熊熊投资日报 2022年12月14日
$中国天楹(SZ000035)$ $Energy Vault(NRGV)$
合集：#中国天楹 # NRGV #基本面深度分析
本期内容
【中国天楹、NRGV——重力储能推广可行性分析】
本期我查阅了关于中国天楹和重力储能的所有公开研报、讨论重力储能技术的几篇学术论文、以及NRGV的投资者关系材料。重力储能相比电化学储能具有使用寿命、安全性、环境友好度、储能时长和稳定性等方面的优势，可以与电化学储能形成互补。重力储能的充放电效率高于抽水蓄能，但初始投资成本和综合成本高于抽水蓄能。成本高并不代表其经济性不如抽水蓄能。凭借其选址灵活性、容量灵活性、废弃材料利用、充放灵敏度、中间架空层利用等方面的特征，项目IRR可能高于抽水蓄能，可能具有更好的经济性。
我的调查分析不一定对，毕竟我也不是此方面专家，但是我觉得还是有意义的。至少我通过调查发现之前两份券商研报的数据明显有问题，很可能是搞错了储能电站的参数单位，把功率单位当成了容量单位，从而夸大了抽水蓄能电站的成本。
需要注意的是，当前重力储能项目仍处于建设阶段，并未落地，我们并不知道最终建成的重力储能电站到底效率、经济性如何，作为投资者应该保持跟踪研究。通过我的调查，我也发现重力储能确实算是一个新兴技术，并不成熟，未来还有许多技术和工程问题有待解决，比如重力储能设施的机械设备、发电装置，可能都需要专门研发。
从我个人观察来看，我相信中国天楹在此方面已经做了很多工作，应该较有把握，比如下图是东亚前海证券的整理的中国天楹重力储能领域专利情况，可以看到其为重力储能设施的各个方面都进行了研发和专利申请。未来中国天楹除了自己参与开发重力储能项目外，也可能通过出售技术和设备来获得盈利。根据中国电力网的报道，如东还有重力储能成套设备制造项目，建设规模为年生产能力20台套以上，达产后应税销售超30亿元。
另外，中国天楹在贵州毕节市的重力储能项目据说也已经启动了，按公告是计划首期建设200MWH，总共400MWH重力储能电站。上期整理的表格也放在下面。感兴趣的朋友们可以多多关注，共同调查跟踪。
中国天楹的相关信息和估值测算，推荐阅读大佬@调研爱好者的文章，相比于我只能通过互联网和二手渠道搜集信息，他有宝贵的实地调研、一手交流经历，而且乐于分享，我非常佩服。我的文章暂时还是以信息挖掘和分析为主，而且会稍微侧重在美股的NRGV，方便大家把中国天楹和NRGV这两家密切相关的公司的信息进行交叉了解和验证。
如东100MWH项目的工程进度
上周的文章有一个地方写的不严谨，关于如东项目的进度，我第一次写成了“已经封顶”，实际信息来源是11月23日“合楹建设”的文章，宣布完成正负零封顶，也就是完成了工程地下结构施工；同时还预计在2023年1月16日前完成第五层主体结构封顶。综合网络上的各种资料，目前工程进度应该已经建设到了第2-3层，1层大概需要10天时间，明年1月16日前完成5层应该是可以实现的。
正负零封顶其实也是比较有意义的工程节点，因为这个项目对建筑的质量、精度要求很高，地下结构也很关键，根据NRGV的PPT，如东项目的地下架构要打超过1110根70米长的地基桩。
至于项目的完工时间，有网友推算在明年年底，依据是按照总共35层，每层10天，预计要建设350天。但公司层面的说法还是在明年上半年（Q2）。NRGV在9月的投资者展示、11月14日Q3业绩会PPT上写的都是预计2023年上半年完成，这个项目虽然是中国天楹主导建设，但是NRGV也是非常重视的，花了很大篇幅介绍这个项目和重力储能在中国的推广进展，毕竟是公司技术落地的第一个大规模项目。
至于中国天楹这边，最近通过朋友了解到的信息是公司预计在明年5月左右完成建设，实际工程量可能不需要35*10天，因为工程的最下面8层和最上面8层是重力块储放层，施工难度较大，但是中间的19层施工难度不大，算是架空层，供重力块上下移动。工程的上下8层，我估计在前几层施工积累经验后，后面进度也是可以加快的。
