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研析報告

「歐洲電池聯盟」推動儲能電池發展之策略研析

近兩年來,歐盟將發展電池產業視為主要的策略目標,除了在研發上強調先進鋰電池的開發外,並成立歐洲電池聯盟(European Battery Alliance, EBA)作為主要的推動機制。自2017年10月成立以來,歐洲電池聯盟即密集推動歐洲電池產業鏈的建立,成功的喚起歐洲企業對發展電池產業的重視,迄今已促成多起電池製造與研發計畫。今年4月,歐洲電池聯盟召開第三次部長會議,討論實際推動電池供應鏈建立的問題。同月,歐盟執行委員會發布一份執行「電池策略行動計畫」的精進作法。事實上,歐洲電池聯盟成立一年半已頗具成效,今年3月,企業界尚組成歐洲電池產業聯盟(European Battery Union, EBU)實際進行電池的生產與開發。本文主要目的即是要探討歐盟發展電池產業的必要性、歐洲電池聯盟與各國政府及企業合作推動電池產業發展的策略與對我國的啟示。

一、全球儲能電池的發展

目前儲能技術種類繁多,總括可以分為四大類:機械儲能、電磁儲能、電化學儲能、相變儲能。機械儲能主要包括抽蓄水力發電、壓縮空氣儲能與飛輪儲能。電磁儲能包括超導磁儲能與電容器儲能;電化學儲能包括各種形式的化學儲能電池;而相變儲能則包含冰蓄冷儲能與蓄熱儲能等。[1]

在眾多的儲能技術中,以抽蓄水力發電、壓縮空氣儲能、鋰電池、液流電池、鈉電池占大多數。根據IEA統計,若不計抽蓄水力,2017年全球所有電網級可用的儲能容量達到15.3GW。如圖1所示,其中比例最大是壓縮空氣儲能(39%),其次為鋰電池(28%)、液流電池(12%)、鈉電池(6%)等,總計儲能電池即占46%。故而電池儲能已占電網級儲能相當大的比例。

圖1  全球各種電網級儲能技術占比

資料來源: IEA

如果以每年新增的容量觀之,如圖2所示,鋰電池近幾年來新增容量最多,2016年占所有新增容量的88%。主要是因為鋰電池價格快速下跌,不到三年的時間容量幾乎已增加三倍[2]。需求快速增加短期內將導致鋰礦的供給緊張,但中長期仍可滿足市場需求。[3]

除了電網級儲能電池外,若包含家用及車用電池,2018年全球鋰電池的市場規模估計為163 GWh,年成長率約為20%,主要的成長動能仍來自於車用電池應用。[4]全球主要鋰電池生產多被亞洲廠商所壟斷,截至2016年為止,中國在全球車用鋰離子電池市場占有率超過60%。日本排名第二,市占率超過20%,韓國企業的份額不到10%。[5]

 

圖2  各種技術占新增電網級儲能比例

資料來源:IEA

展望未來,如圖3所示,全球電網級儲能電池的裝置容量預計將由2020年的23GW增加至2040年的218GW,成長將近8.5倍。其中以印度與中國大陸裝置容量最高,幾乎占全球裝置容量的一半。歐盟裝置容量為各區域最少,至2040年僅有14GW(占6.4%)。主要因為歐盟電網聯結完善,生產電力可以互通有無,較不需要使用儲能設備。在車用電池上,根據IEA資料,在新政策情境下,車用電池每年市場需求量將由2017年的68GWh增加到2030年的775GWh,成長10.4倍。其中中國大陸是最大的需求來源,需求量占全球的一半,其次為歐洲(18%)、印度(12%)與美國(7%)。[6]

圖3  全球電網級電池儲能裝置容量預測

資料來源: Claudia Pavarini, 2019

二、歐洲電池聯盟的成立與推動策略

歐盟積極推動節能減碳,大力發展再生能源及低排放的電動車,並對各種車輛設定排放標準。不論再生能源或電動車,儲能設備均為必要設施。在電網級儲能上,由於歐盟電網聯結完善,各國發電可以透過聯網做調節,因此電網級儲能電池的需求不大。由上述統計可知,歐洲電網級儲能至2040年的裝置容量只有14GW。相反的,由於歐盟多國大力推動電動車的應用,2030年歐盟車用電池年需求量將達140GWh。Wood Mackenzie 報告便指出,至 2025 年,歐洲電池製造業預估將成長 20 倍,電池製造量有望年增 90GWh,其中大部分是車用電池。又根據EIT InnoEnergy估計,歐洲電池產值在2025年前可達2,500億歐元。

