新能源汽车:成长趋势明确,产业链降本增效
国内:市场需求依旧强劲,渗透率高位持续提升
2023 年以来新能源汽车产销量持续高景气,预计 2023 全年维持高增速。2023 年以 来疫情影响逐步趋缓,行业整体景气度向上:2023 年一季度新能源汽车销量为 159 万辆, 同比增长 27%。随着车企价格战、补贴退坡影响逐步趋弱,预计后续消费者购买意愿将逐 步提升。渗透率方面,我们预计后续随着工信部对于“RDE 仅检测”新增半年过渡期政策 落地以及上海车展车型逐步发布、交付,新能源渗透率将持续提升。全年来看,我们预计 2023 年 Q2 新能源将保持增长,预计 2023 年全年销量实现 900 万辆,同比+30.06%。
中长期成长明确,市场化驱动发展
行业进入“1-N”的高速成长新阶段。新能源汽车行业过去十年经历了从无到有、高速 发展的过程,这大概可以分为三个阶段:1)阶段 I,导入早期,行业的渗透率极低,主要 依靠补贴驱动电动公交市场;2)阶段 II,导入晚期,行业渗透率超过了 1%,依然是补贴 驱动,A00 乘用车由于补贴更具“性价比”,因此其产销量占比很高;3)阶段 III,成长早 期,行业逐步从补贴驱动向市场驱动转换,进入从“1-N”的高速成长新阶段。
行业市场驱动、稳定成长趋势已经明确。新能源汽车行业具有一定的科技属性,从技 术成长曲线(Gartner 模型)看,产业经历了快速起步期、过热膨胀期,近几年受补贴退 坡影响,经历了行业出清阶段。2021 年是从出清期步入成长早期的拐点,未来随着智能 化推进,电动车产品力持续提升,消费者开始享受到好产品带来的技术红利,产业将进入 市场驱动、稳定成长阶段。
补贴退坡影响有限,Q1新能源汽车渗透率平稳回升
2023 年 Q1 补贴如期完全退出。2021 年 12 月 31 日,补贴标准将在 2021 年基础上退坡 30%,其中续航里 程在 300~400km/≥400km 的纯电动乘用车补贴分别为 0.91/1.26 万元(2021 年为 1.3/1.8 万元),续航里程大于等于 50km(NEDC)或者 43km(WLTC)的插混(含增程式)车 型补贴为 0.48 万元(2021 年为 0.68 万元)。根据政策内容,2022 年新能源汽车购置补贴 政策将于 2022 年底终止,届时补贴将全面退出。
补贴退坡影响有限,2023 年 1-3 月新能源车渗透率平稳回升,维持全年新能源乘用 车 870 万辆的销量预测。2023 年,新能源车行业面临补贴退坡、燃油车降价、需求透支 等多重扰动,并受到汽车行业总体需求不足、价格战的拖累,但新能源车行业总体维持同 比较快增长,3 月新能源车销量同比+25.4%,环比+24.4%,新能源车整体(乘用车+商用 车)渗透率 26.7%,同比提升 5.0ppts,而我们估算 3 月新能源乘用车渗透率超过 31%, 已恢复到接近 22Q4 水平。我们认为,新能源乘用车渗透率持续提升的趋势依然明显,消 费者对于新能源车的接受度持续提升,我们继续维持全年 870 万辆新能源车的销量预测。
2023 年 3 月,主要新能源车企的销量情况均逐渐回暖,逐渐走出 1 月由于补贴退坡 需求被透支的低迷局面。2023 年 3 月,比亚迪销量超过 20 万辆,广汽埃安销量超过 4 万 辆,理想销量 2.08 万辆,蔚来销量 1.04 万辆。传统整车厂的新能源乘用车销量也在快速 回升。3 月,长安新能源汽车销量 3.6 万辆,长城新能源汽车销量 1.3 万辆,吉利新能源 汽车销量 2.9 万辆。
欧洲市场:补贴退坡影响逐步消除,销量重回增长
新能源汽车销量同比不断回升,补贴退坡影响有限。2023 年以来欧洲电动化率稳步 增长,销量预计全年同比保持近 20%左右增速,2022 年补贴退坡影响逐步消除,同时包 括意大利在内的部分国家提高了补贴;但与此同时,2023 年一季度欧洲半导体等原材料 供应短缺的问题仍然存在,随着新能源车企产能逐步扩大,预计欧洲新能源汽车市场仍有 进一步增长空间。全年来看,考虑到 2023 年欧洲市场电动化趋势持续提升,我们预计欧洲市场 2023- 2024 年电动车销量分别为 294/353 万辆,同比+18%/+20%,景气度料将延续。
美国市场:电动化趋势确定性强,政策利好落地
2018 年-2022 年,美国新能源汽车销量分别为 35/32/32/66/100 万辆,2019 年销量 较 2018 年同比下滑-9%;2022 年销量增速缓慢。随着后疫情时代到来及拜登政府新能源 汽车激励政策的逐步落地,我们预计美国市场将迎来高速增长。
行业进入稳定成长新阶段,技术创新和安全性升级是主要方向
行业进入深化发展阶段,技术创新和安全性升级是行业未来发展主要方向。新能源汽 车行业具有一定的科技属性,从技术成长曲线(Gartner 模型)看,产业经历了快速起步 期、过热膨胀期、补贴退坡带来的行业出清期。我们认为2021年是行业从出清期步入 成长早期的拐点,当前行业已进入市场驱动的稳定发展阶段。随着行业发展阶段的演变, 行业的主要矛盾从基本的能量密度和造车技术,转变为现在的成本矛盾。长周期来看,成 本矛盾终会过去,持续的技术创新和安全性升级带来的产品体验提升和成本下降是行业未 来发展的主要方向。
原材料价格下跌趋势企稳,产业链降本有望带动下游电动车成本下降。进入 2023 年 以来,受到新能源汽车补贴退坡等因素影响,下游动力、储能、消费电池需求受限,电池 厂库存积压,锂价迅速回调。根据 Wind 数据,截至 2023 年 5 月 12 日,电池级碳酸锂价 格约 24.2 万元/吨,较年初 51.2 万元/吨下降约 52.7%。长期来看,碳酸锂价格有望在低 位企稳,动力电池需求有望逐渐修复,同时盈利能力得到提升,支撑对下游电动车的降本。 锂价下跌持续利好动力电池及整车降本增收。进入 2023 年以来,碳酸锂价格自高位 快速回落,将有效降低动力电池及整车成本,我们以磷酸铁锂动力电芯为例,测算锂价对 动力电池及整车成本的影响。
相关假设:磷酸铁锂动力电芯主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液、集流体、 其他材料、加工费用等构成,原材料单耗和价格假设见下表,其中碳酸锂与六氟磷酸锂的 价格按照国产现货的整年均价计算,我们假设 2023 年全年碳酸锂均价 20 万元/吨,六氟 磷酸锂为 9 万元/吨。
2022 年锂价高企,电芯成本达峰。随锂价下行,成本逐步优化,我们预计 2023 年成 本较 2022 年降低 30%。据我们测算,磷酸铁锂动力电芯 2017-2022 年期间成本分别为 555/504/461/439/527/764 元/kWh,考虑今年 1-4 月的锂价,碳酸锂均价约为 35.6 万元/ 吨,六氟磷酸锂均价约为 16.5 万元/吨,我们测算电池成本为 649 元/kWh,较 2022 年降 低 15%;我们假设 2023 年全年碳酸锂均价为 20 万元/吨,六氟磷酸锂均价为 9 万元/吨, 则测算平均成本为 533 元/kWh,较 2022 年降低 30%,在锂价下行趋势下,铁锂动力电芯 成本优化显著。
整车方面,随着电芯成本降低,电车成本降低,盈利能力增强。我们对纯电动汽车成 本和盈利进行了测算,核心假设如下,1)磷酸铁锂电芯占整车成本的 30%,其他成本占 比 70%,保持不变;2)设置两种情景,分别为基于 2022 年碳酸锂均价的高价情景和我 们预测 2023 年的低价情景;3)2023 年单车带电量较 2022 年有所提升,基于 GGII2021 年/2022年单车带电量 47.3/51.4kWh进行现行外推 55.5kWh作为 2023年的单车带电量。 我们测算得,单车成本差距约为 9708 元,以高价情景下单车成本来算,碳酸锂价格下降 为整车带来的毛利提升 9708 元,约占单车总成本的 7.4%/8.0%,有助于整车盈利能力增 强。
