对全球新能源汽车发展趋势的思考
彭博寇楠楠
摘要:年全球新能源乘用车销售同比增长57%。全球主要市场的新能源乘用车销售占比攀升至2.3%。全电推进系统取代内燃机系统早就是业内共识,如果纯电动汽车与传统燃油车性能接近、初始购置成本相当,其在后期的运营成本将显著低于传统燃油车,纯电汽车将很快完成对燃油车的替代。影响新能源汽车取代传统燃油车进程的关键因素有:主要市场对新能源汽车扶持政策变化,锂电池价格下降速度放缓,普通消费者缺乏兴趣,以及出现重大技术问题等。
一、年全球新能源汽车发展状况
年,全球新能源乘用车销售保持快速增长态势,达到万辆,同比增长57%。全球主要市场(中国、美洲和欧洲)的新能源乘用车销售占比攀升至2.3%,较年的1.1%几乎翻番。
尽管新能源乘用车发展态势喜人,但是,相比较全球传统燃油车的销售量,新能源汽车占比仍然仅有1.2%。以福特汽车为例,他们用了六年的时间才卖出了6,辆电动版本的福克斯。而他们卖出6,台F系列皮卡,仅需要3天。这样悬殊的差距,让很多人时至今日仍然认为电动汽车的发展仅仅是昙花一现。近期,KPMG针对各个车企近1,名高管发起了一项问卷调查,问题是他们是否同意汽车行业的未来是电动化时代,结果54%的受访者认为电动汽车不会取得商业性的成功,主要因为缺乏足够的充电基础设施。75%的受访者认为燃料电池才是真正的方向。KPGM的汽车行业主管GarySilberg则认为目前车企在电动化方向上的投资,不过是出于满足各国燃油经济性指标、新能源汽车积分这类政府强制要求的不得已行为。这样的观点并不孤单,在刚刚结束的电动汽车百人会上,也有发言嘉宾质疑电动车未来是否真正能够取代燃油车。尤其是在年以后补贴全部退出之时,新能源汽车的发展会陷入停滞。
因此,有必要重新讨论一下新能源汽车的长期趋势,认识现在所处阶段的特点,以及未来的发展趋势。
二、汽车行业的发展趋势
早在19世纪中叶,以电池作为动力来源的汽车就已经研发成功。据统计,年全球电动汽车占全部汽车保有量的38%,几乎是内燃机汽车市场占有率的一倍。但是随着20世纪初石油工业的发展,以及内燃机生产流水线化,内燃机汽车迅速崛起,而电动汽车在成本、续航、加油(充电)的对比中完全处于下风。因此,在那之后的一个多世纪里,燃油车占据了绝对的主力。各大车企不断开发新的技术,内燃机在燃油经济性、排放、动力等方面获得了长足的进步。
然而,所有的车企都很清楚,这一个世纪以来汽车工业所取得的进步主要是基于内燃机这个平台,而未来在这个平台上取得新进展的难度越来越大。尽管燃油车依然持续给车企带来丰厚的利润,但是发达国家的汽车市场已经饱和,利润的增长主要来自发展中国家汽车的普及和升级。换句话说,现有燃油车的商业模式已经固化。下一代革命性的产品,一定会在某一天,由某个企业带来。汽车工业也一定会迈进到一个全新的时代,而燃油车会逐步被取代,就像多年以前它们取代马车一样。
车企也很明白,下一代技术的核心特点一定是全电推进。人来在19世纪进入电气化时代以来,电力凭借清洁、高效等优点,几乎成为了终端能源消费中的唯一动力来源。而热机所最后坚守的阵地,只剩下各类交通工具,汽车、轮船、飞机。事实上,电力推进系统早已渗入到各类交通工具的动力系统之中。船舶行业的全电推进早已是行业大趋势,这一点仅从各国最新的驱逐舰的动力总成变化上就可见一斑。在汽车领域,丰田量产第一代普锐斯也已经是20年以前的事情。电池和电机早已经成为内燃机的好助手,带来平顺的驾驶感受和超低的油耗。甚至在航空领域,空客、西门子和罗罗公司也已经开始研制“混合动力”的客机。
因此,全电推进系统取代内燃机系统早就是业内共识,真正的分歧在于到底由什么来提供电源。主流的观点包括:第一、应该继续由内燃机充当发电机,因为技术成熟,汽油能量密度大,已有的加油站可以满足现有加油需求;第二、应该采用锂离子电池作为动力电源,因为动力系统最简单;第三,应该采用氢氧为原料的燃料电池提供电力,因为其能量密度更大,且没有锂电池报废回收问题,对环境最友好。
