锂离子电池之痛：铅酸电池仍成主流？
铅酸电池市场供求与变动分析锂电何时全面取代?
市场供求状况及其变动原因
随着国家相关产业的拉动和国外电池生产厂商在华投资增多,2005-2009年中国铅酸电池行业平均增长速度达到30%;中国目前是全球最大的铅酸蓄电池生产国和最大的铅酸蓄电池消耗国,2009年行业总产量1.2亿KVAh,占全世界铅酸蓄电池总产值约1/3;2009年中国铅酸蓄电池直接出口额12亿美元,中国成为世界上最大的铅酸蓄电池出口国,但由于受到金融危机的影响,铅酸蓄电池出口量同比减少40%左右。根据工信部统计,2010年铅酸蓄电池产量达到14,416.60万KVAh,同比增长17.3%,出口额也开始大幅回升。根据Wind资讯统计数据,2011年全国铅酸蓄电池产量为14,229.73万KVAh,同比下降1.3%;2012年,我国铅酸蓄电池累计产量17,486.22万KVAh,同比增长22.9%;2013年,我国铅酸蓄电池累计产量为20,502.74万KVAh,同比增长17.3%。
由于铅酸蓄电池与其它二次电源相比具有技术成熟、安全性高、循环再生利用率高、适用温带宽、电压稳定、组合一致性好及价格低廉等优势,因此,在“十二五”期间铅酸蓄电池在二次电源市场上仍然是处于主导地位。根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会的预测,2015年国内蓄电池市场的容量为1,500~1,600亿元人民币,国际蓄电池市场占有量为220~250亿元人民币,行业总产值为1,700~1,800亿元人民币。根据中国化学与物理电源协会编制的《中国化学与物理电源(电池)行业“十二五”发展规划》,2009年铅酸蓄电池销售收入760亿元,预计“十二五”期间铅酸蓄电池将保持15%的增速,2015年销售收入将达到1,760亿元。
“十二五”期间铅酸蓄电池市场需求的增长主要得益于下游产业的快速发展,而目前锂离子动力电池受制于正极材料的发展尚未能得到快速发展。汽车、电动自行车、手机、数码产品、笔记本计算机、玩具与电动工具等电池产品传统市场将继续快速增长,3G/4G网络建设加快,泛在网、物联网逐步进入商用,智能电网建设、三网融合的实施,太阳能、风能以及电动汽车等新能源产业的发展将给铅酸蓄电池产业带来巨大的市场需求。
(1)UPS电源需求
UPS电源是UninterruptablePowerSupply的英文缩写,即不间断电源,作为一种具有储能装置的电子交流变换系统,其基本功能是在市电中断供电时,能不间断供电,始终向负载提供高质量的交流电源,达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰、电噪音、补偿电压下陷、长期低压等因素干扰。
UPS电源系统按其应用领域可分为:信息设备用UPS电源系统和工业动力用UPS电源系统二个大类别。信息设备用UPS电源系统主要应用于:信息产业、IT行业、交通、金融行业、航空航天工业等计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的安全保护问题,其作为计算机信息系统、通讯系统、数据网络中心等的重要外设,在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网质量,防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害等方面是非常重要的。
工业动力用UPS电源系统主要应用于:工业动力设备行业电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、军事等领域。作为所有电力自动化工业系统设备、远方执行系统设备、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等的交、直流不间断电源设备,它的质量直接关系到电网的安全运行,是发电设备和输变电设备的“心脏”。
发行人所生产的阀控式密封铅酸蓄电池产品作为UPS电源系统储能装置中的二次电池,是UPS电源系统的重要部件。目前发行人是施耐德电气(SCHNEIDERELECTRIC)、INFORM、SUNLIGHT、艾默生(EMERSON)
