全球新能源整车系列-迎接电动时代.pdf

汽车整车行业汽车整车行业 迎接电动时代迎接电动时代全球新能源整车系列研究之一 ：黄细里：执业证书编号：S1230518050001：021-80106011： Table_relateTable_relate报告导读报告导读 技术创新引发产品替代的规律总是在反复上演。投资要点投资要点 要点要点 1 寻行业规律寻行业规律技术创新引发产品替代技术创新引发产品替代技术创新与产品替代演绎汽车行业发展规律。汽车行业经历着蒸汽机内燃机电动机的技术创新路径：追求车辆性能成就了内燃机替代蒸汽机（第一次）的延续性技术创新，因具备绝对优势直接进入主流市场，替代速度相对迅速；追求节能环保兴起了电动机替代内燃机（第二次）的破坏性技术创新，因起初只具备相对优势须通过边缘市场到主流市场的逆袭，替代速度将相对缓慢。要点要点 2 推行业现状推行业现状第二次创新和替代正在加速第二次创新和替代正在加速延续性技术创新的混合动力（含插电式）是内燃机的改良者，而破坏性技术创新的纯电动将是内燃机的革命者。目前已经有 6 国明确了禁售燃油车时间表，全球主流车企开始提出并细化新能源汽车发展战略。2014-2017 年全球新能源汽车（EV+PHV+HV）销量从 182 万辆上升到 317 万辆，占全球汽车比例从2.1%提升至 3.4%；其中 EV 销量从 15 万辆增加至近 74 万辆，占新能源汽车比例从 8.4%提升至 23.3%；其中 EV+PHV，中国销量占全球比例从 17.6%上升至 51.2%。这背后得益于：国家政策支持下，大量资本进入新能源汽车产业，推动技术进步，加速动力电池成本的快速下降。要点要点 3 推推行业趋势行业趋势两种替代模式将交叉进行两种替代模式将交叉进行国家国家-企业企业-消费者三方力消费者三方力量共量共同决定了汽车不同技术路径之间的替代模式，也同决定了汽车不同技术路径之间的替代模式，也意味着不同国家意味着不同国家核心技术路径会存在差异的可能性。站在未来核心技术路径会存在差异的可能性。站在未来 5-10 年维度看：年维度看：1）国家层面）国家层面，综合石油危机+大气污染+汽车产业地位三方面因素，中国和欧洲市场战略上更容易倾向于 EV，日本和美国战略上 PHV/HV 的重要性依然很强，EV 的重视会逐步上升。2）企业层面，）企业层面，全球主流车企战略上多元化布局技术路径，分散风险，且均很重视中国市场，从销量和车型规划看，宝马积极性最高，大众其次。新兴造车实力资金实力有限，大部分聚焦于 EV 领域，且第一款车能否成功将十分关键。3）消费者层面）消费者层面，选哪一类车型最终由性价比和自身需求来决定。EV 更适合移动距离较短且对车辆空间要求不大的消费场景，PHV/HV 更适合中等距离的普通家庭用车和出行旅游等消费场景，燃油车更适合长途出行和货物长途运输等消费场景。整体上，整体上，EV 更容易从非主流市场切更容易从非主流市场切入替代，入替代，PHV/HV 更容易从主流市场直接替代。更容易从主流市场直接替代。要点要点 4 作投资建议作投资建议坚定看多新能源整车，寻觅明星车型是核心坚定看多新能源整车，寻觅明星车型是核心预计全球 EV 销量 2025 年 1097 万辆，CAGR40%。全球 PHV 销量 2025 年 390万辆，CAGR34%。全球 HV 销量 2025 年 891 万辆，CAGR20%。坚定看好新能源整车，未来 5-10 年将大概率会诞生被市场广泛认可的新能源汽车整车品牌。重点重点推推荐：荐：1）从高端市场切入（特斯拉）从高端市场切入（特斯拉+宝马）。宝马）。2）从大众市场切入（大）从大众市场切入（大众众+通用通用+丰田丰田+上汽上汽+吉利）。吉利）。建议关注：建议关注：从边缘化市场切入（知豆）。从边缘化市场切入（知豆）。-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 正文目录 正文目录 1.燃油车燃油车 Vs Prius Vs Model 3，买谁？，买谁？.42.依托依托”失败框架失败框架”理论展开本文研究理论展开本文研究.43.寻行业规律技术创新引发产品替代寻行业规律技术创新引发产品替代.53.1.蒸汽机内燃机电动机描绘行业发展路径.5 3.2.车辆性能与节能环保推动两次技术创新.7 3.2.1.车辆性能成就了蒸汽机到内燃机的延续性技术创新.7 3.2.2.节能环保兴起了内燃机到电动机的破坏性技术创新.8 3.3.优势竞争引发两次新旧产品替代.8 3.3.1.绝对优势保证了内燃机车相对迅速替代蒸汽车.8 3.3.2.