新能源汽车产业链.docx

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新能源汽车产业链

新能源汽车产业链

（一）新能源汽车定义

新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等。

燃料电池车（FCV）是未来新能源汽车的主要发展方向之一，但燃料电池相关技术尚未成熟，需要长时间的发展才能进入商业化阶段。

所以本报告主要针对混合动力汽车与纯电动汽车进行研究。

表2-1新能源汽车动力系统类型与驱动方式

动力系统

类型

驱动方式

工作原理

发展现状

混合

动力车

（HEV）

内燃机+电机驱动（普通HEV）

无外接电源，电机在汽车起动、加速、上坡时辅助内燃机工作；制动时回收能量。

具备商业化条件，是当前国外发展的主流新能源车型。

内燃机+电机驱动（插电式混合动力PHEV）

外接电源为电池充电，电池电量充足时单独驱动汽车行驶，然后起动内燃机进入HEV工作模式。

纯电动车

（EV）

电机驱动

依赖自身携带的储能电池为动力来源，储能电池依靠外接电源充电。

目前在大型客车和小型乘用车有产品应用，代表了新能源汽车未来的主流发展方向。

增程式

电动车

电机驱动

小型内燃机发电

电池先由市电充电供行驶，，电量不足时由车上的小型内燃机在最佳工况下带动发电机给电池充电。

国际刚刚兴起，有希望成为混合动力汽车向纯电动汽车过渡的主流车型

燃料

电池车

（FCV）

电机驱动

依靠自身携带的氢、甲醇、天然气等燃料，通过电极反应发电，驱动车辆行驶。

技术不成熟，成本高，是未来新能源汽车技术的代表。

（二）新能源汽车产业链分析

1、新能源汽车产业链概述

传统汽车产业链包括四个方面：

第一是产品的技术，主要是指产品的工程开发；第二是零部件的采购；第三是汽车制造厂商；第四是销售和服务。

有资料表明，汽车业带动100多个相关产业的发展。

传统汽车产业链上游涉及钢铁、机械、橡胶、石化、电子、纺织等行业；下游涉及保险、金融、销售、维修、加油站、餐饮、旅馆等行业；中游为整车及其零部件。

新能源汽车在传统汽车产业链基础上进行延伸，增加了电池、电机、电控系统、专用自动变速器等部件。

电池、电机、变速器和电控系统是新能源汽车产业链中最关键、最核心的环节。

在新能源汽车新增部件中，电池系统所占比例最高，占新增成本的绝大部分。

在纯电动车的成本构成中，动力电池高达60%。

图2-1新能源汽车产业链

新能源汽车产业价值链将围绕最为核心的电池、电机、变速器展开，并逐步延伸至电控系统、整车（乘用车、商用车）以及上游资源（锂、稀土）领域。

如图2-1所示，新能源汽车产业链的上、中、下游分别为：

上游：

电机及电池的原材料行业。

包含电池的正极材料、负极材料、隔膜、电解液等，电机的稀土、硅钢材料等。

中游：

新能源汽车整车产品及其主要部件（动力电池及其管理系统，电机及其控制系统，变速器、电控系统等）

下游：

充电站、充电站配套设施，新能源汽车的销售，整车或租赁服务等。

2、新能源汽车产业链的中游

（1）整车。

新能源汽车的整车分为乘用车和商用车两大类，一般由发动机、电机、电池、变速器、底盘、汽车电子等一系列零部件产品和系统总成构成，为了降低整车单独设计的工作量和成本，目前国内新能源整车产品还主要来自于对传统汽车的改装。

在新能源汽车四大关键技术中,电控技术大部分是由整车生产企业负责。

（2）电池。

电池是新能源汽车产业链中最关键的环节之一，目前动力电池主要有铅酸蓄电池、镍氢动力电池以及锂离子动力电池三类。

铅酸电池虽然是目前应用最广泛、技术最成熟、唯一大批量生产和应用的动力电池，但其能量密度低、使用寿命短、充电时间长、污染环境等缺点决定了它不可能大规模用作新能源汽车动力电池，其使用范围目前主要局限于动力性能要求较低的叉车、电动自行车及少部分电动客车等。

