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1、2023年6月百炼成钢,去伪存真新老交替迭代成长电力设备新能源2023年中期投资策略行业评级:看好分析师张雷分析师陈明雨分析师黄华栋分析师赵千里证书编号S04证书编号S03证书编号S08证书编号S03分析师王婷研究助理卢书剑研究助理谢金翰研究助理杨子伟证书编号S04证书编号S06证书编号S03证书编号S04研究助理尹仕昕研究助理虞方林证书编号S90证书编号S14证券研究报告添加
2、标题95%投资要点21、电新板块:中长期量增推升产业天花板,下半年聚焦新技术落地2022年12月30日至2023年6月5日,电力设备(申万)指数由9348.25点调整至8639.16点,区间变动幅度为-7.59%;万得全A指数由4815.11点上涨至4944.36点,区间变动幅度为+2.68%。电新板块走势弱于市场整体,其原因在于产业主要矛盾由供需关系切换至技术、制造能力的差异比拼,降本演进过程中各环节利润分配仍在重塑;同时市场资金轮动加大电新板块波动。展望中长期,我们认为量的增长依然是成长赛道的主驱力,光伏/风电/储能/新能车仍处渗透率快速拔升的阶段,具备全球化竞争力的龙头企业,其成长的天花
3、板不断拔高。聚焦23年下半年,新技术密集落地有望带来细分板块投资机会。2、把握电新板块投资的1231个作用:逆周期调控的作用。目前无论是电力设备还是风电光伏,以及新能车板块的刺激消费,一定程度上都起到了逆周期调控的作用,在符合经济转型高质量发展的前提下,有望加速落地;2个确定性:业绩的确定性和低估值的安全边际。从全年来看,包括储能、光伏有望维持全年的高景气,新能车下半年有望进入加库存周期,业绩确定性强,估值又处于历史底部,向上确定性强;3个配置方向:低估值、低渗透率、量价齐升。新能源的电解液和结构件板块盈利已经触底反弹,估值处于底部;在细分子领域内渗透率依然存在较大的空间;在光伏辅材包括石英砂
4、、银浆、焊带等板块存在量价齐升的逻辑。3、投资建议我们中长期看好新能源板块在逆周期调控中的正向价值,同时产业当前处于技术的新老交替迭代成长阶段,短期有望衍生细分板块投资机会,建议关注:1)即将兑现0到1产业化,低渗透率高成长性的新技术领域:宁德时代、迈为股份、宝明科技、璞泰来、东材科技、昇辉科技、雄韬股份、欣锐科技、振华新材、传艺科技、华阳股份、维科技术等。2)量利双增,通胀逻辑支撑的板块:欧晶科技、石英股份、TCL中环、帝科股份、聚和材料、宇邦新材、金雷股份等。3)低估值、业绩增长确定性强的板块及个股:天赐材料、新宙邦、多氟多、科达利、祥鑫科技、卧龙电驱等。CYfWuYuYzWnXlYtPm
5、R9PcMbRnPqQtRpMjMnNrPlOnMxP8OoMtRuOnRvNwMtQmR风险提示31、海外政策变动风险中国新能源产业链主导地位突出,海外地区可能通过出台法案政策,限制中国企业参与本土市场,导致中国企业丧失重要的销售市场,进而影响产业链企业的盈利水平;或要求中国企业在当地建厂才允许参与当地市场或提高关税等,导致中国企业的产品成本提升,削弱市场竞争力;或当地实现产业链自主程度的提升,减少对中国企业的依赖等,进而导致企业销售收入或利润不及预期。2、关键材料价格波动导致企业成本承压近年碳酸锂、硅料等原材料价格波动加大,对新能源企业的盈利稳定性带来较大压力。若后续原材料价格波动未能有效
6、平抑,下游实际需求的释放将可能延迟,导致中游企业稼动率不足、单位成本高企;同时加大企业存货管控难度,短期库存减值风险对业绩造成阶段性影响。3、行业竞争加剧风险新能源产业链各环节新增扩产计划较多,在产业链不存在产能瓶颈的情况下,如果新增产能释放较快,出现阶段性供给大于需求的情况,短期将进入降价竞争阶段,行业盈利能力受到较大影响。目录C O N T E N T S复合铜箔0102氢能404钠离子电池03钙钛矿电池复合铜箔01Partone5复合铜箔有望引领负极集流体创新发展新趋势016资料来源:重庆金美环评报告书,浙商证券研究所图:PET铜箔结构表:非金属基材性能对比(单位:g/cm3,10-5/
7、C,cm,元/吨)材料密度(g/cm3)透明度熔化温度()热膨胀系数(10-5/C)体积电阻率(cm)抗弯强度耐酸性耐油性PET1.37-1.40透明.8-12.6优抵抗几乎所有溶剂PP0.89-0.91透明-不透明164-1706-8.510164.2-5.6良抵抗(80C以下)PVC1.38透明-不透明185-2055-18.5101610.2-12.0良在酮、酯中溶胀或可溶,芳香族中溶胀PI1.43-1.51不透明4001..5-12.0优抵抗资料来源:华阳物产株式会社,浙商证券研究所 复合铜箔是传统电解铜箔的良好替代材料 铜箔是锂离子电
8、池负极集流体的核心材料,复合铜箔是以厚度4-6m的超薄型聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料作为基材,先采用真空沉积铜的方式制作一层约50-80nm的金属层,将薄膜金属化,然后采用水介质电镀的方式将铜层加厚到1m。提升基材与镀层之间的结合力是关键 高分子基材能够改善锂离子电池的安全性,提升能量密度,但是与金属镀层之间结合力较差,导致金属镀层容易从基材表面脱落。复合铜箔对基材的弯折性、透明度、绝缘性、耐油性及耐酸性均有一定要求,目前个别厂商已有量产PET复合铜箔的能力,大部分厂商的PP复合铜箔处于试制阶段干湿混合两步法为主流,工艺路线尚未明晰017表:高分子表面金属化技术分类工艺原理优点缺
9、点干法镀磁控溅射通过荷能粒子轰击固体靶材,使靶材原子溅射出来并沉积到基体表面形成薄膜电镀层细密,均匀性好、可适应大规模工业化生产靶材利用率普遍低下、微粒飞溅在薄膜表面会留下细微的气孔会降低薄膜品质、基膜易击穿真空蒸镀在真空条件下用蒸发源加热蒸发待蒸发物质,并使之气化,气化后粒子飞至基片表面凝聚成膜成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构及性能独特工艺重复性差、镀膜与基体黏结性较差、蒸镀温度高,膜材容易热失效、良率低湿法镀水电镀以无氧铜作为阳极,以膜面金属层为阴极,以含铜离子的溶液作为电解液,铜经电极反应还原成金属原子,并在高分子材料上进行金属沉积结构致密、表面平滑光亮、上镀速率高、镀层与高分子
10、材料基体之间的黏结力高、工艺成本低溶液损坏基材结构、废水污染化学镀在具有靶等催化活性物质的表面,以甲醛等还原剂所具有的稀释作用将物质表面的铜离子析出镀膜厚度均匀性、结合力等方面表现良好、镀层纯度高、硬度高、能耗低沉积速度慢、配方中存在贵金属钯,成本较高、环境污染资料来源:高分子表面金属化姚建国,浙商证券研究所表:“一步法”“两步法”和“三步法”对比一步全干法一步全湿法两步法三步法工序磁控溅射化学镀磁控溅射+水电镀磁控溅射+真空蒸镀+水电镀优点镀膜厚度均匀性、结合力等方面表现良好;缩短工序,生产效率高;流程简单,降低了设备维护成本缩短工序,流程简单,降低了设备维护成本;无边缘效应,能够避免设备原
