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新能源汽车核心部件市场发展现状分析:
(1)新能源汽车的充电类型:充电是新能源汽车能量补充的主要方式。新能源汽车充电存在多种不同的划分标准和维度,包括充电电流、充电地点、充电桩安装方式等。
①按照充电电流划分情况:按照充电电流划分,新能源汽车充电主要包括交流电充电和直流电充电两种,一是当新能源汽车使用交流电充电时,由于动力电池输入端口要求为直流电,需使用车载充电机将交流电转换为直流电;二是当新能源汽车使用直流电充电时,直流电可直接适配动力电池输入端口,此时无需使用车载充电机。
在按照充电电流类型划分方面,新能源汽车交流电充电和直流电充电的不同方式各有优缺点,其对比情况主要如下:
根据上表,交流充电由于充电设施具有占地面积小、布点灵活,配电要求低、安全性高等优点,且占据了日常充电场景的绝大多数;直流充电则占地面积大,建设成本较高,而且配电要求高,需要大型变压器,一般应用于高速服务区快充站、公交车和出租车集中充电站等专用充电站场景。
在使用时间和对电网的影响方面,新能源汽车交流充电有利于充分发挥新能源汽车移动储能特性,实现对配电网负荷的优化调整,合理利用谷期容量,降低峰期负荷,减少配电网容量的配置。其中,新能源汽车交流充电方式可在夜间停驶状态时进行充电,可降低白天用电负荷,有利于电网削峰填谷,是“车-桩-网”良性互动的重要体现。根据国家电网、自然资源保护协会于2018年7月发布的《电动汽车发展对配电网影响及效益分析》,电动汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的负荷紧张,电动汽车充电时间的叠加或负荷高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。由于已有的公共配电网和用户侧配电设施在当年建设时没有考虑电动汽车充电需求,电动汽车的发展使得部分地区的局部配电网产生了增容改造的需求。电动汽车充电设施属于大功率、非线性负荷的设备,且布局分散,会产生很高的谐波电流和冲击电压,给电网公司配电侧管理带来了较大挑战。综上,“车-桩-网”互动能够发挥电动汽车移动储能特性,实现削峰填谷,消纳新能源,减少对配电网供电服务、增容改造的影响提高经济、社会、环境效益。
②按照充电地点划分:按照充电地点划分,新能源汽车充电主要包括公共充电桩充电和私人充电桩充电两种。其中,公共充电桩充电是指建设在公共停车场的停车位上提供公共充电服务的充电方式,私人充电桩充电是指建设在个人自有车位为私人用户使用的充电方式。
目前,在国内新能源汽车充电市场中,公共充电桩主要采用直流充电和交流充电两种方式,而私人充电桩则主要采用交流充电方式,具体情况如下:
中金企信国际咨询公布的《全球及中国新能源汽车核心部件市场现状分析及发展趋势预测报告(2023版)》
(2)新能源汽车充电桩建设情况:
①新能源汽车充电桩保有量较新能源汽车保有量获得了更快的发展:充电问题被认为是新能源汽车推广的“最后一公里”,对于推广发展新能源汽车电动汽车至关重要。完善充电基础设施建设有助于缓解消费者对新能源汽车的里程焦虑,有利于支持扩大新能源汽车消费。
2015年,国家发展改革委、国家能源局等多部门联合发布《电动汽车充电基础设施发展规划(2015-2020年)》,指出了明确的新能源汽车充电基础设施建设发展目标,提出加快建设适度超前、布局合理、功能完善的充电基础设施体系。
