摘要
我们在产业深度《碳中和约束下的龙头企业选择》中提到的“十年的产业投资机会”之首即为“储能是解决电网消纳问题的必然选择。铁锂电池路线的成本大幅下降(设备、原料创新)、新能源车加速放量后动力电池的梯次利用于储能(回收、检测)，BMS、EMS、逆变器都有着巨大的创新机会”，本篇就先详细拆解一下储能产业链。
抽水储能仍占主导地位，电化学储能处于快速增长期。根据CNESA统计，2020年底，全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW，其中抽水储能的累计装机规模最大，为172.5GW，同比增长0.9%;电化学储能的累计装机规模紧随其后，为14.2GW，同比增长49%;在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机规模最大，为13.1GW。从下游需求来看，全球累计投运和新增电化学储能项目中用户侧规模最大，占比32.6%/43.8%;2021-2023年，参考中国移动的招标公告，通信领域是国内储能装机的主要贡献力量。
电池组成本是电化学储能系统的主要成本，是未来产业链技术迭代和降成本的主要环节。电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能逆变器(PCS)以及其他电气设备构成。电池组成本占比最高达67%，，其次为储能逆变器10%，电池管理系统和能量管理系统分别占比9%和2%。
储能逆变器和锂电池赛道龙头是储能行业的主要竞争者。储能逆变器代表企业包括阳光电源(300274.SZ)、固德威(688390.SH)、英威腾(002334.SZ)等，基于其在光伏逆变器行业的多年技术研发经验，形成较高壁垒，布局储能行业;电池组代表企业包括比亚迪(002594.SZ)、宁德时代(300750.SZ)、亿纬锂能(300014.SZ)、派能科技(688063.SH)等，基于其在电芯的多年深耕向储能市场发力。
龙头企业的储能业务自2018年开始爆发。宁德时代自2018年开始设立单独的储能事业部开始大力发展储能业务，2020年储能电池销568MWh，同比增长47%;储能实现收入19.43亿元，同比增长219%，储能板块毛利率水平35%左右。阳光电源2020年储能业务规模达到11.69亿，毛利率22%，同公司光伏逆变器的盈利能力相仿。
龙头竞争：海外发力、用户侧比拼。比亚迪于2019年户用储能在欧洲市占率排名第二，仅次于Sonnen，2020年公司储能电池海外出货为438MWh，储能系统出货213MW;派能科技客户多为境外储能系统集成商，主攻海外用户侧，2020年公司实现储能收入10.45亿元，同比增长40%。固德威2019年在用户侧储能逆变器出货量全球第一，2020年贡献收入1.6亿元，同比增长45%。
目录
1. 抽水蓄能技术最为成熟，电化学储能更具优势
2. 电化学储能发展迅速，以锂离子电池为主
2.1.全球储能累计装机稳步提升
2.2. 国内电化学储能新增装机增速快于全球
3. 储能主要应用于电力系统、通信基站
3.1. 电力系统：储能的主要应用场景
3.2. 5G基站：功耗较大，配置储能具有必要性
4. 电化学储能行业产业链
4.1. 锂离子电池组：储能的核心成本要素
4.2. 电池管理系统(BMS)：PCB为核心组成
4.3. 储能电池系统：电芯的后加工环节
4.4. 储能逆变器(BMS)：储能系统的核心部件
5. 国内主要竞争者：逆变器与电池企业具备先天优势
5.1. 龙头企业的储能业务自2018年开始爆发
5.2. 固德威：深耕光伏储能逆变器
5.3. 锦浪科技：国内领先组串式逆变器供应商
5.4. 德业股份：储能逆变器业务抢眼
5.5. 派能科技：用户侧储能龙头
以下正文
1. 抽水蓄能技术最为成熟，电化学储能更具优势
储能技术主要分为抽水蓄能、电化学储能、熔融盐储热、压缩空气储能和飞轮储能五大类。目前在电力系统的储能项目中，以抽水储能为主，电化学储能为辅。
抽水储能是目前技术最为成熟、使用规模最大、成本最低的储能技术，但因其高度依赖地理环境，且能量密度低，投资门槛高，故而未来发展有限。电化学储能以锂离子电池为主，由于其能量密度高、寿命长等优势，未来发展潜力大。
图 1：储能方式分类
数据来源：国泰君安证券研究
表 1：锂离子电池的性能优势显著
数据来源：派能科技招股说明书、国泰君安证券研究
2. 电化学储能发展迅速，以锂离子电池为主
2.1. 全球储能累计装机稳步提升
