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新能源汽车产业发展前景及产业链分析

发表时间:2020-12-17 14:08

2020年11月2日,国务院办公厅正式发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,明确了未来中国新能源汽车发展的目标和方向。中国新能源汽车产业发展,经历了漫长的战略规划期、导入期,正处于成长期的初期阶段,市场规模快速扩大,多元化的产业格局逐步成型,以充电设施为代表的基础设施及后市场服务加快建设。


一、新能源汽车产业链解析及发展态势

  从环保、技术与能源安全等角度出发,全球范围内掀起汽车电动化浪潮。汽车电动化是未来智能出行的基础,在满足节能环保的要求上,新能源汽车同时也是未来承载各种核心智能技术应用的主要载体。

1、新能源汽车产业链

      新能源汽车是一个新的产业赛道,将形成整车制造与核心零部件共举的新型产业格局。新能源汽车产业链由顶层技术、上游材料端、中游核心装置部件和下游整车及后市场构成。新能源汽车的零部件数量只有传统汽车20%,电池、电机、电控等核心零部件是价值所在,整车环节的重要性大大降低,传统车企发动机技术优势不再,传统车企供应链整合优势不再,使得我国在汽车工业方面实现弯道超车成为可能。


2、新能源汽车发展演进

  从技术发展看,从混合动力、插电混合(含增程式)逐步迈向纯电动、燃料电池汽车。


      纯电动汽车EV(电池+电机):采用单一电池供电驱动电机运转,从而推动汽车行驶。该类汽车也是当前中国正在大力推广的车型。

      混合动力汽车HEV(发动机/电池+电机,共同或单独输出动力):指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或多个驱动系统共同提供。

      增程式混合动力REEV(发动机/电池+电机,发动机仅发电,不直接输出动力):增程式电动汽车是电气化程度更高的一类全电型插电式混合动力汽车,在所有工况下都只以纯电模式运行,发动机仅起到给动力电池充电的作用。

      燃料电池汽车FCEV(燃料电池+电机):燃料电池汽车是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下,在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力驱动的汽车。


3、全球新能源汽车市场

      新能源汽车在成本方面的优势日益明显,全球新能源汽车市场呈现持续攀升态势。根据BNEF预测,到2025年全球新能源汽车的销量将达到1100万辆,渗透率达到11%,同年燃油汽车销量将达到拐点,步入下行趋势;到2030年全球销量将继续攀升至3000万辆,渗透率达到28%;到2040年全球销量有望达到6000万辆,渗透率提升至55%。

2015-2040年全球新能源汽车销量及渗透率发展趋势

      中美欧是新能源汽车的最主要市场,且中国将成为新能源汽车的重要一极。在制造端,美欧日凭借深厚的汽车产业基础和科研力量,拥有最为领先的新能源技术,也是世界主要的新能源汽车生产地;在消费端,美国占据了全球新能源汽车市场的第二位的保有量和销量,是无可争议的核心成熟市场。中国正崛起成为新能源汽车重要一极,中国政府和厂商在积极推动电动车的研发和普及。

2016-2025年中美欧新能源汽车销量及发展趋势


4、中国新能源汽车市场

      中国是全球新能源汽车增速最快,尤其是乘用车市场占据全球第一。中国新能源汽车产业经过近20年的发展,产销规模突破100万辆,跃居全球第一。从全球新能源乘用车市场来看,我国已连续四年占据全球第一。据EV Sales统计,2018年全球新能源乘用车共销售200.1万辆,其中中国市场占105.3万辆,超过其余国家总和。

      中国新能源汽车市场将由导入期迈向成长期,市场发展潜力巨大。自2001年我国启动“863”计划电动汽车重大专项至今,行业经历规划期(2001-2008年)、导入期(2009-2015年)、成长期(2016年至今)三个发展阶段。根据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,2025年新能源汽车新车销量渗透率达到25%左右。由此推算新能源汽车销量将保持33%的复合增长率,仍处高速增长阶段。


5、中国新能源汽车政策沿革

      对新能源汽车的补贴日渐式微,将针对氢燃料电池汽车、新能源公交车领域出台政策。从发展路线看,整体按照新能源发展路线,分三阶段逐步发展:从示范推广到推广应用再到全面推广。从发展领域看,加快推进城市建成区新增和更新的新能源公交车、出租车、环卫车及物流车的电动化。2020年底前,重点区域的直辖市、省会城市、计划单列市建成区公交车全部更换为新能源公交车。从补贴力度看,地方补贴将逐渐退出,将偏向基础设施建设补贴,且购置端补贴将集中用于支持充电(加氢)等基础设施“短板”建设和配套运营服务等环节。将出台电价优惠、停车优惠以及基础设施等使用端优惠政策。

  最新出台的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年》明确,将深化“三纵三横”研发布局:以纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车为“三纵”,布局整车技术创新链;以动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”,构建关键零部件技术供给体系。