实际上从NRGV的这张概念图就可以看出来，重力块确实集中在建筑顶部和底部，中间是架空供重力块上下移动的。
刚刚又有网友留言，如东项目的施工计划是335天，到明年9月底，按这么算可能还是要4季度完工并网。
当然，这些都是预计或者推算，实际进展如何，我们之后保持跟踪就行了。我个人是觉得公司乐观的预计未必能实现，毕竟是从0开始的第一个大规模项目，建到后面肯定还会有新的问题，不太可能一切都那么顺利；但是一层10天建到明年年底可能也不至于；个人预计工程建筑结构应该有望在明年Q2末、Q3初封顶，然后再加上安装、调试设备，准备并网，可能有望在Q3末、Q4初实现并网。
顺便说句题外话，在我研究并发文过的诸多标的中，中国天楹的投资者平均素养可能是较高的。上次我的这一处疏忽，很多网友都注意到并且挑出来了，说明确实对项目了解深、关注紧。这在我个人心中是要对标的加印象分的。我个人的经验而言，具有长线投资逻辑的标的，往往社区讨论的水准较高、信息量较大；而主要是短线炒作驱动热度的标的，往往社区吹票、没营养的帖子较多，或者有很多经不起推敲的“分析”。当然，一个标的可能长期逻辑很好，但是短期也被炒作，导致社区涌入一批投机客和韭菜，对这种情况我个人会选择在高位尽量回避。
重力储能的价值和推广可行性
上次我已经比较详细地介绍了重力储能的原理、相比其他储能技术的优劣，这次我们再稍微回顾补充一下。毕竟有挺多人听到重力储能第一印象就是“神奇”、“不靠谱”，我们还是需要再把这个问题稍微分析的通透一点。
我们回顾梳理一下上期介绍的内容：
1）重力储能的技术原理实际上跟抽水蓄能是一样的。对于NRGV的技术路线来说，本质上就是把水换成重力块，把重力块抬高再放下，实现电能的存储和循环利用。
2）因为跟抽水蓄能的原理相同，重力储能相对于电化学储能的优势也跟抽水蓄能类似，包括：使用寿命长（电化学储能受限于电池使用寿命，重力储能受限于机械和建筑寿命），安全性好（没有电池起火的风险，也没有这方面的防范成本），环境友好（锂电池生产过程中需要用到稀缺资源，且存在污染；重力储能建造、运营过程中污染较少，重力块可以用废弃材料建造），储能时长、稳定性好（不存在电化学电池的自放电损耗，也不受环境温度影响）。
3）重力储能在初始投入成本、综合效率、建设周期、储能密度上逊色于锂电池储能，但是当前锂电池储能度电成本估计在0.8左右，而重力储能的度电成本目前估算为0.5左右，经济性上可能优于锂电池储能，而经济性可能是储能技术推广的关键所在。
4）相比抽水蓄能和压缩空气储能，重力储能也有优势，包括储能综合效率更高，建设周期更短，灵活性好，除场地面积外，对水源、地势、低质、温度等没有要求。
我们要知道，虽然这两年储能赛道的爆发主要是电化学储能，但是抽水蓄能并没有被淘汰，依然是一种重要的储能技术，只是因为其对环境有要求（需要有斜坡和水）而无法贡献太多增量。如果重力储能相比抽水蓄能具有全方位的优势，那么理论上就有很大的推广价值。
5）综上所述，重力储能可能是当前各种技术路线中综合优势较好的一种储能技术，具有良好的推广价值和可行性。如果有什么缺点，我认为有：大规模项目有待验证，建设工程量大、工程难度高，储能密度不高、大规模项目占地面积大。前面两个缺点，靠中国天楹和NRGV的努力了，最后一个缺点，其实问题不大，因为大型风光发电基地基本建在地广人稀的地区，地是不缺的。
6）预计未来3年国内新增储能装机容量超过130GWH，2025年重力储能渗透率有望达到5.5%，未来三年新增装机容量就有望达到5GWH。个人认为如果重力储能示范项目效果良好，实际推广进度、渗透率提升情况可能超出预期。
接下来我们做一些更新和补充：
1）重力储能的效率测算
我们重新捡起高中物理学知识，看一看国联证券的分析：
看不懂的没关系，我用大白话翻译一下：充电过程中，储存电能 = 重力块质量*重力系数*重力块抬升的总高度 = 把重力块抬高消耗的电能（比如来自风光发电） - 设备摩擦等损耗。