全球电力系统储能市场增长稳定，抽水储能仍占主导地位，电化学储能处于快速增长期。根据CNESA统计，截至2020年底，全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW，同比增长3.4%。其中，抽水储能的累计装机规模最大，为172.5GW，同比增长0.9%;电化学储能的累计装机规模紧随其后，为14.2GW，同比增长49%;在各类电化学储能技术中，锂离子电池的累计装机规模最大，为13.1GW，电化学储能和锂离子电池的累计规模首次突破10GW大关。
图 2：2016-2020年全球储能累计装机规模稳定增长
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
图 3：2020年底全球储能累计装机规模抽水蓄能占比超90%
数据来源：CNESA
全球电化学储能累计装机增速稳定，新增装机2019年首次负增长，2020年同比增长为63%。2020年全球新增电化学储能4726.8MW，同比增长63%，主要得益于中国和美国储能市场的迸发，全球累计装机超14.2GW。
图 4：全球电化学储能累计装机近两年增速稳定在50%
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
图 5：2020年全球电化学储能新增装机规模超4.7GW
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
2.2. 国内电化学储能新增装机增速快于全球
截止2020年，中国已投运的储能项目装机规模为35.6GW，2016-2020年CAGR为10%，高于全球。中国装机规模结构与全球基本一致：以抽水蓄能为主(89.3%)电化学储能为辅(9.2%)，其中电化学储能又以锂离子电池为主要构成(88.8%)。
图 6：2016-2020中国储能累计装机规模CAGR10%
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
图 7：2020年底中国储能累计装机结构与全球基本一致
数据来源：CNESA
2020年中国电化学储能新增装机规模重回高增长状态，锂离子电池为主要推动技术。
图 8：2020年中国电化学储能累计装机较前年翻倍
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
图 9：2020年中国电化学储能新增装机首次超过1GW
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
图10: 2020年中国锂离子电池储能新增装机规模大幅提升(MW)
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
3. 储能主要应用于电力系统、通信基站
储能目前主要应用于电力系统，但同时也应用于通信基站、数据中心和UPS等领域可作为备用电源，不仅可以在电力中断期间为通信基站等关键设备应急供电，还可利用峰谷电价差进行套利，以降低设备用电成本。
3.1. 电力系统：储能的主要应用场景
电力是即发即用、无法直接储存的能源形态。从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可分为发电侧储能、输配电侧(电网侧)储能和用电侧储能三大场景。其中，发电侧对储能的需求场景类型较多，包括电力调峰、辅助动态运行、系统调频、可再生能源并网等;输配电侧储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级等;用电侧储能主要用于电力自发自用、峰谷价差套利、容量电费管理和提升供电可靠性等。
图 11：储能在电力系统中的具体应用场景
数据来源：派能科技招股说明书
CNESA根据电力储能项目的主要用途将储能应用场景划分为五个类别: 电源侧、辅助服务、集中式可再生能源并网、电网侧和用户侧。
表 2：储能适用领域涵盖整个电力系统
数据来源：派能科技招股说明书、国泰君安证券研究
截至2018年底，全球累计投运电化学储能项目装机规模为6.6GW，用户侧的累计装机规模最大2.2GW，占比32.6%;辅助服务、集中式可再生能源并网、电网侧和电源侧分列二至五位。
2018年全球新增投运电化学项目约为3.65GW。用户侧的新增装机规模最大，为1.6GW，占比43.8%;集中式可再生能源并网、辅助服务、电网侧和电源侧分列二至五位，所占比重分别为25.2%、15.8%、13.8%和1.3%。
