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文檔簡介
新能源汽車行業(yè)概述: 十二五規(guī)劃中明確要求,重點發(fā)展新興產(chǎn)業(yè),新能源汽車要著重發(fā)展插電式混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等安全、節(jié)能的汽車。 即將出臺的節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011 年2020 年),為我國新能源汽車的發(fā)展指明了方向。 在油價和政策的雙重影響,節(jié)能和新能源汽車將更受關(guān)注。油價上漲在一定程度上影響到消費者利益的同時,也在發(fā)揮著它的積極作用,促使一些消費者改變消費習(xí)慣。可以預(yù)見的是,隨著燃油成本上升和消費者對燃油經(jīng)濟性的關(guān)注,再加上“節(jié)能產(chǎn)品惠民工程”的惠及面不斷擴大,小排量、經(jīng)濟型轎車和新能與汽車的市場前景要樂觀一些。 新能源汽車必將取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車。在石油資源枯竭和環(huán)境污染嚴(yán)重的雙重壓力下,傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走到了窮途末路,人類再次站在了交通能源動力系統(tǒng)變革的十字路口,以純電動汽車為代表的新能源汽車將最終取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車。 新能源汽車有望成為“再次改變世界的機器”。汽車曾被譽為“改變世界的機器”,在給我們帶來快捷交通方式的同時,也產(chǎn)生了能源安全、環(huán)境污染和全球氣候變暖等一系列問題。目前節(jié)能減排已成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的首要任務(wù),發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)已成為我國汽車工業(yè)的戰(zhàn)略方向。 中國發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢。巨大的市場容量,明確的增長預(yù)期;政策的大力扶持;較好的技術(shù)儲備;眾多企業(yè)和科研機構(gòu)的聯(lián)合攻關(guān);能源狀況、自然資源對發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)比較有利。預(yù)計到2015年中國新能源汽車將達到100萬輛左右,年均復(fù)合增長率在216%左右。 初步建立了“三縱三橫”的研發(fā)布局和技術(shù)體系,技術(shù)路線基本明確?;旌蟿恿ζ嚲哂休^好的節(jié)能減排效果,技術(shù)上易實現(xiàn),是近期產(chǎn)業(yè)化重點,但其過渡性特征明顯;純電動汽車是中長期發(fā)展方向;燃料電池是未來汽車工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方向。預(yù)計“三縱”各類產(chǎn)品將各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)十年。與此同時,多能源動力總成控制、驅(qū)動電機和動力蓄電池”三橫”技術(shù)得到很大提升。 產(chǎn)業(yè)政策加快新能源汽車技術(shù)進步的步伐。國家對私人購買新能源汽車補貼政策意義重大,政策效果將遠大于政府補貼對公交領(lǐng)域新能源汽車的影響。預(yù)計國家近期將出臺全面、系統(tǒng)的新能源汽車發(fā)展規(guī)劃,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展增添新動力,同時也將成為新能源汽車類股票表現(xiàn)的催化劑。 新能源汽車的產(chǎn)業(yè)帶動作用強。將帶動上游礦產(chǎn)資源開采、電池材料制造和充電設(shè)備需求的大幅增長,此外還將產(chǎn)生電池租賃等新的商業(yè)模式。整車領(lǐng)域則看好傳統(tǒng)汽車基礎(chǔ)扎實、具有一定新能源產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)、較強整合匹配能力和產(chǎn)業(yè)化能力的公司。 驅(qū)動電機系統(tǒng)是新能源車三大核心部件之一。電機驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu),其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo),它是電動汽車的重要部件。電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。 動力電池是新能源汽車的綠色心臟。動力電池是電動汽車的動力之源,是能量的存儲裝置,是新能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點,同時也是目前制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。要使電動汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車相競爭,關(guān)鍵是開發(fā)出能量大、功率高、使用壽命長、成本低的電池。目前鋰離子電池是首選。 電控系統(tǒng):永磁化、智能化、集成化:新能源汽車電控系統(tǒng)用于控制電池、電機等組件,其功能包括:電池管理,發(fā)動機、電動機能量管理等。電控系統(tǒng)由ECU 等控制系統(tǒng)、傳感器等感應(yīng)系統(tǒng)、駕駛員意圖識別等子系統(tǒng)組成。 電控系統(tǒng)的材料成本占比不高,但需要經(jīng)過多次試驗才能掌握關(guān)鍵算法,尤其是混合動力汽車涉及油、電混合的控制策略,技術(shù)壁壘較高。 風(fēng)險提示:技術(shù)路線的不確定性;技術(shù)成熟時點尚不明朗;傳統(tǒng)汽車技術(shù)的持續(xù)改善增加新能源汽車市場開發(fā)難度。一、政策方面1.政策支持 新能源汽車產(chǎn)業(yè)進入飛速發(fā)展起2011年初出臺的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要第三篇第十章提到汽車產(chǎn)業(yè)要加強節(jié)能減排科研力度,新能源汽車產(chǎn)業(yè)要重點發(fā)展插電式混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車,為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。而即將出臺的節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011 年2020 年),進一步為我國新能源汽車的發(fā)展明確了目標(biāo)?!笆濉逼陂g,我國新能源汽車將正式邁入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。預(yù)計我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化將分三步走,第一步2008-2010 年,在大城市公共服務(wù)領(lǐng)域開展示范運行。第二步是2011-2015 年(“十二五”)開始進入產(chǎn)業(yè)化階段,在全社會推廣新能源城市客車、混合動力轎車、小型電動車。第三步是2016-2020 年(“十三五”),進一步普及新能源汽車、多能源混合動力車,插電式電動轎車,氫燃料電池轎車將逐步進入普通家庭。 “十二五”期間,我國汽車發(fā)展總體上將采用一種過渡戰(zhàn)略和轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。未來5-10 年乃至更長一段時期內(nèi),我國將采取內(nèi)燃機汽車和新能源汽車兩條腿走路發(fā)展戰(zhàn)略, 一方面繼續(xù)優(yōu)化現(xiàn)有的車用能源動力系統(tǒng),發(fā)展節(jié)能型內(nèi)燃機汽車;另一方面,開發(fā)新一代車用能源系統(tǒng),發(fā)展新能源汽車,兩者共同發(fā)展,良性互助。表1:即將出臺的節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011 年2020 年) 2.“三縱三橫”的技術(shù)布局,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)化打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)我國政府高度重視交通領(lǐng)域的節(jié)能減排和交通能源的可持續(xù)發(fā)展,“九五”期間已啟動了實施“空氣凈化工程清潔汽車行動”計劃;“十五”投入了8.8 億元啟動了電動汽車重大專項,“十一五”期間,國家又投入了11 億元人民幣,啟動實施“863”計劃“節(jié)能與新能源汽車”重大項目。經(jīng)過多年努力,已初步建立起以混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”,以動力蓄電池/燃料電池、電機驅(qū)動系統(tǒng)、新材料/新部件等共有技術(shù)為“三橫”的技術(shù)創(chuàng)新布局,通過產(chǎn)學(xué)研緊密合作,我國在新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)的自主創(chuàng)新取得了重大進展。目前,我國已基本掌握了新能源汽車的整車開發(fā)技術(shù),建立了節(jié)能與新能源汽車的動力技術(shù)平臺,部分產(chǎn)品實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)和示范運營,正逐步向產(chǎn)業(yè)化推進。動力電池和電機取得重要進展,已接近國際先進水平,初步形成了節(jié)能與新能源汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和測試評價能力?!叭v三橫的技術(shù)創(chuàng)新布局為我國新能源汽車的發(fā)展打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。但是,由于長期投入不足,高端技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化方面與國際先進水平相比還存在較大差距,與新能源汽車發(fā)展相關(guān)傳統(tǒng)汽車技術(shù),如整車電子控制,輕量化、電空調(diào)、電制動、電轉(zhuǎn)向、電機耦合傳動系統(tǒng)也存在很大差距。產(chǎn)品缺乏充分的實驗驗證與改進,關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成,大部分關(guān)鍵原材料、零部件及制造裝備依賴進口。圖1:我國新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新“三縱三橫”布局3.示范運營取得良好效果,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)化積累了豐富經(jīng)驗經(jīng)過“十五”以來的技術(shù)攻關(guān),我國的節(jié)能與新能源汽車技術(shù)正在走向成熟,自主開發(fā)的各種類型的混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車進入市場進行示范考核。通過“十城千車”(目前已經(jīng)擴大到二十城)、北京奧運會、上海世博會項目和廣州亞運會等示范運營項目,初步探索出一條符合我國國情的新能源汽車商業(yè)運行模式,和多種交通形式互動的新型交通模式,采集了大量的實車運行數(shù)據(jù),為示范運營車輛的考核、評估和改進提供了科學(xué)依據(jù),極大地加快了我國新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進程。通過示范運營,使廣大民眾可以直觀地了解、認(rèn)識和嘗試新能源汽車技術(shù),體驗新能源汽車所帶來的不同感受,為新能源汽車的推廣打下了良好的基礎(chǔ)。圖2:參與重大活動示范運營的新能源汽車數(shù)量4.強有力的政策推動,將使新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進程加速發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)是一個系統(tǒng)工程,僅僅依靠汽車生產(chǎn)企業(yè)自身的力量是無法真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,政府的推動是十分必要的。眾所周知,制約新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進程的主要因素有三個方面:首先是基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重滯后,無論是電動汽車的充電站和充電樁,還是燃料電池汽車的加氫站,由于這些基礎(chǔ)設(shè)施前期投入大,投資回收期長,沒有政府的支持,企業(yè)是不愿意投入的,而這些基礎(chǔ)設(shè)施又是新能源汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的必要條件;其次是新能源汽車的高成本問題,由于技術(shù)的制約,短期內(nèi)新能源汽車還無法達到傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車的成本水平,政府補貼在前期發(fā)展中將起關(guān)鍵催化劑作用,通過補貼引導(dǎo)消費者購買新能源汽車,加速新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進程;第三,關(guān)鍵技術(shù)的突破需要集全社會的力量。目我國已經(jīng)出臺了一系列旨在促進新能源汽車發(fā)展的政策,這些政策對我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展起到了關(guān)鍵作用,我國已經(jīng)踏入新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“快車道”。圖3:我國已出臺或?qū)⒁雠_的新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策一、 新能源汽車必將取代內(nèi)燃機汽車1、在石油資源枯竭和環(huán)境污染嚴(yán)重的雙重壓力下,大力發(fā)展新能源汽車已經(jīng)成為國際社會的共識不僅如此,交通能源消耗也是造成環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的主要來源之一,隨著各國環(huán)保意識的增加,針對汽車排放的標(biāo)準(zhǔn)將越來越嚴(yán)格,排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,使傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車將無法滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求,交通能源動力系統(tǒng)變革已是大勢所趨,對此,國際社會已經(jīng)達成共識。