锂电材料:产能加速扩张,重点关注新技术、低成本工艺、海外产能释放
市占率:龙头企业地位持续巩固
三元前驱体:龙头市占率持续提升。2022 年中伟股份、格林美、邦普和华友钴业市 占率排名前四,四家合计份额达 68%。2019 年以来,龙头企业中伟股份市占率逐步提升, 从 17%到 2022 年的 27%,累计提升 10pcts。三元正极:行业格局相对分散。2021/2022 年龙头容百科技市占率分别为 14%/16%, 行业 CR3 分别为 38%/42%,CR5 分别为 55%/61%,在锂电池四大原材料中最为分散。磷酸铁锂:湖南裕能和德方纳米份额靠前。2021/2022 年湖南裕能和德方纳米二者合 计市占率分别为 44%/44%,其次主要是龙蟠科技(常州锂源)、湖北万润、融通高科等企 业,目前各自市占率不超过 10%。
负极环节,龙头企业确立,头部企业齐头并进。贝特瑞为负极行业龙头,2021 年市 占率提升至 26%,龙头地位确立。前八大企业份额排名相对稳定,各家企业积极扩产齐头 并进。隔膜环节,头部集中度高,“一超两强多小”格局确立。总体来看,隔膜市场形成一 超两强多小格局。细分市场来看,湿法隔膜行业前三公司恩捷股份、中材科技、星源材质 合计市占率达 76%,干法隔膜三家头部公司中兴新材、星源材质、惠强新材合计市占率达 70%,头部集中度较高。电解液:龙头企业天赐材料份额逐渐提升。2022 年龙头天赐材料市占率进一步提升 至 34%,相较于 2019 年的 22%,累计提升 12pcts;2022 年天赐材料和新宙邦二者合计 市占率达 46%。
产能:行业产能持续扩张,预计2023年H2竞争加剧,产能利用率是关键
产业链融资进展加速助力产能扩张,目前仍有大量待发行项目。2021 年以来,产业 链主要公司通过定增、可转债、IPO、海外发行 GDR 等多种形式进行股权融资,融资规模 屡创新高,支撑行业大规模产能扩张,满足高速增长的下游需求。目前来看,锂电材料产 业链主要公司仍有超 400 亿元处于待发行状态。
各环节头部企业产能扩张规模较大。我们从锂电材料各环节中选取一些头部企业,根 据项目产能规划,对其未来产能进行梳理和预测: 前驱体:预计 2022/2023 年底中伟股份、格林美、华友钴业等 6 家合计产能达 103/134 万吨,同比+81%/30%。
三元正极:预计 2022/2023 年底容百科技、当升科技、长远锂科等 6 家合计产能 达 63/88 万吨,同比+72%/38%。 磷酸铁锂:预计 2022/2023 年底德方纳米、万润新能、湖南裕能等 6 家合计产 能达 170/251 万吨,同比+169%/48%。 负极:预计 2022/2023 年底贝特瑞、江西紫宸、杉杉科技、中科电气 4 家合计产 能达 82/117 万吨,同比+78%/43%。 隔膜:预计 2022/2023 年底恩捷股份和星源材质 2 家合计产能达 105/145 亿平, 同比+62%/38%。 电解液:预计 2022/2023 年底天赐材料、新宙邦、瑞泰新材、香河昆仑等 9 家企 业合计产能达 93/239 万吨,同比+60%/157%。
我们选取各环节一家龙头公司作为样本,测算了其 2022 年制造费用占分业务成本的 比例。2022 年前驱体/三元正极/铁锂正极/负极/隔膜/电解液的制造费用占分业务成本的比 例分别为 5%/3%/5%/46%/26%/15%。负极材料制造费用占比最高,三元前驱体最低。三 元正极与铁锂正极的制造费用占比从 2019 至 2022 年持续降低,三元由 10%降至 3%,铁 锂由 23%降至 5%。
产能利用率是关键,保持高产能利用率企业望将脱颖而出。在单位售价不变的情况下, 以 2022 年的产能利用率为基准,假设 80%的产能利用率下,前驱体/三元正极/铁锂正极/ 负极/隔膜/电解液的毛利下降 3.01/3.09/3.77/4.85/5.44/2.71pcts,隔膜和负极环节对产能 利用率最为敏感。在竞争加剧格局下,企业的产能利用率是关键,影响产品的毛利率水平, 在竞争中能够凭借自身技术、成本优势维持高产能利用率的企业望将脱颖而出。
海外布局持续进行,2023年下半年有望加速
海外布局持续进行,2023年下半年海外产能有望加速释放。随着国际主流电池厂、 欧洲车企纷纷加码欧洲电池产能,上游锂电材料厂商亦持续就近配套原材料供应产能。根据项目建设周期及产能投放节奏,我们预计2023年下半年开始,锂电材料厂商海外产能将加速释放。
新材料、新技术有望促进行业新成长
铁锂正极:磷酸锰铁锂(LMFP)是发展方向,产业化进程持续加速。磷酸铁锂材料 经过 20 余年发展,已经是较为成熟和稳定的电池材料体系;未来针对磷酸铁锂性能的改 进,预计将以磷酸锰铁锂等方向为主。根据高工锂电与德方纳米公司的公告信息,磷酸锰 铁锂较磷酸铁锂能量密度高 15%-20%,电芯单体质量能量密度达到 220-230Wh/kg,体积 能量密度达到 460-480Wh/L,与三元 NCM5 系高电压基本一致,是磷酸铁锂未来最重要 的发展方向。正极材料龙头德方纳米积极布局新型磷酸锰铁锂的产能,目前已有建成产能 11 万吨。据德方纳米公告,其锰铁锂产能已于 2022 年 9 月进入试生产,目前已通过下游 客户验证,有小批量出货,产能逐步爬坡,预计出货量于 2023 年 Q2 开始增加,产业化 进展持续加速。
三元正极:续航驱动下,预计高镍化仍将是三元行业未来发展趋势。三元正极材料中 镍的占比越高,使用该材料制造的锂电池能量密度越高,8 系 NCM 和 NCA 电池模组能量 密度均超过 200mAh/g,而 6 系及以下的三元电池模组能量密度普遍位于 155-175mAh/g 之间。在新能源汽车高续航需求的驱动下,更多主流动力电池企业选择高镍三元正极材料 技术方向。从近年来三元正极材料出货结构来看,2019-2022 年 NCM811 出货占比分别为 13%/23%/36%/40%,高镍化趋势明显。
负极:硅基材料将成为高端市场首选,石墨类材料仍保持主流。目前,以人造石墨为 代表的碳基材料是锂离子电池负极的主要使用材料,根据 GGII,石墨类负极材料占据负极 材料 95%的市场份额。从产能规划看,行业多数企业在积极布局负极及石墨化产能的同时, 也持续加大硅基负极研发力度,因此预计人造石墨在未来仍会是主流负极材料,但硅基负 极也将拥有稳定的客户群体。
碳纳米管:“更薄+更少”是未来趋势,单壁碳管有望放量。碳纳米管的发展方向是更 小的管径和更长的长度,以降低使用量,如单壁和寡壁碳纳米管,一方面增加导电性,另 一方面间接提升电池能量密度。行业保持高速迭代,需要企业大量的研发投入。目前,国 内碳纳米管实验室技术已发展至第六代。 单壁碳纳米管性能更优。与多壁碳纳米管相比,单壁碳纳米管柔韧、长径比更高、有 效添加量仅为 0.1%、可生产任何颜色的导电材料且可生产透明导电材料,此外,可保持 或改善材料的机械性能。
隔膜:基膜与涂覆原是两种成熟技术,动力电池能量密度提升需求催生二者结合。隔 膜技术本质是制孔技术,难点在于孔径是否均匀分布、孔径大小是否均一,已有十多年规 模化生产历史。2016 年起,随着电动车行业补贴中所要求的能量密度门槛持续提升,安 全性需求日益增加,单一湿法基膜难以满足全方面的性能要求(主要是热收缩温度、刺穿 强度要求),迫切需要多重优异性能的隔膜。而涂覆技术本质是改善材料表面性能,已有 数十年规模化生产历史。湿法基膜经涂覆后可以满足锂电池对隔膜的要求(例如基膜 vs 涂覆膜的隔膜失效温度约为 100 vs 200℃),因此在行业需求快速爆发的背景下,从主线 产出的基膜半成品会转送至涂覆线上进行涂覆,最终制成涂覆膜后再送至下游电池厂。