11、因造成复合铜箔切边损失,较为适合大宽幅复合薄膜的生产;良率高技术成熟,良率较高,成本较“三步法”更低;效率较“一步全湿法”更高针对二步法磁控溅射后不平整的问题进行改善:蒸镀可以加速金属膜沉积,效率高;镀膜均匀性良好缺点对磁控溅射设备的要求高使用贵金属钯导致成本较高;沉积速度慢,生产效率低;环境污染问题镀膜均匀性略差工序复杂、工艺控制要求高;需要额外蒸镀设备,成本较高;蒸镀环节高温易破坏基膜增加损耗导致良率低;难以大规模量产代表企业道森科技(磁控溅射一体机)三孚新科重庆金美、宝明科技、双星新材、万顺新材资料来源:头豹研究院,浙商证券研究所 干法镀膜和湿法镀膜可实现高分子表面金属化,复合铜箔三种生
12、产方式中“两步法”使用最广泛重庆金美主要采用“两步法”生产复合铜箔018 重庆金美主要采用“两步法”即通过真空溅射及离子置换方式生产复合复合铜箔 真空磁控溅射活化/镀铜工艺采用真空磁控溅射方式,在真空磁控溅射设备中进行两次镀膜;两次离子置换实现镀铜层增厚,导电性提升至目标水平;为了提升水电镀前材料表层平整度,可引入真空蒸镀工艺。传统纯铜箔生产基于电解原理,存在流程复杂,污染物多等问题图:复合铜箔生产工艺流程资料来源:重庆金美环评报告书,浙商证券研究所表:复合铜箔与电解铜箔工艺对比对比项目复合铜箔电解铜箔工艺原理工艺真空镀膜+离子置换溶铜电解+水电镀药液/镀液对比成分简单只涉及到铜一种重金属成分
13、复杂涉及多种重金属基膜PET/PP铜工序长度8-1013-15粗化处理不需要基材平整、光亮需要为了保证铜箔与基材之间与较好的结合力,保证电流分布均匀物料传送方式连续离子置换法多种金属电镀方式优缺点操作容易效率高与空气接触时间较短镀液容易滴漏与空气接触时间长生产环境前工序真空腔体构成密闭环境前工序在可密闭的电解设备中进行水洗工序只涉及碱/酸性自立置换后清洗涉及多种金属电镀,镀后均需要清洗前工序污染物污水无有,含电解液和金属废水废气无有挥发物废气废渣有价值的金属渣无价值的含金属泥,滤芯等机械噪声真空泵有后工序污染物污水含药剂液和金属废水有,含电解液和金属废水废气有有挥发物废气废渣无价值的含金属泥,
14、滤芯等无价值的含金属泥,滤芯等机械噪声有有资料来源:重庆金美环评报告书,浙商证券研究所优势1:打开铜箔轻量化天花板,动力电池能量密度再上台阶019 PET路线打开铜箔轻量化天花板,单位面积铜箔质量对镀铜层厚度敏感性高。PET基材与铜的密度相差6.47倍,相同厚度下逐步提升基材厚度占比,降低镀铜层厚度占比可进一步提升铜箔轻量化水平,且PET铜箔单位面积重量对镀铜层厚度的敏感性高于基材厚度。成本目前受制于设备,远期成本相比超薄铜箔有优势0110按照现阶段铜价PET铜箔对6m传统铜箔可实现降本4.67%按照上海有色网2022年电解铜平均价5.98万元/吨测算(不含增值税),根据我们测算,PET铜箔的
15、单位面积成本相比6m铜箔实现降本6.68%,在当前良率下与4.5m铜箔仍有一定差距。多因素共振影响下,PET铜箔有望实现28.94%降本空间,相较传统铜箔存在25.14-40.67%的成本优势。未来基于铜价价格保持现状59800元/吨,PET铜箔成本为2.26元/m2,相比当前有36.31%降本空间,相较于4.5、6m传统铜箔将分别实现21.57%、40.57%的成本优势。表:4.5+1*2 PET铜箔成本测算(当前,单位:元/m,kwh/m,t/m,元/吨,元/kwh)成本项单位用量单位单价单位成本(元/)构成比例(%)原材料铜18g/59800元/吨1.6847%PET6.23g/2000
16、0元/吨0.185%设备折旧0.6920%电耗0.42kwh/0.50元/kwh0.298%水耗0.0007t/3.6元/吨0.0040%人工成本0.50414%其他成本0.26%合计3.55100%资料来源:金美环评报告书,浙商证券研究所表:4.5+1*2 PET铜箔成本测算(规模量产后,单位:元/m,kwh/m,t/m,元/吨,元/kwh)成本项单位用量单位单价单位成本(元/)构成比例(%)原材料铜18g/59800元/吨1.2254%PET6.23g/15000元/吨0.104%设备折旧0.199%电耗0.33kwh/0.50元/kwh0.188%水耗0.0007t/3.6元/吨0.00
17、30%人工成本0.37617%其他成本0.29%合计2.26100%资料来源:金美环评报告书,浙商证券研究所打开轻量化天花板,安全性和循环性能提升0111PET路线打开铜箔轻量化天花板,单位面积铜箔质量对镀铜层厚度敏感性高。PET基材与铜的密度相差6.47倍,相同厚度下逐步提升基材厚度占比,降低镀铜层厚度占比可进一步提升铜箔轻量化水平,且PET铜箔单位面积重量对镀铜层厚度的敏感性高于基材厚度。传统铜箔存在一定的安全弊端一般来说,锂离子电池发生事故主要是由于不可预测的内短路所造成热失控引起的。传统铜箔在金属疲劳断裂或意外损坏情况下产生毛刺,穿透隔膜后使正负极接触发生短路引起热失控,从而导致电池自
18、燃引起火灾和爆炸。复合铜箔通过基材熔断效应、吸收疲劳应力,双管齐下提升动力电池安全性高分子材料弹性较大,可吸收部分疲劳应力减少金属材料的疲劳断裂。同时,复合材料绝缘性好,可以形成隔膜材料穿透的阻隔,在刺穿过程能够形成断路,避免短路导致热失控。表面光洁度高、温度应力下材料变形协调性高,助推电池循环寿命提升复合铜箔提升电池寿命的关键在于:第一,水电镀工艺制备铜箔的表面均匀性及光洁度好,表面缺陷少,能够有效降低充放电过程锂离子在集流体上的消耗,增加电池中自由移动的锂离子数量。第二,集流体表面会涂敷导电浆料,充放电等温度变化过程中易出现浆料的脱落,而高分子基材的热膨胀系数较小,能够保持集流体界面的完整
19、性,根据东威科技公司公告,复合铜箔可以实现电池循环寿命5%左右的提升。图:复合铜箔提升电池安全性资料来源:Soteria,浙商证券研究所资料来源:Soteria,浙商证券研究所图:传统铜箔的安全性能较低空间:从0到1突破,需求爆发增长0112 锂电池开启扩产狂潮,锂电铜箔需求空间广阔 截至2022年9月,全球主要电池厂商的产能规划已达5.09TWh,电池铜箔作为锂电关键材料之一,未来有望随锂电池实际新增产能的释放而快速放量。预计2025年,全球复合铜箔需求量达48.62亿m2,2023-2025年CAGR为214.97%假设2025年前复合铜箔应用集中体现在对动力电池领域传统锂电铜箔的替代,预
20、计到2025年,动力领域渗透率达23%,储能和消费领域渗透率达10%,对应复合铜箔需求量为48.62亿m2,2023-2025年CAGR分别为214.97%。表:PET铜箔需求测算(单位:GWh,%,亿,万吨,台,元/,元/吨,万元/台,亿元)单位202120222023E2024E2025ECAGR(2023E-2025E)动力领域全球动力电池装机量GWh29855038.80%国内GWh885838.01%海外GWh979239.67%复合铜箔渗透率%0%0%4%9%23%137.21%复合铜箔需求亿m0.000.004.0
21、012.7943.38229.24%其他领域全球储能电池需求GWh2257.89%全球消费电池需求量GWh81708.00%复合铜箔渗透率%0%0%3%5%10%82.57%复合铜箔需求亿m0.00.00.91.95.2141.41%全球各领域合计全球复合铜箔渗透率(GWh角度)%0%0%4%8%20%129.41%全球复合铜箔需求亿m0.000.004.9014.7048.62214.97%资料来源:GGII,中汽协,浙商证券研究所测算上下游共同积极推进,复合铜箔产业化导入在即0113表:上游设备、基膜企业及中游锂电铜箔等制造企业积极布局复合铜箔,
