同樣是新能源,上述幾個行業(yè),既有共性與融合,也有其獨特的發(fā)展路徑與特點。本文作者試圖從技術(shù)路線、發(fā)展路徑、潛力空間、數(shù)據(jù)測算等多個維度就新能源涉及的多個行業(yè)進行剖析。
鋰電池領(lǐng)域投資還有機會嗎?
2021年寧德時代(CATL)的全球市場份額將進一步攀升,比亞迪刀片電池批量供應(yīng),刀片一出安天下。預(yù)計前五大:寧德時代(CATL)、LG、松下、比亞迪、三星會占據(jù)全球市場份額的85%以上,前十名占據(jù)95%的份額。鋰電池行業(yè)既是資金密集型行業(yè),又是技術(shù)密集型行業(yè)。
鋰電池行業(yè)競爭比光伏更加慘烈,光伏設(shè)備投資也會面臨技術(shù)路線和成本之爭,但是一般不會清零。而鋰電如果沒有合適的客戶和過硬的產(chǎn)品,極有可能面臨設(shè)備投資打水漂,這方面已經(jīng)有案例出現(xiàn)。
本質(zhì)上光伏產(chǎn)品及組件相對標準化同質(zhì)化,一線品牌和一般產(chǎn)品差異不大,很難賣出產(chǎn)品溢價;而鋰電池涉及到電化學(xué),易學(xué)難精,一線產(chǎn)品往往比一般產(chǎn)品溢價5%以上,有些細分產(chǎn)品甚至?xí)鼧O端;導(dǎo)致有效優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能嚴重不夠,差的產(chǎn)品即使低價也無人問津。
關(guān)于磷酸鐵鋰和三元:寧德時代董事長曾毓群認為,磷酸鐵鋰電池的增長速度會非???,因為它比較便宜。隨著充電樁越來越多,電動汽車的續(xù)航里程就不需要那么長。“沒開過電動車的人比較焦慮,真正開過的人就不大焦慮,所以應(yīng)該來說磷酸鐵鋰比例會逐漸的增加,三元占比會減少。”
隨著磷酸鐵鋰占有率提高,現(xiàn)階段再布局鋰電池首先得明確產(chǎn)品定位,確保產(chǎn)品有市場機會,市場得精準細分,專注做好一款磷酸鐵鋰動力電芯兼顧儲能可能有大的市場機會。
磷酸鐵鋰的巨大想象空間不僅體現(xiàn)在對續(xù)航要求較低的乘用車上,更大空間在對壽命要求更高的商用車領(lǐng)域,儲能領(lǐng)域。
電池是能源的儲存介質(zhì),大能源領(lǐng)域本質(zhì)是成本為王,效率優(yōu)先;光伏、鋰電概莫如是。
像早年的光伏領(lǐng)域,2016年前都是成本更低的多晶硅片電池占據(jù)主流,一度市占率超過85%。在光伏巨頭隆基持續(xù)產(chǎn)業(yè)投入的影響下,金剛線切割硅片工藝異軍突起,徹底打破單晶硅片成本瓶頸,2020年單晶市占率超過85%。在下一代大硅片,薄片化工藝趨勢下,N型單晶topcon工藝將引領(lǐng)下一代光伏技術(shù)變革,單晶將淘汰掉多晶硅片;N型topcon電池與HJT電池之爭,同樣基于成本考慮,topcon將成為下一代光伏電池主流;
主要考慮以下三方面因素:1、即使量產(chǎn)情況下,設(shè)備投資HJT是topcon的2倍左右,而且老產(chǎn)線沒有辦法改造,所有產(chǎn)線得重置,這是所有巨頭們最頭疼的;2、HJT及topcon效率相當(dāng),在疊加鈣鈦礦方面機會均等(鈣鈦礦市場機會尚未出現(xiàn)),需處決于鈣鈦礦的成本和方案;3、耗材成本HJT的銀漿遠遠高于topcon,topcon漿料未來有可能全面使用更低成本漿料,成本差距會更加巨大。
電動車領(lǐng)域的電池情況稍微溫和些,三元和鐵鋰,不存在誰淘汰誰,基于用戶多元化選擇。
三元能量密度更高,體積更小,低溫性能更好,將在部分高端車型始終占據(jù)一席之地。而磷酸鐵鋰以低成本長壽命等特性快速搶占其他其他市場,尤其以電動重卡,工程機械,儲能領(lǐng)域最為矚目。
鋰電池產(chǎn)銷瘋狂擴張的十年
