新能源行业深度研究:“双碳”大周期开启,新能源独领风骚

2021-12-17 09:30:05 江苏省企业技术改造协会 29

一、锂电池:渗透率提升叠加技术迭代

(一)需求:渗透率快速提升,市场迁移

1、电动车

2021 年新能源汽车步入高增元年。据中汽协统计,2021 年 1-11 月,我国新能源汽车累计 销量 298.8 万辆,同比增长 169.4%。11 月新能源汽车渗透率达到 17.8%,新能源乘用车 20.8%。 其中,11 月新能源汽车销量为 45 万辆,同比增长 124.8%。

宏光 MINI 风光依旧,特斯拉不甘示弱,比亚迪紧随其后。1-10 月中国新能源车车型销 量排名中,宏光 MINI 凭借其独有的性价比优势摘得桂冠。亚军和季军属于特斯拉的 Model 3 和 Model Y,特斯拉在中国上半年销量已经超越其 2020 年全年成绩。凭借可自产芯片,比亚 迪秦和汉排名第四、第五名。

爆款宏光 MINI 魅力不减。据上险数据统计,2021 年 1-10 月,上汽通用五菱的乘用车销 售 77.32 万辆,同比增长 31.1%;在售 9 款车型中,五菱宏光 MINI EV 销量达 30.55 万辆,占比 39%。自 2020 年 7 月上市以来,宏光 MINI 凭借超高的性价比(售价 2-3 万元,续航里程 120-170km)迅速打开三四线市场,销量数字节节攀升,2021 年依旧保持月均 3.06 万辆的傲 人成绩。

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特斯拉降价刺激销量。据上险数据统计,2021 年 1-10 月,特斯拉的中国累计销量达 21.95 万辆车(11.25 万辆 Model 3 + 10.70 万辆 Model Y)。Model 3 于 2019 年 4 月作为主打车型在 中国开售。国产化以及规模化量产使得 Model 3 实现多次降价。而 Model Y 的行销策略则不同, 更注重低重心、坚固结构、碰撞保护等方面的全新设计,还采用了大量一体化铸造工艺,车身 零件大幅减少,使得 Model Y 无须降价也畅销。

海外工厂建设缓慢影响国内交付量。特斯拉在全球拥有美国弗里蒙特和中国上海两座超 级工厂,其中上海工厂是海外首座工厂,主要生产 Model 3 和 Model Y。由于海外市场尤其是 欧洲的需求旺盛,但是美国德克萨斯工厂和德国柏林工厂尚未投入使用,导致下半年上海工厂 生产的产品大比例用于出口海外(10 月出口超过 4 万辆),中国市场的零售额受到严重影响。

造车新势力中,“蔚小理”领跑。据上险数据统计,2021 年 1-10 月,蔚来累计销量接近 7 万辆,同比高增 122.9%,占八大造车新势力总销量的 23.1%;小鹏累计销量 6.54 万辆,同 比大幅增长 289%;理想 6.38 万辆。蔚来汽车坚持走用户企业的路线,以注重用户真实情感和体验作为产品、技术和服务的发展方向。智能辅助驾驶是小鹏的招牌和核心,吸引消费者争相 购买新型汽车,销量由此拉动,符合其智能迭代的商业逻辑。

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牌照放开等政策刺激 2022 年销量。2021 年 11 月,广东省印发关于促进城市消费若干政 策措施:逐步放宽广州、深圳汽车上牌指标限制;21-22 年,广州市配置节能小汽车增量指标 增加至 8 万个;深圳市进一步放宽新能源小汽车指标申请条件,取消社保条件等限制。9 月深 圳已经超过上海成为国内新能源乘用车销售渗透率最高的城市(46.26%)。在上述政策的刺 激下,深圳的新能源汽车的销量有望进一步提升,并且起到良好的示范作用。

2021 年,在“碳排法规+补贴”双重作用的背景下,欧洲新能源汽车市场加速放量,前三 季度累计销量达到 153.7 万辆,同比增长 77%。渗透率“北高南低”。新能源车渗透率最高的 国家是挪威、芬兰等北欧国家,而南方的西班牙、意大利等国则较低。销量最高的是德国、英 国、法国这些人口数量大、经济更发达的国家。

美国市场特斯拉独占鳌头。2021 年 1-10 月美国新能源车累计销量 49.25 万辆,同比增长 100.4%。受制于芯片短缺问题,二、三季度环比增速有所减缓,但同比仍然高增。市场预估 全年销量将超过 60 万辆。其中,2021 年上半年特斯拉 Model Y 和 Model 3 的销量占据美国新 能源汽车约 45.6%。虽然销量亮眼,但是特斯拉目前面临的问题在于产能不足,目前订购可能最晚要等到一年之后才能交付。虽然全新的德州工厂近期即将落成,但预期到 2022 年下半年 供应紧张问题才能大幅缓解。

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在全球电动化浪潮下,海外传统燃油车巨头纷纷加速转型电动化,新款车型加速落地。 知名车企如大众、戴勒姆、宝马、通用、丰田等均已接连推出电动车车型,在续航里程、充电 速度等方面已经具有优良的性能,其中宝马、福特、大众等车企的新车型尤为出色。

海外市场迎来爆发期。近几年海外销量占比持续提升,2020 年首次突破 50%,成为全球 主要市场,2021 年前三季度海外销量占比达到 56%。

2021 年中国电动车实现跨越式增长。随着全球主导型经济体的碳排放承诺清晰化,围绕 绿色经济的扶持和激励政策更加积极。从传统车企巨头到造车新势力,具备较强产品力的新能 源车型在 2021 年全球市场密集上市,优质供给的涌现创造和引领了需求。中国与海外需求共 振。预计 2021 年中国新能源车销量约 330-350 万辆,同比增长 148.7%;海外销量约 300 万辆, 同比增长 54.3%。2022 年中国与海外销量或将均攀升至约 550 万辆。

展望 2025 年,我们预计中国/海外电动车销量有望达到 1,100/1,500 万辆,5 年复合增速约 51.7%/50.5%,对应的全球动力电池装机量接近 2,000Gwh。

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2、3C 数码+储能

锂电池应用领域主要集中于动力、储能和 3C 数码。据起点锂电统计,2020 年全球动力电 池出货量达 190.5GWh,同比增长 36.9%。受益于全球新能源汽车的高景气度,动力电池出货 量有望维持高增长。 据起点锂电统计,2021 年 1-10 月,全球动力电池装机量达到 225GWh,同比增长了 116.1%。 预计 2021 年全球动力电池装机量有望超过 300Gwh,2025 年提升至接近 2,000Gwh。未来几年 全球动力电池需求增速维持在 60%左右。

2020 年全球储能用锂离子电池出货量达 19GWh,同比增长 52%。“双碳”背景下,随着 新能源装机快速增长,储能用锂电池迎来爆发期。据起点研究统计,2025 年全球储能用锂电 池的出货量将是 2020 年该数据的 8.8 倍。 2020 年数码用锂电池出货量 50.0GWh,同比增长 17%。随着全球手机行业疫情后持续复 苏,以及 3C 设备单机带电量的提升,数码用锂电池需求或将持续释放。2022-2025 年数码用 锂电池的出货量增速将维持在 10%以上。

