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特斯拉储能产业专题报告:崛起中的能源新势力

作者:优德88手机中文版新闻中心 来源:未来智库 发布时间:2021-11-04 浏览:
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(报告出品方/作者:广发证券,陈子坤,纪成炜)

一,特斯拉:储能市场构筑第二成长曲线

能源业务发展助推特斯拉向可再生能源服务商转型。特斯拉2003年成立于美国 硅谷并命名为“特斯拉汽车”;2004年马斯克进入公司并投资630万美元参与A轮融 资,正式成为公司实际控制人。能源业务方面,特斯拉2016年收购太阳能发电系统 供应商SolarCity正式步入可再生能源发电行业,垂直整合能源行业并推出Powerwall, 屋顶光伏等清洁能源产品;2017年更名为“特斯拉”凸显公司构建能源服务体系, 向可再生能源供应商转型信心;2019年推出大型储能系统Megapack布局全球公用 事业储能行业,多个超大型项目助推储能高速发展。公司秉承“加速世界向可持续 能源转型”的发展愿景,持续推动清洁能源核心技术发展和应用场景延拓,着力打 造可持续发展的完整能源系统。

(一)垂直整合能源产业链构筑清洁能源体系

垂直整合能源产业链,构筑光伏发电—储能—电动车一体化清洁能源系统。特 斯拉不仅是新能源汽车制造企业,更是可再生能源服务企业,业务涵盖新能源汽车, 新能源发电与储能及配套服务,包括新能源汽车的设计,开发,制造,销售和租赁 以及充电服务,是全球新能源汽车的开拓者与领军者;新能源发电与储能业务包括 光伏发电和储能产品的设计,制造,安装,销售和租赁。公司垂直整合能源产业链, 构筑从上游光伏发电,中游能源存储到下游新能源汽车的一体化清洁能源系统,通 过太阳能发电,电池储电,电动车充电,多维度促使用户最大化使用清洁能源,降 低用能成本,摆脱对化石燃料和电网的依赖,推动清洁能源体系的变革。

收购 SolarCity 切入屋顶光伏领域。2006 年马斯克参与创立 SolarCity,公司 定位于城市与住宅聚集区光伏发电开发,除普通购买模式外,SolarCity 创新性地提 供购电协议(PPA)和租赁模式,通过将屋顶光伏发电系统租赁给客户收取租金或 与用户签订售电协议收取电费。受益于美国的投资税抵免和成本加速折旧等税收优 惠政策,SolarCity 光伏装机规模发展迅猛,2012 年在加州居民与商业屋顶发电项 目占据 15%市场份额,2010-2015 年复合增速达 101%,由于公司经营模式需预先 支付安装太阳能电池板费用,前期投入成本较大,光伏项目回收期较长,债务高筑 拖累公司业务发展,其后装机规模逐年递减。2016 年特斯拉斥资 26 亿美元收购 SolarCity,正式切入屋顶光伏领域。

强化光储融合,打造新能源闭环生态。特斯拉致力于促进可持续发展,2015 年3月推出特斯拉储能设备(Tesla Energy),并相继发布针对户用储能的Powerwall 和企业及公用事业储能方案 Powerpack 和 Megapack。而 SolarCity 在住宅,商业 和工业用市场的用户规模和日益提高的客户渗透率帮助特斯拉迅速打开光伏市场, 其分布广泛的销售和渠道网络及丰富的融资产品有望进一步完善特斯拉销售渠道, 而特斯拉在设计,工程和制造方面的经验能够继续推动太阳能电池板技术发展,双 方联合强化光储融合,打造完整的新能源闭环生态。

(二)储能与可再生能源发电业务发展提速

发电与储能业务发展迅速,2015-2020年复合增速82.09%。2016年收购 SolarCity后特斯拉发电与储能业务规模迅速扩大,单项业务收入从2016年的1.81亿 美元提升到2020年19.94亿美元,四年复合增速82.09%;营收占比从2016年的2.59% 提升至2020年6.32%,发电与储能业务在特斯拉业务体系中的重要性逐步提升。 益于家庭储能需求高增及全球碳中和下储能支持政策的加速出台,2021年Q1-3公司 发电与储能业务营收21.01亿美元,同比提升69.16%。同时随着光储成本的持续下 降,消费者购买而非租赁设备的意愿逐步增强,分业务看,2021年Q3公司发电与储 能设备销售收入6.62亿美元,同比提升50.80%环比提升1.38%,租赁收入仅1.44亿 元,同比提升2.86%环比下降2.70%,设备销售收入占比持续提升。