2020年5月,《2020年政府工作报告》将充电基础设施正式纳入七大“新基建”产业之一。2022年1月,国家发展改革委、国家能源局等多部门联合印发了《国家发展改革委等部门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》,要求新建居住社区要确保固定车位100%建设充电设施或预留安装条件,同时国内新能源汽车补能市场已基本明确了充电为主、换电为辅的补能格局,按要求到“十四五”末,我国电动汽车充电保障能力进一步提升,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2,000万辆电动汽车充电需求。
近年来,随着我国新能源汽车市场快速发展,保有量迅速增长,新能源汽车充电需求不断增大,同时受益于前述国家支持和鼓励政策,充电桩建设保有量也呈快速上升趋势。根据中国汽车工业协会,截至2022年6月末,全国新能源汽车保有量达到1001万辆,较2018年末保有量261万辆的基础上增长至2.84倍。
根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA),截至2022年6月,全国新能源汽车充电桩保有量达到391.80万台,较2018年末保有量77.68万台的基础上增长4.04倍。
②我国新能源汽车充电桩主要为交流充电桩:鉴于交流充电桩占据了日常生活、工作的绝大多数场景,我国新能源汽车充电桩主要为交流充电桩。
根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(EVCIPA),2018-2022年6月期间,交流充电桩(包括私人充电桩和公共交流充电桩)保有量占全国充电桩保有量的比例分别为85.85%、82.36%、81.59%、82.02%和83.02%近年来,交流充电桩在全国充电桩保有量中的占比总体保持较高的水平,达到80%以上,且呈现较为稳定的状态。根据中国充电联盟数据,截至2022年6月末,我国交流桩保有量为325.30万台,直流桩保有量为66.50万台。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,我国将构建“慢充普遍覆盖、快充(换电)网络化部署来满足不同充电需求”的立体充电体系,预计到2035年,我国将建成慢充桩端口达到1.5亿端以上(含自有桩及公用桩)、公共快充端口含(专用车辆域)达到146万端,支撑1.5亿辆以上的车辆充电运行。
(3)新能源汽车核心部件市场规模:
①整车配备交流充电装置是新能源汽车的行业惯例:基于交流充电与直流充电的特征对比、全国充电桩保有量以交流充电桩为主的建设发展现状以及国家产业政策规划情况等因素考虑,交流充电在可预见的未来仍然是最常用的充电方式,直流充电场景的占比相对较小。
目前,新能源汽车配备车载充电机、车载电源集成产品等交流充电装置是行业惯例,主要考虑因素包括以下几个方面:一是交流充电桩在全国充电桩保有量中的占比总体保持较高的水平,达到80%以上,且呈现较为稳定的状态。
二是根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,我国将构建“慢充普遍覆盖、快充(换电)网络化部署来满足不同充电需求”的立体充电体系。
三是汽车作为运输工具的充电用电行为具有一定的随机性,在使用过程中用户日常既可能面对直流充电设施,也可能仅面对交流充电设施,也可能面临应急状态下的逆变用电需求,整车配备交流充电装置能够更好的满足用户充电多样性、便利性以及逆变功能等需求。
②车载电源产品和电驱系统产品的市场空间:作为新能源汽车的核心部件,车载充电机、车载DC/DC变换器等车载电源产品以及电机控制器、驱动电机、减速机等电驱系统产品,直接受益于新能源汽车市场的快速扩容。
根据中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高估计,我国新能源汽车销量2025年将在750-950万辆之间,2030年在1700-2000万辆之间。
