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新能源汽车发展“如日中天”, 上游产业“高烧不退”

文:邢俊 | 2017年第4期 (0) | (0)

    新能源汽车产业作为国家支持和重点发展的新兴产业,近年来处在快速发展的阶段。《中国制造2025》明确指出,将节能与新能源汽车产业列为重点发展领域。“十三五”规划中提出实施新能源汽车推广计划,至2020年全国新能源汽车累计产销量达到500万辆。2016年12月,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》规划明确要求:“大幅提升新能源汽车和新能源的应用比例,全面推进高效节能、先进环保和资源循环利用产业体系建设,推动新能源汽车、新能源和节能环保等绿色低碳产业成为支柱产业,到2020年,产值规模达到10万亿元以上。”

    据中汽协数据统计:2016年新能源汽车生产51.7万辆,销售50.7万辆,比上年同期分别增长51.7%和53%。其中纯电动汽车产销分别完成41.7万辆和40.9万辆,比上年同期分别增长63.9%和65.1%;插电式混合动力汽车产销分别完成9.9万辆和9.8万辆,比上年同期分别增长15.7%和17.1%。中国汽车工业协会副秘书长许艳华近日在接受《经济参考报》记者采访时表示,2017年我国新能源汽车市场将继续保持快速增长,预计市场销量在80万辆左右。其中,乘用车的消费进一步增强,预计占比会突破70%。

新政策不断助力

    2016年8月,国家发展改革办公厅发布《新能源汽车碳配额管理办法(征求意见稿)》,这可以看成是一种激励形式的补贴政策。能参与交易的主体,仅限于有一定规模的燃油汽车企业、新能源汽车企业和政府授权的机构。企业通过全国碳排放权交易市场进行交易,但新能源汽车碳配额作为一种独立的交易产品,在交易体系中将单独管理,避免与其他配额交易交叉。相比于财政补贴,推行碳配额政策既能有利于新能源乘用车市场的发展和生产比例结构的调整,又能建立燃油汽车支持新能源汽车发展的有效机制,接力退坡的财税扶持政策,成为新能源汽车发展的制度保障。

    同时,工信部于2016年8月发布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则(修订征求意见稿)》。《意见稿》重新划定新能源汽车范围,提高企业准入门槛,强化产品安全监控。工信部将新能源汽车范围调整为纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车。

    在企业准入方面,取消了企业应掌握车载能源、驱动系统、控制系统三项“核心技术”之一的要求,调整为应具备生产新能源汽车产品所必需的设计开发能力、生产能力、产品生产一致性保证能力、售后服务及产品安全保障能力。按照《要求》,审查条件将有17项具体条款,其中有8项为否决条款,只要超过2项未达标,则该企业就不被准入。在产能方面,修改意见稿比之前的要求大幅度提升。生产多种类型的动力电池单体企业、系统企业,其年产能力需分别满足下表的要求。特别从锂离子动力电池的增幅来看,国家对于动力电池行业的产能规模要求提高不少。

    动力电池企业应当从建立原材料、部件到成品出厂完整的检验和可追溯体系,实施计算机信息化生产管理,建立生产管理数据库。

    技术方面,《征求意见稿》要求企业应建立产品设计开发机构,配备相应的研究开发人员,其占企业员工总数比例不得少于10%或总数不得少于100人。动力电池产品应符合现行国家标准、行业标准要求,并经具有资质的汽车动力电池相关检测机构测试合格。

    动力电池检测方面,要通过《汽车动力蓄电池单体和系统生产企业延伸检查要求》,否则搭载该电池的新能源车辆将无法进入推广目录、无法获得补贴。已通过延伸检查的单体和系统生产企业,不需重复检查。延伸检查要求与《汽车动力蓄电池行业规范条件》中的要求一致。

    此举有助于对新能源汽车生产企业的产品续航里程、电池型号、电池组容量等关键指标与《道路机动车辆生产企业及产品公告》信息的一致性进行核查,防止骗补等事件发生。

    另外,为促进我国交通能源战略转型、推进生态文明建设、支持新能源汽车产业发展,同时也为了鼓励消费者对于新能源车型的认可和企业在新能源技术的研发热情,国家自2014年9月1日-2017年12月31日之间,对在《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》内的新能源汽车免征车辆购置税。

