首页 科普 正文

新能源材料发展趋势(新能源专业就业方向有哪些)

新能源专业就业方向如下:

1、低碳-化学、化工系

节能环保是化工企业能否生存下去的重要考核指标,碳减排是一个持久而且现在得到重视的问题,化工企业与碳排放密切相关。实现化工企业的碳排放降低,是目前化工企业生存的一个非常重要的前提,所以低碳排放是新能源专业需要研究的一个重要课题。

2、太阳能、风能等新能源-关系到材料、物理、电子等诸多新能源专业

太阳能现在已经被我们大量使用,但是太阳能使用涉及到很多资金问题,因为目前使用太阳能效率低,价格昂贵。目前,国家投资了大量的资金在太阳能的研究方面,如果想更好地使用太阳能、风能,就需要大量的人才进行研究和推广,涉及的新能源专业是非常多的。

3、传统石油工业

目前来讲,新能源的使用还是比较少的,所以经济的发展还需要依靠传统的石油工业提供能源,石油工业也需要及时地进行产品质量的提高。尽量的减少碳排放,提高石油能源的开采和利用的技术,为世界制造出无污染的能源是石油工业现在面临的重要课题。

4、燃料电池-化学系、化工系、材料系、环境系

燃料电池是现在新能源使用的研究热点,这项研究每年都会开很多的会议,公布研究的成果,这项研究需要大量的人才,需要的人才可能会涉及到很多的新能源专业,比如化学、化工等等专业。

5、汽车减排-电子系

现在中国的汽车越来越多,汽车减排是一个非常重要的问题,为了能够实现汽车减排中国在大力推进电动汽车,所以需要通过电力使用减少汽车排放。

另一方面促进电力汽车的迅速发展都需要一定的人才,所以汽车减排这个问题涉及到很多新能源专业,使得未来研究这个问题和推动电力汽车制造的人才紧缺。

新能源专业就业前景

人类的生存和发展离不开能源。化石能源是工业革命的基础,现在世界能源消耗的主力还是煤炭、石油、天然气三大传统能源,但使用年限只有百年量级。

各种新能源只占能源消耗不到20%的比重,还处在起步阶段,但它的发展空间是巨大的。新能源必将成为未来保证全球可持续发展的重要支撑产业。因此,新能源科学与工程专业的就业前景是非常好的。

燃料电池的发展现状和前景

锂电池正极材料行业上市公司:光华科技(002741)、厦门钨业(600549)、杉杉股份(600884)、容百科技(688005)、科恒股份(300340)、当升科技(300073)、长远锂科(688779)、振华新材(688707)、德方纳米(300769)、贝特瑞(835185)、华友钴业(603799)、国轩高科(002704)等

本文核心数据:新能源汽车续航里程分布 能量密度分布 三元材料性能指标 产销量 市场份额 成本结构等

新能源汽车市场:高续航里程需求迅速增长 电池能量密度提升成必然趋势

近年来,新能源汽车市场爆发式增长。随着中高端新能源车型陆续上市,续航里程成为衡量新能源汽车效能重要的参数。根据真锂研究数据,2019年-2020年期间上市的新能源汽车中国,高续航里程的车辆占比迅速提升。2019年,续航里程在200公里以下的新能源汽车占比高达71%,而2020年迅速下降至14%;而续航里程在300公里以上的新能源汽车占比由2019年的15%左右提升至2020年的60%以上,预计未来高续航里程的汽车需求将爆发式增长。

提升新能源汽车续航里程最为有效的方法之一即提高其电池系统的能量密度,而正极材料作为锂电池核心材料之一,是锂电池电化学性能的决定性因素,对电池的能量密度及安全性能起主导作用。因此,在新能源汽车高续航里程需求驱动下,锂电池能量密度的提升成为正极材料技术发展的必然趋势。

2019年,能量密度小于120Wh/kg的新能源汽车电池系统占据70%以上的市场,到2020年,锂电池系统能量密度大于120Wh/kg的新能源汽车占比达85%以上,且已有160Wh/kg的高能量密度电池系统量产上市。

锂电池新规要求:国家提升锂电池能量密度标准

2021年11月18日,工信部发布《锂离子电池行业规范条件(2021年本)》(征求意见稿)和《锂离子电池行业规范公告管理办法(2021年本)》(征求意见稿)。其中提出,引导企业减少单纯扩大产能的制造项目,加强技术创新、提高产品质量、降低生产成本,具体对锂电池产品及其相关材料的主要技术指标标准作出如下规定:

对于电池组的能量密度要求,目前三元和磷酸铁锂基本不受新规限制,但对于单体能量密度的要求,主流的磷酸铁锂电池单体能量密度还在160Wh/kg左右,相当一部分产品尚无法满足新规要求。

新规范同时对正极材料提出新的要求:磷酸铁锂比容量≥150Ah/kg;三元材料比容量≥175Ah/kg。目前,三元8系及以上高镍材料毫无疑问均达标,但三元5系及以下的量产比容量或有部分企业不达标,因此三元锂电池市场也同样面临能量密度提升的压力。

主流正极材料性能对比:三元材料具备高理论比容量

当前主流的锂电池正极材料体系主要分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等多种技术路线,作为对比,比容量、循环寿命、成本及安全性等是正极材料的核心指标。

其中,三元材料的理论比容量高达280mAh/g,工作电压接近3.7V,因此三元锂电池的能量密度理论上为目前主流锂电池中最高,作为同样可达到高能量密度的钴酸锂电池因其安全性较低,目前已逐步被市场淘汰。

综合来看,理论上三元材料有较大的能量密度提升空间,在新能源汽车高续航里程需求和锂电池新规的推动下,为高端新能源汽车市场的必然选择。

三元材料市场发展现状:产销量均快速增长 市场份额有小幅下降

——三元材料产销量

2016-2020年,我国三元材料产量呈上升态势。2020年,我国三元材料产量为21万吨,同比上升6.6%。

2016-2020年,我国三元材料(NCM和NCA)销量持续上升态势。2020年,我国三元材料销量为23.6万吨,同比上升22.9%。

——三元材料市场份额:三元材料占比呈小幅下降态势

从中国锂电池正极材料出货量结构来看,2019-2021年,正极材料领域三元材料占比略微下滑6个百分点至40%,磷酸铁锂占比上升了3个百分点,至25%。

磷酸铁锂市场占比大幅提升主要是因为:首先,磷酸铁锂具有较低的成本,整体性价比较为明显;同时2019年以来,以CATL、比亚迪、国轩高科为代表的主流电池企业分别开发出CTP、刀片、JTM技术,磷酸铁锂电池的能量密度得到一定提升;其次,相比三元材料,磷酸铁锂具有更高的安全性。

三元材料市场发展趋势:高镍低钴技术有望带动三元材料市场份额回升

——低钴化:三元材料降低成本的路径

事实上,三元电池虽然现阶段成本高于磷酸铁锂,但凭借材料体系的创新,其成本仍有较大的下降空间。从长期看,三元高镍和磷酸铁锂的成本差距会越来越小。根据财通证券的测算,预计2030年高镍电池成本最终会和磷酸铁锂相当。

在三元正极的成本中,原材料成本对三元材料价格影响显著,其占比超过90%,尤其是钴的价格,一直居高不下,而且钴材料对外依存度高达90%。目前业内一致的方案就是采取高镍低钴甚至无钴方案,例如NCM811电池正极材料的钴含量相比NCM523的钴含量由12.2%降至6.1%,折算到动力电池每kWh用钴量从0.22kg降至0.09kg,降幅高达59%,在钴价大涨的今天,三元高镍的材料成本优势越发凸显。

——高镍化:三元材料能量密度提升路径

长期来看,磷酸铁锂材料受理论比容量(170mAh/g)的限制,电池单元能量密度的提高空间已经越来越小。相反,三元材料正处在技术的快速迭代期,从NCM333到NCM523再到NCM811,其能量密度是逐步提升,NCM811能量密度相较于目前主流三元NCM523,能量密度提升可18%左右。

目前中镍三元正极材料占据市场主导地位。根据鑫椤资讯数据,2020年中镍5系三元材料产量占比为53%;中高镍6系三元材料产量占比为20%;高镍8系三元材料产量占比为22%。

未来新能源汽车需要更高的电池容量,600公里以上高镍是最好的选择,800公里以上高镍几乎是唯一的选择。

因此,前瞻认为,随着新能源汽车续航里程需求的逐步提升,三元锂电池在新能源高端市场还具备较大的成长空间。随着三元材料能量密度的提升及成本的降低,未来的市场占比有望得到回升,高镍三元正极材料市场潜力巨大。

