請務必閱讀正文之后的免責條款部分產業(yè)深度產業(yè)深度2022.12.27，產業(yè)研究中心儲能技術路線選擇(二)：電話：儲能技術路線選擇(二)：電話箱：xiaojie@鋰電、鈉電、氫能、釩電產業(yè)鏈誰將勝出資格證書編號：S0880513080002等，與車用鋰電(認證周期長、一致性要求高)進入壁壘高、集中度高不同，很難出現 摘要：等，與車用鋰電(認證周期長、一致性要求高)進入壁壘高、集中度高不同，很難出現資格證書編號：S0880513070005 鈉電：產業(yè)化的進程快于市場的預期，主要基于高鋰價帶來的理論上的成本優(yōu)勢，以及探索核能制氫星辰大海鋰電產業(yè)鏈的復用。從電池到正極、負極、隔膜等產能大部分可以通用，這個跟光伏領2022.12.14鋰電產業(yè)鏈的復用。從電池到正極、負極、隔膜等產能大部分可以通用，這個跟光伏領XR光學顯示：元宇宙的大門，沉浸域的單晶多晶之爭、異質結不同，成熟產業(yè)鏈的阻力非常小。鈉電不會顛覆鋰電龍頭的體驗之XR光學顯示：元宇宙的大門，沉浸競爭格局，更多地是行業(yè)β的機會，我們更需要尋找鈉電和鋰電在材料端的差異，比如2022.12.13石墨負極和硬碳/軟碳的工藝和成本差異，幾條不同路線正極前驅體性能和成本差異、集腦機技術：人機交互的新通22.12.05討流體材料的差異等等。正極材料技術迭代：高鎳化方向探討氫能：產業(yè)鏈龐雜，包括制氫、儲運、加氫、電堆等，最像三大化石能源中的天然氣，2022.12.01雖然最清潔，但基于其運輸瓶頸未來在能源領域大概率是補充，而不是主角；氫能的應儲能技術路線選擇(一)：從長時儲用參考巴拉德的年報可以分為公交、重卡、船用、備用電源，在時長和功率層面要求高能需求說起的領域最為適用，高功率才是氫能的核心競爭力。更簡便的辦法是去找柴油和燃料油的2022.10.23的領域最為適用，高功率才是氫能的核心競爭力。更簡便的辦法是去找柴油和燃料油的值的天花板是否可以用柴油的需求來衡量？更長周期，氫能在能源領域的應用之外，是大量的工業(yè)領域(尤其是化工)的減排需求。但產業(yè)化受制于釩資源的稀缺性和釩的提純工藝。另外，由于液流體系和氫燃料電池在系我們更關注在電堆中，氫燃料電池和液流電池的共用組件部分，比如雙極板、質子交換我們的結論：鈉鋰求異，氫釩求同，尋找上游材料的投資機會。我們以鈉電和鋰電的負極為例，尋找在原材料端的差異，酚醛樹脂、生物質均是鈉電不同于鋰電的負極原料；看在產業(yè)深度2of2of15 3of3of15圖表目錄 圖2：針狀焦(左)、酚醛樹脂(中)、無煙煤(右)價格自2021年以 1：上游原材料變化顯著，控制成本與優(yōu)質提純技術是制勝關鍵.....5 表4：翔豐華產品單位成本構成(萬元/噸) 8表5：凱金能源產品單位成本構成(萬元/噸) 8表6：重塑燃料電池系統(tǒng)銷售情況與成本(kW、萬元/套、萬元/kW、 表7：億華通燃料電池系統(tǒng)銷售情況與成本(kW、萬元/套、萬元 表9：石墨板最小厚度(1.3mm)正向金屬板(1.1mm)靠近 12 產業(yè)深度4of4of15儲能的下游是電網、電站運營、戶用等，與車用鋰電(認證周期長、一致性要求高)進入壁壘高、集中度高不同，很難出現寡頭的格局，更多像是光伏產業(yè)。