研报掘金丨如何看待储能消防投资机会

【正文提炼】

储能政策驱动加快，储能行业进入快速发展期

我国首个储能产业化政策要追溯到2017年，2017年起我国储能行业开始从研发示范阶段迈入商业化阶段。2017年10月11日，国家发改委、财政部、科技部、工信部、能源局五部门联合发布《关于促进储能产业与技术发展的指导意见》。指导文件提出的主要目标是实现储能由研发示范向商业化初期过渡，主要任务包括1）支持储能系统直接接入电网。利于解决储能系统直接接入电网并实现商业化运营存在的包括主体资格认定、验收标准、电价政策等障碍；2）建立健全储能参与辅助服务市场机制。完善辅助服务定价机制，促进发电侧辅助服务市场更快发展；3）探索建立储能容量电费和储能参与容量市场的规则机制。探索建立储能容量电费和储能参与容量市场的规则机制。

储能在我国的电力市场主要有四个应用领域，包括可再生能源并网（发电侧）、辅助服务、电网侧和用户侧。2017年我国电化学储能在可再生能源并网、辅助服务、电网侧和用户侧的安装比例分别为29%、9%、3%和59%；与2015年相同领域的安装比例相比，辅助服务提升了7个百分点，用户侧的比例提升了3个百分点，主要原因是受益政策推动，辅助服务和用户侧的储能应用已具备一定经济性。

图1：我国电化学储能应用领域划分

用户侧储能的经济性直接受峰谷价差影响，与电价机制已密不可分，2018年后加快发展。2018年7月2日国家发改委发布《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》，提出1）利用峰谷电价差、辅助服务补偿等市场化机制，促进储能发展；2）鼓励地方政府调整峰谷时段，扩大高峰、低谷电价价差和浮动幅度，引导用户错峰用电；3）利用现代信息、车联网等技术，鼓励电动汽车提供储能服务，并通过峰谷价差获得收益；4）完善居民阶梯电价制度，推行居民峰谷电价。意见的发布有效促进用户侧储能的发展。

表2：峰谷电价机制持续完善促进用户侧储能发展

电网侧储能在稳步推进，经历了2019年的政策磨合期。2019年1月30日，南方电网发布《关于促进电化学储能发展的指导意见》（征求意见稿），将储能作为推动发展、解决问题的重要手段，密切跟踪储能技术发展，积极推动储能多方应用；2019年2月18日，国家电网发布《关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见》，首度公开明确国网公司发展储能方向。

但同时，2019年国家发改委发布《输配电定价成本监审办法》，规定抽水蓄能电站和电储能设施的成本费用不得计入输配电定价成本，电网侧储能发展遇阻。当年国家电网发布《关于进一步严格控制电网投资的通知》，规定不得以投资、租赁或合同能源管理等方式开展电网侧电化学储能设施建设。但整体来讲，2019年电网侧储能的相关政策已经基本奠定了长期发展的主基调。

表3：2019年电网侧储能相关政策文件

2020年国家能源局公开征集首批储能示范项目，进一步推进储能商业化进程。自2017年《关于促进我国储能技术与产业发展指导意见》发布以来，我国储能产业发展迅速，国家能源局经过2年多筹划于2020年7月17日正式公开征集我国首批储能示范项目。2018-2020年我国已投运规模以上（10MWh及以上）电力储能项目共78个，其中电网侧储能项目16个，电源侧储能项目1个，辅助服务储能项目应用2个，集中式可再生能源并网储能应用12个，用户侧储能项目47个。

储能示范项目的目的在于通过组织筛选一批储能示范项目，分析总结示范项目成功经验和存在问题，促进先进储能技术装备与系统集成创新，建立健全相关技术标准与工程规范，培育具有市场竞争力的商业模式，推动出台支持储能发展的相关政策法规。示范项目的选取标准包括1）示范项目需要体现技术先进性、自主创新性；2）示范项目需要做好安全防护措施；3）示范项目应体现储能的综合效益；4）需要全面评估示范项目的经济性指标。通过储能示范项目的推进，为产业培育一批具有市场竞争力、产业化发展前景的先进储能技术与装备，为产业发展培育良好的市场环境，结合电力市场改革的不断深化，孵化出多种可持续发展的商业模式。

今年尤其下半年以来储能相关政策密集发布，国家层面制定纲领性政策，各地政府因地制宜制定具体落实政策，储能产业化进程持续加快。2021年7月国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，以实现碳达峰碳中和为目标，将发展新型储能作为支撑建设新型电力系统的重要举措，明确到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，新型储能装机规模达3000万千瓦以上。到2030年，实现新型储能全面市场化发展，新型储能装机规模基本满足新型电力系统相应需求。