锂电池快速替代铅蓄电池,两轮车用锂电池需求爆发。2020 年我国电动两轮车销量 4304 万辆,其中使用锂电池的两轮车 904 万辆,渗透率达 21%。2020 年国内该领域共出货锂电池9.7GWh,同比增长 78%。GGII 预测,全球电动自行车锂电池年增速或将保持在 30%以上,2023 年有望接近 26GWh。 EVTank 数据显示,全球无绳类电动工具中锂电占比已经从 2015 年的 78%提升至 2020 年 的 90%,成为电动工具的主流品类。2020 年我国电动工具用锂电池出货 5.6GWh,同比高增 124%。GGII 预测,2025 年我国电动工具出货量将达到 15GWh,年复合增速超过 22%。

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(二)供给:产能大举扩张,技术日新月异

1、产能扩张,龙头优势明显

电池:宁德寡头垄断,中航挺进前三。据 GGII 统计,近年来宁德在国内动力电池市场的 市占率始终稳定在 50%左右,与第二名比亚迪 14%-17%的成绩拉开较大距离。LG 化学深陷电 池起火召回风波以及与松下的大圆柱之争,导致今年排名跌出前三。中航锂电名次不断提升, 其高能量不起火三元产品获得客户青睐,今年新增配套热销车型宏光 MINI EV、广汽丰田 iA5 等。国轩占比一直维持在 5%左右,今年已为 67 款车型提供电池配套。

宁德领先 LG 优势愈发明显。据 GGII 统计,2021 年 1-10 月宁德时代的全球市占率与 LG已拉开 8.6%的差距。2021 年宁德时代接连拿下特斯拉 4 年订单、与长城汽车签署 10 年长期 战略合作协议、获奔驰商用车 7 年订单、金康新能源 5 年订单等,市占率进一步上升。作为动 力电池领域新秀,蜂巢能源自去年下半年迅猛发展,已经拿到包括吉利、东风、零跑等国内外 25 家车企的供应商定点或销售订单。

高景气带动扩产加速。全球来看,中国企业宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能等, 日韩企业 LG 化学、松下、SKI 等,欧洲企业 Northvolt 等均已披露大规模扩产计划,亦可印 证龙头企业对行业高景气度延续的信心。智研咨询预计 2021 年/2022 年/2023 年全球锂电池产 能将分别达到 1012 GWh /1328 GWh /1693GWh,对应增速 25.9%/31.2%/27.5%;中国锂电池产 能将分别达到 635 GWh /802 GWh /1056 GWh,对应增速 24.3%/26.3%/31.7%。

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材料:格局逐渐优化,龙头强者恒强。(1)正极:三元市场份额分配较平均,高镍三元 变化较大。随着新产能投产,2021 年长远、振华、当升的赶超速度很快,CR5 差距不大,基 本在 10%-13%之间。当升批量供应特斯拉自产电池;欧洲荷兰建厂,携手芬兰矿业,绑定 SKI 全球供应;深度受益,美国福特-SKI 供应链。磷酸铁锂市场较为明朗,CR3 份额约 50%。德 方纳米拥有独家液相法技术,与大客户宁德绑定;裕能获得宁德、比亚迪等战略投资;国轩在 储能和自行车领域开疆拓土。

(2)负极:竞争格局与铁锂较为相似。由于具备更好的出口能力,贝特瑞、璞泰来、杉 杉稳居前三。贝特瑞未来四年将扩产 25 万吨,璞泰来 20201 年也推出 15 万吨扩产计划,同时 头部企业都在不断提升石墨化自供率,相比小企业的毛利优势将进一步放大。

(3)隔膜:恩捷星源,双雄争霸。龙头企业无论在技术工艺、成本控制、产线供应以及 经验积累方面,都具有明显优势。2021 年恩捷与日本制钢所、宁德时代深度绑定,星源则与 LG 携手合作,二者都公布大规模扩产计划。部分中小企业处境艰难,或将逐步退出市场。

(4)电解液:集中度高并持续提升,CR3 从 2017 年的 55%增长到 21Q3 的 67%。受益 于深度绑定龙头宁德时代以及迅速扩充满足需求,天赐的份额上升明显,2018 年仅为 22.3%, 而 21 年 Q1-Q3 已接近 1/3。新宙邦中标 Northvolt 电池电解液采购项目约 1.75 亿美元,产品通 过验证,配套波兰基地和荷兰基地,预计 23 年起供;与 LG 新能源子公司 LLC 签约锂离子电 池电解液项目约 3.67 亿美元。

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2、技术日新月异

三元 VS 铁锂

随着电池技术结构的不断创新,磷酸铁锂电池的性价比越发凸显。2021 年,多家明星车 企和造车新势力推出了磷酸铁锂车型,国际品牌也纷纷试水,对磷酸铁锂电池的装机量有积极 的带动作用。2021 年 10 月铁锂电池装车 8.4GWh,占总量的 54.5%,超过三元;1-10 月,累 计 53.2GWh,占比 49.5%,铁锂与三元平分秋色。

2021 年 10 月,特斯拉宣布将在全球范围内推出搭载磷酸铁锂电池的标准续航版 Model 3 和 Model Y,意在降低成本提升利润水平。为此,公司已向宁德时代预订了 45GWh 铁锂电池。 但是从频繁接触镍矿供应商来看,在三元与铁锂的选择上,特斯拉更倾向于双线布局:对于 入门级产品和储能电站,从性价比和使用寿命角度考量,优先考虑磷酸铁锂电池;对于高端产 品,续航里程是关键,电池能量密度要高,目前规划的是镍和锰做的无钴电池;而皮卡、重卡 需要考虑带载能力,需要采用性能优良的高镍电池。

磷酸铁锂材料本身的克容量低(小于 170mAh/g)、电压低(不足 3.5V),能量密度存在 天花板(小于 200wh/kg)。而高镍多元的技术进步空间更大、续航里程上限更高,成本也将 随着材料演变以及 4680 等结构升级逐渐降低,固态电池技术将从根本上解决受争议最大的安 全问题。所以,我们认为高镍多元仍将是未来主流路线之一,尤其在高端乘用车领域。

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4680 圆柱

2020 年 9 月,特斯拉电池日推出 4680 圆柱锂电池。2021 年 9 月,该电池的良品率已从 20%提高到了接近 80%,预计明年具备量产可行性。相比之前的 1865 和 2170 款式,4680 电 池的优势首先体现在电池容量和生产成本,其电芯容量是 2170 的五倍,由于电池结构件、焊 接数量和电解液减少,汽车的续航里程将提升 16%,成本下降 82%。

4680 电池充放电倍率大。特斯拉 4680 电芯采用全极耳/无极耳方案,即去掉从各层引出 连接到一起的金属极耳,直接将电池两端改用导电材料,使其直接传输电流,接触面积更大、 阻抗更小(单极耳的阻抗很难降低下来),电极倍率可提高 4-5 倍,更容易实现快充功能。

散热性能优良。无极耳设计可以大幅提高电芯的散热性,使得大电流充放电的温升更小, 对安全性更加敏感的三元材料更具吸引力。出于电位差考虑,4680 电池的正极采用铝箔,负 极使用铜箔。与镍材料相比,铜箔适用于大容量和高倍率放电电池,电导率、散热性能都更好, 但成本和工艺难度高。 新技术给行业带来新的动力,松下、LG 新能源、三星 SDI、宁德时代、亿纬锂能、比克 电池等电池企业积极布局 4680 电池。三星 SDI 圆柱电池将采取镍 91 方案,LG 化学的圆柱电 池将采用 NCMA 方案,松下、三星 SDI 的圆柱此前已导入了硅碳负极,三元高镍和硅碳负极 体系有望受益。

