電池關(guān)于手機,，屬于有他沒他都能過年的那種。但關(guān)于電動汽車和光伏,，卻是致命的約束,，根本繞不過去的那一種?？梢哉f,，對電池的焦慮，落后的電池技術(shù)對各種前沿應(yīng)用的制約,，是新能源革命最大的障礙,。

電池技術(shù)進步到什么程度，新能源革命就推進到哪一步,，一通百通,，是未來新能源革命的第一推動力。

01為何一定是固態(tài)電池,？

電動汽車要實現(xiàn)對燃油車的取代,，從根本上要實現(xiàn)兩個突破，第一個是擺脫對補貼的依賴,，第二個是從經(jīng)濟性上追平燃油車,。

我國對新能源汽車的補貼預(yù)計在最近兩年就會退出，目前看上半場戰(zhàn)役已經(jīng)結(jié)束,，在TSLA(NASDAQ:TSLA)的帶領(lǐng)下,，各大廠商基本做好了斷奶的準(zhǔn)備。

下半場核心的經(jīng)濟性問題就浮出水面,，那就是制約電動汽車吊打燃油車的里程焦慮,。而這個問題，歸根結(jié)底出在電池上,。

我們以當(dāng)前市場主流的兩款電動汽車為例,，看看問題出在哪。

這是兩款今年上市的新車,，一款是國內(nèi)的電動汽車龍頭,，比亞迪的漢EV，另一款是世界電動汽車龍頭,，TSLA的model3,。

首先給大家普及幾個大體的概念,。我們了解，一般家用的乘用車,，通常油箱容量在55L左右,，按照百公里8L的耗油量，大概可以跑600公里出頭,。電動汽車廠商為了實現(xiàn)對燃油車的無縫替代,，基礎(chǔ)目標(biāo)也是充一次電，跑600公里,。

為了實現(xiàn)這個600公里的續(xù)航里程,，電動汽車廠商就必須在電池上下功夫。

理論上你可以堆足夠多的電池來實現(xiàn)這個目標(biāo),，但我們了解,，電池本身也有重量，而且還不輕,，所以廠商就必須要在長里程,、車重以及電池效率之間找一個平衡。這個平衡點,，就是我們說的電池成組效率,。

這是一個典型的動力鋰電池系統(tǒng)的構(gòu)成圖?？梢园l(fā)現(xiàn),，電池片模塊（也就是我們常說的電芯）只占其中的一部分，除此之外,，還有各種雜七雜八的配件,，比如冷卻系統(tǒng)、絕緣層,、接線盒、連接端子等等,。

電池系統(tǒng)容量的核心是電芯,，電芯的能量密度由wh/kg來衡量，就是每公斤的電芯,，能夠出現(xiàn)多大功率的能量,，kwh是我們?nèi)粘Ｕf的度電，那么單體電芯能量密度170wh/kg代表的意義就是,，每公斤的電芯,，可以出現(xiàn)0.17度的能量。

我們用電池系統(tǒng)能量密度來衡量一輛電動汽車實際的能源效率,。電池系統(tǒng)除了電芯之外,，內(nèi)部包含的這些電池管理系統(tǒng),，熱管理系統(tǒng)，高低壓回路等占據(jù)了電池系統(tǒng)的部分重量和內(nèi)部空間,，所以電池系統(tǒng)的能量密度都比單體電芯能量密度低,。

電池系統(tǒng)能量密度和單體電芯能量密度的比值就是電池成組效率，是衡量一個電池系統(tǒng)效率的核心指標(biāo),。

比如我們上面的這兩款車：

比亞迪的漢EV,，電芯能量密度是170wh/kg，組成電池組之后電池的系統(tǒng)能量密度就降到了140wh/kg,，成組效率為82.53%,；TSLA最新的model3長續(xù)航版，電芯采用松下的21700電池,，電芯能量密度比比亞迪漢EV采用的磷酸鐵鋰刀片電池近乎高一倍,。

但TSLA選擇的這種三元鋰電池，相比較亞迪的刀片電池,，容易發(fā)熱,，要多的散熱設(shè)備，電池管理系統(tǒng)也復(fù)雜,，因此組合起來的電池系統(tǒng)能量密度快速降到161wh/kg,，成組效率只有53.67%。

這兩款車型,，代表了當(dāng)前電動汽車的主流配置,，重要指標(biāo)很接近。

他們的續(xù)航里程都在600公里以上,，總功率大約在77kwh,，也就是77度電，電池系統(tǒng)都很重,，比亞迪漢EV549kg,，半噸多，TSLAmodel3長續(xù)航版477kg,，基本占到全車重量的四分之一,。無論從節(jié)能還是從挖潛的角度出發(fā)，電池技術(shù)都必須要有大的革新,。