相对优势将注定电动车相对缓慢替代内燃机车.9 4.析行业现状第二次创新与替代正在加速析行业现状第二次创新与替代正在加速.134.1.历史规律演绎出两股新势力.13 4.1.1.延续性技术创新的混合动力是内燃机的改良者.13 4.1.2.破坏性技术创新的纯电动将是内燃机的革命者.14 4.2.全球车企“军备竞赛”，中国市场成为焦点.16 4.3.资本推动技术进步，电池成本下降速度加快.18 5.推行业趋势两种替代模式交叉进行推行业趋势两种替代模式交叉进行.195.1.国家层面：中国欧洲更易 EV，日本美国更易 PHV/HV.19 5.2.企业层面：老牌企业多元化，新兴企业聚焦 EV.22 5.3.消费者层面：EV 从非主流到主流替代，PHV/HV 直接主流替代.23 6.作投资建议坚定看多新能源整车，寻觅未来明星车型是核心作投资建议坚定看多新能源整车，寻觅未来明星车型是核心.24图表目录 图表目录 图 1：破坏性技术逆袭主流市场的路径.4 图 2：世界汽车发展规律.5 图 3：20 世纪初英国运营的公共蒸汽汽车.6 图 4：20 世纪 60 年代前内燃机技术进步历程.6 图 5：蒸汽机的原理构造图.7 图 6：未来全球石油可使用年限预计仅有 50 年左右.8 图 7：交通运输部门消耗的石油占总量比例 50%+（每日百万桶）.8 图 8：全球交通运输部门对二氧化碳总量的贡献度超过 23%.8 图 9：内燃机汽车对交通运输部门的二氧化碳贡献度超过 73%万桶）.8 图 10：内燃机相对迅速替代蒸汽机汽车的原理图.8 图 11：1990-1930 年美国汽车产量趋势.9-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 图 12：福特 T 型车问世后带来价格下降，销量迅速提升.9 图 13：纯电动相对缓慢替代内燃机的原理图.9 图 14：相比内燃机，混合动力和纯电动汽车能量转换率均更高（%）.10 图 15：相比内燃机，混合动力和纯电动汽车二氧化碳排放量均更低（g/km）.11 图 16：电动汽车的电池技术发展历程.11 图 17：锂离子电池引发爆炸的原理.12 图 18：锂电池生产过程的成本分析图.12 图 19：延续性技术创新（混合动力）的特征（红色背景部分）.13 图 20：丰田普锐斯混合动力（含插电）2004 年以来累计销量一直稳步上升.14 图 21：破坏性技术创新（纯电动）的特征（红色背景部分）.14 图 22：比亚迪 e6 自 2012 以来的销量变化情况.15 图 23：北汽新能源自 2012 以来的销量变化情况.15 图 24：目前已有 6 个国家明确禁售燃油车时间表.16 图 25：全球新能源汽车正在快速提升.17 图 26：纯电动 EV 在新能源汽车占比快速提升.17 图 27：中国 EV+PHV 销量保持高速增长.17 图 28：中国占全球 EV+PHV 比例逐年上升.17 图 29：全球动力电池需求量快速增长.18 图 30：国内动力电池需求量快速增长.18 图 31：免征购置税车型目录统计下 EV 车型平均能量密度上升.19 图 32：福特 T 型车问世后带来价格下降，销量迅速提升.19 图 33：石油对外依赖程度：日本中国欧洲美国.20 图 34：美国汽油零售价变化趋势（美元/L）.20 图 35：日本汽油零售价变化趋势（日元/L）.20 图 36：欧洲（以德国为例）汽油和柴油走势（欧元/L）.20 图 37：中国汽油零售价变化趋势（元/L）.20 图 38：石油对外依赖程度：日本中国欧洲美国.21 图 39：日美欧均致力于 Nox 和 PM.21 图 40：日美欧均致力于 CO 和 HC.21 图 41：大众/丰田/通用相互角逐世界前三位置.22 图 42：大众全球销量最核心依靠中国市场.22 图 43：丰田全球销量核心依靠美国和日本市场.22 图 44：通用全球销量核心依靠美国和中国市场.22 图 45：未来新能源汽车替代路径理论推演.24 表 1：电动汽车四个阶段发展历程.6 表 2：内燃机、混合动力与纯电动燃油经济简单测算（保守情景）.10 表 3：能量密度、电池容量与电池重量关系及测算.11 表 4：特斯拉已上市四款车型的主要参数信息.14 表 5：全球主要车企未来新能源汽车销量规划统计.17 表 6：全球主要车企未来新能源车型规划.23 表 7：全球新能源汽车销量预测（单位：万辆，未包含商用车）.24-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 1.