车规级刀片电池 助力储能市场创新

11月13日，工业和信息化部办公厅、住房和城乡建设部办公厅、交通运输部办公厅、农业农村部办公厅、国家能源局综合司五部门联合发布关于开展第四批智能光伏试点示范活动的通知。 根据通知，试点示范：支持培育一批智能光伏示范企业，包括能够提供先进、成熟的智能光伏产品、服务、系统平台或整体解决方案的企业。支持建设一批智能光伏示范项目，包括应用智能光伏产品，融合运用5G通信、大数据、互联网、人工智能等新一代信息技术，为用户提供智能光伏服务的项目。其中先进光伏产品包括包括高效晶硅太阳能电池（转换效率在25%以上）、钙钛矿及叠层太阳能电池、先进薄膜太阳能电池等。

试点示范优先考虑方向：

1. 光储融合。应用新型储能技术及产品提升光伏发电稳定性、电网友好性和消纳能力，包括光伏直流系统、光储微电网、农村光储充系统、便携式光储产品等方向。

2. 建筑光伏。包括光伏作为建筑屋顶、幕墙或遮阳等建筑构件与建筑有机结合，光伏发电与建筑用电负荷匹配的建筑光伏项目。

3. 交通运输应用。包括在公路客货运枢纽、公路服务区（停车场）、加油站、港口码头等场景，构建“分布式光伏+储能+微电网”交通能源系统，实现高比例绿色电力自发自用。

4. 农业农村应用。在设施农业、规模化种养、农产品初加工等生产场景，发展农光互补生态复合模式，优先支持符合条件的光伏扶贫项目。

5. 光伏绿色化。包括光伏产品绿色设计及绿色制造、退役光伏组件回收处理及再利用、光伏组件零部件再制造、光伏“碳足迹”评价认证、光伏供应链溯源体系等方向。

6. 关键信息技术。包括光伏系统智能调度、智能运维，以及面向智能光伏系统的通信与信息系统、柔性电力电子、智能微电网、虚拟电厂、工业软件、工业机器人等方向。

7. 先进光伏产品。包括高效晶硅太阳能电池（转换效率在25%以上）、钙钛矿及叠层太阳能电池、先进薄膜太阳能电池，以及相关产业链配套高质量、高可靠、低成本设备及材料等方向。

8. 新型设施和实证检测。包括面向数据中心、5G等新型基础设施的智能光伏系统，面向极寒、极热、高湿度、低辐照量、高盐雾等典型场景建设光伏应用和实证检测等方向。

全球及重点国别/地区光伏行业发展情况从光伏产业链制造端来看，2022年全年，在应用市场需求的拉动下，全球光伏产业链制造端的生产规模持续扩大。根据中国光伏行业协会在2023年2月发布的最新数据，2022年全球新增光伏装机量预计为230吉瓦，同比增长35.3%，以此拉动光伏产业链制造端产能进一步扩大。2022年全年，中国共生产光伏多晶硅80.6万吨，同比上涨59%，根据业内对多晶硅与组件间的转换比例测算，2022年度中国可用多晶硅对应的组件产量约为332.5吉瓦，较2021年增长82.9%。图 1 2013-2030年全球新增光伏装机容量数据来源：中国光伏行业协会（CPIA）

从生产布局来看，中国大陆依然是产能聚集地，硅片产能占全球硅片总产能的比重高达98%，电池片产能占比超过85%，组件产能占比约为77%。近年，全球的产业重心也进一步向中国大陆转移，2022年，中国大陆的硅片、电池片、组件产量占全球总产量的比重均在80%以上，且呈现快速增长势头。

