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最高年薪经济学家带你研究锂电新能源汽车行业

来源:锂电网 | 作者:admin | 分类:数据 | 时间:2018-03-26 | 浏览:3177
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锂电网讯:任泽平,国内知名经济学家,前不久网上沸沸扬扬的传其加盟恒大集团的年薪将高达税前5000万元,这创造了经济学家入职企业的最高年薪。

近日,一份恒大研究院出品的电动汽车的研究报告在微信圈传播,锂电网小编觉得很有必要让锂电新能源汽车行业的老铁们对“最高年薪”经济学家有一个全新认识。

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本篇报告主要分三部分,第一部分回顾了电动汽车行业的发展简史,第二部分分析了制约当前电动汽车行业发展的主要因素,第三部分对行业前景进行了展望。

目录

一、电动汽车发展简史

1、政策回顾:各国政府发展电动汽车应对全球气候变暖,中国政府发展电动汽车实现“弯道超车”

2、电池技术进步与代表车型:磷酸铁锂电池(比亚迪F3DM)、锰酸锂电池(日产Leaf)、三元电池(特斯拉Model S)

3、全球电动汽车市场回顾:5年全球销量增长超15倍,2015年全球保有量首超100万辆


二、电动汽车行业面临的三大挑战:成本、续航里程、充电便捷性

1、成本:电动汽车的“阿喀琉斯之踵”

2、续航里程有限

3、充电基础设施不完善


三、电动汽车市场前景展望

1、成本端:2025年前后EV用户总拥有成本将有望达到“油电平价”

2、政策端:长期看各国政府表态燃油车禁售;中短期依靠补贴+积分政策组合拳

3、产业端:2017年开始更多纯电动车型加快上市步伐

4、市场规模:2025年全球电动汽车市场规模将达到3万亿


正文

一、电动汽车发展简史

电动汽车其实并非是一个新鲜事物,历史上公认的第一台内燃汽车由德国工程师卡尔·奔驰1885年发明,而电动汽车早在1832年到1839年之间就已经诞生,当时由苏格兰人罗伯特·安德森发明了使用一次性电池的汽车。1880年,爱迪生也制造出第一辆时速20英里的电动汽车。

20世纪10年代一辆电动车售价约1750美元,而内燃汽车只需要650美元,但是由于当时汽油相当昂贵,总体拥有成本相差不大。因此尽管电动车价格较贵,电动汽车的销量还是超过了燃油车,1912年美国和欧洲的电动汽车保有量大约5万辆,占了整个汽车市场的40%,燃油车只占了22%,其余为蒸汽驱动的车辆。20世纪20年代,随着遍布全球的石油大发现,汽油价格很快降到大众可以负担得起的水平,道路和加油站等基础设施的建设逐步完善,使得燃油汽车的性价比越来越高。而这期间,电动汽车在电池技术和续航里程方面长期未能取得突破,电动汽车也慢慢地失去了比较优势,逐步被内燃机驱动的燃油车所取代,到20世纪30年代,电动车已经基本消失。

进入二十世纪下半叶后,以美国为主的全球最大汽车市场在接连经历两次石油危机之后,车企和公众开始重新聚焦以电动汽车为首的新能源汽车。90年代初,因糟糕的空气质量,美国加州空气资源管理委员会号召各车企减少新车型的平均排放,于是排放更低、更具效率、甚至零排放的新产品纷纷上市。

2010年全球石油价格持续走高、保护环境呼声日益强烈,消费者对低碳生活的积极需求等诸多因素的影响下,电动汽车的发展再度被各国政府和各大车企提上日程。实际上,2010年也是电动汽车市场开始爆发的关键一年。

回顾电动汽车的发展历史,可以发现环境因素、政策因素、技术因素、市场因素在行业的发展过程中相互交织,行业的发展是各方面因素合力的结果。

 

1、政策回顾:各国政府发展电动汽车应对全球气候变暖,中国政府发展电动汽车实现“弯道超车”

从全球范围来看,各国政府之所以要大力推动电动汽车的发展,与控制温室气体的排放、抑制全球气温升高有密不可分的关系。根据IEA国际能源署的数据,交通领域贡献了全球23%的温室气体排放量。要控制全球温室气体的排放,从长期看交通领域尤其是汽车领域的电动化是有效的途径之一。

