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汽车行业报告-PDF版

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    推荐赛轮轮胎、玲珑轮胎、森麒麟和三角轮胎推荐赛轮轮胎、玲珑轮胎、森麒麟和三角轮胎高性价比高性价比+全球化,中国轮胎竞争力持续提升全球化,中国轮胎竞争力持续提升证券研究报告投资评级:()报告日期:推荐首. 

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     2023 年深度行业分析研究报告 目目 录录 1、政策和需求共振,海外充电桩增长潜力可观.-4-1.1、欧美政策频发加速充电桩建设.-4-1.2、美国充电桩市场.-6-1.3、欧洲充电桩市场.-6-1.

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  • 中国信通院:电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023年)(46页).pdf

    中国信息通信研究院政策与经济研究所 2024年1月 电动化、电动化、网联网联化、化、智能智能化化时代时代 新能源汽车产业链新能源汽车产业链 全要素生产率报告全要素生产率报告 (2022023 3 年年)版权声明版权声明 本报告本报告版权属于版权属于中国信息通信研究院中国信息通信研究院,并受法律保护,并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的,应本报告文字或者观点的,应注明注明“来源:来源:中国信息通信研究院”中国信息通信研究院”。违反上述声明者,本。违反上述声明者,本院院将追究其相关法律责任。将追究其相关法律责任。前前 言言 全球汽车产业正经历着一轮技术革命和产业变革,业内人士普遍认为这轮变革的前半场是电动化,后半场是网联化和智能化。技术革命引发产业变革往往为后发国家提供换道超车的机会窗口,党中央抓住机遇前瞻部署技术研发和产业发展,我国在这场变革中走在世界前列。当前我国新能源汽车产销量全球第一,动力电池、智能网联等技术发展迅速,汽车品牌影响力逐渐扩大。如何巩固和增强汽车产业发展优势成为产业界和政界共同关注的话题。汽车是由大量零部件高度集成的复杂产品,经过一百多年的发展,已发展成为全球化分工程度很深、影响广泛的大型产业。中国要在全球汽车产业竞争中保持领先,发展成为汽车强国,仅靠整车产品或一两项核心零部件还不够。借鉴汽车先发国家的发展经验,应以整车产品带动形成本土供应链配套体系,推动形成产业链发展优势进军国际市场。产业链的发展优势不只是发展规模,更重要是创新驱动的发展质量,衡量创新驱动的经典指标是全要素生产率。报告从电动化、网联化、智能化出发拆解新能源汽车产业链,测算各环节和产业链整体的全要素生产率并进行国际比较,发现我国少数传统产业环节仍然比较薄弱,但部分新型产业环节与汽车强国实现同步创新甚至领先,产业链整体全要素生产率水平距离国际一流仅存在约 5%的较小差距。为促进提高我国新能源汽车产业链发展水平,报告围绕企业基础能力、产业技术路径和国内外市场需求等影响全要素生产率的重要因素提出相应建议,希望对政策制定者、行业从业者等有所启示。目目 录录 一、新能源汽车产业链全要素生产率分析的战略意义.1(一)电动化、网联化、智能化加速,新能源汽车有望发展成新兴支柱产业.1(二)我国新能源汽车产业优势显现,应进一步增强全产业链竞争力.2(三)新能源汽车发展依靠创新驱动,应持续提升全要素生产率.3 二、全球新能源汽车产业链全要素生产率分析.3(一)从五大模块解构新能源汽车产业链环节.3(二)整车环节中美新能源走在前列,德日汽车制造优势减弱.5(三)电动化环节欧美日韩创新实力强劲,中国有所突破.7(四)网联化环节欧美日韩各有所长,中国多数环节优势显现.11(五)智能化环节欧美日相对领先,中国少数环节具有优势.22(六)车身及内外饰环节传统强国引领,中国多数环节实现追赶.31 三、我国新能源汽车产业链发展的机遇与挑战.34(一)新型产业环节与世界同步创新的机遇.35(二)传统工业和精密制造环节仍旧薄弱.35(三)硬件制造数字化改造和软件生态规则落后.36 四、我国新能源汽车产业链发展建议.37(一)提升企业基础能力:扩大研发投入规模,提高研发投入强度.37(二)升级产业技术路径:缩小渐进式创新差距,探索颠覆式创新机会.37(三)拓展国内大市场:培育市场需求,打造自主品牌供应链.38(四)加速国际化布局:突破国外政策藩篱,逆势开拓国际市场.39 图图 目目 录录 图 1 我国新能源汽车 2009-2022 年产销量及渗透率情况.2 图 2 新能源汽车产业链梳理.5 图 3 中国乘用车销售市场 2011 年与 2022 年不同车系市占率比较.6 图 4 主要国家整车产业环节全要素生产率比较.6 图 5 主要国家动力电池产业环节全要素生产率比较.8 图 6 主要国家电机产业环节全要素生产率比较.9 图 7 主要国家电控系统产业环节全要素生产率比较.10 图 8 主要国家热管理系统产业环节全要素生产率比较.11 图 9 主要国家 TBOX 远程通信终端产业环节全要素生产率比较.12 图 10 主要国家 OBU 车载通信单元产业环节全要素生产率比较.13 图 11 主要国家天线产业环节全要素生产率比较.13 图 12 主要国家 V2X 芯片产业环节全要素生产率比较.14 图 13 主要国家 GNSS 芯片产业环节全要素生产率比较.15 图 14 主要国家高精地图产业环节全要素生产率比较.15 图 15 主要国家座舱控制器产业环节全要素生产率比较.16 图 16 主要国家 SoC 芯片产业环节全要素生产率比较.17 图 17 主要国家座舱操作系统产业环节全要素生产率比较.18 图 18 主要国家中间件产业环节全要素生产率比较.19 图 19 主要国家车载显示屏产业环节全要素生产率比较.19 图 20 主要国家车载语音交互产业环节全要素生产率比较.20 图 21 主要国家 HUD 产业环节全要素生产率比较.21 图 22 主要国家面部识别摄像头产业环节全要素生产率比较.21 图 23 主要国家车载摄像头产业环节全要素生产率比较.23 图 24 主要国家超声波雷达产业环节全要素生产率比较.24 图 25 主要国家毫米波雷达产业环节全要素生产率比较.24 图 26 主要国家激光雷达产业环节全要素生产率比较.25 图 27 主要国家自动驾驶系统产业环节全要素生产率比较.26 图 28 主要国家线控制动产业环节全要素生产率比较.27 图 29 主要国家线控转向产业环节全要素生产率比较.28 图 30 主要国家线控悬架产业环节全要素生产率比较.29 图 31 主要国家 MCU 芯片产业环节全要素生产率比较.30 图 32 主要国家和地区微电机产业环节全要素生产率比较.30 图 33 我国新能源汽车产业链各环节全要素生产率水平与国际一流比较的分值.34 表表 目目 录录 表 1 车身内外饰主要环节主要国家企业全要素生产率排名(2022 年).31 电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)1 一、新能源汽车产业链全要素生产率分析的战略意义 党的二十大强调着力提高全要素生产率,着力提升产业链供应链韧性和安全水平。新能源汽车是我国重点培育的战略性新兴产业,也是融合 5G、人工智能、新材料等众多新技术的重要应用场景平台,提升新能源汽车产业链全要素生产率,不仅强化巩固新能源汽车产业领先优势,也能发挥产业链协同作用推动新产品新模式新业态发展。(一)电动化、(一)电动化、网联化网联化、智能智能化加速,新能源汽车有望发展化加速,新能源汽车有望发展成成新新兴支柱产业兴支柱产业 汽车制造业是我国重要支柱产业,我国抓住汽车动力技术变轨机遇,超前布局新能源汽车战略新兴产业,新能源汽车电动化发展走在世界前列。2021 年以来我国新能源汽车产销量快速提升,2023 年增长至超 900 万辆,新车电动化渗透率超 31%1。与此同时,5G、人工智能等信息通信技术赋能,网联化、智能化成为汽车产业技术变革新方向,2023 年前三季度我国智能网联汽车 L2 及以上级别自动驾驶渗透率约 49%2。随着电动化、网联化、智能化渗透率不断增加,新能源汽车有望发展成为我国新兴支柱产业。1 数据来源:中国汽车工业协会。2 数据来源:国家智能网联汽车创新中心。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)2 数据来源:中国汽车工业协会,中国信息通信研究院整理 图 1 我国新能源汽车 2009-2022 年产销量及渗透率情况(二)我国新能源汽车(二)我国新能源汽车产业优势显现产业优势显现,应进一步增强全产业链竞,应进一步增强全产业链竞争争力力 自 2015 年以来,我国新能源汽车产销量已连续 9 年全球第一。不同于过去燃油车时代我国汽车产销量由外资品牌占据,电动化、网联化、智能化时代,依托我国超大规模市场的培育,本土汽车企业自主创新快速崛起,贡献了国内绝大多数的生产和销售。工业和信息化部公开信息显示,2023 年前三季度自主品牌新能源乘用车国内市场销售占比达 80.2%,新能源汽车出口量也持续增长,我国新能源汽车已发展成为优势产业。根据我国推进新型工业化,巩固优势产业领先地位,提升全产业链竞争优势的战略部署,新能源汽车作为重点优势产业,应进一步发挥整车产品牵引带动作用,打造战略性全局性产业链竞争优势,加快我国从汽车大国迈向汽车强国。0%5 %05004006008001,0001,2002009200000222023(单位:万辆)产量(万辆)销量(万辆)产量占比销量占比电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)3(三)(三)新能源汽车新能源汽车发展依靠创新驱动,发展依靠创新驱动,应持续提升应持续提升全要素生产率全要素生产率 我国新能源汽车产业高速发展的背后是企业技术水平和创新能力的日益提升,产业链各环节企业的协同进步。增强新能源汽车全产业链竞争力,关键在提升产业创新效能。产业创新效能不只是技术创新,更是将技术创新转化为经济效益。党的二十大报告强调“着力提高全要素生产率”正是对产业创新效能的重要衡量准则,更能反映产业发展质量。报告从产业链视角出发,应用经济学量化分析方法3,测算我国与汽车强国的新能源汽车产业链各环节及整体全要素生产率,通过对比判断我国新能源汽车产业链发展水平,并结合市占率等因素分析应重点提升的关键产业链环节,为增强我国新能源汽车全产业链竞争力提供参考。二、全球新能源汽车产业链全要素生产率分析 电动化、网联化和智能化发展加速重构汽车产业链,新型零部件和传统零部件的交替为后发国家企业进入全球汽车产业链带来机遇。相比传统燃油车,全球新能源汽车产业链竞争格局悄然变化,本报告分析产业链各环节全球头部企业全要素生产率4,从创新效能视角研判世界主要国家在新能源汽车产业链分工中的竞争优势。(一)(一)从五大模块解构新能源汽车产业链从五大模块解构新能源汽车产业链环节环节 根据新能源汽车产品的主流发展趋势和基本构成5,将新能源汽 3 本报告全要素生产率测算方法采用 LP 法。4 本报告测算样本基于新能源汽车产业链各环节进入全球市场份额排名前十位且数据公开的国内外企业,国内企业未进入全球前十的情况下,增选国内市场份额排名前两位的企业。测算使用数据来自企业公开年报,包括产出(营业收入),资本(固定资产净值),劳动力(员工数),中间品投入(营业成本)。5 尽管汽车从分布式架构向集中式域架构转变,但当前域控尚未完全覆盖汽车整体,因此本报告未从域控角度解构新能源汽车产业链。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)4 车产业链解构为整车制造、电动化、网联化、智能化、车身及内外饰五大模块。从国内市场的市占率看,中国企业在整车制造和电动化、网联化的多数产业链环节占据大部分市场份额,而欧美日企业在智能化的部分感知传感器环节、执行相关的线控底盘环节和车身内外饰部分环节占据大部分市场份额。整车制造模块的产业链环节主要指新能源汽车整车制造。电动化模块的产业链环节主要包括动力电池、电机、电控系统和热管理系统。智能化模块的产业链环节主要包括感知环节的激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达和摄像头等传感器,决策环节的自动驾驶系统,执行环节线控底盘相关的线控制动、线控转向和线控悬架,以及线控底盘所需的 MCU 芯片和微电机。网联化模块的产业链环节主要包括车联网车端相关的 TBOX远程通信终端、OBU 车载通信单元,智能座舱相关的座舱控制器、车载显示屏、车载语言交互、面部识别摄像头和 HUD 抬头显示。同时,对 OBU 车载通信单元和座舱控制器两大核心部件进行了下一层产业链拆解,分别包括天线、V2X 芯片、GNSS 芯片、高精地图和 SoC 芯片、座舱操作系统、中间件。车身及内外饰模块的产业链环节主要包括车载线束、连接器、涂料、车灯、座椅、轮胎和被动安全。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)5 来源:中国信息通信研究院 图 2 新能源汽车产业链梳理(二二)整车)整车环节中美新能源走在前列,环节中美新能源走在前列,德日德日汽车优势减弱汽车优势减弱 电动化、网联化、智能化变革正在重塑整车市场格局。中国抓住此轮技术变革机遇,不仅加速本土传统车企转型,而且诞生一批造车新势力,整车环节竞争力增强。2022 年中国本土企业占据了国内新能源汽车近 80%的市场份额,带动国内汽车市场自主品牌化率从 2011 年的不到 30%提高到 2022 年的近 50%。与此同时,中国汽车逐步出口走出国门参与国际市场竞争,Marklines 数据统计显示 2022 年中国 5家自主品牌汽车进入全球新能源汽车销量前 20 名。中国造车新势力在网联化和智能化领域的快速发展,也吸引了传统车企国际巨头高度关注,2023 年大众入股小鹏、Stellantis 入股零跑,知名汽车巨头加持合资有望加快中国汽车国际化发展。OBU车载通信单元TBOX远程通信终端车联网(车端)车载显示屏HUD抬头显示座舱控制器车载语音交互面部识别摄像头座舱自动驾驶系统激光雷达毫米波雷达摄像头超声波雷达线控制动线控悬架线控转向感知决策执行自动驾驶动力电池电机(电驱系统)电控系统热管理系统座椅被动安全车灯轮胎车载连接器线束电动化智能化网联化车身及内外饰电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)6 数据来源:中国汽车工业协会,中国信息通信研究院 图 3 中国乘用车销售市场 2011 年与 2022 年不同车系市占率比较 中美新能源汽车创新效能强势增长。从全要素生产率看,中美新能源汽车的创新效能高速增长,德国和日本车企则长期保持相对稳定水平。其中,中国新能源车企的创新效能高于美国。过去十年间,中国新能源车企的全要素生产率与德国传统车企间的差距从17%缩小到6%,2022 年已达到日本车企水平。数据来源:中国信息通信研究院 图 4 主要国家整车产业环节全要素生产率6比较 6 本报告全要素生产率比较基于 TFP 绝对值,即当年全要素生产率具体数值,非全要素生产率的增长率。