基于整车配备交流充电装置是新能源汽车的行业惯例的情形考虑,按照车载电源集成产品2,200元/台测算,预计到2030年中国车载电源产品市场规模为374亿元-418亿元。
电驱系统产品是新能源汽车的必要且核心零部件,按照电驱三合一总成产品8000元/台测算,预计到2030年中国电驱系统产品市场规模为1360-1520亿元。
(4)新能源汽车核心部件具有广阔的发展空间:中国新能源汽车核心部件具有广阔的市场空间,主要是受益于中国新能源汽车产销规模持续增长、新能源汽车国产化“弯道超车”的历史机遇、造车新势力崛起带来的供应链机遇、新能源汽车外资龙头厂商在境内设厂带来的供应链机遇等因素。
①中国新能源汽车产销规模持续增长:受益于国家战略、产业政策推动、整车厂商对新能源汽车的布局与创新、新能源汽车智能化发展、消费者对新能源汽车的接受度不断提高等因素,中国新能源汽车产销规模持续增长,具有广阔的市场空间,并将带动新能源汽车核心部件市场的发展。
②新能源汽车国产化“弯道超车”的历史机遇:在传统燃油汽车领域,相较于欧美日韩,我国汽车及汽车零部件产业仍然处于落后状态,主要原因是我国汽车工业起步较晚,技术积累相对薄弱,在市场换技术的过程中未能实现技术和品牌突破。在传统汽车的发动机、变速箱和电子控制单元等核心零部件领域,我国自主品牌在与全球汽车巨头及其配套零部件供应商的竞争中难以胜出。
在国家战略和政策的有力支持下,我国新能源汽车产业高速发展,逐步实现了“弯道超车”。在政策方面,补贴政策的退坡和“双积分”政策的出台,标志着我国新能源汽车产业从政策驱动转型为市场驱动,而对比同期世界各地,我国在政策周期上领先于其他海外发达国家。按照2022年最新补贴政策,国内每台新能源汽车补贴在12600元左右,约等于2000美元,对比欧洲六七千欧元的补贴、美国希望将7500美元的税收优惠加码到12500美元,表明中国市场对补贴的依赖大幅度降低,市场化竞争能力取得显著进展。整车市场中,自主品牌比亚迪、上汽通用五菱、上汽集团的销量分别列居2021年全球厂商销量排名中第2、3、7名,自主品牌比亚迪、理想汽车和长安汽车的6个车型入围2021年全球车型销量排名前十。在核心零部件方面,国内厂商在电池、电驱系统、车载电源等众多领域均实现强大的竞争优势。在动力电池领域,代表企业宁德时代已处于国际领先地位。在车载电源领域,根据中金企信统计数据,2021年市场份额排名前十的境内厂商包括威迈斯、弗迪动力、富特科技、铁城科技、欣锐科技、英搏尔、华为等,合计份额达74.5%。综上,随着市场规模的不断扩大,国内厂商将充分利用技术积累、客户优势、成本优势等本土优势,发展成为国际领先的新能源汽车核心部件制造商,巩固并扩大“弯道超车”优势。
③造车新势力崛起带来的供应链机遇:在新能源汽车快速渗透的过程中,特斯拉、蔚来、小鹏、理想、零跑等国内外造车新势力的崛起成为行业发展的重要特征,成为新能源汽车行业呈现的新业态,为市场中第三方核心零部件供应商提供了良好的供应链机遇。
④新能源汽车外资龙头厂商在境内设厂带来的供应链机遇:目前,国内新能源汽车核心零部件供应商的业务贡献主要来自于国内整车厂商,尚未深度切入传统外资品牌车企的新能源汽车业务,主要原因是:一是传统外资车企在燃油汽车市场积累了强大的技术实力、品牌影响和市场份额,在新能源汽车方面研发投入的积极性相对较弱,希望避免过早切换至新能源汽车而导致现有产线被过早废弃,以达到现有投资和积累的利益最大化,故存在等待新能源汽车市场发育成熟而避免成为市场的“试验品”的动机,导致新能源汽车产业链的业务机会相对较少;二是受传统燃油汽车研发路径依赖的影响或者担心影响现有燃油汽车核心部件供应体系,外资车企倾向于在原有供应体系中进行同步开发,给予国内供应商的产业链机会相对较少。