圖4:全球部分國家(地區(qū))石油儲產(chǎn)比2、傳統(tǒng)汽車工業(yè)已漸入黃昏過去10 年中間,國際汽車工業(yè)努力探索走出困境的良方,通過兼并整合已降低采購、制造和營銷成本,同時投入大量的人力、物力和財力用于研制新型汽車,來突破交通、石油和環(huán)境等制約傳統(tǒng)汽車工業(yè)發(fā)展的三大瓶頸。以電動汽車為代表的新能源汽車給世界汽車產(chǎn)業(yè)帶來了新的希望。3、人類再一次站在了交通能源變革的十字路口在人類歷史長河中,已經(jīng)經(jīng)歷了兩次交通能源動力系統(tǒng)變革,每一次變革都給人類的生產(chǎn)和生活帶來了巨大變化,同時也成就了先導(dǎo)國或地區(qū)的經(jīng)濟騰飛。第一次變革發(fā)生在18 世紀(jì)60 年代,以蒸汽機技術(shù)誕生為主要標(biāo)志,是煤和蒸汽機使人類社會生產(chǎn)力獲得極大的提升,開創(chuàng)了人類的工業(yè)經(jīng)濟和工業(yè)文明,從而引發(fā)了歐洲工業(yè)革命,使歐洲各國成為當(dāng)時的世界經(jīng)濟強國;而第二變革發(fā)生在19 世紀(jì)70 年代,石油和內(nèi)燃機替代了煤和蒸汽機,使世界經(jīng)濟結(jié)構(gòu)由輕工業(yè)主導(dǎo)向重工業(yè)轉(zhuǎn)變,同時也促成了美國的經(jīng)濟騰飛,并把人類帶入了基于石油的經(jīng)濟體系與物質(zhì)繁榮。今天,人類再次來到了交通能源動力系統(tǒng)變革的十字路口,第三次變革將是以電力和動力電池(包括燃料電池)替代石油和內(nèi)燃機,將人類帶入清潔能源時代,我們大膽的預(yù)測,第三次交通能源動力系統(tǒng)的變革將帶動亞洲經(jīng)濟的騰飛,使亞洲取代美國成為世界經(jīng)濟的發(fā)動機。4. 新能源汽車:再次改變世界的機器解決以上能源與環(huán)境問題的最佳方案是發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)。根據(jù) 2007 年11 月1 日其實施的新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則條款說明,新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù),形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)、氫發(fā)動機汽車、其他新能源(如高效儲能器、二甲醚)汽車等各類別產(chǎn)品。目前普遍認(rèn)可純電動汽車是完全環(huán)保產(chǎn)品,該類產(chǎn)品具有零排放、無污染,能源節(jié)約、使用成本低等優(yōu)點。電動車的能源轉(zhuǎn)化效率(90%左右)遠高于傳統(tǒng)燃油車能源轉(zhuǎn)化效率(17%左右)。圖5:百公里使用成本比較綜合比較各種交通工具的能源來源、效率、成本等因素,新能源汽車特別是純電動、燃料電池動力具有較好的發(fā)展前景。圖6:各種車輛綜合性能比較汽車曾被稱為“改變世界的機器”,而新能源汽車有望成為“再次改變世界的機器”。二、 為何發(fā)展新能源汽車1解決節(jié)能環(huán)保等急迫問題發(fā)展新能源汽車可以系統(tǒng)地解決能源安全問題,減低對石油資源依賴度;實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo),降低環(huán)境污染。關(guān)于新能源汽車的節(jié)能效果和程度分析,國際上主流的研究方法是Well to Wheel(WTW),也就是從礦井到車輪的研究方法,也稱為能源全生命周期的研究方法。按照美國的情況,假設(shè)美國的一輛小汽車每年行駛12,500 英里/年,燃料使用汽油或者電力(電力全部來源于煤或者風(fēng)力發(fā)電),排放物比較如下表。從表中可以看到,電動汽車即使電力全部來自于煤炭,WTW 的碳排放也遠小于汽油汽車。圖7:美國WTW 減排效果比較單位:磅我們還對國內(nèi)的情況進行類似分析,主要的假設(shè)條件:1)假設(shè)電動汽車的電力全部來自于火力發(fā)電廠;2)電動汽車的耗電參照了比亞迪E6;3)汽油當(dāng)中的碳含量參照了美國環(huán)保局的數(shù)據(jù);4)從原油到加油站(WTP)參照了美國能源部的數(shù)據(jù)。圖8:中國WTW 減排效果比較單位得出的結(jié)論和國外的研究類似,即使電動汽車使用的電力全部來自于煤炭,電動汽車的碳排放還是比傳統(tǒng)汽油車低約30%,而2009 年火力發(fā)電占比約82%,隨著非化石能源在一次能源當(dāng)中占比的逐年提升,火力發(fā)電的占比會逐年下降,即新能源汽車的碳排放會逐年下降。2.實現(xiàn)中國汽車行業(yè)的彎道超車我國汽車工業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展的壓力,存在產(chǎn)業(yè)安全及經(jīng)濟安全等問題,形勢十分嚴(yán)峻。一方面,石油安全成為我國汽車工業(yè)發(fā)展的第一制約因素。另一方面,我國汽車產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻的節(jié)能、減排和減碳壓力,傳統(tǒng)汽車技術(shù)水平與國際先進水平相比還有較大差距,油耗和碳排放將成為我國汽車走向世界的主要障礙。發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是我國汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。3拉動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,促進中國經(jīng)濟戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型新能源汽車的發(fā)展將形成一條嶄新的產(chǎn)業(yè)鏈條,涉及上下游眾多領(lǐng)域。新能源汽車將帶動材料、電池、電機、控制系統(tǒng)、充電設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展。材料:一輛純電動汽車需要使用上百公斤的鋰正極材料,從而帶動對鋰礦的大量需求。電池:PHEV 電池、電機及相關(guān)組件價值相當(dāng)于燃油系統(tǒng)的兩倍。電力驅(qū)動系統(tǒng)的價值占整車成本的一半以上。其中:動力電池單體的成本約占一半,而單體的成組、管理系統(tǒng)和封裝的成本占另外一半。電機:驅(qū)動電機和電機控制器所占的成本之比約為1:1,它們又分別帶動精密制造業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)。電機制造對銅、鐵、稀土等原材料具有較強的拉動作用。充電:建設(shè)一個中型的快速充電站約需投入300 萬元,建設(shè)一個充電樁的投入約需1.5 萬元。目前國內(nèi)充電站/樁的建設(shè)正在快速展開,對相關(guān)設(shè)備市場將產(chǎn)生有力拉動。4國家戰(zhàn)略和大國義務(wù)哥本哈根協(xié)議。商討京都議定書一期承諾到期后的后續(xù)方案,就未來應(yīng)對氣候變化的全球行動簽署新的協(xié)議。就各國二氧化碳的排放量問題簽署協(xié)議,根據(jù)各國的GDP 大小減少二氧化碳的排放量。中國政府在去年哥本哈根會議前向國際社會承諾:到2020 年單位GDP 碳排放在2005 年基礎(chǔ)上減排40%-45%,并把該指標(biāo)納入強制性的國民經(jīng)濟發(fā)展綱要中。