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2016年中國新能源汽車產業鏈分析
2016/5/4 10:31:11 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:一、混合動力汽車是目前新能源汽車發展主流基于低碳經濟逐步發展的新能源汽車是對社會現有交通和能源使用 方式的系統性革命,這必定帶來汽車產業的技術革命。經過 2009 年市場 的熱議,其發展的必要性和發展路徑已經清晰。目前,公認現階段最適一、混合動力汽車是目前新能源汽車發展主流
基于低碳經濟逐步發展的新能源汽車是對社會現有交通和能源使用 方式的系統性革命,這必定帶來汽車產業的技術革命。經過 2009 年市場 的熱議,其發展的必要性和發展路徑已經清晰。目前,公認現階段最適 宜產業化的新能源汽車應為混合動力汽車(HEV),其技術最為成熟,而 純電動汽車(EV)雖可以實現零排放,但由于電池技術的制約,續航里程 有限,尚難大面積普及。未來隨著技術的不斷發展,純電動車在新能源 汽車中的占比將逐步提高。燃料電池車(FCV)是人類新能源汽車發展的最 終目標,但燃料電池相關技術尚未成熟,因此,燃料電池汽車仍需要長 時間的發展才能進入商業化階段。
國外主要汽車廠商都推出了新能源汽車的研發及發展規劃,從規劃 中可以看出,各大企業都已將混合動力車作為近期的發展重點,中國在 六月份推出的新能源汽車補貼政策中,也是把此插電式混合動力乘用車 和純電動乘用車作為補貼類型。我們認為未來 5 年內混合動力汽車將是 新能源汽車的絕對主流。雖然不少企業都在 2011 年前后推出純電動車型 的計劃,但這一類車型趨于成熟并逐步走向大規模商業化仍可能要在 5 年之后。
新能源汽車產業價值鏈將圍繞最為核心的電池業務展開,并逐步延 伸至電氣系統(驅動電機、控制系統)、整車(乘用車、客車)以及上 游資源(鋰、稀土)領域。
新能源汽車動力類型與驅動方式
動力類型驅動方式工作原理發展現狀混合動力車 (HEV)內燃機+電機驅 動(普通 HEV)動力以內燃機為主,無外接 電源,電機在汽車啟動時單 獨工作,加速、上坡時輔助 內燃機工作。技術已較為成熟,具備商 業化條件,是當前各國發展 的主流新能源車型。內燃機+電機驅 動(插電式混合 動力,PHEV)外接電源為電池充電,電池 電量充足時單獨驅動汽車 行駛,然后啟動內燃機進入 HEV 工作模式。純電動車 (EV)電機驅動依賴自身攜帶的儲能電池 為動力來源,儲能電池依靠 外接電源充電。目前在大型客車領域應用較 多,其它領域技術尚不成熟, 但代表了新能源汽車的最終 發展方向。燃料電池車 (FCV)電機驅動依靠自身攜帶的氫、甲醇、 天然氣等燃料,通過電極反 應發電,驅動車輛行駛。技術最不成熟,制造工藝復 雜,成本極高,但也可能發 展成新能源汽車的另一代 表。國外主要廠商新能源汽車發展規劃
廠商新能源汽車發展與投資計劃大眾未來將把重點放在開發電動汽車市場,2010年奧迪HEV 量產;福特2010 年電動商務車;2011 年電動客車;2012 年包括PHEV 在內的新一代混合動力 汽車,重點使用鋰離子電池技術使成本下降;沃爾沃與瑞典最大電力公司合作,開發PHEV,新車將于2012年推向市場;克萊斯勒與美國能源部合作投資4.448 億美元,在密歇根州建設汽車電氣科技和制造中心年 產能達到2 萬輛,重點發展PHEV;本田2009 年4 月與湯淺成立合資鋰電池公司——藍色能源,2010 年有望推出PHEV;日產2010 年底在日本橫須賀工廠生產電動車,年產能5 萬臺;2012 年到2013 年產能 大幅提高;2010 年HEV、EV 量產;現代2011 年推出混合動力版新索納塔進入混合動力車市場,2012 年推出PHEV;新能源汽車產業價值鏈
