等地區稅收減免等 政策逐步落地,如美國針對 5 度電以上儲能系統,給予最高 30%投資退稅減免,并把期限 延長至 2026 年,英國 2022 年將戶用光伏系統增值稅從 5%減低至 0%,有效期為 5 年,刺 激戶用儲能系統采購。德國勃蘭登堡地區對于戶儲系統提供不超過總成本 50%的資金補貼;瑞典相關政策可覆蓋 60%的戶儲安裝費用。
3.2 供電可靠性推動,戶儲發展更進一步
事故頻發,儲能維護供電穩定。全球范圍內具有突發性、影響范圍超過 10 萬人、停電時長 >1h 的大停電事故屢屢發生,美國、加拿大、澳大利亞、巴西、印度等國家大停電事故發 生次數最多,普遍具有國土面積遼闊、供電跨度大、電力運行工況復雜的特點。北美電網 系統設施老舊,亞非拉地區缺乏強大電力設施建設投入,導致斷電、缺電現象頻發,疊加 氣候變暖、寒潮、龍卷風、高溫干旱等極端氣候多發,當地居民對緊急備電需求屬于剛需。戶用家儲在電廠事故或者極端自然災害事件中提供應急電源,提高用電穩定性。全球分布 式光伏和戶用家儲仍處于低水平起步階段,大部分地區光儲滲透率在 10%以下,發展空間 大。
3.3 國內戶儲起步,未來大有可為
電力市場化改革,拓寬電價波動。電力市場化改革一方面拓寬了電價波動區間,促使燃煤 發電電量原則上全部進入電力市場,通過市場交易在“基準價+上下浮動”范圍內形成上網電 價,上下浮動范圍不超過 20%;另一方面放開用戶,工商業用戶全量進入市場,取消工商 業目錄銷售電價,按市場價格購電,居民、農業用電不變電價波動的區間進一步擴大,從 參與機制與電價兩方面增強了國內戶儲受益的可能性。政策明確儲能定位,機制完善提上日程。國家發改委、國家能源局于 2022 年 6 月印發《關 于進一步推動新型儲能參與電力市場和調度運用的通知》,進一步明確了新型儲能市場定位, 并提出建立完善相關市場機制、價格機制和運行機制等。《通知》指出,新型儲能可作為獨 立儲能參與電力市場,同時,嘗試解決儲能充放電量中輸配電價、附加基金如何定價的問 題,有助于新型儲能項目加快落地,利用國內電力現貨市場為新型儲能提供了必要的‘軟 環境’,為戶用儲能大規模普及埋下伏筆。
政策推動,峰谷價差進一步拉大。2021 年 7 月 29 日,國家發改委發布《關于進一步完善 分時電價機制的通知》,推動從用戶側需求端提升系統調節能力,要求合理確定峰谷電價價 差,上年或當年預計最大系統峰谷差率超過 40%的地方,峰谷電價價差原則上不低于 4:1;其他地方原則上不低于 3:1。同時,要求各地在峰谷電價的基礎上推行尖峰電價機制,主要 基于系統最高負荷情況合理確定尖峰時段,尖峰電價在峰段電價基礎上上浮比例原則上不 低于 20%。
該政策發布前,全國已有 29 個省份實施了分時電價機制,通知發布后,南網、廣東、廣西、 貴州、寧夏、安徽、山西均發布通知完善現行峰谷分時電價政策。截至 2021 年 8 月底,全 國超過 2/3 地區未實行尖峰電價,已執行地區大多不滿足上浮比例要求;70%以上地區未達 到 3:1 的最低峰谷價差要求,北上廣峰谷價差最大。我們預計隨著政策的落實,全國大部分 地區的峰谷價差將會進一步拉動,為戶儲導入市場創造有利條件。
生活質量提升,人均生活用電量進入上行通道。隨著經濟發展,中國人均耗電量自 2009 年 超越了全球平均水平后一路攀升。2020 年,中國人均用電量為 5317kwh,較上年增長 3.9%,約為世界平均水平的 17 倍;中國人均生活用電量為 878kwh,較上年增長 5.1%, 略高于世界平均水平。1980~2020 年,中國人均用電量、人均生活用電量年均增速分別為 7.6%、11.3%,在主要國家中增長最快。
3.4 全球市場進入“快車道”,萬億藍海空間廣闊
