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成本和技术成为三电系统发展重中之重

2021-01-22 浏览次数:2,710 次 中国汽车报网

“新能源汽车补贴退坡和特斯拉电动汽车降价,引起人们对2021年新能源汽车及其三电系统发展问题的热议。记者带着这样的问题深入调查获悉:新能源汽车市场正在从政策导向向市场导向转变;在新能源汽车市场从政策导向向市场导向转变过程中,降低成本和突破关键技术难关,成为今后三电系统行业的重中之重。”

近来,汽车行业被“氛围组”带动得颇不平静。2020年最后一天,国家财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展和改革委员会联合发布了《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴的通知》(简称《通知》)。紧接着,在2021年第一天,特斯拉中国产Model Y降价引起热议。

2020年,全球汽车产业遭到疫情重创,中国新能源汽车市场的表现却“出乎意料”。作为区别于传统燃油车最核心的技术,新能源汽车三电(电池、电机、电控)技术获得新发展。

我国新能源汽车电池生产已经领先全球,电机已经实现本土化替代,电控绝缘栅双极晶体管(IGBT)却严重依赖进口。在新能源汽车市场从政策导向向市场导向转变过程中,降低三电系统成本以及突破关键技术难关是三电系统行业重中之重。

■三电系统产业成为“受益方”

根据《通知》,2021年新能源汽车补贴在2020年的基础上退坡20%,从2021年1月1日起正式实施。中国汽车工程学会名誉理事长、中国汽车人才研究会名誉理事长付于武表示,补贴退坡对新能源汽车市场影响不是很大。他认为,2020年新能源汽车市场已经发生了质的改变;2021年,新能源汽车市场对价格和补贴的敏感度以及对补贴的依赖度都已经大幅降低,以市场为主的新能源汽车市场时代已经来到。正如恒大研究院发布的《中国新能源汽车发展报告2020:资本市场大爆发》(简称《报告》)中所说,中国新能源汽车行业正在经历一场深刻的供给侧变革,疫情犹如一场洗礼,激发了新能源汽车市场化原动力,并获得了全球资本市场认可。

不可否认,在我国新能源汽车市场大力发展过程中,从来不缺“搅局者”。2021年第一天,国产Model Y长续航版33.99万元起售,相比此前官网上的进口车标价下降了14.81万元;高性能版36.99万元起售,相比此前官网上的进口车价格下降了16.51万元;高达30%左右的降幅,比当年Model 3国产后的降幅还要大。特斯拉此次降价超过了消费者预期,降价公布10小时内,订单数就超过了10万辆,更是出现了消费者排队、官网瘫痪、门店通宵营业等火热场景。

新能源汽车市场正在逐步从政策导向向市场导向转变,补贴退坡更是见证了新能源汽车产业链的韧性。根据财通证券的行业研究报告,2021年新能源汽车市场有望继续高歌猛进。鉴于降价给特斯拉销售带来的火热现象,本土产业链上的宁德时代、拓普集团、旭升股份、均胜电子、凌云股份等面临着新的发展机遇,双环传动、宁波华翔、世运电路等特斯拉新的配套企业有获得很大的发展机会。

“降价之后,特斯拉Model Y价格还是很高。一辆特斯拉Model Y的价格可能等于10辆五菱宏光MINI EV的价格。”全国乘用车市场信息联席会(以下简称“乘联会”)秘书长崔东树在接受《中国汽车报》记者采访时表示,年初补贴退坡和特斯拉降价双重变动,对新能源汽车三电系统不会产生大的影响。究其原因,他表示,特斯拉价格下降,对三电系统的价格没有形成挤压效果;其次,新能源汽车补贴退坡,但在动力电池能量密度或续驶里程等涉及补贴的指标上没有变化。

■三电系统降成本是关键

虽然外界变化没有撼动三电系统的根基,但其自身还有需要克服的弱点。崔东树表示,三电系统发展,受新能源汽车市场化的影响更大一些。在新的一年,三电系统核心任务之一便是降低成本。五菱宏光MINI EV成为2020年度爆款车型,月销量甚至突破了两万辆。这直接带动了整个行业对低成本产品需求的进一步加大。