等世界级UPS电源厂商和国内处于领先地位的科华科盛、科士达、易事特等UPS电源厂商的重要铅酸蓄电池供应商。
根据中国电子商会电源专业委员会《2009中国UPS电源行业研究与市场调查报告》,未来中国的基础建设以及通信行业的持续良好发展,会极大地刺激交通(轨道交通、公路交通、航运交通)行业、电力(输变电、发电)行业、能源(石油、石化、太阳能、风能)行业、通信(运营商、制造商)等几大重点行业对UPS电源的需求发展,预计未来三年UPS电源行业总体保持15%以上的增速。
根据中国电源学会、ICTresearch咨询公司《2011年中国电源行业发展报告》,2011年UPS电源的产值达到71亿元,预计未来UPS电源产值将持续增长,2016年将达到121亿元。
UPS电源行业的发展,将导致铅酸蓄电池市场需求的增长。UPS电源行业发展是铅酸蓄电池产品部分重要市场需求的推动力,铅酸蓄电池产品市场需求的重要直接推动力是汽车工业的发展、通信行业的发展、电力行业的发展、电动自行车行业的发展、电动汽车的发展以及太阳能风能行业的发展。
(2)通信电力用铅酸蓄电池
铅酸蓄电池在通信行业主要用在移动基站的备用电源,在电力行业主要用在发电厂、变电所的控制保护和动力直流供电系统的备用电源和储能电源,其产品类别是阀控式密封免维护固定型铅酸蓄电池。因此,通信电力用铅酸蓄电池的市场需求与通信电力行业的投资规模密不可分。
从全球范围来看,金融危机导致电信设备投资在2009年大幅下降近9%,这一下滑趋势在2010年伴随着市场形势的好转已经得到初步遏制。2010年全球电信设备投资实现8,020亿美元,与2009年基本持平。LTE和宽带网络建设是未来电信设备投资增加的主要原因。
“十二五”期间我国信息技术相关投资总计将达2.1万亿,平均每年4,000亿。投资范围涵盖3G网络和LTE,宽带升级和FTTx建设、三网融合、物联网应用和移动互联网。其中,通信相关产业投资预计在3,000亿左右,其中无线网络投资(3G/4G)将基本持平,或小幅增长。宽带建设投资增长最为确定,预计每年增速在20%以上。因此,国内通信业对阀控式密封铅酸蓄电池需求将稳定增长。
中国电力企业联合会发布的《中国电力工业“十二五”规划研究报告》,2015年对电力规划的建议目标是:全国发电装机容量达到14.37亿千瓦左右,年均增长8.5%。全国110千伏及以上线路达到133万公里,变电容量56亿千伏安;对2020年提出的建议目标是:全国发电装机容量达到18.85亿千瓦左右,年均增长5.6%;全国110千伏及以上线路达到176万公里,变电容量79亿千伏安。根据国家电网公司的规划,“十二五”期间,国家电网将投资5,000亿元,建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架和13回长距离支流输电工程,初步建成核心的世界一流的坚强智能电网。电力行业的发展,必然会导致对铅酸蓄电池产品需求的增长。
根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会制定的《铅酸蓄电池行业“十二五”发展规划》,2009年中国电信电力市场的需求量为180亿人民币,随着电信3G、4G系统的发展以及发电、电网建设的发展,今后5年将在现有市场基础上增加150万~300万KVAh的市场规模,约30亿元以上。预计到2015年中国将要形成210亿的固定型阀控密封蓄电池的市场需求。
(3)电动自行车动力电池需求
全球电动自行车市场发展迅速,在发达国家,电动自行车被认为是在休闲时间使用的交通工具或作为健身工具。根据中国电池工业协会发布的信息,我国1998年至2010年13年间电动自行车行业快速发展,平均增速达到68%,特别是2005年以来,产业规模迅速扩大。2010年全国电动自行车产量达到2954万辆,再创历史新高;从出口方面来看,2010年电动自行车出口从金融危机中迅速恢复,达到58万辆,同比增长44.6%,日本、西欧、北美是主要出口市场。据中国自行车协会统计,2011年全国电动自行车产量为3,096万辆,同比增长4.8%;2012年电动自行车产量为3,505万辆,同比增长13%。经历了四部委联合整顿并受到铅酸蓄电池行业环保整治波及的电动自行车行业已进入了增速放缓、发展稳定的时期。