那么動力鋰電池技術(shù)要做到多大的改進,，才能真正踏上替代燃油車的門檻呢？

目前市場公認(rèn)的答案是,，現(xiàn)有電動汽車的電池系統(tǒng)能量密度翻一倍半,，從普遍的160wh/kg，到400wh/kg，才是電動汽車徹底取代燃油車的開始,。這個指標(biāo)意味著600km的續(xù)航,，80度電，總重大約200kg?，F(xiàn)在這個重量大約是450-550kg之間,。

400wh/kg，是一個非常剛性的指標(biāo),。一個產(chǎn)品最終推廣開來必須要做到適者生存,，核心就是成本，講再多的理想和未來,，也比不過現(xiàn)實的便宜真香,，電動汽車假如邁不過性價比經(jīng)濟性這條線，就永遠(yuǎn)只能是個小眾的玩具,。

假如奔著400wh/kg這個指標(biāo)去,，你就會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的動力鋰電池市場,，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上競爭格局已經(jīng)清晰,，大家基本都在同一個起跑線上。

上圖是我們從光大的報告《固態(tài)電池：搶占下一代鋰電技術(shù)制高點》中截取的圖,，勾勒了現(xiàn)在的電池技術(shù)發(fā)展路徑,。

不管你是哪種方法，理論的最高能量密度就是天塹,，天資如此,，你再努力也沒用。

我們當(dāng)下主流的電池,，無論是磷酸鐵鋰電池,，還是三元鋰電池，都是液態(tài)電解液的鋰電池,，理論的最高能量密度就是350wh/kg,，假如再加上各種電池管理系統(tǒng)，能夠做到全系統(tǒng)300wh/kg,，基本上就是極限,。

這就好比你把弓箭做到了極致，最后面對火槍還是被秒殺,，無他，這是代際的碾壓,。

故而,，最終要解決電池的能量密度問題，消滅里程焦慮，最后的方法一定是固態(tài)電池,。

固態(tài)電池,，大家都還在研發(fā)的路上。那么我們能實現(xiàn)這個指標(biāo)么,？

能,。恩格斯說過，社會一旦有技術(shù)上的要,，則這種要就會比十所大學(xué)能把科學(xué)推向前進,。需求是最好的動力。電動汽車相比燃油車,，有大的空間和潛力,。

我們看電池領(lǐng)域，過去10年發(fā)生了什么,。

根據(jù)BloombergNEF的數(shù)據(jù),，在過去的10年里，電芯的能量密度基本提高了兩倍,。這也說明了,，在強大的需求推動下，產(chǎn)業(yè)界的進步有多快,。

數(shù)月前,，TSLA將model3的入門版從29.18萬元一下降到了24.99萬元，降了4萬還多,。我們看好電動汽車取代燃油車的過程,，但是這款入門車型采用的是CATL的磷酸鐵鋰電池，電池系統(tǒng)能量密度不會比比亞迪的刀片電池好多少,，也就是140-160wh/kg左右,。

相關(guān)于原來降價前產(chǎn)品的三元鋰電池配置，model3的電池安全性略有提升,，但系統(tǒng)能量密度還有所下降,，對現(xiàn)有的這些電動汽車廠商比亞迪、小鵬等等有沖擊,，也會下探到傳統(tǒng)的B級車帕薩特,、雅閣、凱美瑞的市場,，對他們出現(xiàn)一定的壓制左右,。

但總體來說，假如電池系統(tǒng)的能量密度沒有大的提升,，不能突破400wh/kg這個門檻,，還都屬于戰(zhàn)術(shù)性的改進，格局上不會有太大的變化。

02光伏的第二約束

我們了解,，光伏這個行業(yè)遵循摩爾定律,，每年的發(fā)電成本都會成比例下降。2020年已經(jīng)實現(xiàn)了平價上網(wǎng),，也就是價格跟煤電打平,，后續(xù)發(fā)電成本還會繼續(xù)下降，最后極限就是能源價格接近為零,。

用傻瓜扯扯淡的說法,，光伏要想實現(xiàn)對傳統(tǒng)能源的平推，要突破兩個限制：一個是擺脫補貼約束,，這一個伴隨著平價上網(wǎng),，已經(jīng)基本實現(xiàn)，第二個是擺脫并網(wǎng)約束,，這個是將來要實現(xiàn)的,。

光伏作為一種新的能源形式，優(yōu)點肉眼可見,，節(jié)能環(huán)保資源可再生,，取之不竭用之不盡，所以一開始各個國家都給了大量的補貼,，但這種補貼不是長遠(yuǎn)之計,。