继续大白话翻译：放电过程中，发出电能 = 重力块质量*重力系数*重力块降低的总高度。但是这是理想情况，实现的条件是全部通过重力对抗发电机阻力来控制重力块的下落速度。实际上这是不太可能实现的，如果采用刹车机制控制重力块下落，那么一部分重力块动能会转化为内能，从而造成能量损耗，降低能量转化效率的上限。再来看看国联证券的测算：
我们可以发现几个规律：起落速度越慢，转化效率上限越高；加速度越快，转化效率上限越高；相对高度差越大，转化效率上限越高。当然这里我感觉国联证券没有报告几个关键的计算过程和假设，所以我也不太确定其具体的测算方式，但至少这里相对高度差的参数是很好理解的，大致就等于储能塔的高度。我们知道如东项目计划建35层，一层约4.15米，那么相对高度差可能就在120米以上，理论转化效率上限就在83.33%-98.33%。
当然，这里仅仅是理论上限，我们还至少有两个因素没有考虑：
1. 充放电过程中的设备摩擦等损耗，这个我估计不会特别大，我们就算5%吧。
2. 放电过程中发电机的效率，这个问题就比较复杂了，重力势能要重新转换为电能，不是那么简单的，需要专用设备。参考国联证券的分析和其他相关学术论文，在重力块变速阶段（包括最开始的加速下降和最后的减速下降），发电设备类似风力发电设备，需要用传动、变速装置把动能转化为机械能，然后带动发电机发电，动能转换为机械能的过程中有损耗，发电机的发电效率也不可能是100%。还有另一种假设（来自某篇学术论文），就是变速阶段可能不进行发电并网，毕竟为了这个阶段专门去设计、安装设备成本也挺高。
在重力块匀速下降阶段，发电设备类似水力发电的水轮机，这个有资料参照，估计发电效率可以达到95%的水平。
综合来说，假设如东项目重力塔系统的理论转化效率上限在90%，系统其他损耗在10%，那么其综合效率就可以达到81%。
当然，这里纯粹是我作为门外汉的一通估算，实际上我个人了解到的情况是如东项目的效率可能可以达到85%，我估计是通过工程设计把理论转化效率上限拉高。
实际上，NRGV的第一代储能系统实际效率为75.3%，已经达到抽水蓄能的水平；并且预计之后的项目效率可以提升到80%-85%。我估算的81%就在这个区间，如果能达到85%，那就更让人满意。
2）重力储能相比抽水蓄能的优劣
这几天也有一些读者私下跟我交流重力储能的推广前景，其中懂行的直接就能把握住重点，就是重力储能相比抽水蓄能的优劣问题。纠结于重力储能和电化学储能的优劣，其实没太大必要，两者的适用场景其实不完全一样，重力储能实际上更偏向于中长时储能，而电化学储能更适用于短时电力系统。NRGV自己的储能方案实际也分为两套，用重力储能解决中长时储能，用电化学储能解决短时储能。
所以，重力储能的推广前景其实不在于跟电化学储能竞争，两者实际上偏向互补而非竞争关系。重力储能的推广目标是打下市场同样很广阔的中长时储能市场。如果重力储能相比抽水蓄能具有优势的话，那么前景就已经很广阔了。
那么重力储能相比抽水蓄能的有哪些优劣呢？我们抛开之前展示的券商研报（因为可能有吹票嫌疑），客观分析一下：
1. 效率比较
从公开资料我们可以知道，抽水蓄能的综合效率一般在65%-75%，少数条件优越的电站可以达到78%（需要高度差特别大，抽水蓄能电站在200-800m，跟上面介绍的重力储能高度差越大理论转化效率上限越大是一个道理）。而NRGV的第一代储能项目效率就可以达到75.3%，优于大部分抽水蓄能项目，目前正在建设的如东项目预计效率至少在80%以上，可能超过大多数抽水蓄能项目。
抽水蓄能跟重力储能原理一致，且高度差普遍高于重力储能（储能塔不太可能建到800m），为什么实际效率可能不如重力储能呢？
我估计主要有两点原因，一是水头（以液柱高度表示的单位质量液体的机械能）的损耗和利用率问题，比如把高位的水放下来发电，不是所有的水都会通过发电机组做功，可能有相当一部分水的动能被浪费掉了。而NRGV的重力储能技术是用机械对重力块实现精密控制，理论上浪费的动能会尽可能少。