随着国内新能源汽车市场的逐渐成熟,国家对外资品牌的限制逐渐放开,明确提出保障内外资汽车制造企业生产的新能源汽车享受同等市场准入待遇。在此背景下,新能源汽车外资龙头厂商特斯拉在上海独资设厂投产,为国内新能源汽车零部件供应商带来新的发展机遇。一是在原有供应链远离国内市场的背景下,国内快速发展的市场需求和迅速扩张的产能,将推动特斯拉产生一定的本土化采购需求,为国内零部件供应商带来发展机遇;二是目前欧美国家的新能源汽车市场仍处于补贴政策驱动的发展阶段,未来随着补贴政策的退坡,外资整车厂将面临较大的降本压力,为国内零部件供应商带来发展机遇;三是经过多年的发展,国内新能源汽车零部件供应商积累了较强的技术优势、品质优势和成本优势,在日益激烈的新能源汽车市场竞争中,将获得更多的参与外资车企新能源汽车的业务机会。
(5)在新技术、新产业、新业态、新模式等方面未来发展趋势:
①产品集成化发展趋势:车载电源、电驱系统产品是新能源汽车的核心部件,也是新能源汽车轻量化、降成本的重要载体。随着新能源汽车的快速发展,新能源汽车零部件向集成化发展的趋势也越来越明显。
新能源汽车核心零部件的集成化能够在产品生产、整车制造以及售后、整车性能等多个方面带来较多明显的技术优势,具体如下:一是核心零部件的集成化,通过复用部分电路,减少了功率器件、接插件、线束以及壳体等材料的使用,从而有效减小体积、减轻重量、降低成本;二是随着芯片技术的发展,芯片功能越趋强大,可支持采用同一个控制芯片控制多个功能部件,在此背景下,集成化产品可以通过减少所需要的控制芯片数量降低芯片物料成本;三是产品集成方案有利于避免软件重复开发,同时在统一的软件架构下可支持多方联合开发,提高开发效率、缩短开发周期、降低开发成本;四是核心零部件的集成化,有利于减少整车生产过程中需要总装的零件数量,降低整车生产层面管理的复杂度,提高总装的可制造性、整车生产效率以及整车性能稳定性;五是核心零部件的集成化,有利于有效减少整车零部件数量,从而降低售后服务压力,提升售后服务水平;六是核心零部件的集成化,有利于优化汽车内部的空间布局和有效利用空间,提升乘坐舒适性与储物便利性。
新能源汽车车载电源、电驱系统产品的集成化发展,按照集成度的高低不同,主要可以分为四个阶段,具体情况如下:
其中,功率级整合是在拓扑电路层面复用车载充电机和车载DC/DC变换器的部分功率器件和磁性器件,技术难度较大,行业内具备功率级整合技术并实现产业化的厂商较少,多数厂商在产业化方面仅实现第二、三阶段的集成。
目前,行业中车载电源、电驱系统已形成各自的集成产品,并实现了规模化的量产销售。在此基础上,行业厂商积极推出“电驱+电源”的电驱多合一总成产品。
②产品高压化发展趋势:为了解决新能源汽车面临的动力电池充电慢问题,车载电源的高压化逐渐成为行业发展趋势之一。在现有常见的400V充电电压下,若直接提升车载电源的充电功率,将导致两个方面的问题:一是在充电电压相对较低的情况下,充电电流的大幅增加,散热管理的难度将随之上升;二是随着充电电流的提升,整车的高压线束需使用直径更大的线缆以提高通流能力,同时整车的直流接触器、直流保险、PDU等部件亦需要使用更大通流能力的产品,势必造成整车重量及成本的大幅增加。
通过提升充电电压、采用800V高压系统实现充电功率的提升,能够有效解决前述大电流带来的问题。相较于常规400V充电系统,电压平台的提升对于整车系统具有积极意义:一是在同等电流的情况下,800V高压系统的充电功率及驱动功率可以提升100%,显著提高整车性能;二是在同等功率的情况下,800V电压平台可以降低50%的电流,从而显著减少整车线束等零部件重量及成本和提升驱动效率。目前,车载电源电压平台提升至800V具有较高的技术门槛,包括高绝缘耐压、高转换效率以及低开关电磁干扰等高难度技术要求。其中,高绝缘耐压要求主要指整车零部件系统需要承受800V等级的绝缘工作电压,以及器件间的爬电距离需相应提升以适应800V的工作环境;高转换效率要求是指相比起400V电压平台,整车零部件系统的导通损耗需降低至更低水平以适应800V的工作环境;低开关电磁干扰要求主要指随着电压的提升,电路中因开关动作产生的电磁干扰将随之上升,从而影响电路的正常工作,因此需将电磁干扰降低至合理水平。
