挪威电池可持续发展之路2024

对挪威电池产业链面临的挑战和机遇进行分析 目录 关于本报告 前言 本报告是Capgemini Invent开展的一项研究的结果。该研究基于对众多行业利益相关者的访谈以及对现有报告、出版物和新闻文章的研究。本报告中提出的问题和机遇不应被视为受访利益相关者的观点。 从化石燃料向可再生能源的过渡是我们这个时代最大的挑战和机遇之一。这是实现巴黎协定设定的目标并限制气候变化影响的绝对前提。最近的地缘政治升级加剧了对供应链安全的关注，导致各国不得不重新思考他们的方法和采购策略。电池行业无疑将在限制气候变化影响和加强挪威及欧洲的能源安全方面发挥重要作用。为了说明这一点，估计显示，如果电池在以可再生能源为主的国家生产，到2030年，从传统的内燃机汽车转向电动汽车可以减少60%的二氧化碳排放。因此，挪威有独特的机遇，能够向欧洲提供可持续的电池，鉴于其丰富的矿产资源、可再生能源、道德的工作标准和加工工业经验。然而，为了实现这一机遇，我们需要立即行动。在Capgemini Invent和Battery Norway，我们致力于加速绿色转型。本报告是我们共同努力加速可持续电池产业发展成果的体现。它概述了针对当局和行业参与者应对挪威在电池生产方面的雄心壮志的关键挑战和机遇。 Capgemini Invent 感谢以下组织在访谈中的参与以及分享他们的见解。 这项研究在2024年3月至7月期间进行，挑战和建议基于撰写时的状况。 Siren Sundby,副总裁兼Capgemini Invent总经理 Pål Runde,CEO 电池挪威 执行摘要 引言 设定场景 能源向水力、太阳能和风能等可再生能源的转变对于可持续未来是不可避免的，这推动了先进储能解决方案和大量电池的需求。根据国际能源署，实现COP28目标取决于到2030年电池数量的七倍增长。(1)尽管全球对可持续电池的需求上升，该行业仍然持续经历波动。企业正努力确保更多融资，计划被取消，中国正面临电池过剩，电池单元和原材料价格正在下降。与此同时，欧洲旨在发展更加可持续和独立的电池价值链，这得到了雄心勃勃的目标和法规的支持。 并且低效阻碍了政策、融资和协作的进展。为了提高挪威的投资吸引力，必须缩短开放矿山和工业设施的处理时间。挪威还应探索类似美国《通胀削减法案》的激励措施，并与《关键原材料法案》等政策保持一致，以便于与欧盟的无缝贸易，预计欧盟将成为挪威的主要市场。 电池价值链、来自工艺行业的深厚材料专业知识，以及在陆地交通和海上电气化领域的领导经验，挪威在欧洲电池产业中处于重要地位。 电池行业面临双重挑战：在减少碳排放的同时增加总电池产量。可持续的未来取决于用水电、太阳能和风能等可再生能源替代化石燃料。实现成功的绿色转型在很大程度上依赖于能源储存解决方案以及能源和交通部门的大量电池。根据国际能源署（IEA）的报告，2030年的净零排放情景预计，由于电池的使用，CO2排放量将减少60%，这表明电池在绿色转型中的重要性。尽管全球对可持续电池的需求不断上升，但新市场进入者却面临困境，因为中国已经生产出足够多的电池来满足需求。(3)同时，欧洲致力于在绿色和高效电池的开发中引领潮流。在众多已建立的参与者中， 本报告突出了电池行业的全球趋势，并探讨了挪威在行业发展中的地位。通过访谈和对现有材料的分析，报告探讨了挪威面临的挑战和机遇，并特别关注七个关键主题：政策与法规、融资、合作与伙伴关系、环境、社会和治理（ESG）、能力、电池技术和数字化。此外，报告进一步确定了挪威在行业中可以发挥领导作用的领域，以及电池产业是否能够成为挪威的下一个工业成功故事。 此外，该行业以高资本密集度和运营成本为特征。这一点，加上矿物价格的下降，为新投资设置了障碍。建立战略合作伙伴关系、销售协议以及价值链上的垂直整合有助于降低项目风险并启动生产。同时，政府可以通过类似于芬兰的芬兰矿产资源集团那样进行公共积极持股，来促进行业发展和扩张。 