更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国锂电池正极材料行业深度调研与投资战略规划分析报告》。

——预见2022:《2022年中国氢燃料电池行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展趋势等)

行业主要上市公司:亿华通(688339.SH)、潍柴动力(000338.SZ)、大洋电机(002249.SZ)、深冷股份(300540.SZ)、雄韬股份(002733.SZ)、东方电气(600875.SH)、南都电源(300068.SZ)、美锦能源(000723.SZ)、全柴动力(600218.SH)、长城电工(600192.SH)、上汽集团(600104.SH)、蠡湖股份(300694

.SZ)等

本文核心数据:市场规模、竞争格局、趋势预测

行业概况

1、定义

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池由于其燃料气来源丰富、效率高、无噪声、无污染的优点,将在未来为节能和保护生态环境做出巨大贡献,是目前各个国家重点进行研究的发电技术。

依据氢燃料电池的电解质的不同,可将燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。

2、产业链剖析:氢燃料电池产业中游包含较多参与者

氢燃料电池产业链主要由上游原材料、中游集成以及下游应用端组成,产业链较长,参与方众多。具体来看,氢燃料电池产业上游主要是膜电极、双极板、各类管阀件与传感器、储氢瓶等发动机零部件生产制造行业;中游为燃料电池发动机系统及电堆集成行业;下游各大应用领域包含交通运输中的乘用车、商用车;固定发电中的家用或者电站用发电机及其他特殊领域等。

我国氢燃料电池上游的主要制氢企业有和远气体、潞安环能、中国石化,循环系统企业主要有雪人股份,而电堆及系统主要企业有清源股份、长城电工,质子交换膜制造企业有东岳集团、南都电源等;而中游氢燃料电池研发制造企业有亿华通、潍柴动力、大洋电机、美锦能源等。

行业发展历程:行业处在突飞猛进阶段

中国氢燃料电池行业发展依随技术的发展而进步,氢燃料电池发展始于1958年前后,并在1958-1970年前后取得燃料电池技术的基础性及探索性研究;而到1970年前后,氢燃料电池相关研究技术达到高潮,在此过程中,科研所等相关机构积累了丰富的燃料电池堆及燃料电池供电系统等方面的技术经验。1980年以来,中国氢燃料电池研究进入缓慢成长时期,行业处于技术研发低潮。而自90年代以来,部分技术先进国家已经取得技术上的巨大进展,并且一部分产品已经进入准商品化阶段;在此背景下,中国燃料电池研发再次进入高潮;到目前为止,氢燃料电池进入高速发展时期。

行业政策背景:政策加持,氢燃料电池技术发展稳重求进

氢燃料电池产行业仍处于不断摸索的时期,因此,国家政策对行业的影响较大。发展燃料电池是我国应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。

近年来,国家出台多项政策鼓励、规范、指导氢燃料电池产行业发展。2020年,国务院发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,将燃料电池的稳定供给纳入未来发展愿景中。近几年,国家铁路局、国务院、国家能源局相继发布了《“十四五”铁路科技创新规划》、《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》等,指出氢燃料电池在国家层面的重要战略意义;且在“碳中和”、“碳达峰”的大目标下,燃料电池的技术发展将帮助中国尽早完成两大目标。因此,近两年的燃料电池相关政策倾向于技术的实践与应用层面。

行业发展现状

1、成本构成:电堆是氢燃料电池的核心零部件

氢燃料电池系统由燃料电池组和辅助系统组成。燃料电池堆是核心部件,它负责将化学能转化为电能以提供汽车动力支持。四个辅助系统主要是供氢系统、供气系统、水管理系统和热管理系统。燃料电池系统产生的电力通过动力控制单元传到电动机,在电池的辅助下,在需要时提供额外的电力。从成本来看,氢燃料电池系统中最核心的部分是燃料电池电堆,其成本占比接近50%。

2、需求市场:装机量受疫情和补贴退坡影响而下降

2018-2020年,中国氢燃料电池装机量呈波动下降态势。从装机功率来看,2019年是中国氢燃料电池行业发展较好的一年,政府为发展新能源行业而出台一系列补贴政策进行鼓励和扶持;2020年,受疫情和补贴退坡的影响,中国燃料电池装机量仅为87MW,其中约80MW使用在氢燃料电池汽车领域。目前,氢燃料电池行业仍处于复苏时期,2021年上半年装机量超过50MW。