如此龐大的商機,歐洲廠商可能無緣獲得。主要是因為目前全球電池製造由中國大陸、日本與韓國把持。歐洲所用的電池絕大多數由上述三國進口,歐盟本身生產僅占全球產量3%不到。主要的亞洲廠商包括中國的寧德時代與比亞迪、韓國LG化學與三星SDI、日本松下等,歐洲幾乎沒有大量生產電池的廠商。電池屬於策略能源產品,是否能順利取得將影響一國經濟的正常運作,具有能源安全意涵。電池占電動車總成本的40%左右,歐盟若無法生產電池,整個電動車產業發展的主導權與附加價值將旁落他國。甚至占歐盟勞動力6.1%的汽車業,也將因此喪失其國際競爭力。

為避免歐洲過度依賴國外的電池產品,2017年11月,由歐盟執行委員會主管能源副主席Maroš Šefčovič發起成立歐洲電池聯盟(EBA),並針對供應鏈、投融資、貿易和研發等成立一系列工作小組,企圖喚起歐洲產業對電池發展的重視,並掌握此一能源轉型的核心產品市場的商機。EBA將電池定位成戰略性產品,主要目標是創造一個歐洲企業在發展安全與永續電池的環境,以使歐洲所需電池得以自主生產,不必再依賴亞洲國家,並進一步透過電池供應鏈的建立爭取全球市場商機。EBA初步設立至2025年每年可生產200GWh電池的目標。

儘管EBA成立並未限定於發展車用電池,但由於車用電池的重要性,目前強調重點是以車用電池為主。事實上,在歐盟執行委員會2019年4月9日的文件中,即明白指出,EBA發展的目標包括車用電池及電網級電池[7],但實務推動上仍以車用電池為主,特別是鋰電池。

在EBA正式啟動後,採用由下而上的方法,授權EIT InnoEnergy召集產業徵求創立泛歐洲電池生態系統的建議,討論如何將先進的技術轉換成具有競爭力的產品與服務。據此,EIT InnoEnergy成立一個EBA250小組負責規劃架構,最後提出一份「電池策略行動計畫」,並由歐盟執委會通過。其主要內容如下:

  • 透過簽訂自由貿易協定確保原物料和加工品獲得的可靠性,並針對歐洲地區,建立具吸引力的開採、精煉和再循環活動的投資架構
  • 解決在應用程序設計和電池製造方面缺乏專業技能的問題
  • 動員所有支持工具,推動先進鋰離子電池技術的研究和創新,並支援下一代固態電解質電池發展
  • 利用公共融資降低投資風險,並促進產業鏈的建構
  • 在設計階段即考慮未來歐盟市場可能對電池產品的環保要求。

另外,值得一提的是,EBA尚舉辦多次部長級會議。為了發展特定產業而舉辦部長級會議在歐盟並不常見,而電池產業即是其中之一。成立至今,EBA已召開三次部長級會議。第三次EBA部長會議於今年4月30日在布魯塞爾舉行,與會者包括歐盟執行委員會、歐洲投資銀行、及歐盟會員國,主要目的是深化推動大規模跨國電池生產的整合性計畫。會中的討論焦點包括原物料的永續生產與處理、新投資的融資方式及推動計畫的創新政策。

三、推動建立歐洲電池產業鏈的實踐與成果

根據EBA統計,在聯盟成立的18個月期間,已成功促成1,000億歐元投入相關的計畫。EBA藉由產業界的夥伴—EBA250— 實際推動產業鏈的建立。在EIT InnoEnergy推動與領導下,EBA250約由260家企業與研究單位組成,迄今,已計畫投資高達1,000億歐元於電池產業,項目涵蓋整個產業鏈,包括一級和二級原物料的生產以及電池芯的製造。