挪威凭借丰富的陆地和海洋电气化经验、可再生能源和原材料获取、深厚的技术和加工能力以及高尚的工作标准，在行业内处于有利地位。在挪威本土化电池生产相较于全进口供应链，能将排放量减少60%以上。(2)尽管挪威已经为原材料和电池生产制定了全面的国家级战略，但大规模的电池电芯生产尚未开始。为了实现其目标并促进电池产业的发展，挪威必须立即采取行动。 最后，需要在电池技术和数字化方面拥有熟练的劳动力和先进的技术专长。凭借其强大的现有研究环境，挪威有潜力成为欧洲领先的研究中心。挪威的原料储藏量为某些电池组件，如正极和负极，提供了竞争优势。随着挪威电池产业的发展，有机会从零开始建立一个本土数字化的产业。这包括创建可扩展的生态系统，以促进透明度和协作，充分利用数据的力量。全球都在关注创新电池技术，以使电池更便宜、更可持续、更高效。然而，成功的企业将是那些能够按时、按规模和成本生产的企业。 本报告旨在基于与15位以上利益相关者的访谈和现有研究分析，突出挪威电池产业面临的挑战和机遇。目标是为产业潜力提供一个全面视角，并概述七个需要解决的关键主题——政策与法规、融资、合作与伙伴关系、环境、社会和治理（ESG）、能力、电池技术及数字化。这些主题的核心是需克服监管和政策障碍，确保可持续的融资解决方案，并增强国内专业知识。 挪威凭借其竞争优势，有可能成为欧洲电池生态系统的关键供应商。通过立即行动，挪威可以帮助欧洲实现其可持续性目标，并引领通往绿色未来的道路。 首先，需要简化并支持性的政策。监管不确定性 供应链本地化的重要性 电池价值链 中国目前主导着整个电池价值链，使欧洲市场对中国供应产生依赖，并带来了可持续性挑战。(1)近岸外包电池供应链提高了对制造过程的控制，并使欧洲能够建立和实施环境和社会标准，同时确保与当地社区的有效互动。本地的电池价值链还将导致供应链缩短和与运输相关的排放减少。此外，欧洲在可再生能源方面的高份额也有助于生产过程的清洁化。(2). 电池产业链预计到2030年将经历重大扩张，需要前所未有的生产水平和资源开采。在2019年的一项分析中，世界经济论坛表示，采矿活动必须增加540倍，每年提取的量相当于超过300座吉萨大金字塔。原材料精炼预计将增加14倍，每年处理的重量相当于超过11万台波音787客机。活性材料的生产将需要增长15倍，足以生产超过8000亿个AA型电池单体。单体生产需要大约120个额外的吉瓦工厂，每个工厂的产能与今天最大的工厂相当。此外，回收行业必须扩大15倍，以处理每年相当于超过100亿部手机电池的报废处理。(7)自2019年以来，由于对电池供需的预测大幅提高，这些数字代表了最低估计值。 电池价值链通常分为三个部分：上游、中游和下游。尽管有各种方法可以进一步细分价值链，一个常见的划分包括六个主要环节：原材料提取、加工和精炼、活性材料制造、电池单体制造、电池组组装以及回收和再利用。 欧洲锂生产可在中国加工澳大利亚矿石的情况下实现高达50%的减排。(2)如图1所示，基于欧盟能源网络的本地化生产可以将碳排放量减少约37%。当主要使用可再生能源时，这一减幅将增加到60%以上。预计到2030年，这可以节省约1.33亿吨CO2，相当于2022年智利或捷克共和国等国家的年度排放量。(2)挪威可再生能源占比高，气候效益可能接近最佳情景，即约60%的减排。 原材料采矿：在采矿和提取原材料的领域，如锂、钴、铜和镍，对棕色和绿色领域的勘探是可能的。原材料加工：用于将不纯原材料转化为其最纯净的商业形式的工艺。 从减排的角度来看，在欧洲制造能耗密集型电池组件显著减少碳排放。与从中国进口相比，在本地生产电池单元可导致碳排放减少20-40%。(2)在当地采购镍可以比从印度尼西亚的当前供应量降低85-95%的排放。 活性材料：阴极和阳极以及促进电流流动的电解质。阴极活性材料通常是金属氧化物，如镍、锰和钴，而阳极活性材料通常是石墨、硅或两者都有。其他活性材料包括隔膜和壳体。(4). 