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新能源汽车驶上快车道,将带动哪些赛道起飞?

2022-03-22 16:13:01

作者:长江商学院    责编:张健

伴随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池产业迎来了巨大的发展机遇,预计2030年全球的动力电池市场规模将超过3000GWh,是2020年全球装机量的20倍以上。可以预见未来中国动力电池产业会出现几家对全球新能源汽车供应链有着巨大影响力的大型跨国企业。传统燃油车的零部件数量高达10万个,仅发动机就需要1万多个零部件;而电动汽车总零件数量约1万个,仅为燃油车的十分之一。新能源汽车的发展深刻的影响着很多相关产业,会促生一些全新的赛道:  如动力电池及其上游产业;

新能源汽车的发展在中国和全球达成碳中和的路径中扮演着重要的角色,新能源汽车从十年前全球总销量几万辆的水平,发展到2021年全球销量近650万辆,取得年化57%的复合增长,仅中国市场的销量就达到了352万辆。

近两年新能源汽车的发展速度明显加快:

如欧洲市场的新能源汽车渗透率从2019的3.6%提升至2021年上半年的14%;

中国乘用车新车市场的新能源渗透率近几个月都在20%左右,而2021年以前该数据从来没有达到过10%;

新能源发展相对较慢的美日市场也明显提速,美国的渗透率从2019年的1.9%提升至21年上半年的3.2%。

结合各国政府的新能源规划和主要车企的电动化时间表,我们预计2030年主要市场的新能源渗透率可能会达到40%至50%的水平,至2050年左右基本完成新能源汽车对传统燃油车的替代。

新能源汽车发展的猛烈势头从相关公司在资本市场上的火热表现可见一斑。

领头羊特斯拉市值一度超过1万亿美元,超过丰田、大众、通用、现代、福特、宝马这6家老牌车企之和;

中国的造车新势力蔚小理三家市值合计一度超千亿美元;

而动力电池领域的龙头宁德时代市值也已超过了中石油。

这些强烈的对比告诉我们新能源汽车的时代已经无可置疑的来临,并且蕴含着巨大的商业价值。

汽车产业具有长链条、大生态的特点,比如宝马在全球有分布在70余个国家的12000余家供应商;下游的销售维保方面,中国有近3万家4S店和超过30万家的维修保养公司,就业人口近300万人。

所以新能源汽车的发展不光影响着造车行业本身,对其上下游产业链、相关生态都有着深远的影响,也带来了许多新的“赛道”机会。我们的研究发现主要有五个:

第一大赛道

动力电池产业井喷式的发展

新能源汽车发展拉动的最直接的“赛道”是动力电池产业。动力电池在新能源汽车的成本结构中占比约40%左右(对于中低端车),是决定汽车性能和综合成本的核心因素。

新能源汽车取得现在高速发展的大好局面,最直接的原因是新能源汽车成本的下降和性能的提升取得了相对传统汽车的市场竞争力,而新能源汽车的性能提升、成本下降主要是由电池的技术进步和规模制造驱动的。从整个行业的平均水平来看,过去10年电芯能量密度大约翻了3倍,成本下降了近90%。

伴随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池产业迎来了巨大的发展机遇,预计2030年全球的动力电池市场规模将超过3000GWh,是2020年全球装机量的20倍以上。

此外,动力电池企业还有一个巨大的发展驱动——来自于储能的需求。伴随着能源供给端的结构调整(光伏、风能等占比不断提高),储能产业也迎来了巨大的发展机遇。我们预计2030年全球储能市场对电池的需求在1000GWh左右。

动力电池产业本身也是一个很大的产业生态,其崛起又拉动了很多相关的小“赛道”:

从电池生态链最上游的锂钴镍矿产资源、磷化工到正负极材料、隔膜、电解液领域再到设备制造、电池回收等相关产业。

中国动力电池产业的发展令人振奋,在全球范围内有着顶级的竞争力:

近两年中国企业的出货量能占全球一半左右;

中国动力电池产业有着全球最完善的产业链,如2021年中国企业在负极材料和电解液领域占全球的市场份额均达86%,不过在最上游的矿产资源方面对外依存度还比较高,这对产业的未来发展可能是一个挑战;