大型项目助推储能装机规模大幅提升。受益于多个大型储能电站项目带动公用 事业储能产品Megapack需求提升及户用储能产品Powerwall需求的持续增长,2021 年Q1-3储能装机量达4.73GWh,同比增长230.64%;光伏装机量437MW,同比增 长267.23%。其中2021年Q3,储能与光伏业务均创单季度最高装机规模,储能产品 装机规模达到3.01GWh,同比增长296.57%,环比增长136.26%,光伏产品装机规 模达260MW,同比增长356.14%,环比增长205.88%。未来随着澳大利亚,英国, 日本等多个大型公用事业储能项目推进带来的Megapack需求高增和新增储能产线 的投产,储能系统装机规模有望持续提高,同时随着分布式光伏成本的下探与特斯 拉能源业务整合,光伏需求有望持续回暖。

(三)特斯拉储能全球市占率领先

特斯拉全球市占率稳步提升,储能出货量增速高于全球。2020 年全球储能需 求放量,根据特斯拉产品参数假设储能系统功率与容量比例为 1:2,2020 年特斯 拉储能系统出货量折算功率 1.51GW,同比增长 84.98%,2017-2020 年复合增速 106.78%,远高于全球 72.92%的复合增速,全球市占率从 2017 年的 19%提升至 2020 年 32%,全球份额稳步提升。根据 EnergySage 数据,虽然美国光伏报价从 2020 年 H1 到 2021 年 H1 下降 6.3%,但户用储能系统受需求高增与供应紧缺影 响,户用储能报价从 2020 年 Q3 的 1128 美元/KWh 提升至 2021 年 Q2 的 1241 美 元/KWh,过去四季度涨幅超 10%,储能业务需求景气提升。

2021 年 H1 特斯拉户用储能系统市场份额位列全美第一。根据 EnergySage 数据,2021 年 H1 特斯拉,Enphase Energy,LG 能源分别占据美国户用储能市场 33%,31%,21%市场份额,CR3 高达 85%,行业集中度较高,其中 Q2 特斯拉储 能系统市场份额 29%小幅下滑。Enphase Energy 专注于户用微型逆变器,市场份 额从 2017 年 H1 的 19%稳步提升至 2021 年 H1 的 61%,借助户用逆变器形成的客户粘性,Enphase Energy 在户用储能领域市场份额得以稳步提升,2021 年 Q2 首次超过特斯拉达到 38%,逆变器品牌的客户粘性凸显。

二,全球同频共振,2021年开启高景气

(一)中美欧全面提速,储能迎来全球拐点

(1)海外:欧洲能源危机与美国刺激加码推波助澜。

全球新一轮碳减排目标刺激能源体系变革提速。2017-2021H1,美国,欧盟区 域内包括水电,风电,太阳能在内的清洁能源占比从 2017 年的 15.66%,26.42% 提升至 2021H1 的 20.83%,35.15%,分别提升 5.17pct,8.73pct,步入 2020 年 后清洁能源发展提速,而受天然气价格上涨影响,欧美煤炭发电占比有所回升。2021 年全球各主要经济体陆续加码碳减排目标,美国将温室气体排放量目标从下降 32% 提升至下降 50%以上,预计 2050 年实现碳中和;欧盟将 2030 年下降比例从 40% 上调至 55%;中国承诺 2030 年实现碳达峰,2060 年实现碳中和并采取强有力的 “能耗双控”政策平抑碳排放强度增长。在全球碳中和共识下,各国积极加码碳减 排目标将助力能源体系变革提速,清洁能源化和终端能源电气化趋势确立。(报告来源:未来智库)

水电,风电具备明显的季节特性,欧美异常气候导致天然气替代需求增长与电 力缺口产生。欧洲方面,2021 年以来长时间超高压气候导致海上风速下降,风力 发电量随之下降,作为欧洲传统的风力发电旺季,在 2020 年风电装机新增14.7GW, 装机规模增长 7.87%的条件下,2021H1 欧洲风力发电量同比下降 7.47%。而美国 则受极端干旱天气影响,2-6 月月度水力发电量均低于过去四年同期水平,2021H1 水力发电量同比下降12.59%,水电占比从2020年7.26%下降至2021H1的6.95%。 水电,风电的不足致使欧美电力市场的天然气替代需求提升,而天然气供给短缺又 进一步拉大电力缺口。