电动产业化进入深水区,在线涂覆实现隔膜环节降本增效。行业各环节头部公司依靠 过去数年行业高速发展下积累的生产经验,不断拓宽能力边界,在生产环节、上下游等进 行一体化以实现降本增效。隔膜的生产环节一体化主要体现在基膜/涂覆设备一体化,作用 在于:1)质量改善,热定型后基膜内应力释放引发变形前涂涂覆,膜面平整性高涂布效 果更加理想,一致性提升明显;省略了离线涂布再次收放卷的工序,有效降低额外过辊引 起的膜面损伤以及异物混入所引发的品质风险。2)降低成本,减少部分涂布人力成本以 及内部涂布用基膜半成品中转等成本,减少离线涂布时产生的穿膜接带损耗及裁边损耗, 提升产品有效利用率。我们预计在线涂覆存在 10%-20%的降本空间。
电解液:双氟磺酸亚胺锂(LiFSI)作为新一代锂盐更契合锂离子电池发展规划。电 池的未来发展方向依然是更高的能量密度以及更宽的工作温度,而当前一代的电池技术锂 离子电池也依然存在提升空间。锂离子电池的性能主要由正、负极以及电解液共同决定, 因此电池性能突破可通过提升电解液性能来实现。目前基于六氟磷酸锂(LiPF6)的有机电 解液存在离子迁移率有限、高温稳定性较差的问题,若采用 LiFSI 作为锂盐的有机电解液 则可大幅弥补电池在上述方面的短板,因此 LiFSI 被视作下一代电解液的核心锂盐。
大圆柱电池: 兼具高能量密度、高功率密度、低成本优点,特斯拉引领,方形和软 包新能源车企转型布局大圆柱车型。4680 电池具备高能量密度、高功率密度、低成本优 点。除一直在使用圆柱电池的特斯拉外,使用方形和软包电池的宝马集团也在官网上宣布, 在 2025 年推出的新平台“Neue Klasse”上使用 46 系大圆柱电池,蔚来、小鹏、比亚迪、 广汽埃安均已申请大圆柱电池相关专利。4680 电池有望提升圆柱电池市场占有率,打开 圆柱电池市场空间天花板。结构件与设备是必选需求,电池材料有可选升级空间。
4680 电池属于电池结构创新下的新技术,因此电池结构上的变化是 4680 电池的必选需求,电 池结构件升级为预镀镍钢壳门槛提升,全极耳结构增加激光相关工序带来设备增量需求; 同时,4680 上搭载的新技术带来的性能升级,有望推动电池材料升级,例如高镍正极材 料、硅基负极、有机涂覆材料需求提升。
一体铸造:技术始于特斯拉 Model Y,赛道进入收获期。2020 年,特斯拉开始采用 一体成型压铸的方式生产 Model Y 后地板总成。2021 年 10 月,特斯拉于柏林工厂开放日 上对公众展示了一体压铸机模具、一体压铸 Model Y前机舱,结构电池包(structural pack) 等核心技术方案,一体压铸应用领域进一步扩充。2022 年 9 月蔚来 ET5 交付,2023 年 1 月极氪 009 交付,蔚来、极氪成为既特斯拉以后第二、第三个大规模量产大型一体压铸结 构件的主机厂。除此之外,我们预计小鹏 G6、问界 M9、理想纯电平台等车型均有望搭载 大型一体化压铸结构件并于年内交付,赛道进入收获期。
我们测算 2022 年 一体化压铸件全球市场空间约为 16 亿元;到 2030 年,我们预计全球主机厂将跟进这一技 术趋势,保守/中性/乐观市场空间依次为 2647/4506/5884 亿元。我们认为,一体压铸是汽 车轻量化中变革的核心关注点,该赛道未来有望复制三电及热管理赛道成长路径,催生出 一批世界级的大市值公司。
钠电池:钠电池与锂电池的工作原理相近,在能量密度需求不高且对成本和安全性较 为敏感的领域应用潜力较大。钠和锂同为 IV 族碱金属元素,两者的物理与化学性质非常 相似。与锂电池相比,钠电池的单位成本更低,安全性更强,但受限于钠元素本身的直径 影响,其能量密度要低于锂离子电池。因此钠离子电池在对能量密度需求不高,但对成本 相对敏感的领域应用潜力更大,如分布式电网储能、两轮车、低速交通工具等。目前,储 能电站主要存在于可再生能源接入、家庭和工业储能、5G 通信基站和数据中心等,低速 交通工具主要包括低速电动车、电动自行车、电动船舶和公共汽车与大巴。
复合集流体:复合集流体具备高安全性、高能量密度、低成本等优势。1)中间层采 用高分子绝缘材料,高分子不容易断裂且具备较强的抗穿刺性,能够有效规避电池内短路 情况及其导致的发热失控与电池自燃,同时由于阻燃配方的加入,复合集流体兼具阻燃功 能,能大幅提高电池的安全性;2)PET/PP 聚酯材料质量较轻,由于材料密度差异,6.5 微米的 PET 复合铜箔对比 4.5 微米纯铜箔减重效果显著,对提高电池能量密度效果明显; 3)聚酯材料生产工艺成熟,单位成本低于铜/铝金属,规模化量产后将具备成本优势。
半固态/固态:降低电解质液体含量将是电池技术未来发展方向。传统锂离子电池一般 采用有机电解液作为电解质,但存在易燃问题,用于大容量存储时有较大的安全隐患。固 态电解质具有阻燃、易封装等优点,且具有较宽的电化学稳定窗口,可与高电压的电极材 料配合使用,提高电池的能量密度。此外,固态电解质具备较高的机械强度,能够有效抑制液态锂金属电池在循环过程中锂枝晶刺穿,使开发具有高能量密度的锂金属电池成为可 能。因此,全固态电解质是锂离子电池理想的发展方向。
半固态电解质将较固态电解质更有望成为下一代动力电解液,2023 年开启批量装车。 半固态电解质技术层面的难度更低,且与现阶段的电解液技术具有衔接性,有望成为下一 代电解液发展趋势。国轩高科、孚能科技等纷纷宣布 2023 年前后半固态电池陆续产业化, 届时半固态电解质需求预计开始逐步上升。国内清陶能源固态电池将在 2023 年应用于上 汽的新款车型中,续航超千公里,赣锋锂业供应赛力斯的固态电池将搭载在纯电 SUV 上, 2023年上市;卫蓝新能源推出单次充电续航 1000公里的混合固液电池将于 2023 年装车, 配套蔚来 ET7。总体来看,2023 年,国内将上市多款固态电池电动汽车,或将成为固态 电池装车量产元年。
凝聚态电池:宁德时代新技术破解“安全 VS 性能”难题。2023 年 4 月 19 日,宁德 时代在上海国际车展上正式发布凝聚态电池,其兼具高比能和高安全性,单体能量密度最 高可达 500Wh/kg。此次发布的凝聚态电池采用高动力仿生凝聚态电解质,构建纳米级别 自适应网络结构,调节链间相互作用力,增强微观结构稳定性的同时,提高电池动力性能, 提升锂离子运输效率,同时融合了高比能正极、新型负极、隔离膜、新工艺等创新技术。
拓展锂电应用边界,具备量产能力。目前宁德时代已参与民用电动载人飞机项目合作 开发,执行航空级标准与测试,满足航空级安全与质量要求,凝聚态电池极大拓展了锂电 池的应用边界,从车、储能、消费电子,拓展至航空领域。同时,宁德时代还将推出凝聚 态电池车规级应用版本,2023 年内即可具备量产能力,将高性能电池应用于新能源汽车。 凝聚态电池的发布与应用,将是锂离子电池材料体系创新的又一里程碑。
锂电金属:锂价迎来阶段性成本支撑,长期锂价仍有下行空间
海外锂价跌势缓慢,对国内形成高溢价。根据 Benchmark Mineral Intelligence 统计 的全球不同地区的锂价数据,截至 2023 年 4 月,北美、欧洲以及日韩三地的碳酸锂价格 仍高达 5.75 万美元/吨,约合 40 万元/吨,远高于国内市场的碳酸锂价格,国内外价差达 到 20 万元/吨。海外市场锂价跌幅较小的原因主要系 2023 年以来海外市场需求保持较强 韧性且海外锂生产商的售价变动频率较国内更低,价格变化存在迟滞效应。
外购高成本锂矿的锂盐企业生产或难以持续。由于国内锂盐企业采购原料种类较多, 不同原料的价格也存在较大差异,锂行业成本曲线呈现出明显的“阶梯式”特征。基于截 至 4 月中旬的锂辉石精矿和锂云母精矿报价,我们测算当前采用以上两种原料生产的碳酸 锂成本分别为 26 万元/吨以及 15 万元/吨,考虑到目前锂价已跌破 20 万元/吨,我们预计 目前采购海外高价锂矿的企业已出现亏损,生产或难以持续。随着锂价继续下探,我们预 计国内外购锂云母矿的冶炼厂也将出现亏损,并将进一步冲击低品位云母矿(一体化)的 成本线。考虑到 2023 年国内云母提锂产能是锂供应增长的重要来源,若上述产能均受到 冲击,锂供应端将出现更大范围的产能出清。
