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新能源汽车产业链研究报告Word格式文档下载.docx

1、横向比较不同区域、相同产业的企业基础和规模、技术研发实力和水平、产品应用情况、未来投资规划及产业化能力等,纵向梳理新能源汽车产业的发展历程及未来趋势。(3)整体与局部。分别从世界和国家的整体层面和高新区的局部层面,阐述新能源汽车的产业、产品、技术及产业集群状况。2、研究方法,主要包括以下三个方面:(1)文献研究。通过文献、资料、网络收集新能源汽车产业链的相关的信息并对其进行梳理和研究,掌握国内外发展现状及趋势。(2)调查访谈。通过国内重点企业及长春市和高新区相关企业进行现场调研、对行业著名人士及相关调查对象的访谈和交流,探讨我国新能源汽车产业存在的问题和可能突破的环节。(3)比较研究。探究核心

2、关键技术领先国家的产业发展的先进经验,对比分析我国产业进程,提出产业跨越式发展战略及实施方案。(五)研究特色及创新本规划提出了新能源汽车产业发展市场“需求推动”与“政策拉动”的双向动力模型,并利用该模型推导验证了未来市场的主流产品与政策体系的一致性。提出了长春高新开发区“12345”新能源汽车产业发展目标和通过4个优势(即产业优势、产品优势、技术优势、环境优势)实现产业目标的途径;提出了环境引领产业链集聚、整车带动零部件发展,技术支撑产业优势,品牌抢占市场份额、规模建立产业地位的战略思想。通过大量调研工作,获得了国内外新能源汽车产业链上核心产品、关键技术和重点企业情况的第一手资料,这部分资料不

3、但详实、准确,还具有很高的实用性,为未来高新区的技术定位、企业引进和竞争分析提供了重要的依据。二、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混合动力车(HEV)驱动方式工作原理发展现状内燃机+电机驱无外接电源,电机在汽车起动、加速

4、、上动(普通HEV)坡时辅助内燃机工作;制动时回收能量。具备商业化条件,是当内燃机+电机驱外接电源为电池充电,电池电量充足时单前国外发展的主流新动(插电式混合独驱动汽车行驶,然后起动内燃机进入能源车型。动力PHEV)HEV工作模式。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。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纯电动车(EV)电机驱动增程式电动车燃料电池车(FCV)电池先由市电充电供行驶,电量不足时电机驱动由车上的小型内燃机在最佳工况下带动小型内燃机发电发电机给电池充电。电机驱动

5、技术不成熟,成本高,依靠自身携带的氢、甲醇、天然气等燃料,是未来新能源汽车技通过电极反应发电,驱动车辆行驶。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

6、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%。新能源汽车产业链示意图图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:

7、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

8、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臵,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

9、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铅酸电池镍氢电池锂离子电池重量比能量/Wh/kg30-4560-80110-190体积比能量/Wh/L60-90150-200250-500比功率W/kg150400160230400-1300循环寿命/次300-500500-10001000-2000每月自放电率4-5%30-35%5%有害物质铅/(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臵,将逐步取代传统内燃机,成为新型汽车

10、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

11、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

12、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%

13、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。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。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

14、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。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

15、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。钕铁硼作为第三代稀土永磁材料,具有较高的磁能永磁材料。永磁材料。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

16、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。硅钢材料。硅钢是含硅量在3%左右、其它主要是铁的硅铁合硅钢材料。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新能源汽车产业链下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1-11设施建设主要

17、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。充电站(充电桩)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,慢充充电站(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。(

18、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配套服务。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1-12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。三、新能源汽车产业现状(一)国际新能源汽车产业现状各国行动计划的共同特点是政府直接介入,组织能源、交通