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钠离子电池

2021 年 7 月 29 日,宁德时代发布了第一代钠离子电池,宣称其电芯单体能量密度达到 160wh/kg,为目前全球最高水平。宁德时代规划下一代钠离子电池能量密度研发目标是 200wh/kg 以上,到 2023 年将形成钠离子电池产业链。

钠离子电池具有成本低、低温性能好、倍率性能好的优点。电池级碳酸锂价格 2021 年已 翻倍至10万元/吨,而钠离子化合物稳定在250元/吨左右,且供给充足;钠离子电池可以在-40℃ 到+80℃的区间正常工作,-20℃仍有 90%的放电保持率;常温下充电 15 分钟电量可达 80%; 系统集成效率可达 80%以上。

但受限于能量密度和循环次数两大瓶颈,钠离子电池未来的应用场景很可能会集中在储 能、低速新能源汽车等领域。目前产业化进程还处于导入期,制造成本较高。目前。格林美、 鹏辉能源、中国长城、圣阳股份、翔丰华以及中科海钠(未上市)等企业均在积极对钠离子电 池进行研发布局。据中科海钠统计,钠离子电池将较磷酸铁锂电池成本低约 30%-40%。2025 年后,钠离子与磷酸铁锂电池或将成为竞品,互补共存。

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structure battery

是对于 CTC(Cell to Chassis)的一种尝试。该设计架构没有独 立的 Pack,模组、也没有独立的电池包,电池与车身结构融为一体,配合特斯拉前舱和后地 板的一体压铸结构,零件数量大幅减少,相同空间里容纳更多的电芯,提高能量密度。

圆柱型外形结构更易承重,系统集成度更高,4680 电芯可以很好的和 structure battery 技 术相结合。而方形电池若想使用电池组装路线,由于其灵活性较差,需要电芯长度与车宽相匹 配;软包电池没有额外的结构无法承力,只能用模组的方式装载到底盘上。(报告来源:未来智库)

CTC

CTC 是 Cell to Chassis 的简称,可理解为 CTP(Cell to Pack)的进一步延伸,其核心在于 省去模组、打包过程,将电芯直接集成到汽车底盘上,实现更高程度的集成化。 宁德时代称,将于 2025 年前后,正式推出 CTC 电池技术,2030 年实现智能化 CTC。根 据董事长曾毓群介绍,公司的集成化 CTC 技术不仅会重新布置电池,还会纳入包括电机、电 控、DC/DC、OBC 等动力部件,将进一步通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。 相比于传统电池包,CTP 电池技术可以使体积利用率提升 15%-20%,零件数量减少 40%,生 产效率提升 50%,并大幅降低制造成本。

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800V 快充

高压快充通过提升电压来提升充电功率,是解决充电难题的重要方案之一。2021 年 9 月 落地的超级快充标准最高可支持 1500V 充电电压和 600A 的充电电流,这为充电端满足高压快 充需求奠定了基础。多家车企已经着手布局快充产品。目前,保时捷 Taycan 是第一款量产的 800V 架构电动车,同一个超快充阵营的欧美企业 Ionity 也有 800V 的产品规划。与此同时, 比亚迪、广汽埃安、华为、极氪、极星、小鹏、岚图、理想等都在打造高压平台。 未来伴随高电压充电方案的技术持续进步与电动车充电相关零部件匹配度提升,电动车或 将能够在 5-10 分钟充电后行驶 500km,从而与传统油车 3-5 分钟加油实现相当的续航能力, 这也将极大地提升电动车的使用便捷性。

(三)掣肘:上游资源,终端设施

上游资源

2021 年全球新能源汽车市场持续火爆,1-10 月国内累计销量增速接近 200%。新能源汽车 销量爆增带动动力电池装车量的增长,1-10 月国内动力电池累计装机量达 107.5GWh,同比增 长 168.1%。动力电池的需求量大增导致了电池原材料的供不应求,包括电池级碳酸锂、氢氧 化锂、电解镍、电解锰、钴粉等原材料价格均出现大幅上涨。以锂价为例,2021 年 12 月 3 日, 碳酸锂(电池级 99.5%)的报价年初至今涨幅为 255.9%。

降本增效是制造业永恒的主题。为应对原材料涨价控制成本,以及保障充足供应,2021 年电池厂商加速布局上游矿产资源。以宁德为例,公司在锂、钴、镍资源上均有所涉猎。在 国内,天宜锂业是其最稳固的上游锂矿合作企业之一(天宜母公司天华超净的控股股东同时是 宁德的第三大股东)。2021 年 9 月,在“亚洲锂都”宜春市,宁德与当地政府、矿业公司签 订合作协议,将投资约 135 亿元建设制造基地。在海外,宁德亦频频出手,参股了多家位于北 美、非洲、东南亚项目,其中最值得关注的是刚果(金)的 Manono 项目。Manono 是目前已 发现的全球储量最大、品位最高的硬岩锂矿床之一。

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终端配套设施

充电桩建设仍有较大缺口。随着新能源车销量高增,充电桩建设速度未能及时跟进,车 桩比水平持续下降,已由 2015 年的 7.84 降至 2021 年 9 月的 3.05,距目标 1:1 有较大差距。 截至 2021 年 9 月,我国新能源汽车保有量达 678 万辆,充电基础设施总数量为 222.3 万个。 公共桩有望获得财政支持。国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》提出“加快形成适度超前、快充为主、慢充为辅的高速公路和城乡公共充电网络”,并 表明“对作为公共设施的充电桩建设给予财政支持”。

设备环节竞争格局变化较大,运营环节相对稳定。(1)设备:据国网招标统计,2021 年 充电设备投标报价合计 1.087 亿元,市场较为分散。去年与今年同时中标的企业仅有南瑞、国 电、华商和三星。(2)运营:虽然随着新能源车续航里程增加,对充电桩功率、质量、布局 等要求提高,但是行业龙头地位相对稳定。据中国充电联盟统计,截至 2021 年 10 月,我国公 共充电桩保有量共 106.2 万台,其中,星星充电拥有 23.86 万台,CR4 达 74.6%。

特斯拉大力建设充电桩,加速推广极速补能服务。2021 年,特斯拉在全球范围内安装超 级充电站超过 3200 座、超级充电桩超过 2.9 万桩,在中国大陆开放使用的充电站已超 990 座。 其 V3 充电桩可使部分车型最快 15 分钟可补能 250 公里的续航路程。十一期间,中国地区超 过 25 万车主选择在特斯拉充电网络补能,充电量较平时增长 29%。 换电是充电的重要补充。电池租用服务 BaaS 提供了车电分离、电池租用、可充可换可升 级的全面服务,私人车换电市场起步。目前换电服务依然处于发展初期,据公安部最新统计, 截至今年 3 月末,全国新能源汽车保有量 551 万辆,其中纯电动汽车 449 万辆,采用换电模式 的电动汽车约有 10 万辆,仅占国内电动汽车 2.2%的比重。

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车企思路各不同。蔚来是使用换电模式最坚决的车企,旗下多款车型都具备在换电站快 速换电的能力;特斯拉则持续奉行以充电为主的路线。近年来也有一些车企采用两条腿走路的 方式:在一些主力车型上采用充电模式,特定的车型则采用换电模式,例如红旗 EQM5、比亚 迪 D1 等,2020 年 10 月吉利汽车通过旗下的电动汽车品牌-枫叶 80V 首次涉足换电业务。