阶段性的锂价支撑位或为 12-15 万元/吨。作为目前影响锂价的边际成本,澳洲锂矿售 价以及国内中低品位云母提锂成本或成为锂价在下跌过程中的有效支撑位。根据我们的测 算,目前采用澳洲高成本的锂辉石精矿以及国内中低品位的锂云母矿作为原料生产碳酸锂 的成本约为 10 万元/吨,若考虑产业链各环节的留存利润,我们测算锂价在 12-15 万元/ 吨区间具备阶段性的成本支撑。即若价格跌破这一区间,则部分高成本的锂辉石和云母提 锂产能将面临永久性退出,行业将实现有效出清。在供应端尚未实现大规模增产的情形下, 锂价或能受益于供应收缩而出现止跌行情。
2023 年全球预计新增锂供应 35 万吨,新增产能集中于下半年释放。2023 年全球锂 供应增长主要来自以下区域:1)澳洲锂矿产能的新投、扩建和产能爬坡,如 Mt Marion、 Wodgina、Finniss 项目等;2)智利和阿根廷的盐湖扩产项目,如 SQM、Livent 以及赣锋 锂业旗下的 Cauchari-Olaroz 盐湖等;3)非洲锂矿项目,如 Bikita、Arcadia 等;4)中国 青海盐湖和宜春云母矿项目。根据我们的测算,上述项目对应的锂产能超过 60 万吨,考 虑各项目的产能爬坡进度以及产能投放不及预期的潜在风险,我们预计 2023 年锂资源端 的季度供应分别为 25.3 万吨、28.2 万吨、32.1 万吨、34.2 万吨。从季度数据可以看出, 下半年锂行业供给增量更加显著,供应端压力逐季增大的态势。
锂电设备:设备厂商海外订单持续高增,静待国内市场需求逐步修复
1-4 月新能源汽车渗透率稳步提升,市场需求逐渐回暖。今年年初,受国内新能源汽 车国家补贴政策退出、市场价格波动等因素影响,市场需求较去年年底有较大幅度下滑。 但随着疫情影响逐步消退,叠加主机厂价格战和区域性消费刺激政策对需求端的刺激,新 能源汽车市场需求呈逐步回升趋势。根据中汽协数据,1-4 月份新能源汽车产销分别完成 229.1 万辆和 222.2 万辆,同比均增长 42.8%,市场占有率达到 27%。其中 1-4 月份新能 源汽车月度销量分别为 40.8/52.5/65.3/63.6 万辆,4 月份渗透率已回升至 29.5%。
一季度锂电设备公司业绩增速明显下降,主要受电池厂商扩产节奏放缓影响。由于电 池厂商前期扩产节奏过快,叠加年初新能源汽车需求大幅下滑,电池厂商进入去库存阶段, 产线开工率低,进而影响上游锂电设备交付。2023 年一季度,先导智能、赢合科技、利 元亨、海目星、联赢激光等核心锂电设备公司收入虽然仍保持增长,但大部分厂商收入增 速大幅下降;同时,净利润端增速下滑也较为明显,先导智能、赢合科技和利元亨的净利 润增速均较 2022 年同期有所下降。
各厂商积极开拓海外市场,加速全球化发展进程。目前先导智能已在全球建立了多个 海外分子公司,为全球知名汽车厂商和电池企业提供装备和服务,市场占有率稳居全球第 一、欧洲第一。2022 年公司全资收购自动化装备制造商 Ontec,建立海外技术能力中心, 成为第一家在欧洲本土建设技术中心的中国锂电装备企业。利元亨在上海设立子公司,作 为国内对外窗口,与德国子公司互相响应,收购波兰工厂、与北美、德国和韩国客户继续 签署了相关锂电设备订单。我们看好受益海外电池产能扩产的先导智能等,建议关注利元 亨。
储能:成本下行,量利同增
储能:碳中和的稳定器
风光产业迅速崛起,储能成为必然选择。碳中和政策推动风光产业快速发展,2022 年全年,我国光伏装机量达 87.41GW,同比+65%;风电装机量达 36.34GW,同比 2021 年-23.6%。我们预计 2025 年风光发电量占比将提升至 16.5%;2030 年全国风光装机规模 超 1200GW。随着风光等清洁能源在发电出力份额中占比提升,风光电力消纳和弃风弃光 问题加剧,催生储能的大规模装机需求,从调峰调频到备电、价差套利,储能将成为新型 电力系统的稳定器,发展储能成为必选选择。
电化学储能潜力最大,磷酸铁锂短期性价比更佳。储能行业技术路线多样,主要分为 分为电化学储能、机械储能、电磁储能三大类型,其中机械储能技术成熟,电化学储能潜 力最大。2021 年以来配套存量集中式风光发电站的相关储能政策频繁出台,考虑自然环 境和响应速度、长期经济性等,电化学储能逐渐成为主要解决方案,其中电池组是储能系 统最主要的构成部分。从全生命周期的角度看,锂离子电池显现出明显的成本优势,磷酸 铁锂短期性价比更佳;钠硫电池尚未形成成熟产业链,但其有望成为成本较低的技术种类。
全球复盘:禀赋各异,产业政策助力储能市场
储能成为必选项成为全球共识,各国因地制宜制订政策。从全球市场来看,储能是实 现“碳中和”、能源结构转型的必经之路。在各地区能源结构、社会经济水平、电力基建 与电力市场完善程度的分化下,各地区出台了因地制宜的产业政策提高储能供给质量、提 升储能经济性、激发储能需求,从而推动了储能市场的发展。
美国电网老旧消纳能力差,政策驱动表前储能迅猛增长。美国“风光”占比持续提升, 2021 年风电光伏装机量占比已达 16.2%,电网系统区域化且设备老旧,新能源消纳问题 催生发电侧和电网侧储能需求。美国储能政策主要依靠目标规划、补贴税优等政策提高企 业投资意愿,表前侧新增装机迅猛增长。美国 2022 年电化学储能总计新增装机 4.8GW/ 12.2GWh,其中表前储能占 84%;工商业储能约占 4%;户用储能约占 12%。2018-2022 年美国表前储能新增装机年化增速达到 79%、工商业约 25.8%、户用约 106%。
德国电网稳定性强,户用光伏配储占主导。德国清洁能源转型较早,2021 年风电光 伏发电量占比为 29.5%,而德国电网稳定性位居世界第二位,对调峰调频等辅助服务需求 小。户用光伏配储是德国储能的最大应用场景,主要缘于户用电价居高不下产生经济性需 求,因此德国政策也重点着力于补贴户用侧储能。德国 2020 年电化学储能总计新增装机 711MW,户用储能对户用光伏的渗透率为 23.5%,未来增长空间仍然较大。
中国能源转型+独立催生储能需求,政策支撑全产业链健康发展。我国风光占比较低 但发展迅速,强制配储政策、电力供需错配问题催生储能需求。我国储能政策一方面在供 需两端的全产业链发力,推动储能技术不断发展,实现规模提升,成本下降;另一方面逐 步建立健全储能参与电力市场的市场机制与价格机制,一些行业最关心的问题逐渐有了答 案,使储能逐渐呈现经济性,实现快速、健康发展。
空间测算:2025 年储能电池出货量 500GWh,对应 2022-2025 年 CAGR +63%.全球电化学储能市场累计投入规模突破 40GW,中国市场增速高于全球。根据 CNESA 统计的数据,2017-2022 年全球电化学储能市场累计装机规模分别为 2.9/6.6/9.5/14.2/24.4 /43.1GW,同比增速分别为 45%/126%/44%/50%/72%/76%,年均复合增速为 71.3%; 2017-2022 年中国电化学储能市场累计装机规模分别为 0.4/1.1/1.7/3.3/5.6/12.8GW,同比 增速分别为 45%/175%/59%/91%/70%/130%,年均复合增速为 101%,高于全球平均增 速,2022 年新增规模突破 7GW。
预计 2022-2025 年全球储能电池出货量年复合增速约 57%,增速较快。受益于应用 场景丰富叠加终端需求快速增长,2022 年全球储能电池出货量约为 159.3GWh(同比 +104%),我们预计 2025 年全球储能电池出货量有望达到 500GWh,2022-2025 年复合 增速 56.7%,行业未来空间大,增速快。
成本下行,储能有望量利同增
2022 年锂价维持高位,储能成本居高,盈利能力有限。2023 年以来,锂价出现大幅 回调,并于 2023 年 4 月下旬开始企稳并回升,为电池降本做出较大贡献,详见前述基于 碳酸锂价格波动的磷酸铁锂电芯成本测算。以下我们从家储、工商业、大储三个方面讨论 储能的降价降本与盈利能力提升。
