动力锂电池报废高峰已至 开启百亿回收市场,锂电池概念股,锂电池题材股

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动力锂电池报废高峰已至 开启百亿回收市场
2018-02-13

  投资要点

  动力锂电池后生命周期,开启百亿市场蓝海

  2017年中国新能源汽车累计生产79.4万辆,销售77.2万辆,比上年同期分别增长53.8%和53.3%,2014-2017复合增长率达104%。根据国家“十三五”规划,截止2020年新能源汽车销量将达200万辆。新能源汽车高产销量带来动力电池高出货量。一般而言,当电池容量衰减到初始容量的60%-80%左右,便达到设计的有效使用寿命,需进行替换。电动乘用车电池的有效寿命在 4-6 年左右,而电动商用车由于日行驶里程长、充电频次多,电池有效寿命仅约3年左右。考虑到新能源汽车企业目前对动力电池的质保服务大多在5-8年,且中国的新能源车开始普遍应用始于2014年,我们预计2018年开始我国新能源汽车动力电池将会进入大规模退役阶段。根据我们测算,2018年退役动力锂电池达到11.09GWh,其中三元电池0.16GWh,磷酸铁锂电池10.93GWh,共计11.01万吨,对应 65.91亿市场空间。2020年报废 4.62GWh 三元电池,23GWh 磷酸铁锂电池,对应148.2亿市场空间。

  锂电池回收是社会责任,也是经济性的选择

  锂电回收是社会责任:锂电池环保化、无害化处置符合可持续发展的要求。因此,政府推行“生产者责任延伸制”,要求生产者对电池回收负责,保证电池“源头可控、去向清晰”,以便于减轻回收拆解环节工作量;同时倡导以 PACK 电池组的形式用于梯次利用,减少回收难度,提高行业效率。锂电回收是经济性的选择:废旧锂电池回收价值高,三元材料所含钴、锰、镍等金属元素多为我国较为稀缺、进口依赖较高、价格持续高位上涨的金属资源, 废旧锂电的回收蕴含很大商机。

  在政策、利益、责任等多重动力驱动下,CATL、比亚迪等动力电池主流企业均展开针对动力电池回收的布局。我们认为,随着回收需求的爆发,政策的规范以及行业龙头的不断布局,动力电池回收的市场即将打开。同时,动力电池行业的龙头布局锂电回收的模式有助于回收体系的建立,进而引导行业向规范化发展。

  梯次利用+回收拆解:将废旧动力电池的价值发挥到极致

  梯次利用:退役动力电池的二次生机。 将从电动车上退役的动力电池(还有60-80%的剩余容量)重新检测筛选、配对成组后用于储能等对电池性能要求较低的领域,可缓解大批电池进入回收阶段的压力,同时提高资源使用效率。目前成本问题制约了梯次利用的发展, 我们认为,随着政策的持续推进以及相关企业的技术创新和项目试点,动力电池的梯次利用正获得越来越有力的支撑,市场化势在必行。

  回收拆解:回收工艺基本成熟,三元材料回收价值高。 废旧电池的回收拆解包括破碎拆解、材料分选、金属分离提纯等步骤,目前金属的回收率和纯度基本均可达 90%以上。 因此,富含贵金属的三元材料在拆解回收方面具有经济效益。 磷酸铁锂电池由于不含贵金属,从经济性角度分析, 拆解收益低于拆解成本, 磷酸铁锂电池的回收利用价值有望在梯次利用中体现。

  相关标的:

  天奇股份:产业布局思路清晰,自动化业务协同循环业务打造产业巨头:布局主业自动化及循环业务,循环板块目前已建立了从回收、拆解到交易的完整产业链,将大大受益潜力的锂电回收市场。其余建议关注布局钴回收产业链格林美(电新组覆盖);全球领先的动力电池系统提供商宁德时代

  风险提示:

  新能源汽车行业发展低于预期;生产者责任制度推行进度和效果低于预期;梯次利用成本下降幅度低于预期。

  投资案件

  1、关键假设、驱动因素以及主要预测关键假设:

  1、假设三元系材料中钴、镍、锰、锂含量比率约为 2.3%,12.1%,7.0%,1.9%,铝、铜比率约为12.7%,13.3%。假设目前技术能够实现钴、镍、锰贵金属材料回收率95%,锂盐回收率70%,铝、铜等金属材料回收率100%。三元电池回收收益4.42 万元/吨。

  2、使用 2017-12-29 日金属价格(电解钴 52.350 万元/吨、镍 9.625 万元/吨、锰 1.175 万元/吨、锂 91 万元/吨、铝 1.26 万元/吨、铜 5.45 万元/吨)测算拆解回收收益。用锂离子电池储能综合度电成本 0.6 元/Wh 来测算梯级利用回收收益。

  驱动因素:

  1、锂电池回收是环保性、安全性要求。

  2、三元锂电池中可回收金属材料含量比率高达 49.3%,其中贵金属镍、钴、锰含量超23%,在价格飞涨的背景下,回收是避免资源浪费的经济性要求。

  3、政策积极推动锂电池回收市场规范化发展。

  主要预测:

  1、预计 2018 年新能源车销量将突破 100 万辆,其中,乘用车+专用车电池需求量预计达 40GWh,商用车需求量预计达 13GWh。

  2、按商用车3 年电池寿命和乘用车5 年的电池使用寿命,预计2018 年退役动力锂电池达到11.09GWh,其中三元电池0.16GWh,磷酸铁锂电池10.93GWh,对应65.91 亿市场空间。2020 年市场空间达148 亿,2023 年报废量达74 万吨,达425 亿市场空间。

  3、锂电设备市场空间 2023 年达 130 亿,梯次 101.76 亿,拆解 28.36 亿,2018-2023 CAGR 39%。

  我们与市场不同的观点

  1、我国动力锂电回收后市场才刚刚起步,“前部市场”对“后部市场”的供给端传导给市场空间带来确定性趋势。市场成本端压力会在未来行业逐渐发展的过程中消减。

  梯次利用方面,随着动力电池编码制度及电池规格统一化规范化, PACK 方式梯次利用的普及,梯级利用难度会逐渐降低,经济效益逐渐凸显;资源回收方面,由于三元材料的占比逐渐扩张,同时贵金属原材料价格上涨趋势明显,回收效益会显著提高;同时由于行业规范性的提升,以及龙头企业不断布局带动产业升级加速的规模效应能够显著降低成本端压力。

  2、三元电池的原材料回收价值高,主要以拆解回收为主;磷酸铁锂电池回收利用价值有望在梯次利用中得到体现。

  从经济性的角度来说,三元材料拆解后回收的钴、锰、镍等贵金属价值大于拆解的总成本,具有很好的原材料回收价值。磷酸铁锂电池中有价值的回收金属较少,拆解回收收益无法覆盖成本。梯次利用对锂含量要求较大,然而在未来梯次利用成本逐渐降低的前提下,梯次利用经济性将会不断凸显。

  3、天奇股份从2013 年开始布局报废汽车回收市场,深耕循环产业。目前已经建立从回收设备、回收网络、产线、资源化能力的全产业链布局,长期看好成为全国领先的循环产业运营商。在锂电回收行业爆发的背景之下,公司主业自动化设备增长空间大,仓储、综合解决方案带来新的增长空间。

  2、股价催化剂:政策推进建立回收体系的情况超预期;技术以及商业模式的创新引发梯次利用成本大幅下降。

  3、主要风险因素:新能源汽车发展低于预期;生产者责任制度推行进度和效果低于预期。

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  1、动力锂电池后生命周期,开启百亿市场蓝海

  1.1、新能源车产销两旺,开启 2018年电池退役潮

  随着国际石油价格上扬及各国对于环保问题的逐渐重视,新能源汽车逐渐成为世界汽车产业的发展趋势。政策倾斜力度增加、大型车企抢滩布局、消费者环保意识的不断增强,导致了我国新能源汽车市场迅速扩张。2009 年密集扶持政策打开了我国新能源汽车增长的快车道,2011