燃油车燃油车 Vs Prius Vs Model 3，买谁？，买谁？作为一个消费者，所处当今时代是如此的幸运。论买车而言，选择非常多。动力来源上，是燃油车，还是混合动力（普混或插电），还是纯电动？品牌上，是大众丰田福特等老牌车企，还是特斯拉等新兴企业，还是上汽荣威等中国品牌车企。从全球视角看，汽车消费市场存在三个现象。从全球视角看，汽车消费市场存在三个现象。燃油车（大众为代表）深入人心。燃油车（大众为代表）深入人心。自 1908 年美国福特公司生产了世界上第一辆 T 型车，1913 年开始实现流水线生产，内燃机逐渐进入普通家庭，经过上百年的发展，汽车是燃油的观念已经根深蒂固。普锐斯（普锐斯（Prius）创造的奇迹：）创造的奇迹：日本丰田是世界上混合动力技术最成熟的企业，1997 年上市了全球第一辆普通混合动力汽车 Prius 一代（普锐斯），2000 年开始进入北美和欧洲市场，2004 年推出了普锐斯第二代，2009 年推出了普锐斯第三代（插电混合动力），2015 年推出了普锐斯第四代。目前丰田混合动力车型累计销量超过 1000 万辆。特斯拉（特斯拉（Tesla）引发的热潮：）引发的热潮：硅谷传奇人物 Elon Musk 和 SpaceX 的创始人艾龙马斯科于 2003 年成立了特斯拉汽车（Tesla Motors），作为美国第一家上市的纯电动汽车独立制造商，先后推出了 Roadster，Model S，Model X 和 Model 3 等明星车型。那么问题来了，如果您未来 5-10 年买车，会买谁？普通燃油车（比如大众途观），还是插电式混合动力（比如丰田普锐斯），还是纯电动（比如特斯拉 model 3）？本篇报告企图解决的核心问题是：本篇报告企图解决的核心问题是：站在未来 5-10 年时间维度，全球视角下，新能源整车是否值得看好？混合动力（含插电）/纯电动与燃油车的关系究竟如何演变？特别提示：为了更加聚焦于 EV/PHV/HV，本文讨论范围暂不考虑燃料电池 2.依托依托”失败框架失败框架”理论展开本文研究理论展开本文研究倘若我们稍微留意，便可发现历史上不停上演着曾经被誉为管理优良的行业领先企业最后却走向了衰退的悲剧。倘若我们稍微留意，便可发现历史上不停上演着曾经被誉为管理优良的行业领先企业最后却走向了衰退的悲剧。比如过去几十年里曾被誉为世界上管理最为灵活的美国最大私人零售企业西尔斯罗巴克却被后起的维萨和万事达公司取代了领先地位，在高科技主导的计算机领域这样的案例更比比皆是，就连在挖掘机行业，原先的 30 家缆索挖掘机制造商只有 4 家成功渡过了长达 25 年的液压挖掘技术转型期。克莱顿教授从技术创新出发克莱顿教授从技术创新出发，以“失败框架”的独特视角给予了我们答案：放弃破坏性技术创新是大企业失败的罪魁祸首以“失败框架”的独特视角给予了我们答案：放弃破坏性技术创新是大企业失败的罪魁祸首。“失败框架”的三大发现“失败框架”的三大发现是：1）破坏性技术创新比延续性技术创新对大企业的杀伤力更大；2）技术进步的步伐要快于市场性能需求增长的步伐；3）成熟企业并不喜欢投资 ROE 低的破坏性技术创新项目。失败的核心机制失败的核心机制是：一开始，行业内成立较早的成熟企业依靠老的技术占领了市场领先地位，后来，市场出现了一项破坏性技术，也诞生一批新兴企业利用该技术开发出新产品。但此时新产品的性能远低于主流市场的成熟产品，却通常具备更可靠、更便捷和更便宜三大特点，新产品首先通过侵占边缘市场，化劣势为优势，来实现商业化，然后依靠技术进步带来性能改善逐步达到主流市场的性能需求，这时新老产品的原有性能差距会消失，消费者选择产品的关注点发生了变化，市场竞争的基础也相应发生了变化，新产品的绝对优势也开始彰显，并逐步去占领主流市场。而整个过程中成熟企业却固守原有主流市场消费者的性能关注点和坚持股东财富最大化，一般会放弃投资 ROE 低的破坏性技术创新所生产的新产品，而是选择持续性技术创新去改善现有产品的原有性能，但当消费者的关注点不再是以前的性能需求时，老产品的优势便丧失殆尽，成熟企业的市场便拱让给新兴企业了。图图 1：破坏性技术逆袭主流市场的路径：破坏性技术逆袭主流市场的路径-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 资料来源：创新者的窘境，浙商证券研究所 以“失败框架”之鉴以“失败框架”之鉴，Prius 是混合动力技术的最佳代表，相比内燃机技术是一项延续性技术创新，是汽车行业成熟企业优先选择的路径；Tesla 是纯电动技术的闪亮之星，相比内燃机技术是一项破坏性技术创新，是汽车行业新兴企业优先选择的路径。