户储方面:能源结构转型是户储增长的底层驱动力。根据 GGII,2022 年国内与全球 新增电化学储能装机 7.2GW/18.7GW,分别同比+215%/+83.2%,依然保持较高增速,并 未因锂源价格高企、能源价格回调、俄乌冲突逐步放缓造成需求增速大幅下滑的情况。我 们认为,户储发展的底层驱动力是能源结构的转型,在新能源电力设备的高确定性发展下, 户用储能装机量及渗透率会进一步提升,叠加欧洲能源价格存在波动风险、非洲等欠发达 地区需要稳定电力供应等因素,我们预计 2023 年全球户储装机仍然将保持高增速。
成本与价格优化带来的装机经济性提升是长期驱动力,若电池成本下降 30%,对应系 统装机价格降低 12.6%。户用储能的装机需求以家庭电力供应为主,其装机量需求将直接 受装机价格影响,基于我们的电池成本测算结果,分析储能系统价格随电池成本下降的变 化,核心假设为:①以 2022 年平均铁锂电池测算成本 764 元/kWh 为基准,假设此时电池 成本占储能系统成本的 60%;②电池成本变化时,储能系统其他成本保持不变;③考虑初 始状态下储能系统毛利率 30%,对应毛利润 546 元/kWh,并假设其在电池成本降低过程 中毛利润保持不变。 据此我们测算得,电池成本每下降 5%,储能系统装机价格对应下降 2.1%,考虑 2023 年锂原材料假设,预计储能电池成本降低 30%时,储能系统装机价格降低 12.6%,装机价 格的下降将有效刺激户储装机量的提升。
工商业储能方面:随着电池成本下行,工商业储能盈利有望增厚。为验证工商业储能 项目的经济性以及电池成本对项目盈利的影响,我们对其具体数据进行测算和分析。 项目成本拆分:我们假设工商业储能项目的单位储能初始投资为 2 元/Wh,其中:电 池基准成本为 1.15 元/Wh,占比 57.5%;BMS 为 0.15 元/Wh,占比 7.5%;EMS 为 0.075 元/Wh,占比 3.75%;集装箱为 0.15 元/Wh,占比 7.5%;PCS 为 0.15 元/Wh,占比 7.5%; 变压器为 0.075 元/Wh,占比 3.75%;EPC 为 0.2 元/Wh,占比 10%;人工为 0.05 元/Wh, 占比 2.5%。
运营模式:分时电价机制下部分省市可实现两充两放。近年来部分省份将午间时段从 “平段”调整为“低谷”时段,山东甚至将正午时段设置为“深谷”时段。而浙江、湖北、 湖南、上海、安徽、广东、海南等省市的分时电价每天设置了两个高峰段,如广东省每日 10:00-12:00、14:00-19:00 为高峰段。每天凌晨在 0:00-8:00 低谷时段执行充电,在 10:00- 12:00 高峰时段放电;然后在 12:00-14:00 平段充电,在 14:00-19:00 高峰时段放电,在 19:00-24:00 平段充电。
当存在两个高峰段时,即可用工商业储能系统在谷时/平时充电, 并分别于两个高峰段放电,实现每天两充两放,进而提升储能系统的利用率、缩短成本回 收期。我们假设储能设备每天进行两次充放电,考虑工厂休息及设备检修,假设储能设备 每年两充两放 330 天,平均每天充放次数 1.83 次,每次放电时长 2 小时,运营年限为 9 年。 经济性测算:根据我们测算,在储能系统项目容量为 1kWh,循环寿命 5500 次,平 均峰谷价差 0.6 元/KWh,项目寿命期为 9 年的情况下,其 IRR 可达 17.7%,预计约 5 年 可以收回投资。
电池成本敏感性测算:储能电池成本降低 30%,内部收益率增长 9.1%。对于以上测 算,我们考虑电池成本降低对应内部收益率 IRR 的敏感性变化,假设电池初始成本为 1150 元/kWh,对应内部收益率 17.7%,当电池成本下降,内部收益率随之增长,当电池成本降 至 800 元/kWh(即降低 30%)时,内部收益率增长至 26.8%,相比原值提升 9.1pcts,经 济性与盈利能力提升显著。
电站储能方面:短期看电池成本下行,大储项目盈利修复。基于我们的测算,上游锂 价企稳后,2023 年铁锂电芯成本有望较 2022 年降低 30%,对应储能系统成本降低 18%, 短期内锂价下调与企稳带来的电池成本的下行,将有效修复大储项目的盈利能力。 长期看大储系统整体降本确定性高。长期来看,随着生产商的规模效应逐渐显现,原 材料价格企稳,储能行业趋于成熟,除电池成本外,PCS、系统集成、人工成本等均具有 明确的下降趋势。根据 BNEF 预测,到 2030 年,电站大型储能系统成本将降至 1086 元/kWh, 相较于 2022 年系统成本降低 35.5%,预计将为大型储能项目带来更多盈利空间。
充电桩:政策与需求共振,全球充电桩迎来加速建设期
充电桩:政策引导+新能源汽车渗透率提升,充电桩行业快速发展
政策端:纳入“新基建”,引导充电桩行业快速发展.国家层面陆续出台一系列政策,引导充电桩行业快速发展。随着新能源汽车行业的快 速发展,对充电基础设施进行适度超前的规划布局显得愈发重要,我国从 2015 年开始陆 续出台一系列政策,大力推进充电基础设施建设。2020 年政府工作报告提出,为推广新 能源汽车,将充电桩纳入“新基建”,开启了充电桩的新基建阶段。2022 年 1 月 10 日, 国家发改委等十部门联合印发《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实 施意见》,明确到“十四五”末,我国将形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础 设施体系,能够满足超过 2000 万辆电动汽车充电需求。
需求端:新能源汽车渗透率持续突破,车桩比逐渐下降
需求高景气,新能源汽车渗透率不断突破。2020 年以来,中国新能源汽车市场逐渐 从政策驱动转化为市场驱动,伴随着产业链发展逐步成熟,新技术不断进步,新车型供给 不断增加,消费者对新能源汽车的认可度不断提升,新能源汽车市场需求持续保持高景气 度。2021/2022 年 1-10 月,我国新能源汽车销量分别为 351/527 万辆,同比+165%/+109%, 保持高速增长。新能源汽车渗透率也不断突破新高,2022 年 10 月,中国新能源汽车单月 渗透率达到 28.5%。
充电桩保有量持续提升,车桩比逐渐下降。作为新能源汽车的配套基础设施,充电桩 数量随着新能源汽车保有量的提升而不断增加。车桩比是指新能源汽车保有量与充电桩保 有量之比,是衡量充电桩能否满足新能源汽车充电需求的指标,车桩比越低,代表充电桩 供给更加充分,新能源汽车充电更加便利。截至 2022 年 9 月,我国新能源汽车保有量达 1149 万辆,充电桩保有量达 448.8 万台,车桩比为 2.56,较 2015 年的 11.6 实现大幅下 降。
海外:欧美充电桩建设缺口较大,未来几年将迎加速建设期
欧洲:电动化趋势持续推进,充电桩增速明显滞后,公共车桩比较高。据我们测算, 2020/2021 年欧洲新能源汽车保有量分别为 246/437 万辆,同比+77.3%/+48.0%;根据 IEA 数据,欧洲 2020/2021 年公共充电桩保有量分别为 27/36 万台,同比+29.2%/+29.9%,增 速明显低于新能源汽车保有量增速。据此测算,欧洲 2020/2021 年公共车桩比分别为 9.0/ 12.3,处于较高水平。
市场空间:预计2025年全球市场空间超千亿元,欧美地区增速更快
预计到 2025 年全球充电桩市场空间超千亿元。考虑到不同市场的新能源汽车销量情 况以及充电桩的建设进度,我们对中国、欧洲和美国市场充电桩行业空间进行测算,预计 到 2025 年中国/欧洲/美国充电桩市场规模分别有望达到 608 亿元/36 亿美元/28 亿美元, 2022-25 年 CAGR 分别为 37%/41%/75%。考虑汇率换算后,预计 2025 年全球充电桩市 场规模超千亿元。