天然气与电价双升,欧洲能源危机刺激储能发展提速。2021 年欧洲天然气与 电力期货价格迎来双升,IPE 交易所英国天然气期货主力合约价格从 2020 年 6 月 低于 40 欧元/千立方米上涨至 2021 年 9 月 779 欧元/千立方米,上涨超 18 倍;而 ICE交易所德国电力主力期货合约价格从 2020年 6月的 38 欧元/MWh 上涨至2021 年 9 月最高的 138 欧元/MWh,涨幅超 263%,能源价格全面上涨。疫情恢复后的 经济复苏,气候原因导致风电减少并通过燃气机组弥补加大对天然气需求量,根据 欧洲能源局数据,2021年H1欧盟天然气与电力消费量同比提升10.14%和6.28%, 能源进口依赖强度持续提升,其中天然气依赖强度从 2013 年的 68.27%稳步提升至 2019 年 89.66%;供给方面,俄罗斯与欧盟就“北溪 2 号”燃气项目进行的博弈导 致俄罗斯降低对欧盟的天然气供应,供需错配推动欧洲天然气与电力价格的大幅上 涨。价格周期带来的新一轮能源变革中,储能有望改善能源需求格局。

美国:国会通过 BEST 法案强化储能发展。2020 年 12 月,美国国会批准一系 列疫情纾困法案,其中涉及储能方案包括:将太阳能系统的投资税收抵免政策(ITC) 延长两年并为储能提供新的资金支持。本次立法通过新版 Better Energy Storage Technology (BEST)法案,明确未来五年内为联邦政府在储能技术研究,开发和示 范方面的创新提供 10 亿美元的资金支持以协助推进电网现代化和灵活性发展。该 法案为各州政府,发电企业,教育机构和储能企业建立新型竞争性拨款计划,着重 关注能加强可靠性和电网弹性,降低系统成本,提高微电网运行效率和最大限度创 造本地就业机会的储能基础设施,以在不同应用场景部署储能。新法案的通过进一 步证明两党为支持发展储能,建设清洁能源方面所达成的共识。

将储能纳入变革性能源技术予以支持。2021 年 3 月,美国能源部下属西北太 平洋国家实验室 (PNNL)宣布投资 7500 万美元用于电网侧储能研发,加快低成本 长时电网级储能项目的开发和部署,提高电网的可靠性和灵活性以支持新能源汽车 增长带来的终端电气化趋势。同年 1 月,美国能源部拨款 4700 万美元支持含储能 在内的变革性能源技术,将支持整个能源领域的高风险和具有潜在颠覆性的新技术, 加速能源创新技术由实验室向商业化转变,包括新能源汽车动力电池,数据中心储 能,电网现代化改造,降低碳排放量等关键技术的进一步发展。

欧盟:支持储能技术多元化发展,辅助服务市场完善支持储能发展。2021 年 初欧盟发布《2030 电池创新路线图》,强调锂电池在电力储能领域的优势及各种 关键领域应用,并以此确定需要改进的关键电池性能,满足未来应用的需求,将创 新侧重于长寿命,总拥有成本,可靠性,安全性和转换效率。目前,欧洲正经历电 网体系的大变革,需要更大的灵活性和调节弹性以优化能源资源,同时越来越多的 国家正在消除监管壁垒,为储能设备与发电厂的竞争创造一个公平的竞争环境,如 在容量拍卖方面,意大利,英国,葡萄牙和爱尔兰等国为储能运营商设立容量市场 以拍卖调节能力,为储能运营商提供可预测的现金流入。

(2)国内:机制完善备战碳中和

政策加码强化国内储能放量,发展规划,市场地位和经济性全面提升储能发展 空间。2021年以来,国家发改委分别从储能发展规划,储能市场主体地位,储能的 经济性等方面相继发布一系列顶层设计政策支持储能全面发展,包括《关于加快推 动新型储能发展的指导意见》明确到2025年国内电化学储能装机规模达30GW,新 版“两个细则”明确储能参与电力市场与火电等机组同等的市场地位,《关于进一 步完善分时电价机制的通知》进一步扩大峰谷价差,《绿色电力交易试点工作方案》 突出新能源电力的绿色属性和环境价值,《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场 化改革的通知》扩大煤电上浮幅度,多因素共振打开储能需求空间,储能发展的制 度制约和经济性制约正逐步消除。

指导意见出台树立顶层发展规划。2021年7月15日,国家发改委,国家能源局 正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,明确到2025年新型储能装机 规模达30GW以上,未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模化转变,到2030 年实现新型储能全面市场化发展。相较于2020年末累计3.3GW,预计未来五年复合 增速超56%,储能行业迎来最大发展机遇期,指导意见从发展规划与机制完善两方 面锚定储能发展方向,储能产业化,规模化发展正式起步。

