2022年特斯拉影响新能源行业专题研究.docx
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1、2022年特斯拉影响新能源行业专题研究1、 着重绿色战略,全方位可持续替代传统化石能源生产-消费-回收全产业链全面循环进化,打造全方位气候变化治理体系。为减少全球 温室气体排放,特斯拉打造了一个完整的能源与交通生态系统(Complete energy and transportation ecosystem)。在能源生产阶段,发展光伏与储能业务,为工厂、家庭提 供美观、高效、低成本的清洁能源。在能源利用即交通阶段,提供跑车、轿车、卡车、 出租车等多种类、多车型的电动汽车,扩大电动汽车的覆盖范围。从生产到消费,均 有软件智能化系统辅助管理,扩大市场竞争力,加速可持续能源变革。2012-2021
2、年, 特斯拉的太阳能光伏板发电 25.39TWh,高于车辆和工厂生产电耗的 25.27TWh,体 现出特斯拉所构想的“完整的能源与交通生态系统”的可行性。我们认为,特斯拉将 继续扩大产出,从“生产-消费-回收”全链条推进产业链进化,引领上下游企业绿色 可持续发展。宁德时代以电动化+智能化为核心,为提供绿色产品与服务构筑技术基础,实现市场 应用的集成创新。宁德时代的发展目标是以先进电池和风光水等可再生能源的高效 电力系统,替代传统化石能源为主的固定和逸动能源系统。为此,宁德时代持续在材 料及材料体系、系统结构、极限制造以及商业模式四重维度突破创新,立足技术领先 优势和供应链整合能力,构建电动化和
3、智能化相结合的新能源产业生态,助力全球 新能源转型和电动化发展。我们认为,宁德时代为特斯拉整车上游供应商及行业龙 头企业,公司绿色发展战略有望加速推进世界可持续能源变革。为绿色交通网络提供动力电池系统与服务,为清洁能源存储提供解决方案与服务。 在绿色出行方面,宁德产品涉及电芯、模组和电池包等。2017-2021 年,在电动汽车 市场,宁德时代动力电池系统使用量连续五年全球第一。2021 年,公司全球动力电 池系统使用量达 96.7GWh。在清洁能源存储方面,产品涉及电柜、储能系统和储能 电站,覆盖美国、中国、英国、德国和澳大利亚等储能主要市场,为当地提供清洁能 源消纳、电网辅助服务、削峰填谷等
4、储能服务。比亚迪通过强有力市场布局,用技术创新助力实现“碳达峰、碳中和”目标。截止 2021 年底,比亚迪在全球累计申请专利约 3.4 万项、授权专利约 2.3 万项。自 2010 年起,比亚迪已连续 11 年发布社会责任报告,全方位披露比亚迪在履行经济、环境、 社会责任及推动行业发展方面做出的努力。2021 年,比亚迪公司企业社会责任委员 会(CSR 委员会)组织结构重新设置,进一步加强对外交流,积极参加行业内企业 社会责任活动,并作为工作组成员参与编制中国汽车行业社会责任指南。比亚迪 在汽车领域、轨道交通领域、新能源领域和电子领域均有布局,肩负高度的社会责 任感和历史使命感,构建“电动车治
5、污、云巴治堵”绿色大交通体系,助力实现“碳 达峰、碳中和”目标。2、 特斯拉户用与工业储能带领产业链变革与进化特斯拉在能源软件技术的运用上引领行业产业链变革,工商业储能发展为未来一大 趋势。特斯拉将 AI 技术布局进入到能源产品上进行实时监督、管理和电池货币化买 卖,实现能源产品的创新和技术壁垒。目前欧洲其他电力供应商已经开始布局类似 产品留住客户,并且能源生态系统闭环上的客户粘性是其户储发展的一大支撑。工商业储能发展上可以看到国内东方日升、阳光电源已经签署大型储能项目,储能巨 头派能科技已经完成大型储能产品布局,未来工商业储能是一大发展趋势。特斯拉 打造技术与产品交叉是引领行业的,也是其能源
6、业务的护城河。研发的 AI 技术可以 运用到能源、整车多个业务上,全产品升级并分摊了成本,运用到 Autobidder 上从 而创造出能源上的创新技术和核心竞争力。产品上光伏-储能-电动车的能源生态系统 打造汽车界的苹果公司,形成业务闭环保持客户粘性。能科技依据“技术+渠道”打造竞争力。派能科技在 2021 年投入的研发费用高达 15562.84 万元,使成本下降达到利润增高的作用,目前已开始了磷酸铁锂电池的投 入使用。相比于特斯拉户用储能市场大部分集中在美国,派能科技市场遍布全球各 洲,保证了储能市场的多样性和稳定性。能看到在渠道与市场方面,以美国市场为主 的特斯拉也开始放眼全球,目前 Me