两种技术创新能否替代内燃机技术？三者关系如何演变？两种技术创新能否替代内燃机技术？三者关系如何演变？本文研究思路：依托克莱顿教授的“失败框架”为理论基础，首先梳理了汽车行业历史并总结出发展规律，其次用行业现状去验证发展规律，然后用发展规律去推衍行业未来发展趋势，最后提出行业的投资建议。本文研究思路：依托克莱顿教授的“失败框架”为理论基础，首先梳理了汽车行业历史并总结出发展规律，其次用行业现状去验证发展规律，然后用发展规律去推衍行业未来发展趋势，最后提出行业的投资建议。3.寻行业规律技术创新引发产品替代寻行业规律技术创新引发产品替代技术创新与产品替代演绎汽车行业发展规律。汽车行业经历着蒸汽机内燃机电动机的技术创新路径：追求车辆性能成就了内燃机替代蒸汽机（第一次）的延续性技术创新，因具备绝对优势直接进入主流市场，替代速度相对迅速；追求节能环保兴起了电动机替代内燃机（第二次）的破坏性技术创新，因起初只具备相对优势须通过边缘市场到主流市场的逆袭，替代速度将相对缓慢。技术创新与产品替代演绎汽车行业发展规律。汽车行业经历着蒸汽机内燃机电动机的技术创新路径：追求车辆性能成就了内燃机替代蒸汽机（第一次）的延续性技术创新，因具备绝对优势直接进入主流市场，替代速度相对迅速；追求节能环保兴起了电动机替代内燃机（第二次）的破坏性技术创新，因起初只具备相对优势须通过边缘市场到主流市场的逆袭，替代速度将相对缓慢。3.1.蒸汽机内燃机电动机描绘行业发展路径蒸汽机内燃机电动机描绘行业发展路径 动力能源的不断技术创新谱写了人类交通工具发展史，汽车行业经历着蒸汽机内燃机电动机的发展路径。动力能源的不断技术创新谱写了人类交通工具发展史，汽车行业经历着蒸汽机内燃机电动机的发展路径。纵观人类交通工具，无论轮船、火车、飞机还是汽车，都经历着动力能源的技术创新，不同的是动力能源替代的速度有快有慢。根据动力能源的不同，我们将汽车历史分为三个阶段：蒸汽机时代（18 世纪 60 年代20 世纪 20 年代）、内燃机时代（19 世纪 70 年代预计 21 世纪中叶）和电动机时代（20 世纪 70 年代）。图图 2：世界汽车发展规律世界汽车发展规律 资料来源：浙商证券研究所 蒸汽机时代（蒸汽机时代（18 世纪世纪 60 年代年代20 世纪世纪 20 年代）：汽车早期探索时期年代）：汽车早期探索时期 主流市场A边缘市场BA市场主流市场A边缘市场BA市场所所确定的确定的性性能B能B市场市场所所确定的性确定的性能能时 间时 间破坏性技术S曲线破坏性技术S曲线技术技术1技术1技术2技术2技术2 2煤煤电油电油蒸汽机时代蒸汽机时代内燃机时代内燃机时代电动机时代电动机时代1818世纪60年代19世纪60年代19世纪70年代世纪70年代201320世纪70年代20世纪70年代未来动力来源未来动力来源时间时间第一次技术创新第二次技术创第一次技术创新第二次技术创新j新j车辆性能车辆性能节能环保节能环保-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 这个阶段属于汽车早期探索阶段，蒸汽汽车虽采用了机械动力，实现了在道路上自由行使，但“外燃”特性导致蒸汽机体积过于庞大笨重，效率过低，往复式机器惯性力限制了转速的提高，功率很难提高，因此蒸汽汽车应用范围很窄，基本限于公共交通的尝试。图图 3：20 世纪初英国运营的公共蒸汽汽车世纪初英国运营的公共蒸汽汽车 资料来源：浙商证券研究所 内燃机时代（内燃机时代（19 世纪世纪 70 年代预计年代预计 21 世纪中叶）：近代汽车辉煌时期世纪中叶）：近代汽车辉煌时期 这个阶段实现了全球主要国家公共交通汽车的全面应用，私人家庭汽车基本普及，但随陆续爆发的三次石油危机（1973，1978 和 1990 年）、全球温室效应和大气污染等三大问题迫使了人们开始重新思考依赖石油资源的内燃机的利弊，新的动力革命呼之欲出！图图 4：20 世纪世纪 60 年代前内燃机技术进步历程年代前内燃机技术进步历程 资料来源：浙商证券研究所 电动机时代（电动机时代（20 世纪世纪 70 年代）：未来节能环保汽车时期年代）：未来节能环保汽车时期 这个阶段节能环保成为汽车永恒主题。经历了性能诉求、石油危机、排放法规和能源转型等四大不同推动因素下的阶段性发展，动力电池技术是汽车实现纯电动的最大瓶颈。