中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：由于政府補(bǔ)貼將在2020年之后退出，市場(chǎng)對(duì)于新能源汽車的滲透率和動(dòng)力電池需求存在疑慮。我們認(rèn)為，隨著鋰電池成本持續(xù)下降，新能源汽車作為消費(fèi)品的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)將逐步體現(xiàn)，滲透率持續(xù)提升，加上儲(chǔ)能行業(yè)即將突破，動(dòng)力電池在未來十幾年內(nèi)的需求將維持25%以上的高復(fù)合增速。
汽車電動(dòng)化是動(dòng)力電池需求的主要來源
2017年全球新能源汽車銷量超過122.3萬輛，比2016年增長58%，推動(dòng)全球新能源汽車銷量在全球汽車總銷量當(dāng)中的占比首次突破1%。
2012年以來，國內(nèi)外新能源汽車的產(chǎn)銷量持續(xù)高速增長，近五年來復(fù)合增速達(dá)到54%。
截至2017年底，全球累計(jì)新能源車銷量已接近400萬輛，占全球汽車保有量的0.3%，其中中國新能源車?yán)塾?jì)銷量超過160萬輛，占全球累計(jì)總量的42%，除中國以外的主要市場(chǎng)還包括美國、日本以及挪威、德國等歐洲國家，前十大消費(fèi)國累計(jì)銷量占全球總量的93%。
國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量從2011年不足1萬輛增加到2017年近80萬輛，6年復(fù)合增速超過100%，2017年國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量同比增長50%以上，2018年以來繼續(xù)保持高增長，前7個(gè)月國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷量雙雙突破45萬輛，同比增長近80%，占國內(nèi)汽車總銷量的比例達(dá)3%以上，汽車電動(dòng)化的趨勢(shì)已經(jīng)明朗。
根據(jù)新能源汽車動(dòng)力來源和續(xù)航里程的大小，電動(dòng)車可分為輕混電動(dòng)車(帶電量較少，主要功能是降低啟停油耗)、混合電動(dòng)車(HEV)、插電式混合電動(dòng)車(PHEV)和純電動(dòng)車(BEV)。
純電動(dòng)車又可根據(jù)續(xù)航里程的長短分為低端(小于250km)、中端(250~380km)和高端電動(dòng)車(380km以上)，純電動(dòng)車的續(xù)航里程由汽車攜帶電量決定，一般而言，1kWh電量可以驅(qū)動(dòng)汽車行駛5-7km。作為電動(dòng)車動(dòng)力的主要來源，動(dòng)力電池是汽車電動(dòng)化的最大獲利者。
受益于新能源汽車行業(yè)銷量的快速增長，動(dòng)力電池的出貨量節(jié)節(jié)攀升，在鋰電池應(yīng)用中的占比快速上升。
2017年全球鋰電池總出貨量達(dá)到148.1GWh，其中動(dòng)力電池總出貨量達(dá)到62.35GWh，儲(chǔ)能電池的出貨量增速也很快，2017年儲(chǔ)能電池出貨量達(dá)到10.4GWh。
2014年以來，動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的復(fù)合增速分別達(dá)到80%和77%，傳統(tǒng)消費(fèi)類電池的復(fù)合增速僅有7%，鋰電池行業(yè)的新增需求將由動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池主導(dǎo)。
國內(nèi)鋰電池出貨情況也呈現(xiàn)類似的走勢(shì)，2013年之前小型電池的出貨量占比在90%以上，到2017年動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的占比就已達(dá)55%。
新能源汽車驅(qū)動(dòng)力切換，不改電池行業(yè)高成長性
性價(jià)比決定汽車電動(dòng)化進(jìn)程，電池成本是關(guān)鍵推手
汽車作為大眾消費(fèi)品，性價(jià)比是決定其技術(shù)路線的根本因素。與燃油車相比，電動(dòng)車與傳統(tǒng)燃油車的區(qū)別主要包括以下方面:結(jié)構(gòu)上，電動(dòng)車采用動(dòng)力電池取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，并且簡化了燃油車的動(dòng)力總成系統(tǒng)，成本的差別也來自于此;
性能上，由于動(dòng)力電池的能量密度較低，而且快充能力受限，電動(dòng)車的續(xù)航里程和充電體驗(yàn)較燃油車仍有劣勢(shì)，不過隨著電動(dòng)車帶電量的增加，“里程焦慮”已大為緩解;
