特斯拉(TSLA.US)、宁证券从业资格考试准考证打印德时代与比亚迪股份(01211)们的终极战场：固态电池

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电池关于手机，归于有他没他都能春节的那种。但关于电动车和光伏，却是丧命的束缚，底子绕不曩昔的那一种。能够说，对电池的焦虑，落后的电池技能对各种前沿使用的束缚，是新动力改造最大的妨碍。

电池技能前进到什么程度，新动力改造就推进到哪一步，一通百通，是未来新动力改造的榜首推进力。

1、为什么必定是固态电池?

电动车要完成对燃油车的代替，从底子上要完成两个打破，榜首个是脱节对补助的依靠，第二个是从经济性上追平燃油车。

我国对新动力轿车的补助估量在最近两年就会退出，现在看上半场战争现已完毕，在特斯拉(TSLA.US)的带领下，各大厂商根本做好了断奶的预备。

下半场中心的经济性问题就浮出水面，那便是束缚电动车吊打燃油车的路程焦虑。而这个问题，归根到底出在电池上。

咱们以当时商场干流的两款电动车为例，看看问题出在哪。

这是两款本年上市的新车，一款是国内的电动车龙头，比亚迪股份(01211)的汉EV，另一款是国际电动车龙头，特斯拉的model 3。

首要给咱们遍及几个大体的概念。咱们知道，一般家用的乘用车，一般油箱容量在55L左右，依照百公里8L的耗油量，大约能够跑600公里出面。电动车厂商为了完成对燃油车的无缝代替，根底方针也是充一次电，跑600公里。

为了完成这个600公里的续航路程，电动车厂商就有必要在电池上下功夫。

理论上你能够堆满足多的电池来完成这个方针，但咱们知道，电池自身也有分量，并且还不轻，所以厂商就有必要要在长路程、车重以及电池功率之间找一个平衡。这个平衡点，便是咱们说的电池成组功率。

这是一个典型的动力电池体系的构成图。能够发现，电池片模块(也便是咱们常说的电芯)只占其间的一部分，除此之外，还有各种杂七杂八的配件，比方冷却体系、绝缘层、接线盒、衔接端子等等。

电池体系容量的中心是电芯，电芯的能量密度由wh/kg来衡量，便是每公斤的电芯，能够发生多大功率的能量，kwh是咱们日常说的度电，那么单体电芯能量密度170wh/kg代表的含义便是，每公斤的电芯，能够发生0.17度的能量。

咱们用电池体系能量密度来衡量一辆电动车实践的动力功率。电池体系除了电芯之外，内部包含的这些电池办理体系，热办理体系，高低压回路等占有了电池体系的部分分量和内部空间，所以电池体系的能量密度都比单体电芯能量密度低。

电池体系能量密度与单体电芯能量密度的比值便是电池成组功率，是衡量一个电池体系功率的中心目标。

比方咱们上面的这两款车：

比亚迪的汉EV，电芯能量密度是170wh/kg，组成电池组之后电池的体系能量密度就降到了140wh/kg，成组功率为82.53%;特斯拉最新的model 3 长续航版，电芯选用松下的21700电池，电芯能量密度比比亚迪汉EV选用的磷酸铁锂刀片电池近乎高一倍。

但特斯拉挑选的这种三元锂电池，相对比亚迪的刀片电池，更简单发热，需求更多的散热设备，电池办理体系也更杂乱，因而组合起来的电池体系能量密度快速降到161wh/kg，成组功率只要53.67%。

这两款车型，代表了当时电动车的干流装备，首要目标很挨近。

他们的续航路程都在600公里以上，总功率大约在77kwh，也便是77度电，电池体系都很重，比亚迪汉EV549kg，半吨多，特斯拉model 3 长续航版477kg，根本占到全车分量的四分之一。不论从节能仍是从挖潜的视点动身，电池技能都有必要要有大的改造。

那么动力电池技能需求做到多大的改善，才干真实踏上代替燃油车的门槛呢?

现在商场公认的答案是，现有电动车的电池体系能量密度翻一倍半，从遍及的160wh/kg，到400wh/kg，才是电动车彻底代替燃油车的开端。这个目标意味着600km的续航，80度电，总重大约200kg。现在这个分量大约是450-550kg之间。

400wh/kg，是一个十分刚性的目标。一个产品终究推行开来有必要要做到适者生计，中心便是本钱，讲再多的抱负和未来，也比不过实际的廉价真香，电动车假如迈不过性价比经济性这条线，就永久只能是个小众的玩具。

假如奔着400wh/kg这个目标去，你就会发现，现在的动力电池商场，还远远谈不上竞赛格式现已明晰，咱们根本都在同一个起跑线上。

上图是咱们从光大的陈述《固态电池：抢占下一代锂电技能制高点》中截取的图，勾勒了现在的电池技能发展途径。

不论你是哪种计划，理论的最高能量密度便是通途，天分如此，你再尽力也没用。

咱们当下干流的电池，不论是磷酸铁锂电池，仍是三元锂离子电池，都是液态电解液的锂离子电池，理论的最高能量密度便是350wh/kg，假如再加上各种电池办理体系，能够做到全体系300wh/kg，根本上便是极限。

这就比方你把弓箭做到了极致，终究面对火枪仍是被秒杀，无他，这是代际的碾压。

故而，终究要处理电池的能量密度问题，消除路程焦虑，终究的计划必定是固态电池。

固态电池，咱们都还在研制的路上。那么咱们能完成这个目标么?