二、中国新能源汽车产业整车及后市

  随着新能源汽车的发展,原有以中游整车厂为价值核心的产业价值链条正在重塑。传统车企的优势在新能源汽车领域发展初期并未得到延伸,相反,特斯拉、比亚迪等一批掌握新能源关键技术的新兴车企成为“外行入侵者”,在与传统车企的竞争中展现了极大的优势。上游电池、电机、电控等核心零部件企业成为行业价值链核心,中游整车环节重要性在现阶段有所降低,结合跨行业能源、交通、信息通信等多领域主体形成“网状生态”。后端服务市场蓄势待发,终端消费者市场成为重要利润池。

1、整车市场

      按用途分类,新能源乘用车占据市场主导,迎来爆发式增长阶段。自2016年起,新能源乘用车市场增速一直超过商用车,且优势不断扩大,以2019年H1为例,新能源乘用车、商用车分别销售56.3、5.4万辆。受制于新能源客车补贴退坡、商用车企业投资热情递减,以及商用车以政府采购为主,易受政府开支影响等因素,新能源商用车销量出现负增长。

  从未来发展看,整车市场将经历从公共交通到私人用车领域的电动化爆发式增长阶段。根据规划,新能源整车市场将经历四个发展阶段:公共交通领域的电动化(2020年前),货运流通领域的电动化(2025年前),商业运营领域的电动化(2030年前),私人用车领域的电动化(2030年后)。

      按技术分类,受政策倾斜和技术难度双重影响,纯电动车占据市场主导。由于政策倾斜,纯电动车在销量以及增速上一直高于插电混动汽车,2019H1我国纯电动汽车、插电混动汽车分别销售49.1、12.6万辆;此外,PHEV补贴远少于EV,厂商缺乏投资动力;PHEV结合电动技术和燃油技术,技术难度大。

      新能源乘用车企业分为传统自主品牌、外资品牌、造车新势力三大阵营。传统自主品牌占据国内新能源乘用车市场主导。比亚迪、上汽荣威、北汽、奇瑞等企业,从低端车型切入新能源市场,并向中高端市场渗透,自主研发三电技术,打造全新新能源平台。外资品牌凭借研发及资金优势开始发力。当前主要以合资形式进入本土市场,如大众与江淮、宝马与长城、奔驰与比亚迪等,具备完善的研发体系和资金优势,在新能源领域后来居上。造车新势力大多不具备核心技术,蔚来、小鹏、威马、理想等少数企业实现量产交付,销量都均未超过2万辆。


2、充电设备

      充电设备是电动汽车最重要的配套设备,也是电动汽车推广的最大制约。随着新能源车的进一步增长,加上中央及地方政府的规划与扶持并行,充电桩行业在相当长的时间内都会是一个快速发展的行业。依据动力电池的充电方式及速度差异,充电设备分为交流充电桩、直流充电站以及换电站三大类。

      其中,充电桩总量缺口大、尤其是亟待加速建设公共充电桩。截止2019年6月,全国充电基础设施累计数量为100.2万台,同比增加69.3%,总量提升快速,整体车桩比约3:1,距1:1的车桩比目标仍有巨大缺口;公共充电基础设施超过41.2万台,公共车桩比约8:1,显示出公共充电桩尤其是直流快充桩亟待加速建设。

      从充电设备企业看,上中下游企业重合度高,头部企业集中度高。上游制造商负责充电设备和配电设备制造,中游运营商负责充电桩、充电站的搭建和运营,下游解决方案商提供位置服务、付费和运营管理解决方案。在整个产业链上,设备生产商、充电运营商、整体解决方案商都扮演着重要的角色,且三者常常相互重合。预测2025年设备生产市场规模约1000亿元,充电运营市场规模将达1620亿元。中游充电运营商集中度高,截至2019年4月,特来电一家占据了32.8%的市场份额,国家电网占比23%,星星充电占比20%。


3、汽车后市场

  新能源汽车的特性催生出与传统汽车不同的专业后端服务市场需求,服务范围从传统的售后服务(维修、保养、换电)扩展到充电服务、衍生服务(出行服务、车联网服务等)、二手车交易、电池回收等业务。

      售后服务市场:新能源汽车品牌在业务初期建立自营的售后服务以提升客户体验,随着新能源汽车保有量的提升,第三方维修企业可能凭借规模化的成本优势,与车企形成合作。

      充电运营市场:车电分离的换电、电池租赁模式或将存在优势,通过统一充电管理,延长电池寿命,缓解里程焦虑。

      二手车交易市场:新能源汽车残值率较低,建立合理的二手车交易体系将提升消费者对新能源汽车的购买信心。

      电池回收市场:车用锂电池在无法满足新能源汽车的使用要求后,通过回收可二次利用于诸如分布式储能等领域,实现梯次利用。


三、中国新能源关键零部件市场发展特征

  从产业细分领域看,新能源汽车产业链上的核心价值环节从传统汽车产业链的整车制造逐渐转移至以“电池、电机、电控”为代表的核心零部件领域,同时倒逼新材料领域加快新技术升级以及实现产业化应用。从细分领域看,电池及电机出现结构性产能过剩,电控核心技术有待实现自主化。