③产品功能多样化发展趋势:随着新能源汽车技术的发展,核心零部件的功能多样化发展趋势主要体现在两个方面:一是开拓新功能,以提升整车用车体验;二是集成其他零部件的功能,以配合集成化发展趋势。
在车载充电机方面,产品功能多样化趋势主要体现在开拓新功能,发挥新能源汽车作为移动分布式储能设备的功能。传统车载充电机只具备为动力电池充电的功能。目前,市场对车载充电机功能多样化的需求越来越强烈,即可以利用整车上的动力电池的能量,通过车载充电机的逆变技术,一是作为移动电源、应急电源向其他电器供电,满足日常生活及出行中的多样性需求以及应急状态下的用电需求,从而使新能源汽车具备移动分布式储能设备功能;二是实现电网与动力电池储能系统间的能量双向流动。
在车载DC/DC变换器方面,产品功能多样化趋势主要体现在集成其他零部件的功能。车载DC/DC变换器从单向型发展为双向型,可将低压电转换为高压电,对母线电容进行预充,替代原先设计方案中的预充回路及相关器件,降低系统成本,提高系统可靠性。
④第三代半导体应用的发展趋势:第三代半导体中的碳化硅功率器件,在导通电阻、阻断电压和结电容方面,显著优于传统硅功率器件,具备更高的耐压性能。在车载电源和电驱系统产品领域,碳化硅功率器件取代传统硅基功率器件已成为行业发展趋势。目前,国内行业厂商对第三代半导体的应用总体仍不成熟,甚至出现大规模质量问题。
不同于普通的硅基半导体功率器件MOSFET,不同品牌之间的第三代半导体功率器件MOSFET的参数差异大,可替代性较差,在实际应用中主要存在以下几个方面的难点:
一是驱动控制敏感。第三代半导体功率器件MOSFET的栅极氧化层由于比传统的硅基更薄,其表面的缺陷更容易造成器件可靠性问题。传统硅基MOSFET驱动电平的设计范围在±30V,对驱动的设计要求较低,而第三代半导体功率器件MOSFET的负向驱动电平普遍要求在-7V以内,驱动电平设计不合理会造成产品失效率大幅增加,进而造成产品质量问题,对应用该类器件的产品的驱动电路参数设计、电路布局设计提出了更高的要求。
二是瞬态热管理难度大。第三代半导体功率器件MOSFET器件采用了更小的晶圆,使得器件的瞬态散热要求更加严苛,传统的热设计和热评估手段无法直接应用到该类器件上,需采用更加高效的散热方式和专门热评估手段,才能确保该类器件的可靠应用。
三是EMC电磁干扰问题更加严重。第三代半导体功率器件MOSFET由于结电容的减少,在降低开关损耗的同时,也带来了更加严重的EMC电磁干扰问题,对应用该类器件的产品的电路布局设计技术、EMC滤波设计技术提出了更高的要求。
2、新产业、新业态:
(1)国内造车新势力的崛起成为新能源汽车行业发展的重要特征:新能源汽车作为新兴产业,已成为全球汽车产业转型发展的主要方向和促进世界经济持续增长的重要引擎。在新能源汽车快速渗透的过程中,国内造车新势力的崛起成为行业发展的重要特征,成为新能源汽车行业呈现的新业态。
