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再谈电动汽车动力电池的梯次利用(四)

作者:夏军 来源:新能源Leander 发布时间:2015-06-15 浏览:
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七、梯次利用的市场和商业前景

电动汽车动力电池的梯次利用,必须找到适合的市场,并能够产生良好的经济效益,这样才能推动产业化的发展,实现真正的变废为宝,最大限度的挖掘剩余价值。

这个市场,不能是远期的市场,而应该是当前存在的市场,且退役的动力电池在该市场中具备一定的产品竞争优势,使得该市场中的相关企业有足够的利益驱动,采用梯次利用的动力电池组作为部件。

经过初步的分析,我们找到了动力电池梯次利用的3个潜在市场,这些市场既有足够大的规模,也与电池产业息息相关(其主要部件就是电池组),动力电池的梯次利用技术可以与这些市场实现无缝对接,快速实现产业化。

1. 电动自行车市场

经过20年的高速发展,中国电动自行车的市场保有量已经超过2亿,是私家车200%,摩托车的160%,已成为我国民众使用最多的交通工具。现在以及未来很长时间,电动自行车仍然是解决城市农民工、三四线城市居民、以及我国广大农村地区人口交通问题的主要载体。这么一个庞大的产业,其上下游产业链的年总产值超过2000亿,是当之无愧的民生产业。它所带动的就业、工业产值、GDP贡献、税收贡献等,都是我们无法忽略的。当然,较低的行业门槛,快速增长的市场,也导致行业鱼龙混杂,水平参差不齐,市场恶性竞争加剧,再加上售后服务及回收处理不到位,带来了严重的环境污染问题。

2014年,中国大约生产了2900万辆电动自行车,较2013年下降了20%,是电动自行车市场第一次较大幅度的负增长。这一现象的背后,其实是中国电动自行车市场走到了行业巨变的路口。行业内的企业经过多年的价格竞争、渠道竞争、终端厮杀之后,虽然实现了部分企业的优胜劣汰,但整体上行业集中度不够(前十名的市场占有率有总和不及50%)、产品竞争力不突出、同质化严重、核心优势缺位、品牌价值不高、产品附加值低、增值服务缺失。

随着人均收入逐步提高,电动自行车市场日趋饱和,以及移动互联网的日益普及等,消费者在购买电动自行车的时候,会更多的注重品牌、口碑、品质、外观、性能、智能化等因素,这与我国智能手机市场的发展如出一辙。预计接下来市场会有一轮比较惨烈的洗牌,那些注重用户体验,开发高性价比产品,产品品质突出,善于利用互联网树立口碑并扩大影响的企业,将逐渐胜出,成为市场的领跑者甚至寡头。产品的发展方向,将是智能化(联网)、高性能(长续航里程/高瞬时功率)、高品质、长寿命、以及良好的用户体验。

电池无疑是电动自行车的核心部件,当前市场,90%的车型采用铅酸电池,约有10%的车型采用锂电池。铅酸电池的突出优点是价格低,能将整车价格拉低到2000元左右,满足早期用户的需求(对价格敏感)。但铅酸电池作为动力来源,也有其固有的缺陷,如重量大、体积大、循环寿命短、容量衰减快、行驶里程短、充电慢等。锂电池与铅酸电池相比,在寿命、能量密度(行驶里程)、体积、重量、快速充放电等方面,具有明显的优势。近年来,随着成本的下降,锂电池在电动自行车领域的应用正呈现良好的增长势头。

正是看到了这种市场变革和颠覆的趋势,李一男带着牛电科技切入电动自行车市场,试图复制小米在手机市场的成功模式,以互联网思维来造电动自行车,快速占领这个市场。毫无疑问,李一男抓住了一个快走到“风口”的行业,也深刻的理解用户的“痛点”,同时以“错维”优势来参与竞争,万事俱备只欠东风,就差一个让市场“尖叫”的产品。

牛电科技第一代产品小牛N1,采用的是松下18650锂离子电池(与特斯拉电动车的电池同型号),手提式可拆卸pack设计,整体重量仅为12kg,同样能量的铅酸电池一般要50kg的重量。170节2600mAh电池组合起来提供了1560Wh的电量,续航里程因而达到了惊人的100km。但是价格嘛,也是相当惊人的,4999元(100公里版)。

小牛N1相对于市场上已有的产品,显然高了不止一个档次,虽然不是颠覆性的,但确实有傲视群雄的资本。可是电动自行车面向的用户群,对价格仍然是比较敏感的,3999和4999元的价格比市场上的普通产品高出50%~100%,无疑也会大大限制产品的推广和普及。消费者是否愿意为了为小牛N1多掏1倍的钱,仍然是未知数。

那么换个角度考虑,如果采用梯次利用的动力电池呢?