22、2023年量产在即公司类别公司名称公司主业转型复合铜箔时间布局情况产能规划设备厂东威科技PCB电镀设备2021年6月国内能够量产水电镀设备的唯一企业,已与双星新材、日本TDK签订销售合同。首台真空磁控溅射双面镀铜设备已正式出货。2022年8月投资10亿建设昆山东威新能源设备项目。骄成超声超声波焊接设备2021年12月公司超声波滚焊设备已于2017 年通过客户验证,焊接速度可达80m/min以上,目前已应用到宁德时代新型动力电池生产制造工序中。拟投资2.38亿建设智能超声波设备制造基地,建设周期24个月。腾胜科技真空应用设备2017年2022年推出2.5代真空镀膜设备,线速度达20m/min。真
23、空磁控溅射设备2022年底产能35台,2023年年底60台。汇成真空真空应用设备-研发出一步法PVD 磁控溅射卷绕镀膜设备,线速度0.5-30m/min。-材料厂双星新材光学材料2022年4月在已开发4.5m基材基础上正开发3.5m及以下基材。目前强化复合材料已经批量供应客户。复合铜箔首条线已经完成安装调试产品开发对接市场,一期设备合同已落实签订。-康辉新材BOPET2022年多条产线具备量产2.5-8mPET复合集流体用聚酯基膜能力。已通过下游电池工厂验证,并成功与下游多家大型集流体生产商取得合作。-制造厂宝明科技LED背光源2021年年初PET铜箔生产良率达80%,已送样多家客户,部分客户
24、下达小批量订单。总投资60亿元建设复合铜箔生产基地,一期项目11.5亿达产后年产约1.4-1.8亿平米锂电复合铜箔。诺德股份锂电铜箔2021年11月与下游客户保持密切的技术交流,已经建立复合铜箔/铝箔试验线,目前处于产品送样测试阶段。-嘉元科技锂电铜箔2020年8月已完成中试设备的市场调研、技术交流、工艺参数论证、中试生产线订购等工作,后期将会送样下游客户。-万顺新材铝箔2021年1月复合铜箔已送样宁德时代和比亚迪,进入客户验证阶段。-重庆金美复合集流体2020年5月最早布局复合集流体,8m复合铝箔2022年11月已实现量产。复合铜箔、铝箔项目一期总投资15亿元,满产后复合铜箔、铝箔可分别达到
25、0.48亿与2.95亿平米,年产值17.5亿元。璞泰来负极材料2022年11月复合集流体有5年研发历史,自主开发生产设备,有多项复合集流体专利,自有基膜产线,目前复合铜箔、铝箔样品已送样客户。在江苏溧阳投资20亿建设复合集流体研发生产基地,规划年产1.6万吨复合铜箔,预计在6-12月内建成投产。资料来源:各公司公告,各公司官网,浙商证券研究所氢能02Partone14制氢:氢能需求随碳中和增长,氢能产业链投资增加15 氢能需求不断攀升,全球碳中和已经达成共识 2021年全球氢气产量9400万吨,中国氢气产量达3300万吨,2030年全球氢气产量1.5亿吨,2050年达到3.2亿吨,在全球终端能
26、源消费量中的占比可高达25%,在全球终端能源消费量中的占比可高中国氢气产量达3781万吨。经济占全球GDP70%的18个政府已经制定了部署氢能源解决方案的详细战略。截至2022年年底全球氢能领域的直接投资额近2500亿美元。据国际氢能委员会预测,到2030年该投资总额将升至5000亿美元。表:各国氢能布局(单位:MW,万辆,座)时间节点2025年2030年2035年2040年2050年美国200座加氢站氢需求1000万吨/年制氢成本2美元/千克1000座加氢站制氢成本1美元/千克氢需求2000万吨/年氢需求5000万吨/年欧盟建成单槽功率100MW,装机容量6GW的电解槽可再生氢能年产量超过1
27、00万吨自产和进口各10000万吨/每年的可再生氢电解槽装机容量提升至40GW以上可再生氢能产量达大道1000万吨日本加氢站320座燃料电池轿车20万辆氢产量300万吨/年氢产量2000万吨/年韩国氢燃料电池汽车累计销量达620万辆加氢站增至1200个燃料电池产能扩大至15GW氢气价格约为3000韩元/千克(约17.6元/公斤)中国氢需求总量约3000万吨产业产值1万亿元氢终端销售价格40元/千克加氢站数量200座氢燃料电池汽车保有量10万辆氢需求总量约4000万吨产业产值5万亿元氢终端销售价格30元/千克加氢站数量2000座氢燃料电池汽车保有量100万辆氢需求总量约6000万吨产业产值12万
28、亿元氢终端销售价格20元/千克加氢站数量12000座氢燃料电池汽车保有量3000万辆资料来源:中国能源局,中国氢能联盟,浙商证券研究所2.1制氢:煤制氢和天然气制氢逐步过渡绿氢,绿氢是未来能源16煤制氢是我国主要的制氢方式,天然气制氢是目前世界上主流的制氢方式。2020年我国煤制氢占比62%,天然气制氢占比19%,工业副产氢占比18%,电解水制氢占比1%。2020年全球氢气来源煤制氢占比18%,天然气制氢占比48%,石油制氢占比30%,电解水制氢占比1%。工业副产氢是我国重要的制氢过渡方式,绿氢是未来的发展方向。随我国电解槽设备成本的下降及我国风光发电行业发展带来的电价下降,电解水制氢占比将逐
29、渐增加。预计在2030、2040和2050年,我国化石能源制氢占比分别为60%、45%和20%,工业副产氢占比分别为23%、5%、0%,可再生能源电解水制氢占比分别为15%、45%、70%,其他技术制氢占比分别为2%、5%、10%。随着美国和欧洲和碳税政策的实施,电解水制氢势在必行。预计2030年全球制氢结构中,化石燃料制氢占39.8%,电解水制氢占34.30%,化石燃料制氢占18.30%,工业副产氢占7.4%,生物质制氢占0.1%。图:2020年全球制氢结构(单位:%)煤制氢,18%天然气重整制氢,48%石油制氢,30%电解水制氢,4%资料来源:中国氢能产业发展报告2020,浙商证券研究所表
30、:煤制氢、天然气制氢、工业副产氢和电解水制氢对比(单位:%,元/kgh,元/N,gCO/KgH)制氢方式优点缺点能源效率(%)氢气价格(元/KgH)氢气成本(元Nm)碳排放(KgCO2/KgH2)化石燃料制氢煤制氢发展成熟,产量高,分布广,成本低一次装置投资成本高,碳排放63%10-159-1119天然气制氢产量高,成本低碳排放83%13-2020-249.5工业副产氢焦炉煤气制氢成本低受到原料限制,污染高60%6-1112-1880%10-1712-185电解水制氢原料丰富,环保,产品纯度高耗电量大,成本高45-55%13-4640-50风光水发电则碳排小于3资料来源:中国氢能产业发展报告2
31、020,浙商证券研究所;注:氢气成本计算采用煤炭价格550元/吨,天然气价格3.5元/立方米,电力价格0.6元/KWh2.1图:中国制氢结构(单位:%)0%10%20%30%40%50%60%70%80%20202030E2040E2050E化石能源制氢工业副产氢可再生能源电解水制氢其他技术图:2030年全球制氢结构(单位:%)资料来源:IEA,浙商证券研究所化石燃料制氢,40%电解水制氢,34%化石燃料制氢,18%工业副产氢,8%生物质制氢,0.10%资料来源:中国氢能联盟,浙商证券研究所制氢:多种技术协同发展,碱性电解质技术为当前主流17 已有碱性电解水制氢技术、质子交换膜、阴离子交换膜、