7、gapack 向澳、日等国迈出步伐,Powerwall 也开 始看向欧洲、中国市场。随着行业变革需求增大且多元化,派能科技开始布局发展工商业储能。户用储能龙 头特斯拉在 2020 年开拓了大型工商业储能产品和市场,且派能科技在 2021 年也已 经完成了工商业储能产品认证、市场开拓、合作伙伴上的大型储能产品布局,国内市 场已有产品和出货。相信未来特斯拉引领下,不仅是派能科技,会有更多的企业投入 进工商业储能中,共同完成绿色革命。可以看出,特斯拉在光储方面引领全球能源变 革,已从户用进军到工商业储能并稳定发展。2.1、 特斯拉:提升户用储能,大力布局工业储能全球第一户用储能,Solar Roof
8、、Solar panels、Powerwall 持续发展。特斯拉 2021 年 交付 4GWh 储能产品,超过 15%全球市占率(全球 25GWh),截止 2021 年 11 月已 部署 Powerwall 超过 25 万个,但依然供不应求。为了实现可持续能源全球化下的零 碳目标,特斯拉预测全球储能年产量需达到 1 万 GWh。理论上太阳所生产的太阳能 就可满足美国所有的电需求,通过安装 Solar Roof、Solar panels 与 Powerwall 配合可 以来显著减少人们的碳足迹。并且,一个太阳能或储能系统可以节约十年的使用成 本,随着成本的下降,越来越多的消费者选择购买特斯拉的能
9、源产品。Autobidder、Opticaster 进行能源交易,光储产品打造能源生态。特斯拉的核心力已 经从能源制造转为了 AI 技术,可以看到 Autobidder 和 Opticaster 等能源管理软件的 创新使客户拥有稳定电网的同时还能使电池资产货币化获利,且先进的应用程序给 予客户个性化的服务和实时监督管理能源的权利。其次,特斯拉户用储能与光伏屋 顶的共同售卖打造了“发-储-用”业务闭环,客户能享受到屋顶吸收能量、Powerwall 储能、电动车充电的一条龙服务。同时,其储能产品的实用性和美观性也得到了市场 认可。大力布局工商业储能业务,源头改善能源结构。每个 Megapack 有
10、平均 3000KWh 储 能量,且得益于其高延展性,电站总容量可高达 100 万 KWh,目前在美国、澳洲和 日本均有部署,其中包含了 371MWh 的加州项目,491MWh 的澳大利亚维多利亚项 目。在全球碳中和共识下,特斯拉在能源业务上的迅速发展体现在其储能产品上的 积压订单,2022 年 Megapack 的产能已经在 2021 年售罄。面对储能产品的供不应求, 特斯拉计划 2021 年开始部署新储能设施,以实现每年 4000 万 KWh 储能量。特斯拉为首的工商业储能是发展趋势。相比户用储能,工业储能电芯数量高达数万 个,且研发技术壁垒更高,相对来说竞争力度和发展强度不及户用,但是真正
11、的能源 变革在于大型的工商业储能,因为电容量更大,能满足日益增长的储能需求;并且各 国政府的电网升级改造表现了对大型储能系统的需求。目前各储能公司业先后推出 了超大型储能集成系统,其中东方日升、海博思创已拥有大型的工业储能产品,在海 内外收获了各大发电项目;阳光电源、沃太能源在小型工商业储能集成系统上也持 续发展。随着各国能源转型政策的推行、储能行业需求增长带动成本下降的经济性 推动下,我们认为更多超大型储能产品的出现是未来的发展趋势,以应对增长的储 能需求,改善能源转型。2.2、 派能科技:专注锂电池储能产品研发技术,积累渠道绑定海外巨头公司注重研发,技术优势显著。派能科技会进行垂直整合储能
12、锂电池研发生产、BMS 研发、系统集成三大核心环节。自成立至今,逐步掌握从电芯到系统集成的全产业链 核心技术,具备储能电池系统的完整生产工艺及品质管理能力,累计形成 17 项核心 技术,均为自主研发取得。在研的 14 个项目中,达到国内外领先水准的项目为 100%。产品开发注重生命周期成本,利用科技创新提升竞争力。派能科技产品在使用寿命 结束之后的回收利用或弃置等,在产品研发设计时,会将环保、安全等要素考虑在内。在保持产品具备高安全、低成本、长循环寿命特点的同时,分别从提高能量密度、 新型电池结构、提升循环寿命、新型储能电池材料体系等方面开发新产品。(1)新产品研发:高容量低成本备用电源电池、
13、超长循环寿命软包电池、钠离子电 池预研等项目。正在开发设计并将应用于高端家用储能、大型集装箱电力储能的超 长寿命储能型磷酸铁锂电池,预期常温循环寿命将高于 12,000 次,能量密度不低于 155Wh/kg。能量密度方面,正开发能量密度 175185Wh/kg 的大容量磷酸铁锂储能 电芯;(2)新工艺技术研究:高固含浆料分散、正极边缘陶瓷涂层、极片二次辊压工艺、 高效高速叠片、变压力化成等新技术,并应用于量产产品。已经结题并广泛应用的储 能型磷酸铁锂电池复合导电剂分散技术,将大大提升电池的电化学特性和长循环寿 命;(3)机理探索研究:三电极评价充电能力、电池循环过程极片膨胀机理、多阶梯充 电制
