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锂离子电池产业未来五年前瞻概览 2015年迈入黄金

来源:澳门电子游戏正规网站-【澳门十大正规网站】科技有      发布时间:2014-11-28     
 能源和交通是人类现代文明的两大基石,现在,信息技术和储能技术的发展使得能源和交通极有可能通过储能这条纽带而联系起来,人类正面临着一次影响深远的新能源革命。储能领域最具代表性的技术就是锂离子电池技术,业界认为,随着锂离子电池市场需求的高速增长,锂离子电池产业正迎来一个黄金发展时期,这个时间跨度可能会至少长达10年。
    二次电池对决:铅酸电池V.S.锂离子电池
    二次电池的种类很多,目前市场上常见的有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等,不常见的有液流电池(以钒电池和锌溴电池为代表)、钠硫电池等,正在开发中、尚未实现商业化应用的有钠离子电池、锂硫电池、氢燃料电池以及各种金属空气电池等。尚未商业化应用的技术这里就不多说,已有的二次电池中,从市场表现来看,基本上就是铅酸电池和锂离子电池的竞争。
    真锂研究的统计数据显示,2013年全球二次电池总需求量39928万kWh,其中铅酸电池以3.4亿kWh的需求量遥遥领先,市场份额高达85.15%;锂离子电池以5150万kWh的需求量位居第二位,市场份额12.90%;除铅酸电池和锂离子电池之外,包括镍氢电池、镍镉电池在内的所有其他二次电池的总需求量仅为778万kWh,市场份额不到2%。市场的选择足以表明,二次电池领域基本上就是铅酸电池和锂离子电池的对决。
    从市场的发展速度来看,进入本世纪以来,铅酸电池的市场需求增长缓慢而锂离子电池却在高速增长。2000年以来,铅酸电池市场需求的年均复合增长速度仅为1.66%,而锂离子电池则高达25.59%。在包括电动自行车、移动基站电源等在内的多个铅酸电池市场,锂离子电池都开始了替代铅酸电池的步伐。尽管铅酸电池目前的市场份额还很高,但可以认为,在未来一段时间内,二次电池的希望主要在锂离子电池身上。
    锂离子电池的三大市场发展情况
    真锂研究的数据显示,2013年全球锂离子电池市场需求总量首次突破5,000万kWh,达到5,150.04万kWh,同比2012年增长34.93%,是2011年的1.93倍;而2011年~2013年锂电市场的年均复合增长率高达39.05%,在全球经济总体上还处于低谷的时期,这样的成绩是非常亮丽的,没有几个产业能够做到这一点。从这方面来看可以认为,锂离子电池产业正迎来它发展的黄金时期。
    锂离子电池市场2011年~2013年的需求结构变化显示,虽然以智能手机和平板电脑为代表的消费类电子产品市场对锂离子电池的需求量仍然占据绝对主导地位,2013年市场占比高达62.77%,但市场占比以每年大约8~9个百分点的速度在快速下降,预计2014年将会降至54%以下,而到2015年将肯定达不到一半。因此,从发展趋势上来判断,锂电产业的未来在动力电池市场——交通工具电动化市场和工业&储能市场。
    以电动汽车和电动自行车为代表的电动交通工具对锂离子电池的需求占比从2011年的10.98%上升到2013年的22.22%,市场份额翻了一番有余;从绝对量看,需求总量由2011年的292.54万kWh飞速增长到2013年的1,144.34万kWh,上涨了291.17%。在这个大市场中,目前电动汽车和电动自行车的需求占据着主导地位,其中前者642.16万kWh,份额56.12%;后者270.72万kWh,份额为23.66%。真锂研究认为,交通工具的电动化时代已经到来,未来几年,电动汽车市场会继续高速发展,电动自行车市场中锂离子电池对铅酸电池的替代速度还将加快,而且,这两大市场的发展趋势还会显著影响低速电动汽车和电动三轮车市场的发展,使得交通工具电动化市场对锂离子电池的需求总量持续高速增长。 
    工业&储能市场对锂离子电池的需求占比从2011年的8.95%上升到2013年的15.01%,份额的涨幅超过了2/3;从绝对量看,需求总量由2011年的238.47万kWh增长到2013年的773.19万kWh,上涨了224.23%。在2013年工业&储能市场的锂离子电池需求总量中,电动工具市场占比61.65%,较2012年的71.16%有大幅下降。发展快速最快的细分市场是移动基站电源市场,该市场的份额由2012年的不到10%快速提升到2013年的21%。包括电网储能(以储能电站为代表)和家庭储能在内的能源存储市场,目前还处于发展的初期,贡献尚不明显。
    锂离子电池市场需求的高速增长确实给了更多中小企业发展的良机,也吸引了更多的企业参与进来,行业的集中度有降低的趋势。2012年全球锂离子电池出货量排行榜的前9强依次为三星SDI、松下、LG化学、索尼、天津力神、AESC(日产与NEC的合资企业)、比克、ATL、比亚迪,这些企业的市场份额之和为88.82%。虽然2013年的前9强依然是这些企业,但是这些企业的锂离子电池出货总量与2012年基本相当,市场份额也因此快速下降到了74.57%。