从重点关注的国别/地区来看：欧洲：根据欧洲光伏协会发布的数据，2022年欧盟27国新增光伏装机41.4吉瓦，同比增幅接近50%，乐观预计2026年光伏年新增装机量将逼近120吉瓦。其中，德国2022年以7.9吉瓦的新增装机量位居首位；其次是西班牙，新增装机容量7.5吉瓦。预计德国在2023年新增装机量将超过10吉瓦，2023-2026年将累计新增62.6吉瓦。西班牙预计在2023至2026期间新增51.2吉瓦装机量，累计安装量从2022年26.4吉瓦增至77.7吉瓦。2022年12月，德国议会批准了针对屋顶光伏的一项新的税收减免方案，包括对30千瓦以下的光伏系统免除增值税。新修正的德国可再生能源法案（EEG）规定，2023年起，德国允许将原有光伏电站的所有光伏部件，包括组件、逆变器等，以旧换新，只要不增加用地，就无需冗长的审批流程。预计新政实施后德国光伏装机总量将翻番增长。

图 2 2021-2022年欧洲部分国家光伏装机情况数据来源：EU Market Outlook for Solar Power 2022-2026

巴西：根据Fitch援引巴西矿业和能源部的统计数据，巴西光伏总装机容量在2022年达到了22吉瓦，新增容量为9.0吉瓦，新增装机容量同比大幅增长了73.3%。

受2022年1月出台的分布式发电法案的影响，巴西将在2023年开始对小型分布式项目征收电网使用费，由于巴西当地的分布式项目占整体安装量的比重超过65%，此法案显著影响市场并形成大规模抢装潮，使得巴西成为2022年光伏装机最火热的市场之一。

印度：根据印度光伏咨询机构JMK的调研数据，2022年，印度安装了13.96吉瓦的太阳能光伏系统，同比增长近40%。其中公用事业规模的光伏11.3吉瓦，同比增长约47%，另有部分屋顶分布式光伏及离网/分布式容量。

日本：根据Fitch及美国能源信息署（EIA）的统计数据，2022年，日本光伏装机容量达到了77.6吉瓦，同比增长4.4%，新增光伏装机容量为3.1吉瓦。2023年1月，日本东京都议会表决通过了有关“要求自2025年4月起在东京都内的新建住宅必须安装太阳能电池板”的修订条例，规定大型住宅建筑和不到2000平方米的一户建住宅的物主有义务在屋顶安装太阳能电池板。另外，日本经济产业省将从2024年度开始实施一项政策，拟高价购买企业通过屋顶光伏所产生的电力，计划采取固定价格收购制度（FIT），采购价预计将比收购地面光伏电力价格高出2到3成。

中国：根据国家能源局数据，2022年，中国光伏新增装机87.41吉瓦，同比大幅增长59.3%，增速提高了45个百分点，分布式光伏成为光伏装机的重要增长点；中国光伏行业协会预计2023年国内新增光伏装机容量为95-120吉瓦，2025年国内新增光伏装机容量为100-125吉瓦。预计2023年光伏累计装机将首次超过水电，成为第一大非化石能源发电来源。据光伏行业协会不完全统计，2023年1月全国共发布18项光伏相关政策。其中，国家政策3项，地方政策15项。政策内容涉及推动智能光伏技术进步和行业应用、鼓励支持10千伏及以上的工商业用户直接参与电力市场；引导太阳能光伏、储能技术及产品各环节均衡发展，避免产能过剩、恶性竞争。

图 3 2013-2030年中国新增光伏装机情况

美国：美国光伏市场是为数不多的出现衰退的市场，由于对华贸易限制阻碍了光伏设备中关键的低成本零配件和材料进口，2022年美国太阳能新增装机容量据估算比2021年减少23%。对于光伏产业链上的各企业而言，在下游装机需求高增的背景下，头部厂商展现出更稳定的业绩增速。2022年是各大上市公司“跨界”光伏的大年，从目前已披露的业绩表现来看，多数“跨界追光者”尚未兑现光伏业务收益。光伏头部企业具有规模优势、先发优势，不断扩张产能，使得后进入市场的光伏企业和二三线厂商压力较大。一体化的大规模、低成本可能使得部分环节的利润更加集中，强者恒强的趋势愈发明显，小厂商的洗牌趋势或会逐渐显现。

