电池革新改动国际从上一个十年到下一个十年

放大字体  缩小字体 2020-01-01 03:07:56  阅读:8970 作者:责任编辑。陈微竹0371
​过去十年当中,锂电池生产大发展的同时,其价格降低了85%之多,最终使得电动汽车和能源储存等相关产业史上第一次具备了商业可行。

过去十年当中,锂电池生产大发展的同时,其价格降低了85%之多,最终使得电动汽车和能源储存等相关产业史上第一次具备了商业可行性。CNBC刊文指出,在人类社会逐渐摆脱化石燃料依赖的进程当中,电池技术扮演了关键性的角色,而在未来十年里,其地位还将日益重要。

十年之间,世界已经天翻地覆。2010年,锂电池主要还只是在为我们的手机和电脑提供支持,但是十年后的今天,它们的身影慢慢的开始出现在汽车和房屋当中。

这十年当中,锂电池产量猛增,最终让价格史上第一次降低到了一个重大的临界点——电动汽车无论从成本还是表现上,都成为了一个具备经济可行性的选项。将定义未来十年的下一步,则是大规模应用级储能。

气候危机的紧迫性日益彰显,人类要转型到一个可更新能源的未来,电池就在其中扮演了一个关键角色。在发电领域,太阳能和风能正在慢慢的变重要,但是假如没有有效的储能技术,在阳光不再闪耀,风声不再呼啸的时候,人们还是只能依赖天然气和煤。因此,这样一个世界要真正摆脱对化石燃料的依赖,大规模储能能力是必不可少的。

瑞银估计,未来十年当中,电能储存成本将降低66%到80%,相应的全球市场规模将增长至4260亿美元。伴随整个生态系统持续成长演进,为基于电池的电能新时代提供支持,人类社会的每一个角落都会感受到其影响。

电网的变革

如果电动汽车的发展速度超过预期,则石油需求的高峰很可能会比大家预料的更早到来,而更多绿色能源将改变全球电网的构成。

在不久前递交客户的一份研究报告当中,科文的分析师们预言,全球电网“未来十年将经历的变化会大过之前的一百年”。

不断成长的储能市场自然会带来大量的投资机会,尤其是现在,许多国家政府都为清洁能源出台了相应的补贴,监管部门也大开绿灯。只不过,和其他高度竞争的市场,如1990年代的半导体市场一样,电池领域自然也不会是每个玩家都能够为投资者奉上丰厚回报的。现在已经有不少的电池企业关张大吉,更进一步彰显了对全社会有利的发展未必对所有股东有利的道理。

JP摩根证券的奥沙(Joe Osha)评论道:“最终,真正能够赚到钱的,依然将只是少数的行业领先者。我认为,这些公司在未来五年到十年时间当中,将可以完成出色的工作,让电动汽车的成本进一步降低。只是,我并不确定在这样的一个过程当中,他们是否也能够为股东带来出色的回报。”

这其实也正说明,尽管投资纯电池玩家风险不小,但是投资那些能够从向着低碳世界方向的进步当中获益的企业,却是一个肉眼可见的机会。比如,Sunrun是美国最大的住宅太阳能公司,而NextEra Energy是美国最大的可更新能源公司之一,目前正在构筑自己的大规模应用级储能能力。

现在,科学家们还在不断尝试改变电池的成分,而企业也在大力押注于下一代突破性的技术。这种背景下,长于清洁科技的风险投资公司Clean Energy Ventures创始人高德曼(Dan Goldman)提醒投资者,其实可优先考虑创新性电池管理系统之类的领域,后者的技术可以和任何一种电池技术完美适配。

洛基山研究所(Rocky Mountain Institute)在题为《电池大突破:为清洁电气化时代充能》的研究报告当中写道,要“把握住这一向着基于电池的能源系统的转型当中的重大经济机遇”,不单单需要规划者、政策制定者、监管者,也需要投资者“沿着生态系统路径去开发这些市场”。

电池:新时代科技之星

形态最为原始的电池技术其实可以追溯到两个世纪之前。所谓“电池”,本身就是个涵盖性术语,因为各种体积和类型的电池实在多到不胜枚举——铅酸电池、镍铁电池、镍镉电池、镍金属混合电池,等等。