1992年《联合国气候变化框架公约》、1997年《京都议定书》、2015年《巴黎协定》是人类历史上应对气候变化的三个里程碑式的国际法律文本。

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 1992年《联合国气候变化框架公约》旨在控制大气中二氧化碳、甲烷和其他造成“温室效应”的气体的排放,将温室气体的浓度稳定在使气候系统免遭破坏的水平上。公约要求发达国家作为温室气体的排放大户,采取具体措施限制温室气体的排放,并向发展中国家提供资金以支付他们履行公约义务所需的费用。而发展中国家只承担提供温室气体源与温室气体汇的国家清单的义务,制订并执行含有关于温室气体源与汇方面措施的方案,不承担有法律约束力的限控义务。公约建立了一个向发展中国家提供资金和技术,使其能够履行公约义务的资金机制。

1997年《京都议定书》建立了旨在减排的3个灵活合作机制——国际排放贸易机制(简称ET)、联合履行机制(简称JI)和清洁发展机制(简称CDM),这些机制允许发达国家通过碳交易市场等灵活完成减排任务,而发展中国家可以获得相关技术和资金。

2015年《联合国气候变化框架公约》为2020年后全球应对气候变化行动作出了安排。,《巴黎协定》指出:

a)把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2°C之内,并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5°C之内,同时认识到这将大大减少气候变化的风险和影响;

b)提高适应气候变化不利影响的能力并以不威胁粮食生产的方式增强气候抗御力和温室气体低排放发展;

c)使资金流动符合温室气体低排放和气候适应型发展的路径。


中国新能源汽车政策回顾

我国新能源汽车的产业政策变迁大致可以划分为三个阶段,分别为政府宏观战略规划阶段(2001-2006年)、建立行业准入规则并全面补贴阶段(2007年-2015年)、后补贴阶段(2016年至今)。

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第一阶段,新能源汽车的技术路线并没有完全确定,各国的重心放在了氢燃料电池,我国也不例外。此时的政府政策数量不多而且多为宏观战略指导政策,侧重于新能源汽车发展的规划、发展目标。例如在2001年我国启动了“863”计划电动汽车重大专项,构建了“三纵三横”的新能源汽车开发布局;2004年国家发展改革委员会发布了《汽车产业发展政策》,提出要突出发展节能环保和可持续发展的汽车技术;在2005年,中央政府出台了优化汽车产业结构,促进发展清洁汽车和电动汽车政策措施,提出了未来5年、25年两个阶段的电动汽车发展目标等政策。

第二阶段,我国的新能源汽车在关键技术上已经取得了重大突破,2007年以来我国自主研发的纯电动、插电混动以及燃料电池3类新能源汽车产品都相继问世。在2008年北京奥运会上,科技部组织相关国内汽车厂商,共向奥运会提供各类节能与新能源汽车500辆左右新能源汽车的集中展示和使用,开启了我国新能源汽车的元年。这个阶段政府的政策开始细化,并着手建立起行业的准入条件以及相应的规范和标准,同时开始出台一系列的财政补贴政策,为后续行业的爆发打下了坚实的基础。

2007年11月1日起,《新能源汽车生产准入管理规则》正式开始实施。此规则对新能源汽车的定义、新能源汽车的生产企业资质、生产准入条件以及申报要求等内容都做了具体的规定。2009年,政府第一次发布节能与新能源汽车补贴政策,对公共服务领域的节能和新能源车进行补贴。2010年政府对私人购买新能源汽车开展补贴试点,按照3000元/KWh进行补助,插电混动最高补助5万/辆,纯电动最高补助6万/辆。 

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除了财政补贴之外,政府还出台了一系列针对消费者和车企的税收优惠政策,包括对购买纯电动汽车、插电混动汽车免征车辆购置税,对企业销售新能源汽车及其关键零部件的增值税税率调整为13%等。各地方政府除了配合出台地方补贴政策外,还利用一系列的非财政刺激手段如单独摇号、不限行等鼓励消费者购买新能源汽车。

2014年5月24日习近平主席在上海汽车集团考察时强调了发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,将新能源汽车的发展更是上升到了国家战略的高度。2016年11月,国务院印发“十三五”战略性新兴产业发展规划,规划中提出到2020年新能源汽车年产销200万辆以上,累计产销超过500万辆,整体技术水平保持与国际同步,形成一批具有国际竞争力的新能源汽车整车和关键零部件企业。

第三阶段,国家对于补贴政策进行了一系列调整,包括调查部分车企的骗补行为、差别化调整乘用车和专用车的补贴幅度,同时推出了“双积分”等长效机制来引导车企的转型升级(“双积分”政策将在展望部分中做进一步探讨)。