电池制造单元：将所有必要组件组合成一个功能单元的过程。涂层通常是制造的第一步，随后是涉及电极制造和电池单元组装的多个步骤，最终形成一个完全运行的电池单元。 电池组制造：一种机械组装过程，其中电池单元被串联排列成电池模块，随后组装成电池组。这些电池组在所需的电压和容量下提供电力，通常包括软件和温度调节系统。例如，电动汽车（EV）的电池可能需要400-800伏，每个电池单元通常提供4伏。(5). 回收和再利用：处理使用过的电池并将旧电池组件用于新应用的流程。这涉及回收原材料和组件，如铜、塑料、铝和黑团，这些材料中含有镍、锰、钴和锂等有价值的金属。(6). 电池行业现状 全球——预期产能将超过全球需求 亚洲——在整个产业链中，中国主导着电池行业。 世界正日益全球化，电池行业也不例外。要了解挪威面临的挑战和机遇，理解全球电池行业以及挪威在该行业中的地位至关重要。电池是全球能源系统的基本组成部分，也是市场上增长最快的能源技术。从2018年到2023年，全球对电动汽车电池的投资显著增长，增长了八倍。(1)投资于电池存储领域增长了五倍，2023年达到1,650亿挪威克朗，中国、欧洲和美国共同贡献了超过90%。(1)如图2所示，到2030年，制造业产能预计将增至四倍，达到约9.4太瓦时（假设100%利用率），这将足以满足2030年新西兰零排放（NZE）情景下的电池需求。其中近80%的产能将由获准为电动汽车市场提供服务的企业提供。(8)(1)这项扩张预计将推动电动汽车和储能应用领域的电池包市场从1,330亿挪威克朗增长到2030年接近5,520亿挪威克朗。(1). 国际 亚洲，以中国为首，正在主导电池行业，并覆盖整个价值链，从采矿和加工到电池包制造。中国在十多年前开始投资电池价值链，并将其在全球电池产量中的份额从2020年的75%增加到了今天的83%。(1)此外，中国占更多 能源署（IEA）的分析表明，到2030年，储能必须增加六倍才能满足COP28目标，这一目标预计将几乎完全由电池实现。 50%以上的原材料加工和超过90%的正负极制造。韩国和日本合计占全球电池生产的4%。韩国公司在电池制造领域是重要的国际参与者，其在国外的制造能力超过350吉瓦时。(11). 尽管电池制造产能预计将增加，彭博社预计市场将进入供过于求的状态。预计价格和利润率都将下降，这使得进入电池行业变得困难。(9)为了竞争，欧洲旨在利用可持续性要求来对抗成本效益高的中国大众生产。新的欧盟电池监管框架包括电池护照倡议，旨在确保电池产业的透明度，并确保主要玩家和国家遵守环境和道德标准。 图3. 国际能源署（2024年），《电池与安全的能源转型》，IEA，巴黎。全球电池供应链的地理分布。DRC = 刚果民主共和国。石墨精炼仅指将天然石墨精炼成球形石墨的过程。采矿和加工基于生产数据。电极、阳极和电池基于制造能力数据。 图2. 国际能源署（2024年），电池与安全能源转型，IEA，巴黎。按地区划分的最大锂离子（85%利用率）电池制造能力，2023年、2025年和2030年。 电池护照 欧盟的关键原材料法案（CRMA） 北美 – 奖励和自然资源吸引电池制造商 电池护照作为欧盟新电池监管框架的一部分被引入。它旨在报告约100个数据点，包括材料溯源、化学成分、制造历史和可持续性表现，以确保可持续的电池价值链。然而，存在实施挑战，包括供应商之间的数据孤岛、缺乏标准和收集数据的有效性。电池护照将适用于重量超过25千克的电动汽车电池、容量超过2千瓦时的工业电池以及轻型交通工具电池。(69) (72). 欧洲关键原材料法案是欧盟委员会制定的战略框架，旨在确保和维持关键原材料（CRM）的供应，并减少对单一国家供应商的依赖。以下为2030年的以下基准： 美国是全球第二大电池储能市场，年装机容量增加量大致翻番，到2023年超过8 GWh，如图6所示。美国占全球电动汽车生产的10%，但只占电池电芯制造的6%。(1)2022年IRA