2023年能源金屬行業(yè)研究報告

2023年能源金屬行業(yè)研究報告1、新型儲能勢在必行1.1、儲能接棒電動車，大規(guī)模需求增長在即2021年，全球能源短缺與各國能源轉(zhuǎn)型相互伴隨，竭力協(xié)調(diào)統(tǒng)籌能源綠色低碳發(fā)展與供應(yīng)。為應(yīng)對氣候變化等，各國紛紛提出更積極的碳排放目標(biāo)，并制定和實施了一系列的戰(zhàn)略和措施；能源產(chǎn)業(yè)相關(guān)的支持政策也陸續(xù)出臺，國家能源結(jié)構(gòu)得到調(diào)整和優(yōu)化，能源安全問題更成為焦點；各國政府面對能源短缺和價格上漲等難題，通過限價、補貼、減稅等舉措盡可能減少能源供需矛盾及價格攀升對經(jīng)濟和生活造成的影響。截至2022年4月20日，全球超過130個國家和地區(qū)提出了凈零排放或碳中和的目標(biāo)，歐盟、英美、俄羅斯、日韓等在2021年相繼出臺碳達(dá)峰、碳中和的行動計劃，加快廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革的步伐。在世界各國提出碳中和、碳達(dá)峰的目標(biāo)背景下，全球碳市場建設(shè)進(jìn)入加速期，碳市場的逐步成熟、碳價的不斷上漲已經(jīng)成為各行各業(yè)加大投資清潔技術(shù)的主要推動力。為實現(xiàn)減排目標(biāo)，大力發(fā)展可再生能源是實現(xiàn)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的重要路徑，也是世界各國的共識，中國也在“十四五”規(guī)劃中著重強調(diào)了實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要性。國家發(fā)展改革委、國家能源局等九部門2021年10月21日聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》錨定碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，要求大力提高可再生能源比例。一方面，需要減少化石能源的使用，同時使工業(yè)、交通、供熱等各領(lǐng)域的電氣化水平進(jìn)一步提高，2025年可再生能源年發(fā)電量達(dá)到3.3萬億千瓦時左右，提升終端用能低碳化電氣化水平，積極推動新能源汽車在城市公交等領(lǐng)域的應(yīng)用，到2025年，新能源車新車銷量占比達(dá)20%左右；另一方面，在電力結(jié)構(gòu)中，需要用光伏、風(fēng)電等可再生能源逐漸取代傳統(tǒng)的火電：重點部署城鎮(zhèn)屋頂光伏行動、“光伏+”綜合利用行動等九大行動，實現(xiàn)多渠道儲能。相比于傳統(tǒng)火電，新能源資源無枯竭危險、安全可靠、對環(huán)境無污染等優(yōu)點，讓新能源發(fā)電日益興起。隨著光伏、風(fēng)電比例的逐步提高，電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題也隨之而來。光伏發(fā)電主要是利用太陽光進(jìn)行發(fā)電,因而受天氣影響較大。與光伏發(fā)電因晝夜差異和短時波動存在更為明顯的峰谷特性不同，風(fēng)電消納匹配性較差，可能存在連續(xù)數(shù)天大風(fēng)或無風(fēng)天氣的情況。截至2021年底，我國火電量占比為71.1%，水電占比14.6%，核電占比5.0%。風(fēng)電、光伏較5年前增長明顯，分別占全國發(fā)電量的7.0%/2.3%。2021年7月，國家能源局曾發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》（簡稱“《意見》”），文件提出到2025年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，《意見》中指出“建立電網(wǎng)側(cè)獨立儲能電站容量電價機制、研究探索將電網(wǎng)替代性儲能設(shè)施成本收益納入輸配電價回收”。故建立健全的儲能價格機制以及有效的“新能源+儲能”項目機制將成為未來破局關(guān)鍵。通過“削峰填谷”，電網(wǎng)需要的發(fā)電設(shè)備調(diào)峰容量小，從而可以提高發(fā)電設(shè)備的利用率，對電網(wǎng)的安全運行及經(jīng)濟效益都有益。