蔚来换电先行。截止 10 月底,蔚来的全国换电站已达 598 座,累计为用户提供换电服务 超 400 万次。其第一代换电站配备 5 块电池,单次换电时间约 8 分钟,每天最高可完成 120 次换电。2021 年 4 月首座第二代换电站正式投运,配备 13 块电池,换电过程缩短至 3-5 分钟, 每天最高可完成 312 次换电。第二代换电站采用全仓恒温 22℃水冷系统,确保站内电池充电 速度和安全不受气温影响;换电平台旁驻足底部空间增加回收电池缓存仓,成倍缩短传送时间。

吉利实现高效换电。截止 9 月底,吉利的易易唤能投入运营的换电站不超过 500 座,主要面向出租车、网约车用户,可兼容轴距在 2.7m-3.1m 之间的不同车型,主要服务于力帆枫叶 80V,后续还会增加枫叶 60S(出租车)、80X(公务车)等车型。官网披露,其换电时长约 90 秒,时间缩短不少。

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兼容问题。目前国内换电主要由各车企独自布局,由于采用的换电技术路线不同,所更 换的电池规格通用性方面也存在差异,短期内难以实现电池互换,严重制约了换电发展。亟需 国家级政策出台以统一车用电池更换标准、电池包尺寸及物理接口规格互容,从而使不同车型 可以共享换电服务。 成本问题。换电站建设、运营成本相比充电站高,产权结构复杂,短期难以形成可以广 泛推广的商业模式。据估计,蔚来第一代换电站成本约 300 万元,第二代量产后可降至 150 万元左右。成本降低有助于推动换电产业发展。

二、新能源:价格与容量的博弈

“双碳”目标为可再生能源提供长期确定性指引。2020 年 9 月,在联合国大会上,我国 提出 CO2 排放力争于 2030 年前达到峰值,2060 年前实现碳中和。2020 年 12 月,在气候雄心 峰会上,我国宣布到 2030 年单位生产总值 CO2 排放将比 2005 年下降 65%以上,非化石能源 占一次能源消费比重达到 25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。

发电侧清洁化率持续提升。国网研究院乐观预计 2025 年我国发电量将达 9.3 万亿 Kwh, 十四五期间复合增速达 4.4%,其中太阳能和风电发电量分别占 9.5%和 11%;2025 年装机容 量达 29.5 亿千瓦,复合增速 6%,其中太阳能和风电装机容量分别占 19%和 18.2%。

国家发改委能源研究所按照 2030 年我国非化石能源占比达到 25%以上测算,预期风光电 量合计占比不低于 23.4%,非水可再生能源电力年均等额增长约 1.25-1.3 个 pct,2021-2030 年 风光年新增装机约 100-125GW,2025 年/2030 年风电和太阳能发电累计装机容量将超过 1000GW/1600GW。

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假设 2025 年风光发电量占比 57%/43%、风光利用小时数 2070 小时/1360 小时,以国网研 究院的预测数据(十四五期间发电量复合增速 4.4%,2025 年风光发电量占总量 20.5%)作为 基准,我们对于十四五期间的风光新增装机进行了敏感性分析。我们预计光伏年均新增装机 约 65-77GW,风电年均新增装机约 44-55GW。

用电侧电气化提升空间大。2020 年我国电气化率(电能占终端能源消费比重)仅 27%, 根据国网预测 2021 年有望达到 28%。长期来看,工业、交通、建筑等行业将持续拓展电能替 代的广度和深度,国网预计 2025、2035 年我国电气化率有望提升至 32%、45%。

光伏和陆风的安装成本持续下探。2020 年陆风和海风的安装成本 1,355 美元/kw 和 3,185 美元/kw,较 2010 年下降 31%和 32%;光伏 883 美元/kw,十年下降 81%。

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(一)光伏:需求确定性强,拥抱降价周期

1、中国:增长确定性强

光伏发电量平稳增长。据国家能源局统计,2021 年 1-9 月,全国光伏累计发电量 2486 亿 千瓦时,较 2020 年/2019 年分别同比增长 23.99%/44.96%,两年平均增长 20.4%。一季度受益 于低基数同比增幅较大,二三季度有所回落。统计局数据显示,全国光伏累计发电量 2021 年 1-10 月较 2020 年/2019 年分别同比增长 10.5%/50.9%,两年平均增长 9.2%。

户用市场

根据国家能源局发布的《关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》以及发 改委发布的《关于 2021 年新能源上网电价政策有关事项的通知》,2021 年户用分布式光伏 补贴总额为 5 亿元;补贴电价为 3 分/千瓦时,折合装机规模超过 16GW。今年可能是享有国 补的最后一年,户用光伏掀起了的抢装热潮。国家能源局统计,截至 2021 年 10 月底,全国 累计纳入 2021 年国补的户用光伏装机为 13.61GW,相较去年增长 105.9%。

户用光伏市场乘“整县推进”东风,2021 年 6 月,国家能源局发布《关于报送整县(市、 区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,明确提出开展整县推进屋顶分布式光伏(BIPV) 建设工作。10 月,国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》。方案中强调,坚持集中式与分 布式并举,推广光伏发电与建筑一体化应用。到 2025 年,城镇建筑可再生能源替代率达到 8%, 新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到 50%。目前全国有 676 个县级地区参 与试点,预计单县规模 200-300MW,整县推进总量约 170GW,对应市场规模超过 5 千亿。

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风光大基地

大力发展大型风电光伏基地。2021 年 3 月,十四五规划纲要提出,重点发展九大清洁能 源基地及四大海上风电基地。国家能源局表示将对大型 风电光伏基地按月调度,及时掌握基地建设进展,督促推动基地建设,确保按时建成。

我国第一批 100GW 风光大基地项目已有序开工,开工数量达到 21 个,建设规模超 55.14GW,覆盖青海、甘肃、内蒙古等 13 个省自治区。10 月 15 日,甘肃省举行新能源项目 集中开工仪式,开工规模达到 12.85GW。同日,青海省大基地项目也集中开工建设,总装机 容量达 10.90GW,总投资逾 650 亿元。风光大基地是我国新型电力系统的重要组成部分。

光伏制氢

虽然化石能源制氢(“灰氢”)成本低廉,目前占据主导地位,但是二氧化碳的大量排放 与“双碳”目标背道而驰。而可再生能源电解水制氢(“绿氢”)具有绿色环保、生产灵活、 纯度高等优势。长期来看,绿氢占比有望大幅提升。

电解水制氢的经济性主要取决于电费。以目前主流的碱性电解水为例,制氢效率约 5 度 /m³,电费成本约占 85%,因此其经济性受电价影响较大。如果按照平均工业电价 0.6 元/度计 算,产氢成本约 40-50 元/kg,明显偏高;当电价低于 0.3 元时,制氢成本与其他工艺路线大体 相当。

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目前全国大部分地区的光伏度电成本在 0.3-0.4 元,青海等优质资源地区已降至 0.2 元。 总体而言,光伏制氢是最具潜力的电解水制氢方式之一。隆基股份、阳光电源、中国石化、 宝丰能源等相关龙头企业已纷纷布局,从技术研发、工程建设、商业模式等多方面展开探索。

装机预测

预计 2021 年我国光伏新增装机将达到 40-50GW。中电联预期 2021 年全社会用电量增速 约 10%-11%,2021 年底全国发电装机容量将达到 23.7 亿千瓦,同比增长约 7.7%。其中,非 化石能源发电装机容量达到 11.2 亿千瓦左右,占总装机容量比重上升至 47.3%,比 2020 年底 提高 2.5 个百分点左右,非化石能源发电装机规模及比重预计将首次超过煤电。