32、固体氧化物等多种技术路线,碱性电解水技术为当前主流 碱性电解水:目前中国市场主流的制备技术,也是唯一实现大规模商业化、最具经济性的电解水制氢技术。质子交换膜:国外已有量产产品,国内产品受制于成本,停留在起步阶段,研究集中在电催化剂、膜电极和扩散层。海外主流技术为质子交换膜技术,碱性电解水制氢技术正在逐步发展,其余技术停留在研发和实验室阶段,仍有待突破。表:电解水制氢技术对比(单位:%,Mpa,kWh/Nm)碱性电解水质子交换膜固体氧化物阴离子交换膜制备方式隔膜能透过溶液但是阻隔气体,使得氢氧根到阴极发生还原反应生成氢气,氧离子到阳极这边生成氧气。采用质子交换膜,只能通过水和氢离子。在化学反应中
33、是强酸性环境。在高温下可以实现阳离子的传输,并且本身具有良好的热稳定性以及化学稳定性。碱性环境,膜使得只能透过氢氧根离子。电解质质量分数20%30%的KOH/NaOH水气态电解水,通常采用掺杂 8mol%比例 Y2O3氧化钇的 ZrO3氧化锆作为电解质水电流密度/(A/CM2)0.2-0.70.1-2.21.0-2.00.2-1.0工作温度/50-8040-80700-80050-70氢气纯度/%99.5-99.999.99 99.999.9氢气压力/Mpa1.0-3.02.0-5.00.1-1.50.1-3.0单位能耗/(kWh/NM3)4.5-5.53.4-4.42.23-2.274.0-
34、4.8电解效率/%56-8076-8590-10060-78负荷范围/%15-1000-1500-120-操作特征启停较快,数十秒级启停快,秒级启停不便,分钟级-寿命/h9000-技术优势技术成熟、可选材料多、成本低、商业化程度高产氢纯度高、结构紧凑、响应速度快、电流密度高系统效率高、无需贵金属催化剂无贵金属催化剂、启停快技术瓶颈电流密度小、损耗高、电解质有污染成本高、可用催化剂少技术不成熟、响应慢、寿命短、系统设计困难,目前停留在实验室阶段。技术不成熟。仍停留在实验室阶段。资料来源:PEM电解水制氢技术的研究现状与应用展望,浙商证券研究所2.1制氢:政策、技术
35、驱动下全球电解槽市场空间广阔18 中国电解槽出货量逐年增加,政策、技术驱动下全球电解槽市场空间广阔 在双碳目标驱动下,国家层面出台的氢能行业相关政策数目持续增加,示范项目不断出现。2021年中国制氢电解槽出货量达466MW。2022年国内电解槽出货量达到近722MW(含出口)。随我国电解水制氢技术的不断突破及可再生能源制氢方案的逐步成熟,绿氢下游应用的不断拓展将带动电解槽销量增加,2025年预计达到1GW,2035年达到6GW。2022年中国电解槽市场规模为40亿元。全球电解槽产能快速增加,预计2030年将达到54GW。预计2030年全球电解槽市场规模将上涨至2202亿元。图:中国制氢电解槽出
36、货量(单位:MW,%)资料来源:势银,浙商证券研究所图:全球电解槽市场规模(单位:亿元、%)资料来源:华经产业研究院,浙商证券研究所0%100%200%300%400%500%600%004000500060007000200212025E2035E出货量增长率0%100%200%300%400%500%600%05000250020222023E2024E2025E2030E市场规模增长率2.1制氢:招标项目同比高增,碱性制氢为国内主流192023年1-5月电解槽公开招标量高增,碱性制氢为主随着2022年大量新能源制氢完成光伏
37、风电等前期工程的建设,据不完全统计,2023年部分绿氢项目开始逐步进入电解槽招标环节,截至2023年5月26日,今年国内已开标的大型绿氢项目有13个,电解槽总招标量为624.5MW,以碱性制氢为主,PEM制氢极少。22年全国电解槽出货量722MW(含出口)。派瑞氢能、隆基氢能、阳光电源势头迅猛,随项目增多市场集中度有望下降2022年我国电解槽出货量722MW,同比增长106%。从出货规模来看,考克利尔竞立、派瑞氢能和隆基氢能居国内企业第一梯队,隆基氢能首次跻身第三。随着市场订单增多和玩家增加,国内市场集中度有所下降。2022年我国电解槽出货量TOP3厂商2022年共计出货527MW,市占率合计
38、73%,CR3较2021年下降10个百分点,TOP3厂商最大订单均来自中石化库车项目。今年前5个月的公开招标项目中,派瑞氢能排名第一、阳光电源排名第二、隆基氢能排名第三。表:2023年1-5月电解槽招标项目情况(单位:MW,Nm/h)时间项目名称相关企业/招标人项目容量制氢规模技术路线1月6日国能宁东可再生氢碳减排示范区一期项目国华投资宁夏分公司105MW20000Nm/h 碱性1月16日华能清能院1300Nm3/h碱性电解制氢系统试制设备中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司6.5MW1300Nm/h碱性1月16日涞源县300MW光伏制氢项目工程总承包(EPC)涞源氢阳新能源开发有限公司6M
39、W1200Nm/h碱性1月28日勃利县200MW风电制氢联合运行项目制氢站EPC总承包工程七台河润沐新能源有限公司7.5MW1500Nm/h碱性2月16日深能北方光伏制氢项目制氢设备采购安装长江勘测规划设计研究有限责任公司45MW9000Nm/h碱性2月23日大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目吉林电力股份有限公司245MW46000Nm/h 碱性/PEM3月13日德阳200标方集装箱式水电解制氢试验项目河南东方锅炉城发环保装备有限公司1MW200Nm/h碱性3月22日 AEM产氢电解槽采购西湖大学/500 NL/hAEM3月27日山东华电潍坊氢储能示范项目水电解制氢系统设备采购华电潍坊发电有限
40、公司35MW5000Nm/h碱性4月4日海水制氢一体化项目(一期)碱性电解水制氢设备采购大连市洁净能源集团60MW12000Nm/h 碱性4月15日大治市矿区绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设湖北光谷东国有资本投资运营集团有限公司8.5MW5400Nm/h碱性/PEM4月28日鄂尔多斯市纳日松40万千瓦光伏制氢产业示范项目三峡科技有限责任公司35MW7000Nm/h碱性5月24日内蒙古华电包头达茂旗20万千瓦新能源制氢工程示范项目制氢站安装华电重工股份有限公司70MW12000Nm/h 碱性/PEM资料来源:GGII,国际氢能网,浙商证券研究所2.1图:2023年1-5月碱性电解槽供给结构
41、资料来源:香橙会研究院,浙商证券研究所隆基氢能,18%阳光能源,24%派瑞氢能,27%三一氢能,7%其他,24%图:2021年-2023M1-5电解槽出货量资料来源:香橙会研究院,浙商证券研究所0500考克利尔竞立派瑞氢能赛克赛斯考克利尔竞立派瑞氢能赛克赛斯派瑞氢能阳光电源隆基氢能202120222023M1-5储运:储运环节至关重要,产业链快速发展20图:气氢储运流程 储运是氢能产业的重要环节,气态高压储运为目前主流方案,且已相对成熟 处于氢能产业链关键中间环节的氢储运方面技术路线尚未成熟,是未来氢能产业链攻坚破难的重要方向,未来物理吸附、氢化物、液氢与管道运输有望成为
