马斯克与特斯拉不仅有火星殖民、多行星物种等疯狂的想法,还有像宏图计划第三篇章(简称宏图计划3)这样接地气的计划。
今年3月1日,马斯克对外透露了从地球上抹去化石能源消耗的缜密路线图——宏图计划3,用240TWH的储能、30TWH的可再生电力、14.4亿辆不同类型的电动汽车、消耗电力20PWh/年的热泵组合,在制造领域砸10万亿美元,但只需要0.2%的土地面积,不到化石燃料一半的能源,就能让这个地球上的国家和人口运转下去。
人们已经习惯了马斯克的天马行空,实际上仔细看宏图计划3的话,其背后的逻辑和缜密程度,要比马斯克的“嘴”靠谱得多。
拆解下会发现,宏图3=光伏+风电+储能+氢能+热泵+电动汽车+电动飞机+电动轮船的一揽子组合,而且这些要素并不是简单拼凑在一起,而是像魔方一样工作,通过一套智能化的调度和协调控制系统,彼此耦合且高效协同,最终实现能源低碳绿色化,成本最低,效率最高,能源消耗最小,实现供需平衡。
如果把宏图计划3放在中国能源转型身上,就要复杂得多。
未来20年,中国将从集中式能源向分布式能源转换,当前关注度颇高的“光储充(微电网)+虚拟电厂”的一体化发展思路,某种意义上讲,既是特斯拉宏图计划3的缩小版,同时也是解决中国能源走向碎片化的最优解。
在复杂中寻求答案,难度不亚于哥德巴赫猜想。那么,谁最有资格输出相关方案呢?这就要从中国能源结构的今天和明年谈起。
在以火电为主力电源的时代,从生产、输配电到消费端,是更为松耦合的形态,“源随荷动”的产业链关系比较简单,智能化、自动化特征并不突出。
当前中国一次能源结构仍以化石能源为主,占比超过80%。2022年非化石能源占17%,天然气8.9%,石油18.5%,煤炭56.2%。但这一结构会在未来发生逆转。
国家能源局披露的数据显示,今年1-4月,我国风电装机3.8亿千瓦,光伏装机4.4亿千瓦,合计占发电装机的30.9%,火电装机规模首次降至50%以下。全国风电光伏发电量达到4828亿度,占全社会用电量的17.2%。
能链研究院预测,在一次能源结构中,2030年化石能源占比将降至72%,光伏发电占9%,风电占8%;到2040年,化石能源占比继续降到52%,光伏占比提升到21%,风电13%;2050年,光伏占比增至33%,风电占17%,煤炭、天然气、石油的化石能源只剩下31%,风光合计超过一半。
这个数字意味着什么呢?火电在供需平衡上是可控的,堆叠机组容量即可。但天生波动性、随机性强的风光电是“破坏王”,不改变了供需对接系统的逻辑,将走向“失控”。
一旦光伏、风电等可再生能源占比达到50%以上,光伏、储能、微电网、虚拟电厂等在电力系统中角色会增强,需要高集成、高融合、高智能化系统来协调控制,解决新能源大规模消纳、多样化负荷即插即用、电网稳定性的问题。
在中国既有的能源版图上,谁能担当重任呢?可以从电能的源网荷储一体化产业链结构中理出头绪。
源网荷储一体化产业链图谱
先看“源”端,主要是指传统的五大发电集团和四小豪门,包括华能、大唐、华电、国电、中电投和国投电力、国华电力、华润电力、中广核,业务涉及火电、水电、核电、风电、光伏等。除了五大四小外,未来还会有广泛存在的分布式光伏、风能等运营商,深入到各个用电场景,内外兼修。
“网”更不用说了,国家电网、南方电网两张网,按照中国电力、天然气等能源改革的核心思路,就是“管住中间,放开两头”。输电网就如高速公路,配电网就是支线的道路和节点,连接末端。电改的目标就是让电网透明度更低,两头则引入竞争机制,中间收“过路费”就行。
“荷”是新型电力系统中体现“灵活能力”最重要的一块,也是最核心的用户侧调节资源,网荷互动、源荷互动、储荷互动、光储充、微电网均体现了这一点。
