從消費(fèi)電子到電動(dòng)汽車，電池正成為科學(xué)界一顆冉冉升起的新星。下一個(gè)十年，電池還將改變哪些領(lǐng)域?
瑞銀集團(tuán)估計(jì)，在未來(lái)10年，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)可能會(huì)增長(zhǎng)到高達(dá)4260億美元，當(dāng)下有很多企業(yè)正在順應(yīng)這一潮流，包括化學(xué)品公司、電池制造商、汽車公司、太陽(yáng)能公司和公共事業(yè)公司。
人們往往會(huì)高估一年的變化，也往往會(huì)低估十年的變化。2010年，電池為我們的手機(jī)和電腦供電;誰(shuí)也沒(méi)有預(yù)料到，到2020年，它也開(kāi)始為我們的汽車和家庭提供動(dòng)力。
在過(guò)去的十年里，鋰離子電池產(chǎn)量的激增使得電動(dòng)汽車的價(jià)格迅速下降，無(wú)論在性能上還是成本上，電動(dòng)汽車在歷史上第一次具有了商業(yè)可行性。鋰電池將定義未來(lái)十年的下一步，則是大規(guī)模應(yīng)用級(jí)儲(chǔ)能。
隨著氣候危機(jī)的緊迫性越來(lái)越明顯，電池儲(chǔ)能成為全球向可再生能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。在發(fā)電領(lǐng)域，太陽(yáng)能和風(fēng)能正在變得越來(lái)越重要，但是如果沒(méi)有有效的儲(chǔ)能技術(shù)，在沒(méi)有陽(yáng)光或沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候，能源的需求還只能依賴于天然氣和煤炭。因此，如果社會(huì)想要擺脫對(duì)化石燃料的依賴，沒(méi)有大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是不可能的。
根據(jù)UBS的預(yù)測(cè)，未來(lái)十年儲(chǔ)能成本將下降66%至80%，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至4260億美元。在此過(guò)程中，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)將不斷成長(zhǎng)演進(jìn)，以支持電池供電的新時(shí)代，其影響將遍及社會(huì)每個(gè)角落。
電網(wǎng)的重塑
標(biāo)普全球普氏能源資訊認(rèn)為，電動(dòng)汽車最快可能在未來(lái)兩到三年內(nèi)就能在高油價(jià)地區(qū)展現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力，如果電動(dòng)汽車的增長(zhǎng)速度快于預(yù)期，石油峰值可能會(huì)比預(yù)期提前到來(lái)。
美國(guó)知名上市綜合金融服務(wù)公司考恩集團(tuán)(Cowen)在最近給客戶的一份報(bào)告中表示，全球電網(wǎng)“未來(lái)10年的變化，將比前100年還要多”。
圖為國(guó)家電網(wǎng)鎮(zhèn)江電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站
在政府補(bǔ)貼和法規(guī)逐漸向清潔能源傾斜的情況下，不斷增長(zhǎng)的儲(chǔ)能市場(chǎng)為投資者提供了投資機(jī)遇。正如上世紀(jì)90年的半導(dǎo)體行業(yè)一樣，競(jìng)爭(zhēng)激烈的電池行業(yè)并不總是為投資者提供最佳回報(bào)。許多電池公司破產(chǎn)的事實(shí)表明，改變社會(huì)的產(chǎn)品可能不會(huì)給股東帶來(lái)好處和利益。
JMP證券公司分析師Joe Osha表示，在未來(lái)5至10年內(nèi)，電池企業(yè)在為電動(dòng)汽車制造商服務(wù)過(guò)程中必須在降低價(jià)格方面做得更好。電池行業(yè)最終將有一些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)從中獲利，但能否為股東創(chuàng)造巨大的回報(bào)，仍然充滿不確定性。
相比瞄準(zhǔn)純電池企業(yè)，投資那些向低碳轉(zhuǎn)型的能源公司顯然機(jī)會(huì)更多。比如美國(guó)最大的家用太陽(yáng)能公司Sunrun和美國(guó)最大的可再生能源公司之一NextEra Energy目前都在擴(kuò)建其公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施。
