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本文详细分析磷酸铁锂电池在 5G 基站储能中的应用前景，我们认 为随着三大运营商和铁塔招标开启，磷酸铁锂电池将成为本次 5G 基站备用电源的主流，对整个铁 锂产业链产生积极影响。
三大运营商齐发力，5G 基站建设进度或超预期
近日，中央政治局以及工信部先后召开会议，会议明确表示加快 5G 建设进度，推进 5G 复工复产， 三大运营商也相继表态加大 5G 基站建设力度。
从时间轴来看，联通于 2 月 21 日召开全国疫情期间投资建设工作推进视频会，要求各省公司突出 重点、加快 5G 建设，上半年与中国电信力争完成 47 个地市，10 万个基站的建设任务，预计前三 季度即可合作完成 25 万个基站建设，比原计划提前一季度。截至 2020 年 2 月 20 日，中国联通已 累计开通 5G 基站 6.4 万个，网络覆盖所有直辖市、主要省会城市，以及京津冀、长三角、大湾区 等区域的重点城市。
2 月 22 日工信部召开电视会议，中国移动、中国联通、中国电信、中国铁塔和中国广电相关负责 人参与会议并发言。会议强调要加快 5G 商用步伐，加快推进建设进度，特别是独立组网的建设步 伐。
2 月 29 日，中国移动表示 2020 年“建设 30 万个 5G 基站”的目标不会变，今年将在全国地级以 上城市建设 5G 网络。截止 1 月底，中国移动已开通 7.4 万个 5G 基站，5G 套餐用户数达到 673.6 万户。
3 月 4 日，中共中央政治局召开常务委员会议，指出要加快 5G 网络、数据中心等新型基础设施建 设进度。同日，中国移动发布 2020 年度通信用磷酸铁锂电池集中招标公告，计划采购 1.95GWh 磷酸铁锂电池，金额不超过 25.08 亿元。
3 月 6 日，中国移动发布 2020 年 5G 二期无线网主设备集中采购公告，正式启动旗下 28 个省、 自治区、直辖市共 232143 个基站的采购招标，拉开 2020 年 5G 大规模建设的序幕。
当前中央政治局、工信部等一系列举措表明国家推进 5G 建设决心十分坚决，在顶层协调部署下， 相关主力单位也纷纷表态，预示着疫情期间将创造条件，积极开展 5G 布局，而防控结束之后，5G 基站的建设将明确提速。根据三大运营商计划，2020 年将完成 55 万个 5G 基站建设，鉴于联通和 电信完成计划超前，预计今年 5G 基站建设将超预期，实现全国主要地市 5G 信号覆盖。
5G 基站高功耗促使备用电源扩容
通信移动网络中，基站是移动通信网络耗能主要组成部分，占到整个网络耗能 80%以上。基站的 供电系统由市电引入，通过交流配电箱、开关电源转换为 48V 直流后连接到基站设备，基站设备 再通过馈线/光纤连接到铁塔上的天线。基站设备的内部结构主要包含：BBU、射频单元（RRU/AAU）、 功率放大器（PA）、主电源、天线接口、散热系统（空调或风扇）等，也是基站主要的耗电部分。
在 4G 时代，单个基站功耗最大可达 1300W，由于 5G 使用了更大规模的阵列天线、更高的带宽， 基站将处理海量数据，耗能明显高于原有 3G、4G 基站。根据测算，满载 5G 基站单站功率接近 3800W，是 4G 的 3.5 倍，即使空载情况下，功率也达到 2300W，是 4G 的 2.6 倍。如果考虑其他 设备的能耗（如空调系统），单个 5G 基站的能耗将超过 5KW。备用电源容量的设计一般按照基 站峰值功耗来定，为了满足必备的时长需求，更换大容量的后备电源不可避免。单个 4G 基站备用 电源典型值约 11.2KWh，而 5G 基站则需要扩容到 21.2KWh，几乎翻倍。