上述三类动力系统与其说是路线的不同,不如说是在实际应用过程中先后顺序上的差别。内燃机提供主力电源的特点是不需要大量锂电池作为储能装置,因为长距离续航仍然是由发动机来提供电力。在锂电池成本大幅降低之前,整车成本比实现同等长距离(千米左右)的纯电动汽车要低,且不过渡依赖充电网络。但这类混合动力系统的一个核心问题,就是必须装有两套动力系统,即内燃机和电动机。这无形中限制了未来成本、重量(燃油经济性)下降以及可靠性提升的空间。在实际驾驶过程中就带来两个问题:第一、由于电池的额外重量,其长距离驾驶的油耗要高于传统内燃机车;第二、由于两套动力系统的同时存在,其成本既高于传统内燃机车,也高于低续航里程的纯电动汽车。这些特点都注定混合动力汽车仅仅是内燃机向纯电推进系统的过渡性产品。在没有补贴的情况下,混动汽车的价格同样超过同级别的传统燃油汽车。
因此,纯电平台需要对标的不是混合动力汽车,而是传统燃油汽车。这就必须解决两方面问题:第一、性能,即单次充电情况下的续航里程、充电速度及便捷性要接近传统燃油汽车;第二、价格,在没有补贴情况下的真实价格要接近传统燃油汽车。当然,对标的范围很广泛,目前,纯电动汽车首先在豪华车和低端车这两个细分市场对传统燃油车发起了挑战。
豪华车市场的代表是特斯拉。其售价很高,因此有相对充裕的预算来提升续航里程,铺设专用的高速充电桩网络。尽管在豪华程度上仍无法达到传统燃油豪华车的水平,但是特斯拉依靠科技感进行了一定程度上的弥补。
而在低端车的领域,中国厂商进行了广泛的尝试。这个细分市场的车续航里程在千米以内,车型以A00级微型车为主,其主要应用场景是在城市的上下班代步。在这个市场内,至少在中国,纯电动车其实已经没有直接对标的燃油车。主流车企几乎已经不再研发这个价位的燃油车了,因为中国市场的畅销车型已经是紧凑型(A级)甚至是中型(B级)。微型纯电动汽车很大程度上是作为家庭第二辆汽车,或者是低速电动车、电动自行车的升级产品。
而纯电动汽车真正的挑战是生产续航在千米左右,售价在3万美元左右的中型汽车。这是全球民用汽车消费最大的细分市场,需要对品质和成本进行完美的平衡。正是这个原因,一旦Model3可以顺利量产(即达到特斯拉宣称的年产50万辆),其对于整个汽车产业的意义不亚于当年福特汽车量产T型车。它意味着纯电动汽车向传统燃油车发起了最后的也是最为致命的冲击。如果纯电动汽车与传统燃油车性能接近、初始购置成本相当,其在后期的运营成本将显著低于传统燃油车。纯电汽车将在很短时间内完成对燃油车的替代。
当然,以锂离子电池为储能平台的纯电动汽车也有一个明显的短板,即大量锂电池的回收问题。而这恰恰是燃料电池系统的最大优势之一。但是,燃料电池也有一个明显的缺陷,就是氢气的成本。无论是从化石能源的途径,还是通过电解的途径,都需要先把能源转化成氢气,再用氢气作为燃料在汽车上发电。这相比于锂离子电池而言,效率要低很多。因此,远期来看,燃料电池能否取代锂离子电池,要看制氢成本是否会发生很大的变化。
三、车企在电动化浪潮下的策略
在这样一个明确的趋势下,为什么不同车企间的态度大相径庭?尤其是传统车企,其纯电车型的研发和销售明显偏慢。主要的原因之一是传统车企需要掌握好新能源汽车开发的节奏。研发全新的纯电汽车平台需要大量的投资,且短期内难以收回成本。这对绝大多数上市的车企而言意味着利润的下滑和投资者的质疑。相比而言,新进入者相对包袱要小一些。尽管初期也需要大笔投资,但是投资者对于这些企业的宽容度要高很多。这也就是为什么特斯拉持续的亏损,甚至亏损程度不断增大,但是股价依然较为稳定地增长。
对于传统车企而言,最好的选择莫过于等到电池的成本和性能再上一个台阶之后,再全力推进纯电动汽车的发展。但是,受到中国、欧洲和美洲市场的政策压力,车企很被动地“提早”开始了电动化平台的研发和量产。鉴于目前电池的成本、性能以及充电设施的普及程度,大部分车企选择了在现有传统燃油车平台基础上优先开发插混车型。同时研发全新纯电平台,择机推出纯电车型试水。以通用汽车为例,其在传统汽车领域,依靠大排量的皮卡获取高额利润,同时推出插混Volt车行和纯电动Bolt车型。比较好地掌握了电动化的进程。
四、影响汽车电动化进程的关键因素
但是,无论个别车企采取什么样的策略,都无法阻挡新能源汽车前进的步伐。只要纯电汽车的性能和价格能够接近燃油车,那么大规模的替代就几乎一定可以完成。行业内普遍认为要实现这一目标,电池组的价格需要下降到美元/kWh以内。按照现在成本下降的速度,大概在年到达。而实现上述目标的前提是有足够多的新能源车销量来推动整个产业链的进步。换句话说,如果没有这么多新能源汽车的销量,也就没法带动整个电池产业链的持续规模扩张以拉低成本,那么新能源汽车取代传统燃油车的时间将进一步被延后。未来的八年时间对于纯电动汽车来说非常关键。因此,真正需要关心的问题是,有什么因素会严重地影响这一进程?