全球光伏产业链出口贸易情况中国：2022年12月，中国光伏组件出口出现逆势小幅上涨，终止了7月出口高峰以来的下滑趋势。全年出口数据表现亮眼，2022年光伏组件出口量达到154.8吉瓦，相较2021年增长74%；出口额为423.75亿美元，同比增长65.45%。出口高峰为年中的5至7月，其后海外市场因上半年大量进口提高库存水平，拉货力道减缓，组件出口量连续下滑至11月，于12月止跌上涨。图 4 2022年1-12月中国光伏组件出口情况

欧洲地区：2022年全年，欧洲地区国家从中国进口了86.6吉瓦的光伏组件，占全年中国光伏组件出口量的56%，且相对2021年全年的40.9吉瓦大幅增长了112%，是中国组件出口在2022年增长最快、规模最大的地区市场。2022年，受俄乌冲突影响，传统能源价格快速升高，促使欧洲各国积极推动能源转型，光伏设备的安装需求大增，主力国家如德国、西班牙、波兰、荷兰等，需求显著提升，许多以往需求规模较小的国家也出现倍数增长。

亚太地区：亚太地区2022年从中国进口光伏组件28.5吉瓦，相较2021年增长27%。主要的需求国包括印度、日本及澳大利亚。

美洲地区：2022全年自中国进口组件总量达24.8吉瓦，相较2021年增长50%，增量的80%来自巴西。

中东地区：典型国家是阿联酋、沙特阿拉伯，两国2022年自中国进口的光伏组件量均呈现大幅增长。其中，阿联酋自中国进口了3.6吉瓦的光伏组件，与2021年相比，增幅高达340%，为中东地区最大的中国组件进口国；沙特阿拉伯自中国进口了1.2吉瓦的光伏组件，相比2021年不到0.1吉瓦的需求出现大幅增长。除组件外，2022年中国电池片累计出口40.03亿美元，同比增长40.66%；逆变器累计出口89.75亿美元，同比增长75.11%。

2023规范行业发展趋势预测

• 全年延续高开高走态势

虽然一季度通常是欧洲、中国的装机淡季，但近期，硅料新增产能不断释放，导致产业链价格下行，下游成本压力得到有效缓解，刺激装机释放。同时，海外光伏需求在2-3月份有望延续1月份“淡季不淡”走势。根据头部组件企业反馈，春节后组件排产提升趋势明确，2月环比平均提升幅度在10%-20%，3月环比提升幅度会进一步增加。二、三季度开始，随着供应链价格的持续下降，预期需求将持续回升，直到年底或将再次出现大规模并网潮，带动四季度装机量达到全年高峰。

• 产业竞争愈发激烈

2023年，地缘政治、大国博弈、气候变化等因素对于整个产业链供应链的干预或影响还将持续，国际光伏产业竞争也会越来越激烈。从产品角度看，企业加大高效产品研发，是提高光伏产品全球竞争力的主要抓手；从产业布局看，未来光伏产业供应链从集中化转向分散化和多元化的趋势愈发明显，要针对不同市场特征及政策情况，科学合理布局海外产业链及海外市场，是企业提升全球竞争力、降低市场风险的必要手段。

中长期光伏行业的发展趋势

全球光伏行业具有较高的发展潜力，支撑光伏产业链产品需求保持高位

从全球范围来看，能源结构向多元化、清洁化、低碳化方向转型是不可逆转的趋势，各国政府积极鼓励企业发展太阳能光伏行业。在能源转型的背景下，叠加技术进步带来的光伏发电成本下降的利好因素，中期内，海外光伏装机需求将持续保持高景气。根据中国光伏行业协会的预测，2023年全球新增光伏装机量为280-330吉瓦，2025年全球新增光伏装机量为324-386吉瓦，支撑光伏产业链产品需求保持高位。2025年之后，考虑市场消纳、供需匹配的因素，全球光伏产品或将出现一定的产能过剩。

