钠离子电池环节概述：产业化加速，有望成为锂电的有效补充-东方财富证券.pdf

[Table_Title] 电气设备行业专题研究 钠离子电池环节概述产业化加速，有 望成为锂电的有效补充 2022 年 10 月 17 日 [Table_Summary] 【 投资要点 】 ◆ 钠电池与锂电池工作原理相似。 钠电池与锂电池同为嵌脱式二次电 池，靠 Na或 Li在正负极之间移动完成充放电，生产工艺与锂电池 高度重合，产业化基础良好。 性能方面 （ 1）现阶段商业化的钠电池 能量密度在 100-160 Wh/kg，略低于磷酸铁锂的 120-180 Wh/kg；（ 2） 高低温性能优秀，钠电池可以在 -40℃ -80℃的温度区间内正常工作， -20℃下容量保持率接近 90；（ 3）安全性更高；（ 4）倍率性能更好， 具备“快充”属性。 ◆ 核心优势在于材料端成本。 钠离子正极钠源使用碳酸钠，钠资源地壳 含量高，全球分布广泛，碳酸钠目前价格约 3 千元 /吨，相对于锂盐 价格优势明显，同时过渡金属摆脱了对高价镍、钴等元素的依赖；负 极材料使用软碳 /硬碳，软碳材料相较于石墨成本优势明显；正负极 集流体均可以使用具备价格优势的铝箔；电解液使用 NaPF6,离子电导 率更高，因此可使用低盐浓度的电解液。我们测算，现阶段钠电池电 芯成本在 0.8-0.9 元 /Wh，随着工艺成熟、产业链完备，成本有望下 探至 0.5 元 /Wh 以下，相较于磷酸铁锂电池具备显著经济性。 ◆ 应用空间广阔，在储能、低速交通领域与锂电形成补充。储能领域为 钠电池提供主要需求空间 全球能源转型需求下，电化学储能加速发 展。锂资源紧缺，碳酸锂价格一路飙升，钠电池资源优势和成本优势 日渐凸显，同时安全性能远高于锂电池，完美契合储能领域需求。低 速交通领域钠电池能量密度高于铅酸电池，且不存在环保问题，叠 加新国标要求 ，钠电池成为两轮车领域实现无铅化替代的不二之选； 相较于磷酸铁锂电池，钠电池性价比优势凸显，有望在价格敏感的低 速电动车领域逐渐渗透。我们预计，至 2025 年，钠电需求超 100GWh。 ◆ 国内厂商产业化加速， 2023 年有望成为量产元年。 宁德时代引领产业 趋势， 2021 年率先发布第一代钠电池，并提出预计 2023 年形成基本 产业链；中科海钠绑定华阳股份、多氟多， 2022 年预计将有 2GWh 产 能投产，储能电站项目落地；传艺科技 2022 年 7 月设立孙公司传艺 钠电，下半年，中试线投产，预计 2023 年 2GWh 产线投产；钠创新能 源、立方 新能源、众钠能源等也纷纷布局 GWh 电池或千吨级材料产能。 【配置建议】 ◆ 钠电池技术逐步趋于成熟， 2023 年有望成为钠电池产业化元年 。 电池 厂商 方面， 谨慎看好 宁德时代 ，建议关注 华阳股份、传艺科技、 维科技术； 正极材料 方面， 谨慎看好 振华新材 ，容百科技 ； 其他材 料 ， 建议关注 多氟多。 【风险提示】 ◆ 储能需求低于预期； ◆ 锂电池成本下降超预期； ◆ 钠电池产业化速度低于预期。 [Table_Rank] 强于大市 （维持） [Table_Author] 东方财富证券研究所 证券分析师周旭辉 证书编号 S1160521050001 联系人 陈栎熙， 郭娜 电话 021-23586475 [Table_PicQuote] 相对指数表现 [Table_Report] 相关研究 9 月新能车销量大增，行业景气度 向上 2022.10.12 钠离子电池正极材料新势力一马 当先，锂电厂商伺机而动 2022.10.12 颗粒硅工艺决定低碳基因，市场 验证拉晶品质 2022.09.14 钙钛矿电池“黑科技”见曙光 2022.08.16 高纯石英皇冠上的明珠 2022.07.22 -36.76 -27.09 -17.43 -7.76 1.91 11.58 10/18 12/18 2/18 4/18 6/18 8/18 电气设备 沪深 300 [Table_Title1] 行 业 研 究 / 电 气 设 备 / 证 券 研 究 报 告 挖掘价值 投资成长 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 2 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 正文目录 1.