    电动汽车市场发展
    业界坚信,电动汽车市场会是今后几年锂离子电池市场需求高速增长的主要动力,而以风光发电配套为代表的电力储能则会在四五年之后开启高速发展的进程,并在更远一点的将来成长为与电动汽车并列的锂离子电池两大支柱型细分市场。
    2013年全球电动汽车(EV+PHEV)市场销量在22.55万辆左右,较2012年的12.96万辆增长了73.95%。全球的电动汽车市场基本上集中在美国、欧盟、日本和中国,其他国家和地区很少。从车辆类型看,2013年电动乘用车销量约21.63万辆,电动大巴、电动卡车、电动环卫车等约0.92万辆,这表明电动汽车市场的发展最主要取决于电动乘用车。从动力的不同来看,2013年全球EV销量为12.93万辆,占比57.34%;PHEV销量9.62万辆,占比42.66%。
    这两年电动汽车市场销量的高速增长主要取决于动力锂离子电池价格的快速下降。真锂研究发现,电动汽车销量的增幅与车用动力锂离子电池价格的降幅呈现出较为明显的负相关对应关系:电池价格每下降10%,电动汽车销量增长约20%~30%。图3显示,2012年电池价格下降44.17%,电动汽车销量增长90.59%;2013年电池价格下降26.42%,电动汽车销量增长74%。
    今明两年,锂离子电池在能量密度、循环寿命等主要性能指标可能不会有明显的提高,电动汽车市场销量增长的动力会略有不足。真锂研究预计2014年车用动力锂离子电池价格的降幅约在15%左右,这样全球电动汽车市场2014年销量增幅大致会在30%~40%区间。全球最大的电动汽车市场——美国市场今年前9个月的电动乘用车销量增长情况已经基本证明了这个规律。 
    不过,主要靠政策驱动的中国市场会在今明两年高速发展,这会带动全球电动汽车市场销量仍然会处于一个较高的增长水平。中国汽车工业协会的数据显示,2014年前9个月中国新能源汽车产量高达44244辆,是去年全年17533辆的2.52倍(注:这两个数据均包括了时速不足60km/h、使用铅酸电池的奇瑞QQ3 EV)。普遍预计今年中国电动汽车的产销量均将超过6万辆。中国政府一直强调2015年50万辆新能源汽车(即电动汽车)保有量的目标不会改变,这就意味着2015年中国电动汽车的产销量还会跃上一个新台阶。 
    在2015年之后,可大幅度提高锂离子电池能量密度的、以镍锰酸锂为代表的5V级新型正极材料技术将会实现商业化应用,锂离子电池市场将会进入到由价格驱动到技术驱动的新的发展阶段,这将是一个可持续的发展阶段,电动汽车会由发展的初期进入到普及期,锂离子电池的市场需求也会因此迎来一个较长时间的高速增长时期。在这个阶段的前两三年,锂离子电池就有机会超越铅酸电池而成为需求量最大的二次电池。
    电力储能市场发展
    电力储能市场涵盖发电、输电、配电、供电和用电的电力的各个环节,但其发展的第一阶段是与风光发电配套的储能市场。近些年,风光电力的占比在逐步提高,而且,随着生态环境和安全方面面临的越来越大的压力(火电污染环境、核电存在安全隐患、水电可能影响生态),风光发电还将快速发展,与之配套的储能技术的应用已经迫在眉睫。
    汉能集团和全联新能源商会联合发布的《全球新能源发展报告2014》数据显示,2013年化石燃料发电量(主要是燃煤发电和燃气发电)占全球总发电量22,513.8TWh(1TWh=10亿kWh)的比重为69.8%,比2012年的70.5%略有下降。在化石燃料发电之外的清洁能源类型中,水电和核电目前是主力军,2013年占全球总发电量的比重分别为14.2%和10.9%;以风光发电为主的新能源发电2013年虽然占比只有5.2%(其中风力发电量占比3.02%,太阳能发电量占比0.67%),但是却延续了高增长的发展态势,年发电量同比增长达到了13%。总的发展趋势是清洁能源的比重会不断上升,能源的使用越来越可持续化。
    彭博能源财经认为,在新能源技术持续发展,电力基础设施建设不断加强,电力供应系统愈发智能机稳定的环境下,预计到2020年,全球新能源(不含水电)电力累计装机规模将从2013年的552GW增长到2020年的1,510GW,年均复合增长率高达8.3%。从表3可以看到,这将近1,000GW的新增装机容量基本上是由风光发电所贡献(其中风电369.8GW,太阳能发电512.6GW)。在今后数年的时间里,风力发电和太阳能发电的年新增装机容量将会逐步超越传统的燃煤发电而占据前两位。
    以往阻碍以锂离子电池为代表的二次电池在电力储能市场大规模应用的因素主要有两个:一是技术的成熟度,二是性价比。现在这两大障碍都正在快速突破中。技术上,与分布式风光发电设备配套的电池储能系统技术已经很成熟,日本、德国的分布式光伏发电市场已经开始大面积应用储能技术,这必将会带动欧洲其他国家和美国、中国等主要市场的跟进。而在集中式风光发电市场,全球主要国家和地区的风光储输示范项目越来越多,从技术角度看,大规模商业化应用的前景也越来越清晰地呈现在眼前,真锂研究预计三五年之后会趋于成熟。 