表表 1：电动汽车四个阶段发展历程：电动汽车四个阶段发展历程 阶段 推动因素 年份 重大事件 第一阶段 性能诉求 1873 世界上第一辆三轮电动车诞生，早于内燃机汽车 13 年 1881 法国第一次采用铅酸电池（二次电池）造成了电动汽车 1889 电动汽车时速达 105 公里，创造了世界汽车记录 1900 美国汽车产量 4195 辆，其中电动汽车 1575 辆 低低高内燃机性高内燃机性能能18601876187918851956时间时间Lenoir发Lenoir发明商用明商用煤气机煤气机奥托发明真正意义上内燃机奥托发明真正意义上内燃机卡卡尔奔尔奔驰发明单缸煤气发动机驰发明单缸煤气发动机戴姆研制出定容内燃机戴姆研制出定容内燃机研制多缸发动机，提高比功率增压器被发明研制多缸发动机，提高比功率增压器被发明Wankel发明的旋转活塞发Wankel发明的旋转活塞发动机，取动机，取得革命性突破得革命性突破-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 1920 美国公路上基本见不到电动汽车 电动汽车退出了汽车舞台半个世纪 第二阶段 石油危机 1971 日本将纯电动汽车列入国家研究计划 1973 美国将开发研制纯电动汽车列入国家研究计划 1976 日本通产省下设立纯电动车辆协会 1991 美国三大汽车公司联合与政府攻克动力电池技术 第三阶段 排放法规 1995 法国对购买电动车提供最高 1.5 万法郎的补贴 1996 日本丰田和本田研制电动汽车小批量生产，销售至欧美 2001 我国将纯电动汽车项目列入“十五 863”计划 第四阶段 能源转型 2006 日本政府正式出台2030 年的能源战略长远能源规划 2007 英国修改汽车保有税，低公害车优惠税率为 0 2008 法国宣布投入 4 亿欧元，用于研发和制造清洁能源汽车 2009 日本开启绿色税制补贴政策，促进节能环保车型的普及 2010 日本计划 2020 年，新能源汽车占比应占到 50%2012 美国特斯拉纯电动 Model S 在手订单超过了 15000 量 2017 挪威，瑞典等六国开始提出禁售燃油车时间表 资料来源：浙商证券研究所 3.2.车辆性能与节能环保推动两次技术创新车辆性能与节能环保推动两次技术创新 3.2.1.车辆性能成就了蒸汽机到内燃机的延续性技术创新车辆性能成就了蒸汽机到内燃机的延续性技术创新 热效率高、体积小和方便性三大优点是人们追求从蒸汽机到内燃机技术创新的驱动因素。热效率高、体积小和方便性三大优点是人们追求从蒸汽机到内燃机技术创新的驱动因素。从工作原理看，蒸汽机与内燃机都是热力发动机，即将热能转变成机械能的发动机，不同点在于蒸汽机是外燃的；从性能看，首先蒸汽机利用燃料（煤炭）加热锅炉中产生高压水蒸气来推动活塞做功，热效率不到 10%，而内燃机在气缸内部直接完成油燃烧产生高温高压来推动活塞做功，热效率可至少提高到 25%-40%；其次，内燃机不需要庞大锅炉和蒸汽管道系统，结构紧凑，可大大减小车身体积，质量更轻，适合私人消费；最后是内燃机可随时启动和停机且不需要经常加水，消费者使用起来更方便，节约时间。图图 5：蒸汽机的原理构造图蒸汽机的原理构造图 资料来源：浙商证券研究所-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 3.2.2.节能环保兴起了内燃机到电动机的破坏性技术创新节能环保兴起了内燃机到电动机的破坏性技术创新 石油危机、温室效应和大气污染三大节能环保问题是人们追求从内燃机到电动机技术创新的驱动因素。内燃机汽石油危机、温室效应和大气污染三大节能环保问题是人们追求从内燃机到电动机技术创新的驱动因素。内燃机汽车对全球有限的石油资源消耗的威胁逐步加大。车对全球有限的石油资源消耗的威胁逐步加大。根据国外相关研究表明包含内燃机汽车在内的交通运输部门占总石油消耗量比例快速提高，目前已经超过了 50%，且根据 BP 世界能源统计年鉴 2012 年全球已发现的石油存储量只有 16689亿桶，但已累计消耗了 8740 亿桶，预计未来石油消费仅可用 50 年左右。图图 6：未来全球石油可使用年限预计仅有未来全球石油可使用年限预计仅有 50 年左右年左右 图图 7：交通运输部门消耗的石油占总量比例交通运输部门消耗的石油占总量比例 50%+（每日百万桶）（每日百万桶）资料来源：，浙商证券研究 资料来源：，浙商证券研究 内燃机汽车对社会总二氧化碳排放量贡献度内燃机汽车对社会总二氧化碳排放量贡献度 2005 年已达年已达 17%。