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碳中和目标下,动力电池企业行动“方略”

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逆行者丰田 或将为“氢”向押注承担市场风险

在一个充满不确定的世界,未来30年最大的确定,就是全球主要经济体都将向碳中和目标进发。

5月10日,欧洲议会环境委员会投票通过了欧盟标志性的气候变化法,这意味着,欧盟在2050年前实现碳中和已成为一项法律承诺。气候变化法将让欧盟在未来数十年走上绿色发展之路。

此前的4月22日,中国国家主席习近平在领导人气候峰会上重申中国将力争于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的战略决策,并表态支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达峰。

将碳中和上升为法律承诺和政治战略,其重要性不言而喻:不仅意味着在全球范围内将加速能源革命的进程,同时还将开启一轮新的工业革命。一场持续20~30年并将深刻影响全球的零碳经济浪潮已经大幕拉开。

在这场零碳经济浪潮中,动力电池产业作为能源、交通、工业三大领域的交汇点,其既扮演了碳中和革命先锋的角色,同时也将扮演“被革命”的角色。也因此,成为碳中和视野下备受关注的焦点。

碳中和下的动力电池“AB面”

以中国的碳中和实现作为观察切口,电力领域的碳排放量占总排放量的40%,是减碳的最大战场。而电力领域减碳的核心在于,构建以可再生能源为主体的新型电力系统。到2030年,中国非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

在这个系统中,需要以动力电池为主体的储能系统深度参与,与光伏、风电等可再生能源协同配合,再通过物联网、人工智能的结合组成新电网。电力领域减碳对于动力电池企业而言无疑是一次历史性的机遇。

但随着动力电池产能规模及体量的迅速增长,动力电池及上下游产业链生产过程中会产生大量的碳排放。作为全生命周期碳排放的重要组成,动力电池的碳排放已经成为交通领域的核心关注点。

数据表明,电池生产的碳排放范围在61~106 kg CO2 e/kWh,最高可以占据电动汽车全生命周期的60%以上。

基于此,越来越多的动力电池企业与电动汽车公司开始警觉的意识到,不仅要提前参与到碳中和带来的市场机会拼抢,同时,一定要前瞻性的对于整个动力电池环节的碳排放进行系统梳理和追溯,并快速给出行动方案。

4月22日,远景科技集团(以下简称“远景”)发布了该公司首份碳中和报告与碳中和时间表:将于2022年年底实现全球业务运营碳中和,2028年年底实现全价值链碳中和。远景也因此成为最早承诺实现全价值链碳中和的中国公司。

“当人类在面临系统性危机时,世界上任何一个国家和个人都不能独善其身,我们能做的,恰恰是尽可能且尽早的集体行动。”远景CEO张雷如此表示。

面对碳中和下的压力与挑战,高工锂电观察到,包括远景集团旗下的远景AESC、宁德时代等在内的具备国际视野的动力电池企业,已经开始以实际行动积极应对。

政策与市场压力“蔓延”

事实上,如果将视野投向全球,碳中和目标下给予动力电池领域的政策和市场压力已经开始蔓延,这也是具备国际化背景的远景集团之所以加紧推出碳中和目标的深层原因之一。

率先给出明确政策目标的是欧盟。

欧盟最近的新电池法规(2020/353)提案,对欧洲电池产业链实施了更为全面的监管,包括引入碳排放量、原材料供求、可再利用原材料使用比率等具体环保规定。

该提案明确要求,2024年7月1日开始,只有已建立碳足迹声明的可充电工业和电动汽车电池才能投放市场。

不仅仅是政策端,终端车企也早已有所行动。

高工锂电了解到,包括宝马、奔驰、大众等欧洲车企在对于供应链的选择上,已经针对电池全生命周期二氧化碳排放(LCA)当量提出要求,具体来看,主要涉及三方面:

◆ 低碳生产——使用清洁能源供电,甚至100%使用绿电;

◆ 材料回收——提高正极材料和金属的回收比例,例如回收铝比例达到50% 回收塑料比例达到30%。各车企标准不同,有些比较激进;

◆ 电池产品全生命周期碳排放(LCA)——降低每度电CO2排放量,要求在2024年左右降到40-50kg CO2/KWh,部分车企甚至提出了2025年CO2/kWh不超过20Kg,2040年实现0碳排的超严苛要求。