近两年宁德时代、国轩高科等头部的中国动力电池企业已经走出国门在海外布局建厂。

可以预见未来中国动力电池产业会出现几家对全球新能源汽车供应链有着巨大影响力的大型跨国企业。

第二大赛道

新能源汽车进入战国时代

新能源汽车的发展深刻的影响了“造车”这个赛道。

近些年我们见证了特斯拉的快速崛起,从一个门外汉成为汽车业巨头;

我们看到中国的蔚来、理想、小鹏、威马等造车新势力和埃安、极狐、岚图、极氪等独立运营品牌以及美国的Lucid、Rivian等新公司富有活力的成长;

看到华为这种科技公司以某种极具野心的方式跨界切入造车领域。

这是传统汽车制造业从未发生过的局面。

传统燃油车的结构相对复杂,技术门槛高、专利壁垒厚,发动机、变速箱、底盘技术、整车安全性能等交织的技术/工程难题共同构建了很高的行业进入门槛。

此外,燃油车的销售、维保养模式具有一定的网络效应,这也令小型企业很难参与竞争。

以美国市场为例,从汽车行业诞生到二十世纪70年代日本车进入美国市场之前,美国三大汽车公司通用、福特、克莱斯勒一直占据着80%以上的市场份额。特斯拉诞生之前,几乎没有新的汽车公司可以在汽车市场挑战成功。

新能源汽车把发动机、变速箱、油箱变成动力电池、电机和电控系统,大幅降低了汽车制造的复杂度。

比如汽车发动机的活动部件数有2000余个,而电机只有20个左右。

这种转换也令传统巨头的专利、知识积累的价值大打折扣。

造车门槛的降低对汽车行业的竞争格局有着深刻的影响,燃油车时代稳固的市场格局面临重新洗牌,电动车时代汽车品牌将会百花齐放。

一个证据是虽然头部的电动车企增长普遍非常迅速,但从2019年至2021年上半年,全球前十新能源汽车企的市占率反而从63.2%降至了56.7%。

在百花齐放的过程中新势力、旧势力都有机会,新势力车企往往具有互联网产品思维,在产品架构上也没有历史包袱,在科技感、智能化方面往往有大胆的尝试和亮点;传统车企虽然普遍在电动化、智能化上起步较晚,但到现在也基本都看清了形势,普遍规划投入大量的资源进行转型。

比如大众计划未来5年总共投资1590亿欧元,其中890亿欧元用于软件和电动汽车等技术,在2030年将纯电动车型提升到50%,到2040年实现全面电动化丰田宣布到2030年将投资约700亿美元用于电气化技术开发和设备投资,其中50%投资在纯电动领域。

造车门槛的降低也给中国车企带来了弯道超车的历史性机遇。由于中国的产业政策支持,中国的新能源汽车市场和产业都得到了先发优势,这种先发优势的价值是巨大的。

现在中国有全球最大的新能源汽车市场、多家有特点的新势力或传统车企支持的新能源造车企业、全球最完善的动力电池产业链、华为和百度等提供智能化基础设施的本土巨头。我们相信在这些优势相结合下,中国的新能源汽车企业未来大有可为。

第三大赛道

汽车的电子化/软件化是个大趋势

除了电动化,汽车的电子化、软件化是新能源汽车发展的另一个大趋势。

在上世纪70年代,软件和电子系统在汽车成本中的占比仅为3.6%,到2020年这一比值则高达35%。

相比于燃油车复杂的机械系统和电控系统配合,电动车由电池、电机、电控组成的“三电”系统使得车辆的控制逻辑更加简单,信号的传输更加便捷,对电压和电流的控制也更加灵敏,天然的比燃油车更匹配汽车电子化、软件化的发展。

对于一辆新能源汽车,汽车电气架构中最主要的是车辆控制系统、智能驾驶系统和智能座舱系统。

车辆控制系统负责底盘驱动、制动以及车辆安全,指挥汽车完成基本的行驶功能;