1.2、新型儲能迎風(fēng)而起，為雙碳目標(biāo)貢獻(xiàn)力量2022年截止11月底，共有20余省份的光伏及風(fēng)力發(fā)電要求配置儲能，配置比例基本不低于10%，其中河南、陜西部分要求達(dá)到20%。配置時間大部分為2h。在《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2022》中，據(jù)CNESA預(yù)測，在政策執(zhí)行、成本下降、技術(shù)改進(jìn)等因素未達(dá)到預(yù)期的保守場景下，我國2026年新型儲能累計規(guī)模將達(dá)到48.5GW，市場將呈現(xiàn)穩(wěn)步、快速增長的趨勢，2022-2026年的復(fù)合年均增長率（CAGR）為53.3%；在儲能規(guī)劃目標(biāo)順利實現(xiàn)的理想情形下，預(yù)計2026年我國新型儲能累計規(guī)模將達(dá)到79.5GW，這意味著2022至2026年期間，新型儲能將保持年均69.2%的復(fù)合增長率持續(xù)高速增長。傳統(tǒng)儲能應(yīng)用廣泛，但其劣勢不可忽略。目前傳統(tǒng)儲能是儲能市場中最主要的儲能形式，其中抽水蓄能是最成熟、效率最高的儲能技術(shù)，是當(dāng)前大規(guī)模解決電力系統(tǒng)峰谷困難的主要途徑，應(yīng)用廣泛，占了全球70%以上。它儲存能量大，能量釋放持續(xù)時間長，技術(shù)成熟可靠。2021年8月國家能源局綜合司印發(fā)關(guān)于征求對《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》提出到2035年我國抽水蓄能裝機規(guī)模將增加到300GW。但抽水蓄能選址困難，極其依賴地勢;投資周期較長，損耗較高。針對傳統(tǒng)儲能的不足之處，國家能源局2022年6月24日在《提升新型儲能建設(shè)水平》中提出“新型儲能具有響應(yīng)快、配置靈活、建設(shè)周期短等優(yōu)勢，可在新能源比重不斷提高的新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，是實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐?！备鶕?jù)CNESA于2022年4月發(fā)布的《2022年儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》，截至2021年底，已投運的全球儲能項目累計裝機規(guī)模為209.4GW，同比增長9%。其中，規(guī)模最大的是抽水儲能，累計裝機規(guī)模約180.5GW，占比86.2%，較2020年底下降4.1個百分點。新型儲能（除抽水蓄能和熔融鹽儲熱儲能以外的儲能方式，包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池、壓縮空氣、液流電池、超級電容和飛輪儲能等）累計裝機規(guī)模為25.4GW，同比增長67.7%，占比12.2%。新型儲能中，鋰離子電池仍占據(jù)主導(dǎo)地位，累計裝機規(guī)模占比達(dá)90.9%；壓縮空氣儲能占比2.3%，鉛蓄電池占比2.2%；鈉硫電池占比2.0%；液流電池占比為0.6%。2021年底，中國儲能累計裝機規(guī)模46.1GW，位居全球第一。其中，抽水蓄能裝機規(guī)模39.8GW，占比86.3%；新型儲能累計裝機規(guī)模達(dá)5729.7MW，占比12.5%，熔融鹽儲熱累計占比1.2%。新型儲能裝機中，鋰離子電池累計裝機規(guī)模占比89.6%，鉛蓄電池累計裝機規(guī)模占比5.9%，壓縮空氣儲能占比3.2%，液流電池占比0.9%，其他其他電化學(xué)儲能（超級電容、飛輪儲能）合計占比0.4%。新型儲能未來市場空間可期，電化學(xué)儲能、超級電容器未來幾年將迎飛速增長。（1）電化學(xué)儲能在理想狀態(tài)下，“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)對儲能行業(yè)是巨大的利好。如果能有穩(wěn)定的盈利模式，在“十四五”后期，電化學(xué)儲能將再形成一輪高增長。（2）超級電容器與傳統(tǒng)電容相比，超級電容器具有達(dá)到法拉級別的超大電容量、較高的能量、較寬的工作溫度范圍，以及較長的使用壽命，充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)十萬次以上，而且能快速充放電，不需要維護等特性。