42、最主要的氢气储运方式。气态氢运输目前主要为两种方式:1.车载运氢。在制氢厂产氢后,通过压缩机将氢气储存,再由拖车运输至下游。2.氢气管道运氢。制氢厂生产的氢气直接通过输氢管道输送至下游,途中需压缩机提供动力。气态高压储运技术突破主要有两个方向:1.优化储氢瓶材料。因氢气具有能量密度低、扩散系数大、燃点低、爆炸极限宽的特点,储运安全性极为重要。2.加压减容。目前氢能源储存所需空间远大于燃油能源,且70MPa以上的压力对密度的提升存在边际递减的同时成本大幅增加,限制了车载储氢瓶的发展。压缩机制氢厂拖车+集装管束压缩机xN加氢站2.2气态固态液态技术相对成熟,关键零部件仍依赖进口,储氢密度较国外低民
43、用技术处于起步阶段,与国外目前水平存在差距大多处于研发试验阶段,距商业化使用尚远图:储氢技术现状资料来源:中国氢能产业发展报告2020,浙商证券研究所储运:储运环节至关重要,产业链快速发展21 储氢的基础设施储氢瓶需求旺盛,市场规模并有望加速扩张 储氢瓶按材料可分为纯钢制金属瓶(I型),钢制内胆纤维环向缠绕瓶(II型),铝内胆纤维全缠绕瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV型)四个类型;按用途可分为固定式储氢瓶与移动式储氢瓶。目前国内车载高压储氢系统主要采用35兆帕型III瓶,氢燃料电池汽车普遍使用III型瓶和型瓶。固定式储氢场景下高压、高容量的储氢瓶需求将逐步释放;车载储氢瓶场景下,在现有
44、的III型瓶和IV型瓶基础上进一步提升储氢瓶的结构强度并尽可能减轻整体质量是主要发展方向。2022年中国车载储氢瓶市场需求量约3.03万支,根据高工氢电预测,需求量将于2030年达到224万支,在8年内实现指数性增长;相对应的,2022年车载储氢瓶市场规模约为10.4亿元,高工氢电预测2030年市场规模将达到722亿元,实现8年70倍的增长。图:中国车载储氢瓶市场需求量预测(单位:万支)资料来源:高工氢电,浙商证券研究所050020212022E2025F2026F2030F图:中国车载储氢瓶市场规模预测(单位:亿元)0050060070080020
45、22E2025F2026F2030F资料来源:高工氢电,浙商证券研究所2.222 压缩机是氢储运的关键设备 压缩机在氢储运的制、储、运各个环节均有广泛的应用。加氢站用压缩机主要有隔膜式压缩机、液驱式压缩机以及离子压缩机。三种技术路线中国内应用较广泛的为隔膜式压缩机与液驱式压缩机,比例约为7:3,离子压缩机在国内的应用案例最少。更高压、更大排量是压缩机研发的主要方向。根据高工氢电研究,2021年中国加氢站用氢气压缩机市场规模约为2.1亿元,并预计将在2025年达到7亿元以上。表:各类压缩机优劣势压缩机类型优势劣势隔膜式压缩机1)相对间隙很小,密封性好,氢气纯净度高;2)单级压缩比较大;;3)压缩
46、过程散热良好;4)单台气体增压量大;5)在国内加氢站应用较广。1)单机排气量相对较小;2)不适用于频繁启停;3)排气压力较大时隔膜寿命会缩短。液驱式压缩机1)单机排气量相对较大;2)相同输出效率的情况下,运行频率低,使用寿命长;3)设计简单,易于维修和保养;4)同等功率状态下,体积更小,效率更高;5)可以带压频繁启停。1)密封性要求高,氢气受污染可能性较大;2)密封圈易损坏和老化,更换周期短,维修费用较高;3)单级压缩比较低,单台增压量小;4)活塞结构,噪声较大。离子压缩机1)构造简单,维护方便;2)能耗较低1)制造标准与国内不同,引进复杂;2)价格较高。资料来源:高工氢电,浙商证券研究所图:
47、中国加氢站用压缩机类型占比(单位:%)资料来源:高工氢电,浙商证券研究所隔膜压缩机,70%液驱式压缩机,30%2.2储运:储运环节至关重要,产业链快速发展23 液态、固态储氢未来可期 尽管高压气氢为目前主流储氢方案,其仍有着储氢密度低,容器耐压要求高等缺点,未来液态、固态储氢替换存在较大的空间。液态氢国内目前主要应用于航天、军事等对氢气纯度有高要求的领域,而在国外已得到商业化应用的验证。未来有望在液化技术突破,成本降低的基础下实现对气氢储运的部分替代;固态储氢则相较于液态和气态储氢有着更高的密度与运输效率,但目前仍处于研发阶段,在更远的未来有望随着技术的迭代逐渐开始商业化进程。表:主流储氢方案
48、对比压缩气态储氢低温液态储氢液氨/甲醇储氢氢化物/LOHC吸附储氢技术原理将氢气压缩于高压容器中,储氢密度与储存压力、储存容器类型相关低温(20K)条件下对氢气进行液化利用液氨、甲醇等液体材料在特定条件下与氢气反应生成稳定化合物,并通过改变反应条件实现氢的释放利用金属合金、碳质材料、有机液体材料、金属框架物等对氢的吸附储氢和释放的可逆反应实现优点技术成熟、充放氢速率可调体积储氢密度高、液态氢纯度高储氢密度高、安全性较好、储运方便安全性高、储存压力低、运输方便缺点体积储氢密度低、容器耐压要求高液化过程能耗高容器绝热性能要求高、成本高涉及化学反应、技术操作复杂、含杂质气体往返效率相对较低普遍存在价
49、格高、寿命短或者储存、释放条件苛刻等问题技术成熟度发展成熟,广泛应用于车用氢能领域国外约70%使用液氢运输,安全运输问题验证充分距离商业化大规模使用尚远大多处于研发试验阶段国内技术水平关键零部件仍依赖进口,储氢密度较国外低民用技术处于起步阶段,与国外先进水平存在差距处于攻克研发阶段与国际先进水平存在较大差距资料来源:中国氢能产业发展报告2020,浙商证券研究所2.2储运:储运环节至关重要,产业链快速发展24图:全球主要国家2022年燃料电池汽车销量与保有量(单位:辆)全球燃料电池车蓬勃发展 2022年全球主要国家燃料汽车保有量分别为韩国29369辆,美国14979辆,中国12306辆,日本81
50、50辆,德国2135辆;销量分别为韩国10164辆,中国3367辆,美国2707辆,日本848辆,德国835辆。近年来全球燃料电池汽车保有量稳步增长,2020-2022年保有量分别为33245辆,49563辆和67488辆,同比增长率分别为41.3%,49.1%和36.2%。随着氢能产业链的不断成熟,燃料电池汽车有望保持高速增长。资料来源:香橙会,浙商证券研究所050000000250003000035000中国美国日本韩国德国2022年销量2022年保有量资料来源:张家口氢能可再生能源研究院,浙商证券研究所图:全球燃料电池汽车保有量趋势(单位:辆)01000020000
51、30000400005000060000700008000020002120222.3燃料电池:燃料电池稳健发展,进一步完善氢能产业链25图:中国燃料电池汽车保有辆预测(单位:辆)政策发力推动燃料电池车发展 2020 年 9 月五部委联合发布了关于开展燃料电池汽车示范应用的通知,2021 年 8 月,京津冀、上海、广东三大城市群示范区首批入选,2021年12月,河北、河南城市群第二批入选。截止目前五大示范城市群燃料电池汽车推广实施均已度过首年,其中仅京津冀完成首年目标,广东、河北首年目标完成率不足50%。整体看,燃料电池汽车城市群示范推进进度较慢,或
52、因疫情与谨慎的政策规定所致,未来有望加速发展。2020-2022年中国燃料电池保有辆分别为7352辆,10700辆和12306辆,2021年与2022年分别同比增长45.54%和15.01%。根据国家发改委等部门发布的氢能产业中长期发展规划2021-2035年,预计燃料电池汽车保有量将于2025年达到50000辆,未来有着加速发展的空间。资料来源:GGII,中汽协,氢能产业中长期发展规划2021-2035年,浙商证券研究所表:五大燃料电池汽车示范城市目标完成情况示范城市群总示范目标(辆)首年目标(辆)实际上牌量(2021.8-2022.8)首年目标完成率2022年上牌量(辆)2022上牌全国占