中國用電側儲能市場:包含戶用及工商業儲能,據華經產業研究數據,目前占比約為 14.18%,我們預計未來將以每年 2.7%的速度勻速增長,并于 2026 年達到 25%。中國家用儲能市場:目前國內少有家用儲能裝機,預計隨著政策推進,標桿電價不斷退坡, 峰谷電差進一步拉大,我們預計光儲系統將于 2023 年逐步滲透,于 2026 年達到 8%。全球戶用儲能市場:據 BNEF 數據,戶儲占比近年穩定在 20%-30%之間,戶儲經濟性由于 電價、用電量不斷提升,未來戶儲將成為拉動全球儲能裝機的主要力量,我們假設未來全 球戶儲占比逐步增長至 2026 年的 42%。據我們測算,理想情況下,隨著分布式光伏裝機的不斷推進以及戶儲經濟性的不斷提高, 2026 年全球戶儲新增裝機可達 159.1GW,約為 21 年的 25 倍,5 年 CAGR 為 91%。中國 戶儲新增裝機預計將于戶儲產品導入市場后快速提升,據我們測算,理想情況下,將于 2026 年達到 2.39GW。市場空間方面,按照戶儲系統 1 美元/Wh(6.7 元/Wh)來測算,我 們預計 2022-2026 年五年全球新增戶儲裝機將帶來 2.5 萬億元的市場空間,其中 2026 年達 到 1.1 萬億的市場空間。
4.1 經濟性+品牌力造就集成商核心競爭力
市場集中在歐美發達國家,美國、歐洲市場占比接近 50%。從全球新增裝機占比來看,美 國、歐洲是戶儲行業的主要市場,分別占比約 26%、23%。日本、澳大利亞緊隨其后,占 比分別約為 17%、6%。特斯拉、派能科技為全球戶儲龍頭企業。從2020年的全球新增裝機結構來看,特斯拉占比 約 15%,排名第一,派能科技占比約 13%,排名第二,sonnen、LG、沃太能源位列 3-5 名,占比分別約為 8%、8%、6%。
歐洲群星閃耀,美國一枝獨秀。德國市場來看,戶儲行業集中度較高,TOP5 企業分別為 sonnen、BYD、E3/D3、SENEC、LG,占比分別為 20%、18%、17%、17%、7%,合計 79%,其中 sonnen 是派能科技的主要貼牌銷售客戶。而美國市場基本被特斯拉和 LG 壟斷, 特斯拉為美國市場的絕對龍頭,占比為 55%.
戶儲系統產品需要抓住用戶的需求,用戶的需求最主要是經濟性。戶儲系統直接對接消費 者,因此具有消費品屬性,產品需要考慮消費者的訴求。Scott 等對戶儲的消費者偏好做了 調查,結果顯示電費的節省(也就是經濟性)是消費者的最重要的訴求,其次是減少對電 力公司的依賴、提高自供能力。戶儲系統具有品牌效應。消費者懷著以上訴求,對戶儲系統產品進行考慮時,有 28%的消 費者要求安裝指定的品牌,而 2021 年 90%的商家認為品牌對銷量有作用。我們認為,戶 儲系統作為消費品具有品牌效應,后續市場格局將會朝著強者恒強,集中度提高的趨勢發 展。
4.2 受益客戶粘性與品牌效應,戶儲龍頭地位穩固
特斯拉:強大的品牌力、優質的產品力、優秀的技術路線、良好的經濟性,造就最強消費 屬性。1)品牌力方面,特斯拉作為全球新能源車龍頭企業,具有較高的品牌力,而公司的 戶儲產品有望享受到新能源車品牌力的協同效應。另外,根據 2020 年 U.S. international Trade Commission 的調查,特斯拉是美國絕對受歡迎的品牌,占比 67%,而安裝商最常 進貨的品牌中,特斯拉占比 17%,位列第三。2)產品力方面,第三代 Powerwall+較之第 一代產品,存儲容量增加了一倍以上,達到了 13.5kwh,且集成了電池充電器及太陽能逆 變器,已成為完整的多合一太陽能存儲系統。3)技術路線方面,特斯拉戶儲技術路線與電 車相仿,第三代產品對殼體提出更高要求。目前新一代產品采取完整液冷系統進行熱管理, 使其具備了更高溫度運行的可能性,提高了整體的循環次數,與汽車系統相仿,可具備加 熱和冷卻的功能,第三代產品采用 21700 圓柱三元電池,有效提高儲能電池的能量密度, 同時采用高度集成化方案,以起到降低重量、提高效率、降低成本的作用。4)經濟性方面, 特斯拉的戶儲產品有一體化趨勢,一體化趨勢主要針對增量市場,儲能系統硬件成本僅占 總成本不到 50%(海外市場)。一體機一方面可以為投資者簡化安裝并便于售后維修,有 效節約后續成本,另一方面,可避免經銷商與安裝商在各自環節分別對太陽能逆變器進行 40-60%的加價,使得一體機產品的售價更具性價比優勢。
