铜行业分析：新能源新动能，2025年或将拉动铜需求7%
作者： 未来智库
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（报告出品方/作者：东方证券， 刘洋）
核心观点：
到 2025 年，光伏和储能对铜的增量需求将占 2020 年表观消费量的 3%。 铜在光伏和储能的需求量到 2020、2025 和 2030 年或达 66、139 和 289 万吨。以 2020 年为基，铜增量需求在 2025 年、2030 年将达 73 和 223 万 吨，约占 2020 年全球铜消费量的 3%和 9%。
新能源对铜需求拉动明显，到 2025 年新能源铜需求或增 181 万吨，占 2020 年铜表观消费量的 7%。结合《有色碳中和①》的结论，铜在风电、新能源 汽车、光伏和储能的需求量在 2020、2025 和 2030 年合计或达 137、318 和 609 万吨。以 2020 年为基，铜增量需求在 2025 年、2030 年将达 181 和 472 万吨，约占 2020 年全球铜消费量的 7%和 19%。
一、光伏：2025 年光伏铜需求或达 135 万吨，五年复合增速约 16%
1.1.趋势：平价接力补贴，光伏新装再提速
光伏已成第四大 绿色能源，近三年新装增速略有放缓。根据气候智库 Ember 显示，全球太阳能 2019 年发电量达 669TWh，同比增长 12%，在当年能源供应中占比 2.71%，已成为第四大绿色能源。 截止 2020 年底，全球光伏累计装机规模达 757GW，十年复合增长率高达 34%。新增规模方面， 2020 年新增装机达 130GW，同比增长 13%，在疫情背景下仍显韧性十足，但与 2015-2017 年的 高速发展期相比仍有差距。
德国市场率先平价，迎来二次增长曲线。光伏与新能源汽车类似，行业的快速发展始于政策补贴， 又因补贴退坡而沉寂，中间几经转折，最终市场地位的确立，仍有赖于自身度电成本的下降，在价 格上相对于传统能源形成竞争优势。以德国为例，德国在光伏产业的布局和发展处于全球领先地位， 在 2012 年装机容量达 3.83GW，占当年全世界总装机量的 52.3%。2019 年，德国可再生能源发 电占总发电量比例达到约 43%，提前完成原定的 2020 年“可再生能源占比达 35%”目标，其中 光伏发电贡献度达到近 20%。回顾德国光伏产业发展史，德国也经历了政策激励下的爆发式增长 阶段，和补贴退坡而带来的行业滑坡。2006-2011 年期间，光伏上网价随安装成本快 速下降，尽管始终高于居民用电成本，但德国光伏发电量和新增装机量在补贴激励下增速不断攀升； 2013-2017 年，德国光伏行业开始陷入五年的沉寂期，新增装机显著下滑，始因 2011 年欧债危机， 欧洲各国下调光伏补贴，而同期电池价格陷入了平台期，下降幅度有限，德国光伏新增容量在 2013 年出现断崖式下跌，同比下降 52%，之后的四年新增装机量均未超过 2GW；到 2018 年，受益于 金刚线切片技术普遍应用，PERC 电池规模化量产带来产品效率大幅提升，组件价格终再下台阶， 德国光伏发电的上网价也基本实现平价，光伏市场再次重回高增长，发电量突破 45GWh，新增装 机约 3GW。
中国光伏平价时代已拉开帷幕，有望重新成为全球光伏市场的增长引擎。中国光伏市场在 2018 年 受“531 政策”影响，新增装机按下了急刹车，连续两年下滑，在 2018-2019 年分别为 44、30GW， 并导致全球新增装机量在 2018 年首次出现负增长。我们认为中国光伏市场正处于德国光伏市场 2016-2018 年阶段，补贴快速退坡而平价目标仅局部实现，光伏市场的发展对补贴政策变化仍较为 敏感。根据国家发展改革委数据，2019 年 6 月，我国居民用户电价平均为 0.5135 元/千瓦时，工 商业用户电价处于 0.5379~0.6948 元/千瓦时的区间，而我国光伏平均度电成本已从 2014 年上半 年的 1.08 元/千瓦时降至 2019 年下半年的 0.3 元/千瓦时，基本实现用户侧光伏平价。但在发电侧， 仅部分地区和先进的领跑基地项目可以实现，2019 年 5 月 20 日国家能源局公布第一批光伏发电 平价上网项目，广东、广西、陕西等 16 个光照条件较好的省份相继启动平价项目，涵盖项目 168 个，装机容量达 1478 万千瓦，占当年新增装机容量的 49%，中国光伏平价时代已拉开帷幕。根据 东方证券电力设备及新能源行业发布的《光伏产业研究系列报告》，光伏系统的硅和非硅成本仍有 30%、40-50%的下降空间，电池片价格有望位于 0.6-0.7 元/W，组件价格有望达到 1.5 元/W 以下， 电池系统投资届时将降至 4 元/W 以下，基本满足平价上网对于产业链价格的需求，光伏行业的发展将由政策导向转为市场化导向，这将释放光伏装机的潜在增长空间，拉动全球光伏新增规模重返 快车道。
