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2017-2018年動力電池、儲能電池行業研究報告 2018-10-15 10:11:23

摘要:2017年全球新能源汽車銷量超過122 3萬輛,比2016年增長58%,推動全球新能源汽車銷量在全球汽車總銷量當中的占比首次突破1%。

由于政府補貼將在2020年之后退出,市場對于新能源汽車的滲透率和動力電池需求存在疑慮。我們認為,隨著鋰電池成本持續下降,新能源汽車作為消費品的性價比優勢將逐步體現,滲透率持續提升,加上儲能行業即將突破,動力電池在未來十幾年內的需求將維持25%以上的高復合增速。

▌汽車電動化是動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%,推動全球新能源汽車銷量在全球汽車總銷量當中的占比首次突破1%。

2012年以來,國內外新能源汽車的產銷量持續高速增長,近五年來復合增速達到54%。

截至2017年底,全球累計新能源車銷量已接近400萬輛,占全球汽車保有量的0.3%,其中中國新能源車累計銷量超過160萬輛,占全球累計總量的42%,除中國以外的主要市場還包括美國、日本以及挪威、德國等歐洲國家,前十大消費國累計銷量占全球總量的93%。

國內新能源汽車產銷量從2011年不足1萬輛增加到2017年近80萬輛,6年復合增速超過100%,2017年國內新能源汽車產銷量同比增長50%以上,2018年以來繼續保持高增長,前7個月國內新能源汽車產銷量雙雙突破45萬輛,同比增長近80%,占國內汽車總銷量的比例達3%以上,汽車電動化的趨勢已經明朗。

根據新能源汽車動力來源和續航里程的大小,電動車可分為輕混電動車(帶電量較少,主要功能是降低啟停油耗)、混合電動車(HEV)、插電式混合電動車(PHEV)和純電動車(BEV)。

純電動車又可根據續航里程的長短分為低端(小于250km)、中端(250~380km)和高端電動車(380km以上),純電動車的續航里程由汽車攜帶電量決定,一般而言,1kWh電量可以驅動汽車行駛5-7km。作為電動車動力的主要來源,動力電池是汽車電動化的最大獲利者。

受益于新能源汽車行業銷量的快速增長,動力電池的出貨量節節攀升,在鋰電池應用中的占比快速上升。

2017年全球鋰電池總出貨量達到148.1GWh,其中動力電池總出貨量達到62.35GWh,儲能電池的出貨量增速也很快,2017年儲能電池出貨量達到10.4GWh。

2014年以來,動力電池和儲能電池的復合增速分別達到80%和77%,傳統消費類電池的復合增速僅有7%,鋰電池行業的新增需求將由動力電池和儲能電池主導。

國內鋰電池出貨情況也呈現類似的走勢,2013年之前小型電池的出貨量占比在90%以上,到2017年動力電池和儲能電池的占比就已達55%。

▌新能源汽車驅動力切換,不改電池行業高成長性

性價比決定汽車電動化進程,電池成本是關鍵推手

汽車作為大眾消費品,性價比是決定其技術路線的根本因素。與燃油車相比,電動車與傳統燃油車的區別主要包括以下方面:結構上,電動車采用動力電池取代燃油發動機,并且簡化了燃油車的動力總成系統,成本的差別也來自于此;

性能上,由于動力電池的能量密度較低,而且快充能力受限,電動車的續航里程和充電體驗較燃油車仍有劣勢,不過隨著電動車帶電量的增加,“里程焦慮”已大為緩解;

成本上,由于動力電池成本仍然較高,電動車的購置成本高于燃油車,同時電動車的使用成本更低,優勢的多寡取決于年行駛距離以及油價/電價比。

我們構建了模型研究不同車型的購臵成本和使用全成本(totalcostofownership,TCO)。在基準條件下,普通燃油車的購臵成本為19.6萬元,同檔電動車的購臵成本為24.6萬元,電池成本為1500元/kWh(含稅);運營壽命8年,每年行駛15000公里,車輛殘值分別為6萬元和4萬元。運營期間燃油車和電動車的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,電動車的燃料成本在比較高的電價之下仍有明顯優勢。