而对于制约储能发展的机制问题,《指导意见》从市场地位,价格机制和激励 机制三方面着手优化,并在后续政策中有所体现,例如明确储能的市场主体地位在 2021年8月份发布的新版“两个细则”中明确,完善峰谷价差政策在2021年7月份发布的《关于进一步完善分时电价机制的通知》中明确。我们认为未来随着储能支持 政策的出台提速,《指导意见》中的纲领性意见将由相关领域的政策文件补充,具 体细则有望持续优化储能发展模式,进一步打开行业发展空间。

分时电价机制打开用户侧储能盈利空间。2021年7月26日,国家发展改革委发 布《关于进一步完善分时电价机制的通知》,明确在保持销售电价总水平基本稳定 的基础上,进一步完善目录分时电价机制,更好引导用户削峰填谷,改善电力供需 状况,促进新能源消纳,为构建以新能源为主体的新型电力系统,保障电力系统安 全稳定经济运行提供支撑。《通知》着力从机制与执行力两方面进行改革,完善峰 谷电价,建立尖峰电价,健全季节性电价,鼓励工商业用户通过配置储能,开展综 合能源利用等方式降低用电成本。进一步释放用户侧储能潜力。

用户侧储能需求激活,工商业配储潜力打开。用户侧储能主要目的在于分时电 价管理和两部制电价下的容量电费管理,据我们测算在1.5元/Wh的储能系统成本下, 峰谷价差大于0.7元/KWh可实现超10%的内部收益率,配储降本优势显著。目前仅 北京,浙江,江苏,广东等东部主要省份工商业峰谷价差高于0.7元/KWh,政策明 确扩大峰谷价差将进一步驱动工商业配储。未来伴随峰谷价差进一步扩大,浮动电 价制度推进叠加储能持续降本,储能的“投资品”属性愈发凸显。

新型储能列为市场主体,新版两个细则顺应能源变革需求。2021年8月31日, 国家能源局继2006年后时隔十五年发布新版《并网主体并网运行管理规定》,《电 力系统辅助服务管理办法》(征求意见稿,简称“两个细则”),推动构建以新能 源为主体的新型电力系统,顺应能源变革新需求。在我国能源转型的大背景下,电力结构发生巨大变革,以可再生能源为代表的新能源装机占比迅速提升,响应带来 辅助服务需求增加,新型电力系统呼之欲出,而新版“两个细则”首次明确新型储 能和抽水蓄能在电网运行中的独立主体地位,重构辅助服务市场的顶层设计,为新 型储能的发展从根本上扫清障碍。其中“按效果付费”的设计思路验证市场化改革 导向,对于完善电力中长期交易市场,电力现货市场和辅助服务市场,构建以新能 源为主体的新型电力系统起统领作用。

绿电交易凸显清洁能源环境价值,风光配储价值进一步凸显。在积极推动新一 轮电力体制改革的大背景下,新能源市场化交易电量占新能源总发电量比重已趋近 30%,新能源持续高速发展和电力市场建设为新型电力系统带来双重机遇。2021年 9月7日,国家发改委正式批复《绿色电力交易试点工作方案》,从交易框架,优先 原则,交易方式,定价机制和发展预期五方面明确绿电交易的发展规划,强化绿电 的绿色属性和环境价值,通知印发后的首个交易日,首批绿电交易价格较当地电力 中长期交易价格溢价0.03-0.05元/千瓦时,溢价率约10%,绿电的高环境价值加速刺 激风光储一体化发展。

煤价高企下,“市场煤”与“计划电”矛盾推动煤电交易全面市场化,价格机 制。2021年以来,受煤炭供需偏紧和全球大宗商品价格上涨影响,华北地区动力煤 价格由年初550元/吨上涨至十月中旬的1661元/吨,涨幅超200%,而煤电价格受“基 准价+上下浮动”限制,火电盈利空间持续压缩,煤价高企下火电厂商出现亏损,发电意愿持续受限,火电矛盾愈发突出。

