新能源汽车行业研究报告
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产业链情况 在锂电池的所有部件中,正极材料和隔膜的成本占比最高,盈利能力也最强,因此我们主要关注在相关领域具有优势地位的上市公司。
锂电池产业链主要由三部分组成:上游锂矿资源、锂电池原材料(包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液)及电池制造与封装。 锂电池成本构成
电池及其材料产业规模测算:
依据前文对 PHEV 市场规模的预测(暂不考虑纯电动汽车对市场的影响),2015年、2020年PHEV 市场销量分别达到260万辆和1250万辆,考虑 成本下降因素分别再打30%和40%的折扣,对应的市场规模为3250亿元、13750亿元,假设最低续航里程160km,带动上游其他环节零部件市场容 量预测如下表所示。
新能源汽车——给汽车换颗绿色的心
新能源板块主题投资
安信证券销售交易部整理 2010年3月30日
新能源汽车现状与趋势 锂电池(一)正极材料和隔膜 锂电池(二)电机及控制系统 附镍氢电池投资机会 推荐股票池 免责申明
一、新能源汽车的定义和分类 定义 按照国家发改委的公告定义,新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车 辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。 分类 根据驱动系统和能源载体差别,新能源汽车可以分为:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、甲醇汽车、二甲醚汽车等 。
目前轻型混合动力车还是新能源汽车市场主流。前文我们已经判断新能源汽车发展路径将经过一条从轻混到强混到纯电动的发展路径,根据下上 表可以看出,目前新能源汽车市场以日系车厂为代表的、以镍氢电池为储能电池的轻混动力汽车为主导。 全球主要汽车厂商投资及研发计划已显现微妙变化——新能源汽车发展正从轻混向强混或插电式混合动力汽车过渡。国外主要汽车厂商都推出了 PHEV 和纯电动汽车的研发及发展规划,值得注意的是一直以轻混为主攻方向的日本汽车厂商在2009年战略出现微妙转变,推出了基于锂电池的 PHEV量产规划,其中以丰田和本田为典型代表。
我们预测在此后数年,HEV、PHEV增速将远高于传统汽车,PHEV市场规模在2017年附近超过HEV,到2015年、2020年,全球PHEV年销售规模将分别 达到260万辆和1250万辆,市场份额分别达到3.25%和13.15%;HEV的快速增长可能延续到2015年,之后增速将逐渐下降。 7、新能源厂商积极备战
其中真正具有巨大应用前景的领域——锂离子电池。 关键指标比较:
各类电池比能量、能量密度对比
从成本角度进行比较,磷酸铁锂在目前几种电池 技术中优势比较明显,经测算,在电池容量相同 的条件下,每百公里行驶里程磷酸铁锂电池的折 旧成本最低,电池使用寿命最长。
锂电池各组成部分中,正极材料对电池性能的影响最大。常用的正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁 锂(LiFePO4)。其中,钴酸锂电池安全性较差,不适于用作汽车动力电池;锰酸锂电池安全性较好,但是循环寿命较短; 而磷酸铁锂的能量密度更高、寿命更长、安全性能更好,且技术提升空间大,是目前最被看好的汽车动力电池,代表着电池 正极材料的中短期发展方向。
二、产业发展现状 1、新能源汽车产业尚处于发展初期
新能源汽车的占有率远不及传统汽车
目前新能源车市场主要集中于美国、日本。 从销售厂商及产品类别看,日系厂商丰田、本田在混合动力汽车处于领先水平。 2、碳减排、能源安全以及污染防治方面具有多重优点——已成为国家的战略发展方向 传统汽车在碳减排、能源安全、污染防治等方面存在较多问题。 能源使用效率 新能源汽车在后段PTW(Power to Wheel 燃料到车轮)效率明显高于传统汽车,能源综合利用效率优势明显。
基于能源、科技和环保发展战略,各国制定多种政策扶持新能源汽车,驱动产业技术升级,成本下降并大规模推广。
2、重点国家的产业政策 美国对新能源车的支持政策