成本上，由于動(dòng)力電池成本仍然較高，電動(dòng)車的購置成本高于燃油車，同時(shí)電動(dòng)車的使用成本更低，優(yōu)勢(shì)的多寡取決于年行駛距離以及油價(jià)/電價(jià)比。
我們構(gòu)建了模型研究不同車型的購臵成本和使用全成本(totalcostofownership,TCO)。在基準(zhǔn)條件下，普通燃油車的購臵成本為19.6萬元，同檔電動(dòng)車的購臵成本為24.6萬元，電池成本為1500元/kWh(含稅);運(yùn)營壽命8年，每年行駛15000公里，車輛殘值分別為6萬元和4萬元。運(yùn)營期間燃油車和電動(dòng)車的TCO分別為21.3萬元和24.8萬元。
相比而言，燃油車的購置成本仍然更有競爭力，電動(dòng)車的燃料成本在比較高的電價(jià)之下仍有明顯優(yōu)勢(shì)。
電池的成本對(duì)電動(dòng)車的TCO和購置價(jià)格都有非常明顯的影響，在其他因素不變的情況下，當(dāng)電池價(jià)格降至900-1000元/kWh時(shí)，電動(dòng)車的TCO基本與燃油車一致，普通乘用車消費(fèi)者采購新能源汽車的積極性將加強(qiáng)，當(dāng)電池成本進(jìn)一步下降至700元/kWh以下時(shí)，純電動(dòng)車的購置成本可與燃油車相競爭，其滲透率將進(jìn)入加速提升的階段。
我們據(jù)此將電動(dòng)車的發(fā)展階段劃分為“前TCO平價(jià)”階段、TCO平價(jià)階段和購臵成本平價(jià)階段。
在前TCO平價(jià)階段，由于成本仍然缺乏競爭力，電動(dòng)車過去幾年的高速增長主要是由政策驅(qū)動(dòng)，尤其是補(bǔ)貼政策的驅(qū)動(dòng)，此時(shí)產(chǎn)業(yè)處于補(bǔ)貼驅(qū)動(dòng)的時(shí)期;
隨著電池成本的下降，電動(dòng)車與燃油車的TCO不斷逼近，在部分應(yīng)用場(chǎng)景中電動(dòng)車甚至已具備TCO成本優(yōu)勢(shì)，此時(shí)，采用一些非補(bǔ)貼的產(chǎn)業(yè)政策推高燃油車的使用成本，可以進(jìn)一步提升電動(dòng)車的滲透率，此時(shí)行業(yè)由政策倒逼來驅(qū)動(dòng);
一旦電池成本突破臨界點(diǎn)，電動(dòng)車的購臵成本將占據(jù)優(yōu)勢(shì)，行業(yè)也將過渡到消費(fèi)驅(qū)動(dòng)階段。驅(qū)動(dòng)力切換的內(nèi)因在于動(dòng)力電池成本快速下降，電動(dòng)車成本競爭力持續(xù)增強(qiáng)，外部原因在于產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整。
補(bǔ)貼政策助力新能源汽車完成市場(chǎng)導(dǎo)入
盡管動(dòng)力電池成本已從2009年1000$/kWh快速下降到目前150~170$/kWh，新能源汽車尤其是純電動(dòng)車的購置成本和使用全成本仍然遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燃油車。
根據(jù)BNEF的研究，2018年美國燃油小型車的成本約為18000美元，其中動(dòng)力總成系統(tǒng)成本約5500美元，而電動(dòng)車的電池系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)成本接近12000美元，因此截至目前最有效的政策仍以直接補(bǔ)貼為主—如中國對(duì)于各種車型的購置補(bǔ)貼、美國對(duì)于銷量在20萬輛以下的車企給予每輛7500美元的稅收抵免—以縮小電動(dòng)車和燃油車的成本差距。
在補(bǔ)貼等相關(guān)政策的驅(qū)動(dòng)下，新能源汽車在全球的導(dǎo)入過程非常迅速，2012年全球范圍內(nèi)新能源汽車的銷量占比僅有不到0.2%，到2017年市場(chǎng)份額已上升至1.26%。
進(jìn)入2018年，全球新能源汽車?yán)^續(xù)保持大幅上漲的態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年上半年全球電動(dòng)汽車銷量達(dá)到76萬輛，同比增長69%，整體市場(chǎng)份額達(dá)到1.6%。
海外主要市場(chǎng)新能源車的滲透率呈加速提升的趨勢(shì)，上半年，歐洲電動(dòng)汽車銷量同比增長43%，注冊(cè)量達(dá)18.5萬輛，市場(chǎng)份額增至2.2%，美國電動(dòng)車銷量也突破10萬輛，達(dá)到12.2萬輛，其中53%為純電動(dòng)汽車，市場(chǎng)份額達(dá)到1.4%，同比提升0.3個(gè)百分點(diǎn)。