混合動力車結構圖
1、電池是新能源汽車的核心
新能源汽車在傳統汽車產業鏈基礎上進行延伸,增加了電池、電機、 電控系統等組件。電池是新能源汽車產業鏈中最關鍵的環節之一,尤其 在純電動汽車中,電池的性能決定了整車的行駛速度、續駛里程以及整 車的安全性和可靠性。而且在新能源汽車新增組件中,電池系統的占比最高,占新增成本的絕大部分。美國能源部下屬的阿貢國家實驗室 (Argonne National Laboratory)的評估報告顯示,在插電式混合動力 汽車成本構成中,電池占比 37.8%左右。在純電動車成本構成中,電池成 本高達 60%。以一輛 15 萬元的比亞迪 F3DM 為例,電池成本在 5.7 萬左右。
混合動力車生產成本構成
(1)鋰電池將成為未來新能源電池的主流電池
目前適合作為電動、混合動力汽車動力源的電池主要有鉛酸蓄電池、 鎳氫動力電池以及鋰離子動力電池,但我們認為未來的發展鋰電池將成 為主流動力電池,主要原因如下: 鉛酸電池雖然是目前應用最廣泛、技術最成熟、唯一大批量生產和 應用的動力電池, 但其能量密度低、使用壽命短、充電時間長、笨重等 特點決定了它不可能大規模用作新能源汽車動力電池,其使用范圍目前 主要局限于叉車、電動自行車及少部分電動客車等。 鎳氫電池目前技術上已經比較成熟,也是當前普通混合動力車的普 遍配置,但這類電池自放電率高、低溫性能差、能量密度和使用壽命也 不盡人意,而且因為鎳氫電池生產技術已基本成熟,電池性能提高和成 本降低的空間非常有限,對于插電式混合動力以及純電動汽車而言,這 類電池仍顯得性能不足。 鋰離子電池是上世紀 90 年代發展起來的新型儲能電池,有重量輕、 比能量和比功率高、體積小、循環壽命長、無記憶性、自放電率低、溫度適用范圍廣等諸多優點,更符合插電式混合動力汽車以及純電動汽車 的要求。而且鋰電池擁有較大的技術提升和成本下降空間,因此從中長 期來看,鋰電池將逐步實現在動力電池市場對鎳氫電池的取代。
常用動力電池性能對比
電池類型電壓/V重量比能量/Wh/kg體積比能量/Wh/L比功率w/kg循環壽命/次每月自放電率有害物質鉛酸電池230-4560-90150—400300-5004-5%鉛鎳氫電池1.260-80150-200160—230500-100030-35%/鋰離子電池3.7110-190250-500400-13001000-2000<5%/1996-2012 年鎳氫、鋰電市場占比情況
(2)鋰電池市場容量與生產企業
從全球來看,根據日本專家預測,到 2015 年,全球 HEV、PHEV 和 EV 銷量將占到整體的 13%左右,到 2020 年這一數字將達到 26%。全球 2009 年的汽車產量達到 6099 萬輛,我們預計到 2015 年全球新能源汽車將達 到 1000 萬輛以上。在這個過程中,鋰動力電池的占比將逐步提高,鋰動 力電池市場容量將達到 1000 億元。
目前全球已有 20 余家主流企業進行車載鋰離子動力電池研發,如富 士重工、三洋電機、NEC、東芝、美國江森自控公司等。國內鋰電池的研 發水平已經達到國際先進水平,只是在加工制造、基礎設備、基本材料 商仍有一定的差距。
國內主要鋰電池企業