2009年中国电动自行车的市场保有量为1.2亿辆,而且以每年30%的速度增长。作为绿色能源产业中的一支,中国电动自行车产业已经连续保持了10多年的高速增长,特别是2011年以来,年产销量都超过3000万辆,2012年更是达到了3505万辆,目前中国电动自行车社会保有量已经达到1.62亿辆以上。从能耗角度看,电动自行车只有摩托车的八分之一、小轿车的十二分之一。从占有空间看,一辆电动自行车占有的空间只有一般私家车的二十分之一,成为非常有效的节能交通工具。
根据统计,铅酸电池配套的电动自行车占全行业总量的97.5%,这反映了铅酸电池作为动力电池应用在电动自行车上成功经受住了市场的考验,推动了电动自行车市场的不断扩大。虽然铅酸蓄电池本身存在产品使用寿命、电池回收处理和产品结构优化等问题,但从电动自行车产业的发展来看,短时期内还没有一种动力电池可以完全替代铅酸电池。
由于技术的限制,电动自行车蓄电池每一年半就会被替换一次,这意味着电动自行车蓄电池的消费不仅产生于电动自行车生产阶段,电动自行车使用寿命中的不断更换也产生巨大需求。根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会的预测,随着乡镇农村电动自行车的普及,未来的5年内中国的电动自行车仍然有很大的发展空间,预计到2015年中国将要形成600亿人民币的电动自行车蓄电池市场需求,其中配套蓄电池120亿,替换蓄电池市场480亿。
(4)风能、太阳能储能电池风力发电和太阳能光伏
国内市场有可能快速启动,《可再生能源“十二五”规划》将风电作为可再生能源的重要新生力量,将太阳能作为后续潜力最大的可再生能源产业。国家能源局《新兴能源产业发展规划》提出,到2015年太阳能发电装机将达到500万千瓦,到2020年太阳能发电装机达到2000万千瓦;到2020年中国风电装机容量达到1.5亿千瓦,未来10年内年均风电新增装机容量为1,100万千瓦。
风力和太阳能光伏发电系统都需要储能电池,这是由于这两种发电方式受大自然条件变化的影响而具有间歇性和随机性的特点,出力波动范围通常较大,速度也较快,在没有储能设备的支持下,无法像其他常规电源那样对其出力进行安排和控制。因此,一旦再生能源大规模走向应用,经济有效、简便操作的储能电池就变得迫在眉睫。
小型风能和太阳能发电系统普遍采用铅酸蓄电池作为储能电池。目前风力发电机组已由千瓦级发展到兆瓦级,这就要求储能系统必须大型化。同时,由于发电系统地理位置的限制,储能系统必须安全可靠、使用方便、价格便宜、充电效率高、使用寿命长并且有充分的抗恶劣天气和使用条件的能力。而阀控式密封铅酸蓄电池由于其稳定的性能特点和较低的成本(尤其是作为大型储能电源,其价格和运行费用往往是能够普及推广应用的关键因素),被世界各国的风能和太阳能发电系统储能装置所广泛使用。近年来,随着胶体电池技术的不断完善和成熟,胶体电池以其更为优异的性能特点被风能和太阳能储能电池所青睐。
“十二五”期间我国将投入数以万亿元的资金规模建设再生能源,在发达国家的太阳能和风能储能电池中铅酸蓄电池占了98%的市场。2015年中国将成世界风能、太阳能发电的前沿国家,从2010年开始,太阳能路灯、用户太阳能风能系统将应用,预计到2015年中国将形成100亿的储能用蓄电池的市场需求。
(5)汽车动力电池需求
我国《汽车产业调整和振兴规划》提出了电动汽车产销形成规模的重大战略目标,即通过改造现有生产能力,于2011年形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右。工业和信息化部“新能源汽车及节能汽车产业发展计划”确定发展以电动汽车(EV)和插电式混合动力车(PHEV)为核心的新能源汽车产业,明确在2020年之前实施千亿元投资进行扶持,到2015年纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上,2020年实现普及500万辆新能源汽车。
而铅酸蓄电池在微型、轻度混合电动汽车的运用技术已经非常成熟,根据ALABC最近的研究报告,铅酸蓄电池作为车载动力电池仍然具有较强的竞争力,与Ni-MH和Li-ion电池相比具有价格便宜、安全性高、制造基础好等优点。1881年GustaveTrouve制造出世界上第一辆电动三轮车时,使用的就是铅酸蓄电池,目前国内外已有商业化的电动汽车(EV)和低混合的HEV很多仍采用先进密封铅酸蓄电池。
