新能源汽車發展於全球石化日益枯竭和環境汙染日益嚴重的時代,與傳統汽車產業鏈相比,新能源汽車是一個全新的產業賽道,形成了整車製造與核心零部件共舉的新型產業格局。
新能源汽車產業鏈由頂層技術、上游材料端、中游核心裝置部件和下游整車及後市場構成。
新能源汽車的零部件數量只有傳統汽車20%,電池、電機、電控等核心零部件是價值所在,傳統車企發動機技術、供應鏈整合優勢不再,因而使我國有望在新能源汽車領域實現彎道超車。
談到新能源車,不得不談到特斯拉,2012年,特斯拉的第一輛純電動車Model S釋出,一經發布便使全球汽車圈沸騰。
其流暢的車身線條、智慧化的中控大屏及電動化的駕駛體驗讓人們過目不忘,也使電動乘用車量產成為了可能。
特斯拉也成為傳統及新勢力車企追逐和效仿的物件。
近幾年,汽車產業已逐漸形成電動化趨勢,除傳統車企開始涉足新能源汽車外,國內也湧現出一大批造車新勢力,如蔚來、理想、小鵬、哪吒、零跑汽車等。
電動車銷量也實現逐年上升,未來隨著電池效能的提升及充電設施佈局加快,新能源汽車將會逐漸取代傳統燃油車成為市場銷量主力軍。
01 新能源汽車的定義
參考《新能源汽車生產企業及產品准入管理規則》對新能源汽車的定義,新能源汽車是指採用非常規的車用燃料作為動力來源,綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術,形成的具有新技術、新結構、技術原理先進的汽車。
02 新能源汽車的種類
包括純電動汽車(BEV,Battery Electric Vehicle,如特斯拉 Model 3)、增程式電動汽車(PHEV,Plug- in hybrid electric vehicle,如理想One)、混合動力汽車(Hybrid Vehicle,如寶馬530 Le)、燃料電池電動汽車(FCV,Fuel cell vehicles,如豐田Mirai)等。
本文主要介紹的為純電動汽車。
03 新能源汽車產業鏈全景圖
新能源汽車產業鏈上游主要為鋰、鎳、鋁、鋼等金屬原材料及構成鋰電池的正負極材料、隔膜、電解液等;
新能源汽車中游主要為核心部件及相關零部件,包括三電系統(電機、電控和電池)、底盤、車用電子器件,內飾件等;
新能源汽車下游主要為汽車整車、充電樁及電池回收業務等。
04 新能源汽車上游
我們將新能源車的上游分成兩個部分,最上游為鎳鈷錳礦、鋰礦、鋁礦、鐵礦、石墨礦等原材料。
其中的鎳、鈷、鋰等有色金屬主要用在新能源汽車電池的正極材料上,石墨為電池負極材料的主要構成原料,車身及相關零部件構架主要為鋁、鋼及塑膠等材料。
以上游為鋰電池的關鍵組成部分,即正極材料、負極材料、隔膜及電解液。
其中,正極材料是鋰電池的核心材料,是絕定電池效能的關鍵因素,目前,正極材料使用較多的為磷酸鐵鋰及鎳鈷錳酸鋰(三元材料),兩者在能量密度、安全性等多個方面存在較大差異(如下表)。
最近特斯拉披露了公司三季報,決定標準續航版的Model 3和Mdoel Y將在全球範圍內逐漸調整為搭載磷酸鐵鋰電池,不再使用三元鋰電池。
而像我們熟知的比亞迪刀片電池正極材料使用的也為磷酸鐵鋰。
正極材料相關個股:杉杉股份、當升科技、振華新材等
負極材料的構成主要為碳材料及非碳材料,其中,碳材料包括石墨材料(天然石墨、人造石墨)與其他碳材料(硬碳、軟碳),非碳材料可細分為鈦基材料、矽基材料、錫基材料、氮化物等。
與正極材料不同,鋰電池負極雖路線同樣眾多,最終產品卻很單一,人造石墨是絕對主流。