钠电池工作原理与锂电池一致，核心优势在于成本 4 1.1.工作原理与锂电池一致，生产工艺相似 4 1.2.成本是突出优势，能量密度略逊于锂电池 5 1.2.1.钠资源广泛，成本优势突出 5 1.2.2.能量密度略低于锂电池，具备宽温域、高安全性优势 7 2.钠离子电池的应用场景和空间展望 8 2.1.复盘钠离子电池的发展历史 8 2.2.应用场景储能和低速交通领域应用潜力大 9 2.2.1.储能领域高安全性 低成本，应用潜力大 10 2.2.2.两轮车性能优越 环保，实现铅酸替代 12 2.2.3.低速电动车性价比高，有望成为锂电池的有效补充 13 2.3.市场空间测算 2025 年超 100 GWh 空间 14 3.钠离子电池的关键环节拆解 15 3.1.正极材料决定能量密度，主要有三大技术路线 15 3.1.1.层状氧化物能量密度高，产业化进度最快 15 3.1.2.普鲁士类电化学性能好，成本低 17 3.1.3.聚阴离子类结构稳定、循环性能好，比容量低 18 3.2.负极材料无定形碳具备商业化潜力，硬碳为主，软碳为辅 19 3.2.1.硬碳性能卓越，价格高 19 3.2.1.软碳成 本低，比容量低 20 3.3.其他材料与锂电池区别不大 21 4.钠离子电池产业布局情况和进度 21 4.1.电池科创团队 锂电厂切入两种模式，格局未定 22 4.1.1.中科海钠背靠中科院，钠离子电池先驱 23 4.1.2.钠创新能源源于上海交大， 技术 实力深厚 25 4.1.3.宁德时代由锂电切入，具备 产业 链协同优势 26 4.1.4.传艺科技 IT 高新技术企业，布局钠离子电池 . 27 4.2.正极层状氧化物量产进度领先， 23 年有望实现量产 . 27 4.2.1.容百科技高镍三元领域龙头， 转型 正极材料综合供应商 27 4.2.2.振华新材单晶三元正极细分龙头，布局钠电打开储能增长空间 28 4.3.负极预计硬碳是主流材料，主流负极厂均有布局 28 4.3.1.华阳股份无烟煤龙头企业，与 中科海 钠深度合作 28 4.3.2.贝特瑞深耕锂电负极多年，布局钠电负极 29 4.3.其他材料多数可复用锂电，格局变化不大 29 5.风险提示 . 30 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 3 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 图表目录 图表 1钠离子电池的工作原理 4 图表 2钠离子电池的封装形态 4 图表 3钠离子电池生产工艺 流程 4 图表 4碳酸锂价格走势 5 图表 5碳酸钠价格走势 5 图表 6钠电池与锂电池的成本对比 5 图表 7钠离子电池成本测算、与磷酸铁锂电池成本对比 6 图表 8铅酸电池、锂电池和钠电池性能比较 7 图表 9钠离子电池的优势 8 图表 10钠离子电池发展历程 9 图表 11钠电池的核心应用领域 9 图表 12储能相关政策及内容 10 图表 13 2021 全球储能市场累计装机分布 . 11 图表 14 4 种电化学储能形式的全生命周期度电成本 . 11 图表 15单位容量成本和循环次数对储能度电成本的影响 12 图表 16钠电池在储能领域的主要应用场景 12 图表 17铅酸电池、钠电池、锂电池的能量密度和体积对比 13 图表 18宁德时代 AB 混合集成电池解决方案 14 图表 19钠离子电池市场空间测算 15 图表 20层状氧化物、隧道状氧化物结构对比 16 图表 21采取层状氧化物路线的公司对比 17 图表 22普鲁士蓝类材料结构和晶格缺陷（左为理想中的无缺陷结构） 17 图表 23采取普鲁士类化合物路线的公司对比 17 图表 24聚阴离子类化合物结构 18 图表 25采取聚阴离子 类化合物路线的公司对比 19 图表 26钠离子电池三种正极材料性能优劣对比 19 图表 27硬碳企业布局 20 图表 28软碳、硬碳性能对比 20 图表 29钠离子电池产业链 21 图表 30钠离子电池产业图 谱 22 图表 31国内企业钠离子电池布局及进展 22 图表 32中科海钠专利总结 23 图表 33中科海钠钠离子电芯产品、模组产品 24 图表 34中科海钠合作项目 25 图表 35爱玛科技发布由钠创新能源研发的钠离子电池 25 图表 36宁德时代钠电池性能与磷酸铁锂的对比 26 图表 37 AB 电池解决方案实现优势互补 . 