  年行业进入产业化阶段,2014 年我国电动车市场更是呈现出井喷态势,产销量均同比大涨三倍以上。近年来更是产销两旺,2017 年全年新能源汽车累计生产79.4 万辆,销售77.2 万辆,比上年同期分别增长53.8%

  和 53.3%,2014-2017 产量复合增长率达 104%。国家“十三五”规划提出,截止 2020 年新能源汽车销量将达 200 万辆;近日中央四部委联合发布电动车免购置税政策延续至 2020 年,政策的倾斜更加佐证电动车是未来发展主流。我们预计 2018 年新能源汽车销量能够突破 100 万台。国内新能源汽车产销量屡创新高带来动力锂电池行业爆发式增长。

  一般而言,当电池容量衰减到初始容量的60%-80%左右,便达到设计的有效使用寿命,需进行替换。电动乘用车电池的有效寿命在4-6年左右,而电动商用车由于日行驶里程长、充电频次多,电池有效寿命仅约3年左右。考虑到新能源汽车企业目前对动力电池的质保服务大多在5-8 年,且中国的新能源车开始普遍应用始于2014 年,我们预计2018年开始我国新能源汽车动力电池将会进入大规模退役阶段。

  2014 年动力锂电池产量跟随新能源汽车产销显著拔升,出货量同比增长 4 倍;2015 年动力锂电池产量从 2014 年的 4GWh 跃居 16GWh,同比增长 314%。2016 年有产量的新能源汽车搭载电池总量达 25 GWh,较 2015年增长 63%,2017 年动力电池需求量达 36GWh,同比 2016 年增长了 42%。

  2014-2015 年动力电池市场快速增长预计将带来 2018 年以后动力锂电回收的高峰,根据东吴电新组预测,预计 2018 年新能源车销量将突破100 万辆,其中,乘用车+专用车电池需求量预计达 40GWh,商用车需求量预计达 13GWh。按商用车 3 年电池寿命和乘用车 5 年的电池使用寿命,预计 2018 年动力锂电池回收市场将达 11GWh。我们预计(如图表 6 所示),2020 年理论报废量达 28GWh,动力锂电池回收市场规模将达 148 亿元。

  1.2、梯次利用+拆解回收,百亿蓝海市场新征程

  动力锂电池退役后的回收利用根据余能多寡可以分为四个梯度,其中第一梯度为在功率要求较低的电动自行车等电动装置中再应用;第二梯度为大型储能装置再运用,例如电网、新能源发电、UPS、充电桩等;第三梯度为低端用户等其他方面的应用;第四梯度对电池进行拆解回收。概括而言,可以分为余能利用型的梯次利用与报废回收型拆解回收。

  电动车应用三元电池是未来的主流趋势。由于目前中国针对电动汽

  车的补贴标准是按照动力电池系统的能量密度制定的,能量密度越高补贴标准也就越高。2018 年4 月份即将正式实行的双积分制对于能量密度提出了非常苛刻的要求,要求车企发展高能量密度、长续航能力的电池。这也就是使得越来越多的汽车厂家开始选择采用能量密度更高、续航能力更强的三元材料锂离子电池。因此我们预计,采用三元材料动力电池的车型会越来越多。

  我们根据中汽协新能源车产销数据测算三元材料、磷酸铁锂材料电池市场保有量,推算出2018 年退役动力锂电池达到11.09GWh,其中三元电池0.16GWh,磷酸铁锂电池10.93GWh,共计11.01 万吨,对应65.91亿市场空间。2020 年报废 4.62GWh 三元电池,23GWh 磷酸铁锂电池,对应 148.2 亿市场空间。2023 年报废量达 84GWh 电池,对应 74 万吨,对应的市场空间为 424.81 亿。

