环保企业视角下的动力电池退役潮:是机会还是噱头?

导读

在环保行业大趋势走弱的背景下,寻找“第二增长曲线”是许多环保企业当下热门探讨的话题,新能源领域正是大家所关注的焦点之一。但焦点领域往往人云亦云,资本大量涌入,曾经的“蓝海”已经逐渐变成“红海”,在茫茫“红海”中,还有新进入新发展的机遇吗?动力电池回收领域就是一个待选项。

之所以能成为选项,是因为动力电池退役潮即将到来或者说正在到来。新能源汽车行业在过去七八年时间内实现了井喷式发展,而动力电池的普遍寿命是5-6年,这也意味着动力电池回收领域必将是下一个井喷式发展的领域。“环保老兵”格林美的成功转型,给其他想进入这一领域的环保企业树立了一个标杆。

而之所以说“待选”,是因为要切入这个领域有许多可预见的困难。能否收到废电池,商业模式能否走通,变量很多,谁也不能保证这是一门赚钱的生意。这是决定动力电池回收潮是机会还是噱头的关键点。

本文内容包括:

  • 机会:动力电池回收战在当下,立在未来
  • 困境:再生利用这件事关卡多,难度较大
  • 转机:换个思路瞄准梯次利用,借力打力
  • 总结:梯次利用模式更为可行,但仍需谨慎

机会:动力电池回收战在当下,立在未来

动力电池回收产业必将迎来快速增长

同样是汽车零部件,动力电池的回收和发动机的回收好像是完全没有可比性的两件事,人们对动力电池回收的兴趣如此之大,原因就在于无论是政府还是企业都有极大的动力去做这件事:

一是政府的动力在于动力电池如果处理不当,极易造成环境污染。例如常见的磷酸铁锂电池中含有的LiPF6、有机碳酸酯、铜等化学物质均在国家危险废物名录中,如果废旧电池没有完全放电,在不当的储存环境中还有可能爆炸。只有对动力电池进行回收和恰当的处理,才不会让废旧动力电池对生态环境、人类生命财产安全造成损害。

二是企业的动力在于废旧动力电池其实也是宝贵的“资源”,其内含有的镍钴锰锂都价值不菲,尤其是近两年这些原材料价格突飞猛进的背景下,废旧动力电池的身价也一路高升,作为除了采矿以外唯一的一个“源源不断”的原材料来源,只要动力电池还有人用,动力电池回收就始终有价值。

因此,动力电池回收可以看做是一个长期“供不应求”的行业,只要有“供应”就会有生意,而“供应端”确实正在快速增长:

根据公安部数据,2022年第一季度末中国新能源汽车保有量接近900万辆;与此对应,动力电池的装车量也从2016年的28.59GWh增长到2022年的294.65GWh,期间年复合增长率高达47.5%,而根据目前条件下的预测,装车量将会以这个增速持续到“十四五”结束。

按照动力电池寿命普遍在5~6年来做简单的计算,今天的新装车量就是五年后的回收量,那么未来动力电池回收的年复合增长率也将可以达到40%以上,动力电池回收必将是未来10年“冉冉升起”的一个新兴行业。

“十四五”的布局是为了“十五五”发展做铺垫

需要注意的是,动力电池回收市场的整体规模并不会完全仿照装机量的上升曲线,还要受到电池寿命、电池能量密度以及装车比例等因素的影响。从最终结果看,“十四五”期间动力电池回收将处于增长相对温和期,“后来者”正好可以利用这段时期为“十五五”的市场井喷做好准备。

具体而言,当我们在说动力电池装机量时,我们使用的单位是“GWh”,而当我们在说退役量/回收量的时候,我们一般都是指“吨”或“万吨”,需要用动力电池的能量密度来进行转换。这些年来动力电池技术持续进步,能量密度持续增长,意味着回收量的增速将达不到装机量的增速。另外,动力电池主要包括三元锂电池和磷酸铁锂电池两种,三元锂能量密度一般为180-230Wh/kg,而磷酸铁锂能量密度一般为140-160 Wh/kg,当业界纷纷预测三元锂电池比例将持续提升的时候,这个比例在2019年达到了顶峰,到2022年下降至37.5%。

综合这些因素,辰于测算,2023-2025年动力电池年退役量将以24.3%的增速增长,直到2026年才会进入飙升期,增速提升到64.9%。在增长速度相对较慢的2023-2025年,年退役的磷酸铁锂电池约20万吨,三元锂电池约30万吨(见图1)