据日本 JAMA 公布世界交通运输部门二氧化碳减排措施的提案，2005 年内燃机汽车对交通运输部门贡献达 73%，交通运输部门对全球二氧化碳排放量贡献已达 23%，随发展中国家交通运输工具普及，预计 2030 年全球交通运输排放量将是 05 年的 1.6 倍。图图 8：全球交通运输部门对二氧化碳总量的贡献度超过全球交通运输部门对二氧化碳总量的贡献度超过 23%图图 9：内燃机汽车对交通运输部门的二氧化碳贡献度超过内燃机汽车对交通运输部门的二氧化碳贡献度超过 73%资料来源：JAMA，浙商证券研究所 资料来源：JAMA，浙商证券研究所 汽车尾气是四大大气污染有害物质的幕后黑手。汽车尾气是四大大气污染有害物质的幕后黑手。根据国家环保部发布的全国机动车防污年报监测数据显示：1980-2011 年以来，汽车尾气（CO、HC、NOx 和 PM）排放量的年复合增长率一直保持着 7%-10%，而且汽车 NOx 和PM 占全国 NOx 和 PM 排放量的比例分别约 27%，22%。3.3.优势竞争引发两次新旧产品替代优势竞争引发两次新旧产品替代 3.3.1.绝对优势保证了内燃机车相对迅速替代蒸汽车绝对优势保证了内燃机车相对迅速替代蒸汽车 内燃机相比蒸汽机是延续性技术创新，一开始具备绝对优势可直接进入主流市场，替代速度相对较快（内燃机相比蒸汽机是延续性技术创新，一开始具备绝对优势可直接进入主流市场，替代速度相对较快（3050 年）。年）。图图 10：内燃机相对迅速替代蒸汽机汽车的原理图内燃机相对迅速替代蒸汽机汽车的原理图 02004006008001,0001,2001,4001,6001,80019801982198419861988199019921994199619982000200220042006200820102012已发现的储存量已消耗量5050年年2121232327272929323235.535.5051015202530354019901997200520102015E2020E运输部门其他大于50%大于50%-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 资料来源：浙商证券研究所 原因一：原因一：蒸汽机到内燃机的延续性技术创新的驱动因素是车辆性能需求，如前文分析，内燃机在热效率、体积小和方便性三方面远超过蒸汽机，更符合主流消费者的性能需求。原因二：原因二：福特的流水线技术使得汽车实现了规模化生产大大降低了内燃机生产成本，这成为替代蒸汽机的最大催化剂。1908 年美国福特公司生产了世界上第一辆 T 型车，1913 年开始实现流水线生产，美国汽车产量 1910-1930 年之间迅猛增长，其中 1916 年福特 T 型车全年销量达到 57.7 万辆，实现了美国寻常百姓购车的梦想；福特公司引进了流水线作业后，大大降低了 T 型车的制造成本，比一般手工作坊汽车要便宜 1000-3000 美元，1916 年降至 360 美元，一般美国人一年的收入并可以购买得起。图图 11：1990-1930 年美国汽车产量趋势年美国汽车产量趋势 图图 12：福特福特 T 型车问世后带来价格下降，销量迅速提升型车问世后带来价格下降，销量迅速提升 资料来源：中国工业汽车年鉴 1998 年，浙商证券研究所 资料来源：John B.Rae The American Automobile，浙商证券研究3.3.2.相对优势将注定电动车相对缓慢替代内燃机车相对优势将注定电动车相对缓慢替代内燃机车 电动机相比内燃机是破坏性技术创新，一开始只有相对优势，必须历经边缘市场到主流市场的逆袭之路，替代速电动机相比内燃机是破坏性技术创新，一开始只有相对优势，必须历经边缘市场到主流市场的逆袭之路，替代速度相对较慢（大于度相对较慢（大于 50 年）。年）。图图 13：纯电动相对缓慢替代内燃机的原理图纯电动相对缓慢替代内燃机的原理图 内燃机技术内燃机技术产产品性能品性能时间时间17691769蒸汽机技术蒸汽机技术188618861919世纪20年代世纪20年代末末主流市场性能需求主流市场性能需求3535-50-50年年流水线生产迅速降低成本绝对优势逐步扩大流水线生产迅速降低成本绝对优势逐步扩大604319 4245334 5260286 0100000020000003000000400000050000006000000美国汽车产量T型车问世T型车问世流水线作业流水线作业T型车停产T型车停产59865986192931929378611786112607202607205770365770368508507807806006004904903603600100200300400500600700800900010000020000030000040000050000060000070000019081910191219141916销量/辆（左轴）价格/美元（右轴)-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 资料来源：浙商证券研究所 原因一：燃油经济性、能量转换率高和二氧化碳排放少是电动车相比内燃机的三大优势。