我在2014年開始研究能源時(shí)判斷“能源將從資源時(shí)代到科技時(shí)代”,后來我們發(fā)現(xiàn),從化石能源到可再生能源,本質(zhì)上是“能源從資源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)”,但顯然可再生能源不是簡單的制造業(yè),而是科技制造業(yè)。當(dāng)能源進(jìn)入多元化,一個(gè)無法回避的問題就是各種能源之間一定存在競爭,不僅僅是能源本身,各種動(dòng)力電池也一定存在競爭。但有時(shí),一種能源對(duì)另一種能源、一種動(dòng)力對(duì)另一種動(dòng)力預(yù)期的“稀釋”更有利于能源產(chǎn)業(yè)的安全。
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“稀釋預(yù)期”提出的背景
我在一次與基金交流時(shí)企圖比較一下燃料電池和鋰電的優(yōu)劣勢(shì),認(rèn)為鋰電沒有擺脫資源約束和環(huán)境約束,一個(gè)基金經(jīng)理對(duì)我大發(fā)脾氣:“你說燃料電池就說燃料電池,你又不了解鋰電,說它干什么?”尷尬不言而喻,但好在我知道如何處事不驚,用沉默和對(duì)視回敬了他。研究員不是科學(xué)家,但我們可以在公開信息下做客觀、理性的分析,并主張自己的見解。我在2021年8月3日發(fā)表的文章《從一個(gè)資源約束到另一個(gè)資源約束,鋰電的市場預(yù)期需要被稀釋》提到,鋰離子電池沒有擺脫資源約束,市場需求上漲的預(yù)期需要被稀釋,否則鋰離子動(dòng)力電池將面臨比石油更加緊張的局面,所以,需要增加對(duì)燃料電池的投入來對(duì)沖對(duì)鋰電資源供給的風(fēng)險(xiǎn),平抑鋰礦價(jià)格,減少地緣政治和國際間沖突。關(guān)于“稀釋預(yù)期”這個(gè)詞來自我2014年以來對(duì)石油的研究,我當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)在2004年到2014年間布倫特原油價(jià)格從40美元/桶以下上升到147美元/桶,中間的波動(dòng)超過100美元,其間金融危機(jī)下跌后又回到100美元以上,直到2014年下半年,油價(jià)才因?yàn)槊绹搸r氣革命和全球新能源革命開始下跌。
但2004年-2014年十年間,全球能源消費(fèi)增長25.49%,其中石油增長8.79%,天然氣增長27.83%,煤炭增長33.19%,核電下降了8.12%,水電增長38.37%,太陽能和風(fēng)能分別增長了70.29倍和7.25倍。也就是說,實(shí)際上除了因?yàn)?011年福島核電站爆炸導(dǎo)致核電消費(fèi)下降以外,其余所有能源中石油增長是最慢的,十年不到10%。我們分解一下世界各地石油消費(fèi),發(fā)現(xiàn)從2004年-2014年間世界四大經(jīng)濟(jì)體中美國、歐洲和日本的石油消費(fèi)分別下降了8.18%、9.08%和18.44%,只有中國增長了64.05%。十年間,在全球石油消費(fèi)898萬桶/天的增量中中國占了48.07%,也就是說從消費(fèi)端,中國是石油價(jià)格大的驅(qū)動(dòng)國,人口國家對(duì)石油需求的高速增長拉動(dòng)了石油需求的預(yù)期和價(jià)格。
2004年-2014年主要經(jīng)濟(jì)體石油消費(fèi)量(單位:千桶/天)