二是抽水蓄能是用斜坡把抽水放水，而重力储能技术重力块的移动是垂直上下。前面的分析已经说明了，重力储能/抽水蓄能的储存电能和发出电能都是由重力块/水的高度变化决定的。重力储能的重力块是直上直下，位移量就等于高度变化，除去设备摩擦等损耗，拉动重力块向上的能量理论上都可以转化为重力块的重力势能。然而抽水蓄能电站一般不是直上直下的，选址的参数包括高度H和水平距离L，多数抽水蓄能电站的距高比L/H为4-10，这种情况下，输水管道的长度大于高度，抽水的能量理论上也因为不是直上直下而有部分没有转化为重力势能。
2. 初始投资成本比较（注意这里我跟某些机构的观点不一致）
2021 年核准抽水蓄能电站单位成本的平均值为6480 元/KW。另外一个数据，“十四五”期间已核准抽水蓄能电站共计35个项目，装机规模合计为4509.8万千瓦，项目投资金额合计约为3451亿元，对应每KW投资额为7652元。我们翻看上次展示的券商统计表格：
这里两家券商的统计都是用容量（WH/KWH）为单位而非规模，其实是有问题的。我们也可以把刚刚我们上面的统计换算成容量。抽水蓄能的放电时长一般在6-12h，这是没有问题的，比如丰宁电站机组满发利用小时数达到10.8小时。我们就算抽水蓄能电站平均放电时长为8h，那么我们就只要把上面计算的每KW成本除以8。举个例子，你花6480元投资一个功率为1KW的抽水蓄能电站，它可以放电8h，那么它的理论储电容量就是8KWH，他的初始投入成本就是810元/KWH。
同样，“十四五”期间已核准抽水蓄能电站装机规模合计为4509.8万千瓦，理论上储电容量可以达到3.61亿千瓦时，总投资额3451亿元，初始投入成本就是956元/KWH。
下面问题来了，按照华鑫证券、东亚前海证券的说法，抽水蓄能的初始投资成本在6000-7500元/KWH，跟实际情况差了8倍！为什么呢？我觉得就是因为这两家券商的研究员自己都没搞清楚功率和容量的区别，把两者搞混了。抽水蓄能的每KW（功率）成本确实是6000-7500，但是换算成容量，成本要除以其充放电时长！
如此一来，接下来我们要算的结果可能部分中国天楹的投资者就不愿意看到了：
如东重力储能项目投资额3.5亿，设计功率25MW，容量是100MWH，平均成本就是14000元/KW，或者3500元/KWH（这里与华鑫和东亚前海的估算就比较接近了，但是他们对抽水蓄能的估算肯定是搞错了或者故意夸大）。按功率算，初始投资成本是抽水蓄能的2倍左右。按容量算，初始投资成本是抽水蓄能的4倍左右。为什么不同单位下成本差异不一样，因为充放电时长不一样。前面说了抽水蓄能电站充放电时长可以估计为8h，而如东重力储能项目从设计参数来看充放电时长就是4h。
当然，这里有一个可能不严谨的地方，就是如东项目的投资额3.5亿可能不只是建设这个项目，可能还包括设备开发等费用。另外，这是第一个大规模重力储能项目，造价较高，也许之后的项目造价会逐步降低。
当然，这里我主要是想让读者们认清一个事实：券商的研报未必专业，甚至可能有尬吹嫌疑，至少目前来看重力储能相比抽水蓄能没有初始投资成本的优势，上一期文章我也轻信了券商的表格，这一期我们摆事实讲道理说明券商搞错了。
3. 综合成本比较
上面我们讨论的是初始投资成本，但是在全生命周期中，我们还需要考虑效率和维护成本的问题。
我们假设有一家抽水蓄能电站设计功率25MW，按前面的6840元/KW为成本，造价是1.71亿，假设其每天充电4h、放电4h，持续30年，综合效率为75%，那么在这30年间，其浪费的电量就达到2.74亿KWH，按一度电成本0.2元算，浪费的电量价值为5475万。
如东重力储能项目，设计功率同样是25MW，造价3.5亿，假设其每天充电4h、放电4h，持续30年，综合效率85%，那么在这30年间，其浪费的电量是1.64亿KWH，浪费的电量价值为3285万。
所以，一个同等规模的重力储能电站相比抽水蓄能电站，在30年间可能会节约价值2000多万的电，但是这显然不足以填补两者初始投资额的差距。
至于维护成本，我估计两者差不多，抽水蓄能电站需要维护的设备可能包括水泵、输水管道、水轮机、闸门等，重力储能电站需要维护的设备可能主要是拉动重力块的机械设备和发电机。
4. 经济性讨论
