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2022年储能行业专题研究 美国储能需求来源分析 一、储能行业现状 市场复盘：2020年美国储能进入高增期，20-21年容量口径装机量yoy+237%/198% 全球维度，美国、中国、欧洲为电池储能的主要装机市场。据CNESA统计，2021年全球新增投运的新型电力储能项目装机规 模达10.2GW，同比增长117%。从国家及地区维度看，主要市场美国、中国、欧洲合计装机量占全球市场的80%，分别占 34%/24%/22%，其后为日韩、澳大利亚，分别占7%/6%。 美国市场方面，2020年进入电池储能装机高增期，2020-2021年容量口径装机量达到3.5、10.5GWh，yoy+237%/+198%。 尽管2021年美国储能行业面临了电池采购短缺和涨价等问题，造成部分项目建设延迟，2021年装机量仍实现同比增长198%。 此外，单个项目装机规模也刷新历史记录，佛罗里达电力照明公司的409MW/900MWh Manatee储能中心项目完成。 进入2022H1，美国电池储能新增装机规模达5.9GWh，yoy+161%，高增速持续延续。 市场复盘：细化来看，美国以表前储能为主，趋势上配储时长不断提升 分应用场景看，美国以表前储能为主。2022H1美国表前储能装机量达1.9GW/5.0GWh，工商业171MW/393MWh，户储 217MW/517MWh，以容量口径算，表前、工商业、户用分别占比85%/7%/9%。 从装机趋势看，美国储能的配储时长不断提升。平均配储时长由2016年的1.4小时提升至2021年的3.0小时，而后2022H1略微 下降至2.6小时。 二、需求来源1-保证电力系统稳定性 新能源发电占比提高后，解决电力系统的运行安全性问题是储能的核心需求来源 美国电力系统中风电、光伏的发电占比不断提升，是驱动其储能装机量快速增长的原因之一。美国风光发电渗透率呈稳步提升态 势，由2008年的1%快速增长至2020年的10%，至2021年进一步上升至12%。 风电、光伏等新能源发电在总发电量中的占比提高后，电力系统呈现“双峰双高”“双侧随机性”，发电侧与用电侧的电量、 负荷不匹配带来了电网的运行的安全性问题。随着新能源大规模接入，电力系统将呈现显著的 “双峰双高”（双峰—电网夏、 冬季负荷高峰；双高—高比例可再生能源、高比例电力电子装备）和 “双侧随机性”（风电、光伏发电具有波动性和间歇性， 因此发电占比提升后，供电侧也将出现随机波动的特性，能源电力系统由传统的需求侧单侧随机系统向双侧随机系统演进）。 电化学储能响应速度快、功率及能量密度大、动态性能好，可以有效解决新能源发电占比提高带来的电力系统安全问题。通过参 与调峰、调频、备用电源等工作，储能可以改善电力系统的负荷走向、降低峰谷差、增大新能源的接入比例、通过参与系统频率 的调节改善电网的稳定性。 美国储能主要集中在加州、德州，至21年两地累计装机占全国总装机量的59% 美国储能市场呈地域分化特征，主要装机需求来自加州、德州两地。截至2021年加州储能累计装机量达到2339MW，占全国总 装机量的44%；德州储能累计装机量达到797MW，占全国总装机量的15%；两地储能装机占到了全国总装机量59%。 20-21年，加州、德州两地均发生较为严重的电力安全事故，根本原因均为极端天气下发电侧与用电侧电力不匹配。1）加州： 20年8月遭遇极端高温天气，导致多轮停电事故，至少81万居民用户正常用电受到影响。用电侧区域内电力最大负荷增加了 4507MW，但发电侧494MW的天然气发电机组发生故障、太阳能发电3小时内出力减少6736MW、风力发电较前一日减少 2000MW，CAISO宣布电网进入三级紧急状态。2）德州：21年2月遭遇极端寒冷天气，导致用电侧电力取暖负荷急剧攀升，同 时发电侧天然气管道受冻冰堵、风机叶片覆冰冻结、大量燃气和风电机组退出运行，导致最多影响人口达450万人，德州电网进 入三级紧急状态。 我们认为，美国储能市场的区域分布特点，与其电网等电力基础设施建设现状有关。 电网结构现状：美国三大电网互联程度较低，电力系统可靠性基本需靠各地自行解决 与欧洲高度集成化的互联电网不同，美国本土电网由西部联合电网、 东部联合电网、德州电网三大电网构成，区域电网的互联程度较低， 分别由 66 个电力调度机构保障电力系统的可靠性和实时平衡，需要 自行解决供电稳定性及新能源消纳问题。东、西部电网之间通过7回背 靠背直流相连；德州电网与东部电网通过2回直流相联，未与西部电网 联网，与墨西哥通过3回直流相联。 三大电网联结程度较低，主要与美国联邦制的体制、输电网项目回报 率较低有关。美国联邦制下跨州输电项目建设需要多个州的监管部门 同意，多个联邦政府部门之间的协调难度较大，且行政审批程序复杂、 耗