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储能风口下的“钠”机遇

2022-08-08 09:41:18 偲睿洞察,钛媒体   作者: 冯天放  

本就火热的新能源赛道中,又迎来了储能这个破局者。

今年4月开始,储能板块共有21个个股股价翻倍,更有甚者涨幅超过200%。

作为“双碳”战略的重要布局,储能行业在近年受到资本和产业的热捧,其最大的原因还是来自于政策。

业内人士认为,“2021年4月是储能行业实现从平缓发展到跨越式发展的转折点”。彼时,国家发改委、能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,提出到 2025 年,实现3000万kW的储能目标,实现储能跨越式发展;到 2030 年,实现新型储能全面市场化发展。

这一下就给储能行业的发展明确了目标和方向,于是,相关厂商纷纷涌入,想在这个蓝海里分一杯羹。

然而,当前我国储能行业仍面临成本高、经济效益差的难关。基于此,一个新兴的产业——钠离子电池,试图帮助突破这个瓶颈,围绕钠电池的研究和产业化也正有条不紊地进行。

去年8月,工信部首次明确要推动钠离子电池产业化发展,促进其规模化、低成本化。产业方面,近两年专注于钠电池研发生产的高科技企业如雨后春笋般萌芽。资本上,钠电池赛道的融资事件数量逐年攀升,二级市场钠电池板块也几次拉升走强,今年以来,相关个股如容百科技涨近10%、彭辉能源涨超50%、华阳股份涨超80%。

有人说,钠电池规模化后成本低廉、安全性高,将成为锂电池的有效替代品;也有人说,钠电池能量密度低、循环寿命差,且产业链仍不完善,不会形成气候。

那么,储能发展面临的成本难题,“钠”是可行的解法吗?钠离子电池的发展又到了哪一步?未来的关键竞争点在哪?

01、储能难题的“钠”解法

指导意见发布后,国家、地方各层面相继颁布储能行业具体发展规划、管理规范、配置要求:

政策的支持,掀起了储能行业的大热。民生证券预测,2022-2025年,中国新增储能装机量将分别达到约13、29、48、103GWh,CAGR约为104.5%。

根据中国化学与物理电源行业协会数据,目前,抽水储能仍是全球电力储能的主要方式,占比超86%。而电化学储能作为新型储能方式,由于其较高的能量密度和功率密度,且不受地理条件限制,虽在总量上仅占10.3%,但在新增储能装机中已占近58%,且年复合增长率达114%,当之无愧地成为储能未来发展方向。

然而,储能大热的背后,也埋藏着亟待解决的问题——降本。

中国化学与物理电源行业协会储能应用分会数据显示,当前我国电化学储能电站度电成本为0.6-0.8元/ kWh,而抽水蓄能电站度电成本仅为0.21-0.25元/ kWh。分会秘书长刘勇表示,正是极高的价格,使新型储能方式在我国难以铺开,落后的抽水蓄能在新增项目中仍占绝对多数。

储能行业具有高度价格敏感性,这也决定了,成本将是驱动储能大规模铺开的核心因素。

储能的需求方分为发电侧、电网侧、用户侧,三者的核心功能和收益模式不尽相同。

(储能应用场景分类,图源:东吴证券)

从发电侧角度,民生证券测算,储能设备单位成本每瓦时增加0.1元,光伏配储内部收益率就会下降约0.21%。东吴证券测算,若循环次数为7000次,配储后电站成本从4.8元/W降至3元/W,其内部收益率将从1.73%增加到13.24%。

从用户侧角度,以峰谷价差套利为例,电价差影响项目收益,储能系统价格影响项目成本。在电价差不变的情况下,储能系统价格便成了激励用户安装储能系统的唯一因素。

从储能系统成本构成上看,电池成本占比最高,达60%。因此,储能系统成本下降的关键是电池环节的降本增效。

相较于其他体系电池,锂离子电池凭借安全性、循环寿命等方面的优势,是当前多数储能系统的选择。在2021年中国电化学储能新增项目中,锂离子电池装机规模为1830.9MW,占比达99.3%。

而资料显示,2021年以来,电池级锂材料价格持续走高。从2021年1月到2022年5月,电池级碳酸锂月均价从63098元/吨上涨至476003元/吨,涨幅654.4%。

锂材料价格暴涨,让下游的锂电池厂商和应用领域纷纷表示“顶不住”。而这,也间接推动了一个新产业的兴起——钠离子电池。

钠离子的地壳丰度约为2.36%,分布均匀,且可通过海水制备钠盐;反观锂离子的丰度仅为0.002%,且分布极不平衡。因此,钠在储量上的优势直接决定了钠电池材料成本的低廉。

另外,在传统锂离子电池中,由于锂与铝易发生合金化反应,因而在集流体上需使用价格高昂的铜箔(100-110元/kg)。而在钠电池中,正负集流体均可采用相对廉价的铝箔(30-35元/kg),使其成本进一步下降。