彭博新能源财经列举了七个可能对这一进程构成影响的因素。其中前四点对这一进程可能产生比较大的影响,包括:主要市场对新能源汽车扶持政策变化,锂电池价格下降速度放缓,普通消费者缺乏对新能源汽车的兴趣,以及出现重大技术问题。
1、新能源汽车扶持政策变化:新能源汽车政策的确会出现变化,但是并不会影响整个进程。以中国为例,影响力最大的补贴机制在逐步退坡。尽管这会对某一车型的销量产生一定影响,但是总体来讲,政府已经出台了新能源汽车积分制度来衔接直接补贴制度。根据新能源积分制度,-年的考核要求整体来看还是比较宽松的,基本上只要求新能源乘用车占全部乘用车销量的3%-4%。这远远低于政府提出的年万辆新能源汽车的销量。而在年两会期间,工信部长透露政府真正的目标其实是汽车销量的10%,就是年万辆左右。换个角度来看,新能源积分的要求是针对所有厂商的下限,是必须完成的。政府在执行起来的时候一定会较为严格。按照年新能源汽车达到万辆,占比达到20%的目标来看,新能源积分要求很可能在年后迅速上升。积分不达标,意味着新的燃油车型无法投放市场,这对于车企的打击是致命的。因此从供给侧来看,只要新能源积分制度可以严格执行,且年以后目标按照中长期规划调整,新能源车的投放和价格应该不是问题。从另外一个层面来看,目前国内新能源乘用车的消费主力是六大限购城市(北京、上海、深圳、天津、杭州和广州)。这六大城市除北京、上海以外,都还有一定的增量空间。而除此以外,全国还有18个城市的机动车保有量在万辆以上。其中有9个城市在高峰时段的平均行驶里程接近24千米/小时。这个速度是上述六个城市在实行限购政策时的一大重要参考标准。未来不排除还有新的城市采取限购政策。根据目前限购城市的经验,限购政策一般只针对燃油车,而新能源汽车一般会享受优惠。限购政策出台一般会刺激新能源汽车的消费。因此,从需求侧来看,在实现新能源汽车与燃油车平价之前,仍有一部分来自限购城市的“刚需”会支撑这个市场。
2、锂电池价格下降放缓:锂电池价格下降的速度仍然保持较高水平。根据彭博新能源财经统计和预测,年动力电池全球平均下降了23%,预计年将继续下降14%。年电池价格预计下降的幅度低于年的水平,主要受到原材料价格上涨的影响。但是,随着未来上游产能的不断释放,以及电池化学配方逐渐向高镍靠拢,未来仍将保持较为高速的下降趋势。
3、大众消费接受程度:大众消费对于新能源汽车的接受顺序总体上会从发达国家到发展中国家,从一线城市到二线城市。除去可支配收入的差距以外,充电基础设施的普及是另外一个问题。以中国为例,截至年底,21.4万公共充电桩中,40%集中在北上广三个地区。充电桩和新能源汽车一直是鸡和蛋的关系。充电桩的彻底普及,一定要等到新能源汽车保有量达到一定程度以后才能解决。但随着新能源汽车的普及,也一定会解决。因为当保有量达到一定程度以后,充电基础设施的关键就会变成停车场的电动化改造。整个社会运行的基础设施都会因为新能源汽车的普及发生变化。
4、新能源汽车事故,尤其是着火事故,对于整个行业的冲击是很大的。在车企对于能量密度、产量、成本的严格要求下,整个制造业很难保证所有的电芯的品质都能达到要求。一旦出现事故,特别是在目前这个普及阶段,将使得公众对于新能源汽车的接受产生质疑。政府也会被迫要求整个行业自检,实行更加严格的控制。这会使得整个行业的进展受到一定阻碍。
综合来看,尽管确实有些因素会极大程度上影响电动化的进程,但是都无法撼动纯电动汽车在近期和中期的发展趋势。
总结
汽车行业的发展趋势来看,以更高效率、更低排放的下一代全电推进平台取代以内燃机为主要动力来源的驱动平台是大势所趋。以特斯拉为代表的新进企业正在加速推进电动化的进程。在各国政府相继出台更为严格的环保措施下,传统车企面临双线作战的局面,在电动化方面的进程中略显缓慢,但是也已经开始全面介入。随着未来更多车型的投放,消费者的接受程度将不断提升,促使电动车产量增长,拉动上游电池性能不断提升,成本持续下降。按照目前的进展趋势,在年左右,锂离子电池的价格可以降至美元/千瓦时的水平。届时纯电动汽车的初始购置成本则有望同燃油车持平。纯电动汽车可能在很短的时间内完成对传统燃油车的替代。
燃料电池汽车和锂电池纯电动汽车之间各有优势。从目前产业化进程来看,锂离子电池将先于燃料电池汽车实现商业化。燃料电池乘用车商业化需要克服一定的问题,特别是生产氢气的成本和效率问题。
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