根据中国电器工业协会铅酸蓄电池分会制定的《铅酸蓄电池行业“十二五”发展规划》,到2011年新能源汽车要形成50万辆的产能,其中纯铅酸蓄电池动力源电动汽车占据到60%以上的份额,中低速电动汽车将基本采用铅酸蓄电池。预计到2015年中国将形成60亿的动力蓄电池市场需求。
(6)汽车起动用铅酸蓄电池
汽车起动用蓄电池是铅酸蓄电池最主要用途,约占铅酸蓄电池需求量的40%。
虽然镍氢电池和锂离子电池等新型电池发展很快,但由于价格等原因在可预见的将来还不可能替代铅酸蓄电池在汽车启动电池中的地位。起动用铅酸蓄电池使用寿命一般为2年左右,其需求量与汽车的销售量和保有量密切相关。汽车用铅酸电池年产量的三分之二用于更新替换,三分之一用于配套汽车生产。
“十二五”期间,汽车产业仍将保持较高的发展速度,预计汽车产量年平均增长速度为15%,由于中国汽车巨大的潜在需求,用于配套的铅酸蓄电池市场空间很大。
“十二五”期间是中国汽车工业发展的高峰时期,预计到2015年中国将要形成450亿的汽车蓄电池市场需求。
发行人目前不从事汽车启动用铅酸蓄电池的生产和销售,主要从事工业用固定型阀控式密封铅酸蓄电池的生产和销售。
锂电池代替铅酸蓄电池仍需长久过渡期
严重的雾霾天饱受诟病。机动车尾气的排放是形成雾霾的重要原因之一，政府也呼吁选择环保的交通出行方式。电动自行车出行可以说是其中一种绿色出行方式，但是由于种种不利因素，导致了这种出行方式推广受阻。
无污染的锂电池造价高
作者了解到，国内生产的电动车，90%以上配备的是铅酸蓄电池。各种研究表明，新兴锂电池比传统铅酸电池更环保。
按照分类，铅酸电池业属于有色金属下游产业中污染最严重的行业之一，其强污染力和不可降解的特性一直以来饱受诟病。在生产后期所排放的废酸、废碱、废水对水源的污染也极大。比较而言，锂电池在环保上则拥有天然的优势，因其原材料中不含有污染性重金属，生产过程也不产生污染物。
有专家曾做了这样的实验，将一块废旧的铅酸电池和锂电池分别置入两个装有小白鼠的密闭容器中，并采用低温均匀加热的方式，让密闭容器中的空气加速流通。结果显示，与铅酸电池同在一个密闭容器中的小白鼠，还不到半个小时，生命特征明显减弱，在47分33秒时，小白鼠已经完全死亡，而与锂电池同在一个密闭容器中的小白鼠，则与刚开始试验时毫无分别。废旧的铅酸电池散发出的有害物质是小白鼠的致死原因。
纵使锂电池在环保性能上有着先天的优势，锂电电动车销售量却远不及铅酸电池电动车，对此，业内人士表示，由于成本的原因，在近十年内铅酸电池依然将是市场主流，锂电池对铅酸电池的替代必然需要一个长久的过渡时期。
此外，此专家还表示：目前，锂电池与铅酸电池一样，属不可降解的物质，因此，即使是对环保基本没有危害的废旧锂电池，市民们也应将其丢弃到指定的废旧电池回收站，由相关部门统一处理。
回收难致使电动车推广遇阻
在采访中，一位电动车经销商这样说，电动车出行本身是一件利于环保的好事，但目前，电动车电池的处理问题，还没有成文的规定，很多市民的电动车电池损坏，不知道如何处理，只能当成垃圾扔出去，但最终去向何方不为人知，这是一个极大的隐患。
事实上，废铅酸电池流入到了非法回收和处理环节，这是导致铅污染的根源之一。而随着近年来蓄电池产业的发展，相关回收业也呈现出较好利润前景，相关政策的滞后，致使铅酸蓄电池回收产业发展失序。
目前国内铅酸蓄电池回收管理存在最大的挑战就是，对整个系统中的生产者、销售者、使用者、回收者的责任没有规范性要求，正规体系很难建立。另外，具有危险废物综合经营许可证的单位才可以从事废铅酸蓄电池收集、贮存和处置等经营活动。由于申请的门槛高，很多企业或个人难以达到要求。据了解，目前国内拥有专业回收废铅酸蓄电池资质的企业不超过5家。
如果能建立起一个完善的废铅酸蓄电池的回收体系，这样就为推广电动车出行解决了后顾之忧。对此，有专家提出这样的建议，多建一些便民充电站，并在每个公交站牌上标出最近的充电站地址;专门开设电动车道，在大型活动区域开辟电动车停车场地，并设立专人看管;建立完善的废旧电池处理流程并透明化，为激发市民环保积极性，可派专人上门回收废旧电池，甚至可以有偿回收。