智能驾驶系统和智能座舱系统则专注于实现汽车与运行环境、汽车与人之间的智能交互,支持汽车从单纯的交通工具向智能移动终端升级。

所有这些系统,都需要靠芯片、软件、算法等结合来实现功能。

从电子硬件角度,汽车已经被武装成一台“计算机”。

以华为的汽车产品规划为例,一辆新能源汽车需要用到多种芯片:麒麟芯片(SOC)、昇腾芯片(AI)、鲲鹏芯片(CPU)、巴龙(5G)和众多电子元件上的MCUs(微控制单元)芯片。

不同芯片是为了满足汽车驾驶、控制、娱乐所需要的越来越多元的计算需求,其中最重要的一类计算需求是处理汽车上配置的越来越多的摄像头、传感器收集的大量数据。

比如2021年新发布的蔚来ET7,自动驾驶域控制器内部除了配备4颗英伟达Orin SoC,还同时配备了33个高精度传感器:1个激光雷达、5个毫米波雷达、12个超声波传感器及11个高清摄像头。

据估算未来对于L4等级的自动驾驶,一辆汽车每秒需要处理的数据量高达40.8亿字节,换算一下大约等于9台iPhone 12的算力。这带来了巨大的硬件市场空间,预计2030年汽车芯片的市场规模增长将达到1150亿美元,约占到整个芯片市场的11%。

从软件角度,汽车已经是高度软件化的产物。汽车芯片提供了算力,需要软件、算法把这些算力的价值发挥出来。

现代高端汽车车载系统所需的代码行数高达1亿行,相比之下波音787所用代码行数仅为650万,F-35战斗机仅为2400万。

随着汽车的智能化,车辆控制系统需要更敏捷的反应和控制能力,智能驾驶系统需要更为精准安全的算法,智能座舱系统需要支持多样化的应用与服务,从这个角度上,汽车确实在变得越来越“软”。

这也是为什么一些从互联网跨界造车的“新势力”取得了不错的成绩,因为这些公司有很强的软件开发能力;另一方面,软件能力可能也正是传统车企最大的短板,软件化/智能化转型对于传统车企的挑战不低于电动化转型带来的挑战。

第四大赛道

自动驾驶的逐渐成熟

自动驾驶是随着新能源汽车发展而对人类的出行交通带来重大变革的一个重要赛道。

为了“驾驶”,整个社会付出了大量的人力、时间、金钱成本。

中国驾照持有者数量约为4.1亿人,假设每人学车和练车花100个小时,这些时间加起来就是460年;

假设驾照持有人平均每人每年花50个小时开车,按中国最新人均工资测算,相当于全社会浪费了8600亿元的产出;

中国约有近300万出租车司机,3000万以上的网约车司机,3000万以上的货车司机,大量的人力作为专业驾驶员;

在物流成本中司机的成本要占到10%。

林林总总的数据,都能看出来一旦驾驶自动化,会降低多少社会成本。

据测算,以五年运营周期记,自动驾驶出租车可相比网约车运营成本共计低约33万;

根据另一组测算,美国社会如果自动驾驶渗透率达到10%,全社会每年能够节省377亿美元;

假设自动驾驶汽车超过90%,美国每年能够节省4471亿美元社会成本。

自动驾驶不光是节省了司机的人力成本,对社会资源和交通效率也会有明显的提升,比如改善拥堵和事故发生率。

2021年第三季度,特斯拉Autopilot自动辅助驾驶技术参与的驾驶活动中,平均每800万公里行驶里程发生一起碰撞事故,同期美国境内车辆平均每78万公里行驶里程即发生一起交通事故,安全水平高了10倍有余。

可以预计,随着自动驾驶技术的发展,这种优势会不断的放大。

据预测,全球具备L3级别及以上自动驾驶车辆出货量有望从2020年的3.2万辆增长到2024年的86.3万辆,年化增长128%。

与此同时,自动驾驶已经开始在无人驾驶出租车、无人配送车以及长途货物运输等场景开始落地应用。

如国内的百度、安途、滴滴、文远之行、小马智行等均已推出无人驾驶打车业务,步入试运营阶段。

第五大赛道

汽车生态系统正发生翻天覆地的变化

最后一个赛道是除了以上四点,新能源汽车的发展对汽车生态系统带来的其它重要变化。

上游的能源供给在从石油变成电力;