目前,国内新能源汽车市场主要包括传统汽车厂商、造车新势力厂商两种类型。其中,国内造车新势力主要包括先行的蔚来、小鹏、理想、合众、零跑等以及目前正积极介入新能源汽车市场的互联网科技公司、智能手机公司等。其中,以蔚来、小鹏、理想、合众、零跑等为代表的国内造车新势力厂商,凭借先发优势、创新的硬件配置和软件功能,已经成功获得一定的市场认可度和可观的市场份额。2020年,国内造车新势力厂商新能源汽车销量达到16.9万辆,较2019年同比增长156.06%,市场份额达到13%。在前述市场份额的基础上,国内造车新势力成功切入传统国产燃油汽车多年未及的中高端车型市场。在新能源汽车行业,蔚来、小鹏、理想、零跑等造车新势力厂商,已经建立了较强的先发优势。一是在其他厂商仍然在“从0向1”探索之际,造车新势力已抓住行业快速发展的机遇进入快速发展阶段;二是智能驾驶需要海量数据以迭代升级,造车新势力已经拥有众多客户群体,积累了真实行驶情况的大数据优势,为智能驾驶的开发建立了领先性;三是市场的发展为先行的造车新势力的融资提供了便利性,在前期积累的先发优势的基础上,有利于获得较为充裕的资金。
在智能手机厂商参与新能源汽车方面,2021年,小米、创维、OPPO、苹果、富士康等科技公司先后宣布或传出切入新能源汽车行业,将使得未来新能源汽车市场供给端进一步呈现多元化趋势。智能手机厂商投资新能源汽车主要包括以下优势,一是该类厂商积累了电子领域快速的迭代升级和大规模生产的丰富经验,具有强大的电子制造和供应链整合能力;二是手机是人工智能应用的重要载体,该类厂商通过智能手机积累的人工智能经验可以向新能源汽车迁移或形成交互应用;三是该类厂商拥有较强的资金实力、品牌积累和客户群体等资源,有利于延续至新能源汽车的研发及产销过程。
在互联网科技公司参与新能源汽车方面,谷歌、百度等互联网科技公司是最早一批探索人工智能及其应用的公司,也同样是最早一批借助人工智能探索智能驾驶的公司。互联网科技公司投资新能源汽车主要包括以下优势,一是相较于新能源汽车行业中的其他参与主体,互联网科技公司具有丰富的人工智能、智能驾驶等的经验积累;二是互联网科技公司擅长系统构建,尤其是从底层搭建智能驾驶、智能座舱等操作系统;三是该类厂商拥有较强的资金实力、品牌积累和客户群体等资源,对于新能源汽车的科技赋能有较好的背书作用;四是互联网科技公司参与新能源汽车行业的可选择方式多样,可以利用自身资源与其他车企合资,亦可以为其他车企提供智能驾驶解决方案。
(2)独立第三方核心零部件供应商迎来良好的供应链产业机遇:目前,国内新能源汽车零部件供应商主要包括三种类型,一是自产自用为主的新能源汽车整车厂,主要为特斯拉、比亚迪等,此类整车厂由于从事新能源汽车业务较早,在早期缺乏第三方供应商的行业背景下,形成了垂直一体化的供应链模式,随着第三方供应商的发展,该类整车厂已逐步向第三方供应商采购;二是传统燃油汽车零部件供应商,凭借在传统燃油汽车零部件领域的技术积累和整车厂资源,积极开发产品进入新能源汽车零部件领域,主要为法雷奥、大陆集团等汽车零部件企业;三是电力电子领域厂商,凭借在电力电子领域的技术积累和其它应用领域的市场经验,逐步转型进入新能源汽车零部件领域,包括威迈斯、欣锐科技等。
新能源汽车市场国内造车新势力的崛起为市场中第三方独立核心零部件供应商提供了良好的供应链机遇,特别是有利于从电力电子领域厂商转型的国内供应商。一是第三方独立供应商在产品研发和生产过程中一般会面向多个整车厂商的多款车型,有利于快速积累技术和方案储备,在进行新车型同步开发时可快速的进行模块拆分重组、迁移延伸改造,从而提高开发效率、降低开发成本。二是随着新能源汽车产销规模的增长,成本将逐步成为重要的竞争要素,第三方独立供应商同时面向众多下游客户,有利于成本分摊,从而拥有规模经济的成本优势。三是造车新势力以及互联网科技公司相对缺乏产业链积累或路径依赖,同时新能源汽车核心零部件与传统燃油汽车的核心零部件的重叠度较小,更倾向于寻找开发新的供应商体系,将核心零部件制造业务交由具有行业经验、资源优势、成本优势的第三方核心零部件厂商。
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