与此相对应,动力电池回收的市场规模(包括电池回收市场与电池再利用市场)将在“十四五”中后期处于一个增长相对温和的时期:从2023年的210.5亿元,增长到2025年的329.6亿元,期间年复合增长率为25.1%。虽然增速并不慢,但与“十五五”开始的井喷式发展阶段不可同日而语。由此看来,动力电池回收行业并不会大踏步地从萌芽立刻转向成熟,而是会有一个蓄势发展的相对温和的增长阶段(见图2)。从这个角度出发,计划或刚进入动力电池回收市场的企业完全可以利用好“十四五”时期,磨炼技能,为“十五五”时期的高速井喷式发展做好准备,抢占先机。

困境:再生利用这件事关卡多,难度较大

空间是巨大的,发展是巨快的,不少企业已经在布局动力电池回收,再生利用是目前最为主流的回收模式,将电池拆解回收,通过破碎、分选、萃取的手段,冶炼获得镍钴锰等可以再次利用的金属,快速收到回报。这个主流赛道看似商业模式简单,资金周转很快,但实际上关卡比较多,真正实现盈利的难度比较大。

来料困境:渠道分散,成本高企

动力电池回收的最首要问题就是退役后的收集阶段面临着“小作坊林立”的局面,据相关从业人士估计,2021年以前,大约90%的废旧动力电池都流入了小作坊,囤积居奇现象严重。

小作坊积极挤入退役动力电池收集、进行倒手的表征是折扣系数倒挂,即目前市场上回收动力电池的价格,甚至超过了新电池的出厂价格,而这种高价又驱动不明所以的回收单位涌入套利,“价高者得”,进一步推高了回收价格。回收价格高涨的根本原因是作为电池原料的碳酸锂价格飙升,由于产量增速没有跟上新能源汽车的井喷,碳酸锂的价格在2022年一年内增长超过1000%,于是只好找再生利用旧电池的锂填补缺口,这才从根本上导致“倒电池”是有利可图的。

“倒电池”的环节越多,意味着下游企业的利润空间就越小,但跟小作坊“抢”电池并非一件容易的事情,这需要完善的回收体系与政府监管齐发力。

而且从长远看,“抢”电池这件事可能还会长期存在。不难发现,电池制造商正在布局“挖矿”事业,例如2018-2021年,宁德时代持续布局锂矿开采,足迹涉及国内、北美、南美,到2023-2024年锂矿产能完全释放时,可以满足300GWh的生产需要;比亚迪也在非洲投资了6座锂矿矿山,可以逐步满足2500万辆电动车生产需求。毋庸置疑,这将会终结原材料的“天价”时代,但矿产无法再生,一些原材料本身地球储量就不多,电池生产商也完全有动机将原材料价格控制在较高水平上,这意味着“抢”电池始终是有利可图的。

盈利风险:能不能站着挣钱

盈利风险在来料困境中其实已经能充分体现了。正规的动力电池再生利用企业可以说是被前后夹击,盈利模式并不能完全保证。

前端面临的就是各类小作坊或黑市,如果动力电池企业不能直接从源头获取到废旧动力电池,就意味着利润被直接分走一部分。

后端面临的是电池制造商的反扑,在电池制造商拼命囤矿的背景下,如果企业不能像格林美(三元前驱体制造巨头)、邦普(宁德时代子公司)等类型的企业不愁销路,动力电池资源化产品的销路就可能有风险。

另外,动力电池原材料价格受到全球金融、新能源汽车行业发展、电池原材料矿源开发等多重因素的影响,价格波动一直都是比较大的,这将会造成动力电池回收企业“饥一顿饱一顿”的局面,企业周转的速度越慢,这种风险也会随之放大。

竞争问题:资本涌入产能过剩

动力电池回收利用的主要生产环节是金属提炼/冶炼,与收集环节的“小、散、乱”局面不同,涉及到金属提炼的再生部分一直是头部企业共分天下的局面;而这些企业仍然在不断扩大处理能力,甚至已经有产能过剩的风险。

例如,格林美的处理能力达到10万吨/年,华友钴业达到6.5万吨/年,15家头部企业的总处理能力达40万吨/年左右,已经超过了“十四五”期间的需求量。更有甚者,国轩高科甚至还在计划建设约30万吨/年(50GWh/年)的处理项目。

面对动力电池回收利用如此拥挤的赛道,还义无反顾地挤入、期待分羹,恐怕不是上上之选。

安全隐患:事故频发,安全如何保证

动力电池再生利用涉及到对多类型危险废物的处置,这其中的安全隐患着实不低,业界内安全事故不时发生。

拿近的说,2023年1月,江苏某相关企业生产钴产品的辅助工序锰铜综合回收提纯车间发生火灾事故,所幸没有造成人员伤亡;拿严重的说,湖南某相关企业在2021年1月发生燃爆事故,共造成1人死亡、6人伤情较重、14人轻微伤,而这家公司在2020-2021年,共发生过三次大型事故。