能。恩格斯说过，“社会一旦有技能上的需求，则这种需求就会比十所大学更能把科学面向行进”。需求是最好的动力。电动车比较燃油车，有更大的空间和潜力。

咱们看电池范畴，曩昔10年发生了什么。

依据BloombergNEF的数据，在曩昔的10年里，电芯的能量密度根本提高了两倍。这也说明晰，在强壮的需求推进下，产业界的前进有多快。

数月前，特斯拉将model 3的入门版从29.18万元一下降到了24.99万元，降了4万还多。咱们看好电动车代替燃油车的进程，可是这款入门车型选用的是宁德年代的磷酸铁锂电池，电池体系能量密度不会比比亚迪的刀片电池好多少，也便是140-160wh/kg左右。

相关于本来降价前产品的三元锂电池装备，model 3的电池安全性略有提高，但体系能量密度还有所下降，对现有的这些电动车厂商比亚迪、小鹏等等有冲击，也会下探到传统的B级车帕萨特、雅阁、凯美瑞的商场，对他们发生必定的束缚左右。

但全体来说，假如电池体系的能量密度没有大的提高，不能打破400wh/kg这个门槛，还都归于战术性的改善，格式上不会有太大的改动。

2、光伏的第二束缚

咱们知道，光伏这个职业遵从摩尔定律，每年的发电本钱都会成份额下降。2020年现已完成了平价上网，也便是价格跟煤电打平，后续发电本钱还会继续下降，终究极限便是动力价格挨近为零。

用“傻瓜扯扯淡”的说法，光伏要想完成对传统动力的平推，要打破两个束缚：一个是脱节补助束缚，这一个伴跟着平价上网，现已根本完成，第二个是脱节并网束缚，这个是将来要完成的。

光伏作为一种新的动力方法，长处肉眼可见，节能环保资源可再生，取之不竭用之不尽，所以一开端各个国家都给了许多的补助，但这种补助不是久远之计。

羊毛出在羊身上，新动力的本钱仍是需求全社会来承当，假如不能脱节这种补助的束缚，光伏只能作为一种时髦，偶然出现在政绩陈述上，作为一种装点。

要想脱节补助，光伏的价格有必要下降到足以与传统动力竞赛。跟着我国制造在光伏技能上的快速迭代，本钱下降很快，总算到2020年，本钱现已挨近煤电，能够甩掉补助直接上网了。榜首个束缚就这么处理了。

可是假如第二个束缚，也便是并网束缚不能打破，光伏的推行仍是要被束缚在必定规划内。为什么呢?这是由光伏发电的特色决议的。

上面这张图便是闻名的鸭子曲线，图上标出了美国加利福尼亚州每年3月31日这一天的用电净负荷。加利福利亚咱们知道，阳光明媚，风景秀丽，光照时刻长，特别合适光伏发电，加上又是硅谷所在地，对新动力的承受程度高，光伏发电的占比挨近30%。

一天里，正午光照最强，可是用电却不多，所以电网负荷最低，而到了晚上，光伏歇菜，用电量却飙升，电网负荷也快速跃升，就出现了图中这根长长的鸭颈。

由于我国的参加，太阳能组件的价格逐年下降，加州光伏发电的占比也越来越高，从2012年以来，中心用电净负荷的这个鸭肚腩也越来越大，全体像一只鸭子，所以叫鸭子曲线。

这条曲线反响了光伏发电面对的第二个束缚，并网发电。光伏发电究竟受自然条件束缚，白日有太阳，发电就多，晚上就停摆，但咱们用电却反过来，白日少，晚上多。

要处理这个问题，现在咱们采纳的是煤电或许天然气发电调峰的方法来补偿。白日的时分这些调峰机组停机，晚上的时分才开机。

这就涉及到一个电网消纳份额的问题，整个电网体系，光伏发电的占比有一个极限，这个上限根本上在30%-40%左右，详细取决于电网的调峰水平缓日常的光照条件。

那么咱们能彻底打破这个束缚么?能。

这个图来自于兴业证券电力设备研究员朱玥的陈述：《生长矛头，我国力量》。光伏发电要想打破这个30%-40%的上限，就需求装备储能设备，在正午发电高峰期把电力储存起来，到晚上用电高峰期把电放出来，这样就能够彻底筛选掉煤和天然气，只用光伏全天候满意整个电网的需求。