26 图表 38宁德时代钠离子电池相关专利（部分） 26 图表 39传艺科技钠离子电池产能规划 27 图表 40正极材料领域公司钠电池布局及进展 28 图表 41负极材料领域公司钠电池布局及进展 29 图表 42其他材料领域公司钠电池布局及进展 30 图表 43 行业重点关注公司（截至 2022 年 10 月 13 日） 30 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 4 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 1.钠电池工作原理与锂电池一致，核心优势在于成本 1.1.工作原理与锂电池一致，生产工艺相似 钠离子电池工作原理与锂离子电池相似，同为嵌脱式电池，工作原理同为 “摇椅式充放电”。 钠和锂同为碱金属元素，两者的物理与化学性质相似。因 此，钠离子电池的工作原理也与锂离子电池一样，作为嵌脱式二次电池，依靠 Na在电池正负极之间移动实现充放电。 充电时 ， Na在电势差的驱动下，从正 极脱嵌，经过电解质嵌入负极，电子经由外电路由正极到达负极，实现充电过 程，此时负极处于低电势富钠态，正极处于高电势贫钠态，嵌入负极的 Na越 多，充电容量越高； 放电时 ，发生相反的过程， Na从负极脱出，嵌入正极，正 极回到富钠态，回到正极的 Na越多 ，放电容量越高。 图表 1 钠离子电池的工作原理 图表 2 钠离子电池的封装形态 资料来源 中科海钠官网 ，东方财富证券研究所 资料来源 公开资料整理 ，东方财富证券研究所 钠离子电池的封装形态、生产工艺与锂电池相似 ，产线兼容 。 钠电池的封 装形态与锂电池相似，可分为圆柱、软包、方形硬壳三大类。 生产工艺 高度重 合， 包括极片制造和电池装配两个步骤； 区别之处在于，钠离子电池采用铝箔 作为负极集流体，正负极采用相同的铝极耳，极耳焊接等工序可以更简化，整 体上，钠离子电池的生产工艺与锂离子电池类似，现有的锂离子电池组装生产 线稍加修改后就可以用来生产钠离子电池，锂电产业链基础完善，为钠电池的 产业化提供了良好基础。 图表 3 钠离子电池生产工艺流程 资料来源 DeepTech， 东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 5 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 1.2.成本是突出优势，能量密度略逊于锂电池 1.2.1.钠资源广泛， 成本优势突出 钠电池成本优势来源于（ 1） 钠资源地壳含量高，且全球分布广泛 ，原材 料成本低廉 。 锂与钠同属碱金属元素，在物理与化学性质上较为相似。锂元素 在地壳中含量只有 0.0065，且分布不均匀， 70的锂分布在南美洲地区。随着 全球电动化加快，锂资源进入供不应求的供需格局，我国是世界电池制造大国， 但 80的碳酸锂依赖进口，锂电池的应用受到锂资源的严重限制，截至 2022 年 9 月，电池级碳酸锂价格逼近 50 万元 /吨。而钠元素在地壳中丰度为 2.75， 位居所有元素第六位，以盐的形式广泛存在于陆地与海洋中，获取便捷度高， 碳酸钠的价格仅 为 3000 元 /吨，钠离子电池相比锂电池有非常大的资源优势和 价格优势。 图表 4 碳酸锂价格走势 图表 5 碳酸钠价格走势 资料来源 Choice，东方财富证券研究所 资料来源 Choice，东方财富证券研究所 （ 2）钠离子电池的过渡金属多使用铁、锰、铜等元素，摆脱了对高价镍、 钴等元素的依赖； （ 3）钠电池正负极集流体均可使用具备价格优势的铝箔，进 一步扩大成本优势 ；（ 4）负极材料使用软碳 /硬碳，其中软碳价格相对石墨更 低廉；（ 5）电解液使用六氟磷酸钠，钠离子的斯托克斯直径比锂离子的小，低 浓度的钠盐电解液具有较高的离子电导率，因此可使用低盐浓度电解液，以进 一步降低电解液成本。 图表 6 钠电池与锂电池的成本对比 资料来源中科海钠官网，东方财富证券研究所 注中科海钠 按照 15 万元 /吨的碳酸锂价格以及 2000 元 /吨的碳酸钠价格测算。 