哪怕是“锂电池”这个专门的名称,其实也是包罗万象。这种电池最初是1970年代开发出来的,1991年由索尼首先在该公司的手持摄像机上投入商用。现在,从手机到医疗设备,从飞机到国际空间站,锂电池的身影已经无所不在。

这些电池对于现代社会到底有多重要?今年的诺贝尔化学奖就在某种程度上做出了回答,三位获奖科学家都是锂电池开发者。

瑞典皇家科学院10月间宣布:“过去几十年时间当中,(锂电池的)开发工作进展迅速,我们可完全相信,未来电池科技还将迎来许多更重要的发现。毋庸置疑,这些未来的突破必将让我们的生活品质得到进一步的提升,这不单关乎生活是否便利,更关乎各地乃至全球的环境,关乎我们的整个星球的可持续性发展前途。”

电动汽车:驶向远方

特斯拉2008年发布Roadster,成为了世界上第一家将电池驱动电动汽车商业化的企业。此前,整个汽车行业都只是满足于混合动力车型这样的小修小补,而纯电动概念却因为生产所带来的成本过高被束之高阁。

可是,最近十年以来,消费者的口味已经发生了戏剧性的变化,同时,以欧洲为代表,各地方监管当局针对内燃机汽车的政策也日益严格,传统的车厂们被迫开始追赶先行者的脚步。

现在,几乎所有的主流车厂都已经有了,或者正计划推出全电动车型。11月间,福特汽车发布了全电动的野马Mach-E,后者还只是他们全盘行动的一个起点——该公司制定了一个110亿美元的开发计划,要在2022年之前开发出40款全电动及混合动力车型。3月间,大众汽车也提升了自己的电动汽车开发目标,将2028年前的车型预期开发数量从50种提高到70种。

人们在度量电动汽车电池组的价格时,通常使用的指标是每千瓦时成本。在过去十年时间里,伴随生产逐渐踏上规模经济台阶,这一价格迅速降低。彭博的多个方面数据显示,当前成本为每千瓦时156美元左右,较之2010年的超过1100美元降低了大约85%,他们还预计,伴随生产的持续发展和效率的持续提升,这一价格到2024年将正式降至100美元以下。彭博指出,这一节点是至关重要的,因为业界一致认为,只有到这时,电动汽车才能真正和传统内燃机汽车在价格上完全等量齐观。

科文的分析师奥斯本(Jeffrey Osborne)在近期的一份研究报告当中写道:“尽管电动汽车的理念早已不是什么新鲜事物,但是当前这个汽车周期和过往最大的不同就在于,已经有了可靠的和低成本的电池,后者出色地完成了电力储存和能源输送的任务,使得理念真正具有了可行性。”

国际能源署的多个方面数据显示,将电池驱动电动汽车和插电式混合动力车合计,全球范围内,插电式电动汽车的销售量2018年已达到了198万部,全球已经上路的电动汽车总量超过了510万部。与当今世界上超过10亿部的上路汽车总量相比,前面这些数字还不值一提,但重要的是,它们预计将会持续增长。彭博预计,到2040年,全球乘用车销售数字将有57%都是由电动汽车构成,届时全球上路汽车总量当中,电动汽车也将占到30%。

特斯拉是目前全球最大的电动汽车生产商,他们虽然尚未实现全年度盈利,但是季度表现已经扭亏为盈,包括第三季度在内,不止一个季度盈利。从投资角度来看,他们的股票表现却颇有点极端化,这主要应该归因于他们不止一次错失交付数量预期,以及首席执行官马斯克(Elon Musk)的行事风格不时会让常人觉得难以接受。

不过,特斯拉真的已经成功地降低了电池组的成本。这在某些特定的程度上是因为他们内华达州Sparks的超级工厂已经几乎实现了效率最大化,同时也是因为该公司的住宅和大规模应用级储能解决方案帮助摊薄了电池生产的固定成本。政府补贴和超级工厂运营流程的改进也为企业表现提供了帮助。

不同的电动汽车之间,最根本的差异点就在电池技术,毕竟汽车能够开多远,多长时间需要充电,都取决于电池能够储存多少电能。

在最近的一篇研究报告当中,瑞信指出,因为特斯拉的电池开发能力,投资者有理由给予该股更多的支持和信任。虽然他们现在对特斯拉股票的评级依然是低于市场表现,但是也承认由于电池能量密度等因素,特斯拉“在电气化方面拥有相对于其他车厂的竞争优势”。