记者了解到,“三电”系统占有电动汽车成本的一半,这一半中近80%的比重由动力电池占据。因此,补贴逐步下降甚至退出,降低三电系统成本成为电动汽车企业重中之重。

新能源汽车行业独立研究员曹广平在接受《中国汽车报》记者采访时表示,补贴退坡以后,中国新能源汽车行业由政策驱动引导转变为市场驱动主导,在市场竞争中适逢特斯拉产品热销及降价,都对中国新能源汽车三电产业造成市场竞争和成本压力。

上海一家以新能源汽车核心零部件生产为主营业务的企业电驱动产品广泛配套于新能源汽车行业,其负责人表示企业当前处境比较尴尬。“我们企业处在电驱动产业链承上启下的位置,上游供应商的利润比我们企业的利润高,下游整车企业又不断要求我们企业降低成本。”他说,“新能源汽车行业发展前景非常广阔。希望产业链可以进一步整合,大家共同把成本降下来,让中游企业也能赚到钱。”

其实,这样的企业不在少数。补贴退坡,电机、电控等零部件企业一方面需要承受来自整车企业的降价压力,另一方面需要承担原材料上涨、核心零部件依赖进口等成本压力。在这双重压力下,电机、电控企业必须想办法谋求发展,实现降本增效。江西精骏电控技术有限公司常务副总经理王长江也表示,新能源汽车产业链不是一两家企业能做成的事情,做齐做全产品需要大家共同努力。

■磷酸铁锂装机量有望提升

根据恒大研究院的《报告》,近年来,我国动力电池技术取得巨大进步,尤其是电池系统能量密度和材料体系改善显著。记者了解到,根据工信部推荐目录的统计,2017年第一批纯电动乘用车型电池系统的平均能量密度为104.3Wh/kg,2020年第7批纯电动乘用车型电池系统的平均能量密度为152.6Wh/kg。这也就意味着三年半时间内电池平均能量密度提升了46.3%,极大地缓解了人们对纯电动乘用车续驶里程的焦虑。

2021年1月13日,韩国分析机构SNE Research发布了2020年全球动力电池市场最新统计数据:2020年全球动力电池在电动汽车上的装机量达137GWh,同比增长17%。宁德时代已经连续四年动力电池装机量全球居首。2020年,宁德时代动力电池装机量为34GWh,市场份额为24.82%,同比增长了2%;LG新能源以31GWh的装机量位居全球第二,市场份额为22.63%;松下以25GWh的装机量位居全球第三。其中,2020年全球动力电池在电动汽车上的装机量Top 9企业中,中国企业占了5家,分别为宁德时代、比亚迪、AESC(远景能源)、国轩高科、中航锂电。因此,在三电系统里,我国动力电池已经实现了全球领先。

值得注意的是,根据SNE Research发布的数据,2020年上半年磷酸铁锂装机量的份额为4.0%,相比2019年基本保持稳定,没有出现进一步下滑。对此,有行业人士表示,主要原因在于三元材料尤其是高镍体系仍面临着安全问题。曹广平也表示,随着补贴退坡和特斯拉降价,动力电池有望回归到铁锂材料体系,进一步增强动力电池的安全性。一直以来,磷酸铁锂电池正在通过各种途径提升能量密度。此前,在国轩高科第十届科技大会暨供应商大会上,国轩高科工程研究总院常务副院长徐兴无表示,磷酸铁锂电芯能量密度已经在去年底达到210Wh/kg,今年的目标是230Wh/kg。

磷酸铁锂具有低成本优势,也给其在2021年的增长埋下了伏笔。崔东树告诉记者,五菱宏光、长安等整车企业都会有低成本动力电池产品需求,将会进一步促使动力电池降低成本。不过,曹广平也说,磷酸铁锂电池装机量回升,可能会暂时掩盖国内动力电池企业同外资企业之间的差距。他表示,在国际市场上,动力电池仍然在朝高镍少钴方向发展,固态电池产业化正在初见端倪。

■电机和电控影响整车市场走向

根据《新能源汽车产业发展规划(2021~2035)》,动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术组成的“三横”成为零部件产业未来发展的重要赛道。有业界人士表示,在新能源汽车补贴逐步退坡的政策驱动下,动力总成成本、重量下降的压力将逐步向上传导至电机、电控产品厂商,因此,电机电控发展在很大程度上影响着新能源汽车市场走向。