正因為這些優(yōu)良特性，超級電容器發(fā)展迅速。更重要的是超級電容器的發(fā)展完全是自發(fā)的市場行為，沒有政策補貼強行推廣。據(jù)QYResearch統(tǒng)計，2021年全球超級電容器銷售額達(dá)到12億美元，預(yù)計到2028年將達(dá)到58億美元，CAGR24.3%。過去幾年，超級電容器在中國市場增長較快，根據(jù)沙利文數(shù)據(jù)顯示，2012年至2018年間，中國超級電容器市場規(guī)模從16.3億元快速增長至120.0億元。2016年至2019年，中國超級電容器市場增速雖有放緩，但增長速度仍處于較高水平。未來隨著電網(wǎng)、軌道交通、消費電子等下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Τ夒娙輵?yīng)用的增長，中國的超級電容器市場將繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢，據(jù)中商研究院預(yù)計，到2026年中國超級電容器市場規(guī)模有望超過300億元。1.3、鈉電池：成本優(yōu)勢顯著，優(yōu)先看好電池和負(fù)極硬碳環(huán)節(jié)1.3.1、鈉電池成本優(yōu)勢明顯，有望替代鋰電池隨著新型儲能的持續(xù)滲透，資源豐富、成本低廉、能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長、維護費用低的鈉離子電池備受關(guān)注。同時多項行業(yè)政策的出臺助力鈉電池的發(fā)展。與鋰離子電池工作原理相似，鈉離子電池是主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來工作，以鈉離子嵌入化合物作為正極材料的一種可二次充電的電化學(xué)鈉離子電池。鈉離子電池研究在近十年內(nèi)突飛猛進(jìn)。2022年1月《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中，鈉電池被列在各類儲能技術(shù)的首位。鈉離子電池在地殼中豐度較高且成本更低廉。根據(jù)2020年3月容曉暉發(fā)布的論文《從基礎(chǔ)研究到工程化探索》，鋰電池原料成本為0.43元/Wh，鈉離子電池原料成本為0.29元/Wh，較鋰電池成本低32.6%。雖然鈉電池核心的能量密度及循環(huán)壽命指標(biāo)均弱于鋰電池，但其成本優(yōu)勢仍使其在儲能等下游應(yīng)用場景具有較高經(jīng)濟性。根據(jù)2022年6月胡勇勝等《鈉離子電池儲能技術(shù)及經(jīng)濟性分析》一文中的結(jié)論，以鉛蓄電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池和鈉離子電池儲能為例，采用模型計算各類電池在調(diào)峰應(yīng)用場景下的全生命周期度電成本，在計及電力損耗的情況下，鈉電池的度電成本上限分別較鉛蓄電池、磷酸鐵鋰電池以及三元鋰電池低52.2%、32.4%、54.3%。1.3.2、正極材料國內(nèi)的正極材料由于產(chǎn)業(yè)體系在商業(yè)化初期，競爭格局還需繼續(xù)跟蹤，相關(guān)龍頭企業(yè)仍然具有先發(fā)優(yōu)勢。目前三大類正極材料均有企業(yè)布局，從目前的研發(fā)情況來看，層狀氧化物成為主流的可能性較高，它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差、循環(huán)性能不佳的缺點有望隨著大批量實驗進(jìn)行得到迅速改善。層狀氧化物是目前最成熟的正極材料，制備工藝工序也與三元材料有一定共通之處，包括前驅(qū)體以及固相化合成技術(shù)。1.3.3、負(fù)極材料由于鈉離子的原子半徑較鋰離子更大，鈉離子無法在石墨負(fù)極材料處進(jìn)行高效率的脫嵌，因此尋找合適的儲鈉負(fù)極材料至關(guān)重要。鈉離子電池負(fù)極材料主要有無定形碳類、合金類、過渡金屬氧化物等。其中合金類容量較高但循環(huán)性能和倍率性能不佳；過渡金屬氧化物容量較低；無定形碳可逆容量和循環(huán)性能優(yōu)良，控制成本后有望實現(xiàn)商業(yè)化。無定形碳材料主要分為硬碳和軟碳兩種。