2021年10月《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》两份重磅文件相继发布，明确将推动新型储能发展作为加快构建清洁低碳安全高效能源体系、建设新型电力系统的重要布局和主要工作之一。并在国务院文件中首次明确了到2025年，新型储能装机容量达到3000万千瓦以上的总体目标。

1）发电侧储能方面，2021年5月国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》，首次将新型储能作为市场化落实并网条件之一；2021年8月，国家发改委发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，首次在国家层面明确配建储能的比例，由发电企业通过市场化方式配置调峰和储能资源，相当于在过渡阶段建立一个调节资源的市场。二十余省市相继出台了鼓励新能源配置储能的文件，储能配置比例在5%-20%不等，时长在1-2小时不等。

图3：国内出台鼓励新能源配置储能文件的省份

2）用户侧储能方面，分时电价持续完善，2021年7月国家发改委发布的《关于进一步完善分时电价机制的通知》，制定了峰谷电价价差原则上不低于4:1，尖峰电价在峰段电价基础上上浮比例不低于20%的原则。10月，由于煤价的快速上涨，各地用电紧张，拉闸限电频发，国家发改委出台《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》，燃煤交易电价上下浮动原则上不超过20%，高耗能企业市场交易电价不受上浮20%限制的原则，并要求有序推动尚未进入市场的工商业用户全部进入电力市场，取消工商业目录销售电价。

3）电网侧和辅助服务方面，2021年8月，国家能源局公开征求《并网主体并网运行管理规定（征求意见稿）》《电力系统辅助服务管理办法（征求意见稿）》的意见，正式将新型储能作为市场主体，纳入到国家并网运行管理及辅助服务管理中。新增转动惯量、爬坡、调相、稳控切机、快速切负荷等辅助服务品种，以进一步支撑新能源接入和消纳，提升电力系统可靠性和电能质量。开启了我国辅助服务市场新构架，后续各地将按照国家的总体思路和原则，因地制宜制定各区域辅助服务政策，这将推动新一轮辅助服务市场的改革和建设。

规范缺失、技术不成熟是制约储能消防行业发展的主要因素

储能行业进入快速发展期，但目前配套储能的消防领域仍处于起步阶段，产品应用简单，以气体灭火器为主，市场规模较小，也不匹配储能的增速。制约储能消防行业发展的因素主要包括两个方面：

一是行业规范和标准缺失，监管不严，由于储能规模有限，市场还没有完全形成，对消防安全的监管方面没有过多限制和约束，但随着储能行业规模的持续扩容，储能安全的重要性将不断增强，储能消防应用的相关标准有望逐渐补齐，此外储能事故多发，也在不断引起重视；

二是储能消防的产品和方案尚不成熟，储能的火灾场景复杂，持续性和破坏力较强，不同于建筑领域等一般的场景，普通的预警和灭火方案不适用于储能领域，因此没有一个较好的解决方案，也是制约储能消防发展的主要因素之一。但随着储能大趋势启动，储能企业和消防企业对消防解决方案关注度明显提升，共同探讨研发有效的储能消防报警和灭火方案，并助推行业标准加快形成。

图4：储能消防行业发展制约因素分析

电化学储能规模增长迅速，储能消防规范有望逐步完善

储能技术包括抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能、熔融盐储能、飞轮储能等。抽水蓄能由于价格低、容量大，在当前储能市场占据绝对优势位置。但近年来，新能源车行业高速发展导致锂电池成本的快速下降，以锂电池技术为主的电化学储能装机呈现高增长，原因在于电化学储能相对于抽水蓄能而言，地理条件约束小、可补偿系统的高频率功率波动。

2020年全球储能累计装机规模191.1GW，同增3.4%，其中抽水蓄能累计装机规模最大，为172.5GW，同增0.9%，占比达到90.3%，电化学储能累计装机规模为14.2GW，占比约7.5%，电化学储能中，锂电池累计装机规模最大，为13.1GW，占电化学储能的92.0%。

2011年后储能装机明显加快，增速呈现稳步提升态势，2018年全球电化学储能装机大幅增加，累计装机同比增长超过120%，2019-2020年全球电化学储能累计装机增速约在50%左右。

2020年新冠疫情对储能行业造成较大影响，下半年后市场逐渐回暖，新增投运储能项目，特别是电化学储能项目的装机规模增长较快，当年新增装机达到4.7GW，超过2019年新增装机规模的1.6倍。其中，新增投运电化学储能装机中我国占比33%，全球第一，其次美国占比30%，欧洲占比23%，日韩占比6%，澳大利亚占比3%，中国、美国、欧洲占据了全球电化学储能市场的主导地位，三者合计占全球电化学新增投运总规模的86％。