29.11!.61!.28.03%8.98%3.99I.9.8.5%9.4%1.6%1.7%自主品牌日系德系美系韩系其他欧系201120227.58.59.510.52000022(TFP绝对值)中国新能源车企美国新能源车企日本车企德国车企差距差距17%差距差距6%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)7(三三)电动化环节)电动化环节欧美日韩创新实力强劲,中国有所突破欧美日韩创新实力强劲,中国有所突破 电动化是汽车行业变革的先驱,中国抓住新技术发展机遇在电动化相关产业链环节加快布局,凭借本土大规模市场形成了销量优势。从全要素生产率看,中国企业在动力电池和电机环节相对领先,日本和美国企业分别在动力电池、热管理系统和电机、电控系统环节的创新效能具有领先优势,德国、法国和韩国企业凭借在汽车产业链的长期积累仍具有较强实力。动力电池环节中韩市场优势明显,但美国和日本创新能力不容忽视。目前全球汽车领域动力电池量产应用的主流技术路线是三元锂电池和磷酸铁锂电池,同时钠离子电池、氢燃料电池、固态电池等技术路线也在新能源汽车产业不断试点应用和完善,尤其近年来日韩在固态电池领域加大研发力度试图抢占先发优势。虽然从全球市场份额看,中国遥遥领先,韩国位居第二,日本优势较小,美国甚至尚未形成市场份额优势7。但是,从全要素率分析看,美国创新驱动增长的势能强,日本创新效能仍处高位,两国在动力电池环节的竞争力不容忽视。日本作为全球研发动力电池的先驱,其全要素生产率长期处于高位,即使近两年有下降趋势但仍高于其它国家。中国、美国和韩国近年来持续上升,其中,中国发展速度最快,2022 年全要素生产率已接近日本位居世界第二8;美国尽管本土产业规模不大,但创新效能较高,全要素生产率高于韩国。7 韩国研究机构 SNE Research 数据显示,2022 年全球动力电池排名前十的企业,中国占据 6 席,韩国占据 3 席,日本占据 1 席。8 本报告全要素生产率国家排名是由产业链各环节头部企业全要素生产率均值代表所在国水平进行排名。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)8 来源:中国信息通信研究院 图 5 主要国家动力电池产业环节全要素生产率比较 电机环节中美持续增强,德日优势减弱。新能源汽车时代电机代替了传统汽车的内燃机,汽车强国德国和日本过去在内燃机领域的发展优势在新能源汽车产品上较难显现。中国和美国电动汽车发展促进电机创新和产业化,尤其中国在发展新能源汽车产业之初即大力支持电机研发,电机产品现已具有较强的竞争力。从全要素生产率看,美国和中国长期保持增长态势,现已超越德国和日本跃居全球第一和第二;德国近十年来基本维持原水平,排名从过去的第一下降到第三;日本则缓慢增长,排名也从过去的第二下降到第四。中国电机产业的创新效能在市场也得到验证,乘用车市场信息联席会数据显示 2022年 12 月中国电机配套量前十的企业中,本土品牌企业占 7 席。随着企业持续创新,中国电机环节的创新效能和竞争力有望进一步增强。320002020212022(TFP绝对值)日本中国美国韩国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)9 来源:中国信息通信研究院 图 6 主要国家电机产业环节全要素生产率比较 电控系统美德日领先,中国仍存在一定差距。电控系统源于传统汽车的电子电气化,美国、德国和日本起步早,发展优势明显,中国在汽车的电动化发展中才逐步形成电控系统产业能力。现如今电控系统覆盖了新能源汽车大多数零部件,大到电池管理系统、电机控制器、热管理系统,小到车窗、雨刮器的电子控制等。由于目前电池、电机和热管理系统已集成了电控功能,电动化模块独立的电控系统主要包括 DC/DC 电压转换器、OBC 充电机和 PDU 高压配电盒(俗称“小三电”)用于实现电压转换、电源传输和分配电源。从全要素生产率看,美国、德国和日本稳定处于高位,且美国和德国的优势更突出;中国企业全要素生产率近年来虽然持续提升,但与领先国家仍存在一定差距,相较美国、德国和日本的均值约低 7.5%。不过在国内市场,本土品牌企业凭借较高的产品技术水平和快速响应迭代的优势,占据了大部分市场份额,美国、德国、日本企业的产品虽然品质较高,但0002020212022(TFP绝对值)美国中国德国日本电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)10 价格贵且定制化供货速度慢,市场份额相对较少。在本土市场的培育下,中国电控系统创新效能有望进一步提高,逐渐缩小与领先国家间差距。来源:中国信息通信研究院 图 7 主要国家电控系统产业环节全要素生产率比较 热管理系统日法韩领先,中国相对落后。日本、法国、韩国等企业进入热管理系统市场早,技术和经验储备多,先发优势明显,无论在全球还是中国市场,均占据较高市场份额。新能源汽车热管理系统相比燃油车新增了电池、电机电控的热管理,这两大部分的热管理通常与汽车座舱空调系统进行热量交互,从而增加了热管理系统的复杂性。中国企业起步晚,主要通过提供热管理系统中某个零部件的方式为整车厂供货,如压缩机、阀类产品、热交换器等相对成熟,但系统集成开发能力较弱。从全要素生产率看,日本和法国长期稳定处于高位,韩国相对略低,保持第三位;中国近十年来提高约 7%,增幅不大,2022 年与日本、法国和韩国的均值间差距达 11%。11.512.513.514.52000022(TFP绝对值)美国德国日本中国中国较美国、德国和日本的均值约低7.5%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)11 来源:中国信息通信研究院 图 8 主要国家热管理系统产业环节全要素生产率比较(四四)网联化环节)网联化环节欧美日韩各有所长欧美日韩各有所长,中国多数环节优势显现,中国多数环节优势显现 随着信息通信技术和新型基础设施发展,汽车成为网络服务和信息交互的重要载体,新能源汽车正朝着网联化升级。其中,车联网和智能座舱成为两大布局板块。从全要素生产率分析看,车联网和智能座舱产业链全球化分工特征明显,欧美日韩企业各有所长,中国企业抓住新机遇加快创新发展,在产业链多数环节均表现优异。1.车联网 TBOX 远程通信终端韩国领先,日德法第二梯队,美中第三梯队。TBOX 在传统燃油高端车中已广泛应用,连入移动蜂窝网络发挥通信功能,为汽车提供远程控制、OTA 升级等信息服务。日韩欧美企业起步早,基本垄断了全球汽车市场,近年来中国也有较多企业进入该领域,整体处于红海竞争。从全要素生产率看,韩国产业创新效能最高,日本、德国和法国紧随其后;美国与韩日欧存在一定差距,中国近十000022(TFP绝对值)日本法国韩国中国中国与日、法、韩的均值间差距达11%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)12 年来快速增长,增幅达 9%,现已接近美国同处第三梯队。来源:中国信息通信研究院 图 9 主要国家 TBOX 远程通信终端产业环节全要素生产率比较 OBU 车载通信单元美韩创新效能高,中国领先优势尚需强化。OBU车载通信单元通过直连通信实现汽车与路侧感知信息交互,为车辆提供交通预警保障安全。目前全球车联网通信标准不统一,中国主导 C-V2X 直连通信标准,本土企业掌握 OBU 发展主动权,国外供应商基本未进入国内市场。从全要素生产率看,美国和韩国水平相当,均处于高位,中国近年来虽然有所增长,但与美国、韩国的均值间还存在约6%差距。尽管本土企业具有优先抢占国内市场的优势,产品技术和性能也相对领先,但市场比较分散,产业总体的创新效能仍不及美国和韩国。立足产业长远发展,本土企业应持续加强研发和现代化运营,将产品优势转化为产业优势。000022(TFP绝对值)韩国日本德国法国美国中国中国近十年增长9%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)13 来源:中国信息通信研究院 图 10 主要国家 OBU 车载通信单元产业环节全要素生产率比较 天线环节德美领先,中国跻身前列,日本优势减弱。随着车联网发展,OBU 车载通信单元的天线向 GNSS、4G/5G、V2X 功能多合一趋势演进。虽然国际市场主要由德国、日本、美国企业占据,但国内众多本土企业较早进入天线领域,通过持续研发创新形成了较强的竞争力。从全要素生产率看,德国和美国长期稳居高位,日本稳步不前甚至出现下滑;中国近年来高速增长,与德国和美国差距大幅缩小,已超过日本跻身世界前列。来源:中国信息通信研究院 图 11 主要国家天线产业环节全要素生产率比较 0002020212022(TFP绝对值)美国韩国中国与美国、韩国的均值间存在约6%差距000022(TFP绝对值)德国美国中国日本电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)14 V2X 芯片中美韩创新效能相当。尽管当前市场 V2X 芯片大部分被美国企业垄断,韩国企业在芯片研发生产方面也具有一定优势,我国企业市占率极低。但是,我国企业近年来加大研发力度,产品在通信功率、算力、射频性能等技术参数方面,基本能达到国外品牌同等水平。从全要素生产率看,我国企业的创新效能仅次于韩国,有望在创新驱动下实现市场突破。但值得注意的是美国近两年增长较快,而我国出现小幅下降趋势,应持续加大研发开拓市场,增强创新效能。来源:中国信息通信研究院 图 12 主要国家 V2X 芯片产业环节全要素生产率比较 GNSS 芯片美日领先,瑞士实力较强,中国差距大。美国、瑞士、日本等国 GPS 导航经历了几十年的发展,GNSS 芯片技术已经相当成熟,占据了全球大部分市场份额。在中国市场,瑞士企业占据了超一半份额,本土企业依托北斗导航发展,在 GNSS 芯片领域有所突破。从全要素生产率看,美国和日本长期稳居高位,分列第一和第二位,领先优势明显;瑞士水平较高,位居第三;中国过去十年大幅增长(增幅 11%),但 2022 年与美国、日本和瑞士均值间的差距仍高达 13%。0002020212022(TFP绝对值)美国韩国中国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)15 来源:中国信息通信研究院 图 13 主要国家 GNSS 芯片产业环节全要素生产率比较 高精地图美国创新效能高,中荷优势相当。高精地图是精度更高、数据维度更多的电子地图,与车联网路侧设备信息联通辅助自动驾驶,多家国际科技巨头企业均在布局。中国企业在该领域发展积极,由于地图涉及国家地理信息安全,国内市场参与者主要为本土企业。从全要素生产率看,美国的产业创新效能更高,中国稳健发展,荷兰波动较大,目前中国和荷兰的水平相当。来源:中国信息通信研究院 图 14 主要国家高精地图产业环节全要素生产率比较 72000022(TFP绝对值)美国日本瑞士中国近十年增长11%与美、日、瑞德均值间仍有13%差距942000212022(TFP绝对值)中国荷兰美国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)16 2.智能座舱 座舱控制器欧美韩水平相当,中国已接近前列。座舱控制器集中控制座舱系统部件,如多块显示屏、OTA 在线升级等,功能比传统的信息娱乐系统 IVI 更加丰富和复杂。中国汽车零部件供应商与国际传统的汽车 IVI 巨头同步布局座舱控制器,各方差距不明显。从全要素生产率看,德国、法国、美国和韩国均处于高位,中国已接近世界一流水平,与德国、法国、美国和韩国的均值间仅差约 2.6%。来源:中国信息通信研究院 图 15 主要国家座舱控制器产业环节全要素生产率比较 SoC 芯片美国领先,中国快速追赶。考虑算力和功能安全等级要求,目前汽车智能座舱的主控芯片标配是 SoC 系统级芯片 MCU 芯片9。其中,SoC 芯片成为芯片市场一大重要增长点,高通、英特尔、英伟达、AMD 等通信和消费电子芯片巨头纷纷进军该细分市场,中国科技型大企业和芯片初创企业也积极布局该领域。虽然国内大部分汽车 9 MCU 芯片在智能化环节中已做分析,此处不再重复。320002020212022(TFP绝对值)德国法国美国韩国中国中国与德、法、美、韩均值间差距仅2.6%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)17 以配备国际巨头的 SoC 芯片为宣传噱头,本土企业的市场拓展仍在初期。但是,从全要素生产率看,中国企业的创新效能近两年大幅增强,2022 年相较 2021 年提高约 2.1%,与美国企业的差距不到 4%。如果中国企业继续保持较高增速,将进一步缩小与美国企业间的差距。来源:中国信息通信研究院 图 16 主要国家 SoC 芯片产业环节全要素生产率比较 座舱操作系统中美水平接近。为满足功能安全和娱乐需求,智能座舱通常基于虚拟机支持多个操作系统,主要包括用于仪表的安全车控操作系统和用于娱乐的车载操作系统。其中,座舱安全车控操作系统需满足 ASIL-D 安全认证,多数采用 QNX 系统。车载操作系统考虑软件生态丰富性,主要采用 Android 和 Linux 系统。这些操作系统均由美国机构主导,近年来中国科技型大企业抓住汽车操作系统发展的机会窗口加快布局。虽然目前市场仍主要应用美国操作系统,但是中国操作系统基本已通过 ASIL-D 安全认证,相关企业全要素生产率与美企业仅存在约 1%的微小差距。因此,无论安全性能还是创新效能,14.515.516.52000022(TFP绝对值)美国中国提高约2.1%与美国差距不到4%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)18 中国的座舱操作系统已与美国接近。来源:中国信息通信研究院 图 17 主要国家座舱操作系统产业环节全要素生产率比较 中间件美欧引领,中国仍存在一定差距。中间件是连接座舱控制器底层芯片硬件、操作系统和上层软件应用不可或缺环节。德国、法国、美国等先发国家在中间件领域布局早,全球汽车开放系统架构AUTOSAR 由德国汽车巨头联合美国、日本等汽车巨头共同发起制定。德国汽车软件企业在基于 AUTOSAR 规范的中间件方面占据了大部分市场份额,中国企业起步较晚,发展尚不成熟。从全要素生产率看,美国企业的创新效能稳步提升,已超越德国企业位居第一,德国和法国企业分列第二、第三;中国企业的创新效能虽有所增强,但与前三位国家的企业均值间仍存在约 7%的差距。9.51010.5000212022(TFP绝对值)美国中国差距仅约1%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)19 来源:中国信息通信研究院 图 18 主要国家中间件产业环节全要素生产率比较 车载显示屏韩国优势显著,中日水平相当。随着智能座舱的发展,大屏化和一芯多屏成为汽车配置主流。现如今由座舱控制器主控芯片控制显示屏,显示屏自身不再做算力处理,技术含量下降,过去作为汽车二级供应商的显示屏厂商跃升为一级供应商,直接为整车厂供应。虽然目前从中国市场看,本土企业已占据大部分份额;但是,全要素生产率分析显示韩国企业的创新效能更高,中国企业的水平有所增长,近年来已与日本企业相当。来源:中国信息通信研究院 图 19 主要国家车载显示屏产业环节全要素生产率比较 8942000212022(TFP绝对值)美国德国法国中国中国与美、德、法三国均值间差距约7.516.517.518.52000022(TFP绝对值)日本韩国中国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)20 车载语音交互中美同处领先地位。车载语音交互属于人工智能领域重要分支,通过人机对话实现汽车智能化,互联网巨头、整车企业、创业企业纷纷入局。其中,美国和中国企业在语音交互领域起步早,发展快,处于领先水平。