2021年將是大力出奇跡的一年,電動車及動力電池領(lǐng)域?qū)⒂瓉砦磥硎暝鲩L最快的一年,也是行業(yè)巨擘瘋狂布局奠定江湖地位的一年;之前的各種預(yù)測都有可能出現(xiàn)極大偏差。半年前筆者曾做過一個預(yù)測,回頭看行業(yè)已經(jīng)發(fā)生重大變化,新能源替代的腳步,正以大家難以估量的速度在加速替代;我們通常會高估1-2年的變化,而低估未來10年的變化,確實替代的速度將更加猛烈。
2021年動力電池出貨量,全球大概率超過350gwh,比2020年增長150%,全球電動車2021年出貨量達到600萬輛以上,中國市場有機會成倍增長到250萬臺,發(fā)展勢不可擋。筆者之前調(diào)研到部分廠家出貨量甚至增長3-500%,磷酸鐵鋰用量接近60%,這種驚人的發(fā)展速度可能持續(xù)一段時間。鋰電前5名,甚至前10名都在瘋狂布局產(chǎn)能。
2025年,全球電動車占有率超過35%,達到3000萬輛,按平均60度/車計算,電池用量達到1800gwh,C公司產(chǎn)能可能達到1000gwh,巨頭正式步入TWH時代。儲能及商用車領(lǐng)域用量估計超過500gwh,三元與磷酸鐵鋰的比例可能接近35:65,磷酸鐵鋰將占據(jù)市場絕對主流。
展望2030年,全球電動車出貨量會整體超過90% ,達到9000萬輛,動力電池用量超過6000gwh,0.6元/kwh,則動力電池市場為3.6萬億人民幣,燃油車無限接近禁售,算上儲能市場鋰電池的出貨量極有可能接近1萬億美元。
光伏+儲能撼動傳統(tǒng)石化能源
2030年,以光伏+儲能為代表的新能源將顛覆整個傳統(tǒng)能源生產(chǎn)的格局!
全面顛覆傳統(tǒng)能源需要解決的問題?實現(xiàn)低成本光伏+低成本儲能,綜合成本低于火電。光伏的系統(tǒng)成本已經(jīng)降到3元/W,部分分布式電站已經(jīng)降到2.35元/W的成本,遙想2007年系統(tǒng)成本達到60元/W,13年時間,成本降到5%;很快磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)降到1元/wh以下,充放次數(shù)可以達到10000次。
2025年光伏系統(tǒng)成本到2元/W,攤到25年折舊加財務(wù)成本,1500小時/年發(fā)電小時數(shù),度電成本0.1元每度電以內(nèi);儲能系統(tǒng)成本低于1元/WH,充放次數(shù)10000次,按15年折舊,度電存儲成本低于0.1元每度,;光伏+儲能系統(tǒng)成本0.2元/kw,2030年成本有望降到0.15元每度電以內(nèi),成本遠低于化石能源。
2020年全球用電量約30萬億度,隨著電動化的迅速發(fā)展,則2030年全社會用電量將達到50萬億度。2030年大概率發(fā)生事件,光伏+儲能可以占領(lǐng)全球電力市場30%,約15萬億度電。按全球范圍發(fā)電條件來看,平均1250小時的年發(fā)電量可以期待,1GW(100萬千瓦)裝機量約12.5億度電。
則15萬億度電,需要總裝機量12000GW,地面裝機占地面積約12萬平方公里。預(yù)測光伏地面系統(tǒng)成本2025年2元/W(組件1元/W);2030年1.8元/W(組件0.8元/W),光伏市場未來需求10年需求,12000*18-=216000億,21.6萬億人民幣。
2040年全球電力需求將達到70萬億度,2040年占領(lǐng)全球電力市場60%,約42萬億度電,需要總裝機量33600GW,2030-2040年得新增21600GW光伏裝機量,地面裝機新增土地面積21萬平方公里。
成本方面,2035年1.6元/W(組件0.7元/W),2040年1.5元/W(組件0.6元/W),整體光伏市場21600*15=32.4萬億人民幣,進入平穩(wěn)發(fā)展期。
2021-2030將是光伏行業(yè)的白金十年。
儲能市場配比
2030年,15萬億度電約需要60%儲能,9萬億度電儲能,平均每天充放1.2次計算,工作按300天計算,需要7.5萬億kwh儲能,需要250億kwh儲能裝機量,約25000GWH。
儲能市場按照均價0.8元/kwh計算,市場總量20萬億,跟光伏市場相當(dāng)并駕齊驅(qū)。