公司項目產能與備注比亞迪廣東惠州鋰離子動力電池除了為自身企業供應外,已與國內多家大 型汽車企業供應鋰電池組。天津力神天津鋰動力電池產線16 億元擴建工程,可配15 萬輛電動車;中 海油將向力神電池公司投資人幣50億元,建 設20 條動力電池流水線產能估計在30 萬 套臺。中信國安盟固利南昌鋰離子電池項目中信國安控股90%,擁有六條鋰電池生產線, 產能3000 噸,計劃投資50 億元人幣,打造 國內最先進的新能源電動汽車產業基地,產 能估計在4萬套臺。萬向集團浙江蕭山鋰離子動力電池10 萬套臺電動汽車用鋰離子動力電池系 統,項目投資12.06 億元。威力克ST 偏轉控股77%,磷酸鐵鋰電池2006 年就 已實現裝車,現使用于吉利、奇瑞等,尚無 產能擴張計劃。張家港力天華芳紡織控股70%,磷酸鐵鋰動力電池規劃 產能達1億安時。2、鋰電池成本構成中正極占比最高
鋰離子電池主要包含四部分:正極材料、負極材料、電解液、隔膜 及超薄銅箔鋁箔等輔助材料。 其中正極材料、電解液和隔膜是最核心的 三種材料,占鋰離子動力電池成本的 70%以上。在鋰電池成本構成中,正 極材料約占 33%,隔膜約占 25%,電解液約占 15%,負級材料約占 10%。 其中直接決定電池安全性能、市場容量最大、附加值最高的是正極材料, 毛利率低則 15%,高則 70%以上。目前常用的鋰電池的正極材料主要有鈷 酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料以及磷酸鐵鋰。
鋰電池各部分成本占比
3、磷酸鐵鋰是目前最理想的正極材料
相比較而言,磷酸鐵鋰是目前最理想的正極材料。鈷酸鋰盡管能量 密度較大,但最大的問題是安全性差(175 度高溫時易爆炸)、且成本高 (鈷價約 50 萬元/噸,含鈷 60%的鈷酸鋰超過 40 萬元/噸)、循環壽命 短、難以作為汽車動力電池。錳酸鋰安全性比鈷酸鋰好很多,但高溫環 境的循環壽命更差(500 次)。磷酸鐵鋰因為高放電功率、成本低(約 18—20 萬元/噸)、可快速充電且循環壽命長(1000 次以上),在高溫 高熱環境下的穩定性高(300 度高溫以上才有安全隱患),具有很好的 安全性能,因此,磷酸鐵鋰是理想目前較理想的鋰電正極材料。
磷酸鐵鋰電池結構
(1)磷酸鐵鋰市場容量與全球供應
目前國內磷酸鐵鋰的銷售價格基本在18-20萬元/噸,我們按照前面 假設的2015年中國生產150萬輛新能源汽車計算,鋰動力電池占比3成, 鎳氫動力電池占比7成,一輛15KW新能源汽車對磷酸鐵鋰的需求大概是70 公斤,以此計算2015年對磷酸鐵鋰的需求將達到3.2萬噸,按照18萬元— 20萬元/噸計算,2015 年僅新能源汽車帶來的磷酸鐵鋰的市場容量約為 58—64億元,若加上磷酸鐵鋰在電動工具、電動自行車等其它方面的應 用,市場規模將近百億。
磷酸鐵鋰全球供應商包括美國 A123、Valence,加拿大 Phostech, 臺灣長園能源等,2008 年全球供應量 1500 噸左右,其中最大供應商美 國 A123 供應了將近一半,國內領先廠商包括天津斯特蘭、北大先行、湖 南杉杉、深圳貝特瑞以及天驕科技。
4、負極材料 —技術已較成熟
負極材料主要要是以石墨、石墨化纖材料等為主,其生產技術壁壘較 低,上下游穩定的供應關系是行業競爭的關鍵,競爭格局相對穩定,我國 已有不少企業從事鋰電負極材料生產。
5、隔膜—技術含量高,盈利能力最強
(1)技術含量高,盈利能力最強