顯然,石油期貨價(jià)格是由石油供給和需求的預(yù)期來決定的,這十年間石油企業(yè)的資本開支也在持續(xù)增加,但歐佩克國家的一致行動(dòng)使得石油的定價(jià)權(quán)幾乎是賣方市場。唯有打破原有的能源格局才可能重建供求關(guān)系,于是有了美國的頁巖油氣革命也有了中國在海外的油氣資源投資,更有了可再生能源和電動(dòng)車的產(chǎn)業(yè)化預(yù)期,2014年7月,油價(jià)開始下跌。我算了一筆賬,如果中國投資新能源能夠影響石油價(jià)格的預(yù)期10美元,以2014年為例,進(jìn)口石油的成本就可以節(jié)省22.58億美元,以當(dāng)年的平均匯率相當(dāng)于138.704億人民幣(以2021年的進(jìn)口量和匯率10美元的差價(jià)計(jì)算則是242.58億元)。如果每年拿10美元/桶進(jìn)口石油的差價(jià)來補(bǔ)貼新能源,不出幾年足以帶動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)來影響石油價(jià)格的預(yù)期,增加就業(yè)和科研能力,而且還提升了能源自給的安全感,這筆賬很合算。
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比擺脫環(huán)境約束更大的驅(qū)動(dòng)力是擺脫資源約束
對(duì)全球來說,可再生能源發(fā)展一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力是巴黎協(xié)定提出的氣候目標(biāo),大部分國家都提出了2050年-2060年碳中和的目標(biāo)。但顯而易見的是資源輸出國家肯定沒有資源輸入國家來得積極,美國前總統(tǒng)甚至主張退出《巴黎協(xié)定》。
一般生產(chǎn)資料和必須消費(fèi)品的價(jià)格是由生產(chǎn)成本和供求關(guān)系來決定的,所以,無論是農(nóng)產(chǎn)品還是工業(yè)品總是在供過于求和供不應(yīng)求的動(dòng)態(tài)中尋找價(jià)格中樞。之所以說可再生能源具有很強(qiáng)的制造業(yè)屬性,是因?yàn)闊o論光伏、風(fēng)電都可以通過規(guī)模化發(fā)展來降低成本。但如果資源的供需不平衡,商品的價(jià)格就會(huì)偏離價(jià)值,并衍生出政治、金融等多重屬性。
2020年全球石油供給與消費(fèi)結(jié)構(gòu)(BP世界能源統(tǒng)計(jì)報(bào)告)
基辛歌曾說:“誰控制了石油,誰就控制了所有國家?!边@句話深刻地影響著世界能源產(chǎn)業(yè)和國際政治,或者說這句話回到十年前,根本就是一個(gè)精辟的總結(jié)。石油資源被少數(shù)地區(qū)所掌控,石油價(jià)格也被資源國所操控,而自1974年以來,“石油美元”的機(jī)制使得美國在過去近50年的時(shí)間里控制了石油,并可以稱霸全球。
應(yīng)對(duì)氣候變化、擺脫環(huán)境約束固然是能源轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力,但我們發(fā)現(xiàn)發(fā)展可再生能源最積極的是歐洲和亞洲國家,德國、法國、日本、韓國等國家能源自給率都非常低,中國雖然能源自給率較高,但煤炭比例太高,而美國的能源革命則是以頁巖氣革命為主。所以,擺脫資源約束是歐洲國家推動(dòng)可再生能源更大的驅(qū)動(dòng)力。
各國能源自給率(2010年) 數(shù)據(jù)來源:IEA當(dāng)今世界,國際間局勢(shì)更加復(fù)雜,疫情、戰(zhàn)爭、逆全球化,能源安全和糧食安全成為各國最現(xiàn)實(shí)的問題。
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鋰電的資源屬性將過渡到政治屬性