汽车的补能方式相应的在从加油变成了充电、换电,产生了充电桩、换电站、电池回收等新兴产业。

下游的汽车销售与服务方式也在发生变革。

作为新能源汽车补能方式的主流,近几年充电桩数量保持了持续高增长,截至2021年底,全国充电基础设施保有量达261.7万台,过去5年复合增速达65.3%。车桩比则从2015年的7.8:1下降到了2021年的3:1。

随着新能源汽车加速渗透及车桩比的降低,预计到2025年,我国充电桩市场规模将达2500亿元。充电技术水平也在持续发展,据各主流车企的规划,在2025年前后能实现800V快充,每次充电时间可以达到接近于燃油车加油的效率。

与此同时,我国换电站数量也在快速增长,截至2021年底为1298座(其中蔚来777座),同比增长134%。

由于现阶段充电桩依然存在充电耗时较长、对土地、电网要求较高等问题,换电模式凭借其便捷性与之形成场景互补,同时配套的电池租用商业模式降低了用户的初始购车成本。

随着蔚来、北汽、东风等整车厂的路线选择及宁德时代等电池企业标准化方案的发布,换电市场有望迎来高速增长,有机构预计2025年国内换电站将突破2万座,运营市场规模有望达2600亿元。

动力电池的寿命一般是5-8年,电池回收可以将退役后的电池材料提取出来二次利用。随着新能源汽车的普及,未来“退役潮”的来临,会让电池回收变得愈发重要。

据机构预测,2020年我国退役的动力电池约为20万吨,但2025年将快速增长到78万吨。截至2021年9月,全国共有171家动力电池回收企业,在各地建立了9985个电池回收据点。

国内的新能源企业中,已有不少企业建立回收利用一体化的工厂,比如作为宁德时代、国轩高科等。

新能源汽车的发展也令汽车的销售和服务市场发生巨大的变化。

一方面,电动化使得汽车零部件大幅减少,维修保养的需求降低。

传统燃油车的零部件数量高达10万个,仅发动机就需要1万多个零部件;而电动汽车总零件数量约1万个,仅为燃油车的十分之一。

与传统燃料汽车相比,电动汽车零部件数量更少,无需更换机油,无需管理发动机等,因此也较少发生机械部件故障,服务接触点减少。

据估测,与同样车龄的燃油汽车相比,电动汽车的售后维保支出会减少多达40%。而传统4S店60%的利润来源于维修服务,显然新能源汽车要求汽车后市场做出商业模式的调整。

另一方面,智能化/软件化在改变汽车的维护和升级方式,很多的性能优化和问题修正可以通过远程软件升级(OTA)的方式进行。

一个典型的例子是特斯拉Model 3推出后存在刹车距离过长的问题,传统上解决类似问题的方案通常是大规模召回或是通过4S店对零部件进行更换。

然而特斯拉的工程师通过OTA的方式对系统进行了升级,制动刹车距离缩短了6米,大幅提升了行车时的安全性,在几天之内便解决了这一问题。

所以我们能看到造车新势力往往配置了更轻便的销售服务网络,随着传统车企的电动化转型,其销售服务网络势必也需要做出模式的优化。

正在发生的新能源革命是一场可以比肩互联网革命的全球历史性大变革,新能源革命是解决全球变暖这一人类生存发展重大挑战的主要手段。而新能源汽车的发展在整个新能源革命中扮演重要的角色。

新能源汽车的发展深刻的影响着很多相关产业,会促生一些全新的赛道:

如动力电池及其上游产业;

会改变一些赛道的竞争格局和商业逻辑:如造车本身和汽车后市场;

会和一些赛道互相促进,共同发展:如汽车的电子化、软件化到自动驾驶。

新能源汽车的发展和其所影响的这些赛道将会在未来几十年内都是全球经济发展的主线之一,是全球达到碳中和目标的重要手段,也是中国汽车产业及相关产业链弯道超车、崛起若干有全球影响力企业的重大机遇,也影响着我们每个人的日常生活。

(作者为长江商学院会计与金融学教授)

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