中国光伏产品具有产业链联动优势，出口具有较高的竞争力

我国光伏行业拥有全球最完整的光伏产业供应链优势，产业配套完备、上下游形成联动效应，产能产量优势明显，这是支撑产品出口的基础。与此同时，我国光伏产业持续创新，技术优势领先全球，为能够抓住国际市场机遇奠定了基础。此外，数字化技术、智能化技术使制造业数字化转型升级加快，大幅提升了生产效率。

• 光伏核心器件朝高效率、低能耗、低成本方向发展，电池转换效率是光伏产业突破瓶颈的关键技术要素

在平衡成本与效能的前提下，高转换性能的电池技术一旦突破实现量产，便会迅速占领市场，淘汰低端产能。产业链上下游之间的产品链、供应链平衡也会随之重构。目前，晶硅电池仍是光伏行业的主流技术，这也构成了上游原材料硅料的高消耗，而被认为是第三代高效薄膜电池代表的钙钛矿薄膜电池在节能环保、设计应用、原料消耗等方面具备显著优势，目前该技术仍处在实验室阶段，一旦实现技术突破，替代晶硅电池成为主流技术，产业链上游原材料的瓶颈制约将被打破。

我国光伏行业发展形势小结

整体而言，我国光伏行业面临的发展形势可归纳为：需求端高景气、供给端有优势、警惕政策影响、抢抓窗口机遇。

需求端高景气。三重因素推动光伏外需维持高景气：度电成本下降提升光伏核心竞争力；能源低碳转型推动光伏渗透率提升；能源安全挑战将提升欧洲光伏长期需求。

供给端有优势。三大特征决定了中国光伏产品的出口优势：中国光伏产品的技术优势全球领先；光伏产业供应链高度集中于我国，产能产量优势明显；中国光伏企业的垂直一体化带动降低成本。

警惕政策影响。贸易政策是影响我国光伏产品出口的最重要变量，需盯紧各国光伏产业链相关的贸易政策，警惕印、美、韩及部分欧洲国家通过反倾销调查、基本关税、碳足迹标准等方式制裁中国光伏产品出口，以保护本土光伏企业的健康发展。

抢抓窗口机遇。综合考虑市场消纳、供需匹配、国际竞争等因素，预计2025年将是行业发展的分水岭。2025年之前，企业面临发展窗口期，存在窗口期机遇；之后，市场增速逐步放缓，行业会进入洗牌期，而实现产业链技术突破则是提高企业及产品核心竞争力的主要条件之一。

刀片电池助力储能系统户储（家储）新市场

一

针刺测试

针刺试验模拟的是电池受到外力破坏时的情况，例如电池组被碰撞、挤压、穿刺。针刺试验主要模拟的还是锂电池内部隔膜破裂时的内部短路情况。锂电池在充电时，锂离子从正极脱嵌并100%嵌入负极；但是在非理想情况下（如过充、低温、大电流等），从正极脱嵌的锂离子会在负极出现嵌入异常的情况，锂离子就只能析出在负极表面，这种现象被称为“析锂”。

“析锂”发生时，锂离子在负极表面可能会还原成不同形态的金属锂，其中树枝形状的金属锂被称为“锂枝晶”，它会随着析锂现象而不断“生长”，这一过程基本不可逆，最终有可能会穿破正负极间的隔膜，从而导致电芯的内部短路，并最终引发热失控。需要通过针刺试验来模拟电芯内部隔膜被穿破的情况，以验证电芯本身的安全性。

二

安全性能

刀片电池所采用的材料本身就更安全。NCM三元材料在温度不足200℃时就会开始分解并放出大量热；而磷酸铁锂材料要在温度接近500℃时才会开始分解，且在分解过程中不释放氧气，放热速率也远低于NCM三元材料，不易发生热失控更不容易起火燃烧。