5G 基站储能电池总需求高达 161GWh，其中 2020 年新增 14.4GWh
2020 年将是 5G 基站建设加速年，根据三大运营商规划，预计 2020 年将新建 68 万个 5G 基站， 对备用电池需求容量高达 14.4GWh。由于 5G 通信频段在 3300-3400MHz、3400-3600MHz 和 4800-5000MHz 范围，同等功率下，传输距离下降，单个 5G 基站覆盖范围较 4G 基站小，行业预 计 5G 基站部署数量将是 4G 基站的 1.5 倍。目前三大运营商供给拥有 514 万个 4G 基站，其中移 动 241 万个，联通 135 万个，电信 138 万个，那么 5G 网络实现全国覆盖需要超过 770 万个基站。 我们预计 2025 年前，我国 5G 宏基站数量达到 760 万个，此后 5G 组网以微基站为主。那么整个 5G 宏基站备用电源总需求容量高达 161GWh，未来三年新增电池需求分别为 14.42GWh， 21.2GWh 和 27.56GWh，增速分别为 423%、47%和 30%。
通信基站备用电源：铅酸落幕，铁锂登场
自移动通信行业发展以来，铅酸电池以极高的性价比和技术成熟稳定性，再加上铅酸电池庞大的市 场和完善的后端资源处理配套，在通信基站领域是备用电源的首选，占据了基站备用电源 90%以 上的市场。而随着磷酸铁锂电池成本持续下降，铅酸电池的备用电源地位岌岌可危。当前铅酸电池 48V/12Ah 价格仅为 220 元左右，对应单位价格 0.38 元/Wh；储能用磷酸铁锂电池价格下降到 0.78 元/Wh，梯次利用铁锂电池价格约 0.4 元/Wh。从售价上看，磷酸铁锂电池是铅酸电池的两倍，但 从使用成本角度考虑，铁锂电池在基站储能领域的全生命周期成本已经远远超过铅酸电池。我们认 为铅酸电池被替代是行业发展的必然结果，随着 5G 基站功耗大幅增长，用电成本大幅增加，基站 对调峰调频需求强烈，铅酸电池较低的循环寿命和较慢的充电速度无法满足 5G 时代的需求，而铁 锂电池在这方面为 5G 基站带来很大的经济性。
从两类电池的性能指标对比来看，磷酸铁锂电池性能指标全面领先铅酸电池。铁锂电池循环寿命可 达 3000 次以上，而铅酸电池的循环寿命仅 500 次左右，能量密度方面，铁锂电池大幅领先，叠加 工作电压，工作温度等，更适合替代铅酸作为基站备用电池。
尽管当前铅酸电池较铁锂电池便宜一半，把循环寿命、占地面积、维护花销，空调降温花销等考虑 进来后，铁锂配套的备用电源使用成本优势已经有所体现，我们测算采用铁锂电池之后，平均每年 的备用电池费用 8100 元，较铅酸电池低 1700 元/年，若全国 500 万个基站全部采用铁锂电池，则 可节约 85 亿元备用电源费用。而从时间轴上看，第三年之后铁锂电池的累计使用成本就可低于铅 酸电池。
运营商的压力不仅在备用电源花费上，在 5G 时代，由于功耗大幅增加，运营商将面临非常大的电 费压力，单个 5G 基站每天电费约 125 元。如果把铁锂电池削峰填谷作用考虑进来，可大幅降低 5G 基站用电费用。一般工商业用电分为高峰时段、平段和低谷时段，各段时长的分配以地区划分 均不一样。但每天的时段划分并不连续，以北京为例，高峰时段为 10:00-15:00 和 18:00-21:00 共 8 小时；平段为 7:00-10:00、15:00-18:00 和 21:00-23:00，共计 8 小时；低谷时段为 23:00-7:00 共 8 小时。利用低谷时段给备用电源充电，在高峰时段用备用电源给基站供电，则起到削峰填谷的 作用，峰谷电费价差高达 1 元/KWh，则每年可为基站剩下一笔不小的费用。