镍氢电池目前技术上已经比较成熟，也是当前混合动力车的普遍配置，但这类电池自放电率高、低温性能差、能量密度和使用寿命也不尽人意，且技术提升的空间有限，所以目前已无法满足插电式混合动力以及纯电动汽车的电池动力需求。

锂电池将成为未来5年动力电池的主流产品，主要原因如下：

锂离子电池具有重量轻、比能量和比功率高、体积小、循环寿命长、无记忆性、自放电率低、温度适用范围广等诸多优点，更符合未来新能源汽车发展的要求，而且锂电池拥有较大的技术提升和成本下降空间，因此从中长期来看，在动力电池市场，锂电池将逐步实现对镍氢电池的取代，如图2-2所示。

图2-21996-2012年镍氢、锂电市场占比情况

下表为市场上三种主流动力电池的性能对比。

表2-2常用动力电池性能对比

电池类型

重量

比能量/Wh/kg

体积

比能量

/Wh/L

比功率

W/kg

循环寿命

/次

每月

自放电率

有害物质

铅酸电池

30-45

60-90

150—400

300-500

4-5%

铅

镍氢电池

60-80

150-200

160—230

500-1000

30-35%

/

锂离子电池

110-190

250-500

400-1300

1000-2000

<5%

/

（3）电机。

在未来新能源汽车的发展中，电机作为其动力转化装置，将逐步取代传统内燃机，成为新型汽车的心脏。

车用驱动电机主要可以分为：

直流电机、开关磁阻电机、交流异步电机和永磁同步电机四种。

直流电机因为其可靠性和效率等问题，不适合作为驱动电机使用，目前只应用于一些性能要求较低的场合，与铅酸电池配合使用。

相比交流电机，开关磁阻电机的控制相对简单，所以一直有厂商试图在新能源汽车上使用开关磁阻电机，但因其转矩脉动大等缺点，这种电机目前的应用也比较少。

交流异步电机和永磁同步电机是当今新能源汽车的主流驱动电机，在乘用车领域永磁同步电机以其功率密度高、效率高的特点，已经基本占领了国内外市场。

在商用车领域，考虑到商用车空间相对较大，交流异步电机可靠性比较高，仍有大量厂商采用交流异步电机的技术路线，所以目前的商用车产品仍为交流异步电机与永磁同步电机共存的局面。

（4）变速器。

变速器作为新能源汽车传动系统的重要部件，其档位和传动比的变化直接影响车辆的动力性、经济性、舒适性和排放性能。

目前，国外汽车工业发达国家新能源汽车所采用的变速机构可分为以下几种类型：

行星齿轮机构、传统的机械手动/自动变速器（AMT/MT）、液力机械自动变速器（AT）、无级自动变速器（CVT）、双离合器自动变速器（DCT）。

从国外市场情况来看，成熟的混合动力轿车产品的动力传动系统较多采用行星变速机构与电动机构成的无级变速或采用机械式无级自动变速器CVT。

预计这两种自动变速机构将继续在混合动力轿车上占有相当的比重；同时，DCT以其结构紧凑、传动效率高、省油等特点将在混合动力轿车领域有很好的应用前景。

在国外混合动力卡车和客车领域，AT和AMT各占有一席之地。

AMT与AT相比具有传动效率高、省油和价格便宜等优点，虽然换挡平顺性不如AT，但在对燃油经济性要求较高的混合动力客车和卡车上采用AMT是较为理想的选择。

此外，小型纯电动汽车通常采用两挡或三挡变速器，通过电机反转实现车辆倒退，不设倒档机构。

3、新能源汽车产业链的上游

（1）锂离子电池材料。

锂离子电池主要包含四部分：

正极材料、负极材料、电解液、隔膜及超薄铜箔和铝箔等辅助材料。

其中正极材料、电解液和隔膜是最核心的三种材料，直接决定电池安全性能、容量，占锂离子动力电池成本的70%以上。

在锂电池成本构成中，正极材料约占33%，隔膜约占25%，电解液约占15%，负级材料约占10%。

图2-3锂电池各部分成本占比

①正极材料。

正极材料市场容量大，附加值高，毛利率为15%～70%以上。

目前常用锂电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料（镍钴锰酸锂）以及磷酸铁锂。

②负极材料。

负极材料主要以石墨、石墨化纤材料等为主，其生产技术壁垒较低，上下游稳定的供应关系是行业竞争的关键，竞争格局相对稳定，我国已有不少企业从事锂电负极材料生产。

③隔膜。

隔膜对锂电池的安全性能有极大影响，它的重要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子的通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。

隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及安全性能。

在锂电池的成本构成中占有约25%的比例。

但毛利率却高达70%，是动力锂电池中赢利能力最强的，目前国内基本依赖进口。

国产隔膜从2005年才开始上市，但与国外比，国产隔膜的厚度、强度、孔隙率不能得到整体兼顾，且稳定性一般，主要供应中低端市场。

④电解液。

电解液主要是在电池中正负极之间起到传导电子的作用，一般由高纯度有机溶剂、电解质锂盐（六氟磷酸锂，LiFL6）、必要的添加剂等原料在一定条件下，按一定比例配制而成，电解液占锂电池成本的15%左右，毛利率约40%。

目前全国产能约1.8万吨，供需基本平衡，但未来新能源汽车对电解液需求拉动较大。

（2）永磁同步电机材料。

主要包括永磁材料、硅钢材料等。

①永磁材料。

钕铁硼作为第三代稀土永磁材料，具有较高的磁能级、较强的矫顽力和高性价比，在汽车领域有着广泛应用。

我国在钕铁硼生产上，已初步形成了自己的产业体系。

由于大部分稀土矿均产自中国，而且储量也是世界第一，因此在永磁电机方面我国具有明显的资源优势，作为新材料产业重要组成部分的稀土永磁材料，尤其是钕铁硼产业，正进入关键性发展时期。

自2003年底，烧结NdFeB磁体在美国已完全停止生产，在欧洲也已基本停产，世界磁性材料产业中心已经转移到中国。

我国钕铁硼磁体质量低的主要原因是工艺技术及设备落后，尤其是关键技术氢化破碎及铸带技术不过关。

因此，尽管我国的磁性产品产量已占到了世界总额的80%，但在这个份额里，高档产品还没有形成较强的实力，利润空间还有待进一步拓展。

②硅钢材料。

硅钢是含硅量在3%左右、其它主要是铁的硅铁合金，是重要的软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯，它的性能直接影响到电机的效率。

硅钢材料生产工艺复杂,制造技术严格,国外的生产技术都以专利形式加以保护,视为企业的生命。

目前我国在硅钢材料的生产技术、设备、管理及科研等方面与国外相比,仍存在较大差距。

4、新能源汽车产业链下游

下游环境主要指与新能源汽车配套的基础设施建设和服务，基础设施建设主要指充电站（桩）和电池更换站。

服务指整车或电池租赁和其他配套服务。

图2-4充电站（充电桩）整体实施结构图

（1）充电站（桩）。

小型新能源汽车可利用民用电充电，慢充时的电功率只相当于一台家用空调，粗略估计每日低谷电可供上千万辆新能源汽车充电，可以提高电网效率，减少调峰电站的巨额投资。

中型及以上新能源汽车，续驶里程长，速度要求高，需要大型充电设施。

一个充电站的建造成本高达数百万元乃至千万元，充电时间需要几个小时。

电池更换站的智能机器人系统可以用新电池更换电量耗尽的电池、对电池进行冷却和为库存电池充电，此外还管理复杂的物流，以确保每辆电动车辆在到达更换站时都能获得充满电的电池。

（2）配套服务。

整车或电池租赁是新能源汽车配套服务中的一个新兴产业。

消费者只需向厂家缴纳一定数额的押金和每月固定费用的租金就能够将这款纯电动车开回家。

出于降低消费者购买成本的考虑。

租赁模式是由厂家来承担新能源汽车的较高成本，最大限度地降低消费者购买和使用新能源汽车的高成本风险，从而降低新能源汽车的使用“门槛”。

对于汽车厂家，可以通过消费者的租赁使用获得第一手反馈信息，发现产品需要改进的地方。

对于普通消费者来说，能够更容易地接触并使用新能源汽车，体会新能源汽车带来的全新低碳生活。