解锁工业电气化带来的机遇（英）

先进产业和全球能源与材料实践 解锁 机会来自工业电气化 电气化为工业带来重大价值创造机会 整个价值链的公司——从集成商到原材料供应商——但也需要及时的行动和投资。 本文由HaraldBauer、LuigiGigliotti、TamaraGrünewald、Friederike合作完成Liebach、BramSmeets、ChristerTryggestad和RafaelWinter，代表麦肯锡的观点先进工业和全球能源与材料实践。 ©FeodoraChiosea/盖蒂图片社 2022年7月 电气化是一塑造的主要趋势全球能源转型。而且由于最近地缘政治发展，有利的经济，以及对脱碳的需求， 这一趋势将加速。 需求激增带来机遇 电气化价值链。需求已经风电等关键资产增加 太阳能系统提供绿色电力，热泵使空间和水加热脱碳 建筑、电池储能系统 以应对日益断断续续的电网，电解槽生产绿色氢气，以及支持电动汽车充电基础设施移动行业的范式转变。这 对资产的不断增长的需求产生了连锁反应对各种关键部件的需求和 原料。 为了抓住这些机会，公司价值链必须了解和预测 新兴发展并迅速采取行动以增加生产或调整其投资组合。钥匙所需的问题和行动因类型而异 公司的——他们在公用事业方面会有所不同和开发人员、OEM和组件 制造商和原材料供应商。这成为行业领导者的公司将 那些现在采取行动并支持他们的计划的人与明智的投资。 本文提供了一个定量的观点通过电气化释放的机会，包括对关键价值池的评估 促成因素和组件。电气化程度提高也伴随着许多障碍——尤其是风险涉及供应链瓶颈——但这些将 成为未来文章的重点。1 1关于电气化障碍和潜在解锁的基于用户的观点，请参见解锁有益的电气化： 终端用户，全球可持续能源伙伴关系(GSEP)，2021年4月。 22022年全球能源展望，麦肯锡，2022年4月26日；“进一步加速”途径。 3麦肯锡未来移动中心(MCFM)的电气化模型，2022年5月。 电气化正在进行中，并且需求正在飙升价值链 近几年出现强劲回升 特定部门的电气化率，尤其是乘用车。即使在目前的轨迹上，没有进一步加速脱碳 目标，电力需求的比例全球能源消费结构预计 未来几年迅速崛起。麦肯锡全球能源展望2022预计电力 需求将增加三倍以上，从大约 8300万太焦耳(TJ)在2020年超过 2050年为2.52亿太焦耳。2 多方面因素促成房价上涨电气化。首要的是迫切需要 替代化石燃料并防止气候变化 改变，这是促使许多人的当务之急各国努力实现净零排放 2050.电气化也受经济驱动随着技术变得越来越便宜竞争的。我们的分析表明例如，电动汽车已经是成本 在许多方面具有竞争力（包括补贴时）今天的欧洲国家每公里 基础，天然气商品价格上涨财务吸引力大幅提升 住宅热泵优于替代品。这3 乌克兰战争也导致能源暴涨石油和天然气的价格和并发症供应链进一步加速 随着各国试图减少电气化成本并变得更加自力更生。 预期和加速的繁荣 电气化开启了重要的价值创造整个电气化价值链的机会，包括资产、组件和原材料。 资产—电解槽。用于绿氢 电气化行业的关键资产是已经看到需求增加，进一步预计强劲增长。以下是一些这些资产： —风力发电系统。这些系统——两者 陆上和海上——是可再生能源的关键——能源生产，因此已经很好 在欧洲等主要市场建立。 增长率继续保持高位：投资于风能增加了70%以上 从2019年到2021年在欧洲，达到410亿欧元。4 —太阳能光伏(PV)系统。这些系统已经很好地确立为 可再生能源发电技术，与需求特别旺盛的地区 生产，这些对于脱碳至关重要行业流程。三电解槽 技术可能成为关键：聚合物电解质膜(PEM)、碱性水 电解（AWE）和固体氧化物电解槽 细胞（SOEC）。在过去六个月中，数字已确认的氢相关项目 到2030年在线人数增加了20多个，达到100多个。7 —电动汽车充电基础设施(EVCI)。