當(dāng)前，科學(xué)家們和企業(yè)正在不斷嘗試改變電池的成分，致力于下一代電池技術(shù)的突破。但清潔技術(shù)風(fēng)投公司clean Energy Ventures的創(chuàng)始人Dan Goldman認(rèn)為，投資人對(duì)創(chuàng)新性電池管理系統(tǒng)BMS更青睞有加，因?yàn)樗鼈冞m用任何電池技術(shù)路線。
洛基山研究所的研究人員在題為《突破性電池:為清潔電氣化時(shí)代提供動(dòng)力》的研究報(bào)告當(dāng)中寫道，“要抓住基于電池的能源轉(zhuǎn)型背后的巨大機(jī)遇”，不僅需要規(guī)劃者、政策制定者和監(jiān)管者，還需要投資者“采取一種生態(tài)系統(tǒng)方法來(lái)開(kāi)發(fā)這些市場(chǎng)”。
電池：科學(xué)界冉冉升起的新星
最簡(jiǎn)單的電池技術(shù)可以追溯到兩個(gè)多世紀(jì)以前。“電池”這個(gè)詞本身是一個(gè)籠統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)，因?yàn)殡姵赜懈鞣N形狀和尺寸—鉛酸電池、鎳鐵電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等等。
即使是“鋰離子電池”—它本身就是一個(gè)包羅萬(wàn)象的術(shù)語(yǔ)—在20世紀(jì)70年代被首次開(kāi)發(fā)出來(lái)，并于1991年由索尼公司為其手持錄像機(jī)進(jìn)行商業(yè)化。如今，從iphone到醫(yī)療設(shè)備，從飛機(jī)到國(guó)際空間站，它們的身影無(wú)處不在。
今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了開(kāi)發(fā)鋰離子電池的三位科學(xué)家，或許是這些電池在現(xiàn)代社會(huì)中所扮演角色的最大標(biāo)志。
“在過(guò)去的幾十年里，鋰離子電池的發(fā)展非常迅速，我們可以期待在電池技術(shù)方面有更多更重要的發(fā)現(xiàn)。”瑞典皇家科學(xué)院去年10月表示。“毫無(wú)疑問(wèn)，這些未來(lái)的突破將進(jìn)一步改善我們的生活，不僅是為了我們的便利，也是為了全球和當(dāng)?shù)丨h(huán)境，最終是為了我們整個(gè)星球的可持續(xù)性。”
電動(dòng)汽車：遠(yuǎn)景可期
2008年，特斯拉推出了敞篷跑車，是第一家將電池驅(qū)動(dòng)的汽車進(jìn)行商業(yè)化的公司。在此之前，汽車制造商曾嘗試過(guò)混合動(dòng)力車型，但由于生產(chǎn)成本高昂，他們通常對(duì)全電動(dòng)汽車望而卻步。
但在過(guò)去十年里，消費(fèi)者的口味已經(jīng)發(fā)生了變化。隨著監(jiān)管的加強(qiáng)，尤其是歐洲多國(guó)宣布全面禁售燃油車時(shí)間表，傳統(tǒng)汽車制造商不得不調(diào)整自身的策略。
現(xiàn)在，幾乎所有的汽車制造商現(xiàn)在都提供或計(jì)劃提供全電動(dòng)，至少是混合動(dòng)力車型。去年11月，福特推出了全電動(dòng)版野馬，該公司計(jì)劃在2022年之前投入110億美元用戶開(kāi)發(fā)40款全電動(dòng)和混合動(dòng)力車型，今年3月，大眾汽車也調(diào)整自身的計(jì)劃，在2028年前將其電動(dòng)汽車的車型開(kāi)發(fā)由之前的50款提高到70款。
電動(dòng)車的電池組價(jià)格通常以每KWh的成本來(lái)衡量。在過(guò)去的十年里，隨著生產(chǎn)的規(guī)模化，價(jià)格迅速走低。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的數(shù)據(jù)，目前成本約為156美元/KWh，較2010年1100美元/KWh的成本下降了85%。彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)計(jì)，到2024年，動(dòng)力電池組的價(jià)格將降至100美元/KWh以下。屆時(shí)，電動(dòng)汽車可以在價(jià)格上與傳統(tǒng)燃油汽車進(jìn)行PK。
考恩集團(tuán)(Cowen)的分析師Jeffrey Osborne最近在給客戶的報(bào)告中稱，"盡管電動(dòng)車的概念并不新鮮，但在這個(gè)汽車周期中，與以往的不同之處在于可靠且低成本的電池，讓電動(dòng)汽車具有良好的電力儲(chǔ)存和動(dòng)力能力。"