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 500000 550000 电池级碳酸锂 华东市场主流价，元 /吨 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 纯碱（华东市场主流价，元 /吨） 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 6 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 根据我们的测算，钠离子电池成本预计低于磷酸铁锂电池 30-40。目前 钠电池生产工艺不成熟、产业链不完善导致电池材料供应困难，目前成本约 0.8-0.9 元 /Wh,相对于磷酸铁锂电池没有优势（以磷酸铁锂 15.8 万元测算）。 但随着产业链逐渐成熟、工艺设备逐渐稳定，钠电池电芯成本有望下探至 0.5 元 /Wh 以下，相对于磷酸铁锂电池有明显优势。 图表 7 钠离子电池成本测算、与磷酸铁锂电池成本对比 铜铁锰层状氧化物钠离子电池成本测算（初期） 材料 单耗（ /GWh） 单位 单价（万元） 测算成本（亿元） 单位成本（元 /Wh） 成本占比（ ） Na-Cu-Fe-Mn-O 层状正极 2600 吨 8.0 2.08 0.21 32.48 炭黑（正极） 100 吨 16.5 0.17 0.02 2.58 油系粘结剂（正极） 100 吨 35.0 0.35 0.04 5.47 铝箔（正极） 338 吨 2.8 0.09 0.01 1.48 隔膜 1313 万㎡ 1.1 0.14 0.01 2.15 电解液 1563 吨 12.0 1.88 0.19 29.28 硬碳 1375 吨 10.0 1.38 0.14 21.47 炭黑（负极） 45 吨 16.5 0.07 0.01 1.16 油系粘结剂（负极） 45 吨 35.0 0.16 0.02 2.46 铝箔（负极） 338 吨 2.8 0.09 0.01 1.48 原材料合计 6.42 0.64 100 其他（人工、能耗、折旧） 2.00 0.20 成本合计（元 /Wh）） 0.84 铜铁锰层状氧化物钠离子电池成本测算（成熟） 材料 单耗（ /GWh） 单位 单价（万元） 测算成本（亿元） 单位成本（元 /Wh） 成本占比（ ） Na-Cu-Fe-Mn-O 层状正极 2400 吨 4.5 1.08 0.11 35.73 炭黑（正极） 85 吨 16.5 0.14 0.01 4.64 油系粘结剂（正极） 85 吨 35.0 0.30 0.03 9.84 铝箔（正极） 300 吨 2.8 0.08 0.01 2.78 隔膜 1300 万㎡ 1.1 0.14 0.01 4.52 电解液 1490 吨 3.5 0.52 0.05 17.26 硬碳 1350 吨 3.5 0.47 0.05 15.63 炭黑（负极） 40 吨 16.5 0.07 0.01 2.18 油系粘结剂（负极） 40 吨 35.0 0.14 0.01 4.63 铝箔（负极） 300 吨 2.8 0.08 0.01 2.78 原材料合计 3.02 0.30 100 其他（人工、能耗、折旧） 1.40 0.14 成本合计（元 /Wh）） 0.44 磷酸铁锂电池成本测算 材料 单耗（ /GWh） 单位 单价（万元） 测算成本（亿元） 单位成本（元 /Wh） 成本占比（ ） 磷酸铁锂 2231 吨 15.8 3.53 0.35 54.51 炭黑（正极） 97 吨 16.5 0.16 0.02 2.47 水系粘结剂（正极） 97 吨 33.0 0.32 0.03 4.94 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 7 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 铝箔 403 吨 2.8 0.11 0.01 1.75 隔膜 1563 万㎡ 1.1 0.16 0.02 2.54 电解液 1563 吨 6.8 1.06 0.11 16.43 石墨 1041 吨 2.0 0.21 0.02 3.26 炭黑（负极） 44 吨 16.5 0.07 0.01 1.12 水系粘结剂（负极） 44 吨 4.9 0.02 0.00 0.33 铜箔 666 吨 12.3 0.82 0.08 12.66 原材料合计 6.47 0.65 100 其他（人工、能耗、折旧） 1.40 0.14 成本合计（元 /Wh） 0.79 资料来源 方铮室温钠离子电池技术经济性分析， 百川盈孚 ， 东方财富证券研究所 测算 1.2.2.