这种基础设施是增加 移动电气化和远离内燃机。广泛的网络 将需要建立以允许快速和充电方便。 太阳辐射。在这些关键的电气化资产中，风电 可能是最大的收入来源（图表1）。8 —热泵。这些可以更换 住宅中的高排放燃气和燃油锅炉 2021年至2030年的时间段可能意味着来自OEM的总额约为1.8万亿美元 以及以电力为主的商业建筑，销售与风电相关的硬件。太阳能光伏 低碳替代品。欧洲年热 2021年泵销量达到200万台（同比比2019年增加约30%）和 预计到2026年将翻一番，这将意味着额外安装约1650万个 未来五年的单位。5 —电池储能系统（BESS）。这些系统能够存储间歇性 可再生能源发电并拥有 重要的住宅、商业、工业、 和公用事业规模的应用程序，由于需要以提高电网的灵活性。全球电池 在经济进一步改善之间，生产能力增加了六倍。贝斯和 2016年和2020年以及最新公告电池制造商表示，这 轨迹很可能会继续。6 提供第二大收入池，其次是通过住宅和商业热泵。这 这些资产的收入池将是均匀的随着软件收入的增加而扩大和服务产品。 风能、太阳能光伏等相关技术热泵已经成熟并且已经 被许多国家广泛采用，尤其是 在欧洲。因此，它们提供了显着的未来的创收机会 十年，鉴于预计使用量将增长很大程度上是脱碳努力的结果 电解槽不太成熟，这意味着他们提供了更多的创新机会和 优化，以及更大的增长潜力，如果 4“2021年融资和投资趋势”，WindEurope，2022年5月4日。 5ThomasNowak，“欧洲热泵市场”，REHVA欧洲暖通空调杂志，2021年8月，第8卷，第4期；“新闻稿 #REPowerEU：2倍的热泵销量还需要‘热泵加速器’，”欧洲热泵协会，2022年3月9日。 6麦肯锡电池供应追踪，2022年6月。 7McKinseyHydrogenInsightsProjectandInvestmentTracker，2022年5月。 8该数字仅包括与硬件相关的收入（即OEM销售），不包括安装、EPC（工程、采购和 建筑），或其他服务和软件。 图表1 风能和太阳能光伏是最大的收入来源，而电解槽和BESS是增长最快的。 风力 1 72 太阳能光伏2 复合年增长率2021–30 ，% 2021–50 3 2 2,810 2,930 1,810 选定的全球累计收入（OEM销售额）电气资产，十亿美元 +62% 1,300 860 1,010 +50% 1,240 780 240 2021–302031–402041–502021–302031–402041–50 热泵 3 115 贝斯4 2311 970 1,220 480 +156% +412% 2021–302031–402041–502021–302031–402041–50 电解槽 2514 EVCI5 85 +657% +184% 130 290 370 2021–302031–402041–502021–302031–402041–50 注：数字已四舍五入。 1涡轮机硬件、基础、电气基础设施和其他系统平衡(BOS)组件。2光伏。仅包括太阳能光伏硬件（包括 1,000 470 130 模块、电气BOS[eBOS]、结构BOS[sBOS]、逆变器）。3仅限住宅和商业热泵硬件。电池储能系统。4 不包括工程、采购和施工(EPC)和间接费用。电动汽车充电基础设施（直流和交流）。5 资料来源：麦肯锡2022年全球能源展望（“进一步加速”途径） 采用激增。年度硬件收入增长在这两个类别中有望超过 从2021年到2030年，全球20%，远超过风能、太阳能光伏、热泵、 和EVCI。 成分 分解电气化资产时 到具体的组件中，我们看到大多数每项资产的总价值来自 几个关键组件（图表2），创建 图表2 关键组件占硬件总收入的很大一部分。 