硬碳材料克容量高，但成本高昂；軟碳材料克容量低，但可以無煙煤作為前驅(qū)體，具有性價比優(yōu)勢，無煙煤可達(dá)到150-300Ah/元，性價比高于其他前驅(qū)體。中國科學(xué)院物理研究所采用無煙煤作為前驅(qū)體，通過簡單的粉碎和一步碳化得到一種具有優(yōu)異儲鈉性能的碳負(fù)極材料。裂解無煙煤得到的軟碳材料，在1600°C以下仍具有較高的無序度，產(chǎn)碳率高達(dá)90%，儲鈉容量達(dá)到220mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異，性能優(yōu)于來自于瀝青的軟碳材料。此外，根據(jù)北京化工大學(xué)徐斌在《鈉離子電池硬碳負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控》中提及，將無煙煤通過濃硫酸氧化處理，在無煙煤分子表面引入更多的含氧官能團，提高與蔗糖的交聯(lián)活性，構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其電化學(xué)性能克容量可達(dá)到325mAH/g，首效84.5%。除了中科海鈉之外，目前國內(nèi)對鈉離子電池負(fù)極進(jìn)行布局的企業(yè)還是以鋰電池負(fù)極企業(yè)為主，且技術(shù)路線也基本上是硬碳負(fù)極。1.3.4、電解液除了電池正負(fù)極以外，電解液也是電池中不可或缺的重要組成部分。由于電池正負(fù)極互相絕緣，沒有電解液就不能形成電流回路，電解液在正負(fù)極之間起到離子傳導(dǎo)的作用，是電池獲得高電壓、高能量密度的保證。目前電解液在體系中除了要起到離子傳導(dǎo)的作用之外，也有學(xué)者正在進(jìn)行利用電解液改性、補鈉、改善電池界面的研究。如前所述，作為載流子，鈉離子與鋰離子具有較高的化學(xué)相似性，因此鈉離子電池的電解液溶劑體系也與鋰離子電池較為類似，以液體電解質(zhì)為主流；而在液體電解質(zhì)中，水系電解液雖有低成本、環(huán)境友好的優(yōu)勢，但由于其較為有限的電化學(xué)窗口，在大能量密度和高功率密度條件下應(yīng)用受限；與之相比，有機電解液可以通過選用不同的溶劑、控制鈉鹽濃度來提升其電化學(xué)窗口。目前美國的NatronEnergy公司選用水系電解液，其他部分鈉電池代表企業(yè)采用有機電解液體系。在溶質(zhì)選擇方面以鈉鹽為主，分為無機鈉鹽與有機鈉鹽。無機鈉鹽有六氟磷酸鈉、高磷酸鈉等；有機鈉鹽包含氟磺酸類鈉鹽、氟磺酰亞胺類鈉鹽等。目前六氟磷酸鈉受到更多企業(yè)青睞，也是最有希望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的鈉鹽，六氟磷酸鈉擁有優(yōu)秀的穩(wěn)定性，價格也相對便宜，制備工藝也與鋰離子電池中使用的六氟磷酸鋰類似。1.3.5、集流體材料——鋁箔由于鋁制集流體在低電位下易與鋰發(fā)生合金化反應(yīng)，從而影響電池的整體性能，鋰電池負(fù)極只能使用銅箔；而鈉電池則可以在正極負(fù)極都使用鋁箔。根據(jù)鑫鑼咨詢，當(dāng)前每GWh三元電池需要電池鋁箔300-450噸，每GWh磷酸鐵鋰電池需要電池鋁箔400-600噸。由于鈉電池正負(fù)極集流體均采用鋁箔，且負(fù)極集流體對鋁箔的需求量高于正極，每GWh鈉電池需要鋁箔700-1000噸，用量是鋰電池的2倍以上。由于電池鋁箔相較于普通鋁箔技術(shù)壁壘深厚，國內(nèi)布局較早的企業(yè)具備先發(fā)優(yōu)勢。2020年行業(yè)集中度較高，CR3達(dá)到78%。受益于鋰電池、鈉電池對電池鋁箔需求的拉動+電池鋁箔高毛利的特征，國內(nèi)包括鼎勝新材、南山鋁業(yè)、東陽光、萬順新材等均開始布局或擴產(chǎn)電池鋁箔。1.3.6、彈性測算鈉電池的正極材料、負(fù)極材料以及電解液體系與鋰電區(qū)別較大，但上市公司重合度高。由于部分公司未披露實際鈉電池相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)劃數(shù)據(jù)，我們用1GWh鈉電池需求測算對各個上市公司的拉動以及對行業(yè)的拉動。假設(shè)各個上市公司能完成1GWh鈉電池以及對應(yīng)供應(yīng)材料的產(chǎn)線并產(chǎn)生收入，對標(biāo)2023年WIND一致預(yù)期對應(yīng)行業(yè)的市銷率，根據(jù)變化市值的比例進(jìn)行排序，優(yōu)先看好電池板塊和負(fù)極板塊的投資機會。