中國新能源汽車的市場(chǎng)導(dǎo)入經(jīng)歷了三個(gè)階段，歷時(shí)十幾年。
其中，2003-2008年為技術(shù)驗(yàn)證與科技示范工程階段，標(biāo)志性事件是在北京奧運(yùn)會(huì)上開展的全球最大規(guī)模的奧運(yùn)會(huì)新能源汽車示范運(yùn)行，共投入595輛節(jié)能與新能源汽車;
第二階段為2009-2012年的第一期“十城千輛”新能源汽車推廣工程，在此期間在25個(gè)試點(diǎn)城市開展的新能源汽車規(guī)?；痉哆\(yùn)行，總共推廣新能源汽車2.7萬輛;第三階段為2013-2015年的第二期“十城千輛”示范工程。
具體政策層面，2009年國務(wù)院發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，其中首次提出了“啟動(dòng)國家節(jié)能和新能源汽車示范工程，由中央財(cái)政安排資金給予補(bǔ)貼”的政策指導(dǎo)意見。同年，財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于開展節(jié)能和新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作的通知》，明確對(duì)試點(diǎn)城市公共服務(wù)領(lǐng)域購臵新能源汽車給予補(bǔ)助，公共領(lǐng)域新能源汽車補(bǔ)貼時(shí)代正式來臨。
彼時(shí)，一輛純電動(dòng)最高可拿到6萬元/輛的國補(bǔ)資金，插混(默認(rèn)為40%節(jié)油率以上)一般也能拿到5萬元/輛的國補(bǔ)資金，純電動(dòng)大巴的補(bǔ)貼更是高達(dá)50萬元/輛。
在強(qiáng)力的補(bǔ)貼刺激下，我國新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模節(jié)節(jié)攀升，2015年中國新能源汽車銷量達(dá)到33萬輛，在新增汽車銷售中的占比首次突破1%，在當(dāng)年全球銷售新能源汽車的占比超過50%。
至此，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的拐點(diǎn)，導(dǎo)入期基本結(jié)束。2017年我國新能源汽車的銷量已達(dá)汽車總銷量的2.6%，2018年前7月份該比例高達(dá)2.84%，中國新能源車的滲透率已走在世界前列。
補(bǔ)貼退坡，限制性政策登場(chǎng)，行業(yè)驅(qū)動(dòng)力悄然換擋
2017年全球范圍內(nèi)新能源汽車滲透率超過1%，同時(shí)動(dòng)力電池的成本仍在快速下降，繼續(xù)維持之前的補(bǔ)貼激勵(lì)政策對(duì)于各國政府都是沉重的負(fù)擔(dān)。
因此，全球范圍內(nèi)補(bǔ)貼政策退場(chǎng)已是大勢(shì)所趨，而在新能源車仍不具備成本競爭力的階段，對(duì)燃油車施加一定的限制性政策、推高其生產(chǎn)/使用成本將成為一段時(shí)期內(nèi)汽車電動(dòng)化的主要驅(qū)動(dòng)力。
國內(nèi):補(bǔ)貼退坡，雙積分接棒
隨著電池價(jià)格持續(xù)下降，我國政府對(duì)于新能源汽車的補(bǔ)貼力度也在逐漸下調(diào)，自2009年施行補(bǔ)貼政策以來，純電動(dòng)車補(bǔ)貼上限從6萬元/輛下調(diào)至5萬元/輛，對(duì)于里程的要求則從沒有硬性規(guī)定到400公里以上，如以度電補(bǔ)貼計(jì)，早期純電動(dòng)車每kWh的補(bǔ)貼強(qiáng)度最高可達(dá)3000元，2018年的最新標(biāo)準(zhǔn)降至1200元/kWh以下；
插電混合乘用車的補(bǔ)貼強(qiáng)度則從5萬元/輛降至2.2萬元/輛，2019年的補(bǔ)貼將在2016年基礎(chǔ)上再降40%，而按照規(guī)劃，2020年之后電動(dòng)車的直接補(bǔ)貼將全部取消，屆時(shí)中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)也將走完依靠補(bǔ)貼政策驅(qū)動(dòng)的階段。
與此同時(shí)，盡管電池成本持續(xù)快速降低，但預(yù)計(jì)在2025年之前，電動(dòng)車的成本競爭力仍居于劣勢(shì)。換擋階段，工信部推出雙積分政策，迫使傳統(tǒng)車企加大新能源汽車產(chǎn)量，提升新能源汽車的滲透率。