53、比京津冀5300(2021.8-2025.8).70%119723.90%上海5000(2021.8-2025.8)100067467.40%103720.70%广东10000(2021.8-2025.8)127025520.10%2785.60%河南7710(2021.12-2025.12)1400245-88017.60%河北5000(2021.12-2025.12)650176-2705.40%资料来源:汽车商业评论,浙商证券研究所000004000050000600002020202120222025E2.3燃料电池:燃料电池稳健发展,进一步
54、完善氢能产业链26图:燃料电池产销(单位:辆)资料来源:中汽协,智研咨询,浙商证券研究所050002500300035004000200022燃料电池车产量燃料电池车销量图:2022年新能源车销量占比(单位:辆)纯电动,78%插电混合,22%燃料电池,0.05%燃料电池汽车发展潜力巨大 燃料电池汽车产销近年来稳步增长。2020年因疫情原因产销受到了较大冲击,之后逐渐恢复升势,并于2022年产销达到了3628辆与3367辆,突破了2019年疫情前的峰值。尽管如此,2022年燃料电池汽车销量仅占新能源车销量的0.05%。未来随着技术
55、迭代与氢能产业链逐渐完善,燃料电池汽车有望跨入指数型增长。资料来源:中汽协,浙商证券研究所2.3燃料电池:燃料电池稳健发展,进一步完善氢能产业链钙钛矿电池03Partone27添加标题优质的晶体结构塑造新一代太阳能电池材料0328图:钙钛矿晶体结构图:钙钛矿电池工作原理资料来源:浙商证券研究所整理资料来源:浙商证券研究所整理钙钛矿为ABX3型的化学组成的化合物,可结合无机与有机材料优势钙钛矿一般为立方体或八面体形状(分子式为ABX3的一类化合物),A位离子通常是稀土或者碱土具有较大离子半径的金属元素,B位一般为离子半径较小的元素(一般为过渡金属元素),X为卤素离子。其中金属阳离子B和卤素离子X
56、通过强配位键形成八面体结构,B位于八面体的体心,X位于八面体的顶点,八面体通过角共享扩展形成三维网络结构,而A位阳离子则填充于八面体三维网络形成的空隙中,使得晶体结构得以稳定。钙钛矿太阳电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料,通过光电效应直接把光能转化成电能的装置在光照下,钙钛矿活性层吸收具有一定能量的光子,最高占据分子轨道能级(HOMO)上的电子跃迁到最低未占据分子轨道能级上。电子在MAPbI3/ETL界面的能级势垒作用下注入到电子传输层,形成自由移动的电子,然后经过电子传输层传输到FTO导电玻璃被收集。空穴在MAPbI3/HTM界面的能级势垒作用下注入到空穴传输层,形成自由移
57、动的空穴,然后经过空穴传输层传输到对电极被收集。负载在外电路接通下产生回路电流,带动负载开始工作,实现光电转换。钙钛矿产业链短,制备效率显著提高0329图:钙钛矿电池产业链图:钙钛矿电池制备过程与硅电池制备过程对比资料来源:协鑫光电,浙商证券研究所资料来源:中商产业研究院,浙商证券研究所钙钛矿电池产业链显著缩短,制备工艺化繁为简晶硅电池产业链包括硅料、硅片、电池片、组件、应用系统等5个环节,上游为硅料、硅片环节,中游为电池片、组件环节,下游为应用系统环节。钙钛矿电池产业链仅包含原材料加工、功能层制备、组装3个环节,产业链长度缩短一半。晶硅电池在制备过程中,需经过晶棒生长、切割后制得硅片,而后进
58、行清洗、扩散、喷蜡、刻蚀,进而镀膜、印刷制得电池片,其中需要涉及烧结技术、丝网印刷技术、刻蚀技术、化学表面测试技术等多项工艺配合完成。而钙钛矿电池制备过程主要涉及导电玻璃层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、电极层的五大功能层级的制备,其核心为薄膜制备技术,涉及工艺与晶硅电池片相比较为简单。产业链价值高度集中,高效生产缩减时间成本在生产效率上,由于晶硅电池产业链各环节巨头的工厂分布在全国各地,产业链地域分布较为广泛,从硅料生产到组件组装需要分别在4个工厂完工,最快耗时需约3天。而钙钛矿电池产业链价值高度集中,生产过程中原材料到组件装配只需45分钟,且所有工艺流程都可在同一工厂完成,在相同时
59、间内生产效率为晶硅电池的多倍,生产节奏高度提升,时间成本显著降低。添加标题核心优势突出:高效率、低能耗、应用广0330图:不同类型光伏电池理论极限转换效率(单位:%)表:钙钛矿电池与晶硅电池性能对比资料来源:协鑫光电,众能光电公众号,浙商证券研究所资料来源:中商产业研究院,浙商证券研究所0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%比较内容晶硅电池钙钛矿电池发展时间50年10年技术体系第一代晶体第三代薄膜使用寿命(T80)25年20年禁带宽度1.11.7吸光系数1100最高工艺温度1700150单瓦能耗1.52KWh0.12KWh标准尺寸含铅量18g150um500nm纯度要求
60、99.9999%95%弱光效应差,阴雨天气和日出日落基本不工作好,阴雨天气和日出日落能工作温度效应高,受温度影响较大(大10倍)低,适合极端低温和高温综合成本高,全口径平价上网还需努力低,可全口径实现平价上网钙钛矿电池理论转换效率最高可达45%,远高于其他类别电池从理论极限转换效率看,单结钙钛矿电池理论极限转换效率为超31%,叠层钙钛矿电池理论极限转换效率则可达45%。而各类晶体硅太阳能电池的理论极限转换率均不足30%。与其他类别电池相比,钙钛矿电池打破理论极限转化效率30%大关,未来有望开启光伏电池行业效率提升新阶段。钙钛矿原料来源充足,杂质容忍度高,制造能耗更低,具有综合成本优势钙钛矿主要
61、由化工产能材料合成,原材料来源充足。在原料纯度上,太阳能级的硅料纯度要求达到99.9999%以上,而钙钛矿可容忍1%级别的杂质,通常只要95%的纯度即可满足光伏电池组件的制作。在单瓦能耗上,晶硅电池的最高工艺温度为1700,而钙钛矿组件最高工艺温度为150,制造时的单瓦能耗为0.12KWh,仅为晶硅电池的1/10。在应用条件上,钙钛矿组件在弱光及低温和高温下可不受环境、温度变化影响正常工作,综合成本优于晶硅电池组件。钙钛矿材料易与其他材料组合,构成多样化技术路线的钙钛矿叠层电池目前,叠层电池可实现钙钛矿/硅叠层、钙钛矿/硅异质结叠层、全钙钛矿叠层、钙钛矿/Cu(In,Ga)Se2(CIGS)叠
62、层等多样化技术路线。添加标题头部企业领先布局GW级产能,产线投建进度加速落地0331表:钙钛矿电池企业产业化进度梳理资料来源:北极星太阳能光伏网,公司官网,公司公告,浙商证券研究所注:统计引自北极星光伏网2023年1月4日数据,部分公司根据最新公告/新闻信息进行更新公司名称所在地融资轮次及金额技术方向技术特点现有产能产能规划转换效率及组件尺寸协鑫光电昆山B+轮融资:5亿元单结狭缝涂布100MW量产线2024年1GW,2025年5-10GW16.02%1m*2m(2023年目标18%)纤纳光电杭州D轮融资叠层-100MW生产线正在规划GW级生产线建设,有望2023年部分投产;总规划:5GW21.