就個別計畫而言,首先,在歐洲投資銀行的支持下,EBA開始建設試點項目。此項目是由瑞典電池廠商Northvolt所主導,Northvolt由歐洲投資銀行貸得5,250萬歐元建立一條示範產線,預計2019年下半年投產,同時Northvolt已著手另外建造一座產能更大的巨型工廠,目標是2023年產能達到32GWh。根據估計,要達到年產值2,500億歐元目標,歐洲需要建立10-20家這種巨型工廠。除了Northvolt外,法國電池製造商Saft與Solvay、Umicore等企業合力發展電池芯的製造,預計先由鋰電池著手,然後再進階至固態鋰電池。此外,Umicore集團正在波蘭和芬蘭建設工廠,以便到2020年生產電動汽車電池的關鍵材料。

除了上述生產計畫外,歐洲廠商亦組成不同的研發合作聯盟,以共同發展製造能力。比較重要的是歐洲電池企業聯盟(European Battery Union, EBU)。2019年3月,德國福斯公司發起成立歐洲電池企業聯盟,與瑞典廠商Northvol共同主導,自2020年起啟動共同開發,目前共有7家歐盟成員國的企業和研究機構參加這一聯盟,研究內容除了電池芯部分外,還包括原料和回收利用,以及電池生産的所有環節。除了福斯外,BMW及西門子亦均各自發起建立結合歐洲企業的研發合作。

由於德國是歐洲汽車生產大國,德國政府對於促進電池芯生產能力的建立最為積極,德國宣布未來三年撥款10億歐元於電池芯,並以全球的電池芯有三成來自歐盟為目標。歐盟本身亦扮演提供研發資源的角色,2018年10月,歐盟宣布撥款數十億歐元資助各大車廠研發車用鋰離子電池。

四、歐洲電池聯盟的侷限性

儘管EBA有一個很好的開始,但不得不承認仍有相當的侷限性。首先,目前歐洲車廠雖然都展現積極發展車用電池的熱情,但由於歐洲車廠習慣於對外採購零件,而且具有不錯的議價能力,目前向亞洲國家採購可以獲得價格便宜的電池。欲讓他們放棄向外採購而投資數十億歐元自行生產不一定是明智的舉措。事實上,有些歐洲車廠已要求其電池供應商至歐洲設廠,以就近取得所需電池並節省運費。也許對這些車廠如此做才是符合成本效益的作法。[8]由於歐洲電池廠缺乏大量生產的經驗,與其由歐洲廠商獨立生產,不如與現有亞洲電池大廠合作。因為電池產業最大的進入障礙是整個價值鏈中累積的隱藏知識與長期合作關係,歐洲廠商若自行發展,將很難突破這些障礙。[9]

其次,目前中國大陸是車用電池最大的市場,也是最大的生產國,歐洲廠商欲進軍國際市場,勢必需先打入中國市場,但中國電池廠商在國家支持下,可以生產低價的電池,外國產品較難競爭。因此歐洲廠商不論在歐洲市場或中國市場均將面臨中國產品的競爭,此為EBA的主要弱點。[10]第三、EBA設定發展的電池只有鋰電池,過度強調單一電池種類,當未來應用改變,將會產生很大的風險。因此「歐洲車用與產業用電池生產商協會」建議歐盟需發展整體電池產業,並需同時考量在電網的應用。[11]

五、對我國的啟示與建議

(一)評估建立電池自主產業鏈對我國能源安全與發展的重要性

我國目前積極進行能源轉型,致力於推廣再生能源的應用,由於臺灣沒有如歐洲一樣具有國際電網聯結,未來若欲處理大量再生能源間歇性發電問題即需搭配儲能設備,而儲能電池為其中一個重要選項。由上述歐洲經驗可知,儲能電池是否能自主生產攸關一國的能源安全,我國儲能電池生產已具備一定的基礎,但尚未有生產優勢及完整的產業鏈(尤其在電池芯的發展仍嫌不足),未來電網級儲能電池來源可能還是需要自中日韓等國進口。我國可參考歐洲對建立儲能電池產業鏈重要性評估的方式,評估建立電池自主供應鏈對我國能源安全與發展的重要性,再依據評估結果做進一步規劃。