原因一：燃油经济性、能量转换率高和二氧化碳排放少是电动车相比内燃机的三大优势。首先，混合动力降低百公里油耗，纯电动可实现零油耗，具备强大的燃油经济性。表表 2：内燃机、混合动力与纯电动燃油经济简单测算（保守情景）：内燃机、混合动力与纯电动燃油经济简单测算（保守情景）指标 内燃机汽车 混合动力汽车 纯电动汽车 每年行驶路程 15000公里 15000公里 15000公里 平均油价 7元/L 7元/L 0.7元/kWh 百公里耗油量 8L 6L 15kwh 每年支付油费 8400元 6300元 1575元 资料来源：浙商证券研究所 其次其次，相比内燃机，混合动力和纯电动汽车能量转换率均更高。相比内燃机，混合动力和纯电动汽车能量转换率均更高。国家“863 项目“特聘专家王秉刚对汽车 WTW（Well-To-Wheel）能量转换率分析，结果表明纯电动从煤到电能量转换为 38.1%，电到轮胎能量转换为 75%，也就是说从煤到最终推动汽车轮胎行驶的能量转换率为 28.6%，是普通汽油车的 2 倍（14.2%）。图图 14：相比内燃机，混合动力和纯电动汽车能量转换率均更高相比内燃机，混合动力和纯电动汽车能量转换率均更高（%）资料来源：中国节能与新能源汽车的现状与未来十年的展望，浙商证券研究所 20132013未来未来X年内燃机技X年内燃机技术术产品性能时 间产品性能时 间1886188619世纪7019世纪70年代主流市场性能需求年代主流市场性能需求大于50大于50年年边缘市场性能需求边缘市场性能需求初次替代二次替代初次替代二次替代未知未知电池技术突破是关键电池技术突破是关键纯电动技术纯电动技术WTTWTTTTWTTWWTWWTW75%75%18.9%18.9%14.2%14.2%传统汽油点燃式汽车传统汽油点燃式汽车WTTWTTTTWTTWWTW75%WTW75%25.9%25.9%19.4%19.4%汽油混合动力汽车汽油混合动力汽车WTTWTTTTWTTWWTWWTW38.1%75%38.1%75%28.6%28.6%锂电池纯电动汽车锂电池纯电动汽车-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 最后最后，相比内燃机，混合动力和纯电动汽车二氧化碳排放量均更低。相比内燃机，混合动力和纯电动汽车二氧化碳排放量均更低。王秉刚教授认为相比传统内燃机，电动汽车（混合动力与纯电动）CO2的 WTW 排放量具有绝对优势（WTW 指的是 Well-To-Wheel，WTT 指的是 Well-To-Tank，TTW 指的是 Tank-To-Wheel）：相比传统汽油车，汽油混合动力 WTW CO2是 186 g/km，减少 16.2%，相比汽油混合动力，锂电池纯电动 WTW CO2是 128 g/km，减少 31.2%。图图 15：相比内燃机，混合动力和纯电动汽车二氧化碳排放量均更低相比内燃机，混合动力和纯电动汽车二氧化碳排放量均更低（g/km）资料来源：中国节能与新能源汽车的现状与未来十年的展望，浙商证券研究所 原因二：能量密度低、安全隐患高和制造成本高是电动车相比内燃机的三大劣势。原因二：能量密度低、安全隐患高和制造成本高是电动车相比内燃机的三大劣势。首先首先，锂电池能量密度较低，严重制约着电动车重量及续航里程。能量密度是每单位蓄电池重量所具有的能量容量（Wh/kg），也即每公斤电池能够存储多少度电，影响着电动车的电池重量及续航里程，假定一般纯电动汽车行驶100km 需要 15Kwh，若能量密度是 80Wh/kg，则电池重量需 187.5 公斤公斤，若是 120Wh/kg，则电池重量也需 125 公斤，公斤，因此能量密度将是制约电动车普及的最大技术瓶颈。相比铅酸和镍氢电池，锂电池是现阶段技术相对成熟下能量密度最高的，但全球一般水平 100-120 Wh/kg，各国规划可达到 200-250 Wh/kg，虽然未来成长空间大，但与内燃机相比，锂电池的能量密度将在未来很长一段事件均是重点攻克的难题。