1、动力电池

      伴随中国电动车市场高速增长,动力电池市场规模进一步扩大。2018年,中国动力电池产量已达70.6GWh,市场规模达820亿元,同比增长13%;随着中国电动车市场继续高速增长,未来五年(2019-2023)动力电池市场规模年均复合增长率约为18.34%。

      受补贴退坡及国际竞争等因素影响,呈现行业集中度高的趋势。以2018年为例,宁德时代和比亚迪占据6成市场份额,头部企业优质产能需求强劲,导致产能不足,供不应求,而中小厂商落后产能难以消化,供过于求;随着电池市场向外资开放,以及退补压力传导,中小厂商将面临更大竞争乃至淘汰出清,市场份额将进一步向头部企业集中。

      固态电池产业基础雄厚,但是固态锂电池技术有待提升。固态锂电池技术是车用动力电池取得能量密度突破的重要方向,受益于国内原有的技术积累和产业资源可以实现批量化生产,而且成本比较低,固态电池则是在安全性与能量密度方面都具备很大的潜力,但是还需要开展大量的研究工作来改善其续航里程短、充电比较困难,以及温控系统能效高等缺点。

      燃料电池产业加速发展,但是市场化之路依然遥远。燃料电池在新能源汽车领域已有一定的应用,但是仍以政府示范项目为主。纵观我国2017-2019年燃料电池汽车销量从1000辆到1500辆,燃料电池汽车市场规模变化较小。

      从动力电池企业看,锂电领域宁德时代稳居第一,走向海外;比亚迪奋力转型外销;日韩厂家重返中国。电池企业深度绑定车企,以获取长期稳定的订单,随之产生车企就近建厂需求。车企也有与电池企业合资联合生产动力电池的趋势,从而提升车企对电池技术的掌握能力,提升未来竞争力。


2、驱动电机

  驱动电机起着传统汽车发动机的作用,将电能转化为机械能,是新能源汽车动力系统的执行机构,目前新能源汽车电机类型主要包括异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机三种。永磁同步电机由于其效率高、功率密度高和体积小等特点,被业内认为是最适合新能源汽车的电机类型。磁性材料占永磁同步电机成本的45%,我国稀土材料钕铁硼较为充足,适宜于发展永磁同步电机。

      电机市场规模增速较快,国内电机产品与海外品牌处于同等水平。2018年我国新能源汽车驱动电机的装机量为133.5万台,同比增长55.4%。其中永磁同步电机的装机量为121.2万台,占比高达90.79%。2018年,我国新能源汽车电机及控制器行市场规模达166亿元,同比上年增长27.69%。国内驱动电机产品与海外品牌处于同等水平,且国内在电机生产成本上具备一定的优势,海外公司在扁线电机等特殊产品中具备一定的技术和专利优势。

      驱动电机市场主要有整车厂、传统汽车零部件企业以及专业电机企业。整车企业进入电机及电驱系统领域,包括海外整车企业的电机生产部门(如本田、丰田均有自身的电机生产链),以及国内整车企业的电机生产部门(如上汽集团、一汽集团、东风集团、中国南车等),均为内部配套。专业的电机公司或零部件厂商,例如国外的福田电机、日立、博世以及大陆集团;国内的国内专业电机厂商,如中山大洋电机、江特电机、上海南洋机电、上海电驱动、湘潭机电等。


3、电控系统

  电控系统包括电池管理系统、电机控制系统、能量回馈系统、电动助力转向系统等。电机驱动控制系统决定着新能源汽车能否安全可靠的运行,是驱动系统的核心。

      电机控制系统主要组成部分IGBT依赖进口。电机控制系统主要组成部分IGBT模块,占电控成本接近40%,对各项性能指标要求极高,这块对进口依赖较大。IBGT芯片部分大致分为功率型芯片和控制型芯片。在功率型芯片领域,株洲中车时代电气、比亚迪和嘉兴斯达等厂商已经开始生产国产IGBT器件,但其安全性、可靠性、耐久性等试验认证还在迭代的路上。

      国内新能源电控市场以国内企业为主。由于补贴政策的因素,与整车企业深度绑定的专业公司占据市场主流,从2017年装机量看,比亚迪、北汽新能源、与上汽深度绑定的联合汽车电子占国内驱动电控行业前三。中国电池企业在电池管理系统方面有一定优势,与国外差距不大,主要是国内新能源汽车电池企业,如惠州比亚迪、深圳德赛电池、洛阳中航锂电等。

      国内电机控制系统技术还有待进一步完善。现在主要是进口核心模块进行组装生产,国内主要厂商包括一汽新能源、纽贝耳、五洲龙、厦门金旅等整车系厂商,以及上海电驱动、上海大郡、上海东方电机、中山大洋电机、深圳蓝海华腾、天津松正、福州福工动力等零部件厂商。


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