根据相关数据显示,2020上半年,我国新能源乘用车电机合计配套量为34.9万套,其中配套数量前10家企业分别为比亚迪、特斯拉、蔚然动力、大众汽车、博格华纳、北汽新能源、采埃孚、方正电机、上海电驱动、联合电子。本土厂商在这前10名中占有6家,合计占比38.2%。此外,2020年上半年,我国新能源乘用车电控合计配套量是34.9万套,配套量前10家企业分别是特斯拉、比亚迪、联合汽车电子、汇川技术、蔚然动力、北汽新能源、BOSCH、上海电驱动、博格华纳、德尔福。其中,本土厂商在这前10名中占有6家,合计占比51.8%。正如恒大研究院的《报告》显示,在国内自主电机方面,技术水平在持续提升,永磁同步电机实现100%配套,本土企业和外资厂商平分市场。

据了解,中国新能源汽车电机市场总体规模还不大,却比传统电机行业要求更高;尤其是新能源汽车驱动电性能要求远远超过传统电机。作为取代传统汽车发动机角色的新能源汽车驱动电机碍于车辆的空间及价格限制,为达到高效率、高舒适性、高可靠性、低噪声、高转速、高功率密度,必须使用强制水冷结构等技术,但又必须降低成本。因此,新能源汽车驱动电机行业门坎比传统汽车发动机行业更高。

崔东树认为,除了降低成本以外,实现自主化以及提升技术水平是2021年电机电控行业另一个核心重点。他表示,尤其是确保电控安全,需要付出更多努力。

曹广平认为,补贴退坡和特斯拉降价对电机电控的利好主要体现是:纯电动汽车产品的市场竞争使得五菱宏光MINI EV、欧拉等小型低成本低速电动汽车产业兴起,电控电机也在逐渐向小型化发展。不过,他认为,从全球市场来说,电驱动系统正在向高速、碳化硅等方向发展,在受到市场引导之时,国内电机电控行业发展还需关注并跟上国际潮流。

■核心零部件国产化是关键

降低电机系统和电控系统成本的方式主要有三种:一是通过集成度高的电驱动总成来降低系统总重,从而提高功率密度,降低成本;二是通过部分组件非金属化降低系统重量和成本,包括转动枢轴、支撑组件等,采用耐磨非金属材料进行替代,或通过结构设计对包括电机极槽比、齿槽比与裂比等进行多重优化,从而提高单台电机材料用量;三是实现核心零部件国产化。

新能源汽车电机驱动系统主要由驱动电机和电机控制器两个部分构成。从电机驱动系统的产业价值链来说,驱动电机和电机控制器所占的成本之比大致相同。不过,当前国内在电机、电控领域的自主化程度仍远落后于电池,部分电机电控核心组件仍不具备完全自主生产能力,具备系统完整知识产权的整车企业和零部件企业仍是少数。此外,国内电力电子技术起步较晚,使得国内电机控制器的功率密度同国外相比也存在较大差距。

业内专家认为,驱动电机在新能源汽车、节能汽车、汽车制造三个领域都是很重要的组成部分。“十三五重点研发计划”指出,电机控制器发展目标是实现功率倍增,到2025年基于碳化硅器件功率密度达32~36kW/L,这部分主要涉及驱动电机、电力电子、电驱动总成和电机控制器等。

电机控制器是新能源汽车上连接电池与电机的电能转换单元,电机控制器不仅影响整车性能,其成本占比也高达5%,是新能源汽车极其重要的部分。其组成可进一步细分成IGBT、驱动板、微控制器、冷却系统等。其中,IGBT是电控核心关键零部件,起着功率转换的作用,而且成本占比接近50%;人们一般将IGBT模块比作汽车动力系统的“CPU”。恒大研究院《报告》显示,电控系统控制器供应商本土占据优势,核心零部件IGBT基本被发达国家企业垄断。当前,我国电机控制器技术相对落后,主要原因在于核心零部件IGBT高度依赖进口。正如崔东树所说,2021年,电机系统、电控系统核心零部件实现自主可控是关键。

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