面对政策和市场的压力蔓延,GGII分析认为,对于国内动力电池企业而言,碳中和是无法绕开的一个必答题,谁越早行动,就越能掌控接下来的主动权。

海外市场来看,越来越多的中国动力电池产业链企业开始进入国际车企供应链体系,随着欧盟对于碳排放监管门槛提升,如果不想丢掉这块市场,就必须尽早建立完整的全生命周期碳排放数据档案,制定相对应的减排策略,并在2024年实现每度电CO2排放量降低50%以上。

国内市场来看,3060目标下,国内工业体系内的减碳即将全面开启,作为体系的未来支柱产业,动力电池领域必然需要在减碳行动上做出行动表率。

与此同时,国内碳交易市场正在酝酿,这意味着,在该领域越是提前行动,就越能提早享受到“零碳红利”。

动力电池碳排放“大数据”

作为替代传统固定式化石能源(煤炭)和移动式化石能源(石油)的新载体,动力电池是推动电力和交通领域变革的关键,而支撑其参与变革的大前提是,动力电池生产和全生命周期是否可以实现零碳。

从现阶段来看,动力电池的碳排放量的确“不容小觑”,其主要集中在两个环节,一是电芯生产,二是上游正极、负极等关键材料的生产。

电芯生产端的碳排放主要来自三个环节:电极段、组装段和化成段。这其中,涂布后的烘烤、注液后的干燥以及分容化成等阶段,属于电力消耗较大的制造环节,而在锂电池关键材料的生产中,正极材料的生产耗能最大,其次是负极材料。

欧洲运输与环境联合会(简称:T&E)在近期的一份研究报告中提供了更为具体的碳排放测算数据。该研究充分考虑电网碳值的更新、来自电池工厂最新科学数据、电池的生产地点、生产年限、上游产业碳排放、正极材料体系等维度,研究结果显示:

动力电池生产的碳排放范围在61~106 kg CO2/kWh。其中电池生产的上游部分(采矿、精炼等)为59 kg CO2/kWh,而电池生产和组装的碳排放在2 ~47 kg CO2/kWh。

这其中,在相同电池材料体系下,电网的脱碳程度会很大程度影响电池生产和组装环节碳排放。

与T&E的报告数据类似,根据国内专业机构对于国内动力电池企业所做的调研和测算,国内电池生产的碳排放范围大约为100~120 kg CO2/kWh。

根据远景科技集团公布的碳中和报告披露,2020年远景的温室气体排放量为97,255吨二氧化碳当量(基于位置计算),其中87%来自动力电池业务。

在远景AESC的碳排放总量中(包含范围一、二和三),范围二中的电力占总排放量的19.4%,而范围三中的“购买的商品和服务”(供应链环节)占总排放量的比例达49.8%。远景,伴随业务的快速发展,如果不采取有效行动,到2022年业务运营排放将比2020年增长3倍以上。

远景科技集团2020年温室气体排放量(单位:吨二氧化碳当量),source:《远景科技集团碳中和报告2021》

远景科技集团碳足迹测算边界,source:《远景科技集团碳中和报告2021》

这意味着,国内动力电池企业要想大幅降低动力电池的碳排放,就必须重视电网脱碳力度,这既包括电芯生产环节的绿电使用,也包括电池上游关键材料生产环节的绿电应用。

高工锂电获取的一组数据显示,在国内目前的电力系统中,1kWh的火电(华北电网)碳排放量在1KG,而1kWh的水电碳排放只有0.007KG,是火电的近1/145,如果采用风电、光伏等新能源电力,其碳排则会降低至0.005KG以内,是火电的1/200。

T&E的报告能清晰看出电网脱碳对于电池生产过程碳排的巨大影响,在水电、风电等可再生电力占比较高的瑞典,其电芯生产环节的碳排可低至2 kg CO2/kWh,而在像波兰这样煤电占较高的国家,电芯生产碳排就提升至58~60 CO2/kWh,两者相差30倍。

T&E报告中不同电网脱碳强度下的动力电池碳排放数据测算,source:《How clean are electric cars?——T&E’s analysis of electric car lifecycle CO2 emissions》

在国内以煤电为主的电力系统中,动力电池生产环节的碳排也明显更高,上述国内报告的数据显示,前十动力电池企业的电芯环节的平均碳排放超过了65 CO2/kWh。

这其中,国内少数几家电池企业,由于有意识在工厂园区内采用分布式风电、光伏等形式来提高园区内绿电比例,其电芯生产环节碳排放明显低于国内平均值。

企业行动“方略”