图 12：2018年全球累计电化学项目主要应用于用户侧
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
图 13：2018年全球新增电化学项目43.8%用于用户侧
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
3.2. 5G基站：功耗较大，配置储能具有必要性
2021-2023年，通信领域是国内储能装机的主要贡献力量。通信领域主要电池招标项目多为磷酸铁锂电池。中国移动分别于2020年4月和2021年5月公示集采的磷酸铁锂电池1.95GWh和2.95GWh，而2020年全年国内储能的新增装机量仅为1.52GW。
2020年，最高中标价为力郎电池的14.54亿元，对应投标单价0.74元/Wh;最低中标价为中天科技的12.91亿元，对应投标单价0 .66元/Wh，平均价格约为0.7元/Wh。2021年，招标项目最高投标限价为不含税23.67亿元，对应单价不超过0.8元/Wh。
图 14：2020年中国移动招标公示
数据来源：中国移动招标公示
图 15：2021年中国移动招标公示
数据来源：中国移动招标公示
5G基站较4G基站覆盖面积小且能耗更高。根据运营商资料显示，5G单站的平均满载功率为3700W，约为4G基站的2.5至3.5倍，且基本全天24小时无间歇。同时，5G基站的覆盖范围小，约为4G基站的三分之一。
表 3：5G基站功耗较4G基站大幅上升
数据来源：国泰君安证券研究
中国4G基站需求依旧处于增长阶段，5G基站建设处于爆发式增长。截至2019年底，中国4G基站总数为544万个，其中2019年新建4G基站数为172万个，占总数近32%，4G依旧供不应求。根据工信部披露，截至2020年底，我国已建成全球最大5G网络，累计建成5G基站71.8万个;2021年计划建设5G基站60万个。
参考4G基站建设速度，我们假设截至2025年我国共建设5G基站500万个，配备4小时储能设备，保守估计5G单站功率为3000W，则2025年5G基站储能需求约为15GW/60GWh。
图 16：2019年中国4G基站总数为544万个
数据来源：工信部、国泰君安证券研究
4. 电化学储能行业产业链
电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)、能量管理系统(Energy Management System，简称EMS)、储能逆变器(Power Conversion System，简称PCS)以及其他电气设备构成。最终应用场景包括电站、电网公司、工商业、家庭户用等。
图 17：电化学储能行业全产业链
数据来源：国泰君安证券研究
电池组成本是电化学储能系统的主要成本，是未来产业链技术迭代和降成本的主要环节。根据高工锂电数据，一套完整的电化学储能系统中，电池组成本占比最高达67%，其次为储能逆变器10%，电池管理系统和能量管理系统分别占比9%和2%。
图 18：电化学储能系统中，电池组成本占比最高
数据来源：高工锂电、国泰君安证券研究
表 4：电化学储能系统的主要构成及作用
数据来源：国泰君安证券研究
根据BNEF，2020年一个完成安装的、4小时电站级储能系统的成本范围为235-446美元/千瓦时。成本范围之大也凸显了影响储能项目成本的因素之多，包括储能时长、项目规模、电池材料体系以及项目部署国家。BNEF预计2030年成本下降至167美元/千瓦时，主要原因是电池组成本的下降。
图 19：BNEF预计2030年储能系统成本下降至167美元/千瓦时
数据来源：Bloomberg
4.1. 锂离子电池组：储能的核心成本要素
锂离子电池的主要原材料包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等，正极材料为主要成本。根据高工锂电数据，锂离子电池材料成本占比中，正极材料最大约为40%，负极、电解液和隔膜分别占比19%、11%和8%。
图 20：锂离子电池构成材料中正极成本占比约40%
数据来源：高工锂电、国泰君安证券研究
4.2. 电池管理系统(BMS)：PCB为核心组成
以派能科技为例，公司自主开展电池管理系统的开发及电路板(PCB)的设计，同时负责全部电子元器件的选型、采购和检验等。电路板的其它标准化生产流程采取外协加工方式完成。电路板生产完成后，公司负责电池管理系统的程序烧录及检验等。
电池管理系统的生产过程中涉及的原材料主要为电子元器件和PCB的采购。