三、 新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況1各國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀目前各國都在爭先恐后發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè),將其上升為國家戰(zhàn)略,以取得在該領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。中國電子元件協(xié)會預(yù)計2010 年全球混合動力汽車市場規(guī)模將達到210 萬臺;美通社亞洲2008 年底發(fā)布的汽車電子研究報告預(yù)測,2007 到2012 年期間,全球市場混合動力汽車的復(fù)合年增長率將達到38%,到2015 年全球混合動力汽車的總產(chǎn)量將達到420 萬臺。2000 年以來美國混合動力汽車銷售一直處于高速增長期,已銷售100 多萬輛混合動力汽車,2008年混合動力汽車的銷量占汽車總銷量的2.5。預(yù)計到2015 年插電式混合動力汽車的保有量將超過100 萬輛。新能源汽車已經(jīng)成為美國新能源戰(zhàn)略不可或缺的重要組成部分,成為經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎,有助于美國新增就業(yè)崗位并刺激經(jīng)濟復(fù)蘇,降低對中東和委內(nèi)瑞拉進口石油的依賴,掌握能源主動權(quán)。美國的新能源戰(zhàn)略將是世界能源領(lǐng)域革命的一個縮影,全球范圍的新能源革命正在進行。中國我國政府相繼推出多項政策積極推動新能源汽車應(yīng)用和推廣,包括“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車規(guī)?;茝V應(yīng)用工程、節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法、汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃、新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則等產(chǎn)業(yè)政策。根據(jù)汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃,我國將在2011 年之前形成50 萬輛新能源汽車產(chǎn)能, 新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5%左右,則到2012 年銷量至少將超過50 萬輛;三年內(nèi)形成10 億安時(Ah)車用高性能單體動力電池生產(chǎn)能力。2010 年將成為新能源汽車發(fā)展的元年,預(yù)計到2015 年中國新能源汽車將達到100 萬輛左右,年均復(fù)合增長率在216%左右。圖9:平安證券研究所新能源汽車市場需求預(yù)測 單位:萬輛總體來看,各國紛紛采取經(jīng)濟上扶持、法律上強制、政策上優(yōu)惠等多種措施促進新能源汽車的發(fā)展。2中國發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢巨大的市場容量,明確的增長預(yù)期。國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展、人民收入的不斷提高將為中國汽車工業(yè)提供強大的發(fā)展動力。中國汽車人均保有量和整體銷量還有很大的上升空間。汽車市場整體需求的較快增長將為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提高廣闊空間。圖10:中國汽車銷量與保有量預(yù)測 單位:萬輛政策的大力扶持。近年國家密集出臺一批新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策,有力地促進了新能源行業(yè)的發(fā)展。相比國外政府政策,中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)促進政策更加全面、力度更大。同時,地方政府也響應(yīng)國家號召紛紛出臺新能源汽車發(fā)展政策。如北京計劃在未來幾年購買1000輛新能源車;上海將在今后兩年投入60 億元用于混合動力汽車和純電動汽車的開發(fā)和制造。較好的技術(shù)儲備。中國在電動汽車發(fā)展方面擁有較好的社會基礎(chǔ)。我國電動自行車、電動摩托車保有量超過5000 萬輛,這類輕型電動車的發(fā)展帶動了國內(nèi)動力電池、電機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前,我國有大量成熟的生產(chǎn)車用動力電池及電機的企業(yè),如比亞迪、比克、雷天能源及湘潭電機等。在車用驅(qū)動電機方面,我國是工業(yè)電機生產(chǎn)大國,有較強的技術(shù)基礎(chǔ)。電機產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全球首位,中小型電機約有300 個系列,1500 個品種,產(chǎn)品量大面廣,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、公共設(shè)施、家用電器等各個領(lǐng)域,其耗用的電能占全國發(fā)電量的60%以上。我國在純電動汽車技術(shù)上與國外的差距相對較小。純電動汽車可以繞過傳統(tǒng)的發(fā)動機技術(shù),避開我們的弱項。資源優(yōu)勢。中國的能源狀況、自然資源對發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)比較有利。從礦產(chǎn)資源來看,電動汽車電池和電機所需的原材料在我國來源極為廣泛,錳、鐵、釩、磷、稀土永磁材料等在我國都是富產(chǎn)資源。永磁材料是永磁電機的重要構(gòu)成部分,而永磁材料必需依賴釹等稀土資源,我國的稀土資源儲量居世界首位。鋰離子動力電池已經(jīng)成為全球車用動力電池的主流選擇,而我國的鋰資源儲量比較豐富,居世界第三。從能源狀況來看,我國電力供應(yīng)充足,電力裝機容量接近8 億千瓦。眾多企業(yè)和科研機構(gòu)的聯(lián)合攻關(guān) 中國新能源汽車T10 企業(yè)將協(xié)同全行業(yè),計劃用兩個五年計劃時間,到2020 年努力提高包括新能源汽車和傳統(tǒng)能源汽車在內(nèi)的汽車技術(shù)達到國際先進水平,部分技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。全力推進汽車能源動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型,使我國成為真正的汽車強國。到 2015 年,純電動汽車應(yīng)用達50 萬輛以上;電動技術(shù)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車,不同程度的混合動力汽車比例達到年產(chǎn)量的30%以上;新能源汽車整車及關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化達到世界先進水平。新車平均單車油耗下降30%以上,達到國際先進水平。后發(fā)優(yōu)勢 中國汽車工業(yè)起步較晚,汽車普及率低,實施產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的成本相對較低,發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)具有后發(fā)優(yōu)勢。3.中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進展在國家層面,目前我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)主要是“十城千輛”等示范運行項目。