2、全球

在“碳中和”共识达成以及成本不断下移的大背景下,全球光伏已经迎来新一轮增长高峰 期,美国有望成为增量市场的主力军。2021 年 11 月,美国众议院通过《重建美好法案》4500 亿美元支持清洁能源发展,其中包括将太阳能投资税收抵免(ITC)延长 10 年,大力支持国 内光伏制造,自 2006 年实施以来,已帮助美国光伏装机增长了 10 倍以上。此外,《美国太阳 能制造法案》(SEMA)列入法案,为光伏产品制造提供税收抵免。

在保守情景下,我们预测 2021 年全球新增规模将达到 150-170GW。据光伏协会预测,2025年全球光伏新增装机将达到 270-330GW;取中位数,截止 2025 年底,全球光伏累计装机将接 近 2100GW,5 年复合增速达到 22.4%。

3、产能过剩逐步显现

多晶硅行业的扩产计划已经从基于匹配终端需求,转向跟随光伏产能扩张。据中国有色金 属硅业分会统计,2021 年我国多晶硅产量约 48 万吨,同比增长 21.2%;总供应量约 58 万吨 (折合光伏产量约 160GW),同比增长 16.9%。2022 年国内产量约增长 45.8%,总供应量 82 万吨(折合光伏产量约 290GW)增长 41.4%。2021 年-2022 年多晶硅供需呈现紧平衡状态。 硅业分会预计,2022 年四季度进入多晶硅密集投产期,叠加新进入者,2023 年或将开始 面临供应过剩问题。预计 2023 年国内产量 175 万吨,同比增长 150%;总供应量 195 万吨, 同比增长 138%。

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龙头扩产。全球 8 家硅料头部企业中,只有瓦克没有公布 2021-2022 年扩产计划。以通威、 协鑫为首,扩产规模达到 10 万吨级别。根据各公司规划,预计 2021 年/2022 年 8 家企业的总 产能将分别增长 20.6%/79.7%。另外,有 4 家新进入者。硅业分会预计,新产能的投资成本约 7 亿元/万吨,主要集中在 0.15 元/度电的低电价地区,电耗约 45 度/公斤。

市场集中度提升。2021 上半年国内 CR5 多晶硅厂商市占率提升至 90.2%,增加了 1.6 个 百分点。其中,受益于 3 月 1.2 万吨新产能投产,协鑫增加了 2.3 个百分点;通威股份基本不 变;新特能源、新疆大全略有下滑。

硅片环节,隆基中环双寡头。产业较强的盈利能力吸引了京运通、上机数控、高景、双 良等新进入者。根据公司公告,预计隆基 2021 年底单晶硅片产能将达到 105GW,中环 85GW, 两者差距进一步缩小。据 Solarzoom 预计,2021 年底单晶硅片产能将达到 408GW,同比增长 70%,多晶硅片产能约 51.3GW;2022 年单晶硅片 602.3GW,同比增长 47.5%。行业竞争愈发 激烈。为保障原料供应,隆基、中环、晶澳等 9 大企业已经签订超 245 万吨硅料长单。

一体化趋势明显。据 Solarzoom 统计,2021 年底电池片产能将达到 416GW,同比增长 68.5%;2022 年 499.8GW,同比增长 20%。今年电池片大量产能来自于一体化厂商的扩产, 通威及天合等厂商通过合资等方式进行资源互补。

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据 Solarzoom 统计,2021 年底组件产能 401GW,同比增长 67.4%;2022 年 441.7GW,同 比增长 10.2%。今年,无长单的小企业只能以高价购买硅料,持续压缩组件利润空间,经营困 难。龙头企业可以借助规模优势,压低原材料和组件成本,预计未来组件市场集中度将进一步 提升,龙头效应持续深化。根据公司公告,21H1 组件 TOP5 企业总出货量达 52.99GW,同比 大增 71.72%。其中,隆基、天合和晶澳均超过 10GW,隆基 17.01GW 跃居全球第一,同比大 涨 158.6%。

硅料暴涨导致光伏产业链承压。截止 12 月 1 日,一线厂商硅料(国内特级致密料)成交 价从年初 8.4 万元/吨涨到 27 万元/吨,涨幅高达 221.4%,主要原因是终端需求旺盛以及硅料 产能供给增幅有限。硅片企业大举扩充,为保障供应,纷纷锁定硅料长单,加剧了市场供应紧张的问题。

2021 年,光伏产业链自上而下,由于议价能力从强到弱,导致涨价效能递减。电池组件 环节盈利均处于历史低位状态,开工率低迷。 近期硅料已显现松动迹象。2021 年 12 月 8 日,一线厂商硅料(国内特级致密料)成交量 周环比下降 3.7%至 26 万元/吨。预计随着新产能陆续释放,2022 年光伏全产业链价格将逐步 回归合理区间,企业盈利状况或将得到明显改善(除硅料业务)。

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4、渐行渐近:N 型高效电池

根据衬底掺杂不同,晶硅电池分为 P 和 N 型。P 型以掺硼元素 B 的硅片为衬底,继续生 长其他功能层;N 型衬底掺杂为磷 P。两种电池发电原理无本质差异,都是依据 P-N 结形成内 部电势差,光照后,空穴由 P 极区往 N 极区移动,电子由 N 极区向 P 极区移动,形成电流。

P 型电池光致衰减现象影响组件输出功率。含有硼和氧的硅片经过光照后少子寿命会出现 不同程度的衰减,含量越大,硼氧复合体越多,复合概率增大,少子寿命降低的幅度就越大。 而掺磷的 N 型晶体硅中硼含量极低,所以几乎没有光致衰减效应,N 型载流子在持续光照下 寿命更长。 N 型转换效率更高。光伏协会预测 N 型高效电池 2030 年转换效率或超过 25.5%,而 P 型 电池最高只能达到 24.1%。

N 型电池前景广阔。2020 年,N 型电池的市占率仅占 3.5%。CPIA 预测 2030 年,该数字 或将达到 56%左右。

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HJT

钝化是一个消除悬挂键的过程,可以有效降低载流子的复合。在能带结构里,钝化就是把 导电和价带中间的缺陷能级给消除,避免载流子复合。钝化是实现高转换效率的有效手段。 HJT 的高效率来源于 N 型硅衬底以及非晶硅对基底表面缺陷的双重钝化作用。所谓双重 钝化,一方面,非晶硅由无规则网络构成,含有大量的断键可以饱和硅基底表面的悬挂键;另 一方面,PECVD 沉积的 a-Si:H(本征氢化非晶硅)薄膜中引入了大量的氢原子,通过“氢化” 直接饱和悬挂键。同时,相较晶硅,非晶硅的导带底和价带顶之间能级差变大,非晶硅能带结 构改变、带隙变宽。宽禁带的非晶硅在与晶体硅形成异质结后,能带结构对少子有一定的阻挡 作用。 转换效率高。2021 年 10 月,隆基宣布,经 ISFH 认证,HJT 电池的转换效率已达 26.3%。

规模化生产和成本有优势。HJT 制备工艺可以简化为 4 步。此外,镀膜过程对温度的要 求较低,依靠 PECVD 技术,可以在 200℃左右完成薄膜沉积,工艺流程能耗更小,有利于节 约成本。低温工艺也避免了加工过程中对晶体硅的损伤,保证电池优异的光电性能。 HJT 与 PERC 生产设备不兼容,PECVD 等制膜和真空设备的投入会带来较高的转换成本。 另外,由于异质结电池的非晶薄膜仅仅几个到十几纳米,这对沉积前 N 型硅片的表面清洁程 度有近乎严苛的要求,对整个器件的工艺流程及车间环境也提出更大的挑战。行业积极推动技 术进步以降低 HJT 生产成本,制膜设备国产化以及降低银浆消耗量是目前主要的降本手段。