63、8%19.35cm极电光能无锡A轮融资:数亿元单结原位固膜150MW量产线试生产2024年预计第一期1GW产能建成;2025年6GW产线全部建成19.9%809.8cm仁烁光能苏州Pre-A轮融资:数亿元叠层全溶液印刷技术 已建成10MW钙钛矿叠层研发线预计2023年完成150MW钙钛矿组件产线建设;未来五年内建设GW级别生产线29.1%0.049cm;28.2%1.04cm;24.5%20.25cm光晶能源佛山天使轮:3000万元单结狭缝涂布已建成30*30cm的10MW小试线计划于2023年投建60 cm120 cm组件100 MW中试线,2024年实现100 MW产线量产20cm20cm
64、组件效率超20%无限光能深圳天使轮:数千万元单结真空热蒸发-10MW级中试线建设启动;计划2024年建成100MW商业化量产线超24%1cm;柔性组件超过20%1cm;实验室柔性电池组件转换效率23.6%万度光能鄂州-介孔丝网印刷2022年4月,200MW钙钛矿组件产线开始建设;2023年6月,第二条200MW钙钛矿组件产线开始建设一期产能为200MM,顺利量产后,公司计划扩充至10GW-大正微纳镇江已投资8000万元,计划再投资2亿元单结狭缝涂布拥有全球首条钙钛矿薄膜自动化生产线10MW年产能生产线在建;2023年计划扩充至100MW40*60cm众能光电杭州战略投资:1600万元-拥有30
65、0kW钙钛矿量产线钙钛矿光伏组件生产线产能达到200MW/年20.08%61.58cm合特光电杭州-钙钛矿/晶硅薄膜叠层电池100MW中试线投产目标效率28%以上鑫磊鑫半导体金昌总投资10.36亿元-建设年产1GW钙钛矿薄膜光伏组件生产基地-曜能科技北京B轮融资叠层-32.44%1cm;大面积钙钛矿/晶硅叠层电池稳态转换效率29.57%华晟新能源-B轮及B+轮融资:20亿元+叠层-已具备量产尺寸钙钛矿/HJT叠层电池研发平台已成功实现M6尺寸大面积钙钛矿层的均匀制备2025年目标HJT-钙钛矿电池效率30%头部企业领先布局GW级别产能,其余企业产业化布局加速 目前,头部厂商协鑫光电、纤纳光电、
66、极电光能目前已拥有百MW级钙钛矿电池量产线,GW级别产线规划正在推进。仁烁光能、光晶能源、无限光能、万度光能等多个厂商相继推出MW级钙钛矿调试产线,各企业产业化进度较快,中试线调试顺利开展,部分企业现已实现大面积钙钛矿组件量产及出货。钠离子电池04Partone3204图:钠离子电池工作原理及性能优势钠电池性价比突出,低温性和快充性较好33表:金属钠与金属锂的物化性质对比(单位:g/mol,nm,V,%,万元/吨,mAh/g)资料来源:中国知网,浙商证券研究所资料来源:中国知网,生意社,上海有色网,浙商证券研究所*价格时间截至2023年5月底,系碳酸盐产品物化性质钠锂原子质量/gmol-123
67、6.94阳离子半径/nm0.1020.069标准电极电位/V(vs SHE)-2.71-3.04熔点/97.7180.5地壳元素储量/%2.64%0.006%价格/万元每吨约2.630理论容量/(ACoO2,mAhg-1)235274优点成本低,安全性高电压高,比容量高 钠离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等关键部件组成 钠离子电池的工作原理和锂离子电池相似,都属于“摇椅式”。充电时钠离子从正极材料脱出后,经过电解质嵌入负极材料中。与此同时电子则从正极经由外电路运动到负极,以维系整个系统的电荷平衡。放电过程则与充电过程相反。与锂电池相比,钠电池的优势在于:1)资源丰富和低成本:钠离
68、子在地壳元素中的储能更丰富,因而成本低,截至2023年5月数据,碳酸钠价格约为碳酸锂价格的1/100;2)宽温性:在-4080的温度范围内均有较好的容量保持率;3)快充和倍率性好:相同浓度的钠离子电池电解液比锂离子电池电解液具有更高的离子电导率,同时钠离子在极性溶剂中具有更低的溶剂化能,使其在电解液中具有更快的动力学性质,具有更高的电导率;4)安全性:钠电池可在零电压下保存及运输,无运输安全风险,在短路时,自发热热量少,无起火/爆炸等隐患。04资料来源:中国知网,高工锂电,鑫椤资讯,浙商证券研究所钠电池性价比突出,低温性和快充性较好34表:钠离子电池与锂离子电池对比(单位:Wh/kg,mol/
69、L,V,)锂离子电池钠离子电池正极材料三元材料锰酸锂磷酸铁锂层状氧化物聚阴离子普鲁士蓝负极材料石墨无定形碳电解液1.0 mol/L LiPF6&/EC+DMC+EMC+DEC0.5 mol/L NaPF6&/EC+DMC+EMC+DEC+PC正、负极集流体正极铝箔,负极铜箔正负极均为铝箔隔膜PP/PEPP/PE(质量)能量密度200-300Wh/kg120Wh/kg160Wh/kg100-170Wh/kg80-130Wh/kg90-140Wh/kg工作电压3.7V4.1V3.4 V2.5-3.53.0-4.02.5-3.5循环寿命8004003000快充性能良
70、好良好良好良好良好良好安全性较差中等中等中等中等中等高、低温性能-20-60高温衰减严重不可逆低温性较差-40-80-40-55-20-40成本高较低较高较低较低低 钠离子电池技术实用化的痛点主要在于其物理性质与体积 钠离子电池技术实用化的痛点在于:1)钠离子质量比锂离子重,电负性不及锂,因而能量密度不及锂。同类电极材料钠离子电池的电压比锂离子电池低,因此钠离子电池比容量低,能量密度也低。2)钠离子体积更大,难以脱嵌,循环性能较差。钠离子半径比锂离子大,因此导致钠离子在刚性结构中相对比较稳定,难以可逆脱嵌。即使可以发生脱嵌,钠离子嵌入脱出的动力学很慢,并且容易引起电极材料的结构产生不可逆的相变
71、,从而降低了电池的循环性能。04空间:应用前景广阔,2025年全球需求98GWh35单位2023E2024E2025E2026E全球钠电池需求量电动两轮车GWh2.54.16.49.3储能GWh6.823.755.5124.6A00和A0级GWh6.411.618.430.9A级GWh-2.417.540.1合计GWh15.741.897.9204.8同比%166%134%109%材料单耗正极材料吨/GWh2,4462,3732,3022,233负极材料吨/GWh1,4111,3691,3281,288电解液吨/GWh1,5051,4601,4161,374隔膜万平/GWh2,0702,008
72、1,9481,889铝箔吨/GWh800776752730材料需求量正极材料万吨3.849.9222.545.74负极材料万吨2.215.7213.026.39电解液万吨2.366.1013.928.14隔膜亿平方米3.258.3919.138.70铝箔万吨1.263.247.414.95表:全球钠电池和主要材料的市场需求量测算(单位:GWh,%,吨/GWh,万平/GWh,万吨,亿平方米)资料来源:Marklines,中汽协,SNE,GGII,InfoLink,中国汽车动力电池产业创新联盟,起点研究,中国化学与物理电源行业协会,浙商证券研究所测算 钠电池应用路线相对明晰,2025年全球需求量或