    而在价格方面,市场大规模发展的能见度也越来越高。《全球新能源发展报告2014》数据显示,2013年各种发电技术的平准化发电成本中,陆上风力发电的成本已经和化石燃料发电大致相当(见表4),应用储能之后的效率提高以及风电成本的继续下降,将会使得包含储能成本在内的风电成本逐渐接近并赶超以燃煤发电和燃气发电为主的化石燃料发电。太阳能发电(包括光伏发电和光热发电)的成本目前还要更高些,但这两年的下降速度也更快,按照发展趋势来看,几年之后就将降低到与陆上风力发电差不多的水平。而与此同时,燃煤发电和燃气发电等化石燃料发电的成本却不会有多少下降。
    风光发电要配备多大的储能系统,目前尚未有定论。一般而言,分布式风光发电的配比要大一些,30%以上较为合适;大规模集中式风光发电的配比要低一些,国家电网张北风光储输示范项目的实验表明,10%就基本上够了。如果都以10%&1小时配套,根据表3的预测,仅在新增风光发电配套市场方面,2020年就会有1700万kWh的电力储能市场需求;如果都以10%&2小时配套,那就是3400万kWh的市场需求。这还仅仅是与风光发电配套,整个电力市场的需求更就大了。说电力储能是锂离子电池继电动汽车之后的下一个蓝海市场,一点也不为过。
    锂离子电池市场发展5年预测
    真锂研究预计,今后5年锂离子电池市场需求仍会以接近50%的年均复合增长率高速成长,到2018年全球需求总量将超过38500万kWh,是2013年的7倍以上,超越铅酸电池成为用量最大的二次电池产品。
    从锂离子电池的市场增速来看,从2011年至2018年,会经历一个“降低→提升”的“V”字型过程。由于锂离子电池性能提升的速度赶不上市场需求,以及目前用量最大的消费类电子产品市场已出现饱和的状况,2011年至2014年,锂离子电池市场需求的年增幅会持续下降。2014年之后,在价格大致保持的前提下,锂离子电池能量密度和循环寿命等关键指标会有一个较为明显的提升过程,同时,锂离子电池和IT技术的结合也将度过磨合期而渐入佳境,困扰电动汽车发展的一些问题会逐步得到解决,锂离子电池市场将进入一个新的发展的快车道。
    从消费类电子产品、交通工具电动化、工业&储能这三大锂离子电池应用市场的发展来看,交通工具电动化市场到2016年将会以5500万kWh以上的需求量超越消费类电子产品市场而位居第一位,并在随后迅速扩大差距;同时,电动汽车市场将会以2450万kWh的需求量超越手机而成为锂离子电池最大的细分市场。工业&储能市场到2018年将会以11000万kWh以上的需求量超越消费类电子产品市场,仅次于交通工具电动化市场而位居第二位;其中,移动基站电源市场在2017年将以超过2500万kWh的需求量成为仅次于电动汽车的第二大细分市场。 
    总的来看,真锂研究认为,未来几年锂离子电池市场的希望在以电动汽车为代表的交通工具电动化市场,而2020年之后,以电网储能、家庭储能为代表的工业&储能市场将会成为锂离子电池的新蓝海,前景不可估量。
    具体看这三大市场,消费类电子产品市场中手机、平板电脑、笔记本电脑等主要产品的市场容量已基本饱和,锂离子电池用量的增长主要取决于单位产品电池容量的增加(如苹果iPone6的电池容量1.8Ah,比iPone5S的1.57Ah有所提高)。该市场最值得关注的是移动电源这个细分市场。从目前情况看,锂离子电池的能量密度即使短期内能够翻番,对解决智能手机的续航问题也没有明显帮助,因此,消费类电子产品对移动电源的需求会越来越大。真锂研究预计移动电源将在今后5年保持60%以上的年均复合增长率。
    真锂研究认为,交通工具的发展已经进入了一个电动化时代,因此,对锂离子电池而言,从两轮到四轮,未来较长时期内交通工具的各个细分市场都值得重点关注。电动自行车的市场容量已基本饱和,未来几年是锂离子电池大规模替代铅酸电池的时间,预计这个替代过程到2016年或2017年会基本完成。真锂研究预计,困扰电动汽车发展的电池问题将会在2017年前后得到很大程度的解决,此后数年,电动汽车、低速电动汽车、电动三轮车等细分市场对锂离子电池的需求,将会以每年翻番甚至更高的速度增长。
    工业&储能市场未来几年的重心在移动基站电源市场,由于4G用小微基站的蓬勃发展以及宏站锂离子电池替代铅酸电池速度的加快,该市场未来几年将会以90%以上的年均复合增长率高速发展,到2018年市场规模将会超过4300万kWh。在电力储能市场,预计2017年前后锂离子电池技术可以在性能和价格方面寻找到一个较为合适的平衡点,从而实现商业化应用,2018年之后将会进入超常规发展阶段。 

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