相較於其它材料,人造石墨迴圈效能好、安全性佔優且工藝成熟、原材料易獲取,成本較低,是非常理想的選擇。
負極材料相關個股:杉杉股份、中科電氣、方大炭素等
隔膜為鋰電池正負極之間的一層薄膜,在鋰電池進行電解反應時,可用來分隔正極和負極防止發生短路。
目前隔膜材料主要有聚乙烯(PE)與聚丙烯(PP)兩種,隔膜材料的選擇與正極材料有關。
其中,聚乙烯主要應用於三元鋰電池,聚丙烯則主要應用於磷酸鐵鋰電池。
除了材料,製備工藝對隔膜的效能也有著一定影響。
當前鋰電池隔膜的生產技術分為幹法和溼法兩大類,幹法又稱為熔融拉伸法,可進一步細分為單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。
此技術路線的發展時間長,更加成熟,主要用於生產PP膜。
此外,雙向拉伸工藝由於成品效能不佳,只用於中低端電池,已不再是主流製備工藝。
幹法工藝具有簡單、成本低、環境友好的特點,但產品效能較差,更適用於小功率、低容量電池。
溼法會對基膜表面進行塗覆,以提高材料的熱穩定性。
相較於幹法制備產品,溼法工藝的隔膜在效能上有著比較明顯的優勢,其厚度更薄,拉伸強度更理想,此外,溼法隔膜的穿刺強度更高,更有利於延長電池壽命。
隔膜相關個股:星源材質、恩捷股份、滄州明珠等
電解液在鋰電池中,主要作為離子遷移的載體,保證離子在正負極之間的傳輸。
其對電池安全性、迴圈壽命、充放電倍率、高低溫效能、能量密度等效能指標都有一定影響。
電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽和新增劑等原料按一定比例配製構成。
目前,由於較好的效能與較低的成本,六氟磷酸鋰(LiPF6)是主流的鋰鹽溶質。
其在各類非水溶劑中有較好的溶解度和較高的電導率,化學性質相對穩定,安全性好,且對環境汙染也小。
電解液相關個股:天賜材料、新宙邦等
05 新能源汽車中游
新能源汽車中游相比上游涉及的產業鏈業態更為多樣,“三電系統”為其核心,所謂的三電,即電池、電機及電控。
電池的作用類似於燃油車的油箱,是儲能裝置。
可以說動力電池直接決定了純電動車型的續航里程。
上文我們較為詳細地介紹了電池的四大組成材料,本段就不再贅述。
電機在純電動汽車上的作用是將電能轉化為動能,與燃油車的發動機類似,車輛的效能也由此決定。
目前新能源車電機主要分為交流非同步電機和永磁同步電機。
交流非同步電機和永磁同步電機的區別在於轉子。
交流非同步電機的轉子上是導線,需要在電磁感應原理的作用下才能追著定子旋轉磁場跑,並且永遠追不上旋轉磁場的轉速,所以叫“非同步”。
永磁同步電機整體效能相對更好,但成本也比較高。
而交流非同步電機效率相對較低,不過成本也低,同時有一個優點,就是耐用性好。
像目前主流的電動汽車如特斯拉Model 3、小鵬P7、理想One搭載的為永磁同步電機,蔚來ES8、ES6等車型則搭載的為前永磁同步、後交流非同步雙電機。
電機上游的零部件中,最主要的原材料為汝鐵硼永磁體,該材料為第三代稀土永磁材料,是當代磁體中效能最強的永磁體,我國稀土資源儲量位居世界第一,這是我國驅動電機產業發展的一大優勢。
新能源汽車電控系統,就是控制汽車驅動電機的裝置,它相當於新能源汽車的大腦,對整個車輛的執行和動力輸出進行合理的控制。
和傳統的燃油車相比,新能源汽車電氣系統變化巨大,對電控系統的要求也更高更復雜。