前一段時(shí)間跟一個(gè)地級(jí)市的市領(lǐng)導(dǎo)交流氫能產(chǎn)業(yè)的一些觀點(diǎn),領(lǐng)導(dǎo)跟我說,鋰電已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo),而且鋰電的成本越來越低,燃料電池做不過鋰電。我提到鋰電的資源屬性,認(rèn)為不能走單一的鋰電路線,領(lǐng)導(dǎo)說,鋰資源足夠鋰離子電池汽車發(fā)展的需求。
"但是",我說:“全球鋰資源分布不均會(huì)回到石油戰(zhàn)爭時(shí)代。”中東地區(qū)超過九個(gè)國家的石油儲(chǔ)量占全球儲(chǔ)量48.3%,南美三國占全球鋰資源儲(chǔ)量57%!從石油能源的經(jīng)驗(yàn)來看,分布不均的能源資源將導(dǎo)致商品屬性以外的多重屬性:資源屬性、政治屬性和金融屬性。
全球鋰資源分布比石油更加集中
過去兩年,鋰在新能源汽車爆發(fā)性增長下,價(jià)格出現(xiàn)飆升,2021年碳酸莉(LCE)價(jià)格從1月5萬元/噸的價(jià)格飆升至年末50萬元/噸,到2022年達(dá)到60萬元/噸,一塊60kWh電池包,電池成本上漲超過16000元。
電池級(jí)碳酸莉平均價(jià) 數(shù)據(jù)來源:萬得資訊
這個(gè)商業(yè)模型并沒有破壞鋰電的商品屬性,因?yàn)殇嚨V的開采周期需要6年,過去兩年電動(dòng)汽車需求增長高于原材料供給增長。不過,鋰離子電池汽車的趨勢(shì)確定后,問題就變得不那么簡單了,除了美國的制造業(yè)回歸計(jì)劃正在布局新能源汽車以外,各資源國控制鋰資源的行動(dòng)正在接踵而至:2021年12月,加夫列爾·博里奇當(dāng)選新一任智利總統(tǒng),并主張成立國有鋰礦企業(yè),2022年11月9日,智利駐成都總領(lǐng)館領(lǐng)事迪亞茲在2022中國國際鋰電大會(huì)上表示智利政府正籌劃在國內(nèi)建立規(guī)范和整頓鋰礦開采的新制度;2022年11月3日,加拿大工業(yè)部以“國家安全”為由,要求中礦(香港)稀有金屬資源有限公司、盛澤鋰業(yè)國際有限公司以及Zangge Mining Investment (Chengdu) Co Ltd等三家中國公司剝離其在加拿大關(guān)鍵礦產(chǎn)公司的投資;11月25日,澳大利亞財(cái)長查爾默斯在悉尼表示,澳大利亞加強(qiáng)審查國外在澳大利亞鋰礦等清潔能源相關(guān)的大宗商品的投資,尤其是對(duì)鋰和稀土等領(lǐng)域的外國投資進(jìn)行審查;墨西哥總統(tǒng)則表示,在墨西哥開采的鋰必須在索諾拉加工,并用于該州生產(chǎn)的汽車;同時(shí),吉爾吉斯坦總統(tǒng)薩得爾·賈帕羅夫表示吉爾吉斯坦將獨(dú)立開采其礦產(chǎn)資源;韓國與加拿大舉行工業(yè)部長會(huì)談,提出重塑關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)鏈,LG已與澳大利亞礦山簽署了鋰礦供應(yīng)的戰(zhàn)略合作協(xié)議。此外,2022年9月,阿根廷、智利和玻利維亞三國討論要成立聯(lián)盟,共同限制鋰礦產(chǎn)量以控制鋰價(jià)格,并預(yù)備拉澳大利亞“入伙”。2021年,全球鋰資源總量超過8600萬噸,其中南美地區(qū)的智利、玻利維亞、阿根廷已探明的總體資源量達(dá)4990萬噸,在全球資源總量中的占比超過50%。另外,澳大利亞鋰礦資源達(dá)到了640萬噸。這一行動(dòng)被看作是“鋰歐佩克“。和石油一樣,能源安全最重要的還不是價(jià)格波動(dòng),而是資源不均衡帶來的地緣政治、經(jīng)濟(jì)制材甚至是人類戰(zhàn)爭。固然,金屬電池與一次性消費(fèi)的化石能源比較具有可以回收利用的優(yōu)勢(shì),但當(dāng)一種有限的、不均衡能源資源需求長期存在的時(shí)候,就很難避免新的區(qū)域經(jīng)濟(jì)失衡和新的地緣政治。此外,到目前為止鋰離子電池全生命周期對(duì)人類的環(huán)境貢獻(xiàn)是否好于石油天然氣還有待驗(yàn)證。所以,如果把所有的新能源汽車都賭在鋰離子電池上肯定不是一個(gè)能源安全的選擇,也可能不是一個(gè)環(huán)境安全的選擇。
