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四、锂电产业链发展特点
通常,一个国家的第二产业的发展,就生产方式而言由低到高大致会经历三个阶段:由劳动密集型到资本密集型再到技术密集型。一般来说,一个产业通常只具备其中一个类型的属性,所以,站在国家的高度,当经济发展到一定程度的时候,产业需要“腾笼换鸟”,这就是调整产业结构。锂电产业链是个特殊的产业,特殊之处有二:一是锂电产业已经由劳动密集型过渡到了资本密集型;二是锂电产业自始至终都是技术密集型,这也是它的市场得以持续不断扩大的根本原因。具体到企业,生存和发展需要持续依赖技术进步,否则就会被淘汰。这两点是锂电产业链发展最鲜明的特点。
前面已经提到,中国锂电产业链的崛起依靠的是“半手工半机械化”的“比亚迪模式”,这种模式非常适合当时中国劳动力丰富且相对廉价的社会特点,也非常契合当时的市场特点。当时锂离子电池只是在消费类电子产品市场应用。一般来说,一个消费终端产品只装配一只电池;笔记本电脑相对最复杂,一台电脑有4-6只电池。总体来说那时市场对电池的一致性要求不高,中国企业得以凭借低成本优势,依靠国人的勤劳和智慧迅速让锂电产业发展成为“三足鼎立”中的一足。
随着电动汽车时代的到来,主体应用场景发生了变化。一辆车装配的锂离子电池数量从几百只到数千只甚至上万只不等,这对电池的一致性要求很高,“半手工半机械化”的“比亚迪模式”已经不再适合,大规模、高程度的自动化生产就成了必须,这样,电池的生产方式就必须要从劳动密集型过渡到资本密集型。目前,中国电动汽车用动力锂离子电池的生产基本上实现了自动化,其中,CATL和比亚迪等领先企业生产设备的先进程度甚至超越了日韩锂电巨头。中国锂电产业总体上已成功转型成为资本密集型产业。
而将来以智能电网应用为代表的储能市场,一套储能系统的锂离子电池数量可能是数万只甚至数十万只,这对电池的一致性要求更高,需要更大规模、更高程度和更高效率的自动化生产,资本密集程度将进一步提升的同时,生产本身的科技含量也将进一步提升。
电池的一致性除了电池本身的生产要求大规模和自动化之外,也对所需各种材料的一致性提出了越来越高的要求,材料领域同样需要大规模、高程度的自动化生产,因此,材料行业也和电池一样正在逐渐发展成为一个重资产行业,资本密集程度在不断提升中。
锂电产业链技术密集型这个特点,贯穿着产业诞生和发展的始终。就最关键的锂离子电池能量密度指标而言,1990年索尼上市的第一只电池的能量密度不到120Wh/kg,现在高端手机用的锂离子电池能量密度普遍达到了250Wh/kg,而电动汽车用动力锂离子电池能量密度领先企业已经做到了300Wh/kg以上。电池能量密度的每一个微小进步,都需要产业链各环节齐心协力共同推动,在电动汽车高速发展的今天,这一特点体现得越来越明显。近两年中国政府推出的新能源汽车补贴政策,我们可以看到相关技术要求一年一个台阶在提升,等于是在要求企业的产品每年都需要有明显改进,否则就会被市场淘汰。这样,企业的生存和发展需要持续依赖技术进步。
科技部的数据显示,2017年全社会R&D支出(研发投入)大约1.76万亿元,占GDP比重为2.15%,超过欧盟15国2.1%的平均水平。真锂研究的跟踪显示,2017年锂电产业链主要企业的R&D支出占企业营收的比重,多数达到了4%以上的高水平。中国最大的锂离子电池企业CATL的招股说明书显示,该企业2017年上半年的R&D支出甚至占到其当期营收的10%以上,对应的研发团队人数高达3628人,大部分是硕士和博士学历。高研发投入带来的直接结果就是中国锂电产业的快速进步,中国企业在全球市场攻城略地,其中CATL的能力已经获得了欧洲车企巨头们的广泛认可,宝马、雷诺、大众、奔驰等LG化学和三星SDI的主要客户已经纷纷与CATL签署了巨额电池采购订单。可以预见,在中国政府持续不断的政策推动下,中国锂电产业链的技术密集型特点会日益强化。