从全要素生产率看,中国企业 2019 以来快速增长,至 2022 年增幅达 6.5%,已与美国企业持平。来源:中国信息通信研究院 图 20 主要国家车载语音交互产业环节全要素生产率比较 抬头显示 HUD 日本相对领先,中国优势增强。HUD 抬头显示实现仪表信息在前挡风玻璃实时增强虚拟显示,目前尚处于起步阶段。日本和中国企业凭借在显示领域的技术和市场优势,抢先布局 HUD 抬头显示产品。从全要素生产率看,日本企业的创新效能相对更高,中国企业近两年提升较快,与日本企业间的差距从2020年10%缩小到2022年 7.6%。99.51010.52000022(TFP绝对值)美国中国增幅6.5%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)21 来源:中国信息通信研究院 图 21 主要国家 HUD 产业环节全要素生产率比较 面部识别摄像头 DMS 韩中具有优势,美国有所提升。面部识别摄像头 DMS 属于近年来汽车配置的新兴产品,识别驾驶员人脸状态变化,实现疲劳监测、分神预警等功能。中韩企业凭借消费摄像头领域的发展基础拓展 DMS 更具优势。从全要素生产率看,韩国企业的创新效能长期保持在高水平;中国企业总体呈现增长趋势,目前水平略低于韩国;美国企业近两年增长 3.4%,扭转了过去持续下跌的态势。来源:中国信息通信研究院 图 22 主要国家面部识别摄像头产业环节全要素生产率比较 320002020212022(TFP绝对值)日本中国差距从10%缩小到7.642000212022(TFP绝对值)韩国美国中国美国近两年增长3.4%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)22(五五)智能化环节)智能化环节欧美日欧美日相对相对领先,中国少数领先,中国少数环节环节具有优势具有优势 智能化建立在汽车电子基础上,德、法、美、日等汽车强国的零部件巨头先发优势明显,中国企业在少数新兴产业链环节具有竞争实力。感知环节,德国、法国、日本企业在各类汽车传感器环节处于领先地位,中国企业在车载摄像头和激光雷达环节的市场竞争和创新效能均具有优势。决策环节,美国企业自动驾驶系统起步早,中国紧随其后,欧洲企业凭借汽车芯片基础也在推动自动驾驶系统。执行环节,制动、转向、悬架等线控底盘在燃油车时代的高端车已开始应用,德国、美国等企业起步早,形成了技术和市场壁垒,中国企业暂时落后。车载摄像头中日引领,但中国过去两年创新效能出现下降。车载摄像头是汽车应用的基础传感器,在燃油车时代已应用成熟,日本产业发展更早。我国多家企业凭借在手机等消费电子终端积累的工艺和光学、模组封装优势,加快进入车载市场。从全要素生产率看,日本保持平稳处于高位,受新冠疫情消费电子业务减缓等影响,2020 年以来小幅下滑;中国过去快速增长并在 2019 年超越日本,但 2021、2022年大幅下降,再次低于日本。随着汽车智能化升级对摄像头的需求从前视、后视的基础上增加对环视、侧视和内视的需求,中国车载摄像头行业市场规模将进一步扩大,有望从需求端牵引创新,推动全要素生产率恢复增长。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)23 来源:中国信息通信研究院 图 23 主要国家车载摄像头产业环节全要素生产率比较 超声波雷达德法日大幅领先,中国追赶难度大。超声波雷达最早由德国和法国企业应用于燃油汽车倒车障碍物识别,日本企业在该领域起步也比较早,经过多代产品的持续优化和市场推广,三国企业已占据了全球大部分市场。中国企业进入该领域较晚,多数由安防等其它领域起家进入汽车行业,主要以跟随模仿的方式进行追赶。从全要素生产率看,德国、法国和日本长期保持稳定,分列前三位;中国近十年来增长缓慢,增幅仅约 5%,目前与德、法、日三国的均值仍存在14%的差距。由于后发劣势及本身细分市场规模较小,中国企业实力和创新效能与德、法、日巨头差距过大,导致追赶难度大。0002020212022(TFP绝对值)日本中国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)24 来源:中国信息通信研究院 图 24 主要国家超声波雷达产业环节全要素生产率比较 毫米波雷达德日第一梯队,中美第二梯队。目前毫米波雷达技术相对成熟,价格适中,自动驾驶 L2 及以上级别的智能网联汽车配备比较普遍。从全要素生产率看,德国和日本在毫米波雷达领域的领先地位显著;美国凭借电子技术的深厚基础在毫米波雷达领域具有较强实力,但近年来发展减慢;中国则保持相对增长态势,尤其 2022 年增幅达 1.6%,已超越美国,但距离德国和日本的均值仍相差约 4%,若保持较快的增长速度,也有望进入第一梯队。来源:中国信息通信研究院 图 25 主要国家毫米波雷达产业环节全要素生产率比较 11.512.513.514.52000022(TFP绝对值)德国法国日本中国与德、法、日三国均值的差距仍达14%近十年增长5.514.52000022(TFP绝对值)德国日本中国美国距离德国和日本的均值仍相差约4 22年增幅达1.6%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)25 激光雷达中国初创企业初具优势,但德、法、日老牌企业创新实力雄厚。车载激光雷达最初由美国 Velodyne 和 Ibeo 两家初创企业在2005 年美国国防部 DARPA 资助举行的无人车挑战赛中推出,其后不仅吸引德、法、日汽车零部件巨头布局,也在全球催生了一批创业企业。目前全球激光雷达发展处于起步阶段,市场格局剧烈调整,中国初创企业伴随本国汽车智能化发展大潮快速成长,而美国的行业鼻祖Ibeo 于 2022 年破产,Velodyne 在 2023 年与 Ouster 公司合并。从全要素生产率看,中国初创企业的创新效能已领先美国,但德国、日本和法国老牌企业的创新效能仍处于高位。在激光雷达环节的竞争中,中国企业仍需持续加大研发投入创新,发挥本土大规模市场优势快速发展,走向国际市场,才能真正具备竞争优势。来源:中国信息通信研究院 图 26 主要国家激光雷达产业环节全要素生产率比较 自动驾驶系统中美走在前列,但美国成长更快。自动驾驶系统是汽车智能化的核心决策单元,处理感知系统传达的信息,实现行动和路径的规划,被视为汽车未来的大脑。自动驾驶系统不仅成为造车新5202020212022中国美国德国日本法国中国初创企业创新效能已领先美国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)26 势力与传统汽车巨头差异化竞争的核心卖点,也成为多数大型车企掌控自主权的关键单元。美国 Mobileye、特斯拉等企业在自动驾驶系统领域起步较早;中国企业追赶较快,互联网巨头、造车新势力、初创企业和大型整车企业均致力于自动驾驶系统研发;德国等传统汽车芯片企业也发挥底层芯片研发优势开拓自动驾驶系统业务。近年来国内外一批开展自动驾驶系统业务的初创企业陆续上市,从企业公开数据测算的全要素生产率看,美国和中国企业的创新效能大幅领先,德国相比存在一定差距。但是,值得注意的是相比美国保持增长趋势,中国 2022 年出现小幅下滑,过去赶超的态势被美国逆转。来源:中国信息通信研究院 图 27 主要国家自动驾驶系统产业环节全要素生产率比较 线控制动德国领先,日韩实力较强,中国差距大。汽车制动系统经历从机械时代的液压制动到电子时代的 ABS、ESP,再到 EHB 线控制动的升级,传统汽车零部件巨头通过渐进式迭代形成技术和市场壁垒。例如德国博世最先布局 EHB 产品,掌握大量核心技术专利,垄断全球大部分市场份额,日本和韩国企业在该领域也已经积累了较强实99.51010.5202020212022美国中国德国电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)27 力,而中国企业起步晚,突破难度较大。从全要素生产率看,德国和日本稳定处于高位,分列第一和第二位,韩国保持第三位;中国近两年增长较快,2022 年相比两年前增长约 2.6%,但是相较德国、日本和韩国的均值,差距仍高达 14%。来源:中国信息通信研究院 图 28 主要国家线控制动产业环节全要素生产率比较 线控转向德国遥遥领先,日韩中居第二梯队。随着汽车自动驾驶向高级别发展,转向系统将由电动助力 EPS 向线控转向 SBW 进阶,去掉从转向盘到转向执行器间的机械连接,通过传感器收集信息由控制器实现转向。当前线控转向仍处于发展早期,虽然传统零部件巨头具有转向系统发展优势,但线控转向相较上一代转向系统具有颠覆式变革,中国企业也在同步加速布局,差距相对不大。从全要素生产率看,除德国明显处于高位外,日本和韩国优势并不显著,中国发展水平与其接近,步入第二梯队行列。000022(TFP绝对值)德国日本韩国中国相较德、日、韩均值的差距仍高达14%较两年前提高约2.6%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)28 来源:中国信息通信研究院 图 29 主要国家线控转向产业环节全要素生产率比较 线控悬架德美优势显著,中国仍存在一定差距。线控悬架利用电信号和空气弹簧实现汽车减震,过去已在传统燃油高端车端应用成熟,市场基本被德国和美国企业垄断。新能源汽车时代以中国造车新势力为代表的新型汽车厂商为提高汽车舒适度,增强产品竞争力,加速了线控悬架的应用普及,并带动本国线控悬架企业发展。中国企业从为外企代工起步,逐步掌握从零部件到系统的集成配套能力,创新效能逐渐提升。从全要素生产率看,德国和美国长期稳定于高位,中国保持增长,但与德国、美国的均值间,仍存在约 8%的较大差距。320002020212022(TFP绝对值)德国日本韩国中国日、韩、中第二梯队德国明显高位电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)29 来源:中国信息通信研究院 图 30 主要国家线控悬架产业环节全要素生产率比较 MCU 芯片欧美日同处世界前列,中国落后较多。汽车智能化发展对电子控制 MCU 芯片的需求量更大,对安全和技术性能要求更高,在满足 AEC-Q100 可靠性、IATF16949 规范和 ISO26262:ASIL-D 功能安全等车规级标准认证的基础上,数据处理能力通常要达到 32 位。德国、荷兰、瑞士、美国、日本在汽车 MCU 芯片环节均诞生了世界级巨头企业,形成先发技术和市场优势。中国企业在近年来的缺芯潮下加大自主研发和生产,但无论是市场份额还是创新效能,仍与国际巨头存在巨大差距。从全要生产率看,德国、荷兰、瑞士、美国、日本长期处于高位且水平相当,中国近两年出现大幅增长,2022 年相较 2020年增长约 3.5%,但与德国、荷兰、瑞士、美国、日本的均值相比,差距仍高达约 11%。0002020212022(TFP绝对值)德国美国中国中国与德、美均值仍存在约8%差距电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)30 来源:中国信息通信研究院 图 31 主要国家 MCU 芯片产业环节全要素生产率比较 微电机日本领先,中国差距较大。汽车多数智能化操作需要微电机将电能转换为机械能执行,相较于车窗门、后备箱开关等车身部件的应用,自动驾驶线控底盘所需微电机性能更高,企业进入的门槛也更高。当前市场主要由日本企业主导,中国企业主要集中在车身微电机等相对低端产品。从全要素生产率看,日本长期处于高位,中国比日本约低 8%,差距较大。来源:中国信息通信研究院 图 32 主要国家和地区微电机产业环节全要素生产率比较 000022(TFP绝对值)美国德国瑞士荷兰日本中国增长3.5%与德国、荷兰、瑞士、美国、日本的均值差距达11.014.515.015.516.016.517.017.52000022(TFP绝对值)日本中国中国比日本低约8%电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)31(六六)车身)车身及及内外饰内外饰环节环节传统强国引领,中国多数环节实现追赶传统强国引领,中国多数环节实现追赶 车身及内外饰是汽车产业链相对传统的部分,德、法、美、日等先发国家起步早,在各环节已形成国际巨头企业,中国企业在车载连接器、车灯、轮胎、被动安全、座椅等多个环节也有所突破。表 1 车身内外饰主要环节主要国家企业全要素生产率排名(2022 年)产业链环节 主要国家全要素生产率排名情况 车载线束 美国 日本 德国 车载连接器 美国 中国 日本 车灯 法国 德国 中国 日本 涂料 德国 美国 荷兰 日本、韩国 轮胎 日本 法国 美国 韩国、中国 被动安全 德国 美国 中国 日本 座椅 美国 法国 加拿大 中国、日本 来源:中国信息通信研究院 车载线束美日德领先,中国仍存在一定差距。随着汽车电动化、网联化、智能化发展,在传统低压线束和 CAN 线束的基础上,高压线束和高速以太网线束的需求量增加。美国、日本和德国线束企业凭借先发优势主导市场,中国企业竞争力相对较弱。从全要素生产率看,美国、日本和德国企业的创新效能位居前三位,中国企业与美、日、电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)32 德企业均值间存在约 7%的差距。车载连接器美国优势突出,中国快速提升已超越日本位居前列。与车载线束匹配,车载连接器在传统低压连接器基础上增加了对高压连接器、射频连接器和以太网连接器的需求。尽管欧美和日本企业起步早,主导国际标准,占据全球大部分市场份额。但是,中国企业凭借在消费电子、通信和军工类连接器的发展基础上,快速开拓车载连接器产品,已具备较强竞争力。从全要素生产率看,美国和日本企业的创新效能保持稳定,中国企业持续快速提升,近十年来增幅达12.5%,已超越日本仅次于美国,位列第二位。车灯法国优势明显,中国已超越日本接近德国。随着汽车智能化发展,车灯也逐渐从传统安全件升级为智能件。以前大灯为例,从 ADB自适应远光灯系统向 DLP 数字光处理系统演进。中国企业在车灯科技化方面加速发展,虽然欧洲和日本企业以先发优势占据了全球大部分市场份额,但中国企业的创新效能已赶超日本接近德国。从全要素生产率看,法国企业的创新效能长期稳居高位,德国位居第二,日本近两年有所下滑而中国保持增长,中国企业 2021 年反超日本,2022 年已与德国持平。涂料欧美领先,日韩实力较强,中国差距大。汽车涂料不仅涉及化工领域高分子材料研发,而且对涂料配方、产品制造工艺、颜色调配数字化等具有较高要求。欧美凭借化工和汽车领域先发优势诞生了多家涂料巨头,日韩汽车产业的发展也培育了较强的涂料企业,中国涂料发展相对落后。从全要素生产率看,德国、美国和荷兰企业的创电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)33 新效能长期稳定于高位,日本和韩国企业紧随其后,中国企业与前述国家企业均值间差距高达约 18%。轮胎日法美第一梯队,韩中意第二梯队。欧美日韩的汽车产业发展均带动培育了本土品牌轮胎企业,占据全球中高端乘用汽车轮胎市场。中国轮胎则以商用车市场为突破口,凭借价格优势规模化发展,品质已接近国际品牌。从全要素生产率看,日本、法国和美国企业的创新效能长期处于高位,位列全球第一梯队;中国企业已超越意大利,与韩国企业水平相当,三国企业水平略低于前三位,位列第二梯队。被动安全德国相对领先,中国超越日本与美国接近。安全带、安全气囊等被动安全行业发展成熟,美国和德国企业起步早,日本依托本国汽车产业也培育出大型企业,中国企业凭借对国际头部企业的收并购跻身前列。