2017年9月28日，工信部、財(cái)政部、商務(wù)部、海關(guān)總署、質(zhì)檢總局等五部門聯(lián)合發(fā)布《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，規(guī)定該辦法自2018年4月1日起施行，同時(shí)規(guī)定對(duì)暢通能源乘用車年度生產(chǎn)量或者進(jìn)口量達(dá)到3萬輛以上的企業(yè)，自2019年開始設(shè)定新能源汽車積分比例要求，這標(biāo)志著備受關(guān)注的雙積分政策正式落地。
根據(jù)雙積分政策的實(shí)施方案，NEV正積分的企業(yè)可以通過交易新能源積分獲取額外收入，傳統(tǒng)車企面對(duì)積分不達(dá)標(biāo)的懲罰壓力，也有動(dòng)力向電動(dòng)車轉(zhuǎn)型。
雙積分對(duì)于車企可以看成是一種隱性的成本，隨著這種法規(guī)成本越來越高，以至于會(huì)成為一種政策性的壁壘，這需要車企投入大量的資源和資金去跨越。
初步估算，2020年NEV積分比例達(dá)到12%對(duì)應(yīng)當(dāng)年200萬輛的新能源汽車銷量。通過調(diào)整不同車型的分值、NEV積分比例等方式，雙積分政策可以作為一項(xiàng)長效機(jī)制來推動(dòng)新能源汽車銷售占比的提升。
在當(dāng)前補(bǔ)貼仍未完全退出的情況下，各種約束政策的作用已逐漸顯現(xiàn)，預(yù)計(jì)2020年之后新能源汽車行業(yè)的主要推動(dòng)力切換為約束性政策對(duì)于整車企業(yè)的倒逼作用。
國外:排放標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)提升燃油車成本
海外市場(chǎng)的補(bǔ)貼退坡進(jìn)程也在穩(wěn)步推進(jìn)。在美國市場(chǎng)，由于特斯拉電動(dòng)車?yán)塾?jì)銷量已接近20萬輛的臨界值，購買電動(dòng)車所享受的7500美元稅收抵免將削減一半至3750美元，并將在一年半之后全部取消補(bǔ)貼，其他銷量較大的車型如通用Bolt、日產(chǎn)聆風(fēng)也面臨補(bǔ)貼退坡的問題。
另一方面，持續(xù)提高燃油車的排放標(biāo)準(zhǔn)，推升燃油車的生產(chǎn)成本，也能從另一個(gè)角度縮小電動(dòng)車與燃油車的成本差距。
根據(jù)現(xiàn)有資料或趨勢(shì)判斷，到2020年全球主要市場(chǎng)的燃油車排放標(biāo)準(zhǔn)將提高到100~120g/km，較2010年全球的排放標(biāo)準(zhǔn)降低20%~40%，按照目前燃油車的技術(shù)水平，屆時(shí)多數(shù)傳統(tǒng)車企能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
2020年之后，排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步趨嚴(yán)，歐盟希望整車廠商2020年1月1日前將CO2的排放量控制在95g/km，每超出1g將對(duì)每臺(tái)車處以95歐元的高額罰款，并計(jì)劃到2025年將排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步降低到78個(gè)/km以下。
與此同時(shí)，燃油車為滿足要求額外需要投入的成本將快速提高，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性瓶頸，據(jù)BCG估計(jì)，假如2025年燃油車排放標(biāo)準(zhǔn)提高到80~100g/km，將導(dǎo)致每輛燃油車成本上升470~580美元，屆時(shí)盡管新能源汽車的成本競爭力仍不充分，整車企業(yè)出于達(dá)標(biāo)的要求會(huì)考慮生產(chǎn)一定比例的新能源汽車。
在美國，整車廠商為滿足監(jiān)管要求，將燃油車輛的整體市場(chǎng)份額從2020年的95%降至2025年的66%，同時(shí)推出更多MHEV和BEV車型。MHEV具有相對(duì)低的制造成本，并且可以適用當(dāng)前的車輛平臺(tái)。
BCG預(yù)計(jì)MHEV在2023年的市場(chǎng)份額將擴(kuò)大到近20%。之后，BEV將成為最有效的解決方案;隨著電池成本的下降，它們的份額將從2020年的接近2%迅速擴(kuò)大到2025年的8%。
由于歐洲法規(guī)對(duì)BEV提供了倍增效應(yīng)，歐洲市場(chǎng)電動(dòng)車的發(fā)展將呈現(xiàn)不同的軌跡，純電動(dòng)汽車有望成為實(shí)現(xiàn)歐盟當(dāng)前和預(yù)計(jì)任務(wù)的最有效方式。
雖然燃油車仍將繼續(xù)保持最大的市場(chǎng)份額，但預(yù)計(jì)BEV的份額將從2020年的1%增加到2025年的13%，而所有其他xEV的份額將從5%上升到18%。
在此期間，汽油車和柴油車的份額將從93%下降到68%，柴油車的份額下降最快。