图 21：派能科技电池管理系统生产工序
数据来源：派能科技招股书、国泰君安证券研究
4.3. 储能电池系统：电芯的后加工环节
储能电池系统的生产工艺流程分为两个工段。在电池模组生产工段，经检验合格的电芯经过极耳裁切、电芯插装、极耳整形、激光焊接、模组封装等工序组装为电池模组;在系统组装工段，经检验合格的电池模组与BMS电路板等组装成系统成品，然后经一次检测、高温老化和二次检测等工序后进入成品包装环节。
图 22：储能电池系统组装工序
数据来源：派能科技招股说明书、国泰君安证券研究
4.4. 储能逆变器(BMS)：储能系统的核心部件
储能逆变器是光储一体化的核心部件。储能逆变器能够减少对电网的依赖。白天，光伏发电供负载使用，多余产生的电存储于电池中;晚上，光伏不发电，电池存储的电供负载使用。最终达到少用甚至不用电网的目的。储能逆变器能够处理应急情况。在电网停电或者不稳定时，储能逆变器会自动将电网供电切换至电池供电模式，切换时间非常短(UPS效果)，不影响负载的使用。储能逆变器让光伏&电网皆可为电池充电。白天光伏可以给电池充电，晚上电费较低时，电网也可以为电池充电。从而达到峰谷电价差套利以及当作备用电源来使用。
从工艺端来看，储能逆变器与光伏并网逆变器的设计原理几乎一样，但是储能逆变器多出一个电池端子，从而导致单位成本的提升：2019年储能逆变器的成本约为0.7元/W;光伏并网逆变器的成本约为0.25元/W。
图 23：储能逆变器工艺流程较光伏逆变器仅多电池端子
数据来源：国泰君安证券研究
5. 国内主要竞争者：逆变器与电池企业具备先天优势
根据CNESA统计，2020年国内新增投运的电化学储能项目集成商装机规模较前两年呈爆发式增长超1.5GW，同比增长约130%。一方面南都电源等以铅蓄电池为主的企业装机规模有所下降，取而代之的是以磷酸铁锂电池为主的企业。另一方面行业集中度进一步提升，阳光电源、海博思创两家企业为第一梯队，合计装机占比高达约35%。
表 5：国内市场储能系统集成商新装机规模排名
数据来源：CNESA、国泰君安证券研究
注：CNESA将储能系统集成商定义为开展储能系统集成业务,向客户提供成套储能系统产品的企业，这里的储能系统产品是指由储能技术本体、电池管理系统、储能变流器、能量管理系统及其它配件等组成的、满足客户实际需求的一整储能系统设备
目前涉及储能业务的企业大致可以分为以储能逆变器发展的企业和以电池组发展的企业。储能逆变器代表企业包括阳光电源、固德威、英威腾等，基于其在光伏逆变器行业的多年技术研发经验，形成较高壁垒，布局储能行业;电池组代表企业包括比亚迪、宁德时代、亿纬锂能、派能科技等，基于其在电芯的多年深耕向储能市场发力。
龙头竞争主要通过海外发力、用户侧比拼。比亚迪于2019年户用储能在欧洲市占率排名第二，仅次于Sonnen，2020年公司储能电池海外出货为438MWh，储能系统出货213MW;派能科技客户多为境外储能系统集成商，主攻海外用户侧，2020年公司实现储能收入10.45亿元，同比增长40%。固德威2019年在用户侧储能逆变器出货量全球第一，2020年贡献收入1.6亿元，同比增长45%。
表 6：主要储能公司汇总
数据来源：派能科技招股说明书、国泰君安证券研究
5.1. 龙头企业的储能业务自2018年开始爆发
宁德时代自2018年开始设立单独的储能事业部开始大力发展储能业务， 2020年储能电池销568MWh，同比增长47%。2020年实现收入19.43亿元，同比增长219%。2019和2020年储能系统毛利率水平稳定在35%左右。
阳光电源是全球最大的光伏逆变器制造商之一。2018年储能业务进入高速发展期，2020年储能业务规模达到11.69亿，毛利率22%，同公司光伏逆变器的盈利能力相仿。
图 24：宁德时代2020年储能业务营收近20亿元
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 25：宁德时代2020年储能系统业务毛利率为36.03%
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 26：阳光电源储能业务营业收入占比持续提升
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
5.2. 固德威：深耕光伏储能逆变器