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对于乘用车而言,后补贴时代除了补贴幅度集体退坡外,政策对于不同续航里程的补贴金额进行了差异化的调整,2016年高续航里程的车型补贴金额相对于2015年反而提高,低续航里程的车型补贴金额进一步降低,政策对于高续航里程、高能量密度的鼓励态度进一步明确。

 

2、电池技术进步与代表车型:磷酸铁锂电池(比亚迪F3DM)、锰酸锂电池(日产Leaf)、三元电池(特斯拉Model S) 

1997年丰田推出搭载镍氢电池的混合动力车型Prius,2008年底比亚迪推出搭载磷酸铁锂电池的插电混动车型F3DM,2010年底日产推出搭载锰酸锂电池的纯电动车型Leaf,特斯拉2008年推出电动超跑Roadster、2012年推出搭载三元电池(镍钴铝/NCA)的Model S,可以说动力电池和电动汽车的技术进步史也是一部产品的发展史。由于丰田Prius属于混合动力体系,不属于本篇报告对于纯电动汽车的讨论范畴,下面我们主要梳理了过去十年内具有代表性的三款纯电动车型(比亚迪F3DM虽然不是纯电动车型,但是磷酸铁锂在电池的发展史中扮演了重要角色,因此也加以讨论),来回顾行业的技术发展历史和产品的更新换代。

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比亚迪以二次电池起家,本身对磷酸铁锂电池技术有深厚的积累,2008年比亚迪推出搭载磷酸铁锂电池的F3DM,F3DM是世界上首款插电混动车型,最高时速可达150公里/小时,在纯电动模式下可以实现100公里的续航里程,也创下当时的世界纪录。

2010年底,日产经过近十年的研发推出搭载锰酸锂电池的纯电动车型Leaf,第一代Leaf的续航里程达到了160公里,其锰酸锂电池由NEC与日产合资的AESC提供,容量24KWh,能量密度达到140wh/kg。作为“全球第一款经济性零排放汽车”,从上市到2017年7月,据统计日产Leaf全球销量已经超过28万台,也是目前全球最畅销的纯电动车。

2012年,特斯拉推出了搭载三元电池(镍钴铝/NCA)的豪华型轿车Model S,Model S最高时速可以达到近200公里/小时,其三元电池由松下提供,能量密度达到170Wh/kg,搭载85KWh电池的条件下可以实现近500公里的续航里程。

通过比较这三款电动汽车历史上的代表车型,可以发现电池新材料的开发应用、能量密度和续航里程的提高贯穿了行业的发展。电池主要包括五个性能指标:能量密度、安全性能、循环性能、高低温性能和成本。目前主流的正极材料中,磷酸铁锂具有最好的安全性能、循环性能和最低的成本,但是低温性能差、能量密度低是硬伤;锰酸锂在安全性能、循环性能和成本方面相对较为平均,但是高温性能差、能量密度低是硬伤;三元材料相对来说安全性能较差,成本偏高,但是能量密度则高于其他两种材料。出于乘用车对于续航里程的要求,目前三元材料尤其是高镍三元越来越受到业界的青睐,市场份额不断提高。

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3、全球电动汽车市场回顾:5年全球销量增长超15倍,2015年全球保有量首超100万辆 

随着比亚迪2008年推出F3DM,日产在2010年推出Leaf,全球电动汽车市场在2010年前后也开始快速增长,2011年全球EV(PHEV+BEV)销量达到4.5万辆,2012-2016年销量增速分别达到151%/83%/57%/70%/36%,2016年销量达到75万辆,五年时间增长超过15倍。全球EV保有量在2015年首次超过100万辆,在2016年则超过200万辆。

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在2009年、2010年中国政府开始对新能源汽车进行财政补贴后,国内电动汽车市场也开始了一轮蓬勃的发展。2011年国内EV销量仅8000辆,而2012-2016年销量增速分别达到54%/40%/324%/178%/62%,2016年国内EV销量达到33.6万辆,占到全球份额的近45%,也超过美国成为全球最大的电动汽车市场。2014年可以说是国内电动汽车的元年,2015年则迎来行业的全面爆发,主要原因在于2010至2013年国内新能源汽车发展低于预期,为了完成《节能与新能源汽车产业发展规划2012-2020年》中制定的2015年纯电动汽车和插电混动汽车(包括客车和专用车)累计产销50万辆的阶段性目标,政府在2014年出台了多项政策进一步支持行业发展,例如延缓补贴退坡幅度、增加推广城市名单等,因此行业出现爆发式增长。