图7：2020年全球新增投运电化学储能项目的地区分布

2020年我国储能累计装机规模达35.6GW，占全球总装机的18.6%，同增9.8%，其中抽水蓄能累计装机规模最大，为31.79GW，同增4.9%，电化学累计装机规模其次为3269.2MW，同增91.2%，电化学储能中锂电池累计装机规模最大，为2902.4MW。新增装机来看，2020年国内电化学储能市场增长迅速，新增投运项目规模首次突破GW大关，达到1559.6MW，同比增长145%。

2020年我国电化学储能50%的新增投运规模来自新能源发电侧，特别是多个大型光储项目的投运，使得2020年光储项目的新增投运规模达到新的高点，为502.9MW，是2019年同期的3.2倍。截至2020年底国内已投运光伏配置储能项目累计装机规模达到883.0MW，占电化学储能投运项目总规模的27.0%，年增长率为132.3%。

图10：2016-2020年中国累计投运光储市场及增长

“双碳”目标背景下，进入“十四五”时期，我国新型储能将开启快速增长。保守场景下，政策托底，到2025年新型储能较2020年底增长10倍，预计到2025年电化学储能累计装机达到35.52GW，2021-2025年复合增速为57.4%。截止2021年8月，已有12GW新型储能在规划、建设和调试中。乐观场景下预计到2025年电化学储能累计装机达到55.88GW。

双碳目标下，储能需求日益增加，近年来电化学储能事故发生较多，带来较大的社会损失，未来更大规模储能应用面临更大的安全风险。过去十年中全球发生超30起电化学储能电站

起火爆炸事故，其中国内有3起，包括今年4月份北京丰台某储能电站在施工调试过程中起火爆炸，造成2人死亡、1人受伤、1人失联。当天12时起火，当晚23时40分明火才彻底扑灭。

图13：4.16北京储能电站火灾事故

随着电化学储能规模快速增长，以及考虑到电化学储能事故多发和强破坏性带来较重损失，政府部门对储能安全管理日益重视。今年国家发展改革委、国家能源局组织起草了《电化学储能电站安全管理暂行办法（征求意见稿）》，并于8月24日起向社会公开征求意见。由于储能电站属于快速发展的新兴行业，部分标准规范尚未出台，下一步计划配套本办法出台抓紧研究相应标准规范，细化技术指标和操作流程，保障本办法的有效实施。

《管理办法》坚持三条主线：一是以强化电站本质安全管理为主线，通过出厂前型式试验、建设期到货抽检和运维过程中定期检查，严控储能电站相关产品及系统质量，提升电站本质安全水平。二是以建立健全安全管理体系为主线，把储能安全管理纳入企业安全管理体系，对在建、在运储能电站实施严格的监督管理，及时筛查电站安全隐患。三是以加强电站消防应急管理为主线，通过优化消防设计、强制消防验收、实施消防应急管理和多方消防应急联动，有效地对事故险情进行处置，最大限度的减少生命和经济财产损失。

随电化学储能规模快速增长，储能安全问题的重视程度将不断提升，《管理办法》明确提到要优化消防设计、强制消防验收、实施消防应急管理和多方消防应急联动，进一步强调了储能消防的必须性，预计未来将进一步深化研究并制定储能消防领域的产品和方案相关设计标准，随储能消防市场逐渐成熟，需求有望逐步提升。

目前CNESA（中关村储能产业技术联盟）正在推进储能消防领域相关标准的制定，包括电化学储能系统用火灾监测及预警系统技术要求，以及电化学储能系统火灾抑制装置，分别由成员单位烟台创为新能源科技有限公司和安徽中科中涣防务装备技术有限公司分别牵头研究制定。

储能消防技术难题有望逐步解决，逐渐形成有效的产品方案

锂电池是如何发生火灾的？锂离子电池从结构上看，密闭的空间存储大量的能量，具有危险的本质，而“热失控”是导致锂离子电池安全隐患的根本原因，有机小分子引发的副反应的链式反应导致电池热失控的发生。锂离子电池的热失控包括三个阶段：

第一阶段：锂电池热失控初期阶段。由于内外因素引起电池内部温度升高至90~100℃，负极表面的SEI钝化层分解释热量引起电池内部温度快速升高；当温度达到135℃时，隔膜开始融化收缩，正极与负极之间相互接触造成短路，从而引发电池的持续放热。

第二阶段：电池鼓包阶段。在温度约为250-350℃时负极C6Li或析出的锂与电解液中的有机溶剂发生反应，挥发出可燃的碳氢化合物气体(甲烷、乙烷)，伴随大量产热。

第三阶段：电池热失控，爆炸失效阶段。在这个阶段中，充电状态下的正极材料与电解液继续发生剧烈的氧化分解反应，产生高温和大量有毒气体，导致电池剧烈燃烧甚至爆炸。

图14：锂离子电池热失控机理示意图

锂电池为什么难以灭火？储能电池系统由十几组电芯以串并联方式构成电池箱，接着电池箱进行串联连接成电池组串，随后电池组串通过并联集成系统安置在一个储能电池柜内。火灾蔓延过程，电池单体热失控，通过热传质、热辐射引发相邻电池单体相继发生热失控，最终导致整个锂电池储能系统的发生火灾事故。锂离子电池储能系统火灾具有与其他场景不同的特点：（1）燃烧剧烈、热蔓延迅速；（2）毒性强、烟尘大、危险性大；（3）易复燃、扑救难度大。

