鉅大LARGE | 點擊量：1462次 | 2021年10月11日
動力鋰電池爭鋒：鋰離子電池PK鎳氫、鉛酸電池
插電式混合動力汽車真的省油嗎?純電動汽車在國內重要面對什么障礙?汽車動力鋰離子電池的發展到底難在哪?鋰離子電池和鎳氫電池各有什么優劣勢?科力遠新能源股份有限公司總裁羅韜對此作出了解答。
我國動力鋰離子電池窘境：產量過剩質量不佳
目前，我國動力鋰離子電池行業雖然產量過剩，然而其中好電池遠遠不夠。羅韜認為，這與我國汽車動力鋰離子電池的整體發展水平依然較低有關。他指出，盡管汽車動力鋰離子電池的發展也快二十年了，但極少廠家能完全滿足車企的量產化需求，更多的還是停留在裝車實驗階段。這也與國內新能源汽車市場尚未真正啟動，以及電池廠商本身的對汽車公司以及對動力鋰離子電池認識不足有關。
汽車動力鋰離子電池和汽車緊緊地聯系在一起，必須按照汽車工業的未來重新含義電池的標準。對電池行業不甚了解的人經常會把電池在3C方面的應用遷移到汽車動力鋰離子電池上，這是非常離譜的。目前國內聲稱做汽車動力鋰離子電池的廠商不勝枚舉，產量之和在未來十年內都夠用了。但是這些產量只能稱之為機器產量，即買了很多制造設備，但其設備的品質管理、團隊水準以及供應鏈是否能跟上都是未知。
在對汽車電池的理解上，羅韜認為做汽車動力鋰離子電池比做衛星、電池還難，因為首先衛星、電池在成本約束上極其不敏感，其次衛星與只要小批量生產，且是由專業人員操作與維護。而汽車電池是電動汽車的重要部分，成本占據高。所以無論什么定位的新能源汽車都會對電池提出較高的安全、壽命、經濟性要求。
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鎳氫電池與鋰離子電池各有優勢
目前科力遠的合作伙伴豐田汽車已開始使用鋰離子電池做動力源，業界認為鋰離子電池或許會取代鎳氫電池成為新寵。在被問及這兩種電池的競爭情況時，羅韜回答表示這兩種電池各有優勢，并沒有鎳氫電池會取代鋰離子電池的這一說法。即使是豐田，也只是在一款叫α的車型上裝了鋰離子電池。而且憑著科力遠對豐田的了解，羅韜認為豐田在混合動力上將一直堅持鎳氫電池的主流，去年豐田建了一個年產十萬臺的生產線都是鎳氫電池。
在混合動力上鎳氫電池相比鋰電的優勢就是安全性、壽命、成本，尤其是它的大功率沖放。它的缺點是能量密度相對低些，也就是同等功率重量上略重些，不過這在普通混合動力汽車上是能接受的。但是假如是插電式混合動力和純電動汽車，要更多功率，那么使用鎳氫電池體積就偏大了，而鋰離子電池更合適，至于鋰離子電池它是否能達到消費者的需求?目前來看還沒有，重要是因為受限于其壽命和續航里程短。
電動汽車目前的技術障礙
現在全球主流的看法是二、三十年后純電動可能成為主流方向。但是到時的純電動是否就是現在的純電動，技術路線上有很大的分歧。
至于現在制約純電動的障礙有三方面：第一就是電池，電池在安全性、續航里程、成本都達不到消費者的期望。第二就是充電站，我國今天的加油站是經歷了三十年才建設成發達的網絡，有關充電站而言也要很長的時間，大家才會感到真正的便利。所以電動汽車的發展既有內在的制約因素也有外在的制約因素。另外我們的住宅和城市電網都沒有做好相應準備，譬如說一棟樓里有一兩家是純電動沒關系，要是整棟樓里有一半是純電動，那電網一定會崩潰的。我們認為當前的這種純電動水準，只適合家庭的第二輛或者第三輛車，所以基于上述的種種因素，羅韜認為當前過熱純電動的推廣一定是費力而成果不顯著的一件事。
鉛酸電池市場供求與變動分析鋰電何時全面取代?