特斯拉放量在即,新產品有望刺激需求再上臺階。特斯拉三類儲能產品裝機量增加迅速, 2021 年達到約 4GWh,CAGR 62%。以 Powerwall 為代表的戶用儲能產品于 2020 年 5 月 安裝量達到 10 萬套,并于 21 年 11 月突破 25 萬套,增速迅猛,許多市場都供不應求。我 們認為第三代 Powerwall+的產品力和經濟性具有較大優勢,有望刺激特斯拉的需求再上臺 階,未來幾年每年保持高速增長。
派能科技:經濟性驅動,造就性價比首選。派能科技銷售模式分為自主品牌和貼牌銷售, 公司 2020 年的最大的貼牌客戶是 Sonnen,Sonnen 是分布式能源存儲系統的全球領導者 之一,其業務區域覆蓋歐洲、美國和澳大利亞等地,2017 年位居歐洲家用儲能市場份額第 一名。自主品牌方面,經濟性形成派能科技的強大競爭力,度電成本只有 0.23 美元/kwh, Sonnen 度電成本為 0.33 美元/kWh,特斯拉度電成本為 0.31 美元/kWh。派能科技出貨量高速增長。海外戶儲的爆發疊加公司的性價比優勢、歐洲戶儲龍頭 Sonnen 品牌力,派能科技出貨量快速增長,2017 年為 81.66MWh,2021 年達到了 1455.89MWh,4 年 CAGR 達到了 105.5%。
我們認為,消費者偏好將驅動行業的格局變化,戶儲系統作為消費品具有客戶粘性和品牌 效應,這兩者將共同促進戶儲系統的競爭格局集中。特斯拉作為全球的龍頭,具有強大的 品牌力、優質的產品力、優秀的技術路線、良好的經濟性,成為消費者的最熱選項,因此 將隨著戶儲爆發,充分受益,其相關供應商也隨之受益。
5.1 各環節盈利能力不一,產業鏈具有整合趨勢
戶儲上游為電池產業、電氣設備產業,下游為家庭用戶。戶儲系統的結構包括電池 PACK、 BMS、EMS、PCS、溫控系統。上游原材料主要分為兩大塊,分別是電池系統原材料+儲 能變流器原材料:1)戶儲電池主要為磷酸鐵鋰和三元電池,具體可以分為正極、負極、隔 膜、結構件;2)儲能變流器作為電氣設備,原材料為 IGBT、電感器、變壓器等。下游方 面可以分為狹義戶儲和廣義戶儲,狹義戶儲為家庭用戶(也是海外常說的戶儲),廣義包括 用戶側工商用戶、EV 充電樁、產業園等,我們主要討論的是狹義戶儲,下游為家庭用戶。
電池是戶儲的內核,PCS 是儲能與電網的樞紐,能量管理系統是儲能的“大腦”,溫控系 統、消防系統是儲能的“保護傘”。儲能運作的核心是充放電,電池是其中的核心。電池的 充放電流是直流電,而上網、用電電器需要的電流是交流電,因此充電時需要將交流電轉 換成直流電,放電時需要將直流電轉化成交流電,此時 PCS 起到 AC/DC 轉換的作用。電 池的充放電狀態,電池溫度狀態等信息需要實時監控、評估、保護以及均衡控制,此時 BMS 起到監控管理作用。電池的能量需要調用到家用電器還是并網,光儲一體機中光伏發 電需要儲能儲存或是用于家用電器或是并網,這個調度過程需要有數據采集、監測、管控, EMS 起到控制的“大腦”的角色。