充电模块:受益公共直流桩建设加速,重点关注新技术迭代
直流充电设备的“心脏”,起到电能控制和转换作用,成本占比达 50%。充电模块应 用于直流充电设备中,是实现整流、逆变、滤波等功率变换的基本单元,主要作用是将电 网中的交流电转换为可供电池充电的直流电。充电模块性能直接影响直流充电设备的整体性能,同时关系到充电安全等问题,是新能源汽车直流充电设备的核心部件,被誉为直流 充电设备的“心脏”。充电模块上游主要是芯片、功率器件、PCB 等各类元器件,下游是 直流充电桩设备制造商、运营商及车企等。从直流充电桩成本构成来看,充电模块成本占 比能达到 50%。
我们预计到 2027 年,全球充电模块市场空间约 549 亿元,对应 2022-2027 年 CAGR 达 45%。主要假设如下:1)公共直流桩平均充电功率:大功率趋势下,假设直流充电桩 充电功率每年提升 10%,预计 2023/2027 年公共直流桩平均充电功率为 166/244KW。2) 充电模块单 W 价格:国内市场,伴随技术进步和规模效应提升,假设充电模块单 W 价格 逐年下降,降幅逐年趋缓,预计 2023/2027 年单 W 价格为 0.12/0.08 元;海外市场原材料、 人工、制造成本高于国内,预计单 W 价格约为国内市场的 2 倍。
竞争格局:大浪淘沙,供给集中
多年竞争带来行业出清,充电模块玩家数量有限。与下游充电桩制造商和运营商不同, 目前充电模块行业玩家数量有限。根据第一电动网资讯,经历过去几年的激烈竞争,行业 逐渐出清,充电模块供应商从 2015 年底的接近 40 家,到目前还活跃在市场的只有 10 家 左右。行业格局初定,头部企业市占率较高。根据车桩新媒体统计数据,从 2022 年包括自 供型和外供型充电模块企业在内的竞争格局来看,英飞源是行业龙头,市占率达 34%,行 业 CR5 超 80%。若只看外供型(扣除公司自用和公司股东采购部分)为主的充电模块市 场,英飞源市占率更高,接近 50%。
未来趋势:品质要求进一步提升,海外市场突破带来盈利弹性
大功率充电趋势下,充电模块品质要求进一步提升 。直流充电设备的快充能力是通过大电流和高压化来实现大功率的电能输出,这对充电 模块的性能提出了更高的要求。随着电压和功率等级的提升,充电模块的电力电子功率变 换电路拓扑、嵌入式软件控制算法、高频磁性元件设计、大功率散热结构设计等方面的难 度也随之提高,同时也要保证其安全性和可靠性,对充电模块厂商提出了新的要求,进一 步提高了充电模块的技术门槛。
率先通过海外认证企业有望享受高弹性增长。 海外充电模块毛利率显著高于国内。从优优绿能披露的招股书数据来看,相较于内销, 公司外销毛利率更高,2019-2022H1 公司外销毛利率水平分别为 49.64%/49.48%/46.25% /43.36%,较内销分别高 22.38/25.16/26.29/21.15pcts。从营收占比来看,公司 2022H1 外销收入占比已达 43.0%,外销占比提升可以显著带来公司整体毛利率水平提升。国内充电模块企业加速海外市场认证。目前,主要充电模块企业正在加速进行海外市 场相关标准认证,如:英飞源 2018 年模块产品取得 CE、UL、KC 认证;通合科技已获得 欧盟 CE 认证,美国 UL 标准认证正在进行中;优优绿能已完成欧标、美标等标准认证, 产品已大规模供应海外市场。
充电运营:竞争壁垒清晰,充电桩利用率提升加速盈利拐点到来
新能源汽车保有量和单车带电量提升,带来充电运营服务市场规模提升。根据 GGII 数据,2020-2022 年我国新能源乘用车单车电池装机量分别为 46.1/47.3/51.4kWh,有显 著提升,主要受长续航需求驱动所致。目前,充电运营商的主要收入来源于充电电费和服 务费两部分,均和充电电量呈正比,因此,随着新能源汽车保有量和单车带电量的逐步提 升,充电运服务收入规模有望得到大幅增长。行业空间:预计到 2027 年充电运营市场空间达 2981 亿元,对应 2022-27 年 CAGR 达 48%。我们对充电运营行业市场空间进行测算,核心假设条件如下: 1)新能源汽车渗透率持续提升,假设 2023-2027 年新能源汽车销量分别为 900/1140 /1560/2028/2535 万辆,增速分别为 31%/27%/37%/30%/25%。
2)伴随新能源汽车销量逐渐提升,新能源汽车保有量也随之增长,假设 2023-2027 年新能源汽车保有量分别为 2010/2889/4068/5596/7331 万辆,增速分别为 53%/44%/41% /38%/31%。 3)考虑未来电池技术进步带来的能量密度提升,进而提升单车带电量,根据 GGII 数 据,2022 年中国新能源汽车单车带电量约 47kWh,假设 2023 年开始每年提升 5%。 4)考虑目前新能源汽车充电次数和用户使用频率相关,谨慎假设约一周充电一次, 一年充电次数约 52 次。 5)基于目前行业收费标准,谨慎假设充电电费和服务费单价分别为 0.8/0.5 元/kWh。基于上述假设,我们预测到 2027 年,中国充电运营市场行业空间(电费+服务费)规 模达 2981 亿元,对应 2022-2027 年 CAGR 达 48%。
竞争壁垒:资金、场地、电网容量、数据资源构筑壁垒,龙头运营商优势显著
充电运营行业主要存在资金、物理场地、电网容量、数据资源四大主要壁垒,龙头企 业先发优势、规模优势显著,且难以被新进入者追赶,有望在行业竞争中持续保持的领先 优势。
行业格局:三类参与主体,马太效应显著
充电运营商主要有三类参与主体:资产型、第三方和车企。中国的公共充电运营服务 商主要可分为三类:一是以特来电、星星充电为代表的资产型运营商,专注于自有资产运 营,并与其他运营商和第三方平台开展合作,以实现用户端的流量互补;二是以能链智电、 快电为代表的第三方充电服务商,通过第三方充电网络连接用户及资产型充电运营商;三 是以特斯拉、蔚来为代表的车企充电运营商,为自有车主提供公共充电服务。
行业马太效应显著,头部运营商地位难撼动。从总量上看,基于中国充电联盟统计的 数据,国内公共充电运营商行业马太效应显著,呈现高度集中状态,2019-2023 年 2 月, 行业 CR5 分别为 81.5%/83.9%/77.8%/69.8%/70.2%,CR10 分别为 93.3%/92.7%/89.2%/ 86.3%/86.6%;特来电、星星充电、云快充、国家电网等运营商充电桩运营市占率排名靠 前,龙头特来电、星星充电市占率在 20%左右,地位保持稳定。集中度趋于稳定且集中, 头部运营商地位难被撼动。
后“跑马圈地”时代,充电运营商的核心看点在哪里? 看点一:“共建共享”打造轻资产运营模式,缓解前期资金投入压力。考虑到充电桩建设属于重资产、长周期投资,为了缓解前期资金投入压力,部分运营 商创新推出“合伙人”模式。运营商通过招募拥有充电站建设所需资源(场地、设备、资 金等)的集团或个人共同进行充电站的建设运营,实现社会资源的合理分配和利益共享。 与独立建桩运营相比,合伙人模式可以减少自有资金投资充电场站的比例,由重资产改为 轻资产运营,运营商更多专注于充电场站的运营和维护等工作。
看点二:软硬件升级叠加分时收费策略,充电利用率逐步提升。柔性充电堆解决单桩功率固化问题,灵活分配充电功率,提升设备利用率。近年来柔性充电堆被视为是充电桩的一大重要技术升级,根据深圳市市场监督管理局2017年发布的《电动汽车柔性充电堆技术要求》技术标准定义,柔性充电堆是“将电动汽车充电站 全部或部分充电模块集中在一起,通过功率分配单元按电动汽车实际需要充电功率对充电 模块进行动态分配,并可集成站级监控系统,对充电设备、配电设备及辅助设备进行集中 控制,可为多辆电动汽车同时充电的系统”。