73、达98GWh 钠电池早期有望先在A00级和A0级电动车、后备电源、启停电源等领域对铅酸电池和锂电池进行替代,之后在家庭储能、电力储能和A级电动车领域实现更大范围渗透。为此我们分别按照电动两轮车、储能(含通信储能、备用电源等)和低速车(含专用车、商用车和低速乘用车)三大应用场景对钠电池的渗透率进行预测,我们预计在2025年钠离子电池全球需求量有望达到98GWh,其中两轮车、储能、A00+A0级车、A级车的全球需求量分别为6.4、55.5、18.4和17.5GWh,对应正极、负极、电解液、隔膜、铝箔的全球需求量为22.5万吨、13.0万吨、13.9万吨、19.1亿平方米及7.4万吨。04 目前行业
74、众多企业均在加快钠电池产业布局,其中中科海钠、传艺科技、众钠能源等电池企业也在积极布局材料领域,加快一体化生产。企业加快钠电池量产布局,目前规划产能约30GWh36表:目前钠电池行业的进展资料来源:公司公告,Wind,浙商证券研究所披露时间公司项目进展2023年6月华宝新能华宝新能将投资2,500万元人民币用于中比新能源钠离子电池的研发2023年5月振华新材匹配公司钠离子电池正极材料的电芯已装车2023年5月普利特在浏阳经开区总投资约102亿元建设30GWh钠离子及锂离子电池与系统生产基地项目等相关条款达成一致2023年5月杉杉股份目前公司钠离子电池用硬碳负极产品已实现海内外客户的送样验证,国
75、内客户已实现吨级销售2023年5月传艺科技公司钠离子电池一期4.5GWh项目正在产能爬坡期;公司目前生产的钠离子电池型号为18650,26700以及方型71173204电池产品。2023年4月多氟多装有多氟多钠离子电池的电动车现已率先完成冬标测试,公司也在和国内储能企业逐步建立合作关系。2023年3月万润新能公司钠离子电池材料现已经开始吨级出货2023年2月雄韬股份已实现钠离子电池单体电池能量密度100Wh/kg;正极面密度由123g/m2提升至161g/m2,能量密度提升10%等2023年2月维科技术钠电池项目预计将于2023年6月底开始量产2023年2月中伟股份公司钠电池前驱体材料已逐步工
76、业化小批量出货。2023年2月华阳股份公司钠电池pack线现已建成,正处于调试阶段2023年2月格林美公司目前已经具备万吨级钠电池前驱体材料以及钠电池正极材料产能2022年12月江苏国泰公司钠离子电池材料目前处于中试阶段2022年12月孚能科技公司钠电池产品已处于集中送样阶段,产品已满足A0级车需求,计划2023年全面进入产业化阶段,目前已与江铃集团等多家知名两轮车企和乘用车企开展深入合作公司规划产能派能科技拟建设派能科技1GWh钠离子电池项目多氟多钠离子电池一期已基本形成约1GWh的产能传艺科技一期4.5GWh正在产能爬坡,二期5.5GWh已开展厂房建设等前期工作维科技术年产2GWh钠离子电
77、池项目预计2023年6月实现量产中科海钠2023年安徽阜阳产线扩产之3-5GWh,2024年预计扩产至10GWh以上众钠能源2023年电芯产能规划达GWh以上,规划5GWh钠离子电池产能兴储世纪2023年到2024年孵化推进1GWh钠离子电池的生产表:目前钠电池的产能规划资料来源:公司公告,GGII,浙商证券研究所风险提示371、海外政策变动风险中国新能源产业链主导地位突出,海外地区可能通过出台法案政策,限制中国企业参与本土市场,导致中国企业丧失重要的销售市场,进而影响产业链企业的盈利水平;或要求中国企业在当地建厂才允许参与当地市场或提高关税等,导致中国企业的产品成本提升,削弱市场竞争力;或当
78、地实现产业链自主程度的提升,减少对中国企业的依赖等,进而导致企业销售收入或利润不及预期。2、关键材料价格波动导致企业成本承压近年碳酸锂、硅料等原材料价格波动加大,对新能源企业的盈利稳定性带来较大压力。若后续原材料价格波动未能有效平抑,下游实际需求的释放将可能延迟,导致中游企业稼动率不足、单位成本高企;同时加大企业存货管控难度,短期库存减值风险对业绩造成阶段性影响。3、行业竞争加剧风险新能源产业链各环节新增扩产计划较多,在产业链不存在产能瓶颈的情况下,如果新增产能释放较快,出现阶段性供给大于需求的情况,短期将进入降价竞争阶段,行业盈利能力受到较大影响。点击此处添加标题添加标题点击此处添加标题点击
79、此处添加标题点击此处添加标题点击此处添加标题点击此处添加标题添加标题点击此处添加标题点击此处添加标题添加标题点击此处添加标题添加标题95%行业评级与免责声明38行业的投资评级以报告日后的6个月内,行业指数相对于沪深300指数的涨跌幅为标准,定义如下:1、看好:行业指数相对于沪深300指数表现10%以上;2、中性:行业指数相对于沪深300指数表现10%10%以上;3、看淡:行业指数相对于沪深300指数表现10%以下。我们在此提醒您,不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准。我们采用的是相对评级体系,表示投资的相对比重。建议:投资者买入或者卖出证券的决定取决于个人的实际情况,比如当前的持仓结构
80、以及其他需要考虑的因素。投资者不应仅仅依靠投资评级来推断结论行业评级与免责声明39法律声明及风险提示本报告由浙商证券股份有限公司(已具备中国证监会批复的证券投资咨询业务资格,经营许可证编号为:Z39833000)制作。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料,但浙商证券股份有限公司及其关联机构(以下统称“本公司”)对这些信息的真实性、准确性及完整性不作任何保证,也不保证所包含的信息和建议不发生任何变更。本公司没有将变更的信息和建议向报告所有接收者进行更新的义务。本报告仅供本公司的客户作参考之用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅反映报告作者的出具日的观点和判断
81、,在任何情况下,本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议,投资者应当对本报告中的信息和意见进行独立评估,并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求。对依据或者使用本报告所造成的一切后果,本公司及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本公司的交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。本公司没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。本公司的资产管理公司、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。本报告版权均归本公司所有,未经本公司事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式复制、发布、传播本报告的全部或部分内容。经授权刊载、转发本报告或者摘要的,应当注明本报告发布人和发布日期,并提示使用本报告的风险。未经授权或未按要求刊载、转发本报告的,应当承担相应的法律责任。本公司将保留向其追究法律责任的权利。联系方式40浙商证券研究所上海总部地址:杨高南路729号陆家嘴世纪金融广场1号楼25层北京地址:北京市东城区朝阳门北大街8号富华大厦E座4层深圳地址:广东省深圳市福田区广电金融中心33层邮政编码:200127 电话:(8621)80108518 传真:(8621)80106010 浙商证券研究所:http:/