1.4、釩電池：產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，看好電解液和質(zhì)子交換膜我們在全釩液流電池行業(yè)的三篇系列報告中已經(jīng)系統(tǒng)闡述了全釩液流電池的優(yōu)缺點、市場空間、產(chǎn)業(yè)鏈上下游情況。2022年是釩電池加速發(fā)展的一年。年初以來，全釩液流電池的項目規(guī)模迅速增長。由大連融科承建的首個國家級全釩液流電池示范項目的一期100MW/400MWh已進(jìn)入并網(wǎng)最后階段，并將于10月中旬正式投入使用。我們認(rèn)為2023年全釩液流電池將進(jìn)入加速落地階段，后續(xù)將加速拉動對產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的需求，我們重點看好電解液和質(zhì)子交換膜兩個環(huán)節(jié)。1.4.1、各地釩電池項目加速上馬2022年以來，在儲能整個市場高速增長的背景下，全釩液流電池項目發(fā)展的進(jìn)度也大幅超預(yù)期。2022年1-10月期間，包括備案、開工、在建、中標(biāo)、招標(biāo)等的全釩液流電池項目規(guī)模合計已達(dá)1.3GW/5.4GWh。其中，已經(jīng)開工、中標(biāo)和在建的項目合計超過2.0GWh，預(yù)計將于2023年逐步落地。1.4.2、投資機會：看好電解液和質(zhì)子交換膜目前產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展較為初期，多數(shù)環(huán)節(jié)由釩電池生產(chǎn)企業(yè)自行完成，主要形成了上游五氧化二釩的原料生產(chǎn)，中游各部件的配套和下游整裝生產(chǎn)三大環(huán)節(jié)。主要的公司情況如下：（1）上游：上游主要為電解液原料五氧化二釩的生產(chǎn)，包括釩鈦股份、河鋼股份、川威集團、龍佰集團等。（2）中游：電解液生產(chǎn)企業(yè)主要有大連博融（大連融科子公司）、湖南銀峰、河鋼股份等。電堆目前多數(shù)由釩電池生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部供應(yīng)，主要包括大連融科等釩電池企業(yè)；其中，質(zhì)子交換膜生產(chǎn)企業(yè)主要有科慕（原杜邦）、東岳集團、蘇州科潤等；電極生產(chǎn)企業(yè)包括遼寧金谷等。其他的則為電控、電子系統(tǒng)以及儲存罐等工程物件生產(chǎn)企業(yè)。（3）下游：釩電池生產(chǎn)企業(yè)包括大連融科、北京普能、偉力得、武漢南瑞（國網(wǎng)英大）、上海電氣等。電解液：成本占比約一半，2025年對釩需求拉動約50%電解液是釩電池的關(guān)鍵材料，不同于鋰離子電池，釩電池電解液直接充當(dāng)電池系統(tǒng)的正負(fù)極。電池的正極電解液為含有四價和五價釩離子的硫酸溶液，負(fù)極電解液為含有二價和三價釩離子的硫酸溶液。全釩液流電池的電解液是通過硫酸/鹽酸和五氧化二釩混合得到高濃度的含釩溶液，再通過配方配制獲得。全釩液流電池的功率和容量相互獨立，功率由電堆的規(guī)格和數(shù)量決定，容量由電解液的濃度和體積決定。當(dāng)功率一定時，要增加儲能容量（充放電時長），只需提高電解液體積、濃度即可，液流電池單位增加的成本低于其他系統(tǒng)電池。據(jù)大連化物所的張華民2022年6月發(fā)表的《全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展》測算，1Kwh電解液需要8kg高純度的五氧化二釩。張華民在《全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲能時長系統(tǒng)的價格分析及展望》中測算了不同儲能時長的全釩液流電池儲能系統(tǒng)價格（融科儲能2021年第三季度兆瓦級全釩液流電池儲能系統(tǒng)價格）。除電解液以外的電池儲能系統(tǒng)市場價格為6000元/kW，五氧化二釩10萬元/噸時，電解液的價格約1500元/kWh。當(dāng)儲能時長為1小時，儲能系統(tǒng)價格為7500元/kwh。若儲能時長為4小時，儲能系統(tǒng)價格為3000元/kWh（非電解液部分系統(tǒng)成本按4小時分?jǐn)偅瑑δ芟到y(tǒng)價格為1500元/kWh，占比50%；電解液價格1500元/kwh，占比50%）。