TCO趨于平價(jià)，細(xì)分市場(chǎng)有望不斷涌現(xiàn)
隨著動(dòng)力電池成本的進(jìn)一步降低，新能源汽車的使用成本和生產(chǎn)成本不斷接近甚至低于傳統(tǒng)燃油車，即實(shí)現(xiàn)使用全成本平價(jià)(TCO平價(jià))和生產(chǎn)成本平價(jià)(costofproductionparity)，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)因素切換為市場(chǎng)競爭力。
對(duì)影響TCO的各項(xiàng)因素進(jìn)行敏感性分析，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)TCO影響最顯著的因素主要是年運(yùn)營里程和燃油價(jià)格。
當(dāng)年運(yùn)營里程增加一倍至30000公里/年時(shí)，兩種車的TCO接近，當(dāng)進(jìn)一步增加至45000公里/年時(shí)，電動(dòng)車的TCO將比燃油車低4萬元。燃油價(jià)格對(duì)于二者TCO的影響也比較明顯，當(dāng)油價(jià)從7.5元/升下降20%時(shí)，燃油車的TCO優(yōu)勢(shì)將擴(kuò)大至4.8萬元，當(dāng)油價(jià)上升20%時(shí)，燃油車的TCO優(yōu)勢(shì)將收窄至2.2萬元。
這個(gè)結(jié)果與BCG的研究成果相一致。BCG的研究結(jié)論認(rèn)為，對(duì)汽車TCO影響最大的因素包括燃料價(jià)格、購置價(jià)格、年運(yùn)營里程。
從全球范圍內(nèi)來看，按照使用全成本衡量，中國市場(chǎng)將率先成為電動(dòng)車使用成本平價(jià)的區(qū)域市場(chǎng)。
對(duì)于某些細(xì)分市場(chǎng)，如年行駛里程超過平均值的出租車、網(wǎng)約車等行業(yè)，使用電動(dòng)車已經(jīng)更具經(jīng)濟(jì)性。
BCG預(yù)計(jì)，2020-2025年期間電動(dòng)車將實(shí)現(xiàn)TCO平價(jià)，到2025年純電動(dòng)車的滲透率將達(dá)6%，到2027年前后將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本平價(jià)，到2030年純電動(dòng)車的滲透率將達(dá)到14%。
受此影響，2018-2020年動(dòng)力電池的復(fù)合增速超過20%，2018-2030年動(dòng)力電池的復(fù)合增速將達(dá)到29%，動(dòng)力電池行業(yè)需求在未來十年中將呈現(xiàn)極高的成長性。
生產(chǎn)者平價(jià)開啟消費(fèi)驅(qū)動(dòng)新時(shí)代
進(jìn)一步地，如要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車加速替代，需要滿足的前提條件是電動(dòng)車的生產(chǎn)成本低于同檔燃油車。
據(jù)不同機(jī)構(gòu)估算，到2025-2030年間，動(dòng)力電池的價(jià)格將降至50-70$/kWh，屆時(shí)電動(dòng)車的生產(chǎn)成本將低于燃油車，新能源汽車真正邁入“生產(chǎn)者平價(jià)”階段，供需兩側(cè)都有動(dòng)力推動(dòng)汽車電動(dòng)化加速發(fā)展。
BCG預(yù)計(jì)到2025年，全球6%的汽車銷量由純電動(dòng)車占據(jù)，到2030年該比例將提升到14%，MorganStanley的預(yù)測(cè)值分別為9%和16%，UBS則預(yù)測(cè)2025年純電動(dòng)車和PHEV合計(jì)占比達(dá)到13.2%，到2040年以后各機(jī)構(gòu)一致認(rèn)為電動(dòng)車將成為汽車市場(chǎng)的主要部分。
盡管各家機(jī)構(gòu)對(duì)于滲透率提升的速度預(yù)期有所不同，但即使按照最悲觀的假設(shè)，2025年全球新能源汽車的年銷量也將數(shù)倍于2017年銷量，動(dòng)力電池的需求量也將隨之成倍增長。
據(jù)初步估算，假如2025年全球純電動(dòng)車銷量占比達(dá)到6%，PHEV銷量占比達(dá)到2%，按照2種車型帶電量分別為55kWh和15kWh計(jì)，2025年動(dòng)力電池需求量將超過580GWh，到2030年總需求將超過1300GWh，2018-2030年12年復(fù)合增速接近30%。
對(duì)于中國市場(chǎng)而言，根據(jù)工信部等部門的規(guī)劃，到2020年國內(nèi)的新能源汽車保有量將達(dá)到500萬輛，當(dāng)年實(shí)現(xiàn)新能源汽車銷量200萬輛，占汽車年度銷量的12%左右，假設(shè)新能源汽車平均帶電量為45kWh，則2020年動(dòng)力電池需求量將達(dá)90GWh，對(duì)應(yīng)2018-2020年需求復(fù)合增速達(dá)到33%。