2021年10月12日,国家发展改革委印发《关于进一步深化燃煤发电上网电价市 场化改革的通知》,提出调整燃煤发电交易价格上下浮动范围由2020年以来的上浮 不超10%,下浮不超15%更改为上下浮动均不超过基准电价的20%,其中高耗能企 业不受20%的限制,并于10月15日执行。据各省电力交易中心数据,执行新政策后 江苏,山东两地煤电成交基准价格分别上涨19.9%和19.8%,接近20%的涨幅上限。 我们认为,在煤炭未来一段时间仍将作为主力电源的背景下,本次煤电价格上涨幅 度的加大与高耗能企业用能成本的提高,有望从经济性角度激发企业配储需求。

五大政策奠定储能发展根基,各省配套政策加速跟进。2021年以来,国家部委 相继出台储能发展指导意见明确发展目标,完善分时电价机制扩大峰谷价差,新版 “两个细则”将新型储能列为市场主体,多举措培育储能发展市场环境。随后,各 省市配套政策相继出台,储能发展新机全面到来,面向未来,预计储能的价格机制 与激励机制的出台有望进一步缕清储能的经济性,推动国内新型储能全面发展。(报告来源:未来智库)

(二)全球同频共振,预计 2025 年超 315GWh

电化学储能从周期性向成长性过渡,2021年步入快速增长期。2010年起随着海 外光伏发展起步,储能配套步入试点期;2014年欧美光储补贴延续刺激新一轮储能 需求;2017年起随着海外公用事业储能项目需求提升,国内通过出台《关于促进储 能技术与产业发展的指导意见》与电力体制改革市场化推进,全球及中国储能装机 实现快速增长,第二轮景气周期到来。2020年起随着一系列政策的密集出台与全球 碳中和目标的高导向性,“储能+”模式在多个应用场景实现规模扩张,行业空间打 开。截至2020年底,全球累计电化学储能规模达14.2GW,同比增长49.6%%,其中 2020年新增4.7GW,同比增长63.8%%,大型项目助推储能高速发展。

全球储能需求同频共振,未来中美欧增量引领全球。2017年作为全球最大的储 能市场,美国各州通过设立储能采购目标启动公用事业规模的储能项目部署;澳大 利亚受2016年下半年一系列停电事故影响储能需求提升,各州政府从储能招标采购 计划,区域安装补贴等方面入手推动当地大规模储能项目落地,带动特斯拉,AES 等海外储能系统开发商布局可再生能源场站和电网级储能项目热潮。2018年韩国储 能规模在在强制性可再生能源配额制度和能源转型驱动下,新增储能规模跃居榜首, 而频繁发生的储能电站火灾事故导致2019年韩国储能规模大幅缩减,同期中国随着 各地百兆瓦级电网侧储能相继投运带动中国储能市场大幅增长。2020年中美欧占据 主导地位,新增投运规模占全球比例超86%,欧洲一揽子清洁能源计划实施加速储 能发展。面向未来,全球碳中和趋势确立助推可再生能源+储能的跨越式发展,中美 欧增量有望引领全球。

储能趋势成长,五年超十倍需求空间。发电侧储能主要需求在于集中式新能源 场站配储,2020年国内相继出台新能源场站配置10%-20%功率,2小时备电时长的 储能设施,海外新能源场站配储起步较早需求逐渐起量,政策约束打开发电侧储能 市场空间。电网侧储能随电力辅助服务市场化改革而逐步兴起,盈利性驱动需求扩 张;海外电力体制市场化程度较高,储能应用较早。用户侧以工商业和家庭储能削 峰填谷为主,新政明确扩大峰谷价差,海外高电价下户用储能需求明显,充换电站, 5G基站,数据中心等高耗能行业配储需求进一步激发,我们预计2025年全球电化学 储能需求量达315GWh,五年复合增速达61.69%,“十四五”期间需求量达810GWh, 其中发电侧与用户侧将为储能需求贡献主要增量。

三,特斯拉储能多场景,全产业链布局放量在即

特斯拉积极布局能源业务打造生态闭环,推进光伏发电—储能—新能源汽车垂 直产业链发展。产品端:2016年特斯拉收购SolarCity布局光伏发电,利用Solar Roof 产品抢占户用光伏市场,推出“光伏发电+储能”产品体系形成“存储+充放”有机 循环,其中针对家庭提供户用储能设备Powerwall和太阳能发电屋顶Solar Roof,针 对企业和公用事业客户提供储能设备及解决方案Powerpack和Megapack。

产业链: 特斯拉储能电池目前采用松下三元锂电池,未来随着磷酸铁锂在海外新能源汽车领 域的渗透率提升及日益重视的储能安全问题,磷酸铁锂有望以低成本高安全优势打 开海外储能市场,作为特斯拉磷酸铁锂电池供应商的宁德时代有望率先受益;逆变器方面,随着特斯拉光伏逆变器的自研成功逐步摆脱对传统逆变器厂商Delta和 SolarEdge依赖,光储一体化提升产品性能;此外特斯拉依托动力电池领域长期BMS 和EMS的研发经验优势迅速切入储能市场研发,产业链布局进一步完善。