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018年全球新能源汽車保有量超過(guò)510萬(wàn)輛，其中插電式電動(dòng)汽車的銷售量已經(jīng)達(dá)到了198萬(wàn)部，相比全球超過(guò)10億輛的汽車總保有量，盡管市場(chǎng)份額很小，但新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)汽車的替代作用已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)預(yù)測(cè)，2040年，57%的新乘用車將是電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車的市場(chǎng)份額整體將超過(guò)30%。
特斯拉目前是全球最大的電動(dòng)汽車制造商，雖然尚未實(shí)現(xiàn)年度盈利，但是最近一個(gè)季度已經(jīng)開(kāi)始扭虧為盈。從投資角度來(lái)看，這家公司的情況有些兩極化，因?yàn)樗?jīng)常達(dá)不到交貨目標(biāo)，以及首席執(zhí)行官埃隆馬斯克的行為有時(shí)也很古怪。
但該公司成功地降低了電池組的成本。這在一定程度上是因?yàn)樘厮估趦?nèi)華達(dá)州斯帕克斯的超級(jí)工廠運(yùn)營(yíng)效率實(shí)現(xiàn)最大化，也因?yàn)樵摴镜淖≌凸檬聵I(yè)儲(chǔ)能分?jǐn)偭穗姵厣a(chǎn)的固定成本，還因?yàn)槭芤嬗谡a(bǔ)貼和超級(jí)工廠的運(yùn)營(yíng)流程的改進(jìn)。
電池是電動(dòng)汽車的心臟，也是不同電動(dòng)汽車的關(guān)鍵差異所在，因?yàn)槠嚨男旭偩嚯x，多長(zhǎng)時(shí)間需要充電，都是由電池的能量決定的。
瑞士信貸在最近的一份報(bào)告中表示，針對(duì)特斯拉的電池開(kāi)發(fā)能力應(yīng)該給予更多的信任，該公司的股票評(píng)級(jí)低于預(yù)期，他表示，由于電池的能量密度等因素，該汽車制造商“在電氣化方面比其他汽車制造商更有優(yōu)勢(shì)”。
不計(jì)政府補(bǔ)貼和汽油節(jié)省等因素，特斯拉的緊湊型Model 3起價(jià)39,990美元，這意味著它仍然比汽油動(dòng)力的緊湊型汽車貴很多;另外汽車廠還必須解決續(xù)航里程和充電時(shí)間問(wèn)題。這兩大問(wèn)題阻礙了電動(dòng)車的普及和廣泛應(yīng)用。
但隨著電池成本下降，標(biāo)普全球普氏能源技術(shù)公司認(rèn)為，電動(dòng)汽車最快可能在未來(lái)兩到三年內(nèi)就能在高油價(jià)地區(qū)展現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力。
“特斯拉以一己之力帶動(dòng)了整個(gè)電動(dòng)車行業(yè)。”IHS Markit全球無(wú)機(jī)材料總監(jiān)Austin Devaney 認(rèn)為，”電動(dòng)汽車將開(kāi)始吸引更多的人加入，因此未來(lái)幾年電動(dòng)汽車普及率將大幅上升。”
電池供應(yīng)鏈的投資機(jī)遇
電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車仍然相對(duì)昂貴的主要原因是其生產(chǎn)所需的原材料成本。鋰離子電池除了鋰之外還需要鈷和石墨等其他礦物質(zhì)，以及鎳、鋁和錳等金屬。
在鋰的需求方面，電動(dòng)汽車現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)了消費(fèi)電子產(chǎn)品。標(biāo)普全球普氏能源資訊表示，盡管對(duì)稀土的需求不斷增長(zhǎng)，但在過(guò)去10年里，稀土價(jià)格大幅下跌，主要是由于電動(dòng)汽車的銷量低于預(yù)期，稀土產(chǎn)量的增長(zhǎng)超過(guò)了電動(dòng)汽車銷售的增長(zhǎng)。標(biāo)普預(yù)計(jì)，未來(lái)五年交通和電力行業(yè)的需求將增長(zhǎng)近兩倍，隨著“增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，稀土的需求會(huì)超過(guò)供應(yīng)。”
化學(xué)品公司Albemarle在世界各地都有鋰礦，包括內(nèi)華達(dá)州的Silver Peak和智利的Salar de Atacama等，很可能都是需求增長(zhǎng)的受益者之一，過(guò)去幾年里，該股一直表現(xiàn)不佳，去年對(duì)該股持有等同買入評(píng)級(jí)的華爾街分析師比例從80%降至了52%。