19、、制造等多部门联合推动,研发投入、产业布局、政策优惠多管齐下,促进新能源汽车与动力电池、新能源发电、智能电网等产业的交叉融合与综合发展,打造新兴战略产业链。2008年以来,面对金融危机、油价高涨和日益严峻的节能减排压力,美国、日本、欧盟相继发布实施了新的新能源汽车发展战略,进一步明确了产业发展方向,同时明显加大了政策扶持力度,世界新能源汽车产业加速发展的号角已经吹响。1、美国新能源汽车发展概况早在20世纪70年代,美国就以立法、政府资助和财政补贴等手段加速发展新能源汽车。随后,以加州为首的多个州都通过了一系列限制排放和鼓励新能源汽车发展的政策。美国新能源汽车的研究和开发,也得到了美国政府的支持

20、,投入了大量的资金和科研力量,使资金来源有了可靠的保证。在这些因素的推动下,美国新能源汽车产业1-13化进程有了较快的发展。美国从上世纪90年代起,推行了大量支持新能源汽车发展的计划,如:PNGV计划、FreedomCAR计划、新能源汽车电池利用研究项目、AVP计划等。美国总统奥巴马上台后马上部署实施总额为48亿美元(其中国拨24亿美元)的“下一代电池与电动汽车”计划,推动先进电池技术(国拨15亿美元)和新能源汽车部件(国拨5亿美元)的研发,另外4亿美元用来购买7千余辆纯电动和“插电式”(Plug-in)混合动力汽车,在多个地点做演示验证,研究并评估他们的性能,建立充电系统,并教育、培训出先进

21、新能源汽车领域的专业人才,支撑该行业的发展。2、欧洲主要国家新能源汽车的发展概况(1)德国。德国政府十分重视环境保护,投入大量资金用于新德国。能源汽车的研制。早在1971年,就成立了城市新能源汽车交通公司(GES),积极组织新能源汽车的研究与开发。此外,德国政府指定奔驰汽车公司和大众合资建立了德国汽车工业有限公司的科技开发机构,针对新能源汽车的关键技术进行研究。目前,德国所有汽车生产商都在加大力度开发能推向市场的新能源汽车。按计划,德国2013年将批量生产新能源汽车。德国政府于2009年8月发布了以纯电动汽车和插电式新能源汽车为重点的“国家新能源汽车发展计划”,旨在进一步促进新能源汽车的研究和

22、市场化。根据该计划,德国各研究所、汽车制造商以及相关行业147名专家将组成7个工作组,分别负责研究新能源汽车发展1-14需解决的驱动技术、电池技术、基础设施建设、标准化与认证、材料与回收、人员与培训和政策条件等7个方面的问题。其中,电池技术是最关键的技术,也是新能源汽车至今成本高昂的主要原因。德国联邦政府投入5亿欧元的资金用于推动新能源汽车整个领域的发展,力争到2020年使德国新能源汽车总量达到100万辆,相当于每45辆汽车中就有1辆是新能源汽车。(2)法国。法国是一个缺少石油的国家,每年要从国外进口大法国。量石油,因此,法国是全世界最积极研制和推广新能源汽车的国家之一。法国电力供应充沛,且多

23、用核能发电和水力发电,发电源干净、电价便宜,汽车工业发达。法国有丰富的电力资源,核发电站的电力占全国总电力的75%;水力发电站的电力占全国总电力15%。所以电力的价格也较便宜。法国政府鼓励开发新能源汽车和充分利用电力资源,给予政策优惠,为开发新能源汽车提供资助。法国在电池、电子控制和电机技术等新能源汽车技术方面列世界前茅,因此,为其发展新能源汽车提供技术保障。法国政府为了鼓励用户使用新能源汽车,还采用了“企业购买新能源汽车在第1年可以免税”的措施。同时,新能源汽车生产厂家每生产1辆新能源汽车,法国电力公司将提供相应的补助,以扩大电力使用范围。目前,法国新能源汽车的普及程度和保有量都位居世界前列

24、。法国将在未来4年投入4亿欧元进行混合动力和纯电动汽车的研发,政府还计划以贷款等形式投资15亿欧元大力建设充电网络,力争到2015年将充电点增加到100万个,到2020年达到400万个。1-15(3)其它国家。英国是当今世界生产新能源汽车较先进和使用其它国家。最广泛的国家。英国政府投资2000多万英镑支持新能源汽车的开发,实行多项优惠政策给使用者,例如免收牌照税、养路费,夜间充电只收1/2的电费等。2009年,英国发布“低碳汽车计划”,将对新能源汽车和混合动力汽车部件研发进行资助,同时也为购买混合动力和纯电动汽车提供相应补贴。瑞士为了防止环境污染,要求在旅游区只能使用新能源汽车,它是欧洲新能源