電池的成本對電動車的TCO和購置價格都有非常明顯的影響,在其他因素不變的情況下,當電池價格降至900-1000元/kWh時,電動車的TCO基本與燃油車一致,普通乘用車消費者采購新能源汽車的積極性將加強,當電池成本進一步下降至700元/kWh以下時,純電動車的購置成本可與燃油車相競爭,其滲透率將進入加速提升的階段。

我們據此將電動車的發展階段劃分為“前TCO平價”階段、TCO平價階段和購臵成本平價階段。

在前TCO平價階段,由于成本仍然缺乏競爭力,電動車過去幾年的高速增長主要是由政策驅動,尤其是補貼政策的驅動,此時產業處于補貼驅動的時期;

隨著電池成本的下降,電動車與燃油車的TCO不斷逼近,在部分應用場景中電動車甚至已具備TCO成本優勢,此時,采用一些非補貼的產業政策推高燃油車的使用成本,可以進一步提升電動車的滲透率,此時行業由政策倒逼來驅動;

一旦電池成本突破臨界點,電動車的購臵成本將占據優勢,行業也將過渡到消費驅動階段。驅動力切換的內因在于動力電池成本快速下降,電動車成本競爭力持續增強,外部原因在于產業政策的調整。

▌補貼政策助力新能源汽車完成市場導入

盡管動力電池成本已從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車的購置成本和使用全成本仍然遠高于傳統燃油車。

根據BNEF的研究,2018年美國燃油小型車的成本約為18000美元,其中動力總成系統成本約5500美元,而電動車的電池系統與動力系統成本接近12000美元,因此截至目前最有效的政策仍以直接補貼為主—如中國對于各種車型的購置補貼、美國對于銷量在20萬輛以下的車企給予每輛7500美元的稅收抵免—以縮小電動車和燃油車的成本差距。

在補貼等相關政策的驅動下,新能源汽車在全球的導入過程非常迅速,2012年全球范圍內新能源汽車的銷量占比僅有不到0.2%,到2017年市場份額已上升至1.26%。

進入2018年,全球新能源汽車繼續保持大幅上漲的態勢。據統計,今年上半年全球電動汽車銷量達到76萬輛,同比增長69%,整體市場份額達到1.6%。

海外主要市場新能源車的滲透率呈加速提升的趨勢,上半年,歐洲電動汽車銷量同比增長43%,注冊量達18.5萬輛,市場份額增至2.2%,美國電動車銷量也突破10萬輛,達到12.2萬輛,其中53%為純電動汽車,市場份額達到1.4%,同比提升0.3個百分點。

中國新能源汽車的市場導入經歷了三個階段,歷時十幾年。

其中,2003-2008年為技術驗證與科技示范工程階段,標志性事件是在北京奧運會上開展的全球最大規模的奧運會新能源汽車示范運行,共投入595輛節能與新能源汽車;

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個試點城市開展的新能源汽車規模化示范運行,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年國務院發布《汽車產業調整和振興規劃》,其中首次提出了“啟動國家節能和新能源汽車示范工程,由中央財政安排資金給予補貼”的政策指導意見。同年,財政部發布《關于開展節能和新能源汽車示范推廣試點工作的通知》,明確對試點城市公共服務領域購臵新能源汽車給予補助,公共領域新能源汽車補貼時代正式來臨。

彼時,一輛純電動最高可拿到6萬元/輛的國補資金,插混(默認為40%節油率以上)一般也能拿到5萬元/輛的國補資金,純電動大巴的補貼更是高達50萬元/輛。

在強力的補貼刺激下,我國新能源汽車產銷規模節節攀升,2015年中國新能源汽車銷量達到33萬輛,在新增汽車銷售中的占比首次突破1%,在當年全球銷售新能源汽車的占比超過50%。