光伏逆变器龙头企业，用户侧储能逆变器出货量全球第一。固德威于2010年11月5日设立，主要生产和销售光伏组串式逆变器和光伏储能逆变器。根据WoodMackenzie发布的报告统计，2019年固德威在全球光伏逆变器市场的出货量位列第十一位，市场占有率为3%;三相组串式逆变器出货量全球市场排名第六位，市占率为5%;单相组串式逆变器出货量全球市场排名第五位，市占率为7%;户用储能逆变器出货量全球市场排名第一位，市占率为15%。
公司主要产品为光伏并网逆变器、光伏储能逆变器和智能数据采集器。自2018年“531新政”导致国内光伏新增装机容量大幅下滑，2019年公司保持光伏并网逆变器的营收稳定。公司自2016年开始着重发展储能逆变器，2020年同比增长47%。
图 27：固德威营收仅2018年为负增长
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 28：固德威2021Q3归母净利润与去年同期相近
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 29：固德威储能逆变器为新的发力点
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
与并网逆变器相比，储能逆变器的单价以及毛利率均相对较高。公司在澳大利亚、德国等欧洲市场用户储能市场已有布局，随海外储能经济性拐点临近，未来储能有望实习快速增长，储能逆变器营收占比有望进一步提高，公司盈利能力将得到结构性改善。
图 30：2020年固德威储能逆变器毛利率高达50%
数据来源：固德威年报、国泰君安证券研究
5.3. 锦浪科技：国内领先组串式逆变器供应商
锦浪科技成立于2005年9月，专注于分布式光伏发电领域，主要业务覆盖了并网逆变器、储能逆变器以及新能源电力等领域。公司2019年开始大力发展储能业务，2019年营收1733万元，2020年营收3733万元，2021年上半年，储能业务营收已超6500万元，每年稳定成倍增长。
图 31锦浪科技组串式逆变器产业链
资料来源：锦浪科技招股书
图 32：锦浪科技2021Q3营收增速超70%
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 33：锦浪科技2021Q3归母净利润超去年全年
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
5.4. 德业股份：储能逆变器业务抢眼
公司是逆变器行业的新起之秀，近几年逆变器的销售收入成倍增长，2020年上半年营业收入为1.15亿元，已超过2019年全年营收。公司主要面对海外市场，巴西、南非、墨西哥为自有品牌销售，美国市场为贴牌销售。
图 34：德业股份储能业务收入井喷(万元)
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 35：德业股份2020年H1逆变器销量近翻倍(台)
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
5.5. 派能科技：用户侧储能龙头
派能科技是行业领先的储能电池系统提供商，控股股东为中兴新通讯有限公司。公司专注于磷酸铁锂电芯、模组及储能电池系统的研发、生产和销售，广泛应用于电力系统的发、输、配、用等环节以及通信基站和数据中心等场景。公司垂直整合产业链，是国内少数同时具备电芯、模组、电池管理系统、能量管理系统等储能核心部件自主研发和制造能力的企业。
公司主要产品为磷酸铁锂储能电池系统和电芯。储能电池业务是公司主要的收入来源，2019年销售收入为7.45亿元，占比为91%。
图 36：储能电池系统持续增长(万元)
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
图 37：2018年归母净利润大幅上升(万元)
数据来源：Wind、国泰君安证券研究
公司客户较为集中，多为境内外储能系统集成商。公司与国外储能龙头公司展开密切合作，大部分客户对派能科技依赖性高，采购额占比基本都超过90%;且合作时间较长，维持现有客户能力较好。
表 7：派能科技客户主要为境内外储能系统集成商
数据来源：派能科技招股说明书、国泰君安证券研究
储能电池系统销售价格总体呈下降趋势。2017-2019年，储能电池系统销售单价单边下降，从2.03元/Wh下降至1.51元/Wh。
表 8：主要产品销售情况
数据来源：派能科技招股说明书、国泰君安证券研究
本文来自微信公众号“国产研究中心”，作者为国泰君安分析师：肖洁、鲍雁辛;编辑：王岳川。
