在SMM主办的2023SMM中国铅酸蓄电池应用与绿色循环产业大会-中国铅酸蓄电池产业技术及电动车绿色出行产业论坛上,理士国际技术有限公司理士国际技术委员会主任助理,高级工程师高士元解析了中国铅酸蓄电池电池行业现状及未来发展趋势,他表示,除了起动电池领域,铅酸蓄电池在其他各领域均面临着被替代的风险,未来需求前景堪忧。为了有效应对锂电池、钠电池等新型能源的竞争,铅酸电池急需在轻量化、长寿命及快充方面有所技术革命。
战略规划
战略规划—国内、国际双碳目标
2020年9月22日,习近平主席在联大会议上强调“应对气候变化《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向,是保护地球家园需要采取的最低限度行动,各国必须迈出决定性步伐”。
二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值;努力争取2060年前实现碳中和。
战略规划—国家电力规划
“双碳”战略目标下,新能源领域的绿色电源应用将迎来长久的高景气周期。
“30•60”战略倒逼经济发展方式转变,我国电力消费将更多转向低能耗消费,“十四五”开始,绿色电源将成为主体电源,减碳、减量将成为煤炭转型总体趋势。
铅酸蓄电池市场现状
中国铅酸蓄电池行业基本情况
产量:我国是是铅酸蓄电池最大的生产国,产量占世界总量的三分之一。中国铅酸蓄电池行业产量保持稳定增长态势。据工信部数据显示,2022年中国铅酸蓄电池产量为21650万千伏安时。
市场规模:近年来呈现逐年增长态势。2022年超1700亿元。
出口情况:我国也是铅酸蓄电池最大的出口国。据中国海关数据,2022年中国铅酸蓄电池出口数量为2.16亿个,同比增长9.09%,出口金额为39.03亿美元,同比增长9.08%。
铅酸蓄电池发展前景
铅酸蓄电池发展前景—储能电池领域
国内储能市场规模发展趋势
我国储能产业进入了快速发展时期。据CNESA全球储能项目库的不完全统计,截至2022年底,中国已投运电力储能项目累计装机规模59.8GW,占全球市场总规模的25%,年增长率38%。
新型储能继续高速发展,新增规模创历史新高,达到7.3GW/15.9GWh,功率规模同比增长200%。
新型储能中,得益于锂离子电池成本的持续下降,锂离子电池占据绝对主导地位,比重达97%。铅蓄电池仅占3.1%,铅酸电池的主要优势还是在于价格和安全性能。
无论是保守还是理想场景的预测,储能产业快速发展的大势不可逆。储能技术与产业的前期积累,使其具备顽强的生命力和持续发展的基础。新型电力系统的构建,特别是可再生能源和分布式能源的大规模利用,对储能有巨大的需求。能源革命的逐步深入,也给未来储能深度参与市场化的电力运营铺平了道路。
新型储能装机规模预测
保守场景, 2027年累计规模将达到97.0GW, 未来5年复合年均增长率( CAGR)为 49.3%;理想场景,2027年累计规模将达到138.4GW,未来5年复合年均增长率( CAGR)为 60.3%。
发展前景预测
预计未来5年,年度新增储能装机呈平稳上升趋势。保守场景下,年平均新增储能装机为16.8GW;理想场景下,年平均新增储能装机为25.1GW。
不同类型ESS储能电池的规格和应用比较
通过对包括铅炭电池、锂离子电池、钠硫电池、钒液流电池、胶体铅电池等在内的五种不同类型电化学储能电池分类、经济性比较可以发现,到目前为止,没有一种储能电池的五项关键指标都是四星。
铅酸蓄电池制造商随着全球可再生能源的推进正在开发和推出循环寿命为3,000次以上的铅酸蓄电池,以满足日益增加的电力系统用和调峰等应用。理士国际开发的铅炭电池,60%DOD循环寿命已达到了4,500次,是传统产品的两倍以上。
铅酸蓄电池发展前景—5G通信电源领域
UPS电源系统,处于IDC机房的核心位置。蓄电池是是数据中心供电的心脏,是数据中心的电力保障。
IDC各系统成本构成
根据产业链对IDC 企业的Capex和Opex做拆解如下图:
服务器投入占比达31%;UPS(含电池)系统占比为4%;Opex费用中,电费约占1/2,占总投入9%。
5G通信电源领域市场规模发展趋势
中国市场
机架规模:持续稳步增长。近五年,年均复合增速超过30%,大型以上数据中心机架规模占比达到 80%。
