來源:新智駕

BloombergNEF(彭博新能源經濟)的數據顯示,2010 年時一塊 1 kWh 的鋰電池組(僅能驅動車輛行駛 3-4 英里)售價超過 1000 美元。經過快 10 年的發展,其價格已經跌到了 156 美元,降幅真心不小。在專家看來,鋰電池還會繼續“掉價”,只是其降幅未來十年可能會逐步收窄。多位業內資深人士預測稱,到 2025 年左右 1 kWh 的鋰電池組價格將跌破 100 美元。

對整個行業來說,鋰電池大降價絕對算是良性循環,那些性能更好價格也更便宜的電池不但擴大了市場規模,還吸引了大量投資,為未來鋰電池進一步提升性能與降低成本鋪了路。對世界經濟來說廉價電池也相當重要,它們是人類擺脫燃煤與燃油經濟的強力推手。

近些年來,電池與電動車成了替代傳統內燃機車最有前途的技術。曾幾何時,昂貴的電池讓電動車在價格上根本無法與傳統燃油車抗衡,但隨著電池售價不斷降低,專家預計 100 美元/kWh 將讓電動車(非豪華車)迎來成本拐點。售價優勢再加上更低的維護與能源成本,最在乎自己錢包的用戶們當然會逐步倒向電動車,而后就是電動車普及時代的來臨。

對可再生能源來說,電池也是關鍵的支柱技術之一。過去十年里,全球都在建設太陽能與風能項目,但這些清潔能源卻有個大問題——它們無法 24 小時持續供電,而用戶用電可不會分時段。

這樣的情況下,我們就要求助于電池了,可惜高昂的電池價格又讓這清潔能源用起來有些經濟負擔太重(至少現在在商業上行不通)。當然,也不是說電池儲能這種解決方案當下毫無意義。在許多電廠,它們被用來應付電網供需的短期波動。不過,由于裝機容量有限,許多清潔能源還是無法直接存儲起來。

因此,未來十年內繼續拉低電池價格也是環保的題中應有之意。

過去十年里電池價格確實大幅降低,未來我們該如何延續這一趨勢嗎?智能電網的需求是一大驅動因素,不過要說最有利的推手還得是特斯拉。在世界向清潔能源轉變的過程中,特斯拉扮演了重要角色。除了是一家電動車公司,它們還是電池公司,未來甚至會完成太陽能發電、電能存儲與電動車的全鏈垂直整合。

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廉價動力電池:電動車一統江湖的催化劑

智駕注:鋰電池平均售價

想要知道電池的真正成本其實并不容易,因為市場上許多公司會擬定協議價,數量多,相應的折扣力度也大。作為業內知名的研究與咨詢機構,BloombergNEF 與電池行業有著千絲萬縷的聯系。

“我們會利用好與價值鏈上每個節點間的關系?!?BloombergNEF 主編 James Frith 說道?!俺私K端用戶,我們還會接觸制造商與其他業內人士。當然,那些電動車市場的巨頭與中美歐韓的一級供應商也是重點關注對象?!?/span>

事實上,電池價格下滑的起點并非 2010 年。2003 年,也就是特斯拉成立那年,筆記本與手機市場火爆異常,鋰電池需求量因而同步暴增。當時,就有大量公司投入巨資搞研發,目的就是在提升電池性能的同時降低成本。

后來成了特斯拉 CTO 的電氣工程師 JD Straubel 當時就意識到,電池性能已經相當不錯,如果能有一定的價格優勢,就能組合起來驅動車輛了。他將這個想法推薦給了 Elon Musk,后者馬上投資特斯拉。十年以后,特斯拉與松下在內華達建起了巨大的超級工廠(Gigafactory),年產量達 50 GWh。現在,特斯拉是世界上最大的鋰電池制造商兼終端用戶。

特斯拉創立初期,電池還相當昂貴,它們只能走高端路線,售賣價格高達六位數的 Roadster 電動跑車。隨著電池價格的逐步下滑,特斯拉產品線也在不斷下探,現在 Model 3 售價已經不到 4 萬美元了。

“Model S 在 Roadster 誕生五年后拿過了接力棒,其電池技術、基礎化學及封裝方式有了近四成的提升?!盨traubel 在 2014 年時說道?!斑@些進步直接轉化成了 Model S 300 英里(約合 482 千米)的驚人續航能力。要知道,它的 85 kWh 電池包實際上比 Roadster 還小呢?!?/strong>

現在手機與筆記本電腦的銷量依然遠超電動車,但與電池只有幾千毫安的消費電子相比,電動車電池組要大上幾千倍(40-100 kWh),因而鋰電池的需求量增幅相當巨大,也助推了其降價腳步?,F在,就連電網也開始瞄上這一神器了。

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電池如何成為電網新寵?