該項目計劃用34 年時間,在10 個以上有條件的大中城市,每個城市推出不少于1000 輛新能源汽車開展示范運行。到2012 年,爭取10新生產(chǎn)的汽車是節(jié)能與新能源汽車。在企業(yè)層面的發(fā)展動態(tài)有:一汽集團:實現(xiàn)混合動力小批量生產(chǎn),包括解放牌混合動力客車和混合動力轎車。上汽集團:榮威750 中混合動力轎車計劃2010 年上市,榮威550 插電式強混轎車也將批量生產(chǎn);2012 年上汽純電動轎車將推向市場。此外,世博會期間,上汽將提供4 種新能源客車。東風(fēng)集團:已有一批混合動力大客車進入產(chǎn)品目錄。長安集團:中混轎車112009 年量產(chǎn),8 計劃于2010 年量產(chǎn)。奇瑞:5 轎車弱混轎車已經(jīng)量產(chǎn),5、1 中混轎車進入了量產(chǎn)準(zhǔn)備階段,11 純電動轎車和11 插入式混合動力轎車均已完成樣車設(shè)計。比亞迪:3雙模電動車已于2008 年12 月15 日上市,其純電動汽車6 于2010 年5 月開始出租車市場運營。北汽福田:混合動力客車已于2008 年開始小批量銷售。以北汽福田為中心設(shè)立的北京新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地,有新能源客車5000 輛及高效節(jié)能發(fā)動機40 萬臺的年生產(chǎn)能力,將成為中國規(guī)模最大、品種最全的新能源汽車設(shè)計制造基地。你 新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈條1新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的價值分布新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈大致分為五個部分:一是上游原材料稀有金屬產(chǎn)業(yè),主要涉及釹鐵硼、稀土和碳酸鋰行業(yè);二是核心零部件電池、電機和電控系統(tǒng),其中電池是關(guān)鍵;三是整車制造;四是充電設(shè)備及場站;五是鋰電池回收產(chǎn)業(yè)。目前,還沒上市公司涉及鋰電池回收業(yè)務(wù),但我們堅信,鋰電池回收業(yè)務(wù)將是一項利潤率很高的產(chǎn)業(yè),未來一定會有上市公司從事該產(chǎn)業(yè)。圖11:新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈新能源汽車的產(chǎn)業(yè)鏈較長,橫跨多個行業(yè),涉及采礦、化工、電力、電子和機械制造等,產(chǎn)業(yè)鏈各部分技術(shù)成熟度參差不齊,發(fā)展速度各異,價值分布不均衡新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的利潤分布應(yīng)呈現(xiàn)“兩頭高,中間低”。上游的稀有金屬、電池、電機和下游的充電設(shè)備都存在較好的投資機會。圖12:新能源產(chǎn)業(yè)鏈模型2、新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進程加速,推升上游稀有金屬材料需求新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的最頂端是稀有金屬產(chǎn)業(yè),主要涉及稀土、釹鐵硼和碳酸鋰。隨著市場對未來“新能源汽車”的增長預(yù)期,其需要的原材料資源開始成為各國悄然爭奪和布局的熱點,我國在這方面具有得天獨厚的資源稟賦優(yōu)勢。我們認(rèn)為,隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進程的加速,將為上游稀土和鋰等原料行業(yè)帶來更多機會。涉及新能源汽車核心部件電池及電機的上游原材料眾多,根據(jù)電池及電機的技術(shù)發(fā)展趨勢以及高成長性,我們重點看好鋰離子電池的重要原材料碳酸鋰和永磁同步驅(qū)動電機所需的釹鐵硼以及稀土原材料。涉及的上市公司包括:寧波韻升(600366)、中科三環(huán)(000970)、包鋼稀土(600111)、廈門鎢業(yè)(600549)、中信國安(000839)、西藏礦業(yè)(000762)、太原剛玉(000795)和橫店東磁(002056)等。圖13:新能源汽車電機及電池上游原材料需求路徑圖14:新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上游稀有金屬上市公司3、整車看關(guān)注客車和小型純電動汽車我國在“十五”規(guī)劃期間,一汽、東風(fēng)、長安、奇瑞等多家公司在國家(863 計劃)重大科技專項科研經(jīng)費的支持下,已經(jīng)研制出多款新能源汽車,并進行了示范運營。進入“十一五”,我國節(jié)能與新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得重大進展,混合動力汽車初步具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力,但主要停留在快速啟停系統(tǒng)(BSG)的“微混”、ISG 和主輔電機“中度混合”等三種技術(shù)方案,而在EVT 等強混合動力汽車和PLUG-IN 插電式混合動力汽車方面,與國際汽車強國相比還存在一定的距離。純電動汽車有效地開拓了特定區(qū)域的市場,在北京、上海、武漢、天津、株洲、杭州等城市開展了不同形式的小規(guī)模示范運行。純電動客車以公交系統(tǒng)示范運營為主,純電動轎車以公務(wù)用車示范運行為主,電動小巴在局部地區(qū)開始商業(yè)化運營。在純電動汽車方面,我國處于國際先進水平,使用大容量鋰離子動力蓄電池的純電動客車在北京奧運會、上海世博會和廣州亞運會中心區(qū)的規(guī)模應(yīng)用,代表了當(dāng)今國際純電動大客車的先進水平。燃料電池汽車主要技術(shù)性能接近國際先進水平,我國燃料電池汽車研發(fā)采用與國際同領(lǐng)域權(quán)威單位不同的技術(shù)路線,開發(fā)出了獨具特色的能量混合型和功率混合型兩種燃料電池混合動力系統(tǒng),具有電電混合、平臺結(jié)構(gòu)、模塊集成的技術(shù)特征,燃料經(jīng)濟性高于國外同類樣車,特別是純?nèi)剂想姵仳?qū)動模式樣車,轎車和客車兩種車型節(jié)氫效果十分顯著,現(xiàn)已成為國際上主流系統(tǒng)構(gòu)型。我們認(rèn)為,在新能源汽車產(chǎn)業(yè)化初期,客車企業(yè)將率先實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),特別是公交客車生產(chǎn)企業(yè)將最先受益;混合動力汽車是最佳的節(jié)能產(chǎn)品,將會獲得較大的市場份額;微型、超微型電動汽車具有廣闊的市場前景,應(yīng)該給予關(guān)注。涉及的相關(guān)上市公司件下表。圖:15:新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈整車上市公司四、 技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r1總體狀況新能源汽車是一項系統(tǒng)工程,涉及物理、材料、電化學(xué)、電機、控制等多種學(xué)科,需要綜合電池、電機、控制系統(tǒng)等多領(lǐng)域技術(shù)的支持、多種部件的匹配合成,其發(fā)展是一個國家科技實力和制造能力的綜合體現(xiàn)。動力電池組是新能源汽車的核心部件之一,是新能源汽車發(fā)展的基礎(chǔ)和瓶頸。目前阻礙新能源汽車發(fā)展的瓶頸主要是動力電池在續(xù)航能力、成本等方面與傳統(tǒng)汽車相比還有一定差距。只有動力電池組技術(shù)水平有較大提升,新能源汽車產(chǎn)業(yè)才能發(fā)展壯大。