我在《從一個(gè)資源約束到另一個(gè)資源約束,鋰電的市場預(yù)期需要被稀釋》一文建議,在我國鋰資源進(jìn)口依賴度高于石油的情況下同樣可以用鼓勵(lì)燃料電池汽車方的式來“稀釋”市場對(duì)鋰電的預(yù)期,從而讓鋰離子電池汽車保持供應(yīng)鏈相對(duì)松緩的生態(tài)。
中國目前是全球大的鋰資源進(jìn)口國,進(jìn)口依賴度達(dá)到85%。以2022年8月進(jìn)口量11296噸為基數(shù)計(jì)算,每年進(jìn)口碳酸莉135552噸,而且每年以30%上的速度增長,如果有可以對(duì)沖鋰電需求預(yù)期的替代產(chǎn)品,并可以影響碳酸莉10萬元/噸的價(jià)格的話,按照這個(gè)戰(zhàn)略可以給予燃料電池汽車增加135.55億元/年的補(bǔ)貼,遠(yuǎn)超我國“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的補(bǔ)貼金額,不僅培育了燃料電池產(chǎn)業(yè),也使得鋰電產(chǎn)業(yè)更加安全。
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鈉離子電池閃亮登場
然而,市場似乎并沒有因?yàn)殇囐Y源受約束的勢(shì)頭而給予燃料電池更多的關(guān)注,而是將注意力集中到了同樣可以化解資源約束的鈉離子電池。疫情管控還沒有結(jié)束,現(xiàn)階段還不敢見太多的人,但近期有限的兩次行業(yè)交流我就被告知“鈉離子電池已經(jīng)成熟,燃料電池沒有機(jī)會(huì)了"。
他們說,鈉離子電池幾乎能夠解決鋰離子電池所有的短板:首先鈉資源儲(chǔ)量為鋰儲(chǔ)量的420倍,沒有資源約束;其次就是價(jià)格,跟碳酸莉近期高昂的價(jià)格比,碳酸鈉就跟不要錢似的;其三鈉離子電池更安全,鋰離子電池電流密度越大枝晶鋰生長越快,刺穿電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),造成短路自燃。而鈉離子產(chǎn)生枝晶的概率很低,自燃的概率很低;其四是充電時(shí)間短,在常溫下15分鐘鈉離子充電量可達(dá)80%;其五是耐低溫性能也更好,-20℃環(huán)境下,仍然有90%以上的放電保持率。
碳酸莉與碳酸鈉價(jià)格比較
近期,二級(jí)市場涉及鈉離子電池概念的上市公司古票逆勢(shì)大漲,如傳藝科技本來是一家筆記本電腦零部件企業(yè),因?yàn)橐?guī)劃2023年鈉離子電池一期項(xiàng)目投產(chǎn)4.5GWh,6月份以來股價(jià)上漲了5倍多。
傳藝科技股價(jià)走勢(shì)
再看某證券機(jī)構(gòu)的預(yù)測,就他們研究的涉鈉上市公司而言,2022年僅一家公司預(yù)計(jì)鈉離子電池相關(guān)業(yè)務(wù)約1.5億元,到2023年就是上億、上10億,到2023年,單個(gè)上市公司的鈉離子電池收入更是達(dá)到40-50億。
某券商對(duì)鈉離子相關(guān)企業(yè)產(chǎn)能和收入預(yù)測本來聽到對(duì)鈉離子電池的描述就覺得新能源汽車真是柳暗花明,看了這張預(yù)測表,這不僅讓奮斗了20多年的燃料電池陡生嫉妒,國內(nèi)燃料電池汽車龍頭尚且不到10億的收入,這鈉離子電池這么好弄呀?