南澳 Hornsdale 風力電廠巨型電池系統

2017 年時,特斯拉完成了南澳 Hornsdale 風力電廠巨型電池系統的安裝與調試,其存儲容量高達 129 MWh,相當于 2000 臺 Model 3 或 1000 萬臺手機。向特斯拉訂購這套儲能系統的法國可再生能源公司 Neoen 認為這套系統非常成功,它們計劃再次將其擴容五成。

雖然容量高達 129 MWh,但如果按照其輸出功率 100 MV 來算,這家伙也只能支撐一個多小時。不過,這一個小時也是彌足珍貴。

一般來說,電網為了保證服務的連續性,需要依靠“高峰期電廠”(大多是火電廠)來緩解用電壓力,而這個備用電廠一年可能也就運營幾個小時,效費比實在是太低。不過,如果沒有高峰期電廠,在有需求時臨時抱佛腳買電,電價是平時的 50 倍。

有了 Hornsdale 的儲能系統,當地公共事業單位終于擺脫了買天價電的日子。Neoen 還表示,這套儲能系統已經為當地用戶節省了數千萬美元,受停電影響的幾率也小了很多。

除了省錢,儲能系統對環保也意義重大。未來,我們就能在白天存儲太陽能,然后晚上釋放出來。如果儲能系統足夠大,當地政府甚至能在冬天用上夏天儲備的電能。當然,現在的技術主要是為用電需求的短期波動而生,不過專注于長期儲能的液流電池技術已經在開發中。

雖然 Hornsdale 的儲能系統已經是世界最大,但與真正的電力需求相比依然是毛毛雨。就拿美國來說,其日用電量為 10 TWh,是這套儲能系統存儲電量的 7 萬倍。不過,我們依然相信未來幾年儲能系統市場會有大發展。從特斯拉的最新財報來看,它們已經拿到了多個儲能系統訂單,而且裝機容量比 Hornsdale 還要大。

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激增的需求反而是降價推手

鋰電池價格走勢

產品造的越多,單價自然就越低,在經濟學中也正好有學習率的定義。去年,BloombergNEF 就預測稱,電池的學習率約為 18%,也就是說全球電池產量每翻一番,電池價格就會下降 18%。

當然,BloombergNEF 得出這一結論的前提是電動車與儲能系統市場持續增長,它們認為 2023 年電池每 kWh 成本就將低于 100 美元。

驅動電池降價的因素很多,其中之一就是量產帶來的規?;б??!叭螂姵毓S規模在持續擴大,已經從 2010 年的 1-2 GWh 提升到現在的 30 GWh?!盕rith 解釋道。

大規模量產也讓電池制造商們有了更強的溢價能力,它們能從供應商那里拿到更多折扣,畢竟規模優勢也讓供應商們有效降低了成本。

在 2014 年的一次演講中,Straubel 就解釋了超級工廠大規模量產對電池價格帶來的影響。

“特斯拉已經上溯到了電池制造的上游領域。我們不但要控制正極和附近的繞卷,還要關注涂層、材料合成甚至原材料來源。如果處理得當,我們就能利用強大的議價權推動全產業鏈價格的降低?!?/strong>

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能量密度在不斷提高

在電池降價中,技術進步也扮演了重要角色。Frith 就指出,隨著技術的進步,不同的化學組合讓電池能量密度持續提高。這不但意味著化學反應部分成本的家底,還讓電池物理形態得以改變,它們會變得更輕更小,從而拉低其他部件的成本。

上一個十年中,NMC 111 是最為普及的電池技術,其中鎳、鎂和鈷的比例大致相同?,F在,大家則普遍在向 NMC 811 升級,鎳的占比是鎂與鈷的 8 倍。與鈷相比,鎳這種材料可是便宜多了。除此之外,NMC 811 配方的能量密度也有所提升。

不過,NMC 811 也有缺點,那就是它不夠穩定,因此在安全性方面需要提高。好在,近些年來制造商已經知道如何克服這一缺點。同時,電池市場越大,制造商在研發上的投入力度就越大,新技術突破也就越多。

在一眾電池制造商中,特斯拉依然是頭號玩家。最近路透社就爆料稱,特斯拉正在與中國巨頭寧德時代合作開發新型電池,其中低鈷電池每 kWh 成本能降到 100 美元,而無鈷版本則能拉低到每 kWh 80 美元。最重要的是,新型電池壽命可達百萬英里。關于新型電池的相關細節,下個月的電池日 Elon Musk 將一一揭曉。

對于電池,通用也有自己的新配方。此前消息顯示,2023 年通用將換裝全新的 Ultium 平臺,到時電池價格也將降到每 kWh 100 美元。

“通用與 LG 聯合研發的新電池用到了 NMCA 配方。與雪佛蘭 Bolt 的電池相比,鈷用量降低了七成?!?/strong>

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轉向電池環保意義重大

雖然逐步淘汰燃油車能直接降低碳排放,但電能來源的不同和電池制造工藝差別可能也會帶來巨大的碳排放差異。那么,電池真的對環保意義重大嗎?

BloombergNEF 認為答案是肯定的。

“即使你用的電來自世界上最污染的電廠,也比傳統燃油車更環保?!盕rith 解釋道?!叭绻妱榆嚦涞碾妬碜钥稍偕茉措姀S,它們對環境的污染就更加微乎其微了?!?/strong>

如果電網也能大規模普及儲能電池系統,我們的整個能源系統清潔度更是能再上一個臺階。

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政策也是電池降價推手

從現有情況來看,世界各國都在用慷慨的補貼支持電動車市場的發展。相信未來有一天,即使沒了補貼,電池價格的下滑也能讓電動車競爭力十足。

眼下,我們已經看到了良好的趨勢。以特斯拉為例,即使聯邦政府的補貼已經退坡,美國用戶對其電動車的需求依然相當強勁。未來新型電池復議后,特斯拉的電動車在價格方面競爭力會再上臺階。也許再過幾年它們比同級別的燃油車還便宜。到時,想必世界向可持續能源轉變的趨勢就真的不可逆轉了。


2020年06月02日

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來源:太陽能網  

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