从全要素生产率看,德国企业的创新效能最高,美国企业其次,中国企业近年来快速增强,2013-2022 的十年间增幅达 11%,已超越日本,与美国企业水平接近。座椅美加法第一梯队,中日第二梯队。座椅作为汽车必备部件,行业发展早,市场格局相对固化,美国、加拿大、法国和日本企业占据全球大部分市场份额。近年来中国企业抓住本土新能源汽车企业快速发展机遇,凭借快速响应、高效配合和成本优势成为国内车企优先选择的配套商,技术和市场成长较快。从全要素生产率看,美国、加拿大和法国企业的创新效能水平相当,长期处于高位;中国企业持续提升,日本企业近年来有所下滑;目前中国企业已超过日本企业,但相比前三国企业的均值仍存在4%的较小差距,与日本同处第二梯队。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)34 三、我国新能源汽车产业链发展的机遇与挑战 在新能源汽车产业链 36 个环节全要素生产率测算的基础上,以各环节增加值率赋权重计算产业链全要素生产率综合值10,比较发现我国新能源汽车产业链整体全要素生产率水平相比国际一流仅存在约 5%的较小差距。结合上文对各产业链环节的具体分析可知我国企业抓住汽车电动化、网联化、智能化的技术变革机遇,在新型产业环节与世界同步创新,已逐渐形成发展优势。但是,燃油汽车延续的传统产业环节,我国企业与国际巨头间仍存在较大差距。深入分析产业链薄弱点还发现,我国企业在多数环节还存在硬件制造数字化改造和软件生态规则相对落后的共性问题。来源:中国信息通信研究院 图 33 我国新能源汽车产业链各环节全要素生产率水平与国际一流比较的分值 备注:红色表示我国水平相较国际一流差距大,蓝色表示差距较小,绿色表示我国水平接近或超过国际一流。10 以全球领先国家企业全要素生产率均值为满分 100 分基准计算我国企业分值,各环节加权求和为产业链全要素生产率综合值。60708090100110电池电机电控热管理系统超声波雷达毫米雷达激光雷达车载摄像头自动驾驶系统线控制动线控转向线控悬架微电机TBOXOBU座舱控制器DMS语音交互中控屏HUD天线高精地图V2X芯片GNSS芯片MCU芯片SoC芯片操作系统中间件涂料轮胎车灯车载线束车载连接器座椅安全气囊整车制造(TFP分值)电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)35(一一)新型产业环节与世界同步创新的机遇新型产业环节与世界同步创新的机遇 我国抓住汽车电动化变革机遇,在新能源整车、动力电池和电机等颠覆传统汽车技术路线的新型产业环节走在世界前列。无论是企业的国内市场占有率还是全要素生产率所反映的创新效能,我国均已超过传统汽车强国。其中,动力电池已在多家国外大型品牌汽车装机,在国际市场占据重要位置,新能源整车出口量也在持续增加,电机已吸引国外汽车零部件巨头引进技术和合作。未来,我国汽车电动化相关产业环节将进一步用好国内国际两个市场,增强巩固优势地位。同时,汽车网联化和智能化发展,不仅吸引我国科技型大企业加速布局和跨界创新,而且诞生了一批优秀的科技型创业企业。尤其自动驾驶系统、DMS、语音交互、V2X 芯片、面部识别摄像头、毫米波雷达、激光雷达、线控转向、智能座舱操作系统、SoC 芯片等新型产业环节,现阶段虽然部分细分产业市场仍由国外巨头把持,但是从全要素生产率看,我国企业的创新效能与国际一流水平差距微小,少数环节甚至出现反超,未来有望在创新驱动下实现市场突破,发展出更多的优势细分产业。(二)传统工业和精密制造环节仍旧薄弱(二)传统工业和精密制造环节仍旧薄弱 传统汽车制造相关的少数产业环节,我国仍存在短板。一是从燃油车延用而来的线控制动、热管理系统环节,欧洲和日本等汽车零部件巨头先发优势明显,我国企业技术能力、市场份额和创新效能均与国际头部企业存在较大差距。二是汽车车身涂料依赖化工产业发展,现阶段中高端市场已被欧美日韩企业垄断。我国企业规模实力过小,电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)36 营业收入不及国际涂料巨头1%,创新效能也与国际巨头间差距过大。芯片和传感器等精密制造产业环节,我国发展比较落后。一是新能源汽车广泛使用的 MCU 芯片和卫星导航 GNSS 芯片,虽然国内企业在缺芯潮下加速自主研发和生产,但是多数企业小而散。与国际半导体巨头相比,我国企业的创新效能差距超过 10%。二是超声波雷达和线控底盘等环节所需的相关传感器,我国企业起步晚,且由于市场过于细分、规模小,企业布局积极性并不高,尚未出现综合型龙头企业。无论是市场份额还是创新效能,我国企业均大幅落后于国际巨头。(三)硬件制造数字化改造和软件生态规则落后(三)硬件制造数字化改造和软件生态规则落后虽然我国新能源汽车整车产品技术快速迭代,走在世界前沿,但是整车数字化制造相关的软件和数字化设备多数依赖进口。一是汽车设计和测试环节的外观造型设计、渲染及 3D 建模、模拟仿真等软件基本被欧美企业垄断,国内尚无可替代软件产品。二是汽车工厂焊装、涂装、总装流程数字化改造所需的 PLC 控制器、工业机器人本体基本采用日本和德国产品,本土企业尚不具备生产可用于汽车制造的数字化设备能力。新能源汽车电动化、网联化、智能化发展使得汽车大多数零部件实现电子控制功能,欧美企业在电子控制领域起步早,研发和生产硬件过程中同步开发软件,已制定电子控制相关软件标准、规范等生态规则。由于硬件之上的软件应用涉及隐性知识较多,且规则已被制定,导致我国企业在追赶中被动应用规则甚至即便制造出零部件的硬件,仍需要对外高价采购软件。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)37 四、我国新能源汽车产业链发展建议 发展新能源汽车已成为国际共识,新能源汽车也必将发展成为产业链供应链全球化分工的巨型产业。我国巩固和增强新能源汽车产业发展优势,应提升企业基础能力,升级产业技术路径,利用好国内国外两个市场,促进产业链全要素生产率提高,拉长板补短板锻新板,打造世界一流的新能源汽车产业链。(一)提升企业基础能力:扩大研发投入规模,提高研发投入强(一)提升企业基础能力:扩大研发投入规模,提高研发投入强度度 国内外成功经验表明企业基础能力追赶,应比竞争对手更大规模、更高强度地投入研发。我国产业链薄弱的短板环节,如 MCU 芯片、GNSS 芯片等,普遍存在企业受自身资金实力限制,即便将更高比例的营业收入投入研发,投入规模也远不及国际巨头,阻碍企业基础技术能力的追赶步伐。而部分短板环节如线控制动,企业不仅研发投入规模低,且研发投入占营业收入比例的投入强度也不足,可能进一步拉大与国际一流企业间的基础能力差距。少数具有优势的长板环节如动力电池,头部企业研发投入强度低于国际同行,不利于巩固企业基础能力优势。建议产业链各环节企业提高战略认识,扩大研发投入规模,提高研发投入强度,增强企业基础技术能力积累。对于资金有限的中小企业,建议政府提供必要的研发投入资助。(二)升级产业技术路径:缩小渐进式创新差距,探索颠覆式创(二)升级产业技术路径:缩小渐进式创新差距,探索颠覆式创新机会新机会 技术路径是产业竞争的基础赛道,在现有路径持续前进或探索新电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)38 路径抢占先发优势是赢得竞争的战略选择。汽车电控广泛应用的 MCU芯片、中间件、操作系统、通信协议,汽车智能制造必需的工业机器人等是汽车产业发展的基础环节,应实现战略性突破。热管理系统、车载线束、涂料等相对传统环节,我国企业基本在先发国家制定的技术路径上追赶,跨过国际巨头塑造的技术门槛难度高,在持续攻关的基础上可适度超前布局下一代技术,或探索新路径实现换道超车。自动驾驶系统、激光雷达、SoC 芯片、V2X 芯片等新型环节与世界同步创新,应加快研发和标准制定,塑造具有中国发展优势的技术路径。总体建议尚未形成明显优势的产业环节,在逐步缩小渐进式创新差距的同时,不放弃探索颠覆式创新的机会。(三)拓展国内大市场:培育市场需求,打造自主品牌供应链(三)拓展国内大市场:培育市场需求,打造自主品牌供应链 市场需求是拉动和培育创新的关键,产品必须经过市场需求反馈不断迭代升级,而我国天然具备的超大规模市场为创新提供了成长沃土。世界汽车强国历史上均以整车产品带动形成本土供应链配套,在产业链多个环节诞生了巨型企业。这些国际巨头凭借绝对的先发优势,与多数整车企业形成稳固的供应关系。近年来,我国产业链上游企业发挥本土供应链结合更便利、响应快、迭代快的优势,逐步进入市场。但即便是我国本土新生的整车企业,为追求品牌宣传和避免产品性能风险,也更倾向选择国际巨头产品。建议整车企业发挥链主的需求带动作用,为本土供应商提供市场机会,抱团取暖共同打造自主品牌供应链体系,增强产业链供应链多元化和韧性。电动化、网联化、智能化时代新能源汽车产业链全要素生产率报告(2023 年)39(四)加速国际化布局:突破国外政策藩篱,逆势开拓国际市场(四)加速国际化布局:突破国外政策藩篱,逆势开拓国际市场 企业经过国内激烈竞争走向国际市场,成长为世界一流企业是打造汽车强国的必经之路。我国新能源汽车整车和动力电池等优势长板环节的产品已开始走出国门,但我国企业持续增强的竞争力受发达国家忌惮和打压。欧盟 2023 年 8 月新电池法生效,对中国向其出口电池的碳足迹、回收利用和信息披露等提出更高要求;10 月公布对产自中国的进口电动汽车启动反补贴调查程序,并将加征临时“反补贴税”。美国 2022 年通过通胀削弱法案加大本土电池制造补贴但将中国企业排除在外,扩大新能源汽车消费补贴但电池组件来自中国企业的补贴减半甚至无补贴,旨在削弱我国电池企业竞争优势。即使我国企业国际化之路不断受阻挠,仍建议企业进一步提升技术、成本和产能优势,坚定开拓国际市场;同时,充分发挥产业链和市场优势,寻求机会和平台参与国际规则制订,实现国际标准和规则的互认,促进国际化发展。中国信息通信研究院中国信息通信研究院 政策与经济研究所政策与经济研究所 地址:北京市海淀区花园北路地址:北京市海淀区花园北路 52 号号 邮编邮编:100191 电话:电话: 传真:传真: 网址:网址:

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    规级MCU芯年度?发展报告(2023)1.概述规级MCU芯年度发展报告(2023)2录引03、规级MCU的定义041、定义与分类042、底盘域MCU053、动域MCU064、域MCU075、座舱域MCU08、规级MCU产业槛09三、产业结构变化101、芯设计依旧寡头垄断112、国产硅晶圆供应能提升133、国产设备营收增显著164、国产产能提升,规级产线增加较少20四、供应链市场动态211、市场需求变化212、主要市场参与者分析223、交期及价格变化254、产能变化与分析26五、技术趋势27六、国产化发展新态势28七、发展建议291、产业技术层292、政策层30、企业案例31极海功能安全芯,以品质承载中国汽产业向上发展311.概述规级MCU芯年度发展报告(2023)3汽业的电动化、联化、智能化加速,显著提了微控制器(MCU)的重要性。中国作为全球新能源和智能联汽市场的领跑者,对规级MCU芯需求巨。然,国内汽芯产业乎完全依赖进,特别是满安全级别要求的端MCU芯。因此,发展国产规级MCU芯,打破外资垄断,成为实现中国汽产业主化的关键。2020年下半年全球缺芯荒,源于疫情爆发与新能源汽需求上升。全球MCU市场受到晶圆产能下降的影响,意法半导体、恩智浦、Microchip等商延交货期,全球汽供应链临缺货危机。2021年3,瑞萨发灾,进步加剧了紧张的芯供应链。同年,恩智浦和英凌的美国因暴雪停产,意法半导体欧洲因罢加剧了全球MCU缺货。供需失衡导致MCU价格幅上涨,瑞萨和恩智浦的规MCU产品价格上调20%-30%,意法半导体涨幅达7倍。中国IC认证困难,国内商难以替代,涨价成本转嫁给国内。此危机揭了中国在关键MCU领域的脆弱性,整个产业链的命脉被外部控制。为此,与从2021年开始围绕汽主题进系列研究作,2022年初与中国汽研达成深度合作,共同发布规级MCU芯发展综合研究。2023年,双再次发布规级MCU芯年度发展报告(2023),提供全、深的业分析和前瞻性指导。后续计划举办更多产业互动活动,聚集资源,赋能本汽芯产业。引、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)41、定义与分类汽芯分为主控芯、存储芯、功率芯、模拟芯和传感器芯等五类,MCU(微控制器)是主控芯的种,占据重要地位。MCU在新能源汽的“三电”系统(电池、电驱、电控)中起关键作,于电池模组管理、直流电向交流电的转换、温度控制和充放电管理等。此外,MCU也于载线充电、声学汽警报系统(AVAS)、充电枪和充电桩等储能设备。除了电源管理领域,MCU还泛应于内,包括和底盘控制,主要于安全与驾驶辅助系统控制、底盘安全、控制、动控制、信息娱乐等。例如,奥迪Q7使38颗MCU,分布于底盘域、域等位置。MCU集成了CPU、内存、计数器、USB、AD转换、PLC等多种周边接,是汽电领域最的下游应领域。近年来,整所芯数量显著增,其中传统燃油单芯使从2012年的438颗增2022年的934颗,新能源汽从567颗增1459颗。MCU在汽芯的价值中占较,传统燃油中约为23%,在纯电动中约为11%。据IC Insights数据,2019年全球MCU应于汽电的占约33%,端型中每辆到的MCU数量接近100个。汽MCU的主要参数包括作电压、运主频、Flash和RAM容量、定时器模块和通道数量、ADC模块和通道数量、串通讯接种类和数量、输输出I/O数量、作温度、封装形式及功能安全等级等。按CPU位数划分,可分为8位、16位和32位。随着艺升级,32位MCU成本下降,已成为主流,逐渐替代8/16位MCU。当前32位MCU在汽MCU中的占已达约60%。ARM公司的Cortex系列内核因成本低廉、功耗控制优异,成为汽MCU商的主流选择。按应领域划分,汽MCU可分为域、动域、底盘域、座舱域和智驾域。座舱域和智驾域要求运算能和速外部通讯接,如CAN FD和以太;域要求多通讯接,但对算要求较低;动域和底盘域则要求更的作温度和功能安全等级。、规级MCU的定义、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)52、底盘域MCU底盘域控制芯是汽驶相关的关键部分,涉及传动、驶、转向和制动系统。这些系统由转向、制动、换挡、油和悬挂五系统构成。智能汽的发展使得感知识别、决策规划、控制执成为底盘域核系统,线控转向和线控制动是动驾驶执端的核零部件。底盘域ECU需采性能、可升级的功能安全性平台,持传感器集成及多轴惯性传感器。对底盘域MCU的要求包括主频(不低于200MHz)、算(不低于300DMIPS)、少2MB的Flash存储和512KB的RAM、功能安全等级(ASIL-D)、持12位精度ADC、32位精度定时器、多通道CAN-FD、少100M以太、AEC-Q100 Grade1可靠性、持在线升级和固件验证功能。性能,内核主频表时钟频率,算常DMIPS衡量。存储器参数包括代码存储器、数据存储器和RAM,同时需要注意通信总线和精度外设。底盘域MCU市场受电电架构差异影响,不同和型的需求不同。例如,本雅阁使3颗底盘域MCU,奥迪Q7使11颗。2021年中国品牌乘产量约为1000万辆,单底盘域MCU平均需求量为5颗,市场总量约5000万颗。主要供应商包括英凌、恩智浦、瑞萨、Microchip、TI和ST,市场占超过99%。底盘域MCU的关键技术壁垒,涉及EPS、EPB、ESC等零部件与驾驶员命安全相关,要求ASIL-D等级功能安全。这对国内MCU商是挑战。