隔膜對鋰電池的安全性能有極大影響,它的重要功能是隔離正負極并阻 止電子穿過,同時能夠允許離子的通過,從而完成在充放電過程中鋰離子在 正負極之間的快速傳輸。隔膜性能的優劣直接影響著電池內阻、放電容量、循環使用壽命以用安全性能。在鋰電池的成本構成中占有約 25%的比例。但 毛利率卻高達 70%,是動力鋰電池中盈利能力最強的,由于所含的技術含量 非常高,05 年國內還沒有產業化的電池材料,基本依賴進口。國產隔膜從 05 年才開始上市,但與國外比,國產隔膜的厚度、強度、孔吸率不能得到 整體兼顧,且穩定性一般,主要供應中低端市場。
(2)市場容量與全球供應
隔膜的平均價格每平方米 12 元左右。目前國內隔膜市場 80%以上被美、 日進口產品占領,2007 年我國進口隔膜約 6080 萬平米,進口額約 1.8 億 美元,目前國內 10 億只數碼電子產品,約需要隔膜 7500 萬平米左右。1kwh 鋰離子電池大約需要 40 平方米,一輛 15kwh 新能源汽車需要高品質隔膜 600 平方米,2015 年 45 萬輛鋰動力新能源汽車需要 2.7 億米隔膜,將給隔膜帶 來 32 億的市場規模。
6、電解液—主要原料六氟磷酸鋰基本國外壟斷
(1)電解液需求與市場競爭
電解液主要是在電池中正負極之間起到傳導電子的作用,一般由高純度 的有機溶劑、電解質鋰鹽(六氟磷酸鋰,LiFL6)、必要的添加劑等原料在 一定條件下,按一定比例配制而成的,電解液占鋰電池成本的 15%左右,毛利率約 40%。
目前全國產能約 1.8 萬噸,供需基本平衡,但未來新能源汽車 車對電解液需求拉動較大。一輛 PHEV 需要電解液 40 公斤,按國內 2015 年 生產 45 萬輛鋰動力汽車算,約新增 1.8 萬噸電解液需求,目前市場價格來 電解液均價在 15 萬左右,新能源汽車將增加電解液市場規模 27 億左右。
(2)主要原料六氟磷酸鋰基本被國外壟斷
電解液主要原材料為六氟磷酸鋰,占電解液成本 50%以上,其生產成本 為 10 萬元/噸,售價為 40 萬元/噸,毛利率高達 75%。由于生產技術難度高, 目前市場被日本幾家企業壟斷。我國企業尚未完全掌握其生產技術,所需嚴重依賴進口, 國內電解液生產廠家所用 LiPF6 基本都從日本企業采購。目前試制 LiPF6 的 上市公司主要是江蘇國泰和多氟多。
7、主要輔助材料—銅箔
銅箔在鋰電池內既當負極材料的載體,又當負極電子收集與傳輸體,在 鋰電池成本占比中約 5%,毛利率為 20%左右,目前市場價格在 8—10 萬元/ 噸。鋰電池制造對銅箔有特別的技術要求:銅箔必須有良好的導電性,銅箔 上能均勻地涂敷負極材料而不脫落,銅箔應有良好的耐蝕性。
8、 電機與控制系統—技術較成熟
傳統汽車的驅動部件變速箱在新能源汽車中將被電機驅動系統取而代之,但新能源汽車同時也對電機及驅動系統提出更高要求,需要效率高、耐溫度和低成本。電機及控制系統作為關鍵的驅動部件,在整車的成本比重約占 15%,從發展趨勢看,永磁同步驅動電機、控制系統及功能單元數字化、 電機與發動機集成一體化是汽車電機及驅動系統的發展方向,電機與控制系統造屬于成熟行業,競爭相對激烈。
永磁電機由于體積小、效率高,是未來新能源汽車發展的方向。從目前 情況來看,用釹鐵硼制造的永磁電機,具有小巧、耐高溫、磁力強、壽命長、省能耗等特點,是最適合永磁同步電機的磁性材料,一輛混合動力汽車的永 磁同步電機需要使用 2 公斤釹鐵硼,隨著全球汽車廠商在 HEV 領域擴展的提 速,新能源汽車對高性能釹鐵硼的總需求將達到 4 萬噸以上。
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