  从需求角度来看,动力锂电池退役回收后带来的梯次利用端储能供应可以被市场完全消化。预测2020年我国新增光伏装机量79.5GW,考虑可再生能源发电配备储能系统占光伏新能源发电装置新增装机量5%-20%,容量功率比为 2-4 倍,可以推算出 2020 年新增可再生能源发电配备储能系统需求可达23.85GW。根据CNESA 研究部的预测,2025 年,我国年度新增的梯次利用潜在规模将会达到33.6 GWh。电网对削峰填谷经济性的需求、分布式光伏装机量的爆发式增长、电动汽车储能充电站布局的速度加快等应用场景都助推梯次利用的需求不断攀升。

  回收拆解端受益于不断紧俏的原材料供应及飞涨的贵金属价格,资源回收市场需求完全没有天花板。在电池成分没有大进步的情况下,制约价格快速上涨的方法之一是对废旧电池中的贵金属的提取利用水平的提高。2017年以来补贴退坡倒逼新能源车厂压低电芯厂锂电池出厂价,2017 年以来锂电池降价的趋势明显。在材料端和需求端的双重压力下,拆解回收的贵金属自然是电芯厂降本增效的出路。

  根据我们的测算结果,退役动力锂电池供给端能够打开梯次利用+拆解回收超百亿市场,需求端能够在储能和资源回收方面被良性消化,动力锂电池后生命周期足够强大支撑广阔的回收市场!

  2、锂电池回收是社会责任要求,也是经济性的选择

  2.1、我国锂电池回收市场:亟待规范化、商业化

  锂电池回收有其必要性:随着2017年财政部明确的补贴政策退坡、退出政策的逐渐实施,新能源车企逐渐形成理性预期,行业逐渐转向提高技术含量,降本增效方向发展。而锂电池回收就是新能源车降本增效的体现之一。退役动力电池存在安全和污染双重风险,废弃电池仍然带电,多年使用之后,电池内部结构发生变化,燃烧爆炸风险也会增加。废旧电池中含有的电解质、重金属等有害物质对自然环境会带来较大威胁。对政府而言,避免环境污染、资源浪费是锂电池回收的意义所在。

  对产业而言,锂电池回收是新能源汽车产业全生命周期的完善不可或缺的部分,构成产业链从生产、销售、运行、售后服务到回收再利用的闭环。对电池生产企业而言,动力电池回收蕴藏了商机,也对企业社会形象带来正面影响。

  在新能源车销售的前市场空间轰轰烈烈打开的背景下,我国动力锂电回收后市场才刚刚开始起步。“前部市场”对“后部市场”的供给端传导给市场空间带来确定性趋势,然而从电池行业的具体实践来看,成本端压力仍然居高不下。回收拆解成本高居,一方面是由于有拆解价值的三元材料目前占比较小(占 2018 年理论退役电池 1%),且由于市场龙头较为分散,不能在收购端有较大的议价能力。梯级利用的商业化进程还较为缓慢,主要由于回收电池的一致性、安全性问题尚未解决,使得拆解自动化流水线的建立难度大大增加。行业尚未规范化发展导致企业再次利用的成本被不断推高。目前我国废旧动力电池的处置仍在市场培育阶段:梯级利用主要以政府扶持的综合储能系统、新能源汽车充电桩示范项目为主,拆解回收主要以小作坊私人拆解为主。

  未来发展趋势是向好的,市场成本端压力会在未来行业逐渐发展的过程中消减。梯次利用方面,随着动力电池编码制度及电池规格统一化规范化,及 PACK 方式梯次利用的普及,梯级利用难度会逐渐降低,经济效益逐渐凸显;资源回收方面,由于三元材料的占比逐渐扩张,同时贵金属原材料价格上涨趋势明显,回收效益会显著提高;同时由于行业规范性的提升,以及龙头企业不断布局带动产业升级加速的规模效应能够显著降低成本端压力。

  2.2、生产责任延伸制:政策催化产业新布局

  政府是新能源汽车回收行业的最大支持者,自 2015 年以来密集出台多种政策扶持行业健康发展,地方也相应出台补贴和税收优惠。

   相比较此前政策偏向于提纲挈领式的规则,2017 年 1 月印发的《生产者责任延伸制度推行方案》中,率先确定对电器电子、汽车、铅酸蓄电池和包装物等 4 类产品实施生产者责任延伸制度,最主要的特点就是对于电池的回收明确了责任人是生产者。