刀片电池的结构也更安全。

相比方方正正的方壳电池，又长又薄的刀片电池拥有更大的表面积，在发生内部短路时，热量会被快速散发掉，让聚集的热量达不到磷酸铁锂材料的分解启动温度，从而保证了电芯不会轻易发生热失控。锂电池的生产主要分为极片制造、装配、注液等几个步骤。根据比亚迪的介绍，刀片电池的生产难点主要在于极片制造。

“长”是刀片电池各种核心优势的根本，而长达960mm的刀片电池，其内部的极片自然也要达到这个级别。市面上主流的电池产品极片大多处于500mm以下的级别。

好针对刀片电池的需求，开发出了超宽幅的极片生产设备，弗迪电池工厂的涂布设备，可以实现1300mm宽度的极片双面涂布，单位面积的涂敷重量小于1%，宽度尺寸偏差小于0.5mm，速度为每分钟70米。

在辊压工序，弗迪工厂的辊压设备可以实现1200mm宽度的极片辊压，可以将极片厚度差控制在2微米以内，速度为每分钟120米。

生产长度960mm的刀片电池，关键就在于其宽幅极片生产工艺。极片并不是生产刀片电池的唯一难点。刀片电池采用了叠片工艺，相较卷绕工艺实现了更高的能量密度，但如此长的极片，要保证分切地一致、堆叠时对齐，才能保证生产出的电池拥有良好的一致性。通过完全独立自主开发的设备和裁切方案，弗迪电池工厂的叠片在960mm宽度的基础上，实现了每分钟200片的叠片速度和小于0.3mm的对齐公差控制。按照官方说法，这一速度达到了世界领先的水平。

三

刀片电池CTP技术

刀片电池实际上也是一种CTP（Cell To Pack，无模组）方案，属于结构创新而非材料创新。CTP技术大幅减少了电池组中的电池模组，将十数个小的模组变成了两个或四个大的模组，从而省去了大量的零部件、连接线和壳体，在相同体积的电池组中容纳了更多电芯，提高了电池组整体的能量密度。

比亚迪的刀片电池组由于其电芯本身足够长，通过特殊的设计和组装工艺，实现更彻底的无模组化。

其他厂商的CTP技术，依然是基于现有的电芯对布局重新设计，这导致电池组的尺寸控制依然会被电芯的规格所限制。而比亚迪的刀片电池由于形状规整、排列简单，电池组的尺寸可以直接实现电芯级的调整。

刀片电池也是一种磷酸铁锂电池，比亚迪针对刀片电池组进行了多项专门设计，以保证其低温性能。

刀片电池组中全部采用了液冷式热管理系统，在电芯的上下部分采用了大面积的保温材料，以保证热管理系统可以良好运作。在极片材料上，采用了纳米化的磷酸铁锂通过减小材料粒径缩短锂离子的迁移路径，改善了电池组的低温功率性能。

刀片电池组在零下20度的环境下，依然可以保持常温90%的放电能力。

刀片电池组实际上也是一种CTP方案，它的电池组内部直接就是一个个的电芯，并非直接放置在电池组中的，而是被各种连接件安装、并通过特殊胶水固定的。这种用来固定电芯的胶水可以牢牢地将电芯固定在电池组中，同时起到一定的导热、阻燃和缓冲效果，但相应地，电芯被黏在一起之后就很难再拆开。如果电池组中的单个电芯出现故障，就要直接更换整个电池组。而传统的模组化电池组，就可以通过更换单个模组来维修，这无疑大大增加了采用刀片电池车型的电池故障维修成本。

刀片电池并没有大家想象中的那么神秘，它本质上依旧是磷酸铁锂电池。但在结构上进行了大量的创新，从而实现了优秀的安全性。刀片电池，关键就在于比亚迪的先进工艺，包括宽幅极片的制造、高速高精度的叠片工艺等等，这些是比亚迪的核心技术，磷酸铁锂材料不能满足人们的续航需求时，刀片电池生产工艺或许也会被用来生产三元锂电也说不定。