保障生产安全需要充足的生产经验,充分的管理,对于任何一个新进入者来说都是一件不容易的事情。

转机:换个思路瞄准梯次利用,借力打力

如上所述,尽管再生利用是当前的主流模式,但困难多问题多,除此之外,动力电池回收还有一个选择:梯次利用。梯次利用主要针对轻度报废的动力电池,当电池性能下降到原来的80%后,经拆解、测试、分类、重组等过程后可以重新使用在对电池性能要求低的场合,如储能、基站供电、低速电动车等领域。

经过分析,辰于认为梯次利用+储能的模式也许能够为动力电池回收领域带来更多可能性,主要原因在于,这种思路与再生利用模式相比,能够“借力打力”,消纳许多再生利用模式中的问题。

借力储能发展:享受政策红利,提升盈利可能性

储能左擎风电、光伏等可再生能源,右牵动力电池与新能源车,被称为碳中和的“龙脉”。储能对光伏和风电装机目标的达成,新型电力系统的建设,乃至双碳目标的实现,都有着重要意义。

国家对储能的发展也极为重视,“十四五”以来储能有关的政策出台十分密集,包括:《“十四五”能源领域科技创新规划》,公布了储能技术路线图;《“十四五”新型储能发展实施方案》,推动新型储能规模化、产业化、市场化发展;《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》,提及要加快完善新型储能技术标准;《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出推进风电、太阳能、氢能、储能等10个领域电力装备绿色低碳发展;2022年发布的《关于进一步推动新型储能参与电力市场和调度运用的通知》明确新型储能可作为独立储能参与电力市场…

在双碳背景下,储能是未来一个万亿级的市场,梯次利用+储能的模式同时“攀上”新能源汽车发展和储能的发展,前景更加明朗。而且更为“巧合”的是,这种模式能够帮助电化学储能走出盈利困境。

电化学储能是当前第二大储能方式,占比达到7.5%,具备响应时间快、可满足日周期储能需求、不受地形限制,应用范围广等优势,适应风电及光伏发电一天之内多次出现波动的情况,主要发展的掣肘是其较高的成本。辰于研究发现,1.5元/Wh的系统成本是储能经济性的拐点,特别是对于峰谷套利、新能源配套这类能量型的应用(具体可参阅电化学储能步入规模化发展阶段,仍面临三大难关要闯),与此相对的是,目前我国储能价格整体偏低,例如2021年我国储能项目整体的中标价格平均为1.476元/Wh,低于盈亏平衡点的储能项目占比达50%,导致现阶段储能项目盈利性仍然不足。

而梯次利用项目在成本控制方面较好地解决了问题,可以说是电化学储能的天然“伴侣”。从大趋势上看,回收利用的电池单价总是要比新电池低的。2020年,梯次利用磷酸铁锂电池的储能项目报价就已经达到1.5元/Wh-1.6元/Wh;2022年,格林美梯次利用储能项目通过所有检测,将成本进一步压低到1元/Wh以下。据测算,“十四五”期间,梯次利用的单价有望从1.02元/Wh,降低到0.54元/Wh。梯次利用储能项目明显更具有价格优势(见图3)。

此外,随着储能电力交易政策成熟、“储能共享+租赁”等新模式破局,更多的“处女地”有待开发,这为梯次利用+储能模式实现盈利打开了道路。具体可参阅《电化学储能步入规模化发展阶段,仍面临三大难关要闯》

借力人工智能:解决梯次利用面临的非标技术难题

相比直接拆解、熔炼成金属,梯次利用在技术上会更困难和复杂,主要包括: ①电池组拆解获得电池单体;②检测并分类筛选出可使用的电池单体;③电池单体配对重组成电池组。

不过十分“凑巧”的是,这些问题都可以通过“智能化+大数据”找到一揽子解决出路。在拆解方面,自动机器人提供了所需要的精度与准度,据报道,上海毅信环保已经开始使用全自动机器人,梯次利用的20道工序走下来,能达到平均每20至30分钟处理一个电池包的水平;在检测电池状态方面,数据驱动人工神经网络、智能优化算法等,可以提升检测精准程度;在电池重组方面,利用大数据可以对动力电池整包筛选和重组、建立配组模型、对系统进行优化配置等。虽然这些举措看起来成本不菲,但随着人工智能等技术的飞速发展,这些举措的成本还会进一步降低。在这种情况下,入局的早晚就成为是否能够抢先打造技术壁垒的重要因素。

另外,即使梯次利用技术难以习得,技术壁垒能够存在的时期也是比较短的。随着技术标准与行业政策的进一步增多,“白箱电池”的概念也越来越多地被提及。在较为统一的技术标准与行业准则基础上,可以开始对电池各方面的状态和数据进行可视化,发展第三代电池管理系统,做到精准、及时全周期的电池状态估计和诊断管理,并最终形成云端系统。这种行业内部标准的发展将大大降低梯次利用的壁垒。这方面已经有企业在利用行业内标准了,如上海伟翔众翼,依托生产者的全生命周期追溯体系,建立了云上快速检测服务,时刻监控电池的使用状态,获取电动汽车的状态,包含充电状态、车辆状态(静置、行驶、充电等)。