2040年,42萬億度電約需要60%儲能,25.2萬億度電儲能。平均每天充放1.2次計算,工作按300天計算,需要21萬億kwh儲能,需要700億kwh儲能裝機量,約70000GWH;新增45000gwh。
儲能市場按照均價0.65元/kwh計算,市場總量29.25萬億,跟光伏市場體量相當(dāng)。
未來十年毫無疑問是光伏和儲能最為輝煌的十年,誕生的機會不可估量。
氫能市場涌動:風(fēng)光儲聯(lián)合制氫
隆基股份與朱雀投資布局氫燃料,光伏龍頭布局氫燃料,給了大家很多想象空間,光伏+氫能戰(zhàn)略浮出水面,利用越來越廉價的光伏發(fā)電來制備儲存氫氣,既解決了光伏發(fā)展的天花板,也生產(chǎn)出大量可替代石油的清潔能源。日本最近投產(chǎn)了全球最大的光伏制氫項目,國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)陽光電源,隆基抓緊產(chǎn)業(yè)布局。中石油,中石化等傳統(tǒng)能源企業(yè)同樣在加快光伏+儲能+制氫的產(chǎn)業(yè)布局。
實際上最近中東的光伏招標電價以及達到1.04美分/kwh,真是沒有最低只有更低,技術(shù)的迅速發(fā)展大大超過我們的想象,中東地區(qū)的光伏+儲能有可能在2025年達到2美分/kwh,那中國鄂爾多斯高原,青海格爾木地區(qū)2025年光伏+儲能成本將達到2.5美分/kwh,折合0.1625元/kwh,光儲聯(lián)合制氫將大行其道,電解水制氫的直接能源成本將低于10元/KG。
氫能市場將異軍突起,氫能來源廣泛,燃燒性能好且零排放,有望成為碳中和戰(zhàn)略中的核心一環(huán)。氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),約占宇宙質(zhì)量的 75%。氫氣燃燒性能良好,且安全無毒。氫氣空氣混合時可燃范圍大,具有良好的燃燒性能,而且燃燒速度快。
同時氫氣燃燒時主要生成水和少量氨氣,不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、碳氫化合物等,與其他燃料相比更清潔。同時氫氣導(dǎo)熱性能、發(fā)熱值高。氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)高出一般氣體導(dǎo)熱系數(shù)的10倍左右,是良好的傳熱載體。
氫的發(fā)熱值 142,351kJ/kg,是汽油發(fā)熱值的 3 倍,遠高于化石燃料、化工燃料和生物燃料的發(fā)熱值。氫的獲取途徑多、熱值高、燃燒性能好、清潔低碳,更重要的是反應(yīng)后生成的水,又可在一定條件下分解出氫,實現(xiàn)循環(huán)再生可持續(xù)發(fā)展。
氫能的應(yīng)用方向
作為燃料廣泛應(yīng)用于交通運輸行業(yè),用于氫燃料電池或者直接燃燒;供熱:鋼鐵水泥造紙氨氣應(yīng)用或者建筑行業(yè)直接供熱;作為冶金及鋼鐵行業(yè)還原劑還有石化行業(yè)的原材料。水泥行業(yè)燃燒大量的天然氣和煤炭,為了碳減排,需要氫氣來中和二氧化碳生產(chǎn)甲醇。
現(xiàn)階段大量氫氣來源于煤制氫及天然氣制氫,即所謂的灰氫,隨著風(fēng)光發(fā)電成本進一步下降以及電解水制氫設(shè)備成本的快速下降,未來2-3年,綠氫的制備成本可以到10元每公斤,不用儲存加壓,純化直接用于石化行業(yè)作為原料,水泥行業(yè),冶金鋼鐵等行業(yè),需求將暴增。
煤制氫成本約7元每公斤,天然氣制氫約10元每公斤,則綠氫的制備成本接近天然氣制氫,考慮到未來的碳稅和碳交易收益,綠氫將極大的替代現(xiàn)有的煤制氫以及天然氣制氫。
2500萬噸的氫氣存量空間將形成一定替代,新增場景體現(xiàn)在陸地交通運輸場景,海上貨運、郵輪、飛機、水泥、冶金等領(lǐng)域?qū)⑷娌捎脷錃狻?/p>
氫氣用途展望:低成本氫氣除氫燃料電池車輛使用,石油化工,煉鋼等都將得到更大規(guī)模使用。