放在產業(yè)大背景里去看技術路線的差異、演變和未來，我們希望回答更是液流體系(全釩、鋅溴、鐵鉻、有機)，釩的上游資源企《鈉離子電池系列報告(一)(二)(三)(四)》《氫能專題系列報告(一)(二)(三)》《全釩液流電池專題：沿流溯源，超“釩”脫俗》1.鈉鋰求異：產業(yè)鏈重合度高，關注上游原材料1.1.鋰電鈉電原理相同，鈉電產業(yè)化道路平坦在正負極材料之間的可逆脫嵌實現充放電。鈉離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液組成，和鋰離子電池的生產設備基本可實現兼容，降鈉電產業(yè)鏈布局承襲鋰電，利于產業(yè)化快速導入。我國鈉離子電池產業(yè)鏈還處于初級階段，產業(yè)布局尚不成熟。鈉離子電池產業(yè)鏈結構與鋰電芯企業(yè)。產業(yè)深度5of5of15圖1：鈉離子電池產業(yè)鏈布局承襲鋰電離子電池系列報告》表1：上游原材料變化顯著，控制成本與優(yōu)質提純技術是制勝關鍵料材料產能(萬噸/勢層狀金屬氧化物正極主要原錳是、錳鹽3是 (港股)錳優(yōu)勢 (未上市)EMD企業(yè)之一否料毗鄰亞洲“錳都”湘潭錳礦鶴嶺鎮(zhèn)否普魯士藍正極主要鈉8(固態(tài))，20(液態(tài))否5(固態(tài))，60(液態(tài))否2.5(固 (液態(tài))有天然氣精細化工生產基地否3(固態(tài))，10(液態(tài))純度高、雜質少否聚陰離子化合物正4的龍頭企業(yè)，國內最大的釩制品生產企業(yè)是產業(yè)深度6of6of15難石墨化碳(硬碳)易石墨化碳(軟碳)極主要原料：釩難石墨化碳(硬碳)易石墨化碳(軟碳)冶煉和釩產品生產技術方面處于世界領先地位，擁有世界首條“亞熔鹽法高效提釩清潔生產線是加工、銷售于一體否4322(產無煙煤龍頭，與中科海鈉深度綁定。1)間接控股中科海鈉19.5%的股份；2)合資建立華鈉銅能、華是池箔9.4(電池是帶箔加4(電池箔)鋁箔龍頭是及航空航天鋁合金熱軋鋁箔產品4(電池箔)涵蓋上游氧化鋁和下游深加工的完整是氧化鋁生、鋁加工涵蓋全產業(yè)鏈是證券研究硬碳占據負極主流，改善首周循環(huán)效率為商業(yè)化關鍵。硬碳材料由于高比容量(300mAh/g左右)、低儲鈉電壓(平臺段電壓在0.1V左右)、長最具商業(yè)化潛力的負極材料。在商業(yè)化應用過程中，硬碳面臨著首周庫倫效率較低的問題，其在酯基表2：碳基負極材料結構及電池性能化溫度間距耐久性小小高分子聚合物0.37-0.38nm.0g/cm3低~中物0.34-0.35nmgcm中中0.335-0.34nmgcm高大中，國泰君安證券研究規(guī)模化后生產成本的決定因素：原料價格、殘?zhí)悸?單耗)、電費(溫度產業(yè)深度ofof15國內負極材料主要原料的價格呈現上漲趨勢。下游需求持續(xù)增長，供需博弈下原料價格的上漲已成定局，負極材料廠商成本承壓，而壓力能否傳導至下游電池廠商，取決企業(yè)基于技術壁壘和客戶資源所構筑的議價圖2：針狀焦(左)、酚醛樹脂(中)、無煙煤(右)價格自2021年以來呈上漲趨勢間內。單耗可能隨石油焦和針狀焦用量的占比差異而有所變化，除高端人造石墨主要采用針狀焦為主外，其余不同品質的負極材料原料用量的表3：天然石墨單耗相對確定，人造石墨單耗波動較大原料單價(萬元/噸)采購數量(噸)產品單價(萬元/噸)產量(噸)130.96022.0568212.286432.24安證券研究石墨，成本結構可參考天然石墨，大規(guī)模產業(yè)化后制造費用(含電費能產業(yè)深度8of8of15耗等)可能略高于天然石墨。