一、抽水蓄能原理及發展現狀
可再生能源發展剛需下，儲能大有可為
隨著可再生能源的發展，以光伏和風電為代表的間歇性電源占發電量的比例逐步提高，截至2021年我國風電、光伏發電量占總發電量比例達到12%，并且未來隨著風電光伏的大規模裝機，占比將快速提升。
根據應用場景和時間尺度不同儲能系統的分類
儲能廣泛應用于電力系統電源側、電網側、用戶側的不同場景。不同應用場景對儲能的持續放電時長有不同需求， 對應電力系統常用的時序分析方法，可分為超短時、短時和長期時間尺度。
? 電源側：
平滑新能源出力波動、調頻等場景屬于超短時和短時尺度應用，季節性調峰等場景屬于長期尺度應用；
? 電網側：
提供系統備用、延緩輸變電設備阻塞等均屬于短時尺度應用；
? 用戶側：
提高電能質量、調頻屬于超短時和短時尺度應用，參與需求側響應在短時和長期尺度均有應用。
電源側、電網側、用戶側儲能情況
技術特性決定電化學儲能應用場景最為廣泛
不同儲能技術類型主要特點
中國儲能行業概覽
據CNESA的不完全統計，2021年我國儲能累計裝機46.1GW，新增10.5GW，同比增長231%。
抽水蓄能是我國迄今為止部署最多的儲能方式，占比86.3%，以36.39GW的裝機容量位列世界第一。為滿足電網調節能力的需要，抽水蓄能電站容量配置一般為電網總裝機容量的7%-10%。目前全國抽蓄電站裝機容量占全國電力總裝機比重不到2%，離發展目標仍有較大差距。
2021年我國電力儲能項目累計裝機類型占比（%）
我國抽水蓄能裝機容量（GW）及占總裝機比例（%）
抽水蓄能產業鏈
我國抽水蓄能產業鏈示意圖
抽水蓄能受益新能源裝機將快速發展
抽水蓄能電站由上水庫、下水庫、輸水系統、廠房和開關站組成。
?上/下水庫：
蓄存水量的工程設施，電網負荷低谷時段可將下水庫抽上來的水儲存在上水庫內，負荷高峰時段由上水庫下放至下水庫發電。
?輸水系統：
連接上下水庫，由上庫進/出水口及事故檢修閘門井、隧洞或豎井、壓力管道和調壓室、岔管、分岔后的水平支管、尾水隧洞及檢修閘門井和下水庫進/出水口組成。在水泵工況（蓄電）把下水庫的水輸送到上水庫，在水輪機工況（發電）將上水庫放出的水通過廠房輸送到下水庫。
? 廠房：
地下廠房包括主、副廠房、主變洞、母線洞等洞室。廠房是放置蓄能機組和電氣設備等重要機電設備的場所，也是電廠生產的中心。由于受兩次能量轉換的影響，抽水蓄能電站運行效率一般為75%。
抽水蓄能電站示意圖
儲能系統削峰填谷示意圖
抽水蓄能受益新能源裝機將快速發展
抽水蓄能電站可分為純抽水蓄能電站和混合式抽水蓄能電站兩類。
? 混合式抽水蓄能電站
上水庫有一定的天然水流量，下水庫按抽水蓄能需要的容積在河道下游修建。在混合式抽水蓄能電站內，既安裝有普通水輪發電機組，利用江河徑流調節發電；又安裝有抽水蓄能機組，可從下水庫抽水蓄能發電，進行蓄能發電，承擔調峰、調頻、調相任務。
? 純抽水蓄能電站
上水庫沒有水源或天然水流量很小，水在上、下水庫循環使用，抽水和發電的水量基本相等，流量和歷時按電力系統調峰填谷的需要來確定。純抽水蓄能電站僅用于調峰、調頻，不能作為獨立電源存在，必須與電力系統中承擔基本負荷的電廠協調運行。
混合式抽蓄電站（左）與純抽蓄電站（右）示意圖
兩類抽水蓄能電站差異對比
抽水蓄能受益新能源裝機將快速發展
? 我國抽水蓄能資源總量達到1604GW，當前已納入規劃站點資源總量814GW，其中重點實施項目421GW，規劃儲備項目305GW。
? 根據國家能源局發布的《抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年）》，到2025年抽水蓄能投產62GW以上，到2030年投產120GW左右；根據抽水蓄能行業協會展望，2035年投產規模有望超過400GW。
我國抽水蓄能站點資源（GW）
我國中長期抽水蓄能發展規劃裝機容量（GW）
我國抽水蓄能資源分布