前期设备高度依赖进口,目前产线已逐步实现国产化。在关键的非晶硅薄膜沉积环节, 捷佳伟创、迈为股份、钧石、理想万里晖、金辰股份均有所布局;透明导电膜沉积环节,迈为 自主研发的 PVD 设备已获得 REC 集团 400MW 产线订单。Solarzoon 预测 2022 年 HJT 电池成 本约 0.52 元/W,较 2020 年的 0.9 元/W 下降 42%。 技术工艺优化助力银浆耗量减少。银浆是电极的原料,据中科院统计,其成本大约占电 池成本的 20%,非硅成本的 40%。通过网板设计和印刷工艺优化,可有效降低银浆消耗量。 结合高精串焊条技术、多主栅技术和银包铜技术等,银浆消耗量有望降低到 100mg/片。迈为 近期宣布已研发成功一种特殊转移印刷技术,可做到更细栅线,配合高精度 CCD 系统,节省 银浆消耗量的 40-50%。

更具薄片化潜力。首先,HJT 电池片为对称结构,减少了电池制作中的机械应力,硅片的 碎片率更低;其次,低温工艺使 HJT 硅片不易发生翘曲,薄片化不影响其良品率;同时,薄 片化使 HJT 电池开路电压上升、短路电流下降,不影响发电效率。硅片每减薄 20μm,其组件 成本相应降低 0.05-0.06 元/W。未来,HJT 电池片厚度或将减至 120μm,甚至 100μm 左右(主 流的 PERC 电池厚度一般为 170-180μm)。

HJT 具有较好的商业前景,各大厂商纷纷布局。

TOPCon

作为 Perc 的进阶版,TOPCon 电池高效率的实现得益于 N 型衬底、全背面高效钝化以及 隧穿结对于载流子的有效分离。电池背面由一层隧穿氧化层和一层掺杂多晶硅共同形成钝化 接触结构,消除不饱和键,降低界面缺陷态密度。与此同时,隧穿结可以实现载流子的选择性 收集:空穴在到达宽禁带的氧化硅时会被“弹回”晶体硅,而电子会通过隧穿方式达到重掺杂 的多晶硅。以上特性均有利于提升电池开路电压 Voc、填充因子 FF,并降低电池寿命敏感度。

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与 Perc 相比,钝化接触结构可以被应用到电池的全表面,因此无需激光开孔形成局部钝 化接触,从而简化了 TOPCon 电池的制造工艺。同时,采用 N 型硅片,削弱了硼氧对的影响, 无光致衰减效应,兼容中高温烧结。 TOPCon 电池转换效率正在快速提升。2021 年 10 月,晶科能源经权威机构认证的 TOPCon 电池转换效率达到了 25.4%,这是公司一年内第四次、总第 18 次打破世界纪录。

电池量产化难度较低,TOPCon 的产线大部分与 PERC/PERT 兼容,量产化难度低,升级 投资较小,是目前初始投资成本最低的高效 N 型电池。据 PVInfoLink 统计,目前 TOPCon 成 本接近 PERC 的两倍,原因:1)TOPCon 电池正反面均需使用银浆,较 PERC 高出约 60mg 用量;2)部分设备和浆料、靶材等耗材依赖进口;3)水、气体等耗材成本高于 PERC。但随 着工艺优化、规模化生产以及国产化替代,目前新建产线的单位成本已降至 2.5 亿/GW,未来 仍有空间。

TOPCon 技术的核心在于钝化触点以降低金属化区域的复合。该种技术电池应用一层薄薄 的氧化硅,外覆多晶硅,随后进行掺杂。沉积技术在 TOPCon 工艺中发挥着关键作用。早期使用 LPCVD 方法沉积多晶硅,但是存在绕镀问题需要解决。这不仅会增加所需的工艺步骤和 成本,还会导致产能的降低。后期光伏行业开始使用改进的卧式 LPCVD 配置,以将绕镀问题 限制在一定程度之内。如今,几乎所有沉积技术,包括 PECVD、PVD 和 PEALD,都有适用 于 TOPCon 的设备方案。

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(二)风电:海风、大型化持续推进

2021 年风电平稳增长。2021 年 1-10 月,我国风电累计发电量 4515 亿千瓦时,同比增长 35.7%;新增装机达 19.19GW,同比增长 4.9%。

2021 年 1-10 月新增装机仅增长不到 5%,需求不旺导致风机价格下降。金风科技披露, 2021 年 9 月,3S 级别机组与 4S 级别机组的全市场整机商参与的投标均价分别为 2410 元/千瓦 和 2326 元/千瓦,同比分别降低 25.8%/26.5%。 市场前景依旧偏乐观。2021 年前三季度,国内公开招标市场新增招标量 41.9GW,同比增 长 115.1%;按市场分类,陆风新增 40.9GW,海风 1GW;按区域分类,北方占比 68%,南方 占比 26%,集中采购 6%。招标量的增长预示着明年市场需求的释放以及价格的回暖。

2021 年是海风享有国补的最后一年。财政部、国家发改委、国家能源局联合下发《关于 促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》,自 2020 年起,新增海上风电项目不再纳入 中央财政补贴范围,由地方按照实际情况予以支持,并于 2021 年 12 月 31 日前全部机组完成 并网的存量海上风力发电项目,按相应价格政策纳入中央财政补贴范围,企业可以按合理利用 小时数核定中央财政补贴资金额度。

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海风正值抢装高峰。截止 9 月底,海风新增装机规模达 3.82GW,同比增长 141.8%。在 地方政府政策支持推动下,第四季度海风装机有望大幅增长,全年装机或将实现 7-8GW 规模。 2022 年,海上风电降本有望超预期。中国可再生能源学会预计,未来 3 年内,我国海上风电 有望实现平价上网。 海风对于增量的贡献率提升。2020 年我国风电新增装机 71.67GW,海风 3.06GW,仅占 4.3%。2021 年陆风全面进入无补贴时代,海风降本逐现成效。前三季度风电新增装机 16.43GW (YOY+18%),陆风 12.61GW(YOY+2.2%),海风 3.82GW(YOY+141.8%),占比提升 至 23.3%。

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海风

粗略统计,十四五期间国内各省海风规划约 45GW,长期来看,海风开发潜力超过 3500GW. 近期,福建漳州、江苏盐城相继出台了海风发展规划,分别达到 50GW 和 33GW,充分体现 了地方政府强烈的开发意愿。

2021 年 6 月,福建省漳州市提出 50GW 的海上风电大基地开发方案,包括电网送出工程 与产业配套,整体投资金额超过 1 万亿元。漳州海上风电大基地计划广泛吸纳全球清洁能源投 资商参与,并同漳州市风电装备产业发展结合起来。漳州市政府目前已经同十二家能源开发建 设、规划设计、设备制造头部企业签订漳州大风电基地开发协议,其中包括国家能投、华能集 团、华电集团等。

2021 年 11 月,江苏省盐城市提出 9.02GW 近海和 24GW 深远海风电容量的规划;争取 在“十四五”末实现新能源装机容量突破 20GW、产业规模突破 2000 亿元的蓝海目标;风机 产能达到 3350 台套/年,风电装备产值突破 500 亿元,打造引领全国乃至全球新能源产业发展 的新高地。