看完上面两部分的分析，也许有些投资者会感到失落，但其实不必如此，初始投资成本和综合成本是影响项目经济性的重要指标，但不是全部。
最开始我们已经提到，抽水蓄能对环境有要求，需要有水源和地势差，一般选址是跟一个已经有的水库做配合，在一个已有的水库旁边选一个高点再建一个水库，两个水库间挖隧道铺输水管。那这里就有个很明显的问题了，难道未来风光电站为了配合抽水蓄能做长时储能，都建在适合建抽水蓄能电站的地方吗？显然不可能。所有储能电站都可以通过峰谷价差实现经济性，或者说通过在用电高峰发电、用电低谷储电来创造价值，但是当前国内储能发展的最大驱动力是风光发电因为其时段性、不稳定性需要配储调峰。理论上储能来自风光发电的比例越高，经济性/实际价值就会越好。重力储能因为其灵活性，可以针对性的对接需要配储的风光发电，从而在此方面获得更好的经济性。
第二，储能电站并不是功率、容量越大就越好，其实只要够用就行。重力储能相比抽水蓄能的灵活性不仅在于选址，也在于其容量搭配的灵活性。NRGV当前的重力塔方案是模块化叠加的，储能容量可大可小。而抽水蓄能项目往往一建就是一个浩大的工程，虽然初始投资的度电成本更低，但是一些风光电站可能不需要那么大规模的配置，如果减小规模，抽水蓄能电站的成本优势未必还能保持。
第三，当前如东项目的重力块计划是采用废弃材料构建，实际上创造了废弃材料处理利用的价值，而抽水蓄能电站其他方面的价值相对较少，水文调峰的话，原本已有的水库就可以完成。
第四，重力储能电站的储电、放电灵敏度更好，通过能量管理软件算法配合，也许能够更好地发挥其储能作用，参与电网调配。
第五，根据网友留言，重力储能塔中间的架空层也有不错的利用价值，天楹在能投委的交流会上提出了很多应用场景，值得观察。
根据NRGV的去年的一份PPT，他们预计2024年自有项目的IRR可以达到16%，高于抽水蓄能电站普遍8%-10%的水平。据我个人了解，中国天楹预计如东项目的IRR也在10%以上。所以，尽管单位成本高于抽水蓄能，重力储能的经济性可能高于抽水蓄能。
总结与展望
本期我查阅了关于中国天楹和重力储能的所有公开研报、讨论重力储能技术的几篇学术论文、以及NRGV的投资者关系材料。重力储能相比电化学储能具有使用寿命、安全性、环境友好度、储能时长和稳定性等方面的优势，可以与电化学储能形成互补。重力储能的充放电效率高于抽水蓄能，但初始投资成本和综合成本高于抽水蓄能。成本高并不代表其经济性不如抽水蓄能。凭借其选址灵活性、容量灵活性、废弃材料利用、充放灵敏度、中间架空层利用等方面的特征，项目IRR可能高于抽水蓄能，可能具有更好的经济性。
我的调查分析不一定对，毕竟我也不是此方面专家，但是我觉得还是有意义的。至少我通过调查发现之前两份券商研报的数据明显有问题，很可能是搞错了储能电站的参数单位，把功率单位当成了容量单位，从而夸大了抽水蓄能电站的成本。
需要注意的是，当前重力储能项目仍处于建设阶段，并未落地，我们并不知道最终建成的重力储能电站到底效率、经济性如何，作为投资者应该保持跟踪研究。通过我的调查，我也发现重力储能确实算是一个新兴技术，并不成熟，未来还有许多技术和工程问题有待解决，比如重力储能设施的机械设备、发电装置，可能都需要专门研发。
从我个人观察来看，我相信中国天楹在此方面已经做了很多工作，应该较有把握，比如下图是东亚前海证券的整理的中国天楹重力储能领域专利情况，可以看到其为重力储能设施的各个方面都进行了研发和专利申请。未来中国天楹除了自己参与开发重力储能项目外，也可能通过出售技术和设备来获得盈利。根据中国电力网的报道，如东还有重力储能成套设备制造项目，建设规模为年生产能力20台套以上，达产后应税销售超30亿元。
另外，中国天楹在贵州毕节市的重力储能项目据说也已经启动了，按公告是计划首期建设200MWH，总共400MWH重力储能电站。上期整理的表格也放在下面。感兴趣的朋友们可以多多关注，共同调查跟踪。
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