基于此,我们可以估算当钠电池大规模铺开后,将会给对应电池节省的材料成本。

综合正负极、集流体、隔膜、电解液等原材料,锂电池(铁锂方案)的综合成本介于0.5-0.7元/Wh,而钠离子电池的综合成本则有望达到0.2-0.4元/Wh。

彭博新能源财经数据显示,随着锂电行业的进一步规模化发展,其材料价格预计还有20%-30%的下探空间。那么,锂电池的综合成本则可降至0.35-0.49元/Wh。

经计算得出,若钠离子电池形成产业规模化,其原料成本可以较锂离子电池节省18%-43%。

除成本这一“硬指标”外,钠离子电池在安全性、高低温性能上也有显著的优势,生产工艺更是与锂电池高度重合。在能量密度上,钠电池虽不及锂电池,但仍有很大的重合空间,适用于储能系统。

因此,在锂电成本高企的当下,钠电池作为终端厂商的重要“战略储备技术”,弥补锂电的劣势,也就不难解释了。

02、黎明前夕的钠电池市场

从政策上看,这两年已经到了纳电池产业化的快速发展期。

去年8月,工信部表示,在“十四五”期间将钠离子电池技术列为子任务,推动其规模化、低成本化,提升综合性能。这也是工信部首次明确要推动钠离子电池产业化发展,对钠电池在储能市场的推广具有重要意义。

今年4月,国家发改委、能源局也提出,要推动多元化技术开发,开展钠离子电池等关键核心技术、装备和集成优化设计研究。

一级市场的“纳电池”概念早已热了起来:

据统计,2020年以来,钠离子电池赛道共发生了37起融资事件,投资标的中既有专注于钠电池研发与生产的高科技企业(以中科海钠、钠创新能源、众钠能源为代表),又有铅酸电池、锂电池行业的老牌企业(以宁德时代、圣阳股份、欣旺达为代表)。也正是这两类企业,构成了当前钠电池赛道的主要版图。

在这些企业中,各自的技术路线和优势并不相同。

中科海钠的优势在于中科院物理所清洁能源实验室的技术背书。在电极材料探索方面,其在正极上采用不使用贵金属的层状氧化物钠铜铁锰,在负极上采用其与中科院自主研发的高温裂解无烟煤,且均已得到海内外的认证。

成立于2021年1月的“钠电池新锐”众钠能源,在正极上则专注于聚阴离子技术路线的深度攻关,目前已经成功开发出3款钠离子电池正极材料的全套制备技术。

而老牌厂商宁德时代在正极材料上选择的是克容量较高的普鲁士白材料,在负极上则开发了具有独特孔隙结构的硬碳材料。

业内普遍认为,当下的钠离子电池处于产业化早期,竞争格局未定,材料和技术仍有优化空间。

但是,还是有一些企业跑在了前面。

据统计,目前国内有至少9家企业研发出可用的钠电池产品。从专利数量上看,宁德时代、中科海钠两家最为领先,分别占有32件和18件专利。

在研发中,区分不同企业技术路线的,也是当前钠电池面临的最大困难,在于正极材料的选择。

正极材料是影响电池能量密度、循环寿命等性能的决定因素。在目前行业中共有三种技术路线:过渡金属氧化物(中科海钠、钠创新能源路线)、普鲁士蓝类化合物(宁德时代路线)和聚阴离子型化合物(众钠能源路线)。

综合研究得知,三种技术路线各有所长,并无明显的优劣之分,且均已有产品面世。但在已有投产下线的13家企业中,选择层状金属氧化物和普鲁士蓝类路线的企业数量明显多于聚阴离子类路线企业。

在产业化方面,目前大部分企业还处于小规模试产阶段,如宁德时代、彭辉能源、立方新能源等已成功研发产品的企业都还未形成用于投产的完整产业链。

不乏也有极少数企业率先实现了客户签约、大规模投产甚至出货。比如,中科海钠于今年投产全球首条钠离子电池规模化量产线,总规划产能5GWh;贲安能源于今年中标海外20MWh水系钠盐电池供货合同和泰国电力皇室工厂光储一体化示范项目。

然而,初创企业虽研发速度快,但在产业化上仍面临独立大规模生产能力较弱的共性挑战。以中科海钠为例,无论是材料还是电芯产线,在现阶段都要与外部产业方进行合建。如其第一条产线,就是与三峡能源、安徽阜阳政府成立公司合作建设的,其中,中科海钠负责提供技术,三峡能源负责搭建产线。

从几家头部厂商的动作和规划中可以预见,钠电池的大规模量产和商业化预计会开始于2023年,应用领域以储能和低速电动车为主。而在那时,钠离子电池产业,将迎来什么样的竞争格局?

03、“一超多强”or“群雄割据”?