能量密度略低于锂电池，具备宽温域、高安全性优势 在能量密度方面，钠电池整体强于铅酸电池，与磷酸铁锂电池有重叠区间。 钠离子电池的理论能量密度在 70-200Wh/kg，现阶段商业化的钠电池能量密度 集中在 100-160Wh/kg 的区间，实验室条件下可以达到 200Wh/kg。与铅酸电池 相比，钠电池的能量密度显著高于铅酸电池的 30-50Wh/kg。与锂电池相比，钠 离子电池能量密度的理论上限低于锂离子电池，但与磷酸铁锂电池的 120-180Wh/kg 有重叠区间，低于三元锂电池的 220-280Wh/kg。长期来看，钠 电池能量密度有望和磷酸铁锂电池持平，成为磷酸铁锂电池的有力竞争对手。 图表 8 铅酸电池、锂电池和钠电池性能比较 指标 铅酸电池 磷酸铁锂电池 三元锂电池 钠离子电池 能量密度 Wh/kg 30～ 50 120～ 180 200～ 280 70～ 160 循环寿命 次 300～ 500 ＞ 3000 ＞ 800 ＞ 2000 -20℃容量保持率 ＜ 60 ＜ 70 ＞ 70 ＞ 88 耐过放电 差 差 差 优 安全性 优 优 差 优 环保特性 差 优 优 优 资料来源 中科海钠官网， 东方财富证券研究所 高低温性能更优秀 。相比于锂离子电池的 -20℃ -60℃的工作温域，钠电池 可以在 -40℃ -80℃的温度区间内正常工作， -20℃环境下容量保持率接近 90， 高低温性能更优秀，能够解决冬季电动车充电难、高寒地区储能电站效率低的 问题。 安全性更高 。 目前钠离子电池已经通过中汽中心的安全检测，在针刺、挤 压等安全项目测试中，均未发现起火现象。 安全性能较好的原因在于 （ 1）钠 电池内阻高于锂电池，在短路状况下的瞬发热量少，温升较低，减少了事故发 生率；（ 2） 热失控温度高于锂电池，对比锂离子电池起始自加热温度为 165℃， 钠离子电池则为 260℃，具备更高的安全性； （ 3）低电压时，锂 离子电池的负 极集流体（铜箔）容易发生氧化还原反应，导致电池整体性能衰减，因此运输 过程中，一般需要将锂电池的电量充到 80及以上，一定程度上带来了运输过 程中的安全问题。而钠电池正负极集流体均为铝箔，低电压下不会发生类似的 化学反应，因此可以在运输前将电量放空，可以在保证运输安全的情况下不影 响后续使用性能。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 8 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 倍率性能好，具备“快充”优势。 钠离子的摩尔离子电导率更高，充电效 率更高，因此钠离子电池具备更好的倍率性能，能够适应响应型储能和大规模 供电的需求。 图表 9 钠离子电池的优势 资料来源 容晓晖钠离子电池从基础研究到工程化探索， 东方财富证券研究所 2.钠离子电池的应用场景和空间展望 2.1.复盘钠离子电池的发展历史 钠离子电池的发展历程可以 简单 划分为三个阶段 起步期 与锂离子电池同时问世。 20 世纪 70 年代， 由于锂钠元素之间电 化学性质极为相似，钠离子电池与锂离子电池同时出现。 蛰伏期 锂离子电池需求明确，快速发展，钠离子电池停留在实验室阶段。 20 世纪 90 年代开始， 石墨基负极材料的研发应用使得锂电池表现出出色的电 化学性能，同时 下游 消费电池（笔记本、手机、相机等）、动力电池（汽车、 两轮车）需求增加，对电池有 高能量密度和 长 使用寿命需求， 锂离子电池的应 用前景变得明确，开始迅速商业化。而钠离子电池由于没有开发出合适的负极 材料、研究条件有限等，市场关注度逐渐降低，钠离子电池停留在了 实验室 状 态，发展缓慢。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 9 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 图表 10 钠离子电池发展历程 资料来源 宁德时代官网，中科海钠官网， 东方财富证券研究所 成长期 应用场景逐渐明确，开始产品化。 2010 年起， 随着对可再生能源 利用的大量需求以及大规模储能技术的迫切需要，钠离子电池重回大众视野， 迎来了发展黄金期。 