(一)Powerwall/Powerpack/Megapack 三大产品强化优势

Powerwall 打开家庭储能需求。2015 年 5 月,特斯拉首次推出 Powerwall 产 品,主打家庭储能以存储户用光伏电量,7/10KWh 产品分别售价 3000/3500 美元; 2016 年 10 月,特斯拉发布二代 Powerwall 家用储能设备,电芯采用与松下合作的 三元锂电池,容量提升至 13.5KWh,此后由于需求高增特斯拉连续上调价格至 7500 美元并开启与 Solar Roof 捆绑销售模式。Powerwall 主要目的在于帮助家庭实现清 洁能源充电,增强系统用电独立性,为用户提供全方位能源供应。此外用户可以通 过特斯拉应用程序,对发用电情况进行实时监测,以满足家庭特定用能需求。与同 类主流产品 LG RESU 和 Sonnen Core 对比,特斯拉 Powerwall 兼具美观与经济属 性,未来随着磷酸铁锂电池海外市场认可度的逐步提升,磷酸铁锂电池有望大规模 应用于海外储能领域,进一步下探产品价格。

Powerpack聚焦商业和小型公用事业储能。2017年7月,为应对加州天然气电 站泄漏所导致的电网调峰能力不足问题,特斯拉联合南加州爱迪生公司推出面向小 型公用事业和工商业的储能产品Powerpack。作为完全集成的交流连接能源存储系 统,Powerpack可直接连接于建筑或公用事业网络,应用范围远超独立电池系统。 从应用场景来看,Powerpack主要应用于智能能耗控制,用于抑制峰值负载,错峰 用电,在电网中断情况下提供应急储备,响应电网调度需求以缓和用电负荷高峰; 此外,该系统可应用于构建微电网,满足可再生能源发电,作为独立资产为电网提 供电力和能源容量,支持电力辅助服务等功能。

根据特斯拉官网披露,Powerpack由16个独立电池舱,双向变流器,温度控制 系统,BMS,EMS等构成的模块化储能产品,容量210KWh是Powerwall的16倍, 连续功率达50KW。其中双向逆变器主要目的在于将交流电转换为直流电供 Powerpack存储,在用电时将此直流电转换为交流电进行电网互连。而得益于新能 源汽车电池系统的深入研究,特斯拉为电网开发的高性能储能系统逐步打开全球市 场,目前已应用于比利时18.2 MW,澳大利亚100MW/129MWh等多个储能项目。

Megapack作为新型巨型电池响应大型公用事业储能需求。2019年7月,特斯拉 推出Megapack储能系统,规格1.5MW/3MWh,主要面向公用事业级的储能市场, 为传统燃气调峰电站提供可持续替代能源。同时将多组Megapack串联可产生储能量 超1GWh的超级储能设备,为电网系统提供稳定的可再生能源供应,延长输配电投 资寿命,提供电压与容量支持,参与电力市场调节,构建微电网等。与同类系统相 比,Megapack占用空间减少40%,部件数量仅为同类产品的十分之一,组装速度是 其他替代能源存储解决方案的10倍,与传统化石燃料发电厂相比优势显著。2021年 9月,特斯拉为Megapack生产而建造的Megafactory工厂动工,采用宁德时代磷酸铁 锂电芯,作为面向公用事业级的大型储能市场产品,Megapack充分受益全球碳中和 共识下的电网升级改,有望代替作为新的调节能力替代大规模电网改造,从而降低 升级成本并为电网提供更灵活的调节能力。

拓展全球公用事业储能,大型项目助推储能需求高增。2021年8月,特斯拉宣 布获得日本首个Megapack电池储能系统订单,将向日本北海道的“电池电力园区” 储能项目提供电池储能系统以调整电网的电力供需,整合可再生能源,帮助稳定北 海道北部地区的电网运行。相较于北海道地区部署的风电/光伏+储能项目,特斯拉 的储能项目将是日本首个并网的独立部署电池储能系统,此外特斯拉在英国,澳大 利亚相继建设超1.5GWh储能设施,大型项目助推储能需求高增。