至此,中國新能源汽車產業的發展出現了不可逆轉的拐點,導入期基本結束。2017年我國新能源汽車的銷量已達汽車總銷量的2.6%,2018年前7月份該比例高達2.84%,中國新能源車的滲透率已走在世界前列。

▌補貼退坡,限制性政策登場,行業驅動力悄然換擋

2017年全球范圍內新能源汽車滲透率超過1%,同時動力電池的成本仍在快速下降,繼續維持之前的補貼激勵政策對于各國政府都是沉重的負擔。

因此,全球范圍內補貼政策退場已是大勢所趨,而在新能源車仍不具備成本競爭力的階段,對燃油車施加一定的限制性政策、推高其生產/使用成本將成為一段時期內汽車電動化的主要驅動力。

國內:補貼退坡,雙積分接棒

隨著電池價格持續下降,我國政府對于新能源汽車的補貼力度也在逐漸下調,自2009年施行補貼政策以來,純電動車補貼上限從6萬元/輛下調至5萬元/輛,對于里程的要求則從沒有硬性規定到400公里以上,如以度電補貼計,早期純電動車每kWh的補貼強度最高可達3000元,2018年的最新標準降至1200元/kWh以下;

插電混合乘用車的補貼強度則從5萬元/輛降至2.2萬元/輛,2019年的補貼將在2016年基礎上再降40%,而按照規劃,2020年之后電動車的直接補貼將全部取消,屆時中國的新能源汽車產業也將走完依靠補貼政策驅動的階段。

與此同時,盡管電池成本持續快速降低,但預計在2025年之前,電動車的成本競爭力仍居于劣勢。換擋階段,工信部推出雙積分政策,迫使傳統車企加大新能源汽車產量,提升新能源汽車的滲透率。

2017年9月28日,工信部、財政部、商務部、海關總署、質檢總局等五部門聯合發布《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》,規定該辦法自2018年4月1日起施行,同時規定對暢通能源乘用車年度生產量或者進口量達到3萬輛以上的企業,自2019年開始設定新能源汽車積分比例要求,這標志著備受關注的雙積分政策正式落地。

根據雙積分政策的實施方案,NEV正積分的企業可以通過交易新能源積分獲取額外收入,傳統車企面對積分不達標的懲罰壓力,也有動力向電動車轉型。

雙積分對于車企可以看成是一種隱性的成本,隨著這種法規成本越來越高,以至于會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積分比例達到12%對應當年200萬輛的新能源汽車銷量。通過調整不同車型的分值、NEV積分比例等方式,雙積分政策可以作為一項長效機制來推動新能源汽車銷售占比的提升。

在當前補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,預計2020年之后新能源汽車行業的主要推動力切換為約束性政策對于整車企業的倒逼作用。

國外:排放標準趨嚴提升燃油車成本

海外市場的補貼退坡進程也在穩步推進。在美國市場,由于特斯拉電動車累計銷量已接近20萬輛的臨界值,購買電動車所享受的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貼,其他銷量較大的車型如通用Bolt、日產聆風也面臨補貼退坡的問題。

另一方面,持續提高燃油車的排放標準,推升燃油車的生產成本,也能從另一個角度縮小電動車與燃油車的成本差距。

根據現有資料或趨勢判斷,到2020年全球主要市場的燃油車排放標準將提高到100~120g/km,較2010年全球的排放標準降低20%~40%,按照目前燃油車的技術水平,屆時多數傳統車企能夠滿足排放標準。

2020年之后,排放標準進一步趨嚴,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將對每臺車處以95歐元的高額罰款,并計劃到2025年將排放標準進一步降低到78個/km以下。

與此同時,燃油車為滿足要求額外需要投入的成本將快速提高,達到經濟性瓶頸,據BCG估計,假如2025年燃油車排放標準提高到80~100g/km,將導致每輛燃油車成本上升470~580美元,屆時盡管新能源汽車的成本競爭力仍不充分,整車企業出于達標的要求會考慮生產一定比例的新能源汽車。