此外,要求主频、算,国内规MCU产线尚未完备,需少55nm艺满200MHz以上MCU主频。国际半导体商主要采IDM模式,国内Fabless公司在晶圆制造和产能保证上临挑战。、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)63、动域MCU新能源汽三核总成部件结构图,来源:欣锐科技招股说明书动域,也称安全域,是智能化的动总成管理单元,在电动汽中主要涉及电驱和电控系统的集成化。它包括电控系统、电池管理系统(BMS)、逆变器、载充电(OBC)等,构成新能源汽的“三电”(电池、电控、电机)核部件。其他组成部分包括减速机、压控制盒PDU、DC/DC变压器等。动域MCU是纯电动汽电控制系统的关键设备(VCU),类似传统汽的发动机管理系统(EMS),能合理分配能量,提载电池能量利效率。在VCU市场,联合电保持市场份额,2021年7装机量接近9万套。纬湃科技随着众MEB平台的ID4和ID6上市上量,2021年7出货量超万套,排名前三。纯电动在动域上使的MCU数量通常超过6颗,包括整控制模块和电机控制器各颗,以及电池管理系统需要的4颗MCU。随着新能源市场渗透率的提,动域MCU的平均量也将增加。动域控制器主要于动总成的优化和控制,持智能故障诊断、智能节电、总线通信等功能,通过CAN/FLEXRAY实现变速器和电池管理,监控交流发电机调节。动域控制MCU要求主频(600MHz800MHz)、4MB RAM、功能安全等级(ASIL-D)、持多通道CAN-FD、2G以太、AEC-Q100 Grade1可靠性,以及固件验证功能(国密算法)。性能,产品集成ARM Cortex R5双核锁步CPU和4MB内SRAM,CPU主频达800MHz,符合规可靠性标准AEC-Q100 Grade 1级别,ISO26262功能安全等级ASIL D。双核锁步CPU实现达99%的诊断覆盖率,内置信息安全模块持多种加密标准,满安全启动、通信、固件更新等需求。、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)74、域MCU域控制芯负责功能的控制,其发展趋势是向集成化发展,将头、中间、尾部的各种功能器件如刹灯、位置灯、尾锁等集成到个控制器中。这种集成化旨在降低控制器成本和整重量。域控制器般集成了控制模块(BCM)、钥匙进系统(PEPS)、胎压监测系统(TPMS)、关等功能,并可扩展包括座椅调节、后视镜控制、空调控制等功能,综合管理各执器,合理分配系统资源。域控制器功能众多,涵盖了灯光控制、刮控制、窗控制、后视镜控制、PEPS、座椅控制等。作要求,汽电对MCU控制芯的主要诉求包括稳定性、可靠性、安全性、实时性、计算性能和存储容量,以及低功耗。域控制器由分散化功能部署过渡到集成所有电的基础驱动、钥匙功能、灯、窗等的控制器。域控制系统设计包括灯光、刮洗涤、中控锁、窗控制,PEPS智能钥匙、电源管理,以及关CAN、可扩展CANFD和FLEXRAY、LIN络、以太等接和模块等。性能要求,域控制类MCU芯的主要指标包括ARM Cortex-M4F 144MHz,180DMIPS,内置8KB指令Cache缓存,持Flash加速单元执程序0等待;容量加密存储器、丰富的通信接、性能模拟器件;持内部RC或外部晶体时钟输、可靠性复位;内置可校准的RTC实时时钟;持精度定时计数器;硬件级安全特性;可靠作环境。产业格局,域电系统对国内外企业都处于成初期。国外企业在单功能产品上有深厚的技术积累,国内企业在新能源应上具有定优势。主要MCU供货商仍为英凌、恩智浦、瑞萨、Microchip、ST等国际芯商,国产芯商市场占有率低。业壁垒,域控制芯的技术壁垒相对低于动域、驾舱域等,国产芯有望在域取得较突破并逐步实现国产替代。近年来,国产MCU在域前后装市场已经有了良好的发展势头。域控制器功能表域控制器功能表,资料来源:与研究院、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)85、座舱域MCU电动化、智能化、联化加速了汽电电架构向域控向发展,尤其在座舱域的快速发展中,从载影娱乐系统演变为智能座舱。智能座舱主要通过机交互界展现,需要颗运算速度强的SOC以及颗实时性的MCU处理与整的数据交互。软件定义汽、OTA、Autosar等技术在智能座舱域逐渐普及,对座舱域MCU资源要求提,体现在更的FLASH、RAM容量、PIN Count需求,以及更强的程序执能和更丰富的总线接。MCU在座舱域主要负责系统电源管理、上电时序管理、络管理、诊断、整数据交互、按键、背光管理、频DSP/FM模块管理、系统时间管理等功能。MCU资源要求包括少100MHz主频、200DMIPS算、少1MB Flash存储、128KB RAM、ASIL-B功能安全等级、多路ADC、多路CAN-FD、AEC-Q100 Grade1规等级、持OTA、Flash双Bank、SHE/HSM-light等级以上信息加密引擎、少100PIN。性能,MCU应持宽电压供电(5.5v2.7v),IO持过压使,以提升系统稳定性和可靠性。存储器寿命,汽MCU的程序存储和数据存储需有更寿命,单独物理分区,程序存储耐性10K,数据存储100K,15年(1K),10年(100K)。同时,传统CAN已不以满通信需求,速CAN-FD总线需求益增。产业格局中,国产智能座舱MCU占仍低,主要供应商为NXP、Renesas、Infineon、ST、Microchip等国际MCU商。国内多家MCU商正积极布局,市场表现尚待观察。业壁垒,智能座舱规等级、功能安全等级相对不,主要挑战在于技术积累和产品迭代。国内晶圆规MCU产线较少且制程相对落后,实现全国产供应链需要时间磨合,可能临成本较、与国际商竞争压的情况。、规级 MCU产业槛规级MCU芯年度发展报告(2023)9、规级MCU产业槛载MCU存在多重壁垒:技术壁垒、认证壁垒、客壁垒。规级MCU需要满“安全性、可靠性、稳定性”,耐温变动、抗震动等要求,需要2-3年严苛认证才能进汽供应链,供货周期为5-10年。海外商主导载MCU市场,国内供应商正逐步从低端控制领域向载MCU市场渗透。海外头企业拥有技术积累和期可靠性认证,控制部分市场份额。国内商如国芯科技、杰发科技、芯驰科技等正在窗、照明、空调板、仪表盘、T-BOX等控制应领域实现量产,向BMS、ADAS、安全囊、防抱死系统等复杂领域拓展。规级MCU认证的主要槛是AEC-Q系列和ISO26262标准。规级MCU企业要进整的供应链体系,需符合三规标准和规范:设计阶段的功能安全标准ISO26262,流和封装阶段的AEC-Q和IATF16949,以及认证测试阶段的AEC-Q100/Q104。国产规MCU商多为Fabless模式,因此主要适于AEC-Q系列和ISO26262认证。AEC-Q系列测试元器件可靠性,包括Grade0-3四个等级,其中Grade 0级作温度范围为-40-150C。ISO26262标准涵盖概念设计、产品开发、批量产到报废全命周期,功能安全等级分为ASIL-A/B/C/D四个等级,ASIL-D等级功能安全要求最严格,QM表功能安全险。制造槛,规MCU技术艺严苛,研发周期,要求产品作寿命为15-20年,供货周期超过15年,对产品不良率和可靠性提出严苛标准。规芯认证标准严格,流程漫,投资险。期以来,由于传统燃油市场被欧美品牌统治,整供应链由外资把控,新进国产供应商切前装市场难度极。三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)10三、产业结构变化近两年的芯短缺促使越来越多的企业加汽芯领域,但MCU产业链格局整体未发明显改变,部分环节国产化取得显著进展。根据Yole Intelligence最新报告显,2022年MCU总收市场占有率中排名前顺序依次为:恩智浦、瑞萨电、英凌(三家企业的全球市场份额占均为18%,相差不)、意法半导体、Microchip、德州仪器、三星、新唐科技、Silicon Labs、华半导体。结合2021年市场占有率的排名情况可知,恩智浦、瑞萨电、英凌、意法半导体和Microchip这五家商占据全球MCU市场超80%的份额,呈垄断态势。2022年全球MCU芯市场占有率?数据来源:Yole Intelligence三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)111、芯设计依旧寡头垄断整体,当前我国IP技术平与国外差距依旧显著。2022年,发改委、信部等部发布了关于做好享受税收优惠政策的集成电路企业或项、软件企业清单制定作有关要求的通知,其中重点集成电路设计领域包括EDA、IP和设计服务。随着数字经济发展,AI、汽智能化、Chiplet等新技术趋势为IP产业带来新变量。受供应链安全和信息安全等因素影响,国产芯设计具发展稳步推进,国产化替代的进程也愈加紧迫。在IP领域,据IPnest的统计数据显,2022年全球IP收达到66.7亿美元,较2021年的55.2亿美元增20.9%,增幅度于2021年的19.4%以及2020年的16.7%,预计2026年全球市场规模将超过100亿美元,年复合增率16.7%。2022年,全球前IP供应商占据达80.3%的市场份额,其中家是欧美商。全球各公司半导体设计IP收益,2021及2022年(百万美元)数据来源:IPnest(Avr.2023)三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)121、芯设计依旧寡头垄断在芯开发具(EDA)领域,Cadence、synopsy、Siemens EDA三家企业占据全球75%的市场规模。2022年,国产EDA的发展势头迅猛。数据显,2022年,我国EDA全球市场份额已经达到了10%左右,其中华九天的全球市场份额达到6%左右。在艺上,国产EDA在14nm阶段已实现了全覆盖,可以完成所有与该艺相关的设计作。概伦电、华九天、微等三家公司完成上市。据研究机构Kbv Research和 Grand Viewer预测,全球EDA市场发展潜巨,其中中国EDA市场空间在2023年有望达到13.0亿美元,2022-2027年CAGR增速可达到11.8%,远于全球EDA市场CAGR增速(7.6%)。2022年国内EDA上市公司情况华九天作为国内EDA头企业,服务全球600余家客,主要客涵盖全球IC设计强中的多家企业,全球晶圆代强中的多家企业,中国IC设计强中的全部企业,中国主要的先进艺芯设计企业,中国主要的板企业和系统商(终端、ODM)、封装企业、掩膜制造企业、晶圆制造设备企业,在国内主流设计、制造企业中覆盖率超过80%。据公司公开报道显,华九天产品能够持从0.35um到3nm的各种艺节点,未来还将通过加研发投、并购或者技术引进等式,加快补产品缺项,迭代升级已有产品。概伦电研发出持7nm/5nm/3nm等先进艺节点的产品,2022年直接及通过基投资了余家(伴芯科技、东启芯、新语软件、东晶源、鸿之微、泛利科技、上海思尔芯股份等)产业链企业,布局覆盖了包括数字仿真验证、逻辑综合、布局布线、OPC、TCAD、电磁场仿真等数字电路设计、模拟电路设计、晶圆制造等EDA全版图。未来概伦电还将继续通过股权投资、并购整合、战略合作等多种段,不断完善EDA产品链,并与产业链的合作伙伴共同推动国内EDA态的建设。微作为国内唯能在成品率提升及晶圆级电性测试设备领域提供全流程覆盖的企业,凭借测试芯设计、半导体数据分析等EDA软件、晶圆级WAT电性测试设备及成品率提升相关解决案,不断在产品开发与市场拓展上取得新的突破。其中,半导体通化分析具DE-G、集成电路良率分析与管理系统DE-YMS、集成电路缺陷管理系统DE-DMS、缺陷动分类系统(DE-ADC)等产品已研发成熟并进市场拓展和商务落地阶段,半导体设备异常监控及分类系统DE-FDC产品已完成初版并已引客进试中,系列数据具适于集成电路设计、制造及封测商,助公司标群体从型晶圆和头部设计公司拓展到中型设计公司、封测和下游电。前,微拓展量产艺监控(PCM)案,着开发可制造性(DFM)系列EDA软件,CMP仿真软件填补了国内技术空。三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)132、国产硅晶圆供应能提升原材料是规级MCU芯产中技术含量较、突破难度的技术领域。美国、本在光刻、抛光液等领域的优势难以撼动,产业格局很难短期改变。国产硅晶圆供应能提升。半导体硅领域具有技术槛、验证时间的特性,业集中度。2018年2022年,头部六供应商(信越化学、胜SUMCO、环球晶圆、世创电Siltronic、SK Siltron、法国Soitec)市场份额占乎没有波动,合计市场份额达95%,其中本两家企业信越和胜,拥有硅晶圆市场50%的份额,市场格局已然形成。据国际半导体产业协会(SEMI)统计,2022年全球半导体硅出货积达147.13亿平英,同增3.9%;总营收额同增9.5%,均为历史新。近年来,我国半导体硅业在加快产能建设,12英硅关键技术研发取得了进步。根据国内半导体硅企业的公开披露信息及研究报告,截2022年末,上海新昇的12 英半导体硅营收占已从2019年的14%增到41%,并计划投产30万/集成电路12英硅,从将硅产能从2022年底的30万扩60万;中环领先随着Logic、CIS、Power等产品快速上量,硅产能将在30万/的基础上扩产60万/;奕斯伟已启动建设硅期项,达产后12英半导体硅产能将从50万增100万;杭州昂微电股份有限公司的公司浙江瑞泓科技股份有限公司前具备硅产能15万/,计划新增产能40万/;杭州中欣晶圆半导体股份有限公司前拥有12英半导体硅产能9.16万/,计划扩产20万/;有研硅在2023年10末将拥有10万/的12英半导体硅产能。虽然与国际主要半导体硅供应商相,国内半导体硅企业技术较为薄弱,市场份额较,但营收增率远遥遥领先与国外企业,显了我国硅晶圆市场的巨发展能。随着未来国产替代趋势的升级,国产半导体硅市场占有率将进步提升。2022年部分半导体硅供应商营收能数据来源:上海合晶硅材料股份有限公司招股书三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)142、国产硅晶圆供应能提升国内光刻企业积极推动产能建设。光刻商需购置相关的光刻机来进内部测试,伴随着光刻产品从低端向端演进,叠加国际间贸易摩擦和经济限制,中国光刻供应商难以购买EUV光刻机进内部验证,使得EUV光刻的研发成本及验证难度幅提升。据观研报告统计,2022年全球半导体光刻业市场占最的是东京应化(27%)、杜邦(17%)、JSR(13%)和住友化学(13%)。美企业垄断态势依旧稳固。我国具有定数量的光刻企业,部分企业实现上市。由于部分上市公司正处于“产能在建”状态,因此,公布相关经营数据的上市公司较少。其中,2022年容感光的光刻业务实现收7.28亿元,产量为1.88万吨,主要经营PCB光刻产品;雅克科技的光刻业务实现收12.59亿元。当前国内光刻企业多分布在技术难度较低的PCB光刻领域,占超9成,技术难度最的半导体光刻市场,国内仅有彤程新材(北京科华)、华懋科技(徐州博康)、南光电、晶瑞电材和上海新阳等少数家。在KrF光刻领域,北京科华、徐州博康等企业已经能实现量产;在ArF领域,南光电、上海新阳等均有布局;在板光刻领域,凯材料、雅克科技、晶瑞电材也均有部分产品实现了量产;形程新材控股的北京科华在KrF光刻、g线、i线等产品均实现了量产。2022年中国光刻上市公司光刻业务情况资料来源:各公司公告 前瞻产业研究院表3-2022年中国光刻上市公司光刻业务布局情况 资料来源:各公司公告 前瞻产业研究院三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)152、国产硅晶圆供应能提升CMP抛光液产能有望量释放。