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大型化

海风向着“大容量、轻量化、高可靠”趋势发展,国外海上风机最大单机容量已达 15MW (Vestas),国内 16MW(明阳智能)。单机容量的增加可以显著降低单位容量的风机物料成 本,从而降低风机造价。根据彭博新能源财经测算,海上风电机组容量系数改善 20%,度电 成本将下降 16.7%。另外,大功率提高电量输出能力,从而降低度电建设成本以及运维成本, 增加度电收益。

近几年,大型化风机的渗透率加速提升。据 CWEA 统计,2020 年海上风电机组平均单机 容量达到 4.9MW,比 2010 年增长 85%。5.0MW 及以上风电机组新增装机容量占比首次超过 半数,预计 2021 年该数字将达到 60%。

据 IRENA 统计,2020 年全球风电场主流机型单机加权平均容量 4.8MW,较 2010 年增长 153%。预计在 2021 年-2022 年,该数字将达到 5.3MW,2025 年有望提升至 5.8MW。风电机 组大型化是降低度电成本的主要方式,不仅能摊薄单位零部件用量、采购成本以及非风机成本, 还能提升发电小时数,因此近年来大型化进程加快。

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风机技术

直驱、半直驱、双馈三种技术路线各有特点:直驱结构简单,传动效率高,但发电机体 积大、易失磁;半直驱体积较小,但较难维护,且传动效率降低;双馈发电机体积最小,成本 最低但配备齿轮箱易出故障,维护难度高且效率最低。

目前陆风以双馈为主,海风以直驱+半直驱为主。永磁半直驱同步风电机组结合了双馈和 永磁直驱两种风机的优势,采用中低速齿轮箱传动,对轴承,齿轮箱的制造工艺要求相对较低; 发电机转速较高,体积、质量比永磁直驱型的要小,机组整体结构更为紧凑,有利于运输和吊 装。随着大容量机型越来越多,原材料、稀土价格暴涨,半直驱技术路线更适合目前我国海 风的发展现状。

三、储能:能源转型的关键一环

(一)电化学储能:新兴蓝海

电能是不能储存的,时发时用,且瞬时响应,所以发电和用电必须实时平衡。然而,电力 系统中的用电负荷是经常发生变化的,为了维持有功功率平衡,保持系统频率稳定,需要发电 部门相应改变发电机的出力以适应用电负荷的变化,这就叫做调峰。

随着新能源占比和终端电气化率的提升,电力系统“双高双峰”(高比例可再生能源/高 比例电力电子装备;夏季/冬季负荷高峰)特征日益凸显。为确保电网安全运行和电力可靠供 应,亟需发展储能以提高系统灵活调节能力。储能可在容量范围之内削峰填谷,进行有功/无 功功率调节,保持电力系统瞬时平衡。

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储能可分为发电侧储能、输配电侧储能和用电侧储能。发电侧对储能的需求场景类型较多, 包括可再生能源并网、电力调峰、系统调频(频率响应是一种将电网频率尽可能合理地保持在额定频率范围内的服务,超出该范围会导致保护性发电机跳闸)、辅助动态运行等;输配电侧 储能主要用于缓解电网阻塞、延缓输配电设备扩容升级等;用电侧储能用途包括电力自发自用、 峰谷价差套利等。

我国储能产业的战略布局起始于 2005 年出台的《可再生能源发展指导目录》。目前储能 发展已从研发示范向规模化、市场化应用转变。迈入十四五,国家级储能政策频繁落地,内 容以电化学储能为主,兼顾抽水蓄能等多种类型。20 余省市相继落实出台了鼓励新能源配置 储能的文件。

据 CNESA 统计,2020 年底,我国已投运储能项目累计装机 35.6GW,占全球比例 18.6%, 同比增长 9.8%;全球已投运储能项目累计装机 191.1GW,同比增长 3.4%。目前已投运储能项 目中,抽水蓄能占比最大。抽水储能全球累计装机规模保持领先,达到 172.5GW(占比 90.3%), 我国累计装机 31.79GW(占比 89.3%)。

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抽水蓄能主要满足电网侧储能需求。2021 年 9 月,国家能源局发布《抽水蓄能中长期发 展规划(2021-2035 年)》,规划中纳入重点实施项目库的总装机规模为 421GW,储备项目库 305GW,2025 年装机目标 62GW,2030 年 120GW,是 2020 年 31.79GW 的 3.8 倍。(报告来源:未来智库)

截至 2021 年 8 月,我国已投产抽水蓄能装机规模 32.49GW,在建规模为 53.93GW。 2021 年 7 月 15 日,国家发改委、能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》, 提出 2025 年新型储能装机目标达 30GW 以上。由于具备技术成熟、成本较低、不受自然条件 限制、响应迅速等优点,电化学储能将在新型储能中占据绝对主力。 2020 年底,我国已投运电化学储能累计 3.27GW,我们预测,截止 2025 年该数字达到 44.2GW,十四五期间年均增长约 68.4%。电化学储能 5 年增长 12.5 倍空间。

2020 年底,全球已投运电化学储能累计约 14.2GW,伍德麦肯兹预计 2025 年该数字有望 达到 70GW,2030 年接近 200GW,2021-2030 年 CAGR 约 35%。其中,美洲和亚太是主要贡 献区域,合计占比约 88%;自 2025 年起,亚太将超过美洲地区一跃成为全球电化学储能装机 容量最大的区域。 电化学储能电池主要包括锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池和液流电池等。凭借技术成熟、 响应快速、效率高等优势,锂离子电池成为绝对主导。据 CNESA 统计,截至 2020 年底,国 内电化学储能中锂离子电池占比 88.8%,全球电化学储能中锂离子电池占比 92%。

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(二)多场景应用共同发力

发电侧取决于新能源配比。我们预计十四五期间光伏/风电新增装机约 351GW/244GW, 其中光伏集中式占比 55%。综合各省十四五储能规划,预计风光电站配比约 15%,时长 2 小 时,增量/存量渗透率约 25%/2%。根据以上假设,推算出十四五未发电侧电化学储能装机将达 到 26GW/52GWh。

电网侧与负荷峰值息息相关。调峰的持续时间长、响应速度要求低,抽水蓄能满足电网 侧调峰需求;调频与之相反,电化学储能可以更好地发挥其响应快的优势。根据十四五期间用 电需求的年均增速 4.4%推算,预计 2025 年我国电网最大用电负荷将达到 14.3 亿千瓦。按照 北极星电力网估算,2%的备用容量需求、27%的储能调节比例(参考美国 PJM 2018 年市场情 况),推算出十四五末电网侧电化学储能装机将达到 8.7GW/13GWh。

四、电网:源网荷储协调互动

新型电力系统中,1)主网加强远距离输电和省网互济能力:在支持新能源就地消纳的同 时加快建设输电主干通道,加强省间互联互通水平,发挥大电网对清洁能源的配置作用;2) 配网扩容改造以提高用电可靠性:为应对负荷高峰期局部缺电问题,各地需要因地制宜、补 齐短板;3)储能解决系统波动性问题:发挥储能可以提高系统灵活调节的能力。

(一)特高压提升远距离输电能力

我们预计 2025 年底光伏/风电装机有望达到 604GW/526GW,是 2020 年的 2.4 倍和 1.9 倍。 由于风光装机大部分建设在远离负荷中心的三北资源区,可再生能源消纳压力大,需要提升 远距离输电容量。

