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  • 固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪

    本文来自微信民众号:锦缎(ID:jinduan006),原标题《特斯拉、宁德时期与比亚迪们的终究疆场:固态电池》,作者:愚老头,题图来自:视觉中国

    电池关于手机,属于有他没他都能过年的那种。但关于电动车和光伏,倒是致命的束缚,基本绕不过去的那一种。可以说,对电池的焦炙,落伍的电池手艺对种种前沿运用的限定,是新动力反动最大的停滞。

    电池手艺提高到什么水平,新动力反动就推进到哪一步,一通百通,是未来新动力反动的第一推进力。

    一、为何肯定是固态电池?

    电动车要完成对燃油车的庖代,从基本上要完成两个打破,第一个是挣脱对补助的依靠,第二个是从经济性上追平燃油车。

    中国对新动力汽车的补助预计在近来两年就会退出,如今看上半场战争已完毕,在特斯拉(NASDAQ:TSLA)的率领下,各大厂商基本做好了断奶的预备。

    下半场中心的经济性问题就浮出水面,那就是限定电动车吊打燃油车的里程焦炙。而这个问题,归根结柢出在电池上。

    我们以当前市场主流的两款电动车为例,看看问题出在哪。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图

    这是两款本年上市的新车,一款是国内的电动车龙头,比亚迪的汉EV,另一款是天下电动车龙头,特斯拉的Model 3。

    起首给人人提高几个大致的观点。我们晓得,平常家用的乘用车,一般油箱容量在55L摆布,依据百公里8L的耗油量,也许可以跑600公里出头。电动车厂商为了完成对燃油车的无缝替换,基本目的也是充一次电,跑600公里。

    为了完成这个600公里的续航里程,电动车厂商就必需在电池高低工夫。

    理论上你可以堆充足多的电池来完成这个目的,但我们晓得,电池自身也有分量,而且还不轻,所以厂商就必需要在长里程、车重以及电池效力之间找一个均衡。这个均衡点,就是我们说的电池成组效力。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图1

    这是一个典范的动力电池体系的构成图。可以发明,电池片模块(也就是我们常说的电芯)只占个中的一部份,除此以外,另有种种杂七杂八的配件,比方冷却体系、绝缘层、接线盒、衔接端子等等。

    电池体系容量的中心是电芯,电芯的能量密度由wh/kg来权衡,就是每公斤的电芯,可以发生多大功率的能量,kwh是我们一样平常说的度电,那末单体电芯能量密度170wh/kg代表的意义就是,每公斤的电芯,可以发生0.17度的能量。

    我们用电池体系能量密度来权衡一辆电动车实际的动力效力。电池体系除了电芯以外,内部包含的这些电池治理体系,热治理体系,高低压回路等占有了电池体系的部份分量和内部空间,所以电池体系的能量密度都比单体电芯能量密度低。

    电池体系能量密度与单体电芯能量密度的比值就是电池成组效力,是权衡一个电池体系效力的中心目标。

    比方我们上面的这两款车:

    比亚迪的汉EV,电芯能量密度是170wh/kg,构成电池组以后电池的体系能量密度就降到了140wh/kg,成组效力为82.53%;特斯拉最新的Model 3 长续航版,电芯采纳松下的21700电池,电芯能量密度比比亚迪汉EV采纳的磷酸铁锂刀片电池近乎高一倍。

    但特斯拉挑选的这类三元锂电池,相对比亚迪的刀片电池,更轻易发烧,须要更多的散热装备,电池治理体系也更庞杂,因而组合起来的电池体系能量密度疾速降到161wh/kg,成组效力只要53.67%。

    这两款车型,代表了当前电动车的主流设置,重要目标很靠近。

    他们的续航里程都在600公里以上,总功率约莫在77kwh,也就是77度电,电池体系都很重,比亚迪汉EV549kg,半吨多,特斯拉Model 3 长续航版477kg,基本占到全车分量的四分之一。不论从节能照样从挖潜的角度动身,电池手艺都必需要有大的刷新。

    那末动力电池手艺须要做到多大的革新,才真正踏上替换燃油车的门坎呢?

    如今市场公认的答案是,现有电动车的电池体系能量密度翻一倍半,从广泛的160wh/kg,到400wh/kg,才是电动车完全庖代燃油车的入手下手。这个目标意味着600km的续航,80度电,总重约莫200kg。如今这个分量约莫是450~550kg之间。

    400wh/kg,是一个异常刚性的目标。一个产物终究推行开来必需要做到适者生存,中心就是本钱,讲再多的抱负和未来,也比不过实际的廉价真香,电动车假如迈不过性价比经济性这条线,就永久只能是个小众的玩具。

    假如奔着400wh/kg这个目标去,你就会发明,如今的动力电池市场,还远远谈不上合作款式已清楚,人人基本都在同一个起跑线上。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图2

    上图是我们从光大的报告《固态电池:抢占下一代锂电手艺制高点》中截取的图,勾画了如今的电池手艺发展途径。

    不论你是哪一种计划,理论的最高能量密度就是天堑,资质云云,你再勤奋也没用。

    我们当下主流的电池,不论是磷酸铁锂电池,照样三元锂离子电池,都是液态电解液的锂离子电池,理论的最高能量密度就是350wh/kg,假如再加上种种电池治理体系,可以做到全体系300wh/kg,基本上就是极限。

    这就比如你把弓箭做到了极致,末了面对火枪照样被秒杀,无他,这是代际的碾压。

    故而,终究要处理电池的能量密度问题,祛除里程焦炙,末了的计划肯定是固态电池。

    固态电池,人人都还在研发的路上。那末我们能完成这个目标么?