屋顶光伏Solar Roof V3,或引领美国户用BIPV市场加速放量。2016年10月, 特斯拉首次推出BIPV屋顶光伏产品Solar Roof,用以替代瓦片等屋顶建材和光伏组 件的传统安装方式,但由于成本过高且安装复杂,并未规模化推广。2019年10月, 特斯拉推出第三代太阳能屋顶(Solar Roof V3),单价约3.9美元/W,相较于前两 代产品优化产品设计,提高产品性能,同时屋顶强度是普通瓦片的三倍以上,使用 寿命长达25年,结合Powerwall使用可有效实现光储一体化。Solar Roof高性价比结 合BIPV的支持力度有望引领美国户用BIPV市场加速放量。

光储一体化优化资源配置,助力实现局部能源生产与用能负荷的基本平衡。 2021年6月,特斯拉中国首个光储充一体化项目在拉萨,上海相继启用,配备备 V3 超级充电桩和目的地充电桩,光储产品首次打开中国市场。光储一体化通过光伏与 储能的互联互通,对于家庭用户提高清洁能源的使用效率,减少对电网的依赖;对 于企业用户,有效解决在有限的土地资源里的配电网络问题,能过清洁能源存储和 优化配置实现本地能源生产与用能负荷的基本平衡,缓解充电桩对电网的冲击,避 免升级电路使用效率低而造成的资源浪费,或用以支持局部微电网的发展。同时光 储一体化也可以实现与公共电网实现互动,为未来V2G的实现提供支持。

(二)强化全产业链壁垒,磷酸铁锂全球化助力储能需求全球放量

储能系统主要包括电池组,储能变流器(PCS),电池管理系统(BMS),能 量管理系统(EMS)和集装箱及舱内设备等,储能变流器主要作用在于将交流电与 直流电相互转换进而对电池系统进行充放电,电池管理系统和能量管理系统则是对 储能电池和系统状态进行检测,各模块相互配合以保证储能系统安全稳定运行。

海外磷酸铁锂电池应用于储能领域的成本优势尚未凸显。从海外储能系统全产 业链成本构成来看,储能电池成本占比近 40%,而受制于海外磷酸铁锂发展较晚, 产业链配套相对滞后,磷酸铁锂电池成本优势尚未凸显,根据美国能源部数据,2020 年 10MW/40MWh 三元锂电池储能系统安装成本平均 421 美元/KWh,而磷酸铁锂 电池储能系统安装成本平均 411 美元/KWh,差值较小。国内则受益于新能源汽技 术进步叠加规模效应,动力电池价格在过去五年实现大幅下降,据鑫椤锂电数据, 2021 年二季度磷酸铁锂电池价格下探至 0.5-0.6 元/Wh,较 2016 年初的 2.6 元/Wh 降幅超 70%,相较于三元锂电池价格低 20%以上,应用于储能领域优势凸显。

搭载磷酸铁锂电池的储能系统存在更大的降本空间。目前特斯拉储能电池主要 采用松下三元锂电池,而 2021 年 8 月澳大利亚 Megapack 储能电站起火事故进一 步加快行业对更加安全储能系统的选择,磷酸铁锂有望以低成本高安全优势逐步打 开海外储能市场。价格方面,特斯拉储能系统受需求影响连续上调价格,13.5KWh 的 Powerwall 2 从 6500 美元上调至 7500 美元,单位设备售价达 556 美元/KWh, 而海外磷酸铁锂产业链配套缓慢,成本优势尚未凸显,两家搭载磷酸铁锂电芯的储 能系统供应商 Enphase Energy 与 Sonnen 价格均处高位,随着特斯拉 Model 3/Y 搭载磷酸铁锂电池降本实现海外认可度持续提升,Powerwall 有望通过搭载磷酸铁 锂电池降低储能系统成本,持续提升市场份额。

合作宁德时代,磷酸铁锂全球化趋势显现。2020年2月,宁德时代公告与特斯 拉签订为期两年的供货协议,向其供应锂动力电池,作为特斯拉目前磷酸铁锂电池 唯一供应商,宁德时代助力特斯拉推出磷酸铁锂版Model 3和Model Y,进一步下探 整车成本提升竞争力,中国产业链完善带来的成本优势凸显。2021年6月,宁德时 代宣布与特斯拉供货协议延长至2025年底,随着宁德时代德国工厂的投运,磷酸铁 锂电池有望进一步扩大全球份额,提升市场认可度。2021年10月,特斯拉宣布将全 球范围内将所有标准续航版电动车都改用磷酸铁锂电池,磷酸铁锂全球化趋势凸显; 储能业务方面,特斯拉与日本电力公司Global Engineering合作的6.1GWh锂电池储能项目将采用特斯拉Megapack巨型电池技术,电芯由宁德时代供应,根据马斯克表 述,未来特斯拉储能系统有望全部采用磷酸铁锂电池,重塑价格与安全性优势。(报告来源:未来智库)