若儲能時長增至8小時，儲能系統(tǒng)價格為2250元/kwh。儲能時長越長，單位成本越低。五氧化二釩主要來源于釩鈦磁鐵礦、石煤提釩、廢催化劑原料等，目前國內(nèi)主流的提釩方式是從釩鈦磁鐵礦煉鋼過程中產(chǎn)生的釩渣中提取五氧化二釩（2020年占比約87%）。從事上游釩制品生產(chǎn)的公司包括釩鈦股份、河鋼股份等。據(jù)百川盈孚，國內(nèi)釩產(chǎn)品產(chǎn)能合計17.14萬噸（2021年底），釩產(chǎn)品生產(chǎn)的前十大企業(yè)分別是釩鈦股份、承德釩鈦、成渝釩鈦、承德建龍、四川德勝釩鈦、達(dá)鋼集團、五洲礦業(yè)、玉典釩業(yè)、虹京實業(yè)、宏發(fā)釩業(yè)。其中釩鈦股份擁有4萬噸五氧化二釩產(chǎn)能，河鋼股份旗下的承德釩鈦擁有釩產(chǎn)品折2.2萬噸產(chǎn)能。釩電池對五氧化二釩需求拉動的市場空間測算我們在已外發(fā)報告《釩電池產(chǎn)業(yè)鏈研究：電解液和質(zhì)子交換膜有望充分受益——釩電池系列報告三》中對五氧化二釩需求進(jìn)行了測算。2025年釩電池拉動的五氧化二釩需求分別為6.1萬噸（悲觀）和12.9萬噸（樂觀），假設(shè)五氧化二釩價格穩(wěn)定在10萬元/噸，對應(yīng)市場規(guī)模分別為61億元和129億元。質(zhì)子交換膜：電堆主要部件，2025年市場空間約30-64億元電堆是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場所，集成了電極、隔膜、雙極板等材料組件，其密封設(shè)計、組裝工藝等對于電池的可靠性、功率密度以及整體成本都有著至關(guān)重要的影響。電堆的主要結(jié)構(gòu)包括質(zhì)子交換膜、電極、雙極板、銅集流板、液流框、端板及連接件等，其中質(zhì)子交換膜、電極、雙極板為主要的構(gòu)成部分。質(zhì)子交換膜是電堆的重要組成部分，其作用是允許氫離子通過的同時，阻止正負(fù)極電解液中不同價態(tài)的釩離子的混合。理想的質(zhì)子交換膜應(yīng)該擁有高物理化學(xué)穩(wěn)定性、低膜電阻、釩離子選擇性高、高質(zhì)子電導(dǎo)率、低水滲透率和低成本的特點。按照離子交換團不同，釩電池質(zhì)子交換膜可分為非離子導(dǎo)電膜（多空結(jié)構(gòu)）和離子導(dǎo)電膜；按照化學(xué)成分不同，釩電池質(zhì)子交換膜可以分為含氟類質(zhì)子交換膜、非氟類質(zhì)子交換膜。全氟類質(zhì)子交換膜是最早產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于液流電池的商用膜，現(xiàn)在主流的全氟磺酸膜（PFSA）由聚四氟乙烯（PTFE）的主鏈和全氟乙烯基醚的磺酸基構(gòu)成，共同形成親疏水分離結(jié)構(gòu)，并且可在強酸強堿中穩(wěn)定存在。在離子交換膜方面，目前全球釩電池主要使用的是科慕（原美國杜邦公司，于2015年7月與杜邦公司完成拆分）的Nafion全氟磺酸樹脂交換膜，Nafion薄膜以磺酸基團為交換基團，作為全釩氧化還原液流電池的標(biāo)準(zhǔn)隔膜，其在電解液中的穩(wěn)定性高，但價格昂貴。目前，國內(nèi)的江蘇科潤新材料、東岳集團、億華通旗下的上海神力、中科院大連化物所、國潤儲能等都自主創(chuàng)新開發(fā)了更低成本的膜，其中江蘇科潤新材料和東岳集團為專業(yè)膜生產(chǎn)商。據(jù)高工氫電統(tǒng)計，國內(nèi)市場仍以科慕的全氟磺酸樹脂膜為主要應(yīng)用產(chǎn)品，其出貨量市場占有率為77%；而國產(chǎn)的液流電池質(zhì)子交換膜市場占有率為23%，其中，國內(nèi)出貨量靠前的企業(yè)為江蘇科潤新材料和東岳未來氫能。釩電池拉動的質(zhì)子交換膜市場空間測算我們在已外發(fā)報告《釩電池產(chǎn)業(yè)鏈研究：電解液和質(zhì)子交換膜有望充分受益——釩電池系列報告三》中對質(zhì)子交換膜的需求進(jìn)行了測算。2025年釩電池拉動的質(zhì)子交換膜需求分別為152萬平方米（悲觀）和320萬平方米（樂觀），假設(shè)2025年質(zhì)子交換膜單價降至2000元/m2，對應(yīng)質(zhì)子交換膜市場規(guī)模分別為30.4億元和64億元。