電池為戶儲的最大成本,儲能規模越大,電池占比越高。我們以兩種光儲系統為例,一是 6kW 的光伏組件、5kW 的 PCS、7.5kWh 的儲能電池(類型 1),二是 12kW 的光伏組件、 10kW 的 PCS、16.8kWh 的儲能電池(類型 2)。類型 1 的電池、組件、PCS 成本占比分別 為 35%、28%、23%;類型 2 的電池、組件、PCS 成本占比分別為 49%、28%、14%。電 池作為儲能的核心,成本占比最大,而且規模越大的光儲系統,電池成本占比越大。我們 認為電池成本隨規模增大的原因是 1)PCS 作為電氣設備,容量增大,單位容量成本下降 較多;2)當光儲系統的規模變大,光伏發電的不可控的量更多,需要更大容量的儲能來減 少棄光電量。
產業鏈各環節的企業盈利能力不一,電池/PCS差異大,軟件系統盈利能力高。我們選取各 個環節的代表公司作為樣本:電池企業考慮寧德時代、天能股份、鵬輝能源;PCS 企業考 慮上能電氣、陽光電源、固德威、錦浪科技;BMS/EMS 考慮東方電子、星云股份;集成 商考慮派能科技;溫控系統考慮英維克、同飛股份、高瀾股份。我們將以上公司的相應業 務板塊進行拆分取樣,得到產業鏈各個環節的盈利能力:電池環節與新能源汽車電池同源, 較為成熟,目前成本壓力較大,各個公司的原材料管控能力不一,整體方差較大;PCS 作 為電氣設備,競爭壁壘與電壓等級相關,戶儲電壓等級較低,因此競爭逐步加劇,整體有 年降趨勢;BMS/EMS、溫控系統盈利較高,整體較為穩定,但是成本占比較低,體量較 小;集成商涉及環節多,盈利能力較高。
5.2 產業鏈技術趨勢明晰,戶儲產品力有望隨之提升
電池池環節,磷酸鐵鋰是主流儲能電池。目前市場上最常見的電池為三元電池和磷酸鐵鋰 電池,磷酸鐵鋰電池具有較高的循環次數,為 6000-12000 次;安全性較高,熱失控溫度 270℃,高于三元的 150℃;成本較低,單位投資成本為 1600 元/KWh,三元電池為 2000 元/KWh。因此作為儲能電池,磷酸鐵鋰具有較大的優勢,是目前儲能電池的主流趨勢。
長遠來看,鈉離子電池有望成為未來的技術趨勢。根據我們的鈉離子專題,鈉離子具有以 下特點:1)經濟性較好。鈉鹽原材料儲量豐富;鈉鹽允許使用低濃度電解液;鈉離子不與 鋁形成合金,負極可采用鋁箔作為集流體;鈉離子電池無過放電特性,允許鈉離子電池放 電到零伏。2)環境適應能力更強。鈉離子電池的工作溫區更寬。3)安全性更好。鈉枝晶 比鋰枝晶更易發生自消融,進而避免了電池短路自燃;鈉離子電池的內阻相較鋰離子電池 更高一些,從而在短路時發熱量更少、溫升較低。目前鈉離子電池處于發展初期,產業尚 未成熟,但根據以上趨勢,我們認為鈉離子或將成為未來的儲能電池的技術趨勢。
儲能變流器環節,結構上朝著混合智能光儲逆變器發展。儲能變流器 PCS 的技術與逆變器 高度重合,整體技術較為成熟,在技術原理、使用場景、供應商及客戶上具有較高重合度。光儲一體機是戶儲系統的發展趨勢,因此儲能變流器作為系統結構,將適配系統發展成為 Hybrid 光儲逆變器。Hybrid 光儲逆變器的拓撲結構與儲能變流器類似,增加了光伏逆變器 的連接設計,可以減少整體配件,降低戶儲成本。
BMS/EMS 環節,管理范圍增大、自動化、安全性增加。以 BMS 為例,按照發展歷程可以 分為:1)無管理階段。主要協助人工檢查判斷電池故障、負荷狀態,進行容量估算等,人 工需求較大。2)簡單管理階段。BMS 可以實現電池的電壓、溫度、電流等外部參數的在 線檢控官,控制冷卻系統來進行熱管理,人工需求減少。3)全面管理階段。BMS 可以監 測電池狀態,控制電池的充放電,保障使用的安全性,均衡管理和熱管理,基本不需要人 工。
產業鏈各個環節技術升級清晰,未來將為戶儲系統注入新的產品力。龍頭集成商由于品牌 溢價和客戶粘性,從價格承受能力來看將最先應用新技術,從而進一步拉開與二三線企業 的產品力,而產品力的差距又將循環作用域品牌力。未來技術更迭將促進行業分化,高端 品牌站穩高端市場,享受品牌溢價,具有更好收益。
5.3 產業鏈盈利將朝頭部集中