另外,通过前面的分析,我们其实也可以看到,锂离子电池产品未来或将具备大宗商品的基本属性,和原油、有色金属、钢铁等一样,是广泛用于工农业生产和消费的大批量买卖的必须的物质商品。但是,与一般大宗商品显著不同的是锂离子电池需要越来越高的技术含量,这同时要求制造电池所需的材料、原材料以及相关的生产设备、检测设备等同样也要具备越来越高的技术含量。这样的一个大宗商品,是推动工农业生产和消费不断升级的基本元素。成为特殊的、有科技含量的大宗商品也将会是锂电产业发展的一个显著特点。
五、锂电产业链发展预测
在锂离子电池三大市场(消费类电子产品市场、交通工具电动化市场、工业&储能市场)中,以电动汽车为代表的交通工具电动化市场需求量2017年已经超越消费市场而成为最大市场。不难看到,未来几年锂电市场的需求增长将更加依赖电动汽车,之后,以智能电网为代表的储能市场会崛起,带给锂电产业链更大的需求增长空间。
2017年工信部、发改委、科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》(工信部联装【2017】53号,以下称《规划》)明确提出的中国新能源汽车发展目标是:2020年200万辆以上,2025年产销占比20%(对应700万辆)以上。新能源汽车目前几乎都是电动汽车,以此目标看,中国电动汽车市场的锂离子电池需求2020年或达100GWh以上,所有市场锂电需求合计将达183GWh,总产值将达1830亿元(以政府目标1元/Wh计),加上材料、原材料及相关设备产业等,锂电产业链(不含下游应用)各环节总产值合计将达到4000亿元以上。
(注:此预测作于2018年春节前后,实际情况显示,中国电动汽车市场锂电装机总量要明显高于当时预测)
预计到2025年,仅中国电动汽车市场锂离子电池需求就将达到350GWh(如果《规划》目标能够大致实现),这样,在考虑电池和材料售价逐步下降的情况下,中国市场整个锂电产业链(不含下游应用)各环节总产值合计可能将突破1万亿元。届时,储能市场或将全面爆发,继续为锂离子电池产业发展带来持续的、强劲的高增长动能。
在电池能量密度和成本方面,《规划》提出的目标是:到2020年,动力电池单体能量密度达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统能量密度力争达到260Wh/kg、成本降至1元/Wh以下。其中,系统能量密度目标如果实现,就将基本解决电动汽车“里程焦虑”问题,而成本目标能够实现,电动汽车就具备使用效益。两个目标如果都实现,电动汽车就会迎来一个没有补贴也能大发展的时代,同时,中国可能领导全球锂电发展乃至电动汽车发展潮流。真锂研究预计,成本目标届时普遍能够实现,而系统能量密度目标部分高端产品能够实现,普遍实现的时间可能会推后一至两年。
市场规模不断扩大的同时,随着能量密度和成本目标的不断推进,锂电产业链各环节的产业集中度也将不断提升。这将体现在企业数量和产业区域分布两方面。企业数量上,以车用动力锂离子电池为例,2017年开启了集中化进程,同时也是在洗牌,年底电池企业数量89家,较上年度减少了20家。真锂研究预计2018年将进一步减少30家,到2020年底或将只剩下20家左右,同时,幸存的每家企业的产能规模都会较目前有大幅度扩张。相关的各种材料及原材料方面同时也开启了集中化进程和洗牌进程,技术进步跟不上行业发展水平的企业的市场份额在萎缩,而技术领先企业的市场份额则在高速扩张,具体情况这里就不赘述。