2022年全球CMP抛光液市场销售额达到了20亿美元,预计2029年将达到28亿美元,年复合增率(CAGR)为6.2%(2023-2029)。从市场分布看,亚太地区是最的市场,占有约82%的份额,其次是北美和欧洲,分别占有约10%和7%的市场份额。从销售看,全球CMP抛光液(CMP Slurry)的前三商,包括英特格(CMC Materials)、化成、Fujifilm等占据了全球约51%的市场份额。从产看,北美是最的产地,占有约35%的份额,其次是本和中国台湾,分别占有22%和18%的份额。从产品类型看,硅溶抛光液是最的细分领域,占有抛光液约57%的份额。中国企业安集科技初步打破了抛光液的进依赖局,获得了全球2%的市占率,国产替代空间仍分阔。当前,安集科技、股份、万华化学等企业正在加速布局CMP抛光液产能建设。根据安集科技招股书披露,公司现有CMP抛光液产能合计13266.38吨,宁波安集化学机械抛光液产线建成后将新增1.5万吨化学机械抛光液产能。随着各企业CMP抛光液产能相继布局,我国CMP产能将量释放。表3-我国主要抛光液产企业基本情况资料来源:公司公告,前瞻产业研究院,太平洋证券研究院三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)163、国产设备营收增显著据中国发展和改委员会发布数据显,2022年全球半导体设备市场为1076亿美元,中国陆半导体设备销售额占全球销售额26%,达到283亿美元,超出中国台湾(25%)、韩国(20%)、北美(10%),连续三年成为全球最半导体设备市场。在企业排名,2022年全球半导体设备全球前5名,依次是AMAT、ASML、Lam Research、TEL、KLA。图 2022年全球半导体设备销售情况资料来源:中国发展和改委员会其中在光刻机领域,2022年,前三半导体光刻机商ASML、Nikon、Canon的出货量达到551台,同提升15%。在端机型中,ArFiASML市占率达95%;ArFASML市占率达到87%;KrFASML占据72%的市场份额,EUVASML保持垄断地位,市占率维持100%。2022年ASML共出货345台光刻机,较2021年增加36台,同提升12%。其中EUV光刻机出货40台,占整体营收约44%。国产光刻机主要公司为上海微电,其产品主要采ArF、KrF和i-line光源,可满IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和关键层的光刻艺需求。三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)173、国产设备营收增显著表 2022年全球头部光刻机销售数量/台资料来源:芯思想,前瞻研究院国产半导体设备营收与净利润双双速增。国内半导体设备供应商虽然在技术平、市场占有率等与国外具有较差距,但在相关政策持及设备商努的双重推动下,企业营收额速增,业盈利平幅提升。据统计,2022年国内五家半导体设备企业合计实现营业收418.87亿元,同增49.98%;实现净利润65.20亿元,同增122.51%。具体来看,北华创作为国内半导体设备商头企业,2022年半导体营业收120亿,稳居排名第,中微公司排名第,盛美上海排名第三,川科技排名第四,同2021年排名。2022年完成上市的拓荆科技以全年16.9亿元的营收由2021年的排名第九跃进第五,同样2022年上市的华海清科以全年16.5亿元的营收由2021年的排名第前进第六,两家公司全年营收同增均超过100%。在国内市场内,国产半导体设备业竞争格局集中在头部设备企业。根据中国半导体设备企业已披露的2022年收数据统计(屹唐股份未披露数据),本设备商头北微在国内部分设备商的份额达到36.0%,业前三名的份额达到60%,前五名份额达到74%,前名的份额达到86%。三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)183、国产设备营收增显著图2022年中国陆上市公司半导体设备业务营收排名数据来源:wind,光证券注:上述排名包含集成电路前道制造、后道封测及LED等功率器件设备商,不含光伏业设备商产品布局趋完善。美国应材料(AMAT)是全球最的半导体设备公司,产品横跨CVD、PVD、刻蚀CMP、离注、量测、RTP等除光刻机外的乎部分半导体设备。本商中,北华创的产品布局最为泛,覆盖PVD、PECVDLPCVD、ICP刻蚀、单ALD、退/合/氧化/扩散等多种产品。近年来,我国半导体设备企业不断开发新产品。例如,中微在EPI、LPCVD、ALD、ALE加新产品研发度,盛美在原有清洗设备基础上,加电镀、炉管、Track、PECVD的布局。产品多样性不断提,布局基本完善。于此同时,部分企业采取继续提升已有核产品的竞争的法,提竞争。例如,拓荆科技推出六站式PECVD和六站式PE-ALD,以及多边形产能平台,芯源微推出产能架构平台,盛美拟推出超临界清洗设备。三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)193、国产设备营收增显著表:半导体设备上市公司新产品研发进度(2022年报)资料来源:Wind,光证券研究所国产化率仍有待提升。2022年,前道艺相关设备的国产化率提升16.4%,但国内部分半导体设备环节国产化率仍不20%。表3-我国半导体设备国产化率数据来源:东吴证券研究所三、产业结构变化规级MCU芯年度发展报告(2023)204、国产产能提升,规级产线增加较少汽芯的“缺货”及市场规模的上涨引来众多晶圆制造产线积极布局,据集微咨询统计显,当前我国已建成并量产的12/8英产线中,有41条产线已拿到IATF16949规认证,数量显著提。业务范围包括集成电路设计与制造、功率半导体器件的设计和制造、半导体分器件的设计与晶圆的制造、IC封装产品、IGBT模块、电学传感器的设计和制造、动态随机存取存储器的设计和产等。其中,与规级MCU芯(集成电路)相关的产线26条。从地区分别来看,我国芯产重点区域分布在三地区、京津冀地区、粤港澳湾区。三凭借区域体化的优势,汇聚了全国半以上的规级产线。上海、锡、苏州、绍兴等城市共计16条规级MCU产线,占达61.5%,是全国规级芯产业最发达的地区。京津冀地区已北京为中,亦庄推出了科创条政策,围绕端规级芯提供资持,度较。粤港澳湾区的发展重点主要集中在芯的应端,在应的驱动下,布局规级芯产。州、深圳、港等地也出台了相应的产业扶持政策。表3-3我国MCU芯相关产线规认证情况数据来源:集微咨询四、供应链市场动态规级MCU芯年度发展报告(2023)21四、供应链市场动态1、市场需求变化2022年全球MCU市场规模达82.86亿美元,较前年增11.4%。这增主要受全球新能源汽产业的快速增驱动,尤其在中国市场,2022年新能源汽销售量达646万辆,同增89.5%,市场渗透率从2021年的14.3%提升25.6%。随着新能源汽的持续增和智慧化推进,预计2023年全球MCU市场将增86.46亿美元。智能电动汽的发展导致单芯数量不断增加,对MCU性能要求也随之提升。传统燃油、轻混汽、插混及纯电动汽的芯需求量分别约为600颗、1000颗和1500颗以上。罗兰格预测,2023年全球汽芯供给将有8%的需求法满。到2025年,总供给预计达8.46亿个,需求短缺将缩3%5%。20172023年全球MCU规模20172023年全球MCU规模,来源:拓墣产业研究院海外MCU供应商优先供货海外客,使国内规MCU商获得进国内整供应链的机遇。国内整强烈国产化诉求,培养国内战略合作伙伴。中国品牌乘市占率稳步提升,出势头强劲,受益于国产业发展,规MCU商期增可期。我国汽MCU市场规模持续增,2021年市场规模达30.01亿美元,同增13.59%,预计到2025年市场规模将增42.74亿美元。汽MCU市场的持续增,前瞻性布局有望助公司提升市场份额,受益于汽智能化、电动化、联化和共享化的迅猛发展,MCU在汽电领域的应规模逐步扩,带来需求量的快速增。四、供应链市场动态规级MCU芯年度发展报告(2023)222、主要市场参与者分析汽MCU市场主要被海外巨头如NXP、Microchip、瑞萨、ST、英凌等占据,这些商2016年的市场份额为72.2%,到2021年增82.1%。国内载控制类芯市场虽有国产头企业,如紫光国微、华半导体、上海芯钛等,但多集中在中低端领域。性能控制芯E3系列产品,由芯驰科技于2022年4发布,是国内个达到ASIL D功能安全等级的规MCU,填补了国内端安全级别规MCU市场空。2021年全球规级MCU市占TOP52021年全球规级MCU市占TOP5,数据来源:IC Insights,与研究院整理汽MCU市场的进槛较,尤其是可靠性和功能安全性要求,加上企的采购惯性,使得海外巨头在汽产业链中的优势地位难以动摇。然,国内汽业的发展和供应链安全需求促使本商开始打造汽MCU,如四维图新旗下的杰发科技发布了基于Arm Cortex R52内核的AC7870 x,这是款达到ISO 26262 ASIL-D的功能安全级别的多核频MCU。芯驰科技、芯旺微电等国内企业也在积极布局规MCU产品线。兆易创新于2022年9发布GD32A503系列规级MCU,适于窗、智能锁、电动座椅等控制系统和电机电源系统。亚迪作为芯研派代表,已推出32位规级MCU BF7006AMXX系列产品,泛应于旗舰型。四、供应链市场动态规级MCU芯年度发展报告(2023)232、主要市场参与者分析国产规级MCU统计表国内部分规级MCU统计表,资料来源:与研究院国内汽MCU市场规模持续增,2021年市场规模达30.01亿美元,同增13.59%,预计到2025年市场规模将达42.74亿美元。国内规级MCU市场由恩智浦、瑞萨、意法半导体等国际商主导,但国产MCU商正在逐渐活跃,获得更多上机会。前国内有23家芯公司布局规级MCU产品线,多还停留在控制领域,如窗、照明、区域控制器关等,以及座舱应,如液晶仪表、抬头显控制器、电后视镜等。少数企业已开始布局对动集成以及底盘类阶应,如电机、BMS、智能驾驶等。四、供应链市场动态规级MCU芯年度发展报告(2023)242、主要市场参与者分析国产规级MCU应表国产规级MCU应表,资料来源:与研究院四、供应链市场动态规级MCU芯年度发展报告(2023)253、交期及价格变化规级MCU具有业壁垒,全球市场由海外商垄断。规级半导体产品在作温度、寿命、良率、认证标准等要求严格,认证过程复杂。整倾向于使已通过验证的MCU产品,不易导新商的产品。截2023年9底,中国汽流通协会发布的“中国汽经销商库存预警指数调查”显,9中国汽经销商库存预警指数为57.8%。在汽MCU市场上,价格波动明显,如NXP 32位MCU FS32K144HAT0MLH价格从常态的22元飙升550元,英凌32位汽MCU SAK-TC277TP-64F200N DC价格涨4500元,涨幅近百倍。瑞萨、NXP、英凌、ST等MCU仍处于紧缺状态,例如ST的性能32位MCU STM32H743VIT6价格从48元涨600元,英凌汽MCU SAK-TC237LP-32F200N AC的价格从1200元涨3800元。与此同时,原本热的消费电市场开始降温,需求疲软。通、消费类MCU价格回落,某些ST芯型号如F0/F1/F3系列价格接近常态价,部分MCU价格甚跌破代理价。NXP近50%的业务为汽领域,2023年Q2收环增5.7%,汽芯需求仍然旺盛。ST的汽&分器件业务相对强势,整体收抗周期下。根据中汽协数据,2023年9,汽产销分别达到285万辆和285.8万辆,环增10.7%,同增6.6%和9.5%,创历史同期新。从Cypress、NXP、瑞萨、ST、英凌等商的数据来看,汽料的交期较,超过30周,英凌的汽料依旧缺货。不论是交期还是价格,都保持稳定状态。规级MCU交期表四、供应链市场动态规级MCU芯年度发展报告(2023)264、产能变化与分析规芯认证涉及晶圆供应商、封测和芯制造商Tier 2的紧密合作。例如,台积电负责全球70%的规级MCU产量,其参与对规级MCU认证关重要。前全球规MCU主要采40nm-90nm制程,部分豪华型采28nm制程。这些制程已经由国内晶圆代如中芯国际和华虹拥有制造能。2021年,汽MCU的销售额达到76亿美元,创历史新。多数芯采8英晶圆产,部分商转向12英线。台积电、联电等晶圆代的扩产主要集中于先进制程,规MCU所需的40-55nm制程产能扩产有限。中国晶圆代业正在加速扩张成熟制程产线,IC Insight数据显,中国晶圆代市场规模年复合增率为15.12%,于全球增平。中芯国际计划在未来3-5年内增加28nm以上产能34万/,总投资超过260亿美元,有效缓解载MCU制程晶圆的产能短缺情况。肯锡数据预测,到2026年,中国40-55nm制程晶圆给需求例将超过70%,国内规MCU商获得晶圆制造产能持的难度降低,供应链险减弱。2022年末以来,晶圆代业正从去库存的峰期过渡到尾声,TrendForce预测晶圆代成熟制程产能利率将在明年下半年缓步回升,中芯国际和华虹集团的8英产能利率复苏将快于业平均平。另,消费电市场需求疲软导致通、消费类MCU价格回落。规级MCU的价格波动较,如NXP和英凌的某些MCU价格暴涨,显市场需求旺盛。DIGITIMES Research的调查显,2022年第四季以来,汽业的芯缺货情况逐渐改善。五、技术趋势规级MCU芯年度发展报告(2023)27五、技术趋势8位MCU主要于简单控制,16位MCU于中端底盘和低端发动机控制,32位MCU则于端发动机和控制。载MCU的位数与其结构复杂性和处理能成正,随着汽架构集成度和功能复杂度的提升,32位MCU开始成为主流。2020年,32位MCU在市场中占超过62%,成为最泛应的MCU类型。新型的汽电电架构,如DCU(域控制器)概念,旨在突破ECU的性能瓶颈。这种架构通过更强的处理器芯集中控制每个域,替代了传统的分布式电电架构。随着电的功能性和复杂度不断增加,32位MCU成为主流,占超过70%。例如,ADAS等智能辆功能的普及推动了对性能MCU的需求。随着域控制器的普及,传统MCU将从分散式设计过渡到集中式设计,采具有更多处理能的控制器进集中处理。智能汽对ECU的需求不断上升,特别是随着智能驾驶舱成为新标准配备的部分,相关装置如雷达、光达、载镜头等传感器规格和数量提升,对MCU性能提出更要求。智能汽对主动安全、智能座舱、辅助驾驶等功能的需求益增加,推动对ECU中MCU性能的提需求。多核MCU具有算、实时性和功能安全性,成为智能汽MCU的必需品。半导体在MCU开发上,更倾向于采主要IP供应商如ARM、Synopsys等提供的IP来增强MCU性能。近年来,SoC的发展也推动了对更性能MCU的需求。未来载电系统将越来越智能化,要求规级MCU芯具备更强的智能计算能。通过AI技术,可以实现芯的学习和智能决策,提载电系统的整体性能。随着智能交通和联的发展,规级MCU芯需要具备更强的通信能,持LTE、5G等新型通讯协议。系统级设计(SoC)将是未来规级MCU芯的设计和优化理念,旨在提芯的集成度,简化设计流程,降低功耗、提性能和可靠性。未来规级MCU芯将采多核架构以实现任务的并处理,提处理效率和降低功耗。六、国产化发展新态势规级MCU芯年度发展报告(2023)28六、国产化发展新态势近年来,在国家扶持下,我国汽芯产业积极作,取得了显著的发展成果。是多品类汽芯逐步实现上应。国产规级芯已在部分领域取得重突破、产品质量与性能已能够达到整应标准。国产控制类芯已经实现上应,部分企业已经实现控制类芯的量产,预计未来3年可以看到国内安全MCU在量产上的应。是标准体系建设稳步推进。