表4：翔豐華產品單位成本構成(萬元/噸)型2017201820190-墨泰君安證券研究表5：凱金能源產品單位成本構成(萬元/噸)型201820192020墨國泰君安證券研究圖3：負極材料加工費用主要取決于溫度及時長安證券研究產業(yè)深度9of9of152.1.液流電池為儲能“量身打造”設施，對重量、體積的要求不高，能量密度并非關鍵指標，使得其尤其圖4：安全和耐用是液流電池的核心優(yōu)勢全釩液流電池技術已成熟、綜合性能好，是目前所有液流電池技術中最運行，幾乎零排放；2)殘值較高：電渡金屬，容易提取。雖然釩電體積相對鋰電更大，但是戶用儲能釩電產品體積仍有一定競爭性，疊加其安全、高生命周期性價比兩大優(yōu)勢，除池同樣能與家用光伏配套使用。圖5：小型化全釩液流電池體積具備競爭性證券研究2.2.釩氫同體系，模塊化結構中電堆為核心全釩液流電池與氫燃料電池結構與原理類似，電堆是系統(tǒng)的核心部件，。圖6：全釩液流電池和氫燃料電池原理類似產業(yè)深度安證券研究鑒于單個電池單元輸出功率較小，實踐中通常通過將多個單元以串聯(lián)方堆來提高整體輸出功率。以氫燃料電池為例，電堆是交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經前、后端板壓圖7：全釩液流電池和氫燃料電池單芯結構及組合方式類似從成本構成看，電堆是電池系統(tǒng)的價值量核心，國內電堆在核心材料缺乏與關鍵技術方面存在短板。釩氫共用材料中，目前石墨雙極板基本實表6：重塑燃料電池系統(tǒng)銷售情況與成本(kW、萬元/套、萬元/kW、套)201720182019每kW每kWCaven系列///Caven系列///0.960.64國泰君安證券研究產業(yè)深度表7：億華通燃料電池系統(tǒng)銷售情況與成本(kW、萬元/套、萬元/kW、套)年份0170180190202021.1-9主要產品功率單價每kW售價銷量單價每kW售價銷量單價每kW售價銷量單價每kW售價銷量單價每kW售價銷量30kW系統(tǒng)3076.432.5513892.353.0815065.692.1955//////40kW系統(tǒng)40//////78.471.96224//////60kW系統(tǒng)60152.262.5454124.592.08153122.422.04218//125///80kW系統(tǒng)80///////////324//4120kW系統(tǒng)120//////230.091.921//////150kW系統(tǒng)150//////////////140每kW合計平均價格合計每kW平均成本2.542.572.024.060.790.79泰君安證券研究未來，而基材的質量則取決于上游碳纖維。碳紙的制備中，體現技術難度的主粘合劑、分散劑等溶液的材料選擇與配比均會影響碳紙的性能。競爭格M于薄型化，由幾十微米降低到十幾微米，降低質子傳遞的歐姆極化，以達到更高的性能。競爭格局方面，美國的科慕和戈爾領先市場，后者產品系列最為豐富、產品實際應用案例最多，是車用燃料電池市場的主導。安證券研究產業(yè)深度雙極板(BP)：依材質可分為石墨雙極板、金屬雙極板和復合雙極板。