市場供求狀況及其變動原因
隨著國家相關產業的拉動和國外電池生產廠商在華投資增多,2005-2009年我國鉛酸電池行業平均上升速度達到30%;我國目前是全球最大的鉛酸蓄電池生產國和最大的鉛酸蓄電池消耗國,2009年行業總產量1.2億KVAh,占全世界鉛酸蓄電池總產值約1/3;2009年我國鉛酸蓄電池直接出口額12億美元,我國成為世界上最大的鉛酸蓄電池出口國,但由于受到金融危機的影響,鉛酸蓄電池出口量同比減少40%左右。根據工信部統計,2010年鉛酸蓄電池產量達到14,416.60萬KVAh,同比上升17.3%,出口額也開始大幅回升。根據Wind資訊統計數據,2011年全國鉛酸蓄電池產量為14,229.73萬KVAh,同比下降1.3%;2012年,我國鉛酸蓄電池累計產量17,486.22萬KVAh,同比上升22.9%;2013年,我國鉛酸蓄電池累計產量為20,502.74萬KVAh,同比上升17.3%。
由于鉛酸蓄電池與其它二次電源相比具有技術成熟、安全性高、循環再生利用率高、適用溫帶寬、電壓穩定、組合一致性好及價格低廉等優勢,因此,在“十二五”期間鉛酸蓄電池在二次電源市場上仍然是處于主導地位。根據我國電器工業協會鉛酸蓄電池分會的預測,2015年國內蓄電池市場的容量為1,500~1,600億元人民幣,國際蓄電池市場占有量為220~250億元人民幣,行業總產值為1,700~1,800億元人民幣。根據我國化學與物理電源協會編制的《我國化學與物理電源(電池)行業“十二五”發展規劃》,2009年鉛酸蓄電池銷售收入760億元,預計“十二五”期間鉛酸蓄電池將保持15%的增速,2015年銷售收入將達到1,760億元。
“十二五”期間鉛酸蓄電池市場需求的上升重要得益于下游產業的快速發展,而目前鋰離子動力鋰離子電池受制于正極材料的發展尚未能得到快速發展。汽車、電動自行車、手機、數碼產品、筆記本計算機、玩具與電動工具等電池產品傳統市場將繼續快速上升,3G/4G網絡建設加快,泛在網、物聯網逐步進入商用,智能電網建設、三網融合的執行,太陽能、風能以及電動汽車等新能源產業的發展將給鉛酸蓄電池產業帶來巨大的市場需求。
(1)UPS電源需求
UPS電源是UninterruptablePowerSupply的英文縮寫,即不間斷電源,作為一種具有儲能裝置的電子交流變換系統,其基本功能是在市電中斷供電時,能不間斷供電,始終向負載供應高質量的交流電源,達到穩壓、穩頻、抑制浪涌、尖峰、電噪音、補償電壓下陷、長期低壓等因素干擾。
UPS電源系統按其應用領域可分為:信息設備用UPS電源系統和工業動力用UPS電源系統二個大類別。信息設備用UPS電源系統重要應用于:信息產業、IT行業、交通、金融行業、航天工業等計算機信息系統、通訊系統、數據網絡中心等的安全保護問題,其作為計算機信息系統、通訊系統、數據網絡中心等的重要外設,在保護計算機數據、保證電網電壓和頻率的穩定,改進電網質量,防止瞬時停電和事故停電對用戶造成的危害等方面是非常重要的。
工業動力用UPS電源系統重要應用于:工業動力設備行業電力、鋼鐵、有色金屬、煤炭、石油化工、建筑、醫藥、汽車、食品、等領域。作為所有電力自動化工業系統設備、遠方執行系統設備、高壓斷路器的分合閘、繼電保護、自動裝置、信號裝置等的交、直流不間斷電源設備,它的質量直接關系到電網的安全運行,是發電設備和輸變電設備的“心臟”。
發行人所生產的閥控式密封鉛酸蓄電池產品作為UPS電源系統儲能裝置中的二次電池,是UPS電源系統的重要部件。目前發行人是施耐德電氣(SCHNEIDERELECTRIC)、INFORM、SUNLIGHT、艾默生(EMERSON)
等專家級UPS電源廠商和國內處于領先地位的科華科盛、科士達、易事特等UPS電源廠商的重要鉛酸蓄電池供應商。
根據我國電子商會電源專業委員會《2009我國UPS電源行業研究與市場調查報告》,未來我國的基礎建設以及通信行業的持續良好發展,會極大地刺激交通(軌道交通、公路交通、航運交通)行業、電力(輸變電、發電)行業、能源(石油、石化、太陽能、風能)行業、通信(運營商、制造商)等幾大重點行業對UPS電源的需求發展,預計未來三年UPS電源行業總體保持15%以上的增速。
根據我國電源學會、ICTresearch咨詢公司《2011年我國電源行業發展報告》,2011年UPS電源的產值達到71億元,預計未來UPS電源產值將持續上升,2016年將達到121億元。