在美國,整車廠商為滿足監管要求,將燃油車輛的整體市場份額從2020年的95%降至2025年的66%,同時推出更多MHEV和BEV車型。MHEV具有相對低的制造成本,并且可以適用當前的車輛平臺。

BCG預計MHEV在2023年的市場份額將擴大到近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%迅速擴大到2025年的8%。

由于歐洲法規對BEV提供了倍增效應,歐洲市場電動車的發展將呈現不同的軌跡,純電動汽車有望成為實現歐盟當前和預計任務的最有效方式。

雖然燃油車仍將繼續保持最大的市場份額,但預計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,細分市場有望不斷涌現

隨著動力電池成本的進一步降低,新能源汽車的使用成本和生產成本不斷接近甚至低于傳統燃油車,即實現使用全成本平價(TCO平價)和生產成本平價(costofproductionparity),電動車的驅動因素切換為市場競爭力。

對影響TCO的各項因素進行敏感性分析,可以發現對TCO影響最顯著的因素主要是年運營里程和燃油價格。

當年運營里程增加一倍至30000公里/年時,兩種車的TCO接近,當進一步增加至45000公里/年時,電動車的TCO將比燃油車低4萬元。燃油價格對于二者TCO的影響也比較明顯,當油價從7.5元/升下降20%時,燃油車的TCO優勢將擴大至4.8萬元,當油價上升20%時,燃油車的TCO優勢將收窄至2.2萬元。

這個結果與BCG的研究成果相一致。BCG的研究結論認為,對汽車TCO影響最大的因素包括燃料價格、購置價格、年運營里程。

從全球范圍內來看,按照使用全成本衡量,中國市場將率先成為電動車使用成本平價的區域市場。

對于某些細分市場,如年行駛里程超過平均值的出租車、網約車等行業,使用電動車已經更具經濟性。

BCG預計,2020-2025年期間電動車將實現TCO平價,到2025年純電動車的滲透率將達6%,到2027年前后將實現生產成本平價,到2030年純電動車的滲透率將達到14%。

受此影響,2018-2020年動力電池的復合增速超過20%,2018-2030年動力電池的復合增速將達到29%,動力電池行業需求在未來十年中將呈現極高的成長性。

▌生產者平價開啟消費驅動新時代

進一步地,如要實現電動車加速替代,需要滿足的前提條件是電動車的生產成本低于同檔燃油車。

據不同機構估算,到2025-2030年間,動力電池的價格將降至50-70$/kWh,屆時電動車的生產成本將低于燃油車,新能源汽車真正邁入“生產者平價”階段,供需兩側都有動力推動汽車電動化加速發展。

BCG預計到2025年,全球6%的汽車銷量由純電動車占據,到2030年該比例將提升到14%,MorganStanley的預測值分別為9%和16%,UBS則預測2025年純電動車和PHEV合計占比達到13.2%,到2040年以后各機構一致認為電動車將成為汽車市場的主要部分。

盡管各家機構對于滲透率提升的速度預期有所不同,但即使按照最悲觀的假設,2025年全球新能源汽車的年銷量也將數倍于2017年銷量,動力電池的需求量也將隨之成倍增長。

據初步估算,假如2025年全球純電動車銷量占比達到6%,PHEV銷量占比達到2%,按照2種車型帶電量分別為55kWh和15kWh計,2025年動力電池需求量將超過580GWh,到2030年總需求將超過1300GWh,2018-2030年12年復合增速接近30%。

對于中國市場而言,根據工信部等部門的規劃,到2020年國內的新能源汽車保有量將達到500萬輛,當年實現新能源汽車銷量200萬輛,占汽車年度銷量的12%左右,假設新能源汽車平均帶電量為45kWh,則2020年動力電池需求量將達90GWh,對應2018-2020年需求復合增速達到33%。

隨著電池成本的進一步下降,新能源汽車的滲透率持續提升,假設2025年和2030年滲透率分別達到15%和20%,2020-2030年電池需求量的復合增速將仍達到20%以上。