隨著電池成本的進(jìn)一步下降，新能源汽車的滲透率持續(xù)提升，假設(shè)2025年和2030年滲透率分別達(dá)到15%和20%，2020-2030年電池需求量的復(fù)合增速將仍達(dá)到20%以上。
可以說，無論是國內(nèi)市場(chǎng)還是全球市場(chǎng)，動(dòng)力電池行業(yè)都是成長空間和成長速度兼具的優(yōu)質(zhì)行業(yè)。
儲(chǔ)能:應(yīng)用前景無限，市場(chǎng)即將破曉
應(yīng)用場(chǎng)景多元，需求空間廣闊
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是由需求側(cè)決定的實(shí)時(shí)平衡系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為典型的枝葉型結(jié)構(gòu)，分為“發(fā)電-輸電-配電-用電”等環(huán)節(jié)，由于當(dāng)前儲(chǔ)能成本仍然較高，儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)所扮演的角色比較局限。
近年來，隨著風(fēng)電、光伏等不穩(wěn)定電源的占比快速提升，以及越來越多的分布式電源從配網(wǎng)側(cè)接入，維持電網(wǎng)安全的挑戰(zhàn)越來越大，對(duì)于儲(chǔ)能的需求也日益迫切。
儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景非常多樣，在電力系統(tǒng)發(fā)輸配售四個(gè)環(huán)節(jié)均能發(fā)揮巨大的作用。
在發(fā)電側(cè)，儲(chǔ)能主要用于可再生能源的移峰;在輸配電環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能可以發(fā)揮區(qū)域調(diào)頻的功能，部分國家調(diào)頻市場(chǎng)開放，采取競價(jià)機(jī)制，電池儲(chǔ)能的參與度較高，但調(diào)頻市場(chǎng)的總?cè)萘坑邢?。國?nèi)市場(chǎng)，儲(chǔ)能主要是通過輔助火電機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻，提高火電調(diào)頻響應(yīng)速度;
在用電側(cè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以顯著提高供電的穩(wěn)定性。
根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模175.4GW，同比增長4%。
其中抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比最高為96%，較上一年下降1個(gè)百分點(diǎn);電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為2926.6MW，同比增長45%，占比為1.7%，較上一年增長0.5個(gè)百分點(diǎn)。
在各類電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)占比最大，超過75%。
2017年，全球新增投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為914.1MW，同比增長23%。新增規(guī)劃、在建的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為3063.7MW，預(yù)計(jì)短期內(nèi)全球電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模還將保持高速增長。
截至2017年底，中國已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模28.9GW，同比增長19%。抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比最大，接近99%，但較上年有所下降。
電化學(xué)儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為389.8MW，同比增長45%，所占比重為1.3%，較上一年增長0.2個(gè)百分點(diǎn)。在各類電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)占比最大，比重為58%。2018年上半年國內(nèi)新增鋰電池裝機(jī)100.2MWh，同比增長133%。