? 截至2021年底，我國投運抽水蓄能裝機容量36.39GW，在建抽水蓄能容量達到61.53GW，在建項目主要集中在華東及華北電網統調區域，已建和在建規模均居世界首位。
? 我國抽水蓄能已納入規劃的814GW中，主要集中在西北及西南電網統調區域。隨著西北風光大基地建設的逐步開展，抽水蓄能電站將成為配套可再生能源的重要儲能手段。
我國已建、在建抽水蓄能分布情況（2021年）
我國已納規抽水蓄能資源情況（2021年）
抽水蓄能項目核準建設顯著提速
? 2021年，我國抽水蓄能核準項目容量以13.7GW創下歷史新高。2022年初至今新增開工抽水蓄能項目達到13GW，建設顯著提速。
? 遵循“能核盡核、能開盡開”的原則，預計2022年抽水蓄能核準建設規模超過50GW，新增投產規模9GW，年底總裝機容量達到45GW左右，“十四五”期間可核準并達到開工條件項目容量270GW。
2021年抽蓄儲能項目核準情況（MW、個）
2021年以來開工抽水蓄能項目
抽水蓄能項目核準建設顯著提速
2021年核準抽水蓄能電站造價（元/kW）
抽水蓄能電站各部分投資占比（%）
抽水蓄能項目核準建設顯著提速
根據水規總院預測，“十四五”期間新核準并達到開工條件的項目容量有望達到270GW ，按照5,500元/kW的造價進行測算，預計“十四五”期間抽水蓄能投資額超過1.4萬億元，“十五五”期間以約合1.8萬億元達到頂峰。抽水蓄能設備進入發展快車道，按照設備投資占比15%保守測算，預計2021-2035年間每年平均新增價值量超過450億元。
我國抽水蓄能投資規模（億元）
我國抽水蓄能設備價值量（億元）
二、與溫度傳感器
儲能溫控市場乘風起
儲能系統涉及大量單體電芯，溫度是影響電池一致性的重要因素。一般而言，與動力電池系統相比，儲能系統裝載的電池數量更多，同時電池的容量也更大，當大量的電池緊密排列在一起時運行工況將更為復雜多變，容易造成產熱不均勻、溫度分布不均勻、電池間溫差過大等問題，從而影響電池一致性。通常電池組中各單體電池所處環境不可避免的會存在差異，如在方形的鋰離子電池組中，中間的電池與四周的電池所處的環境溫度、電池的受力情況等往往各不相同。
（磷酸鐵鋰的最佳工作溫度為 15~35 攝氏度）
（鋰離子電池的三類溫度區間）
（磷酸鐵鋰電池溫度特性）
2、熱失控是鋰電池主要的安全隱患，溫度過高是其重要誘因。
（鋰電池熱失控過程）
（電池不一致將導致儲能系統整體性能顯著下降）
3、安全問題凸顯，儲能溫控重要性持續提升。
4、儲能規模與能量密度齊升，溫控重要性提高。
（全球部分大型電化學儲能項目)
根據相關研究，鋰電池放電倍率越高，運行過程中產生的熱量也將越多，因此隨著功率型儲能項目利用率的增加，儲能溫控系統同樣將面臨更大的挑戰。相對于功率型儲能系統，電池充放電倍率的增長同樣將對溫控能力提出更高要求。相較于能量型儲能系統，調頻等功率型儲能系統的單體規模相對較小，但運行過程中往往需要頻繁進行快速充放電。
（不同放電倍率下鋰電池充放電溫度對比）
熱管理形式：風冷與液冷
儲能熱管理形式多樣，風冷及液冷成熟度相對較高。 目前主流的熱管理方式包括風冷、液冷、 熱管冷卻和相變冷卻四種。
目前風冷和液冷的應用已較為廣泛，熱管冷卻與相變冷卻的產業化程度則相對較低。其中，相變冷卻是利用相變材料發生相變來吸熱的一種冷卻方式，具有結構緊湊、接觸熱阻低、冷卻效果好等優點，但相變材料成本較高，且儲熱和散熱速度較慢，目前在儲能溫控領域使用較少。
熱管冷卻則是依靠封閉在管內的冷卻介質發生相變來實現換熱，具有散熱效率高、安全可靠等優點，但成本同樣較高，在儲能等大容量電池系統中的實際應用較少。從技術成熟度與產業化程度出發，我們認為風冷和液冷仍將是中長期內主要的儲能溫控形式。
1、風冷系統初始成本較低且安全可靠，為當前主要的儲能溫控形式。
（風冷儲能系統結構示意圖）
（風冷系統工作原理圖）
2、液冷系統散熱能力強且全生命周期成本較低，有望成為未來發展趨勢。
（液冷儲能系統示意圖）