以上数据,仅仅是行业均值的粗略对比,并不是具体厂家的精确数据。从上表可以看出,采用梯次利用的动力电池,可以在价格、行驶里程(能量密度)、和寿命之间达到一个较好的平衡,从而更快速的推动锂电池在电动自行车市场的应用。

以2014年的数据为基数,假如有10%的电动自行车采用梯次利用的动力电池组,以每辆车配1kWh的电池组计算,那么年总需求可以达到290万kWh(2.9GWh),与2014年我国电动汽车动力电池总量3.7GWh相去不远,相关梯次利用的市场规模可达数十亿元。

2. 微型电动车市场

这是一个野蛮生长的市场,也是目前监管空白的市场。电动汽车价格高高在上,并不是普通民众能够轻松承担得起的,电动自行车又不能挡风遮雨,驾驶和乘坐舒适性无从谈起,那么市场就需要一个这样的产品,来衔接“低端”的电动自行车和“高端”的电动汽车,这就是微型电动车快速发展的基础。

微型电动车与电动汽车具有相似的车身构造和技术特征,因此在产业链的大多数环节都是可以共用的。微型电动车价格较低,与广大基层民众收入水平、消费升级趋势、全国道路基础设施完善相契合,因此微型电动车在我国三四线城市及农村地区大受欢迎。2014年,仅山东地区,微型电动车的产量即超过18万辆,全国市场接近30万辆。但微型电动车市场鱼龙混杂、相关企业缺乏资质、产品质量低劣、使用重污染的铅酸电池等问题,仍然限制了微型电动车的发展。目前市场上的微型电动车,大多售价在5万左右,车速在40~60公里/小时,续航里程低于100公里,甚至低于80公里,电池容量衰减很快,安全隐患突出。

在2015年之前,国家发改委、工信部等主管部门虽没有明令禁止发展微型电动汽车,但是微型电动车不能进入《车辆生产企业及产品公告》,不能上汽车牌照,所以在官方层面仍然属于受限制行业。可喜的是,从去年以来,地方政府和中央政府已经充分认识到微型电动车的强大市场需求以及行业发展的不健康状态,正逐步通过国家层面的法律法规和行业标准,以及地方的产业引导政策,将微型电动车纳入监管体系,给予其“合法”的身份,促进行业规范有序的发展。

微型电动车的发展,在未来2年将呈现两条可能的路径:

车辆达到双100要求(时速100公里,续航里程100公里),按照《新建纯电动乘用车生产企业投资项目和生产准入管理的暂行规定(征求意见稿)》,纳入纯电动乘用车体系

达不到双100公里要求的,按照新修订的国标GB/T 15089《机动车辆及挂车草案》,将作为L6和L7类型的纯电动“四轮摩托车”来监管

如果微型电动车达到了双100公里要求,且其生产企业具备《规定》所要求的生产资质,该车型将获得电动乘用车国家补贴和地方补贴。对于企业而言,不但意味着“合法”的身份,也意味着销量和利润的大幅度提升,将推动企业获得更大的发展空间。

2016年,新的纯电动及插电式混合动力乘用车的国家补贴标准如下:

从上表可以看出,如果续航里程达到100公里,不考虑地方补贴(地方补贴额度不一),那么一辆纯电动乘用车可以拿到2.5万元的补贴金额。如果续航里程达到150公里,补贴金额则高达4.5万元。

采用铅酸电池的微型电动车企业,很难达到此要求(性能和轻量化难以兼顾),也意味着很难拿到国家和地方补贴。而如果要采用锂电池包,如果要达到100公里续航里程,通常需要10kWh的容量,目前的市场价格超过3万元,加上电机的升级,以及其他一些成本,很可能没有多少利润。

如果采用梯次利用的动力电池呢?成本不到新锂电池系统的一半,而续航里程,放电功率等都可以满足双100公里的要求,甚至可以达到150公里续航里程的要求。在保持低价的基础上(扣除补贴后,价格低于5万),产品性能得到较大提升(达到纯电动乘用车标准),产品的竞争优势明显(性价比高)。

基于以上分析,采用梯次利用的动力电池,可以帮助微型电动车企业进行产业升级,达到纯电动乘用车的相关标准,获得国家及地方财政补贴,拓展企业的发展空间。

3. 电能存储(储能)市场

毫无疑问,这是一个超级大的市场,也是未来能源互联网的支柱和基石,没有有效的储能手段,能源互联网就是空谈。经过多年的政策推动、市场驱动、技术发展、以及成本下降,储能市场即将渡过黎明前的黑暗,迎来希望的曙光。

Tesla发布Powerwall和Powerpack之后,一个月获得的订单超过8亿美金,充分说明了市场的强劲需求,以及公众对低成本长寿命储能产品的期待,紧随其后,戴姆勒·奔驰公司也在德国发布了类似的产品,并宣布将在夏季或秋季的时候向市场供货。整个储能行业即将在未来几年走向“风口”,获得快速的发展。

据CNESA项目库不完全统计,截至2014年底,全球应用在电力系统的储能项目(不含抽水蓄能、压缩空气储能及储热)累计装机规模为845.3MW,2014年新增装机111.6MW,年增长率为15%。其中,中国储能累计装机规模达84.4MW,占全球储能装机的10%。

从地域分布上看,无论在项目数量还是装机规模上,美国均占据最大比重。截至2014年底,美国已投运储能项目95个,装机规模超过357MW。日本在装机规模上位居第二,接近310MW,中国在项目数量上紧随美国之后,有63个项目。2014年,美国的新增装机规模最大,为34.4MW,中国和欧洲分列二、三位,装机规模分别为31MW和27.7MW。