    能。恩格斯说过,“社会一旦有手艺上的须要,则这类须要就会比十所大学更能把科学推向行进”。需求是最好的动力。电动车比拟燃油车,有更大的空间和潜力。

    我们看电池范畴,过去10年发生了什么。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图3

    依据BloombergNEF的数据,在过去的10年里,电芯的能量密度基本提高了两倍。这也说清楚明了,在壮大的需求推进下,产业界的提高有多快。

    数月前,特斯拉将Model 3的入门版从29.18万元一下落到了24.99万元,降了4万还多。我们看好电动车庖代燃油车的历程,然则这款入门车型采纳的是宁德时期的磷酸铁锂电池,电池体系能量密度不会比比亚迪的刀片电池好若干,也就是140~160wh/kg摆布。

    相关于本来贬价前产物的三元锂电池设置,Model 3的电池安全性略有提拔,但体系能量密度另有所下落,对现有的这些电动车厂商比亚迪、小鹏等等有打击,也会下探到传统的B级车帕萨特、雅阁、凯美瑞的市场,对他们发生肯定的压抑摆布。

    但团体来说,假如电池体系的能量密度没有大的提拔,不能打破400wh/kg这个门坎,还都属于战术性的革新,款式上不会有太大的变化。

    二、光伏的第二束缚

    我们晓得,光伏这个行业遵照摩尔定律,每一年的发电本钱都会成比例下落。2020年已完成了平价上网,也就是价钱跟煤电打平,后续发电本钱还会继承下落,末了极限就是动力价钱靠近为零。

    用“傻瓜扯扯淡”的说法,光伏要想完成对传统动力的平推,要打破两个限定:一个是挣脱补助束缚,这一个伴跟着平价上网,已基本完成,第二个是挣脱并网束缚,这个是未来要完成的。

    光伏作为一种新的动力情势,长处肉眼可见,节能环保资本可再生,取之不竭用之不尽,所以一入手下手各个国家都给了大批的补助,但这类补助不是久远之计。

    羊毛出在羊身上,新动力的本钱照样须要全社会来负担,假如不能挣脱这类补助的束缚,光伏只能作为一种时髦,偶然出如今政绩报告上,作为一种装点。

    要想挣脱补助,光伏的价钱必需下落到足以与传统动力合作。跟着中国制造在光伏手艺上的疾速迭代,本钱下落很快,终究到2020年,本钱已靠近煤电,可以扬弃补助直接上网了。第一个束缚就这么处理了。

    然则假如第二个束缚,也就是并网束缚不能打破,光伏的推行照样要被限定在肯定局限内。为何呢?这是由光伏发电的特性决议的。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图4

    上面这张图就是有名的鸭子曲线,图上标出了美国加利福尼亚州每一年3月31日这一天的用电净负荷。加利福利亚我们晓得,阳光明媚,风景秀丽,光照时候长,迥殊合适光伏发电,加上又是硅谷所在地,对新动力的接收水平高,光伏发电的占比靠近30%。

    一天里,正午光照最强,然则用电却不多,所以电网负荷最低,而到了晚上,光伏歇菜,用电量却飙升,电网负荷也疾速跃升,就涌现了图中这根长长的鸭颈。

    由于中国的到场,太阳能组件的价钱逐年下落,加州光伏发电的占比也越来越高,从2012年以来,中心用电净负荷的这个鸭肚腩也越来越大,团体像一只鸭子,所以叫鸭子曲线。

    这条曲线回响反映了光伏发电面对的第二个束缚,并网发电。光伏发电毕竟受自然前提束缚,白昼有太阳,发电就多,晚上就停摆,但我们用电却反过来,白昼少,晚上多。

    要处理这个问题,如今我们采用的是煤电或许天然气发电调峰的体式格局来赔偿。白昼的时刻这些调峰机组停机,晚上的时刻才开机。

    这就涉及到一个电网消纳比例的问题,全部电网体系,光伏发电的占比有一个极限,这个上限基本上在30%~40%摆布,详细取决于电网的调峰水温和一样平常的光照前提。

    那末我们能完全打破这个束缚么?能。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图5

    这个图来自于兴业证券电力装备研究员朱玥的报告:《生长矛头,中国力量》。光伏发电要想打破这个30%~40%的上限,就须要设置储能设备,在正午发电高峰期把电力储存起来,到晚上用电高峰期把电放出来,如许就可以完全镌汰掉煤和天然气,只用光伏全天候满足全部电网的需求。

    为了打破第二个束缚,光伏发电须要到达设置了储能设备以后的光伏+储能发电的体系本钱低于现有的煤电,才甩开并网束缚,真正进入哲学上说的“自由王国”,转变电网,也完全转变这个天下。