新能源汽车高额补贴政策刺激了产业的快速发展,但也导致泥沙俱下。随着补贴政策对技术要求的逐步提高,落后企业日益难以为继。真锂研究认为,在2025年之前锂电产业将会有接连两波洗牌浪潮,目前是第一波,直接表现在市场份额的变化上,背后体现的是能力的差距,包括技术能力和制造能力。预计2020年之后会开启第二波洗牌浪潮,直接表现在技术变革上,背后体现的是对革新技术的拥有(或接受)和转化能力。可能的新技术有固态锂离子电池技术、包括富锂锰基材料在内的固溶体类正极材料技术等,有些新技术可能会带来生产方式的革命性变化。因此,目前这一波洗牌浪潮结束之后形成的锂电产业格局并不稳固。
区域分布方面,真锂研究认为,在中国范围内,锂电产业链确定将会向为数不多的几个地方高度集中。这主要受以下两个因素决定:一是产品技术开发需要的协同合作程度越来越高,甚至需要集中组团攻关,合作伙伴相距近,有利于协同开发;二是对于如何布局生产以降低成本,企业会越来越侧重于综合考量。企业选址的主要因素有:贴近市场或资源端以降低运输成本,选择生产要素(土地、人才、能源、资本等)价廉或易获取的地方以降低生产成本,对稳定的政策环境的期望,有利于企业抱团行进,对员工生活成本的考量等等。目前企业选址一般是侧重于某一两个因素,导致锂电产业格局相对分散,各种因素综合考量之后,一些区域将会脱颖而出。
对于锂电产业发展所需的资源,真锂研究认为,除了锂资源需求是确定的之外,其他资源需求都因为有可能被替代而存在或多或少的不确定性。近一年多来钴价的飙涨推动了高镍少钴正极材料的快速应用,而这终将推动无钴时代的提前到来;固态锂离子电池若实现商业化应用,则会压缩电解液和隔膜的生存空间,降低对石化资源的需求;等等。这种资源端需求可能存在的不确定性,增加了我们对未来锂电产业发展格局和技术发展趋势判断的难度,但这也给了后进者机会,让锂电的发展充满魅力。
六、结语
第四次工业革命可能已经来临。纵观历史,每一次的工业革命都会深刻影响到国家命运。18世纪60年代到19世纪40年代的第一次工业革命始于英国,以瓦特改良蒸汽机为标志,英国率先完成了从工场手工业向机器大工业生产的过渡,造就了“日不落帝国”的辉煌。19世纪下半叶到20世纪初的第二次工业革命始于美国,电力替代了蒸汽,工业生产更高效,规模也更大,美国由此取代了英国在国际上的地位。二战后人类进入到了以科技革命为代表的第三次工业革命,科技引发了互联网信息革命,并让工业生产变得更为复杂和先进,美国继续领先并发展成为超级国家,在全球格局中居支配地位。
而锂离子电池的大规模应用可能是第四次工业革命开启的标志。锂离子电池的应用推动了笔记本电脑的普及,使人类进入到移动工作时代,同时,锂离子电池也让移动通信终端实现了智能化,信息的发布和获取变得前所未有的迅速和便捷。目前如火如荼开展的汽车电动化浪潮让智能交通的前景变得日益清晰。不久的将来,电网基础设施乃至工业生产等可能皆会在锂离子电池的基础上陆续实现智能化,人类的生产和生活将进入更高阶形态。
对于中国来说,错过第一次工业革命让中国开始落后,国力开始走下坡路;错过第二次工业革命让中国的近代饱受西方列强欺凌,并最终引发日本发动全面侵华战争。改革开放让中国赶上了第三次工业革命的末班车,中国经济开启了持续高速增长的奇迹,综合国力大幅攀升,目前已仅次于美国而位居全球第二。现在,如果锂离子电池产业能够成功实现由大到强,那么,中国不仅将在电动汽车领域实现“弯道超车”,还可能在智能电网以及其他智能化领域取得领先,中国的未来将会更加光明。
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