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鈉離子電池?zé)o法達(dá)到車規(guī)級(jí)應(yīng)用
鈉離子對(duì)電池行業(yè)的人來說并不新鮮,上世紀(jì)70年代末與鋰離子電池同時(shí)起步,其最早的研究方向集中在用于儲(chǔ)能領(lǐng)域的鈉硫電池。1990年以后,伴隨鋰離子電池材料實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,鋰離子電池先開始商業(yè)化。鈉離子電池則因沒有研發(fā)出合適的負(fù)極材料一度停滯。直到2000年后,鈉離子電池在負(fù)極材料技術(shù)上取得突破,并于十年后開始了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2011 年全球鈉離子電池公司英國 Faradion成立;2017 年,中國鈉離子電池公司中科海鈉成立,技術(shù)來源于中科院物理所。目前,中科海鈉與英國Faradion、法國Tiamat同為世界林先的鈉離子電池廠商。
鈉離子發(fā)展歷程
鈉離子電池和鋰離子電池的工作原理相似,生產(chǎn)工藝與鋰離子相似度達(dá)到90%,都是通過研磨使其納米化、通風(fēng)干燥、燒結(jié)、粉碎,造粒……所以,鋰離子企業(yè)并不懼怕被替代,他們?cè)诶斫怆姵氐脑砗椭圃旃に嚿细袃?yōu)勢(shì)。除寧德時(shí)代以外,華陽股份(中科海納股東)、多氟多、傳藝科技、維科技術(shù)等上市公司也規(guī)劃了2023年GW級(jí)產(chǎn)能。不過,現(xiàn)階段擴(kuò)產(chǎn)能似乎有一點(diǎn)過度超前,而上述的券商預(yù)測更有點(diǎn)異想天開,到目前為止,鈉離子電池尚處于0到1的發(fā)展階段,鈉電池的裝機(jī)、測試、試用都還沒有經(jīng)歷過,產(chǎn)品并沒有得到實(shí)際驗(yàn)證。工藝和技術(shù)是一方面,但材料自身往往也規(guī)定了其基礎(chǔ)性能,由于鈉離子的體積大于鋰離子,驅(qū)動(dòng)鈉離子的移動(dòng)需要更大的能量,因此,鈉離子能量密度低于鋰離子電池。鈉離子電池的能量密度145Wh/kg,而三元電池單體能量密度普遍在200Wh/kg以上,主流產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到250Wh/kg,頭部企業(yè)的磷酸鐵鋰電池單體能量密度則在180Wh/kg附近。另外,主流鈉離子電池循環(huán)壽命在1000-4000次之間,而磷酸鐵鋰電池壽命則在3000-10000次之間。原本燃料電池比較鋰電池的優(yōu)勢(shì)就是能量密度高,續(xù)航里程更長,既然鈉離子在這方面的性能尚不及鋰電,就更加不能與燃料電池相提并論了。壓縮氫能的能量密度接近每公斤40kWh,比汽油還高出三倍,燃料電池能量密度是鋰電的120倍,跟鈉比就更不是一個(gè)量級(jí)了。也就是說,鈉離子彌補(bǔ)了鋰電在資源、成本、充電時(shí)間和低溫方面的劣勢(shì),卻達(dá)不到電動(dòng)汽車基本的性能要求。所以,鈉離子電池存在能量密度低、倍率性能欠佳、循環(huán)壽命短等相對(duì)劣勢(shì),但能量密度高于鉛酸電池。因此,鈉離子電池單獨(dú)使用更適應(yīng)于儲(chǔ)能、兩輪車、A00級(jí)車等沒有空間要求或里程要求的應(yīng)用場景,但技術(shù)上暫時(shí)還不成熟。
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彼此合作豈不更有利對(duì)沖風(fēng)險(xiǎn)
目前,鈉離子電池的意義在于對(duì)沖鋰資源需求預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。下面是一個(gè)鈉電專家對(duì)目前鈉離子電池的幾點(diǎn)判斷:
1-鈉鋰混搭,不但在動(dòng)力電池包上會(huì)應(yīng)用,在儲(chǔ)能電池包上也會(huì)應(yīng)用,但會(huì)晚一些,儲(chǔ)能的要求更苛刻更嚴(yán)格。
2-鈉鋰混搭,可以減輕電池廠對(duì)上游鋰資源的依賴程度,可以在某種程度上反制上游鋰礦、電池原材料企業(yè)“打劫”電池廠。