不计政府补贴等额外因素,特斯拉的Model 3起步售价3.99万美元,较之类似的内燃机汽车依然贵出不少。车厂目前还需要努力去完成的任务还有让一次充电能够支撑更长的里程数,以及缩短充电时间,这些都是电动汽车进一步普及路上的重大障碍。

不过,正如标普全球普氏所指出的,只要电池成本能够不断降低,而石油价格持续保持高水平,那么只要两到三年的时间,电动汽车就将具备真正意义上的竞争力。

IHS Markit全球无机物市场研究负责人德瓦尼(Austin Devaney)指出:“特斯拉在市场上铸造了一个品牌,这让整个行业受益匪浅。我们不久后就会走到经济因素足以促成更多人考虑电动汽车的节点,因此未来若干年,电动汽车渗透率必将大幅度提升。”

电池供应链投资机会

电池驱动的电动汽车之所以售价依然相对昂贵,根本原因就在于生产所需原材料的成本。要制造锂电池,除了锂之外还需要钴和石墨等矿物质,以及镍、铝和锰等工业金属。

目前,在全球锂需求当中,电动汽车的占比已经超过了消费电子科技类产品。标普全球普氏的多个方面数据显示,虽然锂需求在过去十年当中大幅度增长,但是由于生产迅速发展,以及电动汽车的销售进展速度不及预期,锂价格不升反降。他们预计,交通和能源领域的锂需求未来五年内将增至当前的三倍,伴随“动能不断聚集,需求最终将超过供给”。

化学公司雅保(Albemarle)在全球各地有众多锂矿,比如美国内华达州的Silver Peak、智利的Salar de Atacama等,很可能会成为这种需求增长的最大受益者之一。最近几年当中,该股的表现一直颇为挣扎,给予该股买进或同类评级的分析师比例从80%一路滑落到了52%。

不过,并非所有人都对这只股票放弃了希望。杰富瑞分析师亚历山大(Laurence Alexander)就在12月坚称雅保将成为“未来三到五年时间内最迷人的故事之一”,他的83美元目标价格比当前市场行情报价要高出15%。

其他锂矿公司还有从食品机械公司(FMC Corporation)拆分出来,总部位于费城的Livent,以及智利的智利化工矿业(Sociedad Quimica y Minera de Chile)等。

在构成电池组的单电池生产方面,市场主要是由亚洲玩家垄断,比如松下、宁德时代、LG化学、比亚迪等,比亚迪有近25%的股权控制在巴菲特(Warren Buffett)的伯克希尔哈撒韦之手。

松下与特斯拉有合作伙伴关系,而LG化学则为通用汽车和福特等客户生产电池。

12月间,通用汽车和LG化学宣布,他们将在2023年前合计投入23亿美元,在俄亥俄州联合建厂生产电动汽车用单电池。通用汽车首席执行官、董事长芭拉(Mary Barra)在宣布这一决定时表示:“新工厂将帮助我们实现量产,大幅度强化电动汽车盈利能力和可购性。”

德瓦尼相信,行业已经迎来了多重“临界点”,单电池和电池组价格将逐渐趋同。“五年前……电动汽车还是某种猎奇的对象……消费者购买它往往并不是为了什么实质性的好处,但是现在已经全然不同。”

为每一幢住宅充能

汽车行业想要得到容量更大、品质更好的电池,来支持电动汽车的发展,而这种需求现在已经引发了连锁反应,比如住宅储能领域就被波及了。伴随太阳能价格降低,以及政府持续提供补贴,慢慢的变多的消费者开始选择可更新能源解决方案。

在11月间递交客户的研究报告当中,JP摩根的奥沙指出,提供住宅太阳能发电和储存服务的Sunrun已经做好准备,将迎来一个“极好的2020年”,这在相当程度上都应该归功于该公司储能业务的成长潜力。

“无论在Sunrun本身还是在整个行业,储能业务的崛起都是肉眼可见——住宅电池系统正在从罕见之物变成新的住宅太阳能系统的常见组成部分。”

特斯拉的能量墙(Powerwall)也是太阳能发电和存储领域的重量级角色,贝尔德的分析师卡洛(Ben Kallo)指出,这是特斯拉公司当中目前被低估的一个部门,但是在他看来,后者很快将会“伴随利润率的扩张和业务的成长,成为一个备受关注的焦点”。