2、新能源汽車持續(xù)放量，鋰鈷稀土景氣度高位震蕩根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)，中國2022年1-10月份新能源汽車產(chǎn)量547.74萬輛，同比增長+114.2%。2022年1~10月國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量滲透率達(dá)到24.6%，同比+12.2Pct。2022年10月份中國新能源汽車產(chǎn)量76.2萬輛，環(huán)比+1%，同比+92%。10月國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)量滲透率達(dá)到29.3%，環(huán)比+1.1Pct。2.1、鋰——鋰礦戰(zhàn)略資源屬性凸顯，預(yù)計鋰價2023年仍處于高位震蕩2021年全球下游鋰鹽的需求量分布：電池74%、陶瓷和玻璃14%、潤滑脂3%、連鑄2%、聚合物2%、空調(diào)1%、其他4%?？梢灶A(yù)見的是，隨著新能源汽車的普及，鋰作為動力電池至關(guān)重要的原材料，鋰資源的需求也會一直上升。由于鋰行業(yè)的高景氣度，今年各大鋰礦、鹽湖或云母廠商紛紛宣布進(jìn)一步的擴產(chǎn)計劃。根據(jù)我們的測算，2025年全球鋰資源供給將達(dá)到193.4萬噸碳酸鋰當(dāng)量（LCE）,2021年-2025年CAGR38.0%。預(yù)計2023年較2022年產(chǎn)量增加37.7萬噸LCE。根據(jù)我們的測算，2023年主要供給增量仍來自南美鹽湖和澳洲礦山，分別占整體增量的34.4%和21.7%。南美鹽湖以SQM為例宣布了較為激進(jìn)的擴產(chǎn)計劃，計劃2022年底投產(chǎn)18萬噸碳酸鋰以及3萬噸氫氧化鋰的產(chǎn)能，2023年擴產(chǎn)至21萬噸碳酸鋰和4萬噸氫氧化鋰產(chǎn)能；此外非洲礦山、國內(nèi)資源均有增量。受益于各國政策的推進(jìn)，我們預(yù)測2025年全球電動車銷量有望突破2500萬輛，對應(yīng)電動車滲透率27%。綜合考慮電動車、儲能、3C電子消費以及傳統(tǒng)工業(yè)下游的需求，預(yù)計2025年全球鋰需求量為182.6萬噸LCE，2021年-2025年CAGR37.6%。我們預(yù)計2022年為鋰資源供應(yīng)最為緊張的一年，2023年處于緊平衡，隨著全球范圍新增產(chǎn)能的不斷釋放，2024年后鋰行業(yè)有望重新回歸供需平衡。多重因素仍可能導(dǎo)致鋰礦供給不及預(yù)期。公司公告的投產(chǎn)時間有可能偏樂觀，實際進(jìn)展可能低于預(yù)期。礦山資源的審批流程、新工藝的工程化、地緣政治因素影響以及疫情擾動都會增加項目投產(chǎn)的不確定性。鋰的提取類型主要有鹽湖提鋰、礦石提鋰和云母提鋰，產(chǎn)能不但受到各種鋰載體的資源稟賦的限制，而且還會受到提取工藝、提取周期、產(chǎn)地等因素的影響。由于鹽湖的形成會受到地質(zhì)、地理及氣候的影響，我國鹽湖大多分布于青海、甘肅和西藏等地區(qū)，地處偏遠(yuǎn)且基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，不但需要加大前期資金投入，并且還存在著曬鹵周期長、技術(shù)工藝不具有普適性（不同鹽湖含有的雜質(zhì)不同，化學(xué)成分復(fù)雜）等特點，阻礙產(chǎn)量提升，限制鹽湖提鋰的整體收率。礦石提鋰歷史悠久，技術(shù)相對更加成熟，主要原料是鋰輝石精礦，原料的化學(xué)組成相對比較穩(wěn)定且單一，提取工藝易于操作、控制及復(fù)制推廣，比較容易制備高純度鋰產(chǎn)品，但同時也存在著從礦石中提取制備工業(yè)級碳酸鋰的成本要高于鹽湖提鋰的問題。云母提鋰的問題在于鋰云母的成分復(fù)雜、品味較低，造成鋰的提煉難度高。但是，隨著硫酸鹽焙燒法、固氟工藝及沉鋰工藝等技術(shù)的投入使用，可以有效地降低碳酸鋰的生產(chǎn)成本，但是大量廢渣的處理問題仍有待解決。各類礦山開采流程復(fù)雜，開采周期較長，因此上游礦山產(chǎn)能投放的增速往往不及下游需求快速的增長。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)普爾全球市場財智PaulManalo的文章，其梳理了2010年至2019年間全球最大的35個礦山，從發(fā)現(xiàn)到投產(chǎn)的平均所需時間為16.9年，其中最短的為6年，最長的為32年。