25、汽车使用效益最高的国家之一。瑞典的VOLVO汽车工业公司、意大利的菲亚特公司、瑞士的荷拉奇和埃苏拉公司等,都不惜投入巨额资金,研究开发新一代新能源汽车,并力争早日实现产业化。3、日本新能源汽车发展概况日本是最早开始发展新能源汽车的国家之一。日本政府特别重视新能源汽车的研究和开发。日本通产省1965年正式把新能源车列入国家项目,开始进行新能源汽车的研制。作为与各大汽车厂商有密切伙伴关系的日本最大的电力公司东京电力公司宣布,将带头参与普及纯电动汽车的基础设施建设,2009年将率先在东京建立200多个充电站,三年后将增加到1000个以上。日本NEDO(新能源产业技术综合开发机构)投资约100亿日元启

26、动了国家新能源汽车实用化,以开发高性能充电电池。为了解决电动汽车在制造成本和行驶距离短等问题,日本政府的目标是到2030年,每辆新能源汽车的价格从现在的1000万日元降至300万日元,单次充电的行驶距离从现在的100km左右延长到500km1-16左右。4、世界各大主要整车企业的新能源汽车发展路线(1)欧盟的大众、奔驰和宝马公司对混合动力车和纯电动汽车开始加大投入力度;奔驰和宝马分别在燃料电池车和氢内燃机车方面处于世界领先地位。表3-1世界各大主要整车企业的新能源汽车发展路线混合动力车微混通用美国福特克莱斯勒大众奔驰宝马丰田日产本田现代+中混+强混+插电式+纯电动车+燃料电池+欧盟日本其他(注

27、:+表示企业投资及研发重点程度,+、+、+强度依次增加。表示企业投资及研发重点程度,+、+强度依次增加。强度依次增加)(2)美国的通用、福特和克莱斯勒公司在混合动力汽车方面重点在于插电式混合动力和强混技术。通用和福特都曾在燃料电池汽车研发方面投入巨资,虽然没有轻言放弃,但随着燃料电池车产业化的推迟和混合动力车市场份额的不断扩大,关注重心已经向混合动力车方面倾斜。(3)日本的丰田、本田两家公司分别实现了新能源汽车的产业化,它们推出的Pruis和Civic两款混合动力汽车得到了日本和北美1-17市场的普遍认可,其中Pruis全球累计销量已达180万辆。可以说日本已经在新能源汽车领域走在了世界前列,

28、其新能源汽车的市场推广已经进入了实质性阶段。(4)韩国现代汽车比较重视先进柴油机车、插电式混合动力和混合燃料车(代用燃料掺烧)。(二)我国新能源汽车产业现状“八五”期间,国家计委和国家科委将新能源汽车项目正式列入国家研究和攻关计划。“九五”期间,国家科技部把新能源汽车列入国家重大产业工程项目,完成了纯电动轿车先导车的研制和全新纯电动轿车概念车的开发,建成了我国唯一的国家电动汽车运行试验示范区。另外,在中、美两国政府军转民合作项目和北京市政府支持下,还研制了我国首辆纯电动大客车YW6120DD和我国首辆具有完全自主知识产权的纯电动公交车BJD6100EV,完成了为期3年的载客示范试验。“十五”期间,我国实施了国家电动汽车重大科技专项,专项确定了“三纵三横”的研发布局,以燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”,多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”。以开发新能源汽车整车技术和关键零部件技术为重点,采取整车牵头、零部件配合、产学研相结合的模式,推动了新能源汽车技术的开发。一汽集团、东风集团、上汽集团、长安汽车集团、奇瑞汽车公司等汽车企业,天津清源电动、大连新源动力、春兰研究院、星恒电源1-18公司、神舟电源公司、株洲时代集团等一批新能源汽车零部件高新技

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