从技术分布上看,钠硫电池的装机比重最大,为40%,其次是锂离子电池和铅蓄电池,分别占33%和11%。2014年,储能技术新增装机中,锂离子电池的占比最大,为71%,其次是飞轮,占20%。

从应用分布上看,储能项目主要集中在可再生能源并网、辅助服务、电力输配和分布式微网等领域。其中,可再生能源并网领域的占比最大,为45%,装机规模为379MW。2014年,应用领域新增装机中,用户侧领域占比最大,为43%,其次是辅助服务和电力输配领域,分别为28%和19%。

未来储能产品的发展趋势,应该紧跟市场热点需求,从解决用户的实际问题出发,着重从以下几个方面考虑:

配合分布式发电(风能/太阳能等),推广分布式储能系统,解决分布式发电随机性波动所面临的一些列并网难题和调度难题

主干网及微网系统的供电稳定性问题,调频调压问题,缓解输配电扩容压力等

用户侧能源管理,移峰填谷,改变用户的用电曲线,降低用户的电费成本,这一点对大型高能耗的工业用户(电解铝/电解铜/矿产/有色金属深加工等)尤为重要

配合家庭光伏发电,推广家用储能系统,提高自发自用率,在欧美澳等地区,有非常广阔的市场需求

移动电源,后备电源,应急电源等

事实上,采用新锂电池组做储能系统,通常单位成本会高达2000~3000元/kWh,投资回报率偏低,这也是制约储能产品大规模应用的最大障碍。如果采用他梯次利用的动力电池,其规模化成本远低于新电池,以美国初创公司FreeWire为例,该公司利用日产leaf的退役动力电池做移动充电车,其相关产品的每度电成本只有 100 美元,折合人民币600元/kWh。该公司CEO阿卡迪•索西诺夫(ArcadySosinov)表示,电池产业界要到 2030 年才能达到的成本目标,他们用二手电池压低成本,现在就已经做到。

Tesla在美国发布Powerwall和Powerpack之后,引起市场的狂热追捧,价格是一个很重要的因素。可是,经过众多专家的对比分析,我们知道,Tesla是以低于成本的价格来销售储能产品的。我们分析一下Elon Musk的动机,有深刻的理由相信,未来Tesla也会将Model S等电动车的退役动力电池,应用于家庭储能和商业储能。到那时候,储能产品的利润和经济价值,才会实现最大化。

根据中国政府的规划,到2020年时,全国风力发电装机容量达到200GW,光伏发电装机容量达到100GW。可再生能源发电配备储能系统,已经成为一种刚性需求,一般的配比为5%~20%。以此推算,到2020年时,我国仅可再生能源发电市场,就需要15GW以上的储能系统,以2~4倍的容量/功率比计算,需要30GWh以上的储能电池规模。

短期来看,梯次利用的动力电池,在家庭储能、分布式发电、微网、移动电源、后备电源、应急电源等中小型的储能设备应用领域,会有良好的发展潜力。长期来看,如果一些技术难点得以解决,在大型和超大型的商业储能和电网级储能市场,梯次利用也会有广阔的前景。

实际上,储能产品的经济效益测试和商业模式探索,是非常复杂的事情,并不是通过以上简单的分析就能搞清楚的。但有一点比较明确,采用梯次利用的动力电池,其成本远低于新的锂电池组,可以大大降低储能系统的成本,消除储能产品大规模应用的最大障碍,带来更为明显的经济效益和社会效益。

八、总结

对于电动汽车动力电池的梯次利用,国外走的相对快一些,美国、德国和日本已经有不少示范应用的项目,他们在积极探索技术、成本、商业模式等方面的问题和难点,为后续大规模的产业化做储备。

我国还更多的停留在“研究”阶段,学校、科研院所等有组织过理论研究和实验研究,但配套资金不足,力量分散,进展缓慢,而且鲜有企业在这方面投入资源进行产业化的探索和积累。以我国电动汽车行业的发展速度和规模,未来两三年,即会迎来动力电池退役的高峰,多达GWh规模的动力电池,将退出汽车市场,并且退役电池总量每年都会呈加速度增长。如何最大限度的利用这些电池的剩余价值,不单单是环保问题,也是在考验我国电动汽车后市场的经济效益和循环效益。

在电动汽车等新型产业领域,我们必须改变过去粗放式的发展模式,不能单纯的追求规模化效益,而是应该建立一个更加高效、更加精细的经济模型,真正实现可持续发展的目标。

诚然,我们还面临诸多的技术难题,以及在商业模式创新和产业链布局方面的挑战,但可获得的预期收益,也是相当可观的。当别人都在困难面前踌躇、犹豫、甚至退缩时,那些敢于迎难而上、锐意进取的企业和团队,才能在这个目前还不太受人关注,却潜藏巨大经济效益的领域,收获累累的果实。

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(转载请注明作者“夏军”及来源“新能源Leander”公众号)

关键字:电动汽车 动力电池

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