14、式控制析锂、电池老化速率快速评价等课题。打造渠道优势壁垒,绑定海外巨头公司。派能科技拥有多项国际安全认证,资质的具 备完全才能获得客户认可。公司储能产品在欧洲、非洲国家市占率高,同时布局北 美、日本户用储能市场。与英国光伏系统供应商 Segen、德国光储系统提供商 Krannich、 意大利储能系统供应商 Energy 等优质客户建立了良好的合作关系,保证了下游客户 的粘性。3、 电池技术多向发展,供应链把控持续加强在电池技术领域,特斯拉持续引领行业发展,其推出的 4680 大圆柱电池实现性能提升和成本下降双突破,预计将引发国内电池厂商在三元大圆柱电池方面的技术跟进。 同时,在新能源车辆覆盖范
15、围持续扩大的大背景下,为适应多样化电池需求,电池类 型将会呈现百花齐放的局面。随着电池需求量上升,发展电池回收以节约资源、降低 成本将会成为重要发展方向。3.1、 特斯拉引领大圆柱电池发展,电池工艺持续改进目前特斯拉推出的 4680 大圆柱电池引领了三元大圆柱电池的科技前沿,其配合的干 法电极等先进生产工艺使得动力电池首次实现了能量、续航、成本全方位提升。而目 前国内厂商的优势主要集中在方形电池,包括宁德时代三元方形系列电池及比亚迪 刀片电池。我们认为,受特斯拉影响,三元大圆柱电池及相关工艺将会成为未来国内 厂商技术研发的新方向。3.1.1、 特斯拉:干法电极 4680 降低成本,高镍低钴化提
16、升性能干法电极技术生产 4680 电池,减少 70%能源消耗。传统湿法电极制造工艺中,需将 正负极材料与有机溶剂混合成浆料,涂布后再烘干去除有机溶液与水。这一生产过 程工艺复杂,效率低,会消耗大量的能源资源。而特斯拉新推出的 4680 电池将采用 干法电极技术进行生产,直接将正负极材料粉末与 PTFE 粘合剂混合,压制或喷涂在 铜铝箔上,制成极片。这一技术省去了烘干环节,大幅提高了生产效率,能够减少生 产环节中 70%能源消耗,降低生产成本。特斯拉三元锂电池(包括 NCM 和 NCA)未来发展方向是高镍低钴。镍含量的提升 有助于提高电池的比容量和能量密度,同时镍资源相对丰富,价格较低。钴有助于
17、提 升电导率和倍率性能,但资源相对匮乏,价格较高。高镍低钴化能够增强电池续航能 力,减少电池成本,还不会牺牲电池的安全性和寿命等方面。不过特斯拉提出,公司 对钴的需求在未来几年内会继续上升,因为特斯拉的车和电池生产增长率会超过钴 降低的速度(比例)。2022 年,特斯拉会继续拓展锰、石墨、铜和云母的投资矿产上 游。特斯拉电池设计是车辆终生不换电池。根据特斯拉测算,车辆在美国会在达到 20 万英里后报废,欧洲是 15 万英里。特斯拉设计出的电池可以达到 100 万英里的行驶总 里程数,相当于充 4000 次电。不过里程不是唯一影响电池容量的因素,电池寿命也 是一个很重要的问题。3.1.2、 宁德
18、时代:积极开展电池材料研究,开发可持续发展的电池价值链材料及材料体系加速创新,拓展更多应用场景。在材料及材料体系创新方面,宁德 时代持续打造全球领先的数字化研发平台,将大数据、云计算和人工智能嵌入到电 池研发,加速在钠离子电池、锂金属电池、无钴无贵金属电池等新化学体系方面的研 发进程。第一代钠离子电池灵活适配全场景应用需求,进一步提升电池能量密度。2021 年宁 德时代通过高通量材料集成计算平台,在原子级别对材料进行仿真设计优化,研发 出高能量密度、高稳定性和低温性能优异的第一代钠离子电池技术。钠离子电池具 备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优 势。其电芯单
19、体能量密度高达 160Wh/kg;常温下充电 15 分钟,电量可达 80%以上; 在-20低温环境中,也拥有 90%以上的放电保持率;系统集成效率可达 80%以上; 热稳定性远超国家强标的安全要求。第一代钠离子电池将在2023年形成基本产业链, 既可应用于各种交通电动化场景,尤其在高寒地区具有突出优势,又可灵活适配储 能领域全场景的应用需求。2021 年,宁德时代也已布局无负极金属电池技术,进一 步提升钠离子电池能量密度。CTP 技术已升级迭代出第三代,通过智能化动力域控制器优化动力分配和降低能耗。 2019 年,宁德时代在全球首创无模组 CTP 动力电池包,通过提高体积利用率,减少 零部件数
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- 2022 特斯拉 影响 新能源 行业 专题研究
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