2011 年，中科院物理所胡勇胜团队开始研发钠离子电池， 同年，全球首家专注钠离子电池工程化的公司英国 Faradion 成立。 2015 年， 钠离子电池 开始产品化， 出现首个钠离子软包电池示范。 2017 年，中科院物理 所成立了国内首家专注钠离子电池开发的公司中科海钠。 2018 年，中科海钠发 布了第一辆钠离子低速车。 2019 年，中科海钠建设全球首个 100KWh 钠离子电 池 储能电站 问世。 2021 年，宁德时代正式发布第一代钠离子电池。 2022 年， 中科海钠首条 GWh 钠电池生产线在安徽阜阳落成。 2.2.应用场景储能和低速交通领域应用潜力大 钠离子电池在对能量密度需求不高 ， 且对成本和安全性敏感的领域潜力较 大。 钠离子电池的单位成本更低、安全性更好，但能量密度要低于锂电池，因 此，在对能量密度要求不高，但对经济性要求较高的领域，钠电池的应用潜力 较大，例如储能、两轮车、低速电动车等，有望与锂离子电池形成互补和有效 替代。 图表 11 钠电池的核心应用领域 资料来源 中科海钠官网， 东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 10 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 2.2.1.储能领域高安全性 低成本，应用潜力大 “双碳”背景下，储能需求爆发 。 随着 2021 年全国两会将碳达峰、碳中 和“ 3060”目标列为我国“十四五”污染防治攻坚战的主攻目标，水能、太阳 能、风能等清洁、安全的可再生能源得到广泛关注，但这些能源受制于季节变 化、气候变化，天然具备间歇性和波动性等不足。受制于电网消纳能力，高比 例间歇性可再生能源并网会对现有电网稳定性造成冲击，而且可能导致弃风、 弃光率回升。储能技术的接入，可以平抑新能源波动，参与系统调峰调频，增 强电网的稳定性。 图表 12 储能相关政策及内容 时间 政策 主要内容 2017.09 关于促进储能技术与产业发展的 指导意见 明确促进我国储能技术与产业发展的重要意义、总体要求、重点任务和保障措施 2018.02 2018 年能源工作指导意见 推进 100 MW 压缩空气储能电站等项目前期工作，推进储能技术示范项目建设 2019.02 推进综合能源服务业务发展2019-2020 年行动计划 引领能源新技术应用，统筹布局综合能效服务、供冷供热供电多能服务、分布式 清洁能源服务和专属电动汽车服务等四大重点业务领域，完成 22 项关键技术设 备研发，建成 20 个重点示范项目 2020.06 2020 年能源工作指导意见 提出加大储能发展力度。研究实施促进储能技术与产业发展的政策，开展储能示范项目征集与评选 2020.09 关于扩大战略性新兴产业投 资培育壮大新增长点增长极的 指导意见 加快新能源产业跨越式发展，加快突破风光水储互补、高效储能等新能源技术瓶 颈，建设新型储能、制氢加氢设施、燃料电池系统等基础设施网络 2021.04 关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿） 明确到 2025 年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达 3000 万千瓦以上。到 2030 年，实现新型储能全面市场化发展。明确提出“建立电网 测独立储能电站容量电价机制” 2021.07 关于加快推动新型储能发展的指导意见 到 2025 年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。新型储能技术在高 安全、低成本、高可靠、长寿命等方面取得长足进步，市场环境和商业模式基本 成熟，装机规模达 3000 万千瓦以上。到 2030 年，实现新型储能全面市场化发展。 2022.03 “十四五”新型储能发展实施方案 发展不设上限，推广共享储能模式，以储能促进新能源的高效消纳利用，保障可 再生能源占比稳步提升；加强分散式聚合利用，落实分时电价机制，拉大峰谷价 差，增强峰谷套利经济型；建立容量电价机制，完善辅助服务补偿，明确鼓励地 方给予政策支持。 资料来源 国家能源局官网等， 东方财富证券研究所 新型储能维持高增长，电化学储能占主导地位。 