新能源車的電控系統核心元件包括逆變器、驅動器、電源、控制器、保護模組、散熱系統、訊號檢測模組等等,但最核心的部件有三個:逆變器、驅動器和控制器。
其中,逆變器的核心模組IGBT(絕緣柵雙極型電晶體)在電控系統的作用至關重要,其成本直接佔到整個電控系統的40%-50%。
IGBT的作用是交流電和直流電的轉換,同時IGBT還承擔電壓的高低轉換的功能。
2020年之前,我國的IGBT主要由三菱、英飛凌、富士等國外巨頭佔據,大部分都依賴進口,近兩年,國內IGBT行業發展已經取得了長足進步。
代表性的企業包括中國中車、比亞迪、中環股份等。
其中,中國中車為國內少有的掌握 IGBT晶片研發、模組封裝、測試和應用的企業,並且在高電壓等級的IGBT 產品上也擁有很強的實力,目前在高鐵、軌交牽引變流器上已經實現了國產替代。
而比亞迪為我國目前最大、且唯一能自給自足的車規級IGBT供應商,但目前其產品主要還是自供。
隨著IGBT國產化程序的加速,國內新能源汽車的電控成本將有效降低。
動力電池相關個股:寧德時代、比亞迪、欣旺達等
電機相關個股:上汽集團、匯川技術、臥龍電驅、大洋電機等
電控相關個股:陽光電源、國軒高科、萬向錢潮等
除三電系統外,新能源汽車中游還涵蓋汽車電子、車載物聯網終端、內飾、輪胎等多個細分產業,相關個股情況如下:
動力系統:聖龍股份(發動機油泵、變速箱油泵)、德爾股份(轉向泵)、全柴動力(發動機)、東安動力(理想One發動機供應商)
汽車電子:華陽集團、安潔科技
座椅龍頭:繼峰股份
輪胎:賽輪輪胎、玲瓏輪胎、三角輪胎
變速器:萬里揚
機械傳動齒輪:雙環傳動(合作伙伴有大眾、採埃孚、利勃海爾等行業龍頭)
內飾件:曠達科技、 鈞達股份
輪轂:迪生力、萬豐奧威
底盤:天潤工業(曲軸)、拓普集團、中鼎股份(智慧底盤、電機密封系統)
智慧駕駛:德賽西威、道通科技、中科創達、愛柯迪(精密壓鑄件)、銳新科技(電池箱體、保險槓、天窗結構件)、伊戈爾(高頻變壓器)、三花智控(汽車空調、熱管理)、奧特佳(空調系統)
06 新能源汽車下游
新能源汽車下游主要為汽車整車、充電樁、汽車服務等。
新能源整車大致可分為乘用車和商用車兩部分,隨著傳統車企紛紛轉型,國內新能源整車領域的玩家也越來越多。
除比亞迪、吉利、長城、上汽等傳統車企外;還有以蔚來、理想汽車、小鵬汽車等為代表的造車新勢力;
以及近期紛紛宣佈入局電動車領域的小米、華為(率先與華為合作的小康股份和北汽藍谷)等生態巨頭。
據乘聯會9月零售銷量排行快報顯示,9月份新能源狹義乘用車銷量33.3萬輛,同比增長202.0%,環比增長33.6%;今年累計銷量181.8萬輛,同比增長203.1%。
與傳統燃油車走勢形成強烈差異化的特徵,實現對燃油車市場的替代效應,並拉動車市向新能源化轉型的步伐。
下圖為今年1-9月新能源汽車銷量榜單:
隨著新能源汽車保有量的增加,車輛的充電也成為了用車的重中之重。
在當前居民用電和商業用電價格存在價差的背景下,慢充是發展趨勢,更多家庭充電是提升電網效率和降低用電用車成本的必然選擇。
快充模式帶來充電的巨大便利性,是補能發展的重要方式。
換電模式是很好的商業模式,推進高階使用者和特殊場景使用者的良好體驗。
未來的充電樁將和車位一樣,成為大部分有車一族的標配,車企的換電服務也將與當前去4S店維修保養一樣普遍。
充電樁:特銳德、國電南瑞、廣匯汽車、許繼電氣等
汽車服務:廣匯汽車、中國汽研、龐大集團等
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