磷酸铁锂电池倍率性能优异，充放电速度快，根据北京规划的峰谷时间段分布，可完成两次充放电， 如 23:00-7:00 用谷电充满，10:00-15:00 高峰期放电；然后在 15:00-18:00 用平电充满，在 18:0021:00 高峰期放电，每天可节约 35.8 元电费（4 小时*6.5KW*1+3 小时*6.5KW*0.5）。而铅酸电池只能循环一次，可节约 26 元电费。我们设置了三种情景来对比铁锂电池与铅酸电池对基站储能削 峰填谷的作用：
情景 1：备用电源不进行削峰填谷，单个基站每年电费+更换电池费用对比全新铁锂电池较铅酸电 池少 1500 元，而梯次利用铁锂电池花费仅减少 600 元。
情景 2：备用电源进行削峰填谷，各类电池日均充放电 1 次，铅酸电池可节省电费 7843 元/年，全 新铁锂电池可节省 9048 元/年，梯次利用铁锂电池可节省 8970 元/年。使用全新铁锂电池比铅酸电 池可多节省电费 1200 元/年。
情景 3：备用电源进行削峰填谷，铅酸和梯次利用电池日均充放电 1 次，全新铁锂电池依托快充优 势，充分利用 24 小时峰-平-谷转换时间，进行 2 次完整的调峰调频，则可节省电费 1.04 万元，较 铅酸电池多节省电费 2554 元/年。
若全国完成 760 万个 5G 基站布局，使用铁锂电池作为备用电源并进行削峰填谷，较使用铅酸电池 每年多节省电费 194 亿元。面对巨大的电费压力，铁锂电池在基站中作为高频调峰调谷的重要性 凸显，我们看好磷酸铁锂电池成为 5G 基站的必备电源。随着 5G 基站的布局，假设 2020-2022 年 磷酸铁锂电池的使用比例分别为 50%、70%和 80%，则未来三年对铁锂电池的需求量分别为 7.21GWh、14.84GWh 和 22.05GWh。
铁塔停止采购铅酸电池，铁锂渗透加速
根据中国铁塔披露，全国 180 万个存量铁塔备用电池总容量超过 44GWh，几乎全部为铅酸电池。 2018 年中国铁塔下发《关于停止铅酸电池采购和置换的通知》，要求停止采购铅酸电池，新增和 替换电池转为采用车载梯次利用电池或全新磷酸铁锂电池，按 6 年的存量替换周期，预计 2024 年 之后，铅酸电池将彻底告别通信基站备用电源配套，磷酸铁锂将成为基站备用电源主力。
2018 年，铁塔在全国 31 个省市约 12 万个基站中使用了梯次电池约 1.5GWh，替代铅酸电池约 4.5 万吨，与中国一汽、上汽集团等 11 家汽车生产企业合作规划构建回收渠道，并在上海、湖北、广 东等区域率先实施。2019 年更换了 30 万个塔，使用锂电池 4-5GWh，2020 年预计替换 60-70 万 个塔，使用锂电池预计 8GWh。
2019 年以来，铁塔不仅在梯次利用铁锂电池上进行多次招标，也采购了大量全新磷酸铁锂电池。 一方面新能源汽车电池退役报废未进入放量期，梯次利用电池规模还不能满足铁塔需求；另一方面， 全新铁锂电池更适合在 5G 基站上作为频繁调峰调频使用。此外，铁塔在未来 6 年还规划了 60 万 座削峰填谷站和 60 万座新能源电站，新增电池需求量 92GWh，结合铅酸替代速度，预计铁塔每 年铁锂电池需求量超过 22GWh。而未来 2-3 年，动力电池梯次利用规模不能满足要求，我们预计 铁塔仍以全新+梯次铁锂电池并行采购，对铅酸电池的替代也将随着 5G 基站部署而加速。
中国移动率先开启铁锂电池招标，联通电信有望跟进