根据 CNESA 统计，截至 2021 年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模 209.4 GWh，同比增长 9。其中， 抽水储能的累计装机规模占比首次低于 90，比去年同期下降 4.1 个百分点； 新型储能的累计装机规模为 25.4 GWh，同比增长 67.7，其中，锂离子电池占 据绝对主导地位，市场份额超过 90。中国新增投运电力储能项目装机规模达 到 10.5 GWh，其中，抽水蓄能新增 8 GWh，新型储能新增规模达到 2.4 GWh， 锂离子电池和压缩空气均有百兆瓦级项目并网运行。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 11 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 图表 13 2021 全球储能市场累计装机分布 资料来源 CNESA， 东方财富证券研究所 储能对能量密度要求不高，对安全性要求高、成本敏感，钠离子电池应用 潜力大。 目前电化学储能发展最为迅速的当属锂离子电池，但是锂电安全性稍 差、成本高且锂资源存在供应链安全问题，限制了其大规模发展。相比之下， 钠离子电池资源储量丰富、成本更低、安全性更好。储能电站不受能量密度限 制，成本低廉的钠离子电池能够满足储能各项要求，随着储能市场的快速扩容， 有望带动钠离子电池商业化进程。 度电成本更低。 根据 钠离子电池储能技术及经济型分析 中的储能电 站电池系统度电成本模型，初始投资成本和循环寿命是影响度电成本的关键因 素。当初始容量投资成本在 700～ 900 元 /KWh、循环次数在 4000～ 5000 周时， 钠离子电池的度电成本在 0.5～ 0.6 元 /KWh，明显低于磷酸铁锂电池和三元锂 电池。当循环次数在 8000 周时，度电成本可下探至 0.2 元 /KWh 以内。若能进 一步改进电池结构和工艺，提高材料利用率，降低材料成本和制造成本，提高 储能系统的循环寿命，则电站的度电成本可进一步降低，符合大规模储能商业 化应用的经济性要求。 安全性满足要求。 锂是已知金属中活动性最 强的，给锂电池在储能上的 应用埋下了安全隐患，汽车领域热失控现象时有发生。 2021 年以来，国家发布 了多个涉及储能安全的政策，新标准不断强调储能安全的重要性，并禁止三元 锂电池用于储能领域。钠离子电池内阻更高，短 路时瞬时放热 少，且热失控温 度更高，因此，更能满足储能系统的高安全性要求。 图表 14 4 种电化学储能形式的全生命周期度电成本 参数 铅蓄电池 磷酸铁锂 三元锂电池 钠离子电池 标称储能容量 /Wh 1000 10000 10000 10000 初始容量投资成本 /元 /KWh 500～ 800 1000～ 1300 1200～ 1600 700～ 900 初始功率投资成本 /元 /KW 300～ 500 320～ 420 400～ 500 400～ 500 单位容量维护成本 / 4.6 3.7 5 3.7 循环次数 /次 3700～ 4200 4000～ 6000 2500～ 3000 4000～ 5000 折现率 / 8 8 8 8 储能循环效率 / 75～ 80 86～ 90 88～ 90 84～ 90 放电深度 / 70 90 100 100 年循环平均衰退率 //a 3.6 1.5 3.6 1.5 年运行次数 /次 365 365 365 365 充电电价 /元 /KWh 0.261 0.261 0.261 0.261 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 12 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 全生命周期度电成本 计及电力损耗时的度电成本 /元 0.950～ 1.234 0.739～ 0.873 1.070～ 1.290 0.512～ 0.590 不计电力损耗时的度电成本 弃风弃光消纳 /元 0.850～ 1.130 0.700～ 0.834 1.404～ 1.260 0.465～ 0.543 不计电力损耗且折现率为 0 时的度电成本 /元 0.629～ 0.806 0.469～ 0.543 0.820～ 0.980 0.320～ 0.366 资料来源 张平钠离子电池储能技术及经济型分析， 东方财富证券研究所 图表 15 单位容量成本和循环次数对储能度电成本的影响 资料来源 张平钠离子电池储能技术及经济型分析 ， 东方财富证券研究所 除了高安全性和低成本优势外，钠离子电池应用在储能领域还有如下优势 宽温域适应性 钠离子电池高低温性能优异，在 -40℃低温下容量保持 率 70， 80℃高温下可以循环充放使用。