經(jīng)過多年努力,我國初步建立了混合動力、純電動和燃料電池的“三縱”,電池、電機、電控的“三橫”的研發(fā)布局和技術(shù)體系;初步掌握新能源汽車整車開發(fā)技術(shù),動力電池和電機取得重要進展,部分產(chǎn)品基本滿足示范運行要求;部分產(chǎn)品實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)和示范運營,正逐步向產(chǎn)業(yè)化推進。同時,初步形成了節(jié)能與新能源汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和測試評價能力。圖16:“節(jié)能與新能源汽車”重大項目總體布局2技術(shù)發(fā)展路線與動態(tài)電池目前常用的二次可充電電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池以及鋰離子電池。相對傳統(tǒng)的鉛酸以及鎳氫和鎘鎳電池而言,鋰離子電池的歷史雖然很短,但憑借其出色的性能在通訊、IT 等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,近年則在新能源動力市場嶄露頭角。圖17:各種電池性能比較鋰離子電池是指分別用二種能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。充電時鋰離子從正極化合物中脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,同時電子的補償電荷從外電路供給到負(fù)極,保證負(fù)極電荷平衡;放電時則相反,鋰離子從負(fù)極脫出,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。動力鋰離子電池是以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池,是專門為機動車提供動力的鋰電池,具有零污染、零排放、能量密度高、體積小和循環(huán)使用壽命長等優(yōu)點,是國內(nèi)外動力電池發(fā)展和應(yīng)用的趨勢。圖18:鋰離子電池充放電原理圖 圖19:鋰離子電池內(nèi)部構(gòu)造圖(聚合物鋰電)鋰離子電池是代表未來發(fā)展方向的綠色能源電池,相比其他二次電池的性能優(yōu)勢主要表現(xiàn)在: 電壓高,單體電池的工作電壓高達3.6-3.9V,是Ni-Cd、Ni-H 電池的3 倍。 比能量大,目前能達到的實際比能量為100-125Wh/kg 和240-300Wh/L(2 倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH),未來隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達150Wh/kg 和400 Wh/L。 循環(huán)壽命長,一般均可達到500 次以上,甚至1000 次以上.對于小電流放電的電器,電池的使用期限將倍增電器的競爭力。 安全性能好,無公害,無記憶效應(yīng)。鋰離子電池中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素:部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd 電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但鋰離子電池根本不存在這方面的問題。 自放電小,室溫下充滿電的Li-ion 儲存1 個月后的自放電率為10%左右,大大低于Ni-Cd 的25-30%,Ni、MH 的30-35%。 可快速充放電,1C 充電是容量可以達到標(biāo)稱容量的80%以上。 工作溫度范圍高,工作溫度為-2545C,隨著電解質(zhì)和正極的改進,期望能擴寬到-4070C。隨著社會對環(huán)境保護、節(jié)能降耗的要求越來越高,鋰離子電池所具有的循環(huán)利用壽命長、環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點愈加突顯,尤其是鋰離子電池成本不斷降低及安全性能不斷提高以后,鋰離子電池將在更多領(lǐng)域替代其他類型的電池,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。液態(tài)鋰離子電池出現(xiàn)較早,工藝路線相對成熟,成本較低,占據(jù)了當(dāng)前90%成品鋰電池市場。但是聚合物鋰離子電池采用高分子電極材料或者膠體狀電解液,不需要厚重的二次包裝,相對液體鋰離子電池具有能量密度高,形狀任意,更輕薄,以及高安全性等多種明顯優(yōu)勢,是一種新型電池。隨著筆記本電腦、手機、DVD 等電器向移動化、便攜化方向發(fā)展,對電池的形狀和性能都提出了更高的要求。這些都給聚合物鋰離子電池提供了無限的商機。未來發(fā)展看好聚合物鋰離子電池。圖20:鋰離子電池主要組分常見材料動力電池是新能源汽車的核“芯”,動力電池的性能對新能源汽車的成功發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。而正極材料的性能直接決定相應(yīng)動力電池能否在電動汽車上有一個好的表現(xiàn)。新能源氣車動力電池應(yīng)具有比能量高、比功率大、自放電少、價格低廉、使用壽命長及安全性好等特性。相應(yīng)的正極材料也應(yīng)滿足相同的要求。目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、商業(yè)化最成功的鋰離子電池正極材料是鈷酸鋰,而各國研發(fā)的重點則是能夠應(yīng)用于電動汽車的動力電池用正極材料,比如鎳鈷錳酸鋰,錳酸鋰和磷酸鐵鋰等。圖21:主流正極材料性能參數(shù)圖22:正極材料參數(shù)和電動汽車表現(xiàn)的對應(yīng)關(guān)系未來動力鋰電發(fā)展趨勢:降成本,提性能純電動汽車?yán)m(xù)行里程之長短取決于車載動力電池容量大小,性能上動力鋰電應(yīng)滿足以下幾個方面:(1)較高的比能量和比功率;(2)優(yōu)良循環(huán)性,較長壽命(10 年左右);(3)較快充電時間;(4)較寬的工作溫度范圍(-30-60);(5)較高安全性能。圖23:各種電池性能比較圖24: 鋰電池成本解析 圖25: 鋰電池各部分投資回報率鋰離子電池的制造成本中,正極材料占比最高,將近一半。其次為隔膜,占比10%-14%。負(fù)極材料占整個生產(chǎn)成本的5-15%。各部分投資回報率高低不一,其中隔膜制造的投資回報率最高,近70%,近3 年呈逐年上升趨勢。正極材料投資回報率最低,維持在17%的水平。圖26:主流正極材料比價國內(nèi)正極材料生產(chǎn)廠家主要占據(jù)中低端市場,這個市場的特點是要求產(chǎn)品價格低廉、質(zhì)量合格,但是相互之間競爭激烈?,F(xiàn)階段主要的正極材料廠家占有的市場份額相差不大。其中當(dāng)升科技占據(jù)最大的市場份額,其次為湖南瑞翔和杉杉股份。圖27: 2009全球鋰電正極材料生產(chǎn)廠家占比 圖28: 2009中國鈷酸鋰正極材料生產(chǎn)廠家占比圖29: 國內(nèi)外主要正極材料生產(chǎn)廠商動力電池成本有望通過規(guī)模效應(yīng)降低。不同正極材料的原材料成本差異來自核心金屬的購置成本,不同于鈷酸鋰,錳酸鋰、磷酸鐵鋰中,該費用占成品電池成本比例極小。金屬原料的價格變化對錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)廠家和終端電池廠家的利潤率影響甚微,生產(chǎn)廠家的原材料價格波動風(fēng)險小。錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池的成本主要來自于制造成本,未來可通過規(guī)模效益大幅降低。