2020 年 3 月 4 日，中国移动率先发布 2020 年通信用磷酸铁锂电池产品集中采购招标公告，计划 采购不超过 25.08 亿元的通信用磷酸铁锂电池共计 6.102 亿 Ah（规格 3.2V），合计约 1.95GWh， 采购需求满足期为 1 年。本次招标项目不划分标段，采用份额招标，中标人数量为 6-8 家，最高中 标份额 23.91%，最低份额 7.25%。
历史上，中国移动曾两次集中采购磷酸铁锂电池，其中 2015 年采购数量为 2.4 亿 Ah；2017-2018 年采购总规模为 2.41 亿 Ah，用于除铁塔以外的基站。除此之外，移动各地分公司也分散多批次采 购磷酸铁锂电池。为配合 5G 基站建设，今年中国移动集中采购量大幅提升。我们测算本次采购量 可满足 7.5 万个 5G 基站备用电源，而中国移动今年计划新建 25 万个 5G 基站，电池需求量为 6.5GWh。我们预计中国移动和铁塔后续还会有新的招投标项目出现。对比三大运营商对铁锂电池 的接受程度来看，移动明显走在前列，本次大幅加大采购的动作也有望带动兄弟公司向铁锂转舵。
铁锂复苏的逻辑在动力电池上已经有所验证，如今在 5G 时代的通信基站储能上，铁锂电池将发挥 更大的作用。而铁锂的未来并不止步于此，随着锂电池成本持续下降，铁锂电池有望在大储能领域 彻底打开配套空间，广泛应用在发电侧、输配电侧和用电侧各行各业各领域，发挥平滑发电输电、 削峰填谷、调峰调频、峰谷套利、光储风储和备用电源的强大作用。
全球范围内，抽水蓄能仍然是成本最低且难以被超越的储能方式，据中关村储能产业技术联盟 CNESA）统计，截至 2018 年底，全球累计已投运储能项目 181GWh，同比增长 3.19%，抽水蓄 能占比高达 95%，电化学储能累计装机 6.625GW，同比增长 126.4%，占比 3.7%，是抽水蓄能以 外累计装机规模最大的技术路线。但受制抽水蓄能对地理位置的依赖性，在无法覆盖到的地方，锂 电池均体现出强大的竞争优势。电池储能的投资成本主要包括电池、BMS、PCS、其他一二次设 备、设计、土建施工、安装等，其中电池是成本的主要构成，一般占比 40%-60%。据 BNEF 预计， 2018 年储能系统成本为 364 美元/kWh，根据各地方用电政策，当前铁锂电池循环寿命条件下，削 峰填谷已经开始实现正收益，而到 2030 年，BNEF 认为储能系统成本有望降至 165 美元/kWh， 考虑循环寿命的提升，储能的度电成本下降更快，我们认为磷酸铁锂电池在各类储能系统中的应用 在不需要任何补贴的情况下已经初步具备经济性，铁锂的未来不是分散的江河湖泊，而是苍茫的星 辰大海。
我们认为本轮铁锂电池产业链的复苏是技术升级和成本下降的必然结果，其他障碍在成本面前都 不值一提。如果说动力领域采用铁锂是是成本导向的结果，那么在储能领域，采用铁锂是技术升级 的必然，与动力领域三元电池对铁锂电池的压制的机制如出一撤。铁锂价格的下降和性能的提升为 自身产业链打开了巨大的成长空间。我们建议在当前市场悲观预期下，低位全面配置磷酸铁锂电池 产业链，建议关注宁德时代(300750，未评级)（磷酸铁锂电池绝对龙头）；另外建议关注正极材料 环节湘潭电化(002125，未评级)（铁锂正极产品质量优，压实密度高）、德方纳米(300769，未评 级)（宁德时代铁锂正极最大供应商）、中国宝安(000009，未评级)（子公司贝特瑞铁锂正极产能 3 万吨）。
（报告来源：东方证券）
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