信部先后组建汽半导体推应作组,更新汽半导体供需对接册,搭建汽芯在线供需对接平台,推动企与芯商的直接沟通交流;前后引了概160位专家和60余家单位筹备标准体系的建设作,组织编制国家汽芯标准体系建设指南(2023版)(征求意稿),加强两业供需对接和作协同,推动我国汽芯技术研发和匹配应。与此同时,2023年来因终端需求不振,汽销售不如预期、市价格战正蔓延上游芯端,汽芯市场开始出现反转。我国规级mcu芯仍临严峻的竞争形势。是国际市场市场需求逆转。随着国际头部的汽芯企业产能逐渐恢复以及持续扩产,全球范围的汽芯供给紧张状态开始缓解,IC设计商将在第2季度加码砍单,包括部分MCU产品,环降幅约10%-20%。据群智咨询发布的季度规半导体价格趋势显,MCU价格基本停上涨。随着需求逆转,国际芯降价促销,国内芯企业承担投资成本压,经营能成为汽芯企业发展的重挑战。是技术竞争多元化。汽智能化发展不仅提供了全新的出体验,更重塑了汽产业态与商业模式。除恩智浦、意法半导体、英凌、瑞萨电等传统汽芯商持续技术创新,英特尔、三星、通等国际消费电巨头均在加速布局汽芯,并不断推出更性能参数、具备新功能的汽芯产品。我国规级MCU芯企业将临更的国际技术竞争压,尤其是在先进控制、动驾驶等端芯领域。国产汽芯产品和国际相,在产品谱系化、产品成熟度、质量管控体系上,还有相当的差距,部分产品还没有对应的国产产品出现。我国汽芯产业当前的整体综合竞争较弱,这些再次拉了国产汽芯与国际先进平的差距。三是技术差距、上应难。我国汽芯产业还处在发展的初期,在关键核技术主、产与供应能、规模与成本、标准体系与测试能等与国外差距较。先进域控芯、需要极为丰富的设计经验综合权衡多项性能参数;芯结构复杂,需要采更为先进的制备艺,同时还要满可靠性要求,技术槛较。我国汽芯企业规模跟国际流的相,差别还是较,且部分的规级产品仅是初步通过了认证,距离上的道路还很。依旧处在“跟随”状态,设计产的产品种类有限,产品竞争优势弱。七、发展建议规级MCU芯年度发展报告(2023)29七、发展建议1、产业技术层尽管许多商宣布推出规级MCU,但市场前景并全然乐观。由于规MCU临时间周期、投,市场规模有限的挑战。制造规级MCU可能在510年内是亏损业务。许多国产MCU在缺货期间,些公司的不规范经营为,如价格战、迅速提价,以及对代理商的压货,损害了渠道建设。此外,国产MCU在中端产品稀缺、技术档和态具链不存在问题。规级MCU临三认证槛,包括ISO26262的功能安全标准、AEC-Q001004和IATF16949的流和封装阶段标准,以及AEC-Q100/Q104的认证测试阶段。这些认证周期、难度,从流到量产出货可能需3-5年。此外,规级MCU在技术要求上超越通MCU,需要集成数据加密模块、专PWM、定时器、灵活的端功能配置,时钟控制电路的备份和严格的时序约束,以及宽温度范围的模拟模块指标控制。国产规级MCU临的挑战还包括产品低端化、依赖ARM授权易受制约、以及Fabless模式的局限性。多数规MCU仅于简单的控制,端应如发动机控制的例极。同时,国产MCU多采低性能的ARM架构,存在被国际贸易政策影响的险。国产MCU多为晶圆模式,难以覆盖规芯全环节要求,多数仅通过AEC-Q100认证,少数通过ISO 26262认证。尽管起步晚、积累不,但国产MCU在规领域的替代空间仍然巨。随着新能源汽市场的兴起,规MCU成为国产商不可错过的发展机遇。对挑战,国产MCU商需加快技术积累,提升产品性能和可靠性,以适应益增的市场需求。、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)30七、发展建议2、政策层2023年,我国规级MCU芯临的市场态势已经由“短缺”转变为“部分过剩”。芯产业将要临市场供过于求、综合竞争不的两主要困境。新发展态势需要新的发展模式。?是统筹发展,提业综合竞争。与消费电相,汽半导体市场规模较,仅占全球半导体市场的10%左右;前两年汽芯的严重短缺,全球头部半导体企业积极扩产,汽芯初现增乏情况,短缺情况越来越少;与此同时,国外企业不断推出新的汽芯产品。我国汽芯企业数量呈现出持续增的趋势,但当前的整体综合竞争较弱,依旧处在“跟随”状态,设计产的产品种类有限,产品竞争优势弱。这些都导致我国汽芯企业对的国际竞争越来越严峻。半导体产业是技术、投、险的产业,全球各国半导体产业发展都离不开政策扶持。因此,我国汽芯产业当前需要主管部统筹业产能,预防未来可能的库存积压;同时引导企业进差异化发展,并加强企业间合作,实现国产芯之间、国产芯与汽电系统之间的适配,构建国产芯业的综合竞争。?是健全产品评价机制,提国产产品信,推进芯搭载应。当前国产规级芯已在部分领域取得重突破、产品质量与性能已能够达到整应标准。但由于当前国内规级芯测试资源相对匮乏,在法快速有效完成认证的情况下,整在选产品时,便会优先考虑国外线成熟产品,不会轻易调整供应商,这直接影响了国产产品质量和验证能的提升。缺乏上验证机会,市场难以打开,不仅给规级芯研发企业带来资链断裂破产的险,还会使国产规级芯产品在技术层陷缺、缺反馈、难以改进提的恶性循环,制约国家产业结构的升级。因此,当前应优先对建健全规级芯产品评价机制,根据评价结果针对性的进优先上测试和试点推应;结合评价结果,确定共性关键技术,集中攻关,实现产业技术平升级。?三是重视先进规级芯制备能建设。芯产直是国内汽芯产业瓶颈,需要先进制备艺的算芯更是严峻挑战。虽然华虹宏、中芯国际等本芯制备已推出规级芯量产艺平台,使我国初步具备规级芯产能,但部分级MCU芯需要更为先进的制备艺不断提升7纳,甚5纳制程艺,还需要完成规级封装、电源和热管理、成本控制、良率等的要求,远远超出国内规级芯制备能。因此,需要度重视先进规级芯制备能建设。?四是推进国产规级芯“出去”。虽然我国国产规级芯产业发展整体偏弱,但仍有部分成熟芯已实现整上量产应,如图像传感器芯、存储芯、低端MCU(微控制单元)芯等,占44%。汽产业是个典型的全球化产业,作为该产业中的重要环,国外汽电企业与整企业不断加深加快合作。因此,我国汽电产业在积极攻关关键、核规级芯的同时,也应推动成熟产品“出去”应,积极参与汽产业全球合作。?五是加强产制造与才培养建设,确保供应能。规级芯、先进芯的产制造能、供应能是当前影响我国汽芯发展的重要因素。与此同时,我国半导体产业也同样存在才供应结构性短缺的问题,尤其是顶尖芯设计才、芯艺才稀缺。因此,应该加强半导体产业各环节才的培养,尤其是端才的持续培养,提才培养的产教融合。才是提产业实的根本。?、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)31、企业案例极海功能安全芯,以品质承载中国汽产业向上发展极海微电股份有限公司副总经理 曾豪性能、可靠性的汽通微控制器,可泛应于动总成、底盘控制、控制、安全系统、信息娱乐系统等汽细分领域,在汽电业中扮演关重要的。随着汽产业 新四化 发展,对MCU的需求也在快速增,特别是在中国这样个全球最的规级芯需求市场。对全球汽电化转型趋势,国产MCU商是否准备好迎接挑战?为了更深地了解这趋势带来的机遇和挑战,近,与记者与极海微电股份有限公司(以下简称“极海”)副总经理曾豪先进了深交流,共同探讨国产规级MCU的前之路。、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)32、企业案例国产MCU崛起,机遇和挑战并存过去年,中国汽产业取得了显著的发展。从1999年的183万辆增2022年的2702万辆,中国汽产业在全球的份额也从3%增近50%。新能源汽领域的增更令震撼,其2022年的产量和销量分别同增了96.9%和93.4%。这些数据展出了中国汽业的巨潜。随着亚迪、鹏、理想、蔚来等中国主汽品牌的崛起,推动着国内半导体产业的益成熟,也为规MCU的发展提供了强助。曾豪针对当前市场态势表:“随着汽产业的发展,MCU作为关键组件,在控制、执系统、先进驾驶辅助系统、电池管理系统等汽功能系统中,发挥着关重要的作。”他进步解释,“汽末端的电控执单元数量正在急剧增加,从最初的个到如今的数百甚上千个,这种爆炸性的增不仅仅是数字的增,更是为整个汽电产业带来了新的挑战和机遇。”曾豪继续说道,“它反映了汽在智能化、互联化、电化等趋势下的创新速度。为了应对这种快速变化,汽制造商们正在探索新的E/E电架构,特别是针对数据处理和资源共享。”从业到规,回顾“极海”成史回顾极海发展历程,其根源可以追溯到2004年的“艾派克”。当时,它在东珠海成,是上市公司纳思达(002180)旗下全资公司,2013年被国家业和信息化部认定为集成电路设计新技术企业。经过多年发展,于2022年正式更名为“极海微电股份有限公司”。在众多细分市场中,极海凭借卓越的技术和产品优势迅速崭露头,特别是其全资公司“极海半导体”,依托APM32业级通MCU产品线在业界受到泛关注,进步奠定了公司在半导体领域的领军地位。从最初办公室的8名创始员,到现在超600的研发团队,以及近20亿元的年销售额,极海的发展可谓是突猛进。2022年极海出货量超4.5亿颗,其中规芯出货量超700万颗,曾豪透露,2023年极海规级MCU出货量将实现进步增。曾豪对与记者表:“极海的标是肩并超越国际顶尖的芯设计公司。我们的眼光不仅仅局限于国内市场,更希望能够在国际舞台上崭露头。”极海经过20年的不懈坚持与努,推出的安全加密SoC芯、打印机主控SoC芯,以及业级通MCU等产品在市场上均有卓越表现,且已逐步夯实公司在智能家居、端消费电、业控制、汽电与新能源等应领域的业地位。在国内汽销量持续增与政策励的双重驱动下,汽芯产业呈现出蓬勃发展之势。极海敏锐地捕捉到了市场变化,果断地从业领域拓展汽领域,这不仅是对市场趋势的快速响应,更是公司技术积累的信体现。2021年底,极海多款规级MCU顺利通过AEC-Q100规可靠性认证,并在2022年9成为了湾区个通过德国TV莱茵ISO 26262功能安全管理体系认证的集成电路设计企业,这两个重要认证都标志着极海在汽芯领域的技术实和发展决。据悉,极海前还有多款芯产品在研,包括业级/规级MCU、模拟与混合信号IC等,旨在为客提供稳定可靠的核芯及站式应解决案。曾豪表:“向前景阔的汽电市场,我们已做好了充分准备,不仅会推出更多满功能安全标准的汽通MCU,还将持续研发汽专芯及传感器等,确保我们拥有处于业前沿的丰富产品组合,为客提供更具价值的产品及服务”。向新能源汽市场,极海也已经做好了提前布局。曾豪表:“为了响应国家 双碳 和质量发展战略标,我们在新能源汽的传感器、电池管理、动驾驶等领域,也在研发和布局新产品。”这决策不仅表明了极海对新能源汽应技术的度重视,也反映了其对未来市场趋势的敏锐洞察。、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)33、企业案例极海汽电产品线策略新轮科技命以及产业变,驱动着汽价值链和供应链的重塑。芯作为链条上的重要环节,在性能、安全、价值等被提出了更要求。曾豪表,“极海以其易性、可靠性与创新性的产品设计理念,在规级MCU领域中独树帜。我们不仅关产品性能与可靠性,也常注重功耗管理与成本控制,还分重视开发的便捷性。针对汽电领域的可靠性需求,极海在设计之初就考虑从设计、硬件到系统层的功能安全和信息安全”。曾豪详细地分享了极海汽电策略:“围绕国内汽业发展,我们不仅考虑了执控制单元的需求,还考虑到为各系统提供综合管理和控制的域控单元需求,从控制到电池管理、从动系统到照明和信息娱乐系统等细分应市场,极海将陆续推出汽专MCU、专信号与接,以及专传感器等芯,致于为客提供更具竞争的产品及案,助国产汽产业电化、智能化、联化发展”。当谈到安全性时,曾豪特别强调了其重要性:“随着汽智能化进程的加速推进,业对芯性能、可靠性、安全性、使寿命等提出了更要求。”他详述了极海如何从设计、硬件到系统三个维度构建了套完整的规级IC设计体系,以确保产品满各种严格的安全标准。曾豪进步强调了态系统的重要性。为了便客,极海创建了丰富的软硬件态,适配Vector、EB主流协议栈,可提供符合AUTOSAR标准的MCAL、SDK和开发板软硬件开发套件,同时持KEIL、IAR等IDE,为程师提供易于拓展开发的友好态环境与出使体验。在产环节,曾豪表:“我们具备满规芯严苛的、全位的测试标准与质量保障平台,可为智能汽的安全驶保驾护航。为了确保芯产品的稳定性与质量交付,极海拥有占地积超2100m的国家级CNAS认证实验室,以及可独完成AEC-Q100完整测试项的规级实验室,具备可靠性验证体系能和基于失效机制的集成电路应测试能”。汽电芯作为卡脖技术之,影响着整个汽供应链的稳定,供应链本化、区域化终将成为业主流趋势。极海与业领先的供应链合作伙伴建有深、稳定的合作关系,通过上下游合作,形成了芯设计、关键IP、特艺、封装测试,以及产能等主可控的产业链,可有效保障规芯供应的品质与稳定。、规级MCU的定义规级MCU芯年度发展报告(2023)34、企业案例展望未来,如何应对机遇与挑战?过去两年的缺芯潮,使得国内汽主机和Tier1开始转向国产芯,给国产MCU带来了前所未有的发展机会,但激烈的市场竞争也随之来。曾豪表:“2020年的疫情导致汽业下滑,让众多芯商对市场预期产误判,导致了汽半导体供应短缺,其中32位端规级MCU是供应短缺中的重灾区。”曾豪说道,“这让我们深刻反思如何在变幻莫测的全球供应链环境下,确保核技术和产品稳定供应,保障产业健康有序发展。”谈及未来,曾豪预:“汽 四化 的深推进,MCU技术将朝向低成本、节点、算、多接向发展。未来,MCU从单核向多核发展将是势所趋。”极海紧跟业发展趋势,推出了全新代G32A系列汽通MCU,其款G32A1445产品也已发布上市,这款新品采40nm先进艺制程,基于Arm Cortex-M4F内核,集可靠、集成、安全于,符合AEC-Q100、以及ISO 26262 ASIL-B认证标准,具备完善的信息安全和功能安全,以及量产级态软件系统,可满多元化的汽应开发需求。曾豪认为,除了技术挑战,价格敏感的低端应、周期的端产品研发、严苛的验证要求都将加市场竞争压。为了期的可持续发展,芯设计企业必须具备品质产品、强技术研发能、稳定供应链体系,以及丰富的产品线和才储备。作为国产汽芯企业的代表,极海从产品研发、技术创新到市场策略,都展现了强的企业实以及对市场的把控能。“极海将践功能安全芯、应案、态协同三步,致于以先进的技术与产品赋能汽市场,推动中国汽产业向上发展。”最后,曾豪对与记者表。

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  • 清华四川能源互联网研究院:2023私人电动乘用车规模化增长的充电保障与城市电网协同发展策略研究报告(简稿)(24页).pdf