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从国内EV销量的内部结构来看,纯电动汽车BEV销量从2011年5600辆增至2016年25.7万辆,5年增长近50倍,插电混动汽车PHEV销量则从2011年2600辆增至2016年7.9万辆,5年增长30倍。总的来说,BEV取得了比PHEV更快速的增长水平,BEV所占总销量的比例则基本维持在70%上下的水平。


二、电动汽车行业面临的三大挑战:成本、续航里程、充电便捷性

2016年9月,瑞银发布了一篇关于消费者对电动汽车接受度的报告,报告选取了全球六大汽车市场的1万名消费者作为调查对象,最后发现消费者对纯电动汽车的主要顾虑集中在高昂的售价、续航里程有限、充电站数量不足、电池寿命短等方面。其中,高昂的售价是大多数人目前不愿意购买电动汽车的首要原因。

2016年高盛进行的一项调查也发现50%的消费者认为价格昂贵是影响购买电动汽车的主要因素,其次为续航里程有限、充电不够便捷。

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一项针对国内消费者的调查则显示,电池寿命和电池价格、续航里程和充电桩配置为消费者最为顾虑的三项因素,与国外消费者的顾虑因素基本一致。 

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1、成本:电动汽车的“阿喀琉斯之踵”

一百多年前,亨利•福特和他的团队在美国Highland Park整车厂推出了全球第一条流水生产线,流水生产线的问世简化了福特T型车的组装流程,将原来涉及3000个组装部件的工序简化为84道工序。新的生产工序为汽车的批量生产带来了革命性的进步,将每辆车的生产时间从原来的12小时缩短为仅仅90分钟,从而使得汽车生产所需的时间、成本和人力资源大幅下降,福特T型车的售价也随之从850美元降低到300美元以下,从而让高品质的汽车成为广大消费者能负担得起的交通工具。可以说,正是由于生产效率的提高带来成本的快速下降,才加速了汽车的普及。

电动汽车作为燃油车的替代品出现,与燃油车开始快速普及时面临的情况类似,能否通过技术进步、效率提升带来成本的快速下降,成为影响电动汽车普及速度的首要因素。

不论电动汽车还是燃油车,都由动力系统、车身、底盘、汽车电子系统、内外饰等零部件组成,但是各部分的成本占比不尽相同。对于纯电动汽车而言,电池及动力总成系统占总成本的比例高达50%,而对于燃油车来说,发动机及动力总成系统只占总成本的15%。这一部分成本结构差异正是目前电动车成本高于燃油车的主要原因。

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燃油车和电动车动力总成系统的区别在于,燃油车的动力总成系统由发动机总成、变速箱总成和油箱等其余零件组成,电动车的动力总成系统则由动力电池组、驱动电机、电控系统组成,其中动力电池组代替了油箱,驱动电机取代了发动机,电控系统替代了变速箱总成。

下文中我们选取了雪佛兰纯电动汽车Bolt(被称为“史上第一款面向大众且续航超过300公里的纯电动汽车”)和大众Golf(欧洲卖得最好的燃油车)这两款定位和主要性能相似的车型,来具体分析纯电动汽车和燃油车动力总成系统的主要差异。

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同为两厢的经济适用型乘用车,两者轴距和车厢大小基本相同,加速性能方面雪佛兰Bolt略胜一筹,最高车速和续航里程方面大众Golf更为优秀。但是两者的售价相差了约1.3万美元。

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Bolt之所以售价昂贵,是因为Bolt的动力电池组成本十分昂贵。根据通用汽车的披露数据(Bolt采用LG化学提供的电池),Bolt锂电池电芯的采购成本为145美元/KWh, Bolt动力电池组的整体成本为8700美元(Bolt的电池组容量为60KWh),加上电池管理系统(BMS)、电池热管理系统、所有其他电池组零件后动力电池系统整体成本(PACK成本)在11500-12522美元之间,即192-209美元/KWh。考虑到电机、DC/DC等其他系统零部件后,动力总成的系统成本在14949-16763美元之间。可见对于电动车动力总成系统而言,锂电池组成本占比超过50%,动力电池系统成本占比则接近75%。因此锂电池组成本对于动力总成系统成本有着至关重要的影响。

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而对于像大众Golf这样的燃油车,内燃机(ICE)成本约2000美元,变速箱总成成本约1500美元,油箱成本600美元,其他零部件约900美元,整体的动力总成系统的成本在5000美元左右。也就是说类似性能的两辆燃油车和电动车,目前的动力总成系统成本差异大约在1万美元左右。