3-鈉電池目前的存在和發(fā)展,是為了反制“鋰電池發(fā)展的負(fù)面力量”,而不是為了取代鋰電池。
4-鈉電池的使命,在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi),是幫助鋰電池發(fā)展地更好,而不是取代鋰電池。
5-“鈉電池可以在5-10年取代鋰電池”之類的判斷,大概率是錯(cuò)誤的。
6-關(guān)于鋰電池:鋰電池處于蒸蒸日上的快速發(fā)展通道,而且是先進(jìn)的理論指導(dǎo)實(shí)踐下的快速發(fā)展通道。這是一種基于較為完善的理論,是建立在長時(shí)間的摸索和掌握大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的理論。任何其他電化學(xué)技術(shù),都不具備鋰電池目前擁有的迭代基礎(chǔ)和迭代速度。
7-沒有大量生產(chǎn)過優(yōu)質(zhì)鋰離子電芯的企業(yè),也不要太指望能做出來優(yōu)質(zhì)的鈉離子電芯。
有人說,鋰電是過渡產(chǎn)品,氫能是終急能源,但目前這個(gè)判斷還為時(shí)過早。目前從幾個(gè)維度比較鋰電、鈉電、燃料電池和燃油發(fā)動(dòng)機(jī),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有一個(gè)產(chǎn)品可以做到晚美。
鋰電、鈉電和燃料電池的比較(以乘用車為例)
從資源約束的角度來看,鈉最幽,其次是燃料電池,再次是燃油,鋰最差。燃油資源的約束影響消費(fèi),而鋰電資源的約束將影響供應(yīng)鏈,產(chǎn)業(yè)生態(tài)更不安全。從環(huán)境約束的角度來看,鋰電、鈉電不直接排放,取決于電力結(jié)構(gòu);燃料電池則取決于氫的來源;燃油車因?yàn)榕欧哦惶娲?。但在即將到來的碳足跡和循環(huán)經(jīng)濟(jì)來看,四種動(dòng)力對(duì)空氣、水土的污染尚未詳細(xì)測算和比較,還需要更多的科學(xué)論證。
從動(dòng)力的性能來看,理論上燃料電池是發(fā)電機(jī),而不是儲(chǔ)電的“電池”,中和了鋰電和燃油車的優(yōu)點(diǎn),能量密度和補(bǔ)能時(shí)間都最幽,但工程和工藝上不如鋰電成熟,工程也包括基礎(chǔ)建設(shè)。鈉電的性能雖然能彌補(bǔ)鋰電充電時(shí)間和低溫性能,但能量密度過低,整體劣勢(shì)最顯。畢竟解決資源短缺只是供應(yīng)商關(guān)心的問題,用戶關(guān)心的是產(chǎn)品性能。
從成本上看鈉電如果成熟低于鋰電30%,在我們比較的所有動(dòng)力中最幽;鋰電的購置成本和使用成本取決于鋰資源價(jià)格和電價(jià);燃料電池成本,需要規(guī)?;怆y題。從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度上來看,鈉離子甚至不需要基礎(chǔ)建設(shè)和產(chǎn)線的重新設(shè)計(jì),其工程主要是驗(yàn)證從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品穩(wěn)定性和供應(yīng)鏈體系建設(shè);燃料電池的核心則是加氫站基礎(chǔ)建設(shè)和終端用戶的批量化應(yīng)用,特別是要解決氫氣儲(chǔ)運(yùn)的成本問題。
競爭是在所難免的,畢竟每一條技術(shù)路線都不可能保持靜態(tài),鋰離子電池的資源約束對(duì)其他動(dòng)力電池來說都是機(jī)會(huì),但除了鈉離子電池和燃料電池,還有固態(tài)電池,這將是一場科技和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)建設(shè)的時(shí)間競賽。不過,從產(chǎn)業(yè)安全的角度來看,目前每一條技術(shù)路線都需要保留適度的空間,合作則可能有更好的前景,燃油與鋰電、鋰電與鈉電、燃料電池和鋰電的混搭可能對(duì)對(duì)沖資源風(fēng)險(xiǎn)、提高終端產(chǎn)品性能會(huì)有不錯(cuò)的效果。
文章來源:產(chǎn)業(yè)觀察者
注:本文已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)載權(quán)