在可控负荷中,首先是工业负荷,在用电结构中占到66%的比例,但只有部分非生产负荷、辅助负荷可调,调节自由度不高;其次是能耗占到20%的交通负荷,以及分散的照明、空调等家庭、商用负荷,这是最大的两块用户侧可控负荷。
特别是快速增长的电动汽车充电负荷,可调空间最大。这里可以简单做一个对比,一般三口之家的家庭每天平均用5度电,而电动汽车一次充电就需要30度电,相当家庭一周的用电量。
而且未来,电动汽车充电量会是一个天文数字,预计到2030年会达到1.45亿辆,公共充电量将超过4650亿度。V2G车网互动、有序充电,甚至作为可调度的储能单元,都是最大的可控变量。这是能链智电、特来电等充电服务商、运营商的地盘。
“储”自不必说,是未来新型电力系统中最核心的组成部分。储能更像是标配,会普遍存在于源网侧、用户侧,又可以单独应用在工商业、家庭用户端,光储充、微电网等都离不开储能。其中,EMS(能量管理系统)作为内外沟通、连接电网的调度和控制中心,海博思创、中天科技、科华数据等深耕于此。
可见,最能体现源网荷储一体化“弹性”价值的,除了“储能”这一条核心主线,两个可控负荷场景是咽喉之地,一是电动汽车、充电站,可控可调节能力最强,发挥空间最大;二是,家庭及工商业领域,包括家庭可控负荷、工商业负荷等。
如此推断,中国有哪家企业身上具有这样的“潜质”?答案一定不是光伏、储能、充电服务、氢能等单一赛道上的大块头,也不是在某一产业链上纵向打深井的巨头,虽然他们的市值已达数千亿。
特斯拉市值上万亿美元,中国也没有通吃全盘的特斯拉式的企业,用能场景又分散、复杂,需要聚沙成塔,一定是做连接器的平台才能跑出来。
耦合、协同、开放,深耕某一关键场景,且具备较强的数字化、智能化能力,以及智慧能源管理和运营的基因,要有在新能源全赛道精细“绣花”的本事。
于是,能链智电(NASDAQ:NAAS)、特来电及储能、虚拟电厂的部分运营商进入了视野,他们是未来20年中国能源进化的主要推动力量。
6月16日,能链智电发布了2023年一季度财报:公司净收入3620万元(530万美元),同比增长150%。能链智电预估,2023财年净收入将达到5-6亿元,而去年收入不足亿元,这意味着今年要增长至5-6倍。
其实,是否有资格参与中国版宏图3计划,无关乎收入规模,盈利与否。能链智电虽说体量和名气远没宁德时代、隆基、比亚迪大,但有的是与特斯拉宏图计划一样的“道”与“术”,至少目前望过去,以第三方充电服务为连接器,将充电桩建设、分布式光伏、储能、虚拟电厂串接在一起,这样的一幅”光储充+虚拟电厂”的画面,与马斯克的想法是不谋而合的。
而且完整拼图已经就绪,开始穿针引线了。
今年上半年,这家公司频频动作,能链智电先是战略投资了工商业储能创新企业乐驾能源(已更名为乐创能源),又与国内份额排名第一的储能系统集成商海博思创成立了合资公司,同时布局目的地共享充电服务。最近,能链智电更是收购了香港分布式太阳能领域排名第一的香港光电89.99%的股权,并发布了虚拟电厂业务。
一系列眼花缭乱的动作后,一张“光伏+储能+充电服务+虚拟电厂”的画卷跃然纸上,恰恰暗合了上述源网荷储产业链的微妙变化。
任何面向未来的宏大Plan,都需要接地气,找到合适的落地场景进行实践和打磨。
电动汽车、充电站的规模和容量足够大,且对光伏、储能、充电、虚拟电厂都高度依赖,并能无缝衔接在一起。从国常会到国家能源局、发改委、工信部等各个部委的三令五申,提速的窗口已经开启。
而且,这个场景是典型的“能量搬运”行当,可调节能力甚至超过占15.5%的生活用电负荷。