電動車電池成本占整車成本一半以上,電池成本降低,能有效拉低電動車價格,為電動汽車的大規(guī)模應(yīng)用開道。動力電池核心原料磷酸鐵鋰專利帶來發(fā)展隱患。磷酸鐵鋰核心發(fā)明和應(yīng)用專利均掌握在外國科研機構(gòu)和公司手中,中國對其研發(fā)和專利申請相對較晚,隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)興起,磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)規(guī)模擴大,專利壁壘可能限制我國電動汽車的出口外銷。負(fù)極材料電動汽車“芯”的另一半商用鋰離子電池大都采用碳材料做負(fù)極。金屬鋰是最早作為鋰離子電池負(fù)極的材料,但是金屬鋰在充放電的過程中不夠安全。1982 年伊利諾伊大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程快速可逆且電池可獲得較高的工作電壓。之后的商用鋰離子電池大都采用碳材料做負(fù)極??梢宰鳛殇囯x子電池負(fù)極的碳材料種類繁多,現(xiàn)階段研究的主要方向如下:石墨化碳材料、無定型碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其他材料。圖30:負(fù)極材料分類比較圖31: 各類負(fù)極材料的市場占有率 圖32: 全球鋰電用負(fù)極廠家市場份額占比現(xiàn)階段全球負(fù)極市場份額集中在6 大廠家。負(fù)極材料相對正極占電池總成本低,且技術(shù)成熟,國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,基本能夠滿足國內(nèi)市場的需要,其中國內(nèi)行業(yè)前三甲是深圳貝特瑞,上海杉杉,長沙海容。深圳貝特瑞是中國寶安集團控股55%的子公司,是國內(nèi)電池碳負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)制定者,截止2010 年7 月,其碳負(fù)極年產(chǎn)能超過7000 噸,價格3-12 萬每噸不等,全球市場占有率12%,位居全球第四。目前負(fù)極以碳材料為主,未來看好鈦酸鋰。目前商品化的鋰離子電池負(fù)極材料大多是嵌鋰碳材料,由于可能在碳電極表面析出金屬鋰,與電解液反應(yīng)產(chǎn)生可燃氣體混合物,由此給電池、特別是動力電池造成很大的安全隱患。低電位過渡金屬氧化物及復(fù)合氧化物作為鋰離子電池的負(fù)極材料引起了人們的廣泛注意,鈦酸鋰是其中廣受關(guān)注的材料之一。鈦酸鋰容量高,充放電體積變化小,能夠提高電池的循環(huán)性能和使用壽命。常溫下,高的擴散系數(shù)使得該負(fù)極材料可以快速、多循環(huán)充放電。作為動力鋰離子電池負(fù)極材料有著巨大的研究價值和商業(yè)應(yīng)用前景。電解液:基本實現(xiàn)自給,電解質(zhì)期待突破電解液是鋰離子電池的四大主要組成部分之一,是實現(xiàn)鋰離子在正負(fù)極遷移的媒介,對鋰電容量、工作溫度、循環(huán)效率以及安全性都有重要影響。通常電解液占電池重量和體積的比重分別為15、32,其對純度及雜質(zhì)的含量要求非常高,生產(chǎn)過程中需要高純的原料以及必要的提純工藝。圖33: 電解液的生產(chǎn)工藝流程圖電解液還需與電極形成匹配關(guān)系,同一電極在不同的電解液中循環(huán)性能是不一樣的,為此,電解液生產(chǎn)企業(yè)必須與下游客戶密切配合,根據(jù)客戶要求設(shè)計、生產(chǎn)不同配方的電解液,從這個意義上,電解液配方和響應(yīng)能力決定電解液廠商的競爭力。圖34:配方設(shè)計是電解液的關(guān)鍵電解液市場格局基本和鋰電池分布一致,主要集中在中、日、韓三國,并且行業(yè)表現(xiàn)出較高的集中度,前三家廠商日本宇都(Ube Industries),韓國第一毛紡會社(chiel),三菱化學(xué)(Mitshubishi Chem)合計占電解液市場份額的70%左右,中國江蘇國泰下屬國泰華榮也占有一席之地,市場份額8。目前我國電解液已基本實現(xiàn)自給,自給率超過80,從對應(yīng)客戶關(guān)系看,通常大型電解液廠商和幾個鋰電生產(chǎn)企業(yè)建立合作關(guān)系,部分電池廠商自制電解液,典型如比亞迪和臺灣能元科技(EOne)。圖表35:我國電解液產(chǎn)能較充足 單位:噸隔膜:和國際先進水平差距較大鋰離子電池隔膜被稱之為“第三極”,作用可見一般,主要有兩個方面:一方面起到分隔正、負(fù)極,防止短路的作用;另一方面,隔膜能夠讓鋰離子通過,形成充放電回路,因此鋰電隔膜應(yīng)具備良好的絕緣性、較小的電阻、較好的化學(xué)穩(wěn)定性。動力鋰離子電池對安全性和大電流充放電性能要求較高,其對隔膜厚度要求相對較低,但對離子透過性及安全方面要求更為苛刻,通常需要具備更高的強度、保液能力、熔化溫度以及透氣性。圖36: 鋰離子電池隔膜的一般要求鋰離子電池隔膜主要為多孔性聚烯烴,可分為單層聚丙烯微孔膜(PP),單層聚乙烯微孔膜(PE),乙烯、丙烯多層微孔膜。由于聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點,一直以來為隔膜加工的主要材料,也是未來動力鋰電隔膜的主導(dǎo)材料之一。隔膜生產(chǎn)具有高技術(shù)、投入大、建設(shè)周期長、投資風(fēng)險大等特點,目前加工方法主要有干法(又稱熔融拉伸,MSCS)和濕法(又稱為熱致相分離法,TIPS),其中前者又可分為單向拉伸工藝(代表性企業(yè)有美國Celgard 和日本UBE)和雙向拉伸工藝(代表機構(gòu)有中科院化學(xué)研究所),濕法工藝代表性公司有美國Entek,日本東燃等。從效果看,干法遜色于濕法,但濕法工藝較復(fù)雜,使用溶劑可能產(chǎn)生污染,成本也較高,目前世界大多采用干法拉伸隔膜。我們認(rèn)為動力鋰電對隔膜孔徑均勻性、安全性要求更高,濕法工藝或?qū)@得更好的機會。由于電動汽車處于起步階段,全球尚無針對動力電池的成熟隔膜,但已經(jīng)成為了隔膜開發(fā)的熱點,如德國的Degussa 公司開發(fā)的有機底膜/無機涂層復(fù)合的鋰離子電池隔膜。對小型鋰電已處于劣勢的我國隔膜生產(chǎn)商,動力鋰電隔膜將是一個較大的挑戰(zhàn)。圖37: 干法和濕法隔膜比較目前全球鋰電隔膜的市場規(guī)模約為3.5 億平方米,由于較高的技術(shù)門檻,全球鋰離子電池隔膜主要集中在日本和美國,其中日本旭化成(Asahi Kasei E Materials)、美國Celgard 和日本東燃(Tonen)合計占據(jù)了77市場份額。我國生產(chǎn)電池隔膜的厚度和孔徑的均勻度和國外還存在較大差距,國內(nèi)所需的隔膜80仍由進口滿足,現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備為低成本的單層聚烯烴拉伸隔膜生產(chǎn)線,主要供應(yīng)中、低端市場。在我國涉及隔膜生產(chǎn)企業(yè)有河南格瑞恩,佛塑集團的金輝高科、杭州華容科技公司,桂林新時科技等,但均不具備動力電池隔膜的生產(chǎn)能力。圖38:電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)電機電動機可以在相當(dāng)寬廣的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置,操縱方便容易,噪音低。與混合動力汽車相比,純電動車使用單一電能源,電控系統(tǒng)大大減少了汽車內(nèi)部機械傳動系統(tǒng),結(jié)構(gòu)更簡化,也降低了機械部件摩擦導(dǎo)致的能量損耗及噪音,節(jié)省了汽車內(nèi)部空間、重量。