头部运营商功率灵活分配及柔性充电相关技术较为成熟。以行业龙头运营商特来电为 例,其群充电产品将所有功率模块集中在充电箱变中,已可形成最大 1600kW 的功率池, 采用独创的 PDU(Power Distribution Unit)功率分配方案,实现单模块颗粒度功率调用, 在当前公共场站满足多车辆、多功率同等需求情况下,群充设备通过功率共享,提升了模 块利用率。星星充电的“北斗”二代 360KW 分体式直流充电系统将整桩功率统一管控, 单枪最高输出功率达 360Kw,通过按需分配、整体最优、灵活定制原则,使整体充电效率 提升 10%,实现运营效率的提升。
分时充电电价收费策略有望调节用户需求,提升充电桩时间利用率。导致公共充电桩 时间利用率低下的一个重要原因在于供给有限的情况下,用户的充电需求在时间维度上的 分布不均,通常,白天 10-15 点和 18-21 点两个时间段是充电高峰,夜晚 23 点—早上 7 点是充电低谷,其他时间段充电需求较为缓和。因此,经常出现充电高峰时间段排队等待、 充电低谷时间段无人问津现象,使充电桩不能得以充分利用。
充电运营商时间利用率各有差异,预计部分头部企业已跨过盈亏平衡点。基于中国充 电联盟 2023 年 2 月份披露的各运营商充电桩保有量、总功率和充电量数据,我们测算了 部分充电运营商的充电时间利益效率。根据测算结果来看,小桔充电 2 月的平均充电时间 利用率超过 10%,达到 11.6%,处于最高水平;头部运营商特来电、星星充电的时间利用 率分别为 8.4%和 9.3%;云快充、南方电网充电时间利用率偏低,分别为 5.7%、3.2%。 根据前文我们对充电桩盈利模型的测算,我们预计头部充电运营商中如特来电、星星充电、 小桔充电等今年以来在某些充电需求较为旺盛的月份已跨过盈亏平衡点。
看点三:光储充一体化系统优势显著,峰谷套利提升充电运营商盈利能力“光储充”一体化系统优势显著。“光储充”一体化系统是由光伏发电、储能、充电集成一体、互相协调支撑的绿色充电模式,其工作原理是利用光伏发电,余电由储能设备存储,共同承担供电充电任务。“光储充”一体化系统的核心优势在于:峰谷套利、降低企业运营成本:在电价较低的谷期利用储能装置存储电能,在用 电高峰期使用存储好的电能,避免直接大规模使用高价的电网电能,可以降低企 业运营成本,实现峰谷电价套利;减少对电网冲击:随着新能源汽车保有量的提升以及超级快充的普及,大功率充 电对充电设施的供电容量要求越来越高,对现有充电网体系带来巨大冲击,“光储充”系统可利用光伏发电、自发自用,成为对电网的有益补充。
“光储充”系统经济性逐渐显现,未来有望加速推广应用。限制“光储充”系统大 规模推广应用的因素主要是经济性问题,前期由于电池成本较高、循环性能较差、峰谷价 差较小等因素,导致“光储充”系统前期投入大、盈利模式差,因而经济性不高。近年来, 随着电池技术的进步,循环次数逐渐提升、电池成本不断下降,叠加分时电价政策的推广 提升各地工商业和大工业电价峰谷价差,“光储充”系统的经济性将得到进一步提升,未 来有望得到加速推广。
看点四:车网互动,有序充电、V2G 助力充电运营商向资源聚合商角色蜕变 车网互动是指电动汽车通过充电桩与电网进行能量和信息的互动,按能量流向可分为 有序充电和双向充放电(V2G)。 有序充电可以缓解电网压力,实现削峰填谷。无序充电即随时、随地、随机进行充电, 当大量电动汽车在电网负荷高峰时段集中充电时,对电网系统将带来巨大压力。根据国网 能源研究院预测,电动汽车无序充电将导致 2030 年和 2035 年电网峰值负荷可能增加 12%~13.1%。这既满足用户充电需求,又提升了配电网设备和发电设备的利用率,降低 了电网和发电设备的投资。
充电运营商是优质的资源聚合商。和工业园区、商业楼宇等负荷侧资源相比,充电行 为的调节可以通过有序充电和 V2G 技术加以实现,因此,电动汽车是一种较为优质的负 荷资源,因而服务电动车充电的充电运营商成为天然的负荷资源聚合商。未来,充电运营 商有望通过整合零散的电动车负荷资源,按照电力市场需求灵活参与电力现货市场交易、 辅助服务等,增加盈利来源。针对不同充电场景灵活调度,参与电力市场交易增加盈利空间。通过筛选合适的电动 车和充电站类型,充电运营商聚合可调度资源参与电力现货市场、需求响应市场、旋转备 用市场交易,增加自身盈利空间。一般,用车行为规律、充电需求较大的电动车类型是较 为优质的可调控资源,运营商通过优化充电时间和充电量,可以获取较大的盈利弹性。
机器人:政策加码大厂入局产业趋势明确,产业早期关注“硬件先行”逻辑
特斯拉机器人持续快速迭代,引领产业趋势
近两年特斯拉机器人快速迭代彰显研发实力,引领产业趋势。2021 年 8 月 19 日,特 斯拉在 AI Day 上首次公布人形机器人项目计划。根据 2022 AI DAY 中披露的细节,人形 机器人的开发平台在年初的 2 月就已经制造完成,耗时仅 6 个月,并在随后的 4 月、8 月 分别实现了行走和手臂摇摆动作的能力。不到半年后的 2022 年 9 月 30 日,Optimus 机器 人原型机在 2022 AI Day 首秀,相比开发平台有了许多新的改变。
2023 年 3 月 1 日的投 资者日上,特斯拉展示了 Optimus 四处走动、拧螺丝等工作能力。5 月 16 日,特斯拉 2023 年股东大会上,视频展示了 Optimus 人形机器人最新进展,包括捡起物品、环境发现和记 忆,基于 AI 模仿人类动作,能完成分类物品的复杂任务。特斯拉机器人取得全方位进展, 运动控制能力持续进化,AI 能力大幅提升。马斯克在特斯拉股东大会上提到,预测人形机 器人需求将达 100 亿台,远超汽车,如果机器人与人的比例为 2:1,需求将达到 200 亿台。
特斯拉人形机器人诞生顺应当前人口形势的变化。自 2017 年起,我国出生人口和自 然增长率开启了双重下跌,2022 年更是出现了近 61 年来首次出现人口负增长,同时老龄 人口数和老龄化率连续多年保持上升,即将进入中度老龄化社会;放眼全球范围,人口总 数已由高增长向低增长阶段过渡,且老龄化进程加速。特斯拉人形机器人自立项之初就以 替代人类劳动为目的,再加上设计中坚持以低成本、高可靠性和高通用性为导向,未来或 将在工业、服务业等多个领域发挥重要作用,帮助人类解决人口老龄化、劳动力短缺等问 题。
目前机器人处于导入期,科技巨头与家电厂商纷纷入局。一是汽车大厂如特斯拉,利 用造车技术优势赋能机器人制造;二是纯机器人公司,以波士顿动力等为代表;三是三星、 腾讯等科技巨头从产品、技术、投资各方面加速布局机器人赛道;四是美的、海尔等家电 厂商基于自身技术积累和渠道便利向机器人方向发展。
大厂入局:大模型迭代加速机器人落地,大厂持续加注机器人或为大势所趋
多模态大模型快速迭代,利好机器人商业化落地进程。微软研究院发布“发布“模型 快速 for Robotics”论文,提出了将 ChatGPT 用于机器人应用程序的框架,旨在推动 ChatGPT 与机器人败合,谷歌推出 PaLM-E 模型积极探索其在现实世界场景中的更多应 用,如家庭、工业机器人。AI 的不断发展将提升机器人的智能化水平,人机交互能力与自 主运动能力,加速机器人商业化落地。
小米投资设立北京小米机器人技术有限公司,持续加注机器人领域。4 月 21 日,小 米在北京投资设立北京小米机器人技术有限公司,其经营范围包含智能机器人的研发、人 工智能行业应用系统集成服务、人工智能基础资源与技术平台、微特电机及组件制造等。 该公司由小米通讯技术有限公司间接全资控股。小米在国内布局版图不断扩大,从 CyberDog(仿生机器狗),再到 Cyberone(仿生机器人),持续加注在机器人领域的研发 和创新,持续加注在机器人领域的研发和创新。
腾讯展示灵巧手,可自主适应不同场景灵活操作。Robotics X 在此前推出多模态四足 机器人 Max 和轮腿式机器人 Ollie 的基础上,4 月 25 日发布自研机器人灵巧手“TRX-Hand” 和机械臂“TRX-Arm”。灵巧手 TRX-Hand 拥有像人手一样灵活的操作能力,可适应不同 场景,灵活规划动作,自主完成“操作”。未来,腾讯将继续进行机器人前沿技术升级迭 代,推动机器人技术在养老护理、居家服务等领域落地应用。