工業(yè)副產(chǎn)氫的熱值價值相當(dāng)于12元/KG,理論上氫氣終端銷售價格在當(dāng)下這個是底線價格,按氫燃料電池用于交通行業(yè),16度電/kg氫氣的水平,則氫氣轉(zhuǎn)化為電能的價格為每度電0.75元,這個是極限假設(shè)的價格。
如果綠氫的價格可以低于12元/Kg,需要考慮制氫設(shè)備的折舊和效率,需要光伏風(fēng)電的價格低于0.15元/kwh,則氫氣可以摻雜在天然氣管道中,摻雜比例在5-10%,對管道的影響會比較少??梢钥紤]在天然氣管道的周邊建設(shè)大規(guī)模的風(fēng)光互補電站來來聯(lián)合制氫。
這個場景12元/公斤的氫氣如果用在電動車上,通過儲能、運輸、加注到車端成本則可能接近30元每公斤,成本偏高。而直接用于石化,鋼鐵則減少了大量中間環(huán)節(jié)。也可以考慮用在水泥行業(yè)碳捕捉,將二氧化碳+氫氣,制取甲醇。石化,鋼鐵,水泥行業(yè)如果大規(guī)模推廣氫氣應(yīng)用,需求量將不低于1億噸,二氧化碳的減排量更是驚人,極大加快推動碳中和。
按照現(xiàn)階段城市氫氣補貼后的價格一般高于30元/KG,換算成度電成本接近2元/度電,遠遠高于現(xiàn)在的工業(yè)電價:谷電約0.3元/度電,平電約0.6元/度電,峰值約電價1.2元/度。氫燃料電池的使用成本會一直高于鋰電,乘用車用氫燃料電池的必要性大打折扣。
那么,氫燃料電池在交通運輸?shù)氖褂脩?yīng)該在廣闊的長途運輸,商用大卡車,遠洋貨輪,該場景需要能量密度較高的氫燃料。
以商用車領(lǐng)域為例:然而續(xù)航超過300公里的49噸牽引車,配置6組氫瓶+110kw燃料電池系統(tǒng)+130kwh鋰電,整個系統(tǒng)約2.5噸,比傳統(tǒng)天然氣車及柴油車的質(zhì)量多1噸左右。解決方案是氫瓶減重,用全氫燃料電池系統(tǒng)。氫燃料的大規(guī)模使用,最終必須滿足成本低于化石能源,才有機會普及。目前來看任重道遠,而跟純電動拼使用成本尚不具備優(yōu)勢,只能拼場景;如果能夠得到15元/KG的綠色氫氣,長途貨運,遠洋貨輪,煉鋼這些場景則可以大規(guī)模應(yīng)用氫氣。
如何低成本制氫?
光照條件充足的中東地區(qū),可利用光伏+儲能+制氫,考慮到光伏和儲能成本接近2美分/kwh,在中東地區(qū)制氫將變得實際可行。
用高能量密度氫氣來儲存新能源以替代石油資源,將是沙特及中東地區(qū)最大的機會。如果沙特建設(shè)龐大的光伏電站約3000GW,占地面積3萬平方公里,年發(fā)電量可以達到6.3萬億度,考慮到全天候制氫,則60%需要通過鋰電儲能,其中6萬億度電用來電解水制取氫氣,產(chǎn)生1億噸氫氣,10元每公斤的氫氣通過海運將占領(lǐng)全球市場,每年收入1萬億人民幣,與沙特現(xiàn)階段的石油規(guī)模相當(dāng)。
電解海水制氫還可得到副產(chǎn)品氘氚,又是人類終極能源核聚變的主要原材料,實現(xiàn)商用航天的關(guān)鍵。
全球大規(guī)模光伏發(fā)電成本最低為沙特等中東地區(qū),沙特土地面積超過190萬平方公里,有大量的土地建設(shè)光伏系統(tǒng)。傳統(tǒng)石油巨頭可全面轉(zhuǎn)型為新能源巨頭,以提供高能量密度的氫氣為主,2025年沙特光伏成本降到0.8美分/kwh,折合人民幣約5.2分/kwh。沙特氫氣能源成本低于5元人民幣每公斤,全部成本將低于7元/KG,運往全球價格約12元/KG,全球終端銷售價格約12-15元人民幣每公斤。
低于15元/KG的氫氣,在長途貨運,遠洋航海,煉鋼,石化,建材等都將占有一席之地。考慮沙特得天獨厚的地理位置,亞非歐板塊中心,從紅海通過蘇伊士運河運往歐美,馬六甲海峽運往亞太地區(qū)都將具有成本優(yōu)勢。