羊毛出在羊身上，新能源的成本還是要全社會來承擔(dān),，假如不能擺脫這種補貼的約束,，光伏只能作為一種時尚，偶爾出現(xiàn)在政績報告上,，作為一種點綴,。

要想擺脫補貼，光伏的價格必須下降到足以和傳統(tǒng)能源競爭,。隨著我國制造在光伏技術(shù)上的快速迭代,，成本下降很快，終于到2020年,，成本已經(jīng)接近煤電,，可以甩掉補貼直接上網(wǎng)了。第一個約束就這么解決了,。

但是假如第二個約束,，也就是并網(wǎng)約束不能突破，光伏的推廣還是要被限制在一定范圍內(nèi),。為何呢,？這是由光伏發(fā)電的特點決定的,。

上面這張圖就是著名的鴨子曲線，圖上標(biāo)出了美國加利福尼亞州每年三月三十一日這一天的用電凈負(fù)荷,。加利福利亞我們了解，陽光明媚,，風(fēng)景秀麗,，光照時間長，特別適合光伏發(fā)電,，加上又是硅谷所在地,，對新能源的接受程度高，光伏發(fā)電的占比接近30%,。

一天里,，中午光照最強，但是用電卻不多,，所以電網(wǎng)負(fù)荷最低,，而到了晚上，光伏歇菜,，用電量卻飆升,，電網(wǎng)負(fù)荷也快速躍升，就出現(xiàn)了圖中這根長長的鴨頸,。

由于我國的加入,，太陽能組件的價格逐年下降，加州光伏發(fā)電的占比也越來越高,，從2012年以來,，中間用電凈負(fù)荷的這個鴨肚腩也越來越大，整體像一只鴨子,，所以叫鴨子曲線,。

這條曲線反應(yīng)了光伏發(fā)電面對的第二個約束，并網(wǎng)發(fā)電,。光伏發(fā)電畢竟受自然條件約束,，白天有太陽，發(fā)電就多,，晚上就停擺,，但我們用電卻反過來，白天少,，晚上多,。

要解決這個問題，現(xiàn)在我們采取的是煤電或者天然氣發(fā)電調(diào)峰的方式來補償,。白天的時候這些調(diào)峰機組停機,，晚上的時候才開機,。

這就涉及到一個電網(wǎng)消納比例的問題，整個電網(wǎng)系統(tǒng),，光伏發(fā)電的占比有一個極限,，這個上限基本上在30%-40%左右，具體取決于電網(wǎng)的調(diào)峰水平和日常的光照條件,。

那么我們能完全突破這個約束么,？能。

這個圖來自于興業(yè)證券電力設(shè)備研究員朱玥的報告：《成長鋒芒,，我國力量》,。光伏發(fā)電要想突破這個30%-40%的上限，就要配置儲能設(shè)施,，在中午發(fā)電高峰期把電力儲存起來,，到晚上用電高峰期把電放出來，這樣就可以徹底淘汰掉煤和天然氣,，只用光伏全天候滿足整個電網(wǎng)的需求,。

為了突破第二個約束，光伏發(fā)電要達到配置了儲能設(shè)施之后的光伏+儲能發(fā)電的系統(tǒng)成本低于現(xiàn)有的煤電,，才能甩開并網(wǎng)約束,，真正進入哲學(xué)上說的自由王國，改變電網(wǎng),，也徹底改變這個世界,。

光伏并網(wǎng)對儲能的最核心的要求就是，絕對價格足夠低,，這個價格指的是全成本,。我們看興業(yè)證券整理的光伏儲能電站中標(biāo)項目報價情況，如下圖：

現(xiàn)在光伏儲能電池最低的中標(biāo)價格為0.86元/wh,，加上電池管理系統(tǒng)（BMS）,，逆變器（PCS）之后的電池系統(tǒng)最低中標(biāo)價為1.49元/wh，包括土建,、系統(tǒng)集成在內(nèi)的全光伏儲能電站,，最低為1.94元/wh。

而這個1.94元,，就是光伏儲能的全成本,。1.94元/wh，一度電是kwh,，換算成度電建設(shè)成本就是1940元/kwh,，假設(shè)可以實現(xiàn)10000次的充放電循環(huán)，不考慮資金成本,，攤到每度電上的儲能成本就是0.194元,。

但是實際上,，我們現(xiàn)有的儲能電站，很難做到1萬次的充放電循環(huán)壽命,，普遍在5000次左右,，那攤到每度電上的成本就是將近0.4元，這個價格大約相當(dāng)于現(xiàn)有火電的價格,，長期看要有下降的空間,。