  生产者责任延伸制度要求新能源汽车生产企业对已销售的全部新能源汽车产品的运行安全状态进行监测,为每一辆新能源汽车产品建立档案,跟踪记录汽车使用、维护、维修情况以及动力电池回收利用情况。近期来看《车用动力电池回收利用拆解规范》将于2017 年12 月1 日正式开始实施;《车用动力电池回收利用余能检测》已经通过报批,有望于2018 年内正式发布实施。

  生产者责任制下回收网络的建设方面,厂商可以自己构建回收网络完成回收,也可以和供应链中的经销商或三方回收公司合作,利用其正向销售网络建立逆向回收网络。综合来看,这种回收方式能够保证电池“源头可控、去向清晰”,很大的减轻回收拆解环节工作量,同时以PACK形式整体用于梯次利用,能够减少回收难度,提高行业效率。

  和厂商回收制对应的第三方企业回收制度,是第三方企业自己构建回收网络,通过和报废汽车拆解企业合作、构建城市废电池回收站点等方式进行回收并进行拆解操作。三方企业具有较好的回收工艺、先进的回收技术以及完整的废料处理体系,是目前市场上拆解回收的主要力量。

  及时有力的行业管制、统一的梯级利用,残余价值评估体系的标准体系、寻找可循环的行业生态闭环,是近阶段锂电池回收产业升级发展的必由之路。

  2.3、他山之石:产业链角度的前瞻与整合

  2016 年全球新能源乘用车销量 73.2 万辆,同比增长 98.2%,2017年1-11 月全球新能源车销量103.4 万辆,同比增长68%。2020 年预计全球新能源乘用车销量将达500 万辆,对应动力锂电池需求250GWh。


  动力电池梯次利用难题普遍存在于大力推广新能源汽车的国家,其共同的特点就是前瞻性的考量,从产业链的整体角度对可能遇到的难题提前进行了筹划及解决,其中日本、美国、德国在梯次利用、资源回收方面的商业化、无害化探索,就是我们中国可以借鉴的。

  2.3.1、日本:生产者回收制绝对的先行者,拆解回收与梯次利用均已实现商业化运行

  1994 年,日本的电池生厂商开始实施回收电池计划,在零售商、汽车经销商、加油站的服务网络面向消费者回收废旧锂电池,回收路径和销售路径相反,是“生产者回收制度”的初期实践。2000 年起,日本政府开始倡导“蓄电池生产-销售-回收-再生处理”的回收体系,规定生厂商应对镍氢和锂电池的回收负责,并给予资源回收面向产品的设计;电池回收后运用电池生产企业处理,政府给予生产企业相应的补助,提高企业回收的积极性。日本政府非常早的开始践行“生产责任延伸制度”,在新能源车市场拓宽伊始已经布局回收合理回收体系。

  此外,日本的企业非常积极参与电池回收活动。2011 年,日本丰田与住友金属合作,借助住友金属世界一流的高纯度提取技术,丰田实现了混合动力车动力电池中镍的多次利用,该项业务可回收电池组中50%的镍。同时丰田化学工程和住友金属矿山配置了每年可回收相当于 1 万辆混合动力车电池用量的专用生产线。2012 年,本田汽车 2012 年与日本重化学工业公司合作,配置了一条可以回收 80%稀土金属的生产线,以用于制造新镍氢电池,在此之前混合动力车电池中回收的镍只能用来生产不锈钢。随着高精度镍提取及分离技术的发展,现在回收的镍可以用来生产新电池。丰田已经将镍回收利用技术推广到海外工厂。

  同时,日本企业也已经实现了梯次利用的商业化运作。日产汽车和住友集团合资成立了 4R Energy 公司,从事电动汽车废弃电池的再利用,在日本和美国销售或租赁的日产 Leaf 汽车的二手电池用于住宅和商用的储能设备。夏普公司也在开发智能功率调节器,以使车载动力电池可以用于家庭电源管理。此外,美国 EnerDel 公司和日本伊藤忠商社也有合作,在部分新建公寓中推广二次利用的动力电池。