借力政府关系:保障动力电池回收“来料”渠道

动力电池回收在地区分布上非常不均衡,京津冀、长三角、珠三角等地区涵盖了全国新能源汽车保有量的60%以上。因此,地方政府的能动性是影响动力电池回收市场能否建成的关键因素,以上海市为例,截至2022年中,全市已经建成420个暂存性电池回收服务网点等。

因此,依靠良好的政企关系可以让企业更容易对接官方回收网络资源。上海伟翔众翼通过精准定位上海,建设了嘉定动力电池综合回收利用工厂,被上海市经济信息化委批复为动力蓄电池综合回收利用示范项目。一定程度上,良好的政企关系给动力电池回收的地域性“来料”上了一道保险。同时,企业做好地域性服务还能有许多潜在收益,例如在上海伟翔众翼的案例中,良好的地方关系还使得该动力电池回收企业能够与上汽集团搭上关系,增加了许多未来经营的可能性。

在传统环保企业中,一些环保企业在构建资源回收网络方面具有经验优势,而且一些环保企业本身就具备回收动力电池所需要的资质(如危险废物运输准证),这些也是新进入者可以借助的优势。

借力发展大势:争做共赢,避免恶性竞争

目前,国家政策正在大力推动动力电池的梯次利用:2018年提出“按照先梯次利用后再生利用原则,对废旧动力蓄电池开展多层次、多用途的合理利用”,2021年《“十四五”循环经济发展规划》提出“推进动力电池规范化梯次利用,提高余能检测、残值评估、重组利用、安全管理等技术水平。”2022年4月,提出“推进废旧动力电池在备电、充换电等领域安全梯次应用”,要形成示范工程、培育骨干企业。2022年9月,工信部“推动工业绿色低碳循环发展”主题新闻发布会又探讨了“梯次电池以租代售”等新型商业模式。可以看到,梯次利用不仅能够“吃到”动力电池回收本身的政策红利,还可以吸收循环经济、绿色低碳、甚至无废城市等多领域政策的红利。

而从动力电池的装机结构上看,目前磷酸铁锂电池占比提升的趋势也是利好梯次利用模式的。由于不同电池的化学物理特性,不同的动力电池种类适应于不同的回收模式:磷酸铁锂电池更适合梯次利用,而三元锂电池更适合再生利用。如前所述,与行业预期的不同,三元锂电池占比在2019年达到巅峰后逐年下降,加上2021-2022年动力电池的井喷式发展,导致2025年之后磷酸铁锂电池的退役量将远远超过三元锂电池,梯次利用的来料规模能够达到三元锂电池的两倍规模。

最后,梯次利用与再生利用两种模式并不是零和博弈,两种模式可以避免直接冲突——梯次利用的最终结局还是进入再生利用渠道。所以两者其实更应当开展合作,梯次利用的企业可以与再生利用企业共同构建动力电池回收体系,并在“共享储能租赁”等梯次利用结束后再将电池交接给再生利用企业,强强联合,将有望·获取更高的盈利空间,实现共赢。

总结:梯次利用模式更为可行,但仍需谨慎

站在环保企业视角,探讨进入一个相对陌生的领域,既需要想象力,也需要足够的谨慎。梯次利用+储能模式是动力电池回收领域的一条更加具有吸引力的道路,但这条道路仍然存在其他方面的问题。

以安全问题为例。2021年6月22日,国家能源局发布了《新型储能项目管理规范(暂行)(征求意见稿)》,提出在电池一致性管理技术取得关键突破动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。2021年9月24日发布的“正式版”《新型储能项目管理规范(暂行)》中则改变了说法:新建动力电池梯次利用储能项目,必须遵循全生命周期理念,建立电池一致性管理和溯源系统,梯次利用电池均要取得相应资质机构出具的安全评估报告。事实上,安全问题是梯次利用模式中最为严重的问题之一,根据业内人士的说法,梯次电池着火的概率和故障的概率高很多,2021年4月北京丰台储能电站起火爆炸致2名消防员牺牲事故中的储能电站,就有消息称是使用了退役的电池。

另外,梯次利用与再生利用相比,需要更大的投资、更长的投资周期,这可以是劣势,不过对于熟悉重资产模式的环保企业而言也可能是优势。

总的来说,布局此领域,企业要有技术、有钞能力,还要有一点勇气,一点决心。这个领域最终的佼佼者,可能是环保企业,也可能不是,我们将拭目以待。

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