3、供给市场:供给端较为活跃,发展态势较好

目前,氢燃料电池行业内主要研发生产企业有亿华通、上海重塑、国鸿氢能、江苏清能、大洋电机、众宇动力等。其中,亿华通和国鸿氢能产能较高,均达到10000台/年以上;其余企业产能也均达到2000台/年以上。整体来看,行业氢燃料电池产能产量状况较好,供给端表现较为活跃,行业态势较好。

4、下游应用:下游应用市场进入商业化初期

2016-2020年,中国氢燃料电池汽车保有量逐年上升,受到疫情影响,2020年销量有所下滑。截止2020年底,我国氢燃料电池汽车年销量1177辆,保有量7352辆,标志着我国氢燃料电池汽车正在逐渐被市场认可接纳,氢燃料汽车进入商业化初期。

5、市场规模:目前市场规模接近16亿元

根据亿华通每年氢燃料电池销售价格及销量进行测算,2018-2021年,中国氢燃料电池市场规模呈现波动态势。2019年受到一系列补贴政策的加持,氢燃料电池下游交通运输领域得到高速发展,市场扩张规模超出正常范围;自2020年以来,氢燃料电池市场受到疫情和补贴退坡的影响,市场规模大幅跳水。2021年,中国氢燃料电池市场规模接近16亿元。目前,行业正在逐渐回归正轨。

行业竞争格局

1、区域竞争:中东部区域相关企业较多

从区域竞争格局看,我国氢燃料电池产业相关企业分布集中在中国中东部。山东、江苏、安徽和北京一带上市企业相对较多;其中,江苏省代表性企业较多,有蠡湖股份、越博动力、腾龙股份、先导智能。另外,产业链相对成熟的行业龙头亿华通布局在北京。

2、企业竞争:CR5集中度较,竞争压力较大

从装机量排名来看,2020年氢燃料电池系统装机量排名前五的企业分别为爱德曼、亿华通、国鸿重塑、探索汽车、潍柴动力。五家企业的氢燃料电池总装机量占2020年中国氢燃料电池系统装机量的69%,集中度较高,行业内竞争压力较大,头部品牌聚集效应明显。

其中,爱德曼装机量最多,占比约为20%;其次是亿华通,装机量占比超过15%;而国鸿氢能和上海重塑合资成立的国鸿重塑表现也较为亮眼。综合来看,目前中国氢燃料电池行业主要竞争者有亿华通、爱德曼和国鸿重塑等五大巨头。

行业发展前景及趋势预测

1、未来发展趋势:交通运输领域是发展突破口

根据中国电动汽车百人大会课题组发布的《中国氢能产业发展报告2020》,中国氢燃料电池未来前景主要集中在交通运输领域、储能领域和工业及建筑领域。其中,交通运输领域是氢燃料电池应用的主要突破口,以交通运输领域为起始点,向着储能、工业、建筑领域逐渐拓展。

从氢能未来应用体系的发展路径来看,氢燃料电池商用车将率先实现投产并进行应用,且氢燃料电池客车、物流车、重卡等车型将在2030年前取得与纯电动车型相当的全生命周期经济性,赢得市场消费者的青睐。

2、市场规模:技术支持将带来行业发展长久荣耀

2022-2027年,中国氢燃料电池行业市场规模将会稳步上升,且增速呈现逐年递增的趋势。2022年年初的冬奥会上,亿华通与丰田及北汽福田作为北京2022年冬奥会的赛事交通服务用车的提供商,共计投入使用了1000多辆氢能源汽车,可见氢燃料电池初步应用十分成功。

燃料电池系统、发动机及电堆等核心部件全部国产化是中国氢燃料电池进行产业化并大规模应用的前提。然而,关键技术的研发缓慢正在“锁喉”行业未来发展。当下,对于行业内主要参与者来说,氢燃料电池系统以及核心零部件氢燃料电池电堆的技术升级是公司抢占行业发展先机的关键;只有技术进步才能带来行业市场规模的扩大,从而赢得消费者的购买。

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国氢燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。