    该政策执行两年多以来,获得免征购置税资格的新能源车越来越多,市场销量也越来越高,消费者对于新能源车的认可程度有很大的改观。

新能源汽车驱动电机的分类(资料来源:中汽创新创业中心)

电机、电控是核心

    新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品,其主要电气系统为电池电机、电控。其中,电机、电控系统作为传统发动机(变速箱)功能的替代,其性能直接决定了电动汽车的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。据了解,现阶段电机驱动控制厂商开发的新能源汽车电机控制器主要用在商用客车市场,值得一提的是,有部分产品也开始被应用在乘用车、物流车市场。

    总体而言,新能源电机电控系统在技术上趋势包括以下几个方面:升电池电压和控制器耐压,来降低电流和损耗,提升系统效率;其次,在电机本体技术方面,采用高性能的永磁材料以提升磁场强度从而提升电机功率密度。采用特殊工艺(比如扁铜线等),提升电机槽满率,降低电机损耗和发热;最后是采用高性能功率器件(比如碳化硅模块),使其拥有更小的体积,更高的效率,同时可以承受更高的温度。

(资料来源:中汽协海通证券)

1、电机、电控在新能源汽车中的成本占比

     根据Argonne国家实验室统计数据,新能源汽车动力总成(电机、电控、变速器)的成本分别占整车成本的15.67%(轿车)和13.69%(小型货车),总成占比仅次于电池和BMS系统。电机电控市场仍然在很大程度上影响新能源汽车市场的走向。

2、永磁同步、交流异步电机成为驱动电机主流技术

    目前,应用于新能源汽车的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类,其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流(无刷)电机、交流感应(异步)电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。其他特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器(Dmp-EVT),目前市场化应用较少,是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。

我国锂电池产业规模及增速(资料来源:中国产业发展研究网)

3、不同类型电机的性能对比

    新能源汽车所使用的电机以交流感应电机和永磁同步电机为主。日韩车系目前多采用永磁电机,转速区间和效率相对都较高,但是需要使用昂贵的系统永磁材料钕铁硼;欧美车系则多采用交流感应电机,主要原因是对于稀土资源匮乏,以及降低电机成本考虑,其劣势则主要是转速区间小,效率低,需要性能更高的调速器以匹配性能。

全球锂电池产业规模及增速(资料来源:中国产业发展研究网)

4、新能源汽车适配电机类型

    我国稀土资源丰富,因此电动乘用车多采用功率性能高、体积较小的永磁同步电机。根据中国汽车工业协会统计数据,2016年上半年,我国纯电动汽车产销量分别达到13.4万辆、12.6万辆,同比分别增长160.8%、161.6%。上半年生产纯电动乘用车约70000辆,其中永磁同步电机的装机占比约为65.7%,比15年同期增长21.25个百分点,比15年全年增长了19.99个百分点。

    同期,国产新能源乘用车用交流异步电机的市场分额在逐渐减小,从2015年上半年的35.1%下滑至2016年上半年年的32.9%;而混合励磁同步电机的占比则从0.03%上升至1.10%,尽管绝对占比仍相对较小,但装机率有望保持小幅稳定的增长态势,未来有可能在纯电动乘用车领域率先获得突破性进展。

5、国内新能源车电机、电控装机来源分布(2016年1-7月)

    根据行业统计,2016年1-7月国内生产的超过18万辆纯电动汽车中,整车厂自行提供和第三方电机企业供应的电机装机占比分别为55.4%和44.6%,整车厂自行提供和第三方电控企业供应的电控装机占比分别为56.2%和43.8%,比例基本持平。