但并不是所有人都放棄了這支股票。Jefferies分析師Laurence Alexander去年12月表示，這是“3-5年來(lái)最引人入勝的故事之一”。他設(shè)定的目標(biāo)價(jià)為83美元，比該股目前的交易價(jià)高出15%。
其他鋰礦開(kāi)采商還包括總部位于費(fèi)城的Livent和智利公司Sociedad Quimica y Minera De Chile S.A等。
在構(gòu)成電池組的電芯生產(chǎn)方面，這個(gè)市場(chǎng)主要是由松下、CATL、LG化學(xué)和比亞迪等亞洲公司主導(dǎo)，巴菲特的伯克希爾哈撒韋公司持有比亞迪近25%的股份。
松下與特斯拉是合作伙伴關(guān)系，LG化學(xué)為通用汽車和福特等公司生產(chǎn)電池。
去年12月，通用汽車和LG化學(xué)宣布，計(jì)劃在2023年之前共同投資23億美元，在俄亥俄州成立一家合資公司，專門生產(chǎn)電動(dòng)電池。通用汽車首席執(zhí)行官兼董事長(zhǎng)Mary Barra在媒體發(fā)布會(huì)上表示:“新工廠將幫助我們實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，將顯著提高電動(dòng)汽車的盈利能力和購(gòu)買力。”
Devaney認(rèn)為，電動(dòng)汽車行業(yè)已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)“臨界點(diǎn)”，現(xiàn)在，單體電芯和PACK之間的價(jià)差越來(lái)越小。“五年前……電動(dòng)汽車還比較新奇……消費(fèi)者不一定了解它的好處，現(xiàn)在他們已經(jīng)改變了。”
從手機(jī)充電到家庭儲(chǔ)能
與傳統(tǒng)的消費(fèi)電子領(lǐng)域相比，汽車行業(yè)需要更大更好的電池，來(lái)滿足電動(dòng)汽車的發(fā)展，而現(xiàn)在這種需求已經(jīng)引發(fā)了連鎖反應(yīng)。由于太陽(yáng)能價(jià)格下跌，加上政府補(bǔ)貼鼓勵(lì)消費(fèi)者轉(zhuǎn)向可再生能源，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)正在快速增長(zhǎng)。
特斯拉的家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)Powerwall
JMP的Osha在11月給客戶的報(bào)告中稱，提供太陽(yáng)能和儲(chǔ)能的SunRun公司將在2020年迎來(lái)一個(gè)出色的財(cái)年，很大程度上歸功于公司儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)潛力。
“無(wú)論從Sunrun本身還是從整個(gè)行業(yè)來(lái)看，戶用儲(chǔ)能已經(jīng)從一個(gè)新奇的東西，越來(lái)越普遍地成為了家庭太陽(yáng)能裝置的一部分。”
特斯拉的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)Powerwall同樣不可小覷，Baird分析師Ben Kallo表示，目前該公司的Powerwall電池被“低估”了，他預(yù)計(jì)隨著利潤(rùn)率的提升和規(guī)模的增加，特斯拉儲(chǔ)能業(yè)務(wù)將成為“前景廣闊的領(lǐng)域”
這兩家公司都提供包括光伏、儲(chǔ)能在內(nèi)的全面解決方案，但還有其他公司如Enphase Energy，只提供與現(xiàn)有太陽(yáng)能系統(tǒng)集成的電池。Enphase是今年納斯達(dá)克綜合指數(shù)中表現(xiàn)最好的股票，上漲了465%。
下一步：大規(guī)模應(yīng)用級(jí)儲(chǔ)能
不過(guò)，儲(chǔ)能的最大潛在市場(chǎng)不在個(gè)人消費(fèi)者那里，而是大型公用事業(yè)公司。
未來(lái)的電網(wǎng)將有越來(lái)越多的電力是來(lái)自風(fēng)能和光伏等可再生能源。可是，在沒(méi)有找到有效的儲(chǔ)能方案之前，這些間歇性的能源將繼續(xù)依賴化石燃料進(jìn)行調(diào)峰調(diào)頻。
簡(jiǎn)而言之，目前電網(wǎng)的典型運(yùn)行方式是，所使用的電力就在片刻之前產(chǎn)生。庫(kù)存并不多，所以供求必須始終保持平衡。