(二)歐盟加入國際電池市場競爭,我國電池產業應及早因應

根據上述研究,未來電池產業具有龐大的商機,歐盟已積極規劃,準備挑戰中日韓三國的市場地位,在國際競爭日益激烈下,我國電池產業未來如何發展,需要進一步思考。依照目前電池產業國際分工情形看來,歐盟欲在歐洲發展一條完整的電池產業鏈並不容易,我國可評估如何切入歐洲的產業鏈之法,找到屬於我國的利基市場。

 

資料來源

  1. “European Battery Alliance: a concrete European industrial policy case”, https://www.europeanfiles.eu/climate/european-battery-alliance-concrete-european-industrial-policy-case
  2. “Third European Battery Alliance meeting at ministerial level”, https://www.eba250.com/third-european-battery-alliance-meeting-at-ministerial-level/
  3. “The European Battery Alliance is Moving up a Gear”, https://www.ifri.org/en/publications/editoriaux-de-lifri/european-battery-alliance-moving-gear
  4. “EU Battery Alliance: Major Progress in Establishing Battery Manufacturing in Europe in Only One Year” https://ec.europa.eu/growth/content/eu-battery-alliance-major-progress-establishing-battery-manufacturing-europe-only-one-year_en
  5. “EU Battery Alliance-Strengthening Europe’s Economy”, https://eurobat.org/images/180509_EUROBAT_NEWSLETTER_v02-1.pdf
  6. Claudia Pavarini, “Commentary: Battery storage is (almost) ready to play the flexibility game”, 2019, https://www.iea.org/newsroom/news/2019/february/battery-storage-is-almost-ready-to-play-the-flexibility-game.html
  7. “Energy storage”,https://www.iea.org/tcep/energyintegration/energystorage/
  8. EVI, “Global EV Outlook 2018”
  9. “On the Implementation of the Strategic Action Plan on Batteries: Building a Strategic Battery Value Chain in Europe”, https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:72b1e42b-5ab2-11e9-9151-01aa75ed71a1.0001.02/DOC_1&format=PDF
  10. 「全球儲能電池產能歐盟僅占4% 打算奮起直追!」https://kknews.cc/finance/vegnbo2.html
  11. 「齊聚德國,亞歐打響動力電池產能戰」https://www.itread01.com/hkccqli.html
  12. 「大眾組建歐洲電池聯盟 擬自主生産汽車電池」,https://zh.cn.nikkei.com/industry/icar/34845-2019-03-22-11-09-10.html
  13. 「儲能技術」,https://www.itsfun.com.tw/儲能技術/wiki-6300196-5216966
  14. 「鋰電池市場發展趨勢」, https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=37891
  15. 「中國車載電池領跑世界 份額超6成」, https://zh.cn.nikkei.com/china/ccompany/27427-2017-10-16-09-37-33.html
  16. 「2035年EV全球市場將較2017年成長14.8倍,達到1125萬台」,https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=34348

[1] 「儲能技術」,https://www.itsfun.com.tw/儲能技術/wiki-6300196-5216966

[2] “Commentary: Battery storage is (almost) ready to play the flexibility game”, https://www.iea.org/newsroom/news/2019/february/battery-storage-is-almost-ready-to-play-the-flexibility-game.html

[3] “Energy storage”,https://www.iea.org/tcep/energyintegration/energystorage/

[4] 「鋰電池市場發展趨勢」, https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=37891

[5] 「中國車載電池領跑世界 份額超6成」, https://zh.cn.nikkei.com/china/ccompany/27427-2017-10-16-09-37-33.html

[6]EVI, “Global EV Outlook 2018”, p.83

[7] “On the Implementation of the Strategic Action Plan on Batteries: Building a Strategic Battery Value Chain in Europe”, https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:72b1e42b-5ab2-11e9-9151-01aa75ed71a1.0001.02/DOC_1&format=PDF

[8] “The European Battery Alliance is Moving up a Gear”, https://www.ifri.org/en/publications/editoriaux-de-lifri/european-battery-alliance-moving-gear

[9] 同上註。

[10] 同上註。

[11] “EU Battery Alliance-Strengthening Europe’s Economy”, https://eurobat.org/images/180509_EUROBAT_NEWSLETTER_v02-1.pdf

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