    而根据中机中心公布的新能源汽车装机数据统计,2016年1-7月,第三方电机企业达到92家,第三方电控企业达到98家,分别提供了44.6%和43.8%的装机量。第三方电机、电控企业,在第三方市场中的最高市占率仅分别为14.5%和18.4%,在整体电机、电控市场的市占率更是仅为6.48%和8.07%。整个电机、电控市场仍处于未定型的竞争格局,尚无任何企业对市场形成统治性优势,转型企业、新兴企业均有机会在市场中脱颖而出,迅速获得较大的市场份额。

    在电机-电控厂商方面,近年来一个较为明显的趋势是,借助整体资源实力,一些电机-电控厂商正频频进行着跨界整合的尝试,例如,部分电机厂商对驱动控制、电池厂商做整合并购(如2015大洋电机全资收购上海电驱动、2016年大洋电机入股燃料电池厂商巴拉德等等)。另外,电控厂商与车厂联合开发的形式也越来越普遍,例如,今年6月北京新能源汽车股份有限公司(下称:北汽新能源)与菲仕集团战略合作签约仪式在意大利热那亚PHASE公司举行,双方将通过对新能源汽车电控领域的研发及投资合作,加强双方的战略合作。整车厂商与电控供应商的合作、联合开发,比较成功的例子还有汇川与宇通客车、蓝海华腾与一汽、东风、大运等。

    汇川技术作为电控的龙头,近年来大力推进新能源汽车动力总成,在新能源客车电机控制器领域与宇通深度合作,目前已成为客车电控领域领军,同时,汇川技术还将拓展物流车并将发展重心放在新能源乘用车这一广阔市场,目前已搭建了国内一流的新能源乘用车动力总成团队,与拥有超30年新能源汽车研发经验的瑞士Brusa战略合作,引进技术并本土化,瞄准国内外一流乘用车市场。

2016年中国锂电池下游应用分布(资料来源:中国产业发展研究网)

锂电设备市场崛起

    除了新能源汽车电控市场之外,当前另一大与新能源汽车相关的热点就是锂电池设备行业的迅速增长。锂电设备主要用于锂离子电池生产,因此锂离子电池需求的增长是锂电设备市场增长的根本驱动力。根据统计,2016年全球及中国锂电池产值分别为1850亿元和1182亿元,预计2020年产值分别将达到3436亿元和2165亿元。尤其是中国新能源汽车的快速发展,带动了动力锂电池的旺盛需求。调研数据显示,2016年中国动力锂电池市场规模达到780 亿元,相比2015年增长78.9%,预计 2020年中国动力锂电池产业规模有望 突破1600亿元。根据统计,2016年中 国锂电池电芯设备规模为75亿元,同比 增长超过100%,其中国产设备占55亿 元,预计未来国产比例将提升。目前动 力电池的产能和性能,远不能满足终端 电动车及储能市场的新增需求,未来3-5 年将是锂电池设备高速增长期。

    随着三元技术路线成为动力电池行 业主流,电池制造水平和效率要求将提 高。目前我国动力锂电池厂商与国际龙 头厂商差距主要体现在自动化程度与生 产良率上。当前国际动力锂电池龙头企 业生产线自动化率约85%,而国内一线 企业生产线自动化率不到 60%,二三线 企业平均不到 30%;国内动力锂电池制 造合格率 为 70%-80%,而国外企业的 全自动化生产线合格率达 90%,且产品 稳定性、一致性和使用寿命更高。

    为提升生产良率和产品性能,国内 动力锂电池企业陆续引进全自动化生产 线。2015 年比亚迪、力神已有全自动 生产线投产,中航锂电、猛狮科技、亿 纬锂能等企业也已开工建设全自动化生产线,在一线动力锂电池企业引领下,预计未来全自动化生产线将是行业主流。此外,一体化是锂电设备另一大趋势。近两年动力电池企业采购模式逐渐从单机采购转向分段采购或整线采购,并希望与设备企业深度融合,共同开发生产系统一体化解决方案,高效集成不同工艺下设备,实现更快更好的供货与售后服务。这些技术和产业趋势都将对包括锂电池生产设备、控制系统、伺服电机、整车等在内的新能源汽车产业链带来巨大的影响。

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