为了打破第二个束缚，光伏发电需求到达装备了储能设备之后的光伏+储能发电的体系本钱低于现有的煤电，才干甩开并网束缚，真实进入哲学上说的“自由王国”，改动电网，也彻底改动这个国际。

光伏并网对储能的最中心的要求便是，肯定价格满足低，这个价格指的是全本钱。咱们看兴业证券收拾的光伏储能电站中标项目报价状况，如下图：

现在光伏储能电池最低的中标价格为0.86元/wh，加上电池办理体系(BMS)，逆变器(PCS)之后的电池体系最低中标价为1.49元/wh，包含土建、体系集成在内的全光伏储能电站，最低为1.94元/wh。

而这个1.94元，便是光伏储能的全本钱。1.94元/wh，一度电是kwh，换算成度电建造本钱便是1940元/kwh，假定能够完成10000次的充放电循环，不考虑资金本钱，摊到每度电上的储能本钱便是0.194元。

可是实践上，咱们现有的储能电站，很难做到1万次的充放电循环寿数，遍及在5000次左右，那摊到每度电上的本钱便是将近0.4元，这个价格大约相当于现有火电的价格，长时刻看需求有下降的空间。

那么储能的本钱需求降到什么的价格才会完成打破呢?现在商场遍及的一致是，10000次的循环寿数，1元/wh的全建造本钱。

依照这个目标核算，单度电的储能本钱便是0.1元，在这个价格下，储能电站能够脱离任何的补助或许峰谷电价差价而独立生计。在这个价格下，需求光伏发电本钱从0.4元/kwh降到0.3元/kwh。这样光伏+储能的度电本钱将为0.3+0.1=0.4元/kwh，价格约等于现有的煤电，然后彻底脱节并网束缚。

储能的本钱还有继续下降的空间么?有，并且或许比动力电池下降的速度还快。

首要，由于动力电池的价格下降的很快，而储能电池能够彻底学习动力电池的技能，实践上许多的光伏储能设备，直接用的便是二手的轿车动力电池。如上图BloombergNEF的数据，动力电池从2010年的每千瓦时1160美元，现已下降到2019年的156美元，9年时刻，价格下降了将近87%。

其次，光伏储能需求的电池比动力电池要求要低，挑选规划广。相对动力电池对分量体积价格功率的极致寻求，光伏储能电池只需求满意循环寿数满足长，度电全本钱低就能够了，关于动力电池要求的体积小，分量轻，储能电站并没有严厉的束缚，因而挑选规划更大，完成技能打破的概率也越大。

光伏职业有自己的摩尔定律，那便是发电容量每增加一倍，新增装机的电价削减16%。从储能技能的视点上来讲，跟着电池技能的前进，光伏储能的总容量每增加一倍，单次充放电循环的本钱也会依照必定的份额下降。在未来的十年，咱们大约率上会看到储能本钱的快速下降。

3、各领风骚三五年

后边咱们会看到一个互相促进螺旋上升的进程，而电池的需求量将会出现指数性的增加。

依据牛顿榜首定律，“任何物体都要坚持匀速直线运动或停止状况，直到外力迫使它改动运动状况停止”，在这个循环中，外力或许说榜首驱动力便是光伏技能前进所带来的光伏发电本钱的快速下降。

光伏发电本钱快速下降，倒逼电价稳步下降，电力需求提高，电动车性价比继续提高，倒逼动力电池前进，动力电池降本增效，储能电池性价比提高，各种使用场景纷繁进入盈亏平衡点，又提高了电力的需求。这是一个正向的完好的循环。

作为出资者，最期望见到的场景当然是量价齐升，我看到许多电力设备研究员，都在讲电价提高的逻辑，对未来的电价、补助做了十分达观的估量，但这种假定本质上都是站不住脚的，咱们并不认可。

由于大工业出产的中心便是降本提效，规划效应之下，本钱下降，价格下降，赢利虽薄，可饼摊得大。

在工业上，任何讲长时刻提价的逻辑都是有瑕疵的。比方咱们对赣锋锂业这类资源性的公司的长时刻生长性是有置疑的，由于一个职业要想长时刻耐久的增加，原材料必定不能成为一个束缚。为什么半导体职业是在硅的根底上做大的，便是由于沙子处处都有，不存在任何稀缺的或许。

咱们花了这么多时刻来考虑未来动力改造的途径，可是预言归预言，出资归出资，即便你看对了方向，也不必定选对了股票，选对了股票也不必定能从一而终。

的确，光伏带来的新动力改造会彻底改动这个社会，但这种高技能职业，依照易方达的基金司理萧楠的说法，商业模式十分不友好。

这种商业模式归于“自我焚烧，焚烧自己，照亮他人。这样的公司很累，他们要花许多钱去投固定资产，去投研制，他们把一切节约出来的功率都送给了自己的客户，由于假如不这样做，自己就面对着筛选，被客户扔掉。”

新技能方向的竞赛的异乎的严酷，往往是各领风骚三五年。（修改：mz）