图15：锂电池储能系统火灾主要特点

为什么储能电池需要消防设计，而电动车电池不需要？与电动车电池相比，储能电池火灾危害性更大，前期预警尽量避免发生，一旦发生，如不灭火极易扩散，且相较电动车电池有空间容纳消防设备。具体区别来看，电池系统规模方面，锂离子储能系统与电动汽车均使用锂离子电池作为基本单元，其组成均可以分为电池单体、模组、电池包和系统四个层级。但储能系统的电池单体数量远远超过电动汽车电池系统，储能装置的整体能量相对于电动汽车电池系统高1-2个数量级，火灾事故的程度和影响更加严重。

总体而言，在锂离子电池储能系统的火灾扑救方面，固体灭火剂几乎没有效果；气体灭火剂的灭火效率较差，降温效果有限；水基灭火剂除环保、成本低廉外，降温灭火效果明显。因此，针对锂电池，特别是大型储能锂电池系统的火灾隐患进行灭火防护，设计开发新型高效、防复燃灭火剂及灭火剂释放系统和装置，利于电化学储能和储能消防行业发展。

综合以上，目前国内针对电化学储能电站消防方面的规范标准和验收要求较为缺失，已应用的预警端为建筑物中使用的探测预警装置，灭火端采用一般的气体灭火方式，有效性存疑。

青鸟消防作为国内消防报警龙头，产品线较全，在新产品开发方面也领先市场，正在研发并推出应用于储能场景的预警和灭火综合解决方案。目前青鸟消防推出两种解决方案，第一种方案是采用七氟丙烷灭火系统（舱级）+细水雾灭火系统（舱级）。在发生火灾后，先喷放七氟丙烷进行全淹没灭火，再启动细水雾灭火系统进行局部应用灭火、并冷却降温，细水雾喷放时每个电池模块的细水雾喷头均会同时喷雾，可有效扑灭明火和抑制复燃。第二种方案为柜式七氟丙烷灭火装置+高压细水雾灭火装置（簇级）。发生火灾后，先喷放七氟丙烷进行全淹没灭火，再打开对应簇及其相邻簇的细水雾分区控制阀，进行局部应用灭火、并冷却降温，细水雾喷放时相应电池簇的每个电池模块细水雾喷头均会喷雾，可有效扑灭明火和抑制复燃，同时簇级的高压细水雾设置可降低火灾损失。下一步会将上述方案与可燃气体报警系统、热解离子探测器以及吸入式空气采样探测器等极早期火灾探测器结合，与电池管理系统BMS联动，构建前置预警和组合灭火的综合储能消防解决方案。

图21：某40英尺预置锂离子储能站多级预警及防护应用方案

保守情景下储能消防市场空间预计超50亿

电化学储能装机假设：根据CNESA预测数据，考虑政策托底，保守情景下未来5年电化学储能装机有望扩容10倍，预计到2025年国内电化学储能累计装机达到35.52GW，2021-2025年累计装机复合增速达到57.37%，新增装机复合增速达到50.54%。

乐观情景下，预计未来5年电化学储能装机将大幅扩容，预计到2025年国内电化学储能累计装机达到55.88GW，2021-2025年累计装机复合增速达到70.49%，新增装机复合增速达到62.11%。

储能消防投资额假设：当前灭火端青鸟消防已推出相对成熟的解决方案，七氟丙烷气体灭火器和高压细水雾灭火器的组合方案价值量约在20万元/套/MW，我们预计随着储能消防技术方案更加成熟，有望从灭火端向预警端延伸拓展，形成全系列的储能消防报警灭火方案，我们预计储能消防单位投资额有望从当前的20万元/套/MW逐步提高至2025年的40万元/套/MW，且随着行业规范和标准逐步完善，储能消防应用的强制性和市场空间的确定性也将逐步增强。

综合以上，预计到2025年国内储能消防市场规模约51.8亿元

2021-2025年CAGR约79.0%；乐观情景下，预计到2025年国内储能消防市场规模约92.4亿元，2021-2025年CAGR约92.8%。储能消防方兴未艾，行业空间较大，随监管持续强化，以及新能源和储能大趋势，行业增速较快，储能消防赛道兼备“长”和“厚”特征，青鸟消防作为国内消防报警综合性龙头，有望较快推出相对成熟的储能消防解决方案，充分受益储能消防需求高增。