日本对新能源车的支持政策
3、中国的产业政策
相比之下,中国对新能源车的支持政策起步较晚,2009年正式启动。 中国对新能源车的支持政策
部分城市试点情况:
超级电容器能量密度过低,或可用作辅助电源。超级电容器是一种电容量可达数千法拉的电容器,与蓄电池相比有充放电寿命长、充电快速等优势。尽管超级电 容器能量密度是蓄电池的5%或更少,但是这种能量的储存方式可以应用在蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中,作为辅助电源使用。
因为蓄电池储电能力与传统液体化石燃料不能相提并论,新能源汽车电池的比能量无法达到理想值汽油的水平,只能逐渐改进电池性能,在满足 应用要求的前提下尽可能减小电池质量和体积;目前来看铅酸电池、镍镉、镍氢电池差距更大,锂电池优势比较明显,基本可以满足实际应用的 质量体积要求,目前市场上推出的纯电动汽车主要采用该类型电池,未来若硫锂电池技术出现突破,电池质量体积将进一步减小。
供应产能快速释放,使用卤水提纯的厂商仍保持较强竞争力。根据碳酸锂生产厂商的扩产计划,ຫໍສະໝຸດ Baidu计到2015年碳酸锂产能 约为21.8万吨,其中使用卤水提纯的产能约15.5万吨,使用锂辉石生产的产能约6.3万吨;从总供应量看基本可以满足需 求,短期内供应略显过剩,价格可能有所波动,但少数卤水提纯的厂商将更具成本优势,长期投资价值显著。
值得注意的是,甲醇汽车、二甲醚汽车、乙醇汽车发展条件受地区资源限制较大,不会成为全球新能源汽车主流。以上几种均为内燃机驱动,与传 统汽油车、柴油车相似,能量来源于煤炭或生物质能,可以减少碳排放,减少石油的依赖,但资源依赖性较强。 目前,以储能电池技术为主基础的新能源汽车受到各国政府更多关注,是重要发展方向,代表类型包括各类混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电 池汽车,下文重点分析此类技术路线的新能源汽车。
国内汽车厂商布局并不落后,2020年产能规模有望达到100万辆。国内企业也在加快投资新能源汽车的步伐,奇瑞、南车、长安、一汽的投资规划 基本与国际大厂同步,根据各厂商投资规划,到2020年国内新能源汽车产能有望达到100万辆。
基于以上分析,PHEV产业链上,从战略角度和盈利能力角度,最具投资价值的是锂电池正极材料和隔膜、电机和控制系统。
4、锂电池与镍氢电池比较
5、发展路径
结合电池技术路线分析,主流电池类型正在从镍氢电池向锂电池过渡。 技术成熟度较高的镍氢电池成本下降空间有限,而处于发展前期的锂电池还有较大成本下降空间,如图所示。 镍氢电池只适用于普通HEV,难以满足PHEV和EV对储能电池的各项技术要求 基于以上分析,我们判断未来几年基于磷酸铁锂电池的外插电式混合动力汽车将迎来较大发展空间。其中磷酸铁锂电池相比 其他几种电池成本优势明显,再考虑到安全性等其他指标,磷酸铁锂电池是当前混合动力车的最佳选择。
普锐斯和比亚迪F3双模远远高出同基本非新能源车型,差价从8万到13万不等。 目前油价条件下,新能源车通过节油收回差额成本至少需要十几年。 技术现状:
除了成本以外,现有技术在能力密度、储存性、燃料成本以及加油/电便利性上还需提高。 三、产业政策——已成为国家战略发展方向 1、政策驱动模式 从新能源汽车的现状来看,新能源汽车无法充分面对市场竞争,在发展初期需要政府的倍加呵护。
四、未来发展趋势 目前,我国新能源汽车产业发展主要集中在纯电动汽车和油/电混合动力汽车上。因为这两种汽车在节能与环保方面的较高可行性,有望成为下一 阶段新能源汽车的主流。届时世界汽车将摆脱依靠石油能源的时代,进入单一的新能源汽车时代。
1、新能源汽车核心---动力电池的发展路线
2、动力电池的最优选择分析——锂电池
EV FCV
虽然混合动力车在能源利用上具有环保、节约等优势,但是诸多局限性决定了其只会是新能源汽车的过渡方案。 节能减排潜力有限混合动力车虽然能降低能耗和污染,但终归没有摆脱内燃机作为其动力源,因此节能减排能力有限。成本较高HEV本质上来说是 在传统汽车基础上增加一套电力驱动系统,而电机、蓄电池和控制系统等的增加以及旧系统的改造必然带来成本的上升。因此,混合动力汽车生 产成本难以降低,高昂售价难以避免,经济性较差。故障率较高由于增加了一套系统,故障率自然会比采用单一系统的传统汽车高,从而导致使 用和维护成本较高。 6、市场规模预测