需求仍存新增長點，電動車仍有更安全、續(xù)航更長的發(fā)展趨勢，未來固態(tài)電池技術(shù)的加持下，度電鋰的需求量翻倍；卡車電動化的推進(jìn)也會提升整體單車帶電量：特斯拉純電卡車Semi已于今年12月1日交付給百事可樂，這標(biāo)志著特斯拉的純電重卡車型進(jìn)入商業(yè)化量產(chǎn)階段。隨著這款具有優(yōu)化風(fēng)阻、20s加速到60mph、單次充電續(xù)航300~500英里等性能的純電卡車面世，新能源汽車不再局限于轎車、客車等常規(guī)應(yīng)用車型，電動車未來的應(yīng)用場景進(jìn)一步擴展，鋰的使用需求也會與日俱增。固態(tài)電池中鋰同樣也是主元素不變。目前商業(yè)化的鋰離子電池中主要是采用碳酸酯基有機液態(tài)電解液，其優(yōu)點是與電極材料浸潤性好從而保證電極材料的充分利用，同時它在室溫下有較高的離子電導(dǎo)率（＞10mS/cm）。但是這些有機液體化合物具有揮發(fā)性高、易泄露和易燃的安全隱患，導(dǎo)致了很多的火災(zāi)和爆炸；并且，液體電解質(zhì)容易導(dǎo)致鋰枝晶的形成，從而造成短路和熱失控，也會造成嚴(yán)重的安全隱患。固態(tài)電解質(zhì)具有較好熱穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性，能夠有效提高二次電池體系的安全性。固態(tài)電池將現(xiàn)有鋰電池的電解液轉(zhuǎn)為固態(tài)的電解質(zhì)，正極仍可沿用目前的LFP、三元材料體系；負(fù)極也在向理論容量更高、氧化還原電位更低的鋰金屬發(fā)展，因此固態(tài)電池的鋰元素仍是必須使用到的元素，根據(jù)雅寶投資者公告，固態(tài)電池單度電耗鋰量將較現(xiàn)有鋰電池體系翻倍。2.2、鈷——預(yù)計2022-2023年供需緊平衡，2024年后新增鈷礦有限加劇供應(yīng)短缺需求端，2021年鈷的全球下游分布主要為：電池（消費電池+動力電池，合計67%）、高溫合金（7%）、硬質(zhì)合金（7%）、聚酯纖維（4%）、陶瓷（3%）和其他（5%）。行情回顧：2022年1-3月鈷類產(chǎn)品價格略微上漲，4~7月顯著下跌，進(jìn)入8月份有所回升，9月和10月持續(xù)震蕩。截至11月25日，電解鈷價格為35.30萬元/噸，年內(nèi)最低價格為31.9萬元/噸，年內(nèi)最高價格為57.50萬元/噸。截止11月22日，硫酸鈷價格為5.93萬元/噸，年內(nèi)最低價格為5.45萬元/噸，年內(nèi)最高價格12萬元/噸；四氧化三鈷價格為23.8萬元/噸，年內(nèi)最低價格為21.75萬元/噸，年內(nèi)最高價格43.75萬元/噸。根據(jù)我們2022年6月13日外發(fā)的《鋰鈷稀土景氣度高位震蕩，新型電化學(xué)體系孕育生機———能源金屬2022年中期投資策略》中的測算，按照不同三元材料對應(yīng)單位鈷含量估算，2022-2025年動力電池領(lǐng)域鈷需求量分別為5.66、7.95、10.09和11.64萬噸（金屬噸）。（單Kwh用量的NCM523/622/811電池對應(yīng)鈷用量0.22/0.20/0.09kg）。預(yù)計2022-2025年全球鈷消費總量分別為18.0、20.8、23.4和25.2萬噸（金屬噸），同比增速分別為9.4%、15.6%、12.2%和8.1%。（其他領(lǐng)域假設(shè)：3C領(lǐng)域用鈷預(yù)計未來將維持-1%、5%、4%、4%增速，高溫合金維持1%、3%、2%、2%，硬質(zhì)合金維持-3%、2%、1%、1%的穩(wěn)定增速）。鈷維持供需緊平衡，2024年后短缺加劇。鈷礦未來新建/復(fù)產(chǎn)產(chǎn)能較大的主要有嘉能可（Mutanda于2021年底開始復(fù)產(chǎn)）、洛陽鉬業(yè)（擴產(chǎn)+Kisanfu投產(chǎn)）、歐亞資源（RTR產(chǎn)能爬坡）、莎琳那（Mutoshi產(chǎn)能爬坡）、萬寶（卡莫亞銅鈷礦、龐比銅鈷礦爬坡）、中色（迪茲瓦產(chǎn)能爬坡），以及印尼紅土鎳礦項目的副產(chǎn)鈷（包括華友、力勤、格林美等），2022-2025年鈷礦供給分別為18.8萬噸、21.4萬噸、23.1萬噸和24.0萬噸，同比增長24%、14%、8%和4%。對應(yīng)上述需求，