2021-30年选定资产的全球组件级累积收入， electrication十亿美元 风力1 1,810 刀片 塔楼 发电机 其他 机舱 变速箱 其他 太阳能光伏2 860 模块 eBOS3 sBOS4 逆变器 热泵5 480 控制 单位 压缩机 生活热6水坦克 阀门 外壳 其他 240 细胞 容器化 包 互连 SCADA8 和控制 其他 贝斯7 电解槽 130 交流/直流整流器 隔膜和 液体电解质 其他多边环9境堆栈协定 氧 分离罐 其他 130 力量 单位 住房 控制器 通讯 直流到直流 转换器 EVCI10 其他 注：数字已四舍五入。 1涡轮机硬件、基础、电气基础设施和其他系统平衡(BOS)组件。系统平衡。仅限住宅和5商业热泵硬件。家用热水。 数据采集。膜电极组9件。10电动汽车充电基础设施（直流和交流）。资料来源：麦肯锡2022年全球能源展望（“进一步加速”途径） 2光伏。3系统的电平衡。4结构 67电池储能系统。8监督控制和 对于那些参与他们的重要机会制造和分销。这些组件 因资产而异。拥有风电资产， 例如，大约三分之一的累计收入 从2021年到2030年很可能来自刀片(16%)、塔(12%)和发电机 （7%）。相比之下，模块将构成太阳能光伏组件收入的一半左右，而控制单元和压缩机将占 占热泵组件收入的43%。 尽管组件多种多样，但电气化技术通常有一些共同点 特点，创造机会 生产具有多种组件的公司 应用程序。例如，电力电子是 对所有电气化资产发挥作用至关重要和下功率转换以及整流 和AC-DC和DC-AC转换，分别。从2020年到2025年的五年，市场是预计每年增长13%至更多 超过150亿美元。9 电力电子的重要性日益增加 半导体需求的主要驱动力。例如，资产变得流行。稀土如工业电子产品的需求，其中钕和镨对风能至关重要 占半导体总需求的10%左右，例如电力。多晶硅，镓，1类预计每年增长9% 2020年至2025年之间。10 原料 电气设备需要不同类型的原材料各种组合的材料，这意味着 对原材料的需求将飙升。11一个因此，对资产的需求增加 为矿工、炼油厂和 其他参与价值链的公司相应的原材料。 对于大多数电气化资产——包括六个 上面列出的——钢是必不可少的。钢材需求关键电气化资产的增长将超过 到2030年每年8% 钢铁总需求预计为1%。12尽管预测预测钢铁供应充足， 对低碳（绿色）钢的需求已 由于脱碳压力而增加。绿色的 到2030年，钢铁可能会供不应求，每公吨绿色溢价200至350美元到2025年，每人可能高达500美元公吨到2030年。13 对铜的需求也在飙升，部分原因是因为可再生能源系统包含多达 铜是传统能源系统的12倍 例如化石燃料发电厂。14以成长为动力资产需求，需要的铜量 例如，太阳能光伏发电预计将翻一番 2020年至2030年之间。任何未来的不匹配供需之间可能会干扰 生产许多电气化资产。 此外，预计还有许多其他原材料看到电气化需求大幅上升 镍、锂和钴的需求量也很大。确保充足的供应、采矿和精炼 全球产能必须增加——迈出一步这将需要大量及时的投资。 设置新课程以获取价值 参与度最高的公司 开发和扩展电气化资产——以及因此最能抓住机会 手头——是实用程序和开发人员、集成商和组装商，组件制造商，原始 材料供应商和其他行业。 抓住快速电气化的机遇， 这些公司必须迅速行动起来 生产或调整其投资组合（图表3）。这需要采取的行动因利益相关者而异。 9麦肯锡分析；2022年全球能源展望，2022年4月26日（“进一步加速”途径）。 10个值基于300纳米晶片等效值；“工业电子”还包括非电气化相关技术，例如 自动化和医疗电子；Omdia2022年第一季度半导体市场分析；世界晶圆厂预测SEMI，2021年9月。 11“原材料挑战：金属和采矿业将如何成为实现能源转型的核心，”麦肯锡， 2022年1月10日。 12电气化资产包括风能、太阳能光伏、热泵和BESS；McKinseyMetalSpas2022和Mc