海外磷酸铁锂核心专利保护期结束为中国企业出海铺路。我国锂电产业起步相 对较晚,电池材料专利布局落后于欧美,日韩企业,而磷酸铁锂的基础结构,碳包 覆,碳还原三大核心技术分别在1997年,2000年和2002年分别被德州大学诺贝尔奖 Goodenough教授团队,加拿大魁北克水力公司和英国Valence公司申请,虽然国内 于2011年判定磷酸铁锂制造技术专利无效,但仍制约国内磷酸铁锂电池企业出海。 根据各国专利法相关规定,发明型专利保护期在10-20年,2017年随着磷酸铁锂基 础结构的专利保护到期,国内企业海外磷酸铁锂布局加快,而2022年随着海外碳热 还原技术专利保护期的结束,将为中国磷酸铁锂电池企业出海铺路。

部分企业外购专利率先打开全球市场。德方纳米于2019年获得LiFePO4+C LICENSING LLC(磷酸铁锂碳包覆专利联盟)专利转授权,允许其使用碳包覆磷酸 铁锂及其制造工艺并在全球范围内销售;北大先行2015年通过与磷酸盐产业企业普 瑞昂(比利时)设立合资公司的方式获得碳包覆专利许可,国内企业通过购买海外 授权许可避免专利竞争从而实现全球化销售,率先打开全球市场空间。而欧美日韩 等企业对获得LiFePO4+C LICENSING LLC专利授权的磷酸铁锂制造企业具备更高 的认可度,进一步扩大国内企业全球竞争力。

特斯拉自研逆变器提升用户粘性。2021年1月,特斯拉推出自研光伏逆变器, 基于Solar Roof,Powerwall以及特斯拉应用程序的兼容合作性制造,转换效率达 97.5%,以替代外购Delta(转换效率97%)和SolarEdge(转换效率99%),而逆 变器作为轻资产高ROE行业,拥有较高的品牌壁垒和渠道壁垒,特斯拉自研逆变器 有望通过新能源车积累的品牌与渠道双壁垒快速获得市场认可,通过数字化智能化 模块更好发挥Solar Roof和Powerwall功能,提升用户粘性。

BMS与EMS依托动力电池领域优势快速切入储能赛道。电池管理系统(BMS) 与能量管理系统(EMS)的主要作用在于对电池和系统的状态进行监测和管理,主 要包括实现单体电芯的电压电流检测,电量计算,均衡管理等功能,其中电流电压, 温度和单体电芯容量管理(SOC)直接决定电池组的寿命与安全性,是BMS的关键 环节。相比于动力电池,储能大容量大容量更加考验电池一致性,特斯拉依托动力 电池领域研发的成熟BMS系统和液冷技术已获得市场认可,而基于动力电池技术优 化的储能BMS系统有望持续实现降本增效,进一步提高储能系统的安全性。

全产业链布局推动储能系统加速放量。特斯拉作为新能源汽车与储能领域先行 者,在整车与电池制造技术,产业链合作,渠道与品牌力方面领先优势显著,在全 球储能需求起量背景下有望延续龙头地位实现加速扩张,而在储能产业链核心环节 布局进一步夯实储能领域优势,并通过搭载磷酸铁锂电池实现降本增效,产品竞争 力进一步提升,推动储能需求加速放量。

扩产迎接新能源车与储能景气周期。目前特斯拉在全球已建成或在建6座超级工 厂,其中美国4座,中国1座,欧洲1座,全面生产电动汽车,动力电池,电机电控, 储能系统,光伏电池等。储能业务方面,特斯拉储能系统主要由美国内华达州超级 工厂生产,产能仅约3GWh,产能规模限制特斯拉储能全球扩张,而全球公用事业 规模的储能需求强劲导致2022年底前Megapack产能已被完全采购,同时Powerwall 采取与Solar Roof捆绑销售模式,订单积压严重。2021年9月,特斯拉宣布加州拉斯 罗普超级工厂动工用于生产储能产品Megapack,预计产能40GWh,并首次在储能 系统采用宁德时代磷酸铁锂电池,储能业务步入加速放量期有望拉动宁德时代海外 业务持续扩张。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

关键字:特斯拉储能

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