围绕于动力电池生产和产业链环节的减碳,头部动力电池企业已经率先行动。

高工锂电注意到,包括远景AESC、宁德时代、国轩高科等动力电池企业都已经积极行动,并将此作为企业ESG或CSR的重要组成部分。

远景AESC:位于无锡的远景智慧能源产业园建立了分布式风电、分布式光伏、分布式储能、电动车充电桩,能够满足工厂70%的绿电需求,降低园区15%的用电成本。预计2021年底,该园区将实现100%可再生能源电力使用,继而在2022年实现100%碳中和目标。

宁德时代:减碳主要通过加大节能项目的实施以及加大光伏发电量。2020年, 宁德时代共推进节能减排方案 218 项;2020 年光伏发电 2,258 万 kWh。同时,其还加大对于供应链环节的碳足迹培训。

国轩高科:国轩现有光伏发电、精益项目实现碳减排,比如青岛公司激光器散热系统风冷改水冷、南通国轩正极涂布余热回收利用改造等。未来还将在生产基地全面安装光伏太阳能,进一步减少碳排放。

GGII认为,碳中和的时代洪流之下,动力电池企业必须对于自身的减碳有清晰的认知和高度的重视,并通过技术创新和上下游产业链的协同共同实现最终目标。

首先要明确企业的碳足迹,对于产业链各个环节的碳足迹有准确的跟踪和追溯。

通过产品碳足迹认证,企业可以充分了解产品能耗高的环节,方便对症下药,更有针对性地进行低碳管理、节能降耗,降低生产成本;同时,产品碳足迹认证是一种环境友好行为,是企业履行社会责任的体现,有助于提升企业的品牌形象。

当前已经有不少动力电池企业开始建立电池全生命周期的碳排放的监测与追踪,通过准确的碳足迹分析,企业不仅可以根据自身情况制定合理的减排措施,同时还能探索出更多有效的零碳技术,为企业以及产业链的减排赋能。

可供参考的一个案例是,远景在探索自身碳中和的过程中,开发建立了一套“远景方舟”智能碳管理系统,该系统可实现全流程、端到端的碳解决方案。它不仅可以实时监测企业或机构的碳足迹、自动生成碳排放报告,还可以模拟及优化减排路径,最终直接通过采购绿电、绿证、碳汇服务,一站实现碳中和闭环。

 “远景方舟”全生命周期智能碳管理系统页面示意图

其次,基于清晰的碳足迹追溯,企业要建立自身及供应链的短中长期减碳路径。

短期来看,动力电池企业的重点是自身运营的碳中和,主要通过绿电的购买和使用、生产制造流程的优化、购买碳信用等方式。

以远景为例,其自身减排路径主要包括四个层面,一是通过可再生能源解决方案、碳管理和智慧能源管理系统,不断提高能源效率,增加绿电消费比例。二是优化产品设计提升能效、降低排放。

而中长期来看,动力电池领域减碳重点将向整个供应链和价值链体系转移。

远景的碳中和报告数据显示,2020 年,超过 95% 的温室气体排放来自于集团运营以外的价值链间接排放。

而要实现价值链的碳中和,就需要产业链上下游的共同配合与协作,通过更智能的生产设备、更可持续的工艺流程、碳排放更低的原材料等,把电池技术变成真正的零碳技术。

远景给出的方略是,不仅仅只做行业的先锋,还做行业的赋能者,在产业链价值链上,从外部的供应商出发,远景将携手供应商合作伙伴,利用远景的零碳解决方案协助其探索可低碳转型机会,助力供应商不断降低其生产运营的碳排放。

此外,在产业链下游,远景还在为客户赋能,助力终端应用碳中和。远 景 智 能 与 欧 洲 最 大 的 电 信 运 营 商 德 国 电 信(Deutsche Telekom)战略合作,为德国电动汽车消费者提供 100% 绿色电力的智能充电解决方案。

在远景零碳伙伴日活动上,远景宣布与红杉资本中国共同成立的100亿元碳中和基金,发起“碳中和关键技术”生态伙伴计划,希望为更多技术创新者提供资金、落地场景等全方位的创新支持,一同为实现‘3060目标’贡献力量”。

红杉资本创始及执行合伙人沈南鹏与远景集团CEO张雷签约现场图

远景的思路是,不仅关注自身运营和价值链排放,更希望成为企业、政府与机构的“零碳技术伙伴”,以绿色科技赋能能源和工业体系,助力全球迈向更清洁、更智能的能源系统。

动力电池行业的零碳行动已经开启,谁能率先布局和实际行动,谁就越有可能成为全球零碳经济的领跑者和获胜者。

“一个人可以走得很快,但一群人才可以走得更远。”张雷表示。

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