新能源汽车发展过程可以理解为储能电池逐步取代内燃机地位的过程。由于电池技术不成熟、成本偏高等问题,电池无法完 全承担动力来源的责任,只能作为辅助动力,伴随着电池成本逐渐下降,成熟度日益提高,对内燃机的替代能力将逐渐增 强,因此新能源汽车可能演绎一条从轻混——强混——纯电动——燃料电池的发展路径。
HEV PHEV
碳减排 相比传统汽车,新能源汽车WTW 整体的碳排放量要减低30%到50%。
各类新能源汽车与传统汽车的温室汽车排放量比较(单位:g/mile)
3、新能源汽车大规模应用的主要瓶颈 消费者购买意愿 消费者不愿购买电动汽车原因统计
消费者更关注价格问题,如果能在3-5年内通过节油补偿收回多余购车成本,选择新能源车型可能性很大。
应用前景好,将逐渐取代铅酸电池和镍氢电池。锂电池具有体积小、能量密度和功率密度高、电压高、环保性好和无污染性等优点,锂电池的能量密度是镍氢电 池的近2 倍。在成本近年显著降低后,锂电池在动力电池领域获得越来越多的应用。当然,锂电池还存在过充放电保护和安全性等问题,但随着电池管理系统技 术的进步,已逐步得到解决。
锂——垄断资源
锂理论储量丰富,但适合开采资源高度集中。锂本身并不短缺,全球丰度排第25位,仅海水中就含有2300亿吨;但实际上 可开采储量少得多,根据美国矿业局和美国地质调查所的储量分类原则,锂的储量约410万吨(满足品位等要求且目前技 术条件下可开发),储量基础约1100万吨(包含边际储量及次经济储量)。
不同电池特点分析 铅酸电池 镍氢电池
锂离子电池 超级电容器
发展成熟,性能较差。铅酸蓄电池时应用历史最长、技术最成熟、成本最低廉的蓄电池,已实现大规模商业化应用;但它比能量低,自放电率高(放电时电压和 性能下降),循环寿命低,铅的重量大,而且铅作为重金属在生产和回收过程中可能产生环境污染。目前铅酸电池主要用于汽车启动时的点火装置,以及电动自 行车等小型设备的动力电池;用作汽车动力电池的可能性基本被排除。 镍氢电池是动力电池的主要类型,但其潜力有限。相对于之前的电池(铅酸电池、镉镍电池等),镍氢电池具有充电快速、使用寿命长、安全性好等优点,所以 被广泛用于动力电池,如著名的丰田Pruis使用的就是镍氢动力电池。但镍氢电池的能量密度低、“记忆效应”等缺陷严重遏制了该技术路线在汽车领域的进一 步发展,其前景十分有限。
折算成锂的需求——2020年翻2番
单位:吨
锂应用范围广,以往需求增长平稳。锂主要用于电池、润滑油、冶金、医药等领域,年消费规模2万多吨,其中约25%用于锂电池,过去几年需 求的年均增长率在7%左右。
到2015年、2020年,新能源汽车产业规模扩大将大幅提高锂需求至3.45万吨和6.73万吨。以前文假设为基础推算,新能源汽车行业大规模发展 使2015年、2020年新增锂需求量分别为5640吨、27100吨,也就是到2020年锂电池的锂需求量超过3万吨,假设其他行业应用增速保持在5%, 2015年和2020年全球锂需求量分别达到3.45万吨和6.73万吨(折算成碳酸锂为20.7万吨、40.4万吨),相当于比2008年需求翻两番。
3、关于燃料电池——前景诱人,但尚处于起步阶段 燃料电池通过氧与氢或其他燃料产生的简单电化学反应而发电,由含催化剂的阳极、阴极以及离子导电的电解质构成。燃料 在阳极氧化,氧化剂在阴极还原,电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路,产生电能而驱动负载工作。按照电解质及电极 材料的不同,燃料电池可分为碱性、磷酸、熔融碳酸盐、固体氧化物及质子交换膜燃料电池。诸多燃料电池中,质子交换膜 燃料电池由于其比功率、单位面积功率高,电解质稳定、无腐蚀,反应温度较低等特点,被认为是车载动力电池的理想候选 氢燃料电池也被认为有一定潜力的储能电池,但大规模产业化还需时日,特别是成本过高,每千瓦燃料电池用铂量在30克到 60克,一辆50千瓦的燃料电池汽车用铂成本在60万元到120万元,除此以外,目前燃料电池组使用寿命也偏低,大约2000小 时,远不能满足消费者需求,因此氢燃料电池实现大发展可能需要相当长一段时间。