表表 3：能量密度、电池容量与电池重量关系及测算：能量密度、电池容量与电池重量关系及测算 指标指标 假设值假设值1 假设值假设值2 假设值假设值3 续航里程 100km 100km 100km 电池容量 15Kwh 15Kwh 15Kwh 能量密度 80Wh/kg 100Wh/kg 120Wh/kg 电池重量 187.5kg 150kg 125Kg 计算公式 电池重量=电池容量/能量密度 资料来源：浙商证券研究所 图图 16：电动汽车的电池技术发展历程电动汽车的电池技术发展历程 WTTWTT（63.3（63.3）TTWTTW（159（159）WTW（WTW（222.3222.3）传统汽油点燃式汽车）传统汽油点燃式汽车WTT（52WTT（52）TTWTTW（134（134）WTW（WTW（186186）汽油混合动力汽车）汽油混合动力汽车WTTWTT（128（128）WTW（WTW（128128）锂电池纯电动汽车TTW）锂电池纯电动汽车TTW（0 0）-16.2%-16.2%-31.2%-31.2%-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 资料来源：万方数据库，浙商证券研究所 其次其次，内部短路内部短路/过度充电通过“热失控”可引发电池爆炸过度充电通过“热失控”可引发电池爆炸/燃烧，电池安全隐患挥之不去，理论上虽可控可知但实燃烧，电池安全隐患挥之不去，理论上虽可控可知但实际中很难完全避免。际中很难完全避免。根据武汉大学艾新平教授所分析：锂离子电池是一个密闭的反应体系，在其内部存在系列电化学和化学反应，除了用于储存和释放电能的正常电极反应外，还存在许多潜在的副反应，之所以会发生自燃之所以会发生自燃/爆炸现象，背后的形成机制是爆炸现象，背后的形成机制是：第一步是过度充电或内部短路造成电池急剧升温；第二步是电池升温后（超过超过 130 度度）引发了一系列放热副反应达到热失控状态；最后是电池热失控状态得不到及时控制，电池就很有可能发生爆炸/燃烧现象，而这一切的罪魁祸首主要来自于电池的内部短路。图图 17：锂离子电池引发爆炸的原理锂离子电池引发爆炸的原理 资料来源：第六届北京动力锂离子电池技术及产业发展论坛，浙商证券研究所 最后最后，工艺过程技术含量高且复杂造成电池制造成本高，电池一致性差使得电池寿命较短造成电池更换成本高，最终导致电池全生命周期使用成本居高不下。电池主要包括正极、负极、隔膜、电解液、铜铝箔和结构件六部分，且需首先保证正极材料高安全、高能量密度和批次稳定性高且还需电解液、耐热隔膜和高强度粘贴剂的开发来配合生产，最后还经历化学材料/电池单元、电池组、电池管理和测试/运输四大环节才能完成出厂，这一系列高技术复杂工艺导致普通电池制造成本高。此外，现有电池的循环使用次数有限，电池使用寿命长短，令消费者担忧。图图 18：锂电池生产过程的成本分析图锂电池生产过程的成本分析图 100001000010001000100100功率密度功率密度（W/kg)（W/kg)0 05050100100150150200200250250能量密度（Wh/kg）能量密度（Wh/kg）铅酸电池铅酸电池镍氢电池镍氢电池锂离子电池现状锂离子电池现状燃料电池燃料电池过度充电过度充电内部短路内部短路电池升温电池升温放热副反应放热副反应热失控热失控爆炸爆炸/燃烧/燃烧工艺因素工艺因素隔膜粉尘导电正负极错位电解液分布不均材料因素材料因素材料中金属杂质应用过程应用过程负极表面析锂震动落和碰撞-ble汽车整车行业专题汽车整车行业专题 http:/ 13/26 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源：贝恩咨询，浙商证券研究所4.析行业现状第二次创新与替代正在加速析行业现状第二次创新与替代正在加速破坏性技术创新的纯电动将是内燃机的革命者，而延续性技术创新的混合动力（含插电式）是内燃机的改良者。目前已经有 6 国明确了禁售燃油车时间表，全球主流车企开始提出并细化新能源汽车发展战略。2014-2017 年全球新能源汽车（EV+PHV+HV）销量从 182 万辆上升到 317 万辆，占全球汽车比例从 2.1%提升至 3.4%，其中 EV 销量从 15万辆增加至近 74 万辆，占新能源汽车比例从 8.4%提升至 23.3%；其中 EV+PHV，中国销量占全球比例从 17.6%上升至 51.2%。这背后得益于：国家政策支持下，大量资本进入新能源汽车产业，推动技术进步，加速动力电池成本的快速下降。4.1.历史规律演绎出两股新势力历史规律演绎出两股新势力 4.1.1.延续性技术创