筆者2018年造訪日本,曾與軟銀孫正義的高參島聰先生交流,島聰提及:孫正義曾經(jīng)構(gòu)想在沙特建設(shè)全球最大的光伏基地,再找中國最好的光伏及鋰電技術(shù)去沙特聯(lián)合設(shè)廠,打造光伏+鋰電的黃金能源組合。生產(chǎn)全世界最便宜的電力通過中國的特高壓技術(shù)建設(shè)涵蓋中亞、東北亞的電力網(wǎng)絡(luò),經(jīng)過伊朗,中亞,中國,將清潔的電力輸送給日本,因為日本的平均電價超過0.2美金/kwh。不得不佩服孫的雄才偉略,異想天開。
光伏電站易建,不過經(jīng)過這么多國家建電力網(wǎng)絡(luò)難度就大了,而光伏儲能制氫則就變得更容易實現(xiàn)了,然后通過遠洋運輸更有可落地性。
很多人會問,中國會成為新能源領(lǐng)域的沙特嗎?中國不一定成為新能源領(lǐng)域的沙特,倒可以成為產(chǎn)業(yè)輸出方;沙特源于獨到的地理位置,如果和中國聯(lián)手有機會在未來的五十年,仍然成為全球的新能源中心。
在于中國目前是全球最大的光伏生產(chǎn)基地,光伏技術(shù)領(lǐng)先全球,光伏技術(shù)具有標準化,可復(fù)制的特點。而且形成了獨立的裝備能力和材料開發(fā)能力,行業(yè)內(nèi)又有普遍后進入者優(yōu)勢,可后發(fā)制人。
那么就可以在中東地區(qū)發(fā)展光伏+鋰電儲能產(chǎn)業(yè),低成本足以改變?nèi)蚰茉锤窬?,同樣中國的鋰電技術(shù)具有跟光伏類似的特點。沙特可以和中國強強聯(lián)手共同發(fā)展光伏及鋰電儲能產(chǎn)業(yè),中國通過技術(shù)輸出在沙特建設(shè)全球最大的光伏基地和光伏儲能電站,沙特利用強大的資本實力實現(xiàn)從石油到新能源的轉(zhuǎn)型。
沙特的光伏產(chǎn)品可以行銷全球,光伏產(chǎn)生的電可以銷售到歐洲及非洲、印度等亞洲缺電國家。光伏制氫可以遠銷亞洲,歐美,沙特有機會成為新的全球能源中心。
中東已經(jīng)在行動!
阿聯(lián)酋三個國有實體組成了阿布扎比氫能聯(lián)盟,將富含化石燃料的酋長國定位于未來綠氫氣的主要出口國,海灣國家已經(jīng)認識到了這種替代燃料的重要性,氫能的開發(fā)在下一步是至關(guān)重要的。從最大的石油輸出國成為最大的氫氣出口國,這樣的機會將刺激沙特阿拉伯以及阿聯(lián)酋,沙特王國已經(jīng)計劃在特大未來城市中建造世界上最大的由光伏和風(fēng)能聯(lián)合制氫工廠,整個城市將是綠色電力,沙特也想實現(xiàn)氫氣出口國的偉大的計劃,他們認為沙特將成為氫氣的全球領(lǐng)導(dǎo)者,給沙特下一個50年機會。
當(dāng)然全世界其他的地方,尤其是光照和風(fēng)電特別發(fā)達的地區(qū),例如澳大利亞也在計劃發(fā)展氫氣,宣布要投資1500億美金用于綠色氫氣的制造;中國的西北地區(qū)正在大力發(fā)展光伏風(fēng)電聯(lián)合制氫。沙特有全球最好的光伏資源,全球的光照時間最長,最長時間甚至可以達到一年2800個小時;如果可以全力以赴的發(fā)展綠色的氫氣,將有機會成為全球最大的綠色氫氣的制造基地,同時成本可以做到全球最低。
總之,平價的新能源將在下個十年惠及全球,實現(xiàn)大部分國家的能源獨立、自由和平。
作者簡介:陳方明,易津資本&博雷頓科技創(chuàng)始人,博雷頓科技正成為電動工程機械、重卡及相關(guān)領(lǐng)域配套儲能的領(lǐng)軍企業(yè)。作為有超過十年風(fēng)險投資經(jīng)驗的專家,在新能源、新材料領(lǐng)域做了深厚布局。
他著眼于高精尖技術(shù),聚焦新能源領(lǐng)域的硬科技,投資過常州聚和、拉普拉斯、凱世通、南通天盛、杭州矚日及量孚等一大批新能源企業(yè)。其中量孚作為磷酸鐵鋰正極材料公司,其利用獨特工藝,一步法合成磷酸鐵鋰,有望將磷酸鐵鋰正極材料成本降低20%。
陳方明是上海市五一勞動獎?wù)芦@得者,他創(chuàng)立的博雷頓獲得了高新技術(shù)企業(yè)、高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、市重點人工智能示范項目、高端裝備首臺套、交通部國家級行業(yè)研究中心、上海市專精特新項目等一系列名號和榮譽。