（液冷系統管路布臵示意圖）
儲能溫控市場將高速增長
從制冷性能以及全生命 周期成本角度出發，當前液冷系統的優勢已經逐漸開始體現 。從 2021 年各大電池廠商與儲能系統集成商推出的新產品看，液冷已經成為主流溫控方案，我們預2022年起儲能系 統中液冷的應用比例將快速提升。目前，液冷系統的單位價格約為空冷系統的2-3 倍，因此隨著液冷的加速滲透，儲能溫控系統整體的單位價值量有望呈上升趨勢。儲能溫控量價齊升， 2025 年全球市場空間有望超過 130 億元。
（全球儲能溫控市場空間測算）
儲能溫控市場格局優，龍頭占先機
1、溫控是儲能產業鏈中“小而精”的細分環節
儲能溫控系統定制化程度高，需要充足的項目經驗與客戶關系積累，頭部廠商具備較強的先發優勢。
（儲能溫控產業鏈）
儲能溫控市場有望維持當前較優的市場競爭格局。作為一個價值量占比較低、技術壁壘較高、客戶黏性較強的細分環節，儲能溫控市場有望維持當前較優的市場競爭格局，龍頭廠商的領先地位較為穩固。根據前文中的測算，2021 年全球儲能溫控市場規模大概為10億元量級，而行業龍頭英維克 2021 年的儲能溫控業務收入約為 3.37 億元，簡單推算龍頭的市場占率超過1/3，市場集中度高于儲能變流器、系統集成等環節 。近 來隨著儲能市場的快速擴大，越來越多的參與者開始涉足儲能領域，無論是在電池、變流器還是系統集成環節，短期內市場競爭格局均趨于激烈。
2、多方勢力角逐，龍頭廠商率先受益
多方勢力逐鹿儲能溫控市場。目前儲能溫控市場的參與者大致可分為數據中心溫控廠商、車用熱管理廠商以及工業領域溫控廠商三大類。
（儲能溫控市場主要參與者）
2-1.數據中心溫控與儲能溫控。
（數據中心溫控與儲能溫控在整體結構上有一定相似性）
2-2. 車用熱管理廠商在技術能力、客戶資源等方面具有較多積累，亦正加速布局儲能溫控市場。
（電力機柜與儲能系統溫控方案存在一定相似性）
2-3. 部分具有電力行業經驗的工業制冷廠商開始切入儲能溫控市場
（汽車熱管理系統與儲能溫控系統存在一定的共性）
儲能溫控市場方興未艾，技術、客戶積累深厚的龍頭廠商有望率先受益市場爆發。隨著下游儲能需求的快速增長，不可避免地會有更多參與者進入儲能溫控市場，但我們認為行業“小 而精”的特性決定了龍頭廠商可以在較長時間內維持較強的競爭優勢。 因此，我們看好當前 的行業龍頭英維克能夠率先受益下游需求爆發， 與此同時同飛股份等在電力領域具有豐富經 驗的工業制冷廠商亦有望在儲能領域取得較快突破。
3、英維克與同飛股份等儲能溫控產品
英維克：機房溫控、機柜溫控、軌交空調、新能車空調業務。“統一技術平臺基礎+專業細分市場延伸”的發展戰略
（英維克儲能溫控產品）
同飛：國內領先的工業制冷解決方案服務商。產品已廣泛應用于數控機床、激光、電力電子、電化學儲能、半導體、氫能、工業洗滌等領域。
（同飛儲能溫控產品）
1、溫度傳感器在電網級儲能上的應用
“溫度傳感器在儲能應用，主要有家庭及工商業儲能、通信儲能、電網級箱式儲能。我們目前還沒介入這塊業務。”華工高理告訴溫度傳感器研究員，“這塊業務單體需求量少，無法滿足我們規模化的要求。
特普生，成立于2011年，是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片、熱敏電阻、溫度傳感器、儲能線束、儲能CCS集成采集母排、儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生，競爭力優勢明顯：自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度；專利百項，保留不公開技術2項；為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。
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