阿里将大模型接入工业机器人。4 月 28 日,在第六届数字中国建设峰会上,阿里 CEO 张勇透露:阿里云工程师正在实验将千问大模型接入工业机器人,在钉钉对话框输入一句 人类语言,即可远程指挥机器人工作。基于深厚技术积果与过往成功商业化经验,科技企 业进军机器人产业为大势所趋。同时,阿里云已宣布启动“通义千问伙伴计划”,将优先 为千问伙伴提供大模型领域的技术、服务与产品支持,共同推动大模型在不同行业的应用, 已有超 20 万企业用户申请接入千问测试。
OpenAI 投资 x1 人形机器人。OpenAI 牵头,联合老虎基金与挪威投资者财团投资人 形机器人公司 1X 2350 万美金,进军机器人行业。当地时间 2023 年 3 月 23 日,挪威人 形机器人公司 1X Technologies(前称为 Halodi Robotics)宣布在 OpenAI 领投的 A2 轮融 资中筹集了 2350 万美元。1X 原名为 Halodi Robotics,成立于 2014 年,生产能够模仿人 类动作和行为的机器人,公司共有 60 多人。1X 称其宗旨是创造具有实际应用价值的机器 人,以增加全球劳动力。根据财联社,1X 打算利用这笔资金来加大其即将推出的双足机 器人模型 NEO 的研发力度,以及在挪威和北美大规模生产其首款商用机器人 EVE。
英伟达提出人工智能下一个浪潮将是具身智能。在 ITF World 2023 半导体大会上, 黄仁勋表示,人工智能的下一个浪潮将是具身智能(embodied AI),即能理解、推理、并 与物理世界互动的智能系统。同时,他也介绍了英伟达的多模态具身智能系统 Nvidia VIMA, 其能在视觉文本提示的指导下,执行复杂任务、获取概念、理解边界、甚至模拟物理学, 这也标志着 AI 能力的一大显著进步。具身智能指的是智能体通过与环境产生交互后,通过 自身的学习,产生对于客观世界的理解和改造能力。
谷歌发布新的通用大语言模型 PaLM 2,Chatgpt 迎来竞争对手。5 月 10 日周三举行 的谷歌年度开发者大会 Google I/O 2023 上,谷歌亮出了人工智能(AI)领域开发的最新 成果。和此前媒体曝光的消息一致,本次谷歌正式发布新的通用大语言模型 PaLM 2。PaLM 2 是驱动 AI 机器人 Bard 的模型的升级版,可以生成多种文本回应用户。谷歌称,它可以 使用 100 种语言,擅长数学、软件开发、语言翻译推理和自然语言生成。同时,谷歌发布, 旗下产品广泛应用 AI 技术的功能,从文档等各种协作工具、到电邮、搜索、云等各种服务 一网打尽,让新型大模型支持的 AI 功能在各种产品中全面结合。
机器人发展“硬件先行”,重点关注运动与传感两领域
机器人产业早期“硬件先行”,重点关注运动与传感两大领域。 复盘智能手机的发展 历程,其前期主要由硬件技术进步推动,而随着设备性能提升和功能增加,给内容和应用 的创新带来更多可能,最终驱动智能手机进入应用生态发展阶段。机器人目前类似智能手 机发展的初期,具备“硬件先行”趋势,具备核心零部件生产技术,拥有快速布局及优质 客户资源的企业能率先享受行业 0-1 红利。我们建议目前应重点关注传感器与驱动器两大 领域。传感器领域可分为内部传感器方向的位置与角度传感器等,外部传感器方向的物体 识别、接近觉、距离、听觉、触觉、力觉传感器等。运动领域重点关注驱动器核心组成部 件如电机、伺服系统、减速器、丝杠等方向。
热管理:热泵渗透率快速提升,电池热管理成为新增长点
热泵空调逐步取代纯 PTC,提升电动车续航里程。PTC 加热采用 PTC 加热丝将电力 转化为热量,再由鼓风机将热风送进乘员舱,低温制热效果好,但电能消耗高。热泵加热 通过冷媒在车外通过换热器吸热,并将热量带入车内的方式给车内供暖,相比于 PTC 加 热方式,电能消耗低,可大幅提升电动车续航里程,但其在低温环境下制热效果较差。以 Model 3 为例,相比于 PTC 加热方式,热泵空调的百公里平均电耗降低 2.2-2.5kwh,假设 电池容量为 50kWh,可增加约 35km 的续航里程,提升幅度为 14%。
热泵车型年销售量快速增长,渗透率持续提升。2013 年之前,几乎全部车型以 PTC 加热器为主;2013 年日本电装(Denso)在雷诺 Zoe 和日产 LEAF 搭载;直至 2018 年, 大众、奥迪、宝马等多款国际品牌均实现搭载热泵车型的量产;2018 后,外国车企热泵 车型进一步渗透,上汽、比亚迪等国内车企竞相追赶,研发升级热管理系统。近年来,国 内外汽车品牌推出多款热泵车型,热泵车型销量快速增长,渗透率进一步提高。2021 年 热泵车型年度销量 184 万辆,同比+120%,渗透率 2.26%,同比接近+1.4pcts。2022 年 热泵车型年度销量持续增长,接近 317 万辆,同比+72%;实现渗透率 30.10%,同比+2.9pcts。
热泵发展趋势明确,国内龙头发力组件集成。特斯拉热管理通过四通阀、集成式储液 罐、热泵系统和八通阀等技术创新,实现结构集成,不断提升系统能量利用效率。国内各 个车厂竞相追赶,向类似特斯拉所采用的集成式热管理系统迭代。热泵系统取代 PTC 趋 势明确,热管理集成成为新能源汽车行业发展共识,国内汽车零部件企业纷纷发力热管理 嘴贱集成领域产品研发生产。三花智控大力发展集成化组件,供货逐渐从单品向集成供应 转变;腾龙股份凭借二氧化碳热泵系统管理阀组集成模块产品,获得大众汽车 MEB 平台 订单,同时,公司募集资金,拟新建新能源汽车热管理集成模块及核心零部件项目;飞龙 股份在 2022 年成为国内某知名新能源车企某项目集成热管理模块供应商。各个公司加大 研发力度,持续推进热管理集成产品与技术的研发。
快充增加电池发热量,电池热管理成为下一个发展重点。快充时需要对电新提前加热, 电池发热量增大。但是温度太高将会加剧电芯的老化,因此需要热管理系统保证电芯处于 合理温度范围内,对电池热管理提出更高的要求。国内市场以方形电池为主,从端冷向面 冷升级,以扩大散热面积,升级电池热管理效果。主流的方案是在电池包下方铺设冷板, 通过界面导热材料将电芯中的热量导至冷板,实现冷却。宁德时代最新发布的麒麟电池中,将隔热垫、是冷板、横纵梁整合为一体,冷板从水平放置变为类似特斯拉冷却管的竖直、 间隔放置,换热面积扩大 4 倍,支持 4C 快充,同时起到冷却与支撑作用。电池热管理将 成为下一个新的行业发展重点领域。
三花智控向机器人领域延申,其将成为公司第三增长曲线。公司积极布局机器人产业, 重点聚焦仿生机器人机电执行器业务,机电执行器是仿生机器人的核心部件,主要由伺服 电机、减速机构和编码器组成。2023 年,公司与苏州绿的谐波签署战略合作框架协议, 于公司墨西哥工业园成立合资公司,进行谐波减速器相关产品的研发与生产销售,预计未 来一段时间内将实现量产节奏。谐波减速器与公司的电机和一体化关节总裁业务构建出完 整产业链,为公司建立强势产业链地位,同时凭借公司在电子膨胀阈和热管理总成积攒的 特斯拉等龙头客户资源与渠道优势,机器人核心部件业务将成公司第三利润贡献点。
银轮股份布局 AI 热管理领域,培育战略性盈利增长点。人工智能(AI)进入快速发 展阶段,底层数据中心算力大幅提升,带来芯片发热量几何倍数增长,液冷技术是目前解 决数据中心散热问题的最佳方案。公司自 2021 年开始提前布局 AI 数据中心领域,热换器、 冷凝器、空冷器等核心产品通用性较高,目前已经切入 AI 热管理领域,公司数据中心冷却 系统经过多年研发已经取得重大进展。此外,公司持续推进数据咨询你冷却技术与产品研 发,基于公司换热技术,开发移动式数据中心热管理系统,项目已经完成首轮系统样机试 制。随着数据中心 pue 下降需求持续提升,AI 热管理领域将成为公司新的盈利增长点。