2021 年 3 月,国家电网发布双碳行动方案,十四五规划建成 7 回特高压直流,新增输电 能力 5600 万千瓦,2025 年国网经营区跨省跨区输电能力将达到 3 亿千瓦(包括部分特高压交 流和超高压线路)。特高压直流需要配套特高压交流,国网规划十四五期间完善特高压交流主 网架和区域环网,目前已确定 5 条特高压交流,预计后续会有更多线路纳入规划。

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随着“一带一路”的持续推进,以特高压为核心的国际能源合作有望发展成为我国高新技 术海外输出的典型代表。从资源禀赋来看,可利用蒙古、俄罗斯的化石能源满足我国用电需求, 同时,我国的清洁能源也可以输往巴基斯坦、尼泊尔、东南亚等国家,实现电力互通互联。国 网研究院预测 2025 年我国计划建成跨国直流工程 9 回,输电容量约 2800 万千瓦。

(二)配网扩容改造仍需加强

“十三五”期间,我国实施多项配网重点工程,主要包括 6 千亿农网改造升级以及 300 亿贫困县农网改造工程。项目实施后,“三区三州”供电水平已接近全国平均水平,农网年户 均停电和电压不合格时间较 2015 年分别缩短 6.9 小时、64.5 小时。

2020 年,我国主要配电网指标已达到国际先进水平,县域电网联系薄弱问题基本消除, 配电自动化覆盖率达到 90%,供电可靠性大幅提升。《南方电网“十四五”电网发展规划》 指出,南网将继续加强城镇配电网并巩固农村电网,进一步提高用电可靠性,到 2025 年南网 客户年均停电时间降至 5 小时以内,中心城区/城镇地区/乡村地区分别降至 0.5/2/7.5 小时。

造成电荒的主要原因可归结为:1)省间电网互济能力不足;2)配电网局部容量不足,架 构不完善;3)电力市场机制不完善,煤价高企,火电出力不积极。我们预计十四五期间电力 负荷增长较快,单靠源头侧和市场调节机制是不够的,解决负荷高峰期的缺电问题,配网扩 容改造也是重要一环。如果能建成许多局部微电网,接入分布式可再生能源和储能,并充分 利用电动车等柔性负荷的调节能力,就会极大缓解电荒问题。

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各省用电情况存在差别,因地制宜开展配电网建设。从已公布的十四五规划来看,各省 配电网发展目标不尽相同,但主要集中在智能化、供电质量和可靠性、城乡配电网建设改造等 方面。国网河北省电力公司于 2020 年 9 月发布了《雄安新区数字化主动配电网建设方案》, 将吸收法国、新加坡等城市电网理念,突出国际化、智能化和高端化,力争 2022 年底基本建 成示范性数字化主动配电网。

配网设备种类庞杂,可分为一次和二次设备。传统配网行业集中度低,产品同质化严重, 市场竞争激烈。以价值量大的变压器、电缆、断路器为例,细分市场 CR10 尚不足 10%。随着 电力物联网信息化、智能化发展,配网大量的新增需求主要集中在新能源、智能电网、电动车 等领域,对产品性能质量尤其是稳定性的要求日益增强,高端产品占比有望提升。

国产品牌正在努力追赶,看好高端设备国产化替代机会。低压电器广泛应用于配网、终 端及工控等领域,市场分为三个梯队:第一梯队是 ABB、西门子等外资品牌;第二梯队是正 泰、良信等国产知名品牌;第三梯队是千余家中小企业,以低价无序竞争为主。正泰电器和良 信股份大力投入技术研发和销售网络建设,产品线齐全。正泰规模更大,成本控制能力更强, 销售网络更广;良信主打高端产品,利润率高、盈利能力更强。

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五、投资分析

锂电池

2021 年新能源汽车步入高增元年,特斯拉、国内造车新势力以及海外传统巨头共同发力, 科技赋能,产品力加速提升。一方面,消费者认可度发生了质的飞跃,新能源车的供给同时创 造了需求,另一方面,爆款车型带动效应显著,叠加政策鼓励,非限购城市渗透率高增,新能 源车销量全年维持高景气度。我国新能源汽车市场已由政策引导转变成为消费驱动模式。

2020 年欧洲市场爆发,2021 年中国实现跨越式增长,2022 年美国有望成为新增主力军, 主导原因有两方面:补贴升级和油耗限制,以及 SUV、皮卡等新车型拉动。海外市场无论对 车企、电池厂商,还是材料厂商都愈发重要,海外客户的含金量越来越高。 我们预计中国 2021 年/2022 年新能源汽车销量有望达到 330-350 万辆(YOY+149%)/550 万辆,海外 300 万辆(YOY+54%)/550 万辆,对应 2021/2022 全球动力电池装机量约 307GWh (YOY+125%)/494GWh。展望 2025 年,全球新能源汽车销量有望达到 2,600 万辆,5 年复合 增速超过 50%,对应动力电池装机量接近 2,000GWh。

储能用锂电池迎来爆发期,预计 2021-2030 年全球电化学储能 CAGR 约 35%,美洲和亚 太是主要贡献区域。随着全球手机行业疫情后持续复苏,以及 3C 设备单机带电量的提升,数 码用锂电池需求或将持续释放,每年增速维持在 10%以上。锂电池快速替代铅蓄电池,两轮 车用锂电池需求放量,预计全球电动自行车锂电池年增速将保持在 30%以上。全球无绳类电 动工具已成为电动工具的主流品类,2021-2025 年 CAGR 约 22%。

新能源发电

“3060”双碳目标为可再生能源提供长期确定性指引,发电侧清洁化率将持续稳步提升。 全面进入平价时代的新能源发电端将激发更多市场自发驱动需求。新能源作为高端制造产业, 符合国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的国家发展战略。行业景气度提升拉动产品 需求,随之引发的价格博弈与利润再分配成为焦点问题。

新能源从集中式发展向集中式分布式并举的模式转变。2021 年国家补贴带动户用光伏掀 起抢装热潮。“整县推进”屋顶分布式光伏成为装机增量的新抓手。风光大基地仍然是我国新型电力系统的重要组成部分。新能源制氢作为最具潜力的电解水制氢方式,为光伏风电提供了 崭新的应用场景。

2021 年装机规模不及预期,2022 年光伏行业即将拥抱硅料降价周期。预计 2022 年光伏全 产业链价格将逐步回归合理区间,企业盈利状况或将得到明显改善(除硅料业务)。我们预计 2021 年我国光伏新增装机将达到 40-50GW,2022 年高增长的确定性强。十四五期间,光伏年 均新增装机约 65-77GW。预计 2021 年全球光伏新增装机规模将达到 150-170GW。

电网&储能

全球碳排放严控,从能源生产到能源消费,产业格局亟待重塑。能源消费方面,电气化比 例提升是有效途径。能源生产方面,新能源迎来大发展,电网致力于打造以新能源为主的“源 网荷储”一体化和多能互补的新型电力系统。电源侧从集中式向集中式与分布式并举发展,同 时带来的问题是波动性大幅增加。新能源出力不稳定、高比例电力电子设备均会造成系统转动 惯量下移,调频、调峰、调压能力不足,暴露出清洁发展与系统安全之间的矛盾。

随着新能源占比和终端电气化率的提升,电力系统“双高双峰”特征日益凸显。为确保电网安全运行和电力可靠供应,亟需发展储能以提高系统灵活调节能力。储能可在容量范围之内 削峰填谷,进行有功/无功功率调节,保持电力系统瞬时平衡。由于具备技术成熟、成本较低、 不受自然条件限制、响应迅速等优点,电化学储能将在新型储能中占据绝对主力。

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