儲能電池:儲能電池市場集中度較高。從 2021年全球儲能鋰離子電池主要企業出貨量市場份額來看, 中國企業寧德時代以接近 25%的市場份額排名第一,其次分別為比亞迪、韓國三星 SDI、 韓國 LGES,以上四家企業儲能鋰離子電池出貨量合計份額接近 70%。行業的迅速擴張疊加技術進步的減緩,龍頭規模、產品優勢淡化。新能源車的快速發展帶 動磷酸鐵鋰電池的需求暴增和技術更迭,儲能電池是磷酸鐵鋰的另一藍海。經過新能源車 的長足發展,磷酸鐵鋰電池技術已經相對成熟,產品性能和降本空間逐步擠壓。需求的快 速上升,疊加技術與性能的進步速度降低,使第一梯隊的其他企業具有生存空間進行產品 擴張,龍頭企業的規模優勢、產品優勢將隨之減弱。2019 年,全球儲能電池龍頭為 SDI, 占比 34.1%,寧德時代占比 5.5%,位列第 5;2020 年,全球儲能電池龍頭為 SDI,占比 31%,寧德時代占比 14%,位列第三;2021年寧德時代份額第一,占比約 25%,SDI占比 約 13%,位列第三。
電池核心競爭力轉為客戶粘性、銷售渠道。技術、規模優勢的下降弱化了龍頭企業的競爭 力,但是客戶粘性仍具有先發優勢。戶儲系統具有消費屬性,更加強化了客戶粘性、銷售 渠道,品牌意味著客戶對企業的產品質量和服務的放心,銷售渠道的建設意味著客戶流量 的提升。寧德時代供貨特斯拉,享受特斯拉的品牌力,并且目前成為全球電池龍頭的品牌。派能科技貼牌銷售給歐洲戶儲龍頭Sonnen,同時在各國布局團隊構建銷售渠道,因此在歐 洲戶儲細分賽道領跑。戶儲系統具有一體化趨勢,電池產品兼容提升便捷性。前文我們提到戶儲系統以光儲一體 為趨勢,系統內部的協調較為重要,而具有與其他產品的兼容性可以提升電池的適用范圍。派能科技、ATL 便是通過兼容性被不同品牌接受,從而收到集成品牌商的偏好。
儲能變流器:市場集中度較高。陽光電源為逆變器和儲能變流器的龍頭企業,2020年占比 18%,科華、 索英、上能電氣緊隨其后,TOP5 占比為 58%。其中,陽光電源不僅是儲能變流器的龍頭, 也是光伏逆變器龍頭,變流器+逆變器技術同源,陽光電源深度受益。另外,陽光電源打通 電池環節和集成環節,整機銷售給經銷商,涉及環節較多,龍頭優勢明顯。戶儲變流器的產品力體現在兼容性和正弦波的純度。儲能變流器作為電力設備,電壓等級 越高壁壘越高,而戶儲電壓等級較低,因此整體的技術壁壘不高。但戶儲變流器的產品力 體現在兼容性和產出電流正弦波的純度。1)兼容性是因為戶儲變流器一般銷售給經銷商, 經銷商的電池系統、光伏組件可能來自不同品牌,兼容性較好的變流器可以進入更多經銷 商的產業鏈。2)電流正弦波的純度代表的是電能質量,常見的電網三相交流電為正弦交流 電,而變流器的直流轉交流中,利用了 IGBT、濾波器等組合來實現,而正弦波越純,電能 越好,電器使用越流暢。錦浪科技、德業股份便是通過不同品牌的兼容性,獲取了經銷商 的渠道資源,從而在戶儲系統中脫穎而出。
BMS/EMS:龍頭企業滲透,第三方企業競爭壓力逐步增大。正如前文所述,戶儲技術壁壘較低,渠道 資源和兼容性為核心競爭力,而當渠道逐步建立,電池系統、儲能變流器系統的企業將逐 步滲透其他環節,比如電池企業一般與 BMS 同比開發,儲能變流器與 EMS 同步開發,派 能科技、華為、特斯拉、陽光電源都具有一體機集成銷售的能力。第三方企業的生存空間 主要來自企業起步初期布局不足,節省成本保證質量,我們認為隨著戶儲龍頭地位逐步鞏 固,第三方系統的生產空間將被逐步擠壓。
總結:對于戶儲的核心電池與戶儲變流器,不同的企業盈利能力不一,關鍵在于客戶粘性、渠道 建設、兼容性,這將促進產業鏈的整合,已經完善渠道建設的頭部企業將有整合優勢;軟 件方面,未來隨著電池企業、變流器企業和集成系統企業的產業鏈整合,第三方純系統企 業的生存空間將被擠壓,產業鏈盈利也將逐步往頭部企業集中。
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