電機驅(qū)動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu),驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一,其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo),它是電動汽車的重要部件。電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV 和純電動汽車EV 三大類都要用電動機來驅(qū)動車輪行駛,選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素,因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求,并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅(qū)動方式顯得極其重要。電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。電動汽車電機的三種主要形式是異步電動機、永磁同步電動機和開關(guān)磁阻電動機。其中,異步電機主要應(yīng)用在純電動汽車,永磁同步電機主要應(yīng)用在混合動力汽車中,開關(guān)磁阻電機目前主要應(yīng)用在客車中。各種方案各有優(yōu)缺點,批量生產(chǎn)的可靠性和成本比方案本身更為重要。圖39: 電動機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成框圖電動汽車的整個驅(qū)動系統(tǒng)包括電動機驅(qū)動系統(tǒng)與其機械傳動機構(gòu)兩個部分。電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。電動機一般要求具有電動、發(fā)電兩項功能,按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關(guān)磁阻等幾種電動機。功率轉(zhuǎn)換器按所選電機類型,有DC/DC 功率變換器、DC/AC 功率變換器等形式,其作用是按所選電動機驅(qū)動電流要求,將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓等級的直流、交流或脈沖電源。圖40: 車用電機及其控制器方案選擇電機本體結(jié)構(gòu)以三相異步電動機為例說明。 定子部分:1)定子鐵心:由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成導(dǎo)磁部分;2)定子繞組:放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分;機座:固定定子鐵心及端蓋,具有較強的機械強度和剛度。 轉(zhuǎn)子部分:1)轉(zhuǎn)子鐵心:由硅鋼片疊成,也是磁路的一部分;2)轉(zhuǎn)子繞組:a 鼠籠式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條,形成一個多相對稱短路繞組;b 繞線式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組,嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。 氣隙:異步電動機的氣隙是均勻的,大小為機械條件所能允許達到的最小值。圖41: 電機本體主要部件拆分圖(以三相異步電動機為例)電機類型及其特點電動汽車時速快慢和啟動速度取決于驅(qū)動電機的功率和性能,其續(xù)行里程之長短取決于車載動力電池容量之大小,選用各種系統(tǒng)取決于制造商對整車檔次的定位和用途以及市場界定、市場細分。如下圖所示,電機種類繁多,電動汽車電機的三種主要形式是異步電動機、永磁同步電動機和開關(guān)磁阻電動機。其中,異步電機主要應(yīng)用在純電動汽車(包括轎車及客車),永磁同步電機主要應(yīng)用在混合動力汽車(包括轎車及客車)中,開關(guān)磁阻電機目前主要應(yīng)用在客車中。目前在混合動力轎車中采用的基本都是永磁同步電動機,永磁同步驅(qū)動是未來的發(fā)展方向,主要因其能在控制方式上可實現(xiàn)數(shù)字化,在結(jié)構(gòu)上可實現(xiàn)電機與齒輪箱的一體化。目前國外電動客車用電機驅(qū)動系統(tǒng)目前以異步驅(qū)動為主;日本豐田公司的PRIUS 采用的永磁同步電動機功率已達到了50kW,新配置的SUV 車型所用電機功率達到了123kW。優(yōu)劣的理論比較已經(jīng)有許多,各種方案各有優(yōu)缺點,批量生產(chǎn)的可靠性和成本比方案本身更為重要。圖42 各種電機分類(按工作原理與構(gòu)造區(qū)分)各類電機性能比較電動汽車最早采用的了直流電機系統(tǒng),特點是成本低、控制簡單,但重量大,需要定期維護。隨電力電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)的發(fā)展,三相交流感應(yīng)電機、永磁同步電機和開關(guān)磁阻電機顯示出比直流電機更為優(yōu)越的性能,目前已逐步取代了直流電機控制系統(tǒng)。就目前發(fā)展水平,各類驅(qū)動電機基本性能比較如下:圖43:驅(qū)動電機系統(tǒng)的基本性能比較驅(qū)動電機是混合動力汽車和電動汽車的核心部件,在純電動車和燃料電池汽車上,它是唯一的驅(qū)動部件,在油電混合動力汽車上,它是實現(xiàn)各種工作模式的關(guān)鍵,直接影響油耗指標(biāo)、排放指標(biāo)、動力性、經(jīng)濟型和穩(wěn)定性。與一般工業(yè)用電機不同,用于汽車的驅(qū)動電機應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、起動轉(zhuǎn)矩大、后備功率高、效率高的特性,此外,還要求可靠性高、耐高溫及耐潮、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等。圖44: 新能源汽車對驅(qū)動電機的要求汽車要求電機驅(qū)動系統(tǒng)有更高的性能,體積重量比密度更高等,為滿足以上嚴(yán)格甚至苛刻的要求,車用電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢基本可以歸納為永磁化、數(shù)字化和集成化。全球范圍看,有刷直流電機、一般同步電機、感應(yīng)電機與有刷磁鐵電機商品化歷史最長,產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷,迄今還在應(yīng)用。日本的電機產(chǎn)業(yè)化水平較高。近年來美、歐開發(fā)的電動汽車多采用交流感應(yīng)電機,日本則多采用永磁電機。國內(nèi)車用驅(qū)動電機行業(yè)現(xiàn)狀:電機業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高;電機驅(qū)動系統(tǒng)還存在較多差距與不足,但國內(nèi)政策扶持將加快產(chǎn)業(yè)步伐。電控新能源汽車電控系統(tǒng)用于控制電池、電機等組件,其功能包括:電池管理,發(fā)動機、電動機能量管理等。電控系統(tǒng)由ECU 等控制系統(tǒng)、傳感器等感應(yīng)系統(tǒng)、駕駛員意圖識別等子系統(tǒng)組成。 電控系統(tǒng)的材料成本占比不高,但需要經(jīng)過多次試驗才能掌握關(guān)鍵算法,尤其是混合動力汽車涉及油、電混合的控制策略,技術(shù)壁壘較高。圖45:汽車電機及控制系統(tǒng)發(fā)展方向未來,我國車用驅(qū)動電機系統(tǒng)的三個技術(shù)發(fā)展方向是永磁化、數(shù)字化和集成化。 (1)永磁化是指永磁電機具有功率密度和轉(zhuǎn)矩密度高、效率高
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