應(yīng)用場(chǎng)景方面，2017年全球新投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，33%應(yīng)用于集中式可再生能源并網(wǎng)，26%應(yīng)用于輔助服務(wù)領(lǐng)域，其他份額則流向電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)和用戶側(cè)的場(chǎng)景;
國內(nèi)則以用戶側(cè)領(lǐng)域應(yīng)用為主，2017年達(dá)到全部新增投運(yùn)量的59%，其次是集中式可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域，份額達(dá)到25%，輔助服務(wù)的份額約16%。
儲(chǔ)能行業(yè)有著巨大的市場(chǎng)前景?？稍偕茉床⒕W(wǎng)方面，隨著并入配電網(wǎng)的分布式能源(光伏、風(fēng)電等)日益增加，既有電源與新并網(wǎng)的分布式電源之間的相互影響對(duì)于電網(wǎng)管理和運(yùn)營而言構(gòu)成巨大的挑戰(zhàn)，由于分布式電源的穩(wěn)定性較差，其電網(wǎng)滲透率的進(jìn)一步提高將對(duì)電網(wǎng)的平衡增加額外成本，儲(chǔ)能系統(tǒng)在今后的電力系統(tǒng)中將扮演愈發(fā)重要的作用。
近年來我國每年新增風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量達(dá)到50GW以上，按照2小時(shí)配比，即存在100GWh的潛在需求空間。
調(diào)頻的儲(chǔ)能需求空間也比較大，國家電網(wǎng)中心專家表示，預(yù)計(jì)未來五年國內(nèi)儲(chǔ)能調(diào)頻裝機(jī)量將保持8%的年均增長率，每年僅調(diào)頻需求就達(dá)2GW左右。
其他場(chǎng)景的應(yīng)用更加廣泛，以基站為例，中國鐵塔股份有限公司目前在全國范圍內(nèi)擁有近200萬座基站，備電需要約44GWh，60萬座削峰填谷電站需要電池約44GWh，50萬座新能源站需要電池約48GWh，合計(jì)需要電池約136GWh。
此外，以存量站電池6年的更換周期計(jì)算，每年需要電池約22.6GWh;以每年新建基站10萬個(gè)計(jì)算，預(yù)計(jì)新增電站需要電池約2.4GWh，合計(jì)每年需要電池約25GWh。
鋰電池儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)明顯，成本下降已接近臨界點(diǎn)
在新近發(fā)展的各項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰電池儲(chǔ)能在能量密度、功率密度、循環(huán)次數(shù)、成本等方面的綜合優(yōu)勢(shì)極為突出，也成為近年來新增儲(chǔ)能容量的最主要來源。
2017年全球新增儲(chǔ)能電池容量914.1MWh，其中鋰離子電池占比達(dá)93%;國內(nèi)新增儲(chǔ)能電池容量100.4MWh，其中鋰離子電池占比達(dá)58.5%。
制約鋰離子電池進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙在于其相對(duì)較高的成本。
2010年前后儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本高達(dá)11元/kWh以上，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能度電成本(Levelizedcostofenergystorage,LCOS)超過2元/kWh，到2017年儲(chǔ)能電池的成本已降至2元/Wh以下，加上PCS等全系統(tǒng)成本約2.6元/Wh，對(duì)應(yīng)的LCOS為0.6元/kWh，與我國的峰谷電價(jià)差接近，部分削峰填谷項(xiàng)目已初步具備經(jīng)濟(jì)性。
隨著電池系統(tǒng)成本的不斷下降，儲(chǔ)能的LCOS有望降至0.3元/kWh，在更多應(yīng)用場(chǎng)景都有使用價(jià)值，儲(chǔ)能系統(tǒng)容量也將進(jìn)入快速增長期。
據(jù)BNEF估計(jì)，到2024年全球電化學(xué)儲(chǔ)能電池容量將超過81GWh，為2016年累計(jì)容量的10倍，10年復(fù)合增長率達(dá)38%。