那么儲能的成本要降到什么的價格才會實現(xiàn)突破呢？目前市場普遍的共識是,，10000次的循環(huán)壽命，1元/wh的全建設(shè)成本,。

按照這個指標(biāo)計算,，單度電的儲能成本就是0.1元，在這個價格下,，儲能電站可以脫離任何的補貼或者峰谷電價差價而獨立生存,。在這個價格下，要光伏發(fā)電成本從0.4元/kwh降到0.3元/kwh,。這樣光伏+儲能的度電成本將為0.3+0.1=0.4元/kwh,，價格約等于現(xiàn)有的煤電，從而徹底擺脫并網(wǎng)約束,。

儲能的成本還有繼續(xù)下降的空間么,？有，而且可能比動力鋰電池下降的速度還快,。

首先,，因為動力鋰電池的價格下降的很快，而儲能電池可以完全借鑒動力鋰電池的技術(shù),，實際上很多的光伏儲能裝置,，直接用的就是二手的汽車動力鋰電池。如上圖BloombergNEF的數(shù)據(jù),，動力鋰電池從2010年的每千瓦時1160美元,，已經(jīng)下降到2019年的156美元，9年時間,，價格下降了將近87%,。

其次，光伏儲能要的電池比動力鋰電池要求要低,，選擇范圍廣,。相對動力鋰電池對重量體積價格效率的極致追求，光伏儲能電池只要滿足循環(huán)壽命足夠長,，度電全成本低就可以了,，關(guān)于動力鋰電池要求的體積小,，重量輕，儲能電站并沒有嚴(yán)格的約束,，因此選擇范圍大,，實現(xiàn)技術(shù)突破的概率也越大。

光伏行業(yè)有自己的摩爾定律,，那就是發(fā)電容量每新增一倍,，新增裝機的電價減少16%。從儲能技術(shù)的角度上來講,，隨著電池技術(shù)的進步,，光伏儲能的總?cè)萘棵啃略鲆槐叮瑔未纬浞烹娧h(huán)的成本也會按照一定的比例下降,。在未來的十年,，我們大概率上會看到儲能成本的快速下降。

03各領(lǐng)風(fēng)騷三五年

后面我們會看到一個互相促進螺旋上升的過程,，而電池的需求量將會呈現(xiàn)指數(shù)性的上升,。

根據(jù)牛頓第一定律，任何物體都要保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài),，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止,，在這個循環(huán)中，外力或者說第一驅(qū)動力就是光伏技術(shù)進步所帶來的光伏發(fā)電成本的快速下降,。

光伏發(fā)電成本快速下降,，倒逼電價穩(wěn)步降低，電力需求提升,，電動汽車性價比持續(xù)提升,，倒逼動力鋰電池進步，動力鋰電池降本增效,，儲能電池性價比提升,，各種應(yīng)用場景紛紛進入盈虧平衡點，又提升了電力的需求,。這是一個正向的完整的循環(huán),。

作為投資者，最希望見到的場景當(dāng)然是量價齊升,，我看到很多電力設(shè)備研究員,，都在講電價提升的邏輯，對未來的電價,、補貼做了非常樂觀的估計,，但這種假設(shè)本質(zhì)上都是站不住腳的，我們并不認(rèn)可,。

因為大工業(yè)生產(chǎn)的核心就是降本提效,，規(guī)模效應(yīng)之下,，成本降低，價格下降,，利潤雖薄,，可餅攤得大。

在工業(yè)上,，任何講長期漲價的邏輯都是有瑕疵的,。比如我們對贛鋒鋰業(yè)(SZ:002460)這類資源性的公司的長期成長性是有懷疑的，因為一個行業(yè)要想長期持久的上升,，原材料一定不能成為一個約束,。為何半導(dǎo)體行業(yè)是在硅的基礎(chǔ)上做大的，就是因為沙子到處都有,，不存在任何稀缺的可能,。

我們花了這么多時間來思考未來能源革命的路徑，但是預(yù)言歸預(yù)言,，投資歸投資，即使你看對了方向,，也不一定選對了股票,，選對了股票也不一定能從一而終。

確實,，光伏帶來的新能源革命會徹底改變這個社會,，但這種高技術(shù)行業(yè)，按照易方達的基金經(jīng)理蕭楠的說法,，商業(yè)模式非常不友好,。

這種商業(yè)模式屬于自我燃燒，燃燒自己,，照亮別人,。這樣的公司很累，他們要花很多錢去投固定資產(chǎn),，去投研發(fā),，他們把所有節(jié)省出來的效率都送給了自己的客戶，因為假如不這樣做,，自己就面對著淘汰,，被客戶拋棄。

新技術(shù)方向的競爭的異乎的殘酷,，往往是各領(lǐng)風(fēng)騷三五年,。

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