    光伏并网对储能的最中心的请求就是,相对价钱充足低,这个价钱指的是全本钱。我们看兴业证券整顿的光伏储能电站中标项目报价状况,如下图:

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图6

    如今光伏储能电池最低的中标价钱为0.86元/wh,加上电池治理体系(BMS),逆变器(PCS)以后的电池体系最低中标价为1.49元/wh,包含土建、体系集成在内的全光伏储能电站,最低为1.94元/wh。

    而这个1.94元,就是光伏储能的全本钱。1.94元/wh,一度电是kwh,换算成度电建立本钱就是1940元/kwh,假定可以完成10000次的充放电轮回,不斟酌资金本钱,摊到每度电上的储能本钱就是0.194元。

    然则实际上,我们现有的储能电站,很难做到1万次的充放电轮回寿命,广泛在5000次摆布,那摊到每度电上的本钱就是快要0.4元,这个价钱约莫相当于现有火电的价钱,历久看须要有下落的空间。

    那末储能的本钱须要降到什么的价钱才会完成打破呢?如今市场广泛的共鸣是,10000次的轮回寿命,1元/wh的全建立本钱。

    依据这个目标盘算,单度电的储能本钱就是0.1元,在这个价钱下,储能电站可以离开任何的补助或许峰谷电价差价而自力生存。在这个价钱下,须要光伏发电本钱从0.4元/kwh降到0.3元/kwh。如许光伏+储能的度电本钱将为0.3+0.1=0.4元/kwh,价钱约等于现有的煤电,从而完全挣脱并网束缚。

    储能的本钱另有继承下落的空间么?有,而且大概比动力电池下落的速率还快。

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图7

    起首,由于动力电池的价钱下落的很快,而储能电池可以完全自创动力电池的手艺,实际上许多的光伏储能装配,直接用的就是二手的汽车动力电池。如上图BloombergNEF的数据,动力电池从2010年的每千瓦时1160美圆,已下落到2019年的156美圆,9年时候,价钱下落了快要87%。

    其次,光伏储能须要的电池比动力电池请求要低,挑选局限广。相对动力电池对分量体积价钱效力的极致寻求,光伏储能电池只须要满足轮回寿命充足长,度电全本钱低就可以了,关于动力电池请求的体积小,分量轻,储能电站并没有严厉的束缚,因而挑选局限更大,完成手艺打破的几率也越大。

    光伏行业有本身的摩尔定律,那就是发电容量每增加一倍,新增装机的电价削减16%。从储能手艺的角度上来说,跟着电池手艺的提高,光伏储能的总容量每增加一倍,单次充放电轮回的本钱也会依据肯定的比例下落。在未来的十年,我们也许率上会看到储能本钱的疾速下落。

    三、各领风骚三五年

    固态电池之战:特斯拉vs宁德时期vs比亚迪插图8

    背面我们会看到一个互相促进螺旋上升的历程,而电池的需求量将会显现指数性的增进。

    依据牛顿第肯定律,“任何物体都要坚持匀速直线活动或静止状况,直到外力迫使它转变活动状况为止”,在这个轮回中,外力或许说第一驱动力就是光伏手艺提高所带来的光伏发电本钱的疾速下落。

    光伏发电本钱疾速下落,倒逼电价稳步下降,电力需求提拔,电动车性价比延续提拔,倒逼动力电池提高,动力电池降本增效,储能电池性价比提拔,种种运用场景纷纭进入盈亏均衡点,又提拔了电力的需求。这是一个正向的完全的轮回。

    作为投资者,最愿望见到的场景当然是量价齐升,我看到许多电力装备研究员,都在讲电价提拔的逻辑,对未来的电价、补助做了异常乐观的预计,但这类假定本质上都是站不住脚的,我们并不承认。

    由于大工业生产的中心就是降本提效,范围效应之下,本钱下降,价钱下落,利润虽薄,可饼摊得大。

    在工业上,任何讲历久涨价的逻辑都是有瑕疵的。比方我们对赣锋锂业(SZ:002460)这类资本性的公司的历久生长性是有疑心的,由于一个行业要想历久耐久的增进,原材料肯定不能成为一个束缚。为何半导体行业是在硅的基本上做大的,就是由于沙子随处都有,不存在任何稀缺的大概。

    我们花了这么多时候来思索未来动力反动的途径,然则预言归预言,投资归投资,纵然你看对了方向,也不肯定选对了股票,选对了股票也不肯定能从一而终。

    确切,光伏带来的新动力反动会完全转变这个社会,但这类高手艺行业,依据易方达的基金司理萧楠的说法,商业模式异常不友好。

    这类商业模式属于“自我熄灭,熄灭本身,照亮他人。如许的公司很累,他们要花许多钱去投固定资产,去投研发,他们把一切节约出来的效力都送给了本身的客户,由于假如不如许做,本身就面对着镌汰,被客户扬弃。”

    新手艺方向的合作异乎地严酷,往往是各领风骚三五年。

    本文来自微信民众号:锦缎(ID:jinduan006),作者:愚老头

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