在储能系统层面，辅助耗能进一步降 低，可以降低空调功率配额； 在储能电网分布上，有助于储能电站在高寒地区 的分布 与工作效率的保持 。 高倍率性能 大规模 储能设备具有间歇工作、大功率输出的特性，钠离 子电池具备更好的倍率性能，可以更好地适应规模储能调频等应用。 图表 16 钠电池在储能领域的主要应用场景 资料来源 张平钠离子电池储能技术及经济性分析， 东方财富证券研究所 2.2.2.两轮车性能优越 环保，实现铅酸替代 电动自行车行业新国标出台，铅酸电池面临淘汰。 2019 年，工信部出台电 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 13 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 动自行车安全技术规范，要求 两轮车整车重量不得超过 55kg，迫使厂家在选 择电池时把重量作为重要的考量因素。 根据 EVTank， 2021 年，超 75的电动两 轮车使用铅酸电池，而铅酸电池的能量密度仅为 30-50 Wh/kg，循环寿命在 300 次左右。与铅酸电池相比，钠电池和锂离子的能量密度均有显著优势，同样容 量可以做到体积更小、质量更轻，但锂电池成本高于钠电池，因此，综合来看， 新国标推动下，钠电池更符合电动两轮车市场的需求， 2023-2024 年各省市过 渡期陆续截至，随着钠离子电池的逐步产业化，有望实现对铅酸电池的替代。 铅酸电池污染严重 ，钠电池将加速两轮车领域的无铅化 。 铅 酸蓄电池循环 寿命短，平均使用 1-2 年就需要更换。铅酸电池主要由铅、硫酸及部分其他金 属与熟料组成，报废 的铅酸蓄电池在拆解 过程中，重金属铅和酸液处理不当会 污染土壤和水资源，通过土壤微生物循环进入农作物，逐渐在较高级的生物中 富积，影响整个食物链，破坏生态平衡。而钠电池不存在环境污染问题，钠电 池将加速两轮车、后备电源、启停电源的无铅化。 图表 17 铅酸电池、钠电池、锂电池的能量密度和体积对比 资料来源 中科海钠官网， 东方财富证券研究所 2.2.3.低速电动车性价比高，有望成为锂电池的有效补充 低速车市场中，钠 离子 电池性价比高，竞争力凸显。 在低速电动车市场上， 锂电池市占率逐年提升，但成本居高不下。低速车市场对能量密度要求不高， 钠离子电池的性能足够满足低速电动车的需求，同时成本优势突出，性价比高 于锂电池。同时，钠电池综合性能高于铅酸电池，对环境的污染影响低于铅酸 电池，未来在低速车市场，有望成了锂电池的有效补充。 宁德时代发布的 AB 混合集成方案，拓展动力电池应用场景。 钠电池在动 力电池应用上具有能量密度上的短板，但其高功率和低温性能优势 明显。 宁德 时代在第一代钠离子发布会上创造性地提出了 AB 电池解决方案，将钠离子电 池和锂离子电池按一定比例混搭后集成到 同一个电池系统中，通过 BMS 精准算 法进行不同电池体系的均衡控制，兼采所长 ， 拓展了钠离子电池在动力电池领 域的应用场景。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 14 [Table_yemei] 电气设备行业专题研究 图表 18 宁德时代 AB 混合集成电池解决方案 资料来源 宁德时代官网， 东方财富证券研究所 2.3.市场空间测算 2025 年 超 100 GWh 空间 根据上文分析，我们提出以下关键假设 （ 1）国内两轮车市场 两轮车销量 2022 年、 2023 年大量城市新国标过渡期结束，两轮电 动车迎来换购小高峰， 2023、 2024 年维持 15的销量增速，随后每年以 5增长 。 钠电池渗透率 两轮车领域对电池要求相对较低、带电量不高，钠电池率先 在两轮车上使用，我们预计 2023-2025 年钠电池在两轮车市场的渗透率分别为 1.5、 10、 25。 （ 2）国内 A00 低速车市场 低速车销量 上半年动力 电池成本暴涨， A00 级电动车 本