氫燃料電池目前主要采用石墨板或金屬板，釩液流電池傾向復合板。國產表8：各類型雙極板比較 類型 點合石墨化樹備能差能石墨、滬江碳素、神州碳碳素、嘉裕碳科技金屬板高好瑞典Cellimpact；德國國Treadstone；日本本田上汽捷氫、新源動力、上海治臻、愛德曼氫能、安泰科技、三佳機械、博遠新能源好好熱塑或熱固性樹脂料混合石墨粉、增強纖維等形成預制料并固化、石墨化成型石墨板適應需求趨于薄型化，乘用車為金屬板帶來機遇。石墨板：由于在對體積較不敏感而對耐久性敏感的特種車、商用車領域示范應用。然而，石墨雙極板的制作周期長、機械性能差、加工難度大、制作成本高等劣勢也不可忽視。市場已有越來越多的企業(yè)成功開發(fā)出超薄超精細石蝕性差，壽命過短是其應用的阻礙，然而隨著涂層工藝的持續(xù)進步與突破，其有望實現和石墨板相同的使用壽命。豐田汽車公司率先在旗下Mirai燃料電池汽車上使用金屬雙極板和涂層，解決了腐蝕、成本和導且易批量生產等優(yōu)勢，金屬雙極板將在乘用車規(guī)模化應用的進程中實現突破。表9：石墨板最小厚度(1.3mm)正向金屬板(1.1mm)靠近產廠商產品類型抗彎強度抗壓強度 (Mpa)(Mpa) u密度最小厚度 (g/cm3)(mm) - - ---- 1.3(鈦合金)-----金屬(鈦合金)-----證券研究產業(yè)深度年我國氫燃料電池雙極板市場規(guī)模達3.1億元，石墨板(包含碳塑復合板)和金屬板的市場占比分別為65%和35%，2021年石墨雙極板與金屬境中也難以長期穩(wěn)定工作。石墨雙極板(機加工)不被看好，因為其機加工過程復雜且成本高。釩液流電池主要采用碳塑復合板，因為其熱塑或模壓工藝相對機加工簡單，但是混合高分子樹脂所帶來的電阻率增加圖9：2020年石墨板仍為市場主流，占比達65%高，版型更小，能夠使單板能夠表10：主要廠商電堆產品功率密度已突破4kW/L生產廠商產品型號雙極板類型額定功率(kW)功率密度(kW/L)功率密度(kW/kg)低溫啟動(℃)L*W*H(mm)ard--------GI石墨(280節(jié))--FCBP4--Mirai二代金屬4--證券研究板企業(yè)出貨量增長顯著，金屬雙極板領域已出現單個企業(yè)單個客戶出貨達百萬片級別的現象；石墨板市場各家出貨也均有較大增長，表現明顯的是原萬片級出貨企業(yè)的出貨量級達到10萬片以上，頭部企業(yè)的出貨產業(yè)深度表11：國內雙極板產業(yè)化進程正在加速主要企業(yè)類型量產能技術突破華熔科技石墨雙極板約50萬組(含風冷雙極板)，同比增速達300%公司二期項目(2021年底完成初步驗收)逐步實現投產，月產能有望達到/青島杜科復合石墨雙極板/已經建成年產100萬組超薄復合石墨雙極板的生產線權發(fā)明專利，擁有技術可控和成本可控的優(yōu)勢弘竣新能源石墨雙極板/擁有浙江嘉善、山東泰安兩大大生產基地，年產能200萬片/嘉裕碳素石墨雙極板/年目前單組石墨雙極板的厚度在1.3mm左右，提前突破國家制定的2025目標上海弘楓石墨雙極板外業(yè)務占比80%，國內業(yè)務占比20%，營收實現1.2億元，累計出貨量已達500萬片年產能達400萬片/上海治臻金屬雙極板/年產千萬片級金屬極板產線在常熟市投產(目前全球最大的一條金屬極板產線)板燃料電池發(fā)動機預期壽命延長至2萬小時以上三佳機械金屬雙極板年產雙極板200萬片、模具50套，已成功交付了8