UPS電源行業的發展,將導致鉛酸蓄電池市場需求的上升。UPS電源行業發展是鉛酸蓄電池產品部分重要市場需求的推動力,鉛酸蓄電池產品市場需求的重要直接推動力是汽車工業的發展、通信行業的發展、電力行業的發展、電動自行車行業的發展、電動汽車的發展以及太陽能風能行業的發展。
(2)通信電力用鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池在通信行業重要用在移動基站的備用電源,在電力行業重要用在發電廠、變電所的控制保護和動力直流供電系統的備用電源和儲能電源,其產品類別是閥控式密封免維護固定型鉛酸蓄電池。因此,通信電力用鉛酸蓄電池的市場需求與通信電力行業的投資規模密不可分。
從全球范圍來看,金融危機導致電信設備投資在2009年大幅下降近9%,這一下降趨勢在2010年伴隨著市場形勢的好轉已經得到初步遏制。2010年全球電信設備投資實現8,020億美元,與2009年基本持平。LTE和寬帶網絡建設是未來電信設備投資新增的重要原因。
“十二五”期間我國信息技術相關投資總計將達2.1萬億,平均每年4,000億。投資范圍涵蓋3G網絡和LTE,寬帶升級和FTTx建設、三網融合、物聯網應用和移動互聯網。其中,通信相關產業投資預計在3,000億左右,其中無線網絡投資(3G/4G)將基本持平,或小幅上升。寬帶建設投資上升最為確定,預計每年增速在20%以上。因此,國內通信業對閥控式密封鉛酸蓄電池需求將穩定上升。
我國電力公司聯合會公布的《我國電力工業“十二五”規劃研究報告》,2015年對電力規劃的建議目標是:全國發電裝機容量達到14.37億千瓦左右,年均上升8.5%。全國110千伏及以上線路達到133萬公里,變電容量56億千伏安;對2020年提出的建議目標是:全國發電裝機容量達到18.85億千瓦左右,年均上升5.6%;全國110千伏及以上線路達到176萬公里,變電容量79億千伏安。根據國家電網公司的規劃,“十二五”期間,國家電網將投資5,000億元,建成連接大型能源基地與重要負荷中心的“三橫三縱”的特高壓骨干網架和13回長距離支流輸電工程,初步建成核心的世界一流的堅強智能電網。電力行業的發展,必然會導致對鉛酸蓄電池產品需求的上升。
根據我國電器工業協會鉛酸蓄電池分會制定的《鉛酸蓄電池行業“十二五”發展規劃》,2009年我國電信電力市場的需求量為180億人民幣,隨著電信3G、4G系統的發展以及發電、電網建設的發展,今后5年將在現有市場基礎上新增150萬~300萬KVAh的市場規模,約30億元以上。預計到2015年我國將要形成210億的固定型閥控密封蓄電池的市場需求。
(3)電動自行車動力鋰離子電池需求
全球電動自行車市場發展迅速,在發達國家,電動自行車被認為是在休閑時間使用的交通工具或作為健身工具。根據我國電池工業協會公布的信息,我國1998年至2010年13年間電動自行車行業快速發展,平均增速達到68%,特別是2005年以來,產業規模迅速擴大。2010年全國電動自行車產量達到2954萬輛,再創歷史新高;從出口方面來看,2010年電動自行車出口從金融危機中迅速恢復,達到58萬輛,同比上升44.6%,日本、西歐、北美是重要出口市場。據我國自行車協會統計,2011年全國電動自行車產量為3,096萬輛,同比上升4.8%;2012年電動自行車產量為3,505萬輛,同比上升13%。經歷了四部委聯合整頓并受到鉛酸蓄電池行業環保整治波及的電動自行車行業已進入了增速放緩、發展穩定的時期。
2009年我國電動自行車的市場保有量為1.2億輛,而且以每年30%的速度上升。作為綠色能源產業中的一支,我國電動自行車產業已經持續保持了10多年的高速上升,特別是2011年以來,年產銷量都超過3000萬輛,2012年更是達到了3505萬輛,目前我國電動自行車社會保有量已經達到1.62億輛以上。從能耗角度看,電動自行車只有摩托車的八分之一、小轎車的十二分之一。從占有空間看,一輛電動自行車占有的空間只有一般私家車的二十分之一,成為非常有效的節能交通工具。
根據統計,鉛酸電池配套的電動自行車占全行業總量的97.5%,這反映了鉛酸電池作為動力鋰離子電池應用在電動自行車上成功經受住了市場的考驗,推動了電動自行車市場的不斷擴大。雖然鉛酸蓄電池本身存在產品使用壽命、電池回收處理和產品結構優化等問題,但從電動自行車產業的發展來看,短時期內還沒有一種動力鋰離子電池可以完全替代鉛酸電池。
由于技術的限制,電動自行車蓄電池每一年半就會被替換一次,這意味著電動自行車蓄電池的消費不僅出現于電動自行車生產階段,電動自行車使用壽命中的不斷更換也出現巨大需求。根據我國電器工業協會鉛酸蓄電池分會的預測,隨著鄉鎮農村電動自行車的普及,未來的5年內我國的電動自行車仍然有很大的發展空間,預計到2015年我國將要形成600億人民幣的電動自行車蓄電池市場需求,其中配套蓄電池120億,替換蓄電池市場480億。