为什么这么说呢?按照能链研究院预测,2030年,中国新能源汽车保有量将达到1.45亿辆,公用充电枪数量2635万把,公用充电量3378亿度电,占中国全社会用电量的4%左右;2040年,新能源汽车保有量突破2.7亿辆,公用充电量7735亿度电,达到全社会用电量的6.5%;2050年,新能源汽车保有量突破3.28亿辆,公用充电量9825亿度电,占社会用电量约7%。
目前,新能源汽车公用充电量仅占社会用电量的0.16%。这意味着,2030年电动汽车公用充电量占比将翻24倍。届时,单个充电场站容量将大幅提升至2500千伏安,单枪平均功率120KW以上,成为名副其实的用户侧大户。
而随着两部制中的充电桩容量电费免收政策的结束,2030年,有合适条件的充电站将大幅配置光伏、储能,甚至不配光储的话,充电桩几乎无法运营下去。因为用电成本高,不具备光储充协同运营能力,竞争力就要弱很多,自动被市场淘汰。也不排除,为了缓解电网面临的充电压力,政策层面强制要求配储的可能性。
光储充协同性带来的好处是显而易见的。
一方面是提升光伏发电的自发自用率,减少电价较高的尖峰、高峰用电量,降低用电成本;另一方面,通过储能,在中午光伏发电大发、电价平段时将电能储存起来,尖峰、高峰时放电给充电车辆,相当于延长了平价段时长,少交了电费。此外,一旦充电桩领域免收容量电费政策取消,充电站配建光储还能大幅削减容量电费部分支出,进一步降低充电运营商的用电成本。
而且还能带来额外收益。以储能为例,今年开始,各省市陆续调整分时电价政策,上午高峰时段从1个小时延长到2个小时,并设置尖峰电价,充电站储能可以实现两充两放。峰谷价差进一步拉大,广东、浙江、江苏等地区最大价差增至1.2元/Kwh,远远高于锂电储能LCOE度电成本6-7毛/Kwh的水平,投资回收周期压缩到4-5年。
所以说,在新能源汽车充电场景下,光储充会成为标配,甚至延申出来微电网的自治生态。
基于充电站的“光储充”市场究竟有多大呢?可以粗略算一笔账。
以单个标准车位配置3.75Kw光伏、单场站建筑配建20Kw光伏,20%车位适合建设光伏计算,2030年光伏累计投资1811亿元,光伏装机总容量32GW,年发电量362亿度,相当于公用桩充电量的11%由光伏替代;2050年,光伏累计投资接近4000亿元,光伏总装机量为65GW,年发电量761亿度,占当年公用充电量的8%。
充电站配建储能的投资规模要远远高于分布式光伏投资。
澳大利亚知名投行麦格理发布的报告显示,围绕充电服务的相关市场在未来8年内将迎来大爆发,2030年充电站配建储能市场空间将达到8740亿,以平均1.6元/W,充放电时长2小时计算,装机功率约250GW;充电桩EPC服务市场(含充电桩购买和投建)将达到4770亿,充电服务市场(含电费和服务费)将达到4340亿元。
以上加在一起,2030年仅仅是光伏+储能+充电服务,围绕着新能源汽车充电站的光储充市场总规模就超过1.8万亿元。未来,参与电力现货市场、辅助服务及虚拟电厂,还能带来额外收入,并随着电力市场交易机制的成熟及规模扩充而持续放大。
目前,在中国54亿吨标煤的终端能源消费大盘里,电能所占的比例约27%。2050年,电能在终端能耗中所占的比例将提升到60%以上,社会用电量将是现在的2倍以上,达到17万亿度电左右。
相比石油、煤炭、天然气等化石能源,电能更容易被数字化管理和智能化控制。未来十年,电能的灵活调节和智能化运营能力会变得越来越重要,越来越有价值。特斯拉宏图计划3的精髓在此,能链智电布局光储充和虚拟电厂,2023年净收入增长至5-6倍的底气同样在此。