这两家公司都是提供包括太阳能发电设施在内的全套服务,还有一些其他公司如Enphase Energy等,只提供可以整合到既有太阳能系统当中的电池。Enphase今年迄今为止猛涨了465%,是纳斯达克综合指数中回报率的头牌。

下一步:大规模应用级储能

不过,说到潜力最大的储能市场,其实还不是在消费者一端,而是在大型公用事业公司那里。

未来的电网将有慢慢的变多的电力是来自风能和太阳能之类可更新能源。可是,如果不能找到有效的储能方案,这些间歇性明显的选项就无法彻底取代化石燃料。

简单来说,电网的典型运作方式是,当下使用的都是不久前刚刚发出的电力。真正的电力库存并没有多少,这也就从另一方面代表着供给和需求必须时刻保持均衡。

不过,伴随电池价格降低,慢慢的变多的公用事业公司现在都开始将锂电池整合到自己的系统当中。目前,这些锂电池首先是被投入所谓“尖峰负载”发电厂当中,后者一般都是使用天然气发电,只有在需求达到尖峰时才投入运转。在那些持续存在电力需求的场所,比如医院等地方,锂电池也在逐步取代柴油发电机。

政府的鼓励政策,再加上太阳能和风能发电成本的降低都将帮助加速提升储能方案的可行性。

Ultra Capital执行董事哈奈尔特(Kristian Hanelt)表示:“十年前,将电池作为一种帮助可更新能源提升电网渗透率的解决方案,看上去只是一种美妙的梦想,但是现在,我们已可以清楚地看到一条发展的路径,这梦想将在未来十年内成为现实。”他还说,公用事业公司拥有天然的优势,因为他们真正了解电网的运作,清楚自己能够从何处受益。

NextEra Energy是全美最大的可更新能源提供商之一,也提供储能方案。在最近的一份研究报告当中,瑞信将其推为他们近期最重要的投资概念之一。瑞信指出,NextEra“在迅速发展的可更新能源行业当中敞口巨大”,拥有“世界领先的大规模可更新能源开发业务”。其他值得一提的储能玩家还有宾州的EnerSys,以及2月间刚刚宣布计划五年内在亚利桑那州新增850兆瓦储存能力的Pinnacle West Capital Corporation等。

目前,全球最大的锂电池储能系统位于澳大利亚南部,是由特斯拉提供技术上的支持的。这里的储存能力是100兆瓦,产出峰值可以同时为3万个家庭供电。11月间,负责系统运作的法国Neoen宣布,他们将扩容50%,达到150兆瓦。

伴随储能技术发展,使得风能和太阳能变得更切实可行,各种可更新能源设备制造商和运营商,以及化学和原材料企业都将从中获益。奥斯本指出,伴随慢慢的变多可更新能源进入电网,慢慢的变多电动汽车需要充电,公用事业公司还将需要新的软件,来帮助他们评估和分析电力需求。

“在未来十年到二十年将此地展开的新兴投资主题当中,有一条就是电网智能化的大规模IT支出。本质上说来,所谓智能电网,就是一个大规模软件集成系统,利用遍布全网的通信传感器展开工作。”

下一个十年

目前,锂电池整合到整个电网当中的最大障碍依然是来自其高成本。另外一个不可忽视的因素则是在于,从更长期角度来看,也许这种电池并不是电网储能的最优选项。比如,锂电池容易起火,锂电池的重要成分钴,全球产量大约有一半都来自刚果,还有,废旧锂电池的处理,相关矿物开采的环境影响等也都不容忽视。

研究机构和企业已经投入了大量资金去寻找替代方案。比如,基于金属钠的固态电池,或者使用电解质槽的液流电池都可能成为未来的解决方案,只是这两者目前还都不具备可行性。

尽管在未来的电池世界当中,谁会成为最后的赢家目前还不得而知,但是现在已经可以肯定,电池必然会在人类未来的生活当中扮演日益重要的角色。

洛基山研究所的报告得出了结论:“电池制造领域的大规模投资,以及相关科技的持续进步等已经奠定了基础,最早到2030年,我们生产电能,组织能源系统的方式就将发生翻天覆地的变化。”

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