预计未来五年光伏新增装机将恢复高速增长，复合增速或达 15%。结合中国光伏行业协会对光伏 未来五年的新装机预测，到 2025 年光伏累计装机量或达 1807GW，未来五年复合增长率将达 19%。 长期来看，BNEF 在《2020 年 新能源展望》中，预计光伏累计装机容量将在 2050 年占比 38%， 达 7749GW，相当于未来 30 年复合增长率约 8.1%，我们假设在 2025-2030 年，新增装机规模年 增速维持在 15%，对应 2030 年累计装机量将达 3838GW，新增装机量将达 543GW，为 2020 年 的 4.2 倍。
1.2.铜需求：集中在平衡系统，到 2025 年提升铜消费 3%
光伏系统的铜需求集中在平衡系统，受电池技术路径影响有限。光伏发电系统由光伏组件和平衡系 统（BOS）两部分构成，组件承担太阳能转化成电能的作用，光能转化成直流电后通过平衡系统转 化成符合要求的交流电，再接入电网或直接用于负载。电池是光伏组件的核心，按技术路线分类，可以分为晶硅电池和薄膜电池，晶硅电池产业链较为成熟，占据市场主流，在 2019 年产量占比达 95%，其中晶硅占比达 66%；薄膜电池已发展出十几种技术路线，但实现产业化的仅非晶硅薄膜 电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池和碲化镉(CdTe)薄膜电池三种。但无论是薄膜还是非薄膜电池，都 几乎不含铜，仅铟镓硒(CIGS)薄膜电池中含少量铜，每兆瓦容量约 50 公斤，因此电池技术未来的 发展变化对铜需求的影响较小，我们在此也就不再赘述电池技术相关的内容，具体研究可参考东方 证券电力设备及新能源行业发布的《光伏产业研究系列报告》。平衡系统是除光伏组件以外的其他 设备和系统，如电缆、逆变器、蓄电池、汇流箱、连接器、配电柜等配件，铜在光伏系统的应用基 本上都在平衡系统中，尤其是电缆。
按照上述光伏新增装机进度，预计光伏铜需求将由 2020 年的 65 万吨增加至 2025、2030 年的 135 和 272 万吨，未来五年、十年的的复合增长率将达 15.7%、15.4%。
二、储能：2025 年储能铜需求或达 4 万吨，五年复合增速约 39%
2.1.趋势：再生能源市场和配储比同步提升，储能将迎高速发展
可再生能源增长可期，储能市场迎来发展机遇。储能在电力系统的应用非常广阔，尤 其是在发电侧风电、光伏配套的应用领域，虽然新能源汽车的动力电池也属于储能电池在用户侧的 主要应用，但未免重复，我们此处讨论的储能电池均不包括新能源汽车电池。在 3 月 26 日发布的 《有色碳中和①： 新能源新动能，铜、稀土将迎需求成长》和上节中，我们对风电、光伏未来的发 展趋势和规模做了定量和定性的判断，可以看出，发电侧新能源在电力市场的占比将快速提升，在 电力系统将起到举足轻重的作用。然而，相比传统化石能源，风电、光伏等可再生能源更具波动性、 随机性和区域性，在以往的储能系统基础之上提出了新的要求，一方面需增加储能容量，另一方面 对快速响应性能和动态调节能力的要求也有所提高。
电化学储能技术成熟、响应速度快，将成为配套 新能源储能的主流。按照不同能量转换方式，电力 系统中主流的储能技术就两类：抽水储能和电化学储能，两者均具备技术成熟度高和储能规模大的 特点。传统电力系统对储能的需求是重容量、轻频率，抽水储因使用成本低且规模大，顺势成为装 机规模最大的类型。但随着新能源在电力系统重要性的提升，其自身的波动性和不确定性可能会导 致系统有功出力与负荷之间的动态不平衡，造成系统频率偏差，严重时会导致系统频率越限，进而 危及电网安全运行，抽水储能由于响应速度相对较慢（分钟级）并不能妥善解决这一问题。而电化 学储能相对于抽水储能的最重要的优势就在于此，其快速的响应特性（毫秒级）能提高新能源电力 系统的稳定性，新能源配套电化学储能也因此成为共识的解决方案，尤其是锂离子电池，凭借较优 的能量密度和循环性在电化学储能领域能已占主导地位，将随着新能源装机迎来发展契机。