如何通过技术进步、规模效应等手段降低成本,缩小这1万美元的差异,是横亘在产业面前需要解决的首要问题。在前景展望部分中,我们会对这一问题作详细探讨。

 

2、续航里程有限

在车重、气温等外在条件相同的情况下,电动车续航里程主要由电池容量所决定,电池容量越大,续航里程越高。一般情况下,一度电的续航里程为6-7公里。因此,电动车要实现更高的续航里程,一方面可以通过增大单车的电池容量,另一方面,由于单车所能搭载的电池体积和重量总归是有限的,通过提高电池在单位体积或重量所能携带的能量大小(即能量密度)也可以提升整体的电池容量。前者的核心是成本问题,后者的核心则是技术问题和材料问题。

2017年国内新能源乘用车累计销量前10车型中,一共7款为纯电动车,其余三款为插电混动车型。而这7款热销的纯电动车型中,仅吉利的帝豪EV和比亚迪E5的续航里程超过了300公里,其余5款车型的续航里程均在200公里左右或低于200公里,仅能满足市内交通或者短途出行需求。而对于一般的燃油车(油箱容量40-50升)而言, 加满油通常可以跑500公里以上。

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而从国外目前主流车企推出的电动车型来看,虽然续航里程相比燃油车仍有一定差距,但是电池容量和续航里程均显著高于国内的竞争对手,普遍达到30KWh以上的电池容量以及300km以上的续航里程。尤其是特斯拉,旗下已经发布的Model S和Model X 100D版本续航里程均已超过500km,基本可以满足市际交通需求;量产在即的Model 3普通版的续航里程接近350km,高配版续航里程则达到500km。

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3、充电基础设施不完善

根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟统计,截至2016年12月,我国公共类充电桩建设、运营数量共14.1万个,而电动汽车整体保有量达到109万辆,车桩比高达7.7:1。欧洲、美国、日本等主要的电动车消费国家/地区的车桩比也均在4:1以上。全球范围来看,充电基础设施保有量相对于电动汽车保有量仍处于短缺状态。

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2013年至今,虽然中国的充电设施保有量增加了近10倍,然而仍然无法赶上电动汽车保有量的快速增长,目前车桩比仍然处于近8:1的高位。尽管16年以来车桩比有所下降,17年下降趋势并没有得到延续,截至17年9月份,车桩比反而略微提高,达到7.8:1。根据《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》的要求,到2020年,我国车桩比将达到1:1的合理水平,当前的车桩比水平离这一目标还有很大的差距。

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目前,制约充电设施建设的主要因素包括电力接入周期长和成本高、核减表安装困难、现阶段城市土地供应紧张、场地选址难度大,而私人建桩则存在物业配合度、报桩立项备案流程复杂周期长、停车位紧张等问题。在充电运营服务方面,则存在着支付互联互通和车桩新老标准切换问题、充电安全性问题、燃油车占位、充电设施布局不合理、用户找桩难、设施利用率低、且充电运营企业难以盈利等问题。

由于部分车辆限购城市允许新能源汽车免费上牌,在这一政策推动下,电动汽车的买主主要集中在设有车辆购置限制的一二线城市,如北京、上海、杭州等;根据电动乘用车的销售状况,限购城市电动乘用车销量在其总销量中所占比例接近 80%。而对于北京、上海这样的一线城市,目前普遍存在停车位紧张的情况,拥有固定停车位却往往是城市住宅小区居民安装充电桩的先决条件,这使得在北京、上海等城市一半以上的电动汽车车主仍需依赖公共停车场充电设施。

根据测算,目前城市内公用场所直流充电桩(快冲)的成本回收周期在7年左右,而用于家庭的交流充电桩(慢充)的成本回收期则在4年左右,大型城际充电站的回收周期则长达25年。电动汽车车主目前依赖的公共场所快冲设施面临回收周期较长的问题,而回收周期较短的交流充电桩则又面临城市土地供应难、停车位紧缺的问题,造成目前整体的充电基础设施建设无法跟上车辆保有量的增长。

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至于三四线城市,目前电动汽车销量较少,且以低速车为主,这种电动汽车大多使用铅酸蓄电池作为动力源,并不支持快速充电,且其电动车主一般都拥有独立的车库,可安装私人充电桩,在室内完成充电,因此建于三四线城市的公共充电桩或专用充电桩使用效率很低,盈利难度大。

未完待续

文章来源:泽平宏观

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