(4)風能、太陽能儲能電池風力發電和太陽能光伏
國內市場有可能快速啟動,《可再生能源“十二五”規劃》將風電作為可再生能源的重要新生力量,將太陽能作為后續潛力最大的可再生能源產業。國家能源局《新興能源產業發展規劃》提出,到2015年太陽能發電裝機將達到500萬千瓦,到2020年太陽能發電裝機達到2000萬千瓦;到2020年我國風電裝機容量達到1.5億千瓦,未來10年內年均風電新增裝機容量為1,100萬千瓦。
風力和太陽能光伏發電系統都要儲能電池,這是由于這兩種發電方式受大自然條件變化的影響而具有間歇性和隨機性的特點,出力波動范圍通常較大,速度也較快,在沒有儲能設備的支持下,無法像其他常規電源那樣對其出力進行安排和控制。因此,一旦再生能源大規模走向應用,經濟有效、簡便操作的儲能電池就變得迫在眉睫。
小型風能和太陽能發電系統普遍采用鉛酸蓄電池作為儲能電池。目前風力發電機組已由千瓦級發展到兆瓦級,這就要求儲能系統必須大型化。同時,由于發電系統地理位置的限制,儲能系統必須安全可靠、使用方便、價格便宜、充電效率高、使用壽命長并且有充分的抗惡劣天氣和使用條件的能力。而閥控式密封鉛酸蓄電池由于其穩定的性能特點和較低的成本(尤其是作為大型儲能電源,其價格和運行費用往往是能夠普及推廣應用的關鍵因素),被世界各國的風能和太陽能發電系統儲能裝置所廣泛使用。近年來,隨著膠體電池技術的不斷完善和成熟,膠體電池以其更為優異的性能特點被風能和太陽能儲能電池所青睞。
“十二五”期間我國將投入數以萬億元的資金規模建設再生能源,在發達國家的太陽能和風能儲能電池中鉛酸蓄電池占了98%的市場。2015年我國將成世界風能、太陽能發電的前沿國家,從2010年開始,太陽能路燈、用戶太陽能風能系統將應用,預計到2015年我國將形成100億的儲能用蓄電池的市場需求。
(5)汽車動力鋰離子電池需求
我國《汽車產業調整和振興規劃》提出了電動汽車產銷形成規模的重大戰略目標,即通過改造現有生產量力,于2011年形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產量,新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5%左右。工業和信息化部“新能源汽車及節能汽車產業發展計劃”確定發展以電動汽車(EV)和插電式混合動力車(PHEV)為核心的新能源汽車產業,明確在2020年之前執行千億元投資進行扶持,到2015年純電動汽車和插電式混合動力汽車市場保有量達到50萬輛以上,2020年實現普及500萬輛新能源汽車。
而鉛酸蓄電池在微型、輕度混合電動汽車的運用技術已經非常成熟,根據ALABC最近的研究報告,鉛酸蓄電池作為車載動力鋰離子電池仍然具有較強的競爭力,與Ni-MH和Li-ion電池相比具有價格便宜、安全性高、制造基礎好等優點。1881年GustaveTrouve制造出世界上第一輛電動三輪車時,使用的就是鉛酸蓄電池,目前國內外已有商業化的電動汽車(EV)和低混合的HEV很多仍采用先進密封鉛酸蓄電池。
根據我國電器工業協會鉛酸蓄電池分會制定的《鉛酸蓄電池行業“十二五”發展規劃》,到2011年新能源汽車要形成50萬輛的產量,其中純鉛酸蓄電池動力源電動汽車占據到60%以上的份額,中低速電動汽車將基本采用鉛酸蓄電池。預計到2015年我國將形成60億的動力蓄電池市場需求。
(6)汽車起動用鉛酸蓄電池
汽車起動用蓄電池是鉛酸蓄電池最重要用途,約占鉛酸蓄電池需求量的40%。
雖然鎳氫電池和鋰離子電池等新型電池發展很快,但由于價格等原因在可預見的將來還不可能替代鉛酸蓄電池在汽車啟動電池中的地位。起動用鉛酸蓄電池使用壽命一般為2年左右,其需求量與汽車的銷售量和保有量密切相關。汽車用鉛酸電池年產量的三分之二用于更新替換,三分之一用于配套汽車生產。
“十二五”期間,汽車產業仍將保持較高的發展速度,預計汽車產量年平均上升速度為15%,由于我國汽車巨大的潛在需求,用于配套的鉛酸蓄電池市場空間很大。“十二五”期間是我國汽車工業發展的高峰時期,預計到2015年我國將要形成450億的汽車蓄電池市場需求。
發行人目前不從事汽車啟動用鉛酸蓄電池的生產和銷售,重要從事工業用固定型閥控式密封鉛酸蓄電池的生產和銷售。
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