在预测钠离子电池行业格局之前,我们不妨先复盘锂电池的产业现状。

在锂电市场,下游“一超多强”的格局已然形成。数据显示,宁德时代占据了今年1-6月中国动力电池装车量的47.67%,亚军比亚迪占比21.59%,还不到“宁王”的一半。

宁王所以成为宁王,除了本身的技术优势之外,还可以换个角度去审视:

《竞争优势:透视企业护城河》一书中提到,企业真正的护城河,来自供给侧竞争优势与需求侧竞争优势的相互作用,也即,规模经济效应与客户锁定的有机结合。前者表示企业有持续的低成本禀赋,后者意味着强客户粘性,能加固规模经济效应。

锂电池下游赛道,天然适合企业形成强护城河。

从供给侧看,宁德时代虽为电池制造商,但近年来其业务布局早已不止电池制造那么简单。据统计,早在2020年,宁德时代的触角早已伸向囊括原材料矿产、电池材料、电池应用、终端产品运营的全产业链业务,布局方式包括投资参股、收购、成立子公司等。

(宁德时代上游布局情况,图源:华安证券)

在锂电上游材料价格暴涨的近年,由于全产业链尤其是上游核心原料的布局和把控,宁德时代身上的“规模经济效应”愈发突出。据公开数据测算,其近三年的单位材料成本均保持在电池巨头孚能科技的80%左右。

从需求侧看,“客户锁定”效应十分突出。新能源汽车的电池规格多样,从特斯拉的圆柱电池、LG等企业的软包电池、方形电池,到比亚迪的刀片电池,各家生产的电池性能也各有千秋,因此当车企与某一电池厂商“深度适配”,再想“解绑”,成本不可谓不高。于是,与车企形成“客户绑定”,进一步加固了宁德时代的“规模经济效应”优势。

由此,锂电池行业规模经济效应+强客户锁定,造就了“宁王”。

那么,钠电池市场,也会形成锂电池般“一超多强”的格局吗?

首先,从需求侧讲,业界普遍认为,由于钠电的能量密度有限,其未来主要应用将是储能及两轮电动车市场。在这两个领域,不同于新能源汽车动力电池的标准化难,电池的规格、技术要求等具有严格的国家标准,电池需求具有高度标准化特点。目前,终端客户与电池厂商也没有形成“绑定”的趋势。因此,钠电池厂商较难形成锂电市场的强“客户绑定”。

而从供给端审视,理论上,钠离子电池的投产成本将低于锂离子电池。

偲睿咨询对比了两种路线当前的投产成本:

根据中科海纳披露,其于今年7月新投产的1GWh钠离子电池生产项目,总投资5.88亿元;

同样在今年上半年,传艺科技披露公告称,其正规划建设钠离子电池项目,一期2GWh产能需投入的装修及设备成本约10亿元,二期8GWh产能需投入的装修及设备成本约40亿元,也即,单位GWh纳电池产能建设成本5亿元,与中科海纳所耗成本类似。

作为对比,锂电池以亿纬锂能为代表,今年其在云南省玉溪高新区签订的《投资协议》,将建设10GWh动力储能电池项目,总投资30亿元;在荆门市投资126亿元新建锂电池项目,其中48GWh动力储能部分,总计耗资88亿元。

折合成单位成本,当前动力电池储能单位GWh建设成本不超过3亿元,略低于当前钠离子电池的投建成本。

然而,考虑到当前钠离子电池产业还未开启规模化,以及丰富的纳资源禀赋下,钠获取成本更为低廉等因素,纳电池还有很大的成本下探空间,其固定成本将更低。

而更低的固定成本也就意味着,纳电池规模经济效应也将不如锂电池般突出。

总结来说,供需两侧的特性决定了,钠离子电池企业要形成强护城河,难度将比锂电池更甚。相比于锂电池下游“一超多强”的局面,钠电池下游“群雄割据”,或许是更有可能的行业格局。

而从中上游来看,钠电池产业与锂电池有不少相似性。

与锂电池类似,纳电池上游为化工原材料供应商,中游为电池原材料供应商,下游则是电池厂商。

(钠离子电池产业链,图源:国信证券)

在各环节中,由于钠锂电池结构的相似性,下游电池制造、组装工艺与锂电池技术几乎重合,可以直接使用。

中游方面,钠电池在集流体、电解液、隔膜等材料上也均可直接使用现有锂电池产业链,与锂电不同的,只在正负极材料的选取。正极公司中,如上文所言,共有三种主流技术路径,其中容百科技、振华新材进展较为显著。负极公司中,主要选择软碳、硬碳两种材料,其中中科海钠(软碳)、宁德时代(硬碳)、贝特瑞(软硬碳兼产)已开始量产。

上游方面,虽然所需的材料与锂电截然不同,但制备的公司仍主要为传统基础化工龙头。在锂电时代,由于锂价暴涨,以西部矿业、盐湖股份及赣锋锂业为首的上游锂矿企业成为最大受益者,去年全年及今年一季度平均每家企业利润翻了11倍。但在钠电时代,由于钠盐价格的下降,预计产业链的主要利润分配将不会倾向上游。上游企业若想提高话语权,向新能源方向转型、控制成本与研发优质提纯技术将成为上游企业的制胜关键。

因此,若想在黎明之后在钠电时代“割据一方”,精准把握全产业链中的关键位置,如上游提纯技术、中游正负极材料制备,形成成本壁垒,将成为钠电池厂商的解题思路。




责任编辑: 李颖

标签: 储能行业 锂离子电池

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