可以說,無論是國內市場還是全球市場,動力電池行業都是成長空間和成長速度兼具的優質行業。

▌儲能:應用前景無限,市場即將破曉

應用場景多元,需求空間廣闊

傳統電力系統是由需求側決定的實時平衡系統,其結構為典型的枝葉型結構,分為“發電-輸電-配電-用電”等環節,由于當前儲能成本仍然較高,儲能在電力系統所扮演的角色比較局限。

近年來,隨著風電、光伏等不穩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側接入,維持電網安全的挑戰越來越大,對于儲能的需求也日益迫切。

儲能的應用場景非常多樣,在電力系統發輸配售四個環節均能發揮巨大的作用。

在發電側,儲能主要用于可再生能源的移峰;在輸配電環節,儲能可以發揮區域調頻的功能,部分國家調頻市場開放,采取競價機制,電池儲能的參與度較高,但調頻市場的總容量有限。國內市場,儲能主要是通過輔助火電機組進行調頻,提高火電調頻響應速度;

在用電側,儲能系統可以顯著提高供電的穩定性。

根據CNESA全球儲能項目庫的不完全統計,截至2017年底,全球已投運儲能項目累計裝機規模175.4GW,同比增長4%。

其中抽水蓄能的累計裝機規模占比最高為96%,較上一年下降1個百分點;電化學儲能累計裝機規模為2926.6MW,同比增長45%,占比為1.7%,較上一年增長0.5個百分點。

在各類電化學儲能技術中,鋰離子電池的累計裝機占比最大,超過75%。

2017年,全球新增投運電化學儲能項目裝機規模為914.1MW,同比增長23%。新增規劃、在建的電化學儲能項目裝機規模為3063.7MW,預計短期內全球電化學儲能裝機規模還將保持高速增長。

截至2017年底,中國已投運儲能項目累計裝機規模28.9GW,同比增長19%。抽水蓄能的累計裝機規模占比最大,接近99%,但較上年有所下降。

電化學儲能的累計裝機規模為389.8MW,同比增長45%,所占比重為1.3%,較上一年增長0.2個百分點。在各類電化學儲能技術中,鋰離子電池的累計裝機占比最大,比重為58%。2018年上半年國內新增鋰電池裝機100.2MWh,同比增長133%。

應用場景方面,2017年全球新投運的電化學儲能項目中,33%應用于集中式可再生能源并網,26%應用于輔助服務領域,其他份額則流向電網側、電源側和用戶側的場景;

國內則以用戶側領域應用為主,2017年達到全部新增投運量的59%,其次是集中式可再生能源并網領域,份額達到25%,輔助服務的份額約16%。

儲能行業有著巨大的市場前景。可再生能源并網方面,隨著并入配電網的分布式能源(光伏、風電等)日益增加,既有電源與新并網的分布式電源之間的相互影響對于電網管理和運營而言構成巨大的挑戰,由于分布式電源的穩定性較差,其電網滲透率的進一步提高將對電網的平衡增加額外成本,儲能系統在今后的電力系統中將扮演愈發重要的作用。

近年來我國每年新增風電、光伏裝機容量達到50GW以上,按照2小時配比,即存在100GWh的潛在需求空間。

調頻的儲能需求空間也比較大,國家電網中心專家表示,預計未來五年國內儲能調頻裝機量將保持8%的年均增長率,每年僅調頻需求就達2GW左右。

其他場景的應用更加廣泛,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,合計需要電池約136GWh。

此外,以存量站電池6年的更換周期計算,每年需要電池約22.6GWh;以每年新建基站10萬個計算,預計新增電站需要電池約2.4GWh,合計每年需要電池約25GWh。

鋰電池儲能優勢明顯,成本下降已接近臨界點

在新近發展的各項儲能技術中,鋰電池儲能在能量密度、功率密度、循環次數、成本等方面的綜合優勢極為突出,也成為近年來新增儲能容量的最主要來源。

2017年全球新增儲能電池容量914.1MWh,其中鋰離子電池占比達93%;國內新增儲能電池容量100.4MWh,其中鋰離子電池占比達58.5%。

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