國內(nèi)方面，據(jù)CNESA估計(jì)，到2020年我國儲(chǔ)能設(shè)備容量將達(dá)到41.99GW，其中電化學(xué)儲(chǔ)能容量達(dá)到1.78GW，達(dá)到2017年底電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量的4.5倍，對(duì)應(yīng)新增鋰電池需求達(dá)2.6~5GWh。
值得一提的是，當(dāng)前以磷酸鐵鋰、三元等新材料為主的動(dòng)力電池，在儲(chǔ)能市場(chǎng)十分受歡迎。
與傳統(tǒng)鉛酸電池相比，鋰電池具有更高的能量密度，以三元鋰電池為例，一臺(tái)40尺集裝箱可最多放置4.8MWh鋰電池，并且集成HVAC、FFS、BMS、通訊保護(hù)等輔助單元。
同時(shí)，相較于傳統(tǒng)的鉛酸電池，鋰電池對(duì)溫度適應(yīng)性更強(qiáng)，更適合戶外的儲(chǔ)能需求。此外，儲(chǔ)能電池還可以采用退役的動(dòng)力電池梯次利用，降低成本的同時(shí)也能有效解決動(dòng)力電池退役后的處理問題，成為國家鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。
長壽命和高安全性要求有利于集中度提升
汽車動(dòng)力電池對(duì)于電池的功率和能量要求較高，而儲(chǔ)能電池則更偏重于安全和壽命等方面，而且在不同工況下對(duì)于產(chǎn)品性能也有不同的要求?？傮w而言，電池的安全、循環(huán)壽命和日歷壽命、價(jià)格和存儲(chǔ)效率等因素是儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)先考量的性能。
安全性方面，由于鋰電池儲(chǔ)能電站的電池容量較大，一個(gè)系統(tǒng)往往包括成千上萬個(gè)電芯，出現(xiàn)熱失控的概率更高，造成的后果也更加嚴(yán)重，一旦某個(gè)電池出現(xiàn)熱失控，很容易導(dǎo)致電池系統(tǒng)的整體失控，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于鋰電池的安全性能有極高的要求。
2017年年初以來，韓國的儲(chǔ)能項(xiàng)目共發(fā)生7起起火事故，共影響到78MWh的項(xiàng)目容量，占韓國所有項(xiàng)目容量的3%，2011年以來受起火事故影響的電廠級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量達(dá)11個(gè)，發(fā)生事故的多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)都采用了同一廠家的鎳鈷錳三元電池。
此外，為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)在整個(gè)壽命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性，儲(chǔ)能系統(tǒng)還必須保證幾千次的充放電循環(huán)和大于10年(甚至到20年)的壽命。
電池系統(tǒng)的安全性和壽命與材料路線和電池廠商的生產(chǎn)能力高度相關(guān)。
技術(shù)方面，目前汽車動(dòng)力電池已全面轉(zhuǎn)向鎳鈷錳三元體系，該體系的能量密度和工作電壓較高，但大規(guī)模集成存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，而且循環(huán)壽命最多僅有3000次左右，并不能很好的滿足儲(chǔ)能需求。
與此相比，磷酸鐵鋰電池則表現(xiàn)出非常好的穩(wěn)定性，即使在高達(dá)300°C的溫度下都不會(huì)導(dǎo)致熱分解反應(yīng)，并在電池單體測(cè)試中表現(xiàn)出全面卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，在整個(gè)壽命周期內(nèi)容量衰減都很低。
將磷酸鐵鋰與鈦酸鋰(LFP-LTO)作為正負(fù)極材料的電池單體循環(huán)壽命甚至超過20000次，預(yù)計(jì)隨著鋰電池儲(chǔ)能應(yīng)用規(guī)模的日益擴(kuò)大，安全性相對(duì)更高的磷酸鐵鋰電池有望得到更廣泛的應(yīng)用。
生產(chǎn)能力方面，儲(chǔ)能電池的安全隱患主要來自生產(chǎn)過程中各種誤差的累積，提升安全性主要依賴廠商對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程一致性的把控。儲(chǔ)能對(duì)于安全性的高要求更有利于一線技術(shù)實(shí)力有優(yōu)勢(shì)的企業(yè)，預(yù)計(jì)該領(lǐng)域的市場(chǎng)份額將會(huì)比較集中。
報(bào)告來源：東方證券（彭翀 盧日鑫 李夢(mèng)強(qiáng) ）