配储比例和充放电时长同步提升，储能累计装机量未来 20 年的复合增速或达 23-25%。2020 年储 能电池新装机已达 5.3GW/10.7GWh，同比增加 55.9%/57.4%，累计装机规模达 17.7 GW /34.5 GWh。虽然增速较快，但折合至 新能源单位装机容量，配置比例仍较低，根据 2020 年底的光伏和 风电累计装机量，可以测算出当前新能源发电的配储比不到 1%，储能时长约 2 小时，仍有较大提 升空间。彭博新能源财经（BNEF）预计到 2040 年储能累计装机规模达 1095 GW /2850 GWh， 相当于未来 20 年均复合增速约 23%/25%，按照该增速可以推断出到 2030 年累计装机规模或达 350 GW /911GWh。我们从风电和光伏装机量预测数据对此进行交叉验证，根据之前的分析，风电 和光伏累计规模在 2030 年预计达 5853GW，相较于 2020 年新增 4368GW，按照 BNEF 对储能 装机规模的预测，2020-2030 年储能将新增 332.3GW/876.5GWh，相当于新增风电光伏的储能配 置比为 7.6%，储能时长约 2.6 小时，与目前部分省份提出的配置比例要求（在 5%~30%之间）相 符，也吻合一般电化学储能满功率连续充放电时间（在 1~4 小时之间），我们将以此作为储能领 域铜需求的测算依据。
锂电池占主流，市占率高达 92%。锂离子电池和铅酸电池是电化学储能两种主要的储能技术。与 铅酸电池相比，锂离子电池具有电池寿命周期度电成本较低、能量密度高、循环次数高、能量损失 和韧性方面更佳且环保等优势，因此成为电化学储能的主流选择。根据 BNEF 数据显示，2020 年 新增的电化学储能电池装机功率中，92%为锂离子电池，预计锂离子电池将保持主流地位。我们沿 用 2020 年 2 月发布的《高端锂电铜箔供需将向好，行业龙头具中长期投资机会》中储能锂电池在 2021-2024 的预期需求量，分别为 20、27、35 和 41GWh，假设锂电池始终保持在储能电池 92% 的渗透率，则到 2024 年储能累计装机将达 155GWh。结合前述到 2030 年储能累计装机预计将达 911GWh，相当于储能累计装机在 2024-2030 的复合增速约为 33%，假设年增速在此期间不变， 预计 2025、2030 年需求量或达 26、81GWh，其中锂电池需求量将达 50、206GWh，为 2020 年 的 14、57.3 倍。
2.2.铜需求：应用在电池负极，到 2025 年提升铜消费 0.1%
铜箔是锂电池负极活性材料的载体和负极集流体，典型锂离子电池的铜箔用量约为 0.83kg/KWh。 典型锂离子电池结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜四部分。锂电池充电时，加在电池两极的 电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子，通过隔膜后嵌入片层结构的石墨负极中; 放电时锂离子 则从片层结构的石墨中析出，重新和正极的嵌锂化合物结合，锂离子实现移动，产生电流。铜箔由 于具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位，耐卷绕和辗压，制造技术成熟，且价格相对低廉，在 此过程中便充当石墨等负极活性材料载体，同时作为负极集流体，将电池活性物质产生的电流汇集 起来，以产生更大的输出电流。如我们在《高端锂电铜箔供需将向好，行业龙头具中长期投资机会》 所述，典型锂离子电池 8 微米锂电铜箔用量约为 0.83kg/KWh，我们将以此作为未来储能锂电池铜 用量的测算依据。
按照上述储能锂电池新增装机进度，预计储能铜需求将由 2020 年的 0.8 万吨增加至 2025、2030 年的 4.2 和 17.1 万吨，未来五年、十年的的复合增长率将达 38.6%、35.5%。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【 未来智库官网】。