市场规模:维持快速增长。受新基建、数字化转型及数字中国远景目标等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动,我国数据中心市场规模持续高速增长。
5G通信电源领域铅酸蓄电池的开发趋势
铅酸电池已成为主流的电信基站的需求正从铅酸电池转向锂电。特别是5G基站对锂电的需求在增加,但UPS用锂电的总需求仍低于铅酸电池。
铅酸蓄电池发展前景—汽车电池领域
起停用铅酸蓄电池的发展趋势
中国每年汽车产量稳定在2400万辆以上,因此起停电池市场,仍有着广阔的发展前景。另外,受节能减排政策影响,未来新车启停系统搭载率有望进一步提升。
起停领域作为铅酸电池的固有领域,相对于锂离子电池具有无可比拟的优势。
根据中国产业信息网数据,铅蓄电池在我国汽车起动/启停电池领域的使用率约已达90%,占有绝对市场优势。
根据国际市场研究机构Future Market Insights 预测,全球起动/启停电池市场规模,预计到2032年将增长到273.36亿美元,年复合增长率达14.5%。
辅助设备用铅酸蓄电池的发展趋势
在驱动电池方面,锂电以其优越的能量密度领先于市场。在辅助电池领域,大多数车辆中使用标准化的铅酸。
2035年,锂电有望继续扩大驱动电池的市场。另一方面,预计锂电和EDLC/LiC在辅助电池市场的采用率将增加,但Pb仍有望推动市场发展。
预计随着新能源汽车数量的增加,辅助设备用铅酸电池的需求量也将增加。
铅酸蓄电池发展前景—电动车动力电池领域
中国电动车市场规模
供给:近两年增速放缓。2021年,中国电动两轮车总体产量达到5443万辆,同比增长12.6%,增长幅度较2020年出现较大幅度的下滑。2022年,中国总体产量达到5904万辆,同比增速仅为8.5%,增长幅度连续两年呈现下滑趋势。
需求:2022年销量再创新高。中国电动两轮车的总销量由2017年的30.5百万辆增长至2021年的49.8百万辆,复合年增长率为13.0%。2022年中国两轮电动车销量约为5670万辆,再创新高。
电动车动力电池领域市场规模发展趋势
两轮电动车中,仍然以铅酸电池为主;
锂电渗透率已近20%,且增幅渐大。铅酸电池面临巨大挑战;
市场将会受钠电池产业技术影响,钠电池市场占有率会迅速增加:步入2023年,钠离子电池快速发展,开启了其产业化元年,大有抢占市场的趋势!!预计在2025年,钠电将进入相对成熟发展期,届时铅酸、锂电和钠电占有率大约为50%,15%和35%。
钠离子电池的原料成本、低温性能、循环性能优于磷酸铁锂电池,并且其各方面性能超越铅酸电池,未来有很大可能将在电动两轮车领域替代铅酸电池、在A00级别电动车以及储能领域替代磷酸铁锂电池。
钠离子电池相较于锂离子电池有30%~40%的成本优势!!
铅酸蓄电池发展前景
铅酸电池与锂电池的优缺对比
整体来看,除了起动电池领域,铅酸蓄电池在其他各领域均面临着被替代的风险,未来需求前景堪忧。为了有效应对锂电池、钠电池等新型能源的竞争,铅酸电池急需在轻量化、长寿命及快充方面有所技术革命。
锂电池无法完全取代铅酸电池—原因:
性价比优势不突出:返修率居高不下;价格差距十分悬殊;
返修时间过长,制约消费者使用:经销商无法维修或更换锂电池内部出现问题的电芯;
锂电过于“娇贵”,经不起“折腾”:遭到穿刺或者剧烈撞击,就可能燃烧或者爆炸;
质量稂莠不齐,大量低端锂电冲击市场:消费者对锂电选择需十分谨慎。
铅酸蓄电池技术发展趋势
机遇与展望—新材料、新工艺、新结构!!
新结构:胶体电池,卷绕式电池,双极性电池
新材料:新型集流体材料,新型隔板材料,各种添加剂—提高活性物质利用率
新工艺:冲网、拉网电池,纯铅电池。
举例来看,冲网电池方面特点如下:板栅致密,耐腐蚀能力提高68%; 高机械强度,板栅最薄至0.8mm; 低钙合金耐腐,寿命延长30%;网孔均匀、网面平整;3D板栅,提高铅膏与板栅的附着度;自动化生产,一致性好;可以同时用于正、负极板栅。
拉网电池方面:由于铸造板栅有边框,在电池寿命末期极板形变会对电池施加很强的应力、易发生顶破电池的危险;而拉网电池采用稳健性、安全化的设计理念,板栅无边框,应力很小、不会发生顶破电池的危险,自动化设备确保板栅都切在节点上、也无因此造成的短路危险,同时减轻了热失控的危险。所以拉网电池安全性提高。