不過(guò)，隨著電池價(jià)格的下降，越來(lái)越多的公用事業(yè)公司將鋰離子電池整合到他們的系統(tǒng)中。目前，它們主要被用來(lái)取代所謂的“峰值發(fā)電廠”——通常由天然氣驅(qū)動(dòng)的發(fā)電廠，只在需求高峰期使用。在那些需要持續(xù)供電的場(chǎng)所，儲(chǔ)能電池開(kāi)始替代柴油發(fā)電機(jī)。
政府的刺激措施以及太陽(yáng)能和風(fēng)能成本的下降也在加速能源儲(chǔ)存的可行性。
“10年前，電池儲(chǔ)能被寄希望于提高可再生能源在電網(wǎng)中的滲透率，今天，你可以看到，在未來(lái)10年里，這一愿望將成為現(xiàn)實(shí)。”Ultra Capital總經(jīng)理Kristian Hanelt告訴CNBC。他補(bǔ)充說(shuō)，公用事業(yè)公司有一個(gè)天然的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗麄兞私廨旊娋W(wǎng)，知道在哪里可以受益。
NextEra能源公司是美國(guó)最大的可再生能源供應(yīng)商之一，其中包括儲(chǔ)能產(chǎn)品。瑞信最近在給客戶的一份報(bào)告中稱，這是他們投資的重要原因之一，基于NextEra“對(duì)快速增長(zhǎng)的可再生能源行業(yè)的大量投資”和“全球領(lǐng)先的大規(guī)模可再生能源開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)”。其他儲(chǔ)能公司還包括總部位于賓夕法尼亞州的EnerSys，以及在2月份宣布計(jì)劃在未來(lái)5年內(nèi)在亞利桑那州投資850兆瓦的電池儲(chǔ)能的Pinnacle West Capital Corporation。
目前，全球最大的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)位于澳大利亞南部，由特斯拉提供。有100兆瓦的發(fā)電能力，這使得它在用電高峰期可以為3萬(wàn)戶家庭供電。去年11月，運(yùn)營(yíng)該電站的法國(guó)Neoen公司宣布將繼續(xù)擴(kuò)容50%，將該儲(chǔ)能電站發(fā)電能力提高到150兆瓦。
在詹姆斯敦附近舉行的官方發(fā)布會(huì)上，特斯拉展示了世界上最大的鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)。
如果儲(chǔ)能使風(fēng)能和太陽(yáng)能更可靠，可再生能源設(shè)備制造商和運(yùn)營(yíng)商以及化學(xué)和材料公司將從中受益。Osborne指出，隨著可再生能源和電動(dòng)汽車脫離電網(wǎng)，公用事業(yè)公司將需要新的軟件來(lái)幫助他們了解電力需求。
“我們認(rèn)為，電網(wǎng)走向智能化，是下一波IT支出的主要浪潮之一，也是一個(gè)在未來(lái)10至20年內(nèi)逐漸顯現(xiàn)的投資主題。從根本上說(shuō)，智能電網(wǎng)是利用了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信傳感器進(jìn)行的一項(xiàng)大規(guī)模的軟件集成。”他說(shuō)。
下一個(gè)十年
鋰電進(jìn)入電力系統(tǒng)并非一路坦途。首先，鋰電的成本目前仍然偏高，是難以大規(guī)模進(jìn)入電網(wǎng)的主要原因之一;其次，電池著火的事情還是經(jīng)常發(fā)生，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能鋰電是不是最佳方案還有待商榷;第三，目前鋰電需要的原材料鈷，幾乎一半來(lái)自于剛果。如何回收利用并減少對(duì)環(huán)境的影響也是值得關(guān)注的問(wèn)題。
目前，整個(gè)全球有數(shù)十億美金被用來(lái)尋找替代方案，比如固態(tài)電池和液流電池，但目前這兩種方案都還不具備可行性。
雖然未來(lái)具體哪種電池會(huì)勝出還不得而知，但可以肯定的是，電池將在我們未來(lái)的生活中發(fā)揮更大的作用。
洛基山研究所的研究人員在《突破性電池:為清潔電氣化時(shí)代提供動(dòng)力》一書中寫道:“隨著電池制造業(yè)的大規(guī)模投資和技術(shù)的穩(wěn)步進(jìn)步，最早在2030年，電池將為我們的生活和能源系統(tǒng)帶翻天覆地的變化。”
(注：本文原標(biāo)題為“The battery decade: How energy storage could revolutionize industries in the next 10 years”，編譯有刪改。)
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