  2.3.2、德国:法律保障回收体系健全,大型车企领衔标杆性梯级利用项目

  欧盟废弃物框架指令(2008/98/EC)和电池回收指令(2006/66/EC)是德国电池回收法规的立法依据。回收法规要求电池产业链上的生产商、销售商、回收商和消费者均负有对应的回收责任和义务,比如电池生产商必须在政府登记,承担主要回收责任,销售商要配合电池生产商的电池回收工作,而终端消费者要将废旧电池交回制定回收网络。根据德国电池共

  同回收体系基金会(GRS)发布的数据,目前基金会拥有超过17 万个回收点,全国电池的回收利用率已经从 2002 年的 39%逐步上升到 2012 年的44%,2015 年达到了 45.9%,预计 2017 年的回收比率已经超过半数。回收后再利用率达到百分之百。

  1998 年,德国出台了关于电池生产和回收的条例,该条例规定,零售商必须免费回收电池,生产商必须从零售商和城市垃圾回收点免费接收废电池。这标志着生产者责任延伸制度在德国的最终确立。基于生产者延伸责任制的原则,德国车企宝马、大众都致力于动力电池的回收利用研究。博世集团利用宝马的ActiveE和i3纯电动汽车报废的电池建造了 2MW/2MWh 的大型光伏电站储能系统,充分利用博世的储能电池建造及维护经验及先进的电池管理算法,提高储能系统的综合寿命。

  除此之外,通用电气公司(GE)在柏林建立混合电站,其中就运用了退役锂电池来调节工厂的峰谷用电,优化用电结构。早在2010 年,TUV南德意志集团受 Germany Federal Institute for Building 的委托,参与电动汽车电池阶梯利用的研究项目。该项目规划在德国柏林建立储能应用示范工程,并得到德国能源与气候研究机构的资金支持。

  2.3.3、美国:市场调节为主,政府管理为辅,产学研结合

  美国主要的电池回收组织美国可充电电池回收公司(RBRC)和美国便携式可充电电池协会(PRBA)是致力于向公众宣传教育,引导公众配合废旧电池回收的非盈利组织,是美国市场上进行电池回收工作的主力军。致力于用市场化的手段推动回收市场的良性发展。美国政府处于辅助型管理角色,不采取直接干预,更多的是采取例如征收附加环境费的方式,在消费者购买电池时收取一定数额的手续费,同时电池生产企业出资一部分回收费,作为报废电池回收的资金支持。

  由于美国具有强大的科研能力和人才资源,其在动力电池经济效益、技术及商业可行性分析等方面都具有较大先发优势,因此美国的相关示范项目及商业运作是最完善和最成功的。

  机构方面,2010 年美国国家可再生能源实验室(NREL)领衔梯次利用研究,对于锂电池梯次利用方面有较为完善的估测。例如剩余电量的模型估测、在光伏发电系统中的应用场景、经济效益等,是行业中较先进的研究成果。

  商业方面,2011 年,通用汽车与瑞典ABB 集团开展了退役动力电池在智能电网的二次利用,如用于平抑风电、光伏波动,试验如何利用雪

  佛兰Volt 沃蓝达的电池组采集电能回馈电网,并最终实现家用和商用供电。除此之外,美国EnerDel 公司、美国杜克能源等都开展梯次利用动力电池在家庭能源管理的商业化运用。2015 年 Tesla 发布 Powerwall 瞄准新能源家用储能市场,自推出以来处于脱销状态。2017 年特斯拉Powerpack 系统与法国的可再生能源公司 Neoen 合作,在南澳大利亚地区建设总计 100 GW/129GWh 的世界上最大的锂离子电池储能系统。该系统使用风电场产生的可再生能源充电,并在高峰时段供应,是锂电池储能市场商业化应用的有益尝试。

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