    私人电动乘用车规模化增长的充电保障私人电动乘用车规模化增长的充电保障 与城市电网协同发展策略研究与城市电网协同发展策略研究(简稿)(简稿)清华四川能源互联网研究院清华四川能源互联网研究院 2022023 3 年年 8 8 月月 目录目录 执行摘要.1 一、电动汽车与充电设施发展形势.3(一)电动汽车发展形势.3(二)充电设施发展形势.3 二、私人电动乘用车充电需求分析.4 三、居民区场景配电承载能力分析.6(一)居民区配电承载力分析模型.6(二)典型案例分析.7(三)居民区充电保障策略.12 四、办公区场景配电承载能力分析.13(一)办公区配电承载力分析模型.13(二)典型案例分析.13 五、车网协同发展策略研究.16(一)有序充电对用电负荷的影响.16(二)有序充电引导措施.18 六、策略实现路径与政策建议.19(一)充电保障实现路径.19(二)充电保障政策建议.20 1 执行摘要执行摘要 在能源危机、环境保护和低碳经济发展的时代背景下,发展新能源汽车是交通领域能源转型的必然趋势。在我国“双碳”目标指引下,在政策和市场的双轮驱动下我国新能源汽车呈现出规模化发展趋势,私人电动乘用车充电问题日渐凸显,成为影响电动汽车推广的主要影响因素。如何保障私人电动乘用车规模化增长的充电需求与城市电网协调发展成为继续大力推广电动汽车发展亟需解决的重点问题之一。本次研究通过选取新能源汽车发展水平较高的某大型城市进行研究,在对私人电动乘用车出行特征、充电习惯详细分析的基础上,研究提出居民区配电承载力分析模型,并通过案例分析评估不同居民区场景下充电桩接入能力,即电网保障能力。研究提出:(1)按照日行驶里程 60 公里计算,百公里耗电量按照平均 15kWh,单车日均需求电量不超过 9度。(2)经测算户均有序充电负荷约为 1.8kW/户。(3)老旧小区在完全有序充电下,小区电力容量可满足车位配桩率达到 100%,电网无需增容改造;次新小区在完全有序充电下,小区电力容量可满足车位配桩率达到 50%;新建小区在完全有序充电下,小区电力容量可满足车位配桩率达到 60%。基于研究成果,通过分析居民区常规用电负荷及充电负荷曲线特征,进一步提出了引导用户参与有序充电的措施以及充电保障实现路径:(1)本报告提出的有序充电引导措施 2 包含分时补能价格引导措施、需求响应激励措施、碳普惠激励措施等。(2)2023-2025 年优先开展老旧和次新小区内部及周边公共充电桩建设,新建小区按需配建;保障拥有固定车位的电动车主全面安装有序充电桩;优先引导老旧和次新小区参与有序充电示范。(3)2026-2030 年推动居民区充电桩全面参与有序充电调控;优先引导老旧和次新小区内部及周边公共充电桩局部改造为大功率充电桩。并以时间为轴线从政策、技术、管理、标准、商业模式等方面提出充电保障政策建议,推动有序充电在居民区逐步落地,实现私人电动乘用车规模化增长的充电保障与城市电网协调发展。3 一、一、电动汽车与充电设施发展形势电动汽车与充电设施发展形势 发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。自 2012年我国提出了“纯电驱动”的发展目标以来,在政策利好和市场需要“双轮驱动”下,我国电动汽车和充电设施得到迅猛发展。(一)(一)电动汽车发展形势电动汽车发展形势 近年来,我国电动汽车领域快速发展,电动汽车产业取得了长足发展。从新能源汽车销量来看,自 2015 年以来,新能源汽车销量连续八年蝉联世界首位,连续五年超过 100 万辆,2022 年电动汽车销量首次超过 600 万辆,相比 2020 年销量增长 404%,电动汽车销量渗透率达到 25.6%,提前 3 年实现了“2025 年销量渗透率达到 20%”目标,呈持续高速增长趋势。从电动汽车保有量来看,2020 年全国电动汽车保有量达 550 万辆,超额完成节能与新能源汽车产业发展规划(20122020)规划的 500 万辆发展目标;截至 2022 年底,全国电动汽车保有量达 1310 万辆,同比增加 526 万辆,增长 67%,电动汽车渗透率从 2015 年的 0.26%提升到 2022 年的 4.1%。(二)(二)充电设施发展形势充电设施发展形势 随着电动汽车的快速发展,充电需求加速提升,充电设施保有量也呈现出快速增长趋势。总体来看,全国充电设施保有量从 2015 年的 16 万台增长至 2022 年的 521 万台,年 4 均复合增长率达 64.5%。2022 年,我国充电基础设施增量达93 6 万台,其中公共充电桩增量 65 万台,同比上涨 56.7;随车配建私人充电桩激增,增量达 194.2 万台,私人充电桩累计可达 340 万台,占比达 65.3%。快速增长的电动汽车市场加大了对充电桩的需求,未来随着汽车电动化渗透率水平的持续提升,充电桩市场需求将进一步扩张。由私人充电桩占比可知,私人电动乘用车的充电场景主要集中在居民区。如何保障私人电动乘用车规模化增长的充电保障与城市电网协同发展成为重要的研究课题。本次课题通过选取某大型城市作为研究对象开展相关课题内容研究。二、二、私人电动乘用车充电需求分析私人电动乘用车充电需求分析 电动汽车充电需求不是简单的容量需求,是充电起止时间、充电时长和充电功率共同组成的综合需求,同时与车主出行习惯、充电习惯和车辆参数等因素也密切相关。通过新能源汽车国家监测与管理中心、新能源汽车大数据监管平台等平台获取相关参数:充电起止充电起止SOC:电动汽车车主普遍存在的里程焦虑,会随时补电,充电起始 SOC 高于 50%的私人电动乘用车占比达 64%,充电终止 SOC 在 90%及以上。充电功率选择:充电功率选择:私人电动车主倾向于交流慢充,少数情况下选择直流快充。从充电功率喜好方面来看,电动私家车的充电功率以 3.5kW、7kW 交流慢充为主,30kW45kW 直 5 流快充为辅。充电频次:充电频次:虽然电动汽车搭载的 4090kWh 电池电量基本可满足一周充电 12 次的要求,但每周充电 12 次的车主仅占到 27%。一天一充的比例占到 32%。因此私家电动汽车充电频次以“一天一充”为主。充电出行时间分布充电出行时间分布:2021 年私人乘用车工作日出行出发时间仍主要集中在早晚高峰时段,32.7%的小汽车出行行为发生在早高峰 7:00-9:00 和晚高峰 17:00-19:00,基本符合民众早晚高峰时段集中出行的特征;工作日出行到达时间分布主要集中在上午 7:00-11:00 和下午 16:00-20:00 之间。私人电动乘用车日均行驶时间为 1.9 小时,22.1 小时处于停车静置状态,其中夜间约为 10 小时,全天处于充电时间仅为 3.7 小时。日行驶里程:日行驶里程:所选取某大型城市私人电动车主平均日行驶里程 30 公里以内的占比 49.8%;3060 公里以内的占比49.8%;6090 公里以内的占比 3.1%;90120 公里以内的占比 0.9%;大于等于 120 公里的占比 0.6%;总体来看 95%的私人电动车主单日行驶里程在 60 公里以内。百公里耗电百公里耗电:近些年电动乘用车能耗水平整体呈下降趋势,百公里耗电水平主要集中在 14-20kWh 之间,平均水平为 15kWh。通过对私人电动乘用车车主的用车规律及充电规律分析,可以总结为以上班代步为主,充电习惯与生活作息同步,充电行为处于无序状态。按照日行驶里程 60 公里计算,百公 6 里耗电量按照平均 15kWh,单车日电量需求不超过 9 度电。三、三、居民区场景配电承载能力分析居民区场景配电承载能力分析 (一)(一)居民区配电承载力分析模型居民区配电承载力分析模型 在对居民区配电承载力分析时,设定相关边界条件。将所选城市的居民小区按照年限不同划分为老旧、次新、新建三类小区,老旧小区为 2000 年以前建成的小区;新建小区为建成五年内的小区;次新小区为老旧与新建小区之外的小区。根据有关电网规划设计技术原则,二类居住饱和负荷预测指标为 13W/m,按照平均每户 100m估算,居民区户均用电负荷指标值为 1.3kW/户。无序充电状态下,居民区户均用电负荷为户均常规用电负荷叠加户均充电负荷,计算模型如下图所示。通过对比居民区户均用电负荷指标值 1.3kW/户与“户均常规用电负荷 户均充电负荷”的大小,即可测算出户均总负荷是否超出电网配建标准,分析无序充电状态下居住区承载电动汽车的能力。图 1 居民区无序充电下配电承载力分析模型 从居民区常规用电负荷特征来看,居民用电普遍在 7 20:00-21:00 达到用电峰值,在 23:00-7:00 处于用电低谷,负荷峰谷差率 50%。基于居民区户均用电负荷指标值1.3kW/户计算,夜间低谷时间段具备 0.60.7kW/户的容量裕度,可以通过引导电动汽车有序充电利用夜间低谷容量裕度。因此,有序充电状态下,居民区配套电网存在可挖掘潜力,以提高居民充电桩可接入规模。通过调研电动汽车日均行驶里程、百公里耗电量等,测算电动汽车日均充电需求,结合户均车位配比、车位配桩率、低谷充电时长、小区充电比例等参数,测算出居民户均有序充电负荷。建立计算模型如下图所示。图 2 居民区有序充电下配电承载力分析模型 通过对比户均充电负荷是否超出低谷时间段居民区户均负荷裕度0.60.7kW/户,分析有序充电状态下居住区承载电动汽车的能力。(二)(二)典型案例分析典型案例分析 1.老旧小区 选取 1985 年建成的拥有 810 套住房的老旧小区 A 为研究对象,对小区配电承载力进行分析,经调研老旧小区A 基本信息如表所示。8 表 1 老旧小区 A 现状基本信息 类型 数据 建成年份 1985 户数(户)810 车位数(个)324 户均车位数(个)0.4 配变容量(kVA)1250 配变负载率(%)70.4%常规负荷最大值(kW)880 常规谷电负荷(kW)352 考虑优先保障居民生活用电的前提下,根据居民区配电承载力分析模型,测算不同车位配桩率下小区配变负载率如下图所示。图 三 不同车位配桩率下老旧小区 A 配变负载率 从测算结果来看,无序充电下,小区A 电力容量可满足车位配桩率不足 10%。因此,现状电力配套将无法承载 2025 年22%(中速情景)及30%(高速情景)电动化率下的充电需求,电网需要进行增容改造。完全有序充电下,由于老旧小区车位600000.10.20.30.40.50.60.70.80.91配变负载率%配桩率无序充电有序充电配变重载线 9 建设比例小区电力容量可满足车位配桩率达到 100%,电网无需增容改造。2.次新小区 选取2005年建成的拥有1734套住房的次新小区B为研究对象,对小区配电承载力进行分析,经调研老旧小区B 基本信息如表所示。表 2 次新小区 B 现状基本信息 类型 数据 建成年份 2005 户数(户)1734 车位数(个)1734 户均车位数(个)1.0 配变容量(kVA)3200 配变负载率(%)58.8%常规负荷最大值(kW)1883 常规谷电负荷(kW)753 考虑优先保障居民生活用电的前提下,根据居民区配电承载力分析模型,测算不同车位配桩率下小区配变负载率如下图所示。10 图 4 不同车位配桩率下次新小区 B 配变负载率 从测算结果来看,无序充电下,小区B 电力容量可满足车位配桩率达到 10%。因此,现状电力配套将无法承载 2025 年22%(中速情景)及30%(高速情景)电动化率下的充电需求,电网需要进行增容改造。完全有序充电下,小区电力容量可满足车位配桩率达到 50%。因此,现状电力配套可承载 2025 年22%(中速情景)及30%(高速情景)电动化率下的充电需求。3.新建小区 选取2021年建成的拥有3811套住房的新建小区C为研究对象,对小区配电承载力进行分析,经调研老旧小区C 基本信息如表所示。表 3 次新小区 C 现状基本信息 类型 数据 建成年份 2021 户数(户)3811 车位数(个)4896 户均车位数(个)1.3 000 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91配变负载率%配桩率无序充电有序充电配变重载线 11 类型 数据 配变容量(kVA)10200 配变负载率(%)35.9%常规负荷最大值(kW)3659 常规谷电负荷(kW)1463 考虑优先保障居民生活用电的前提下,根据居民区配电承载力分析模型,测算不同车位配桩率下小区配变负载率如下图所示。图 5 不同车位配桩率下新建小区 C 配变负载率 从测算结果来看,无序充电下,小区C 电力容量可满足车位配桩率不足 20%。因此,现状电力配套将无法承载 2025 年22%(中速情景)及30%(高速情景)电动化率下的充电需求,电网需要进行增容改造。完全有序充电下,小区电力容量可满足车位配桩率达到 60%。因此,现状电力配套可承载 2025 年22%(中速情景)及30%(高速情景)电动化率下的充电需求。000 0.10.20.30.40.50.60.70.80.91配变负载率%配桩率无序充电有序充电配变重载线 12 整体来看,所选取城市的户均有序充电负荷约 1.8kW/户。完全有序状态下,至2025 年,居民区无需增容;至2035 年仅新建小区需增容;至2050 年,次新和新建小区需增容。以上测算都是基于完全有序状态,实现难度极大,最终会是无序和有序的折中态,即部分有序、部分无序。(三)(三)居民区充电保障策略居民区充电保障策略 有序充电可充分挖掘小区电网供电潜力,有效保障 2025年私人电动乘用车小区充电需求。有序充电主要通过引导居民用户在夜间电网低谷时间充电,采用预约充电的方式,进行有序控制。叠加充电负荷后,当夜间变压器负载率不超过80%时,无需配变增容;当夜间负载率超过 80%时,小区 10kV公变由电网企业进行增容改造;小区 10kV 专变由产权方向电网企业申请增容改造,产权方负责产权分界点以下部分出资,电网企业承担产权分界点以上部分投资。根据调研,居民区制约电动汽车充电的原因还包括车位、物业等限制。居民区车位不足,表现在老旧、次新小区车位配建指标偏低。协调物业困难,则表现在由于居民区充电目前存在以下问题,造成物业推诿:充电过程存在起火隐患,危及大量业主生命财产安全;充电桩引发的起火、触电等事故相关方权、责、利划分不清晰;鉴于起火风险和消防检查,部分小区禁止地下车库建设充电桩;公共充电车位超时占位 13 和油车占位管理困难;无偿增加物业管理工作。关于以上车位不足、超时占位、小区充电管理复杂等问题的居民区充电保障策略,包括大功率充电、小功率直流、移动充电、统建统营等多种新型充电模式,以及车辆通过换电模式进行充电分流等。四、四、办公区场景配电承载能力分析办公区场景配电承载能力分析 (一)(一)办公区配电承载力分析模型办公区配电承载力分析模型 根据有关电网规划设计技术原则,行政办公区域负荷预测指标为 42W/m。办公区单位面积用电负荷为办公区单位面积常规用电负荷叠加单位面积充电负荷,计算模型如下图所示。通过对比办公区单位面积用电负荷指标值 42 W/m与单位面积常规用电负荷叠加单位面积充电负荷,即可测算出是否超出电网配建标准,分析办公区承载电动汽车的能力。图 6 办公区无序充电下配电承载力分析模型(二)(二)典型案例分析典型案例分析 经过对办公区的调研分析,分别筛选 1 个代表性开放式办公区和 1 个封闭式办公区进行典型案例测算分析。(1)开放式办公区 14 选取某建筑面积为 13 万平方米的开放式办公区为研究对象,对办公区配电承载力进行分析。该办公区车位总数 845个,车位配比为 6.5 个每 1000 平米;配变容量 20000kVA,2021 年最大负荷 8360kW,负载率 42%,用电负荷曲线如下图所示。图 7 某开放式办公区典型日负荷曲线 到 2025 年,办公类建筑按照不低于配建停车位的 25%测算,该办公区充电车位达到211个,充电最大负荷652kW,常规用电负荷达到饱和状态,电力总负载率将达到 58%,容量充足,不存在充电制约问题。按照 2030 年办公区车位配桩率应不低于电动化率的要求,47%停车位应配建充电设施,该办公区充电车位达到 397个,充电最大负荷 1810kW,常规用电负荷达到饱和状态,电力总负载率将达到 63%,容量充足,不存在充电制约问题。02000400060008000400000000:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00单位:kW38%裕度 负载率 80 2)封闭式办公区:选取某建筑面积为 1.53 万平方米的封闭式办公区为研究对象,对办公区电动汽车充电潜力进行评估。该办公区车位总数 153 个,车位配比为 10 个每 1000 平米;配变容量20000kVA,2021 年最大负荷 6952kW,负载率 37%,用电负荷曲线如下图所示。图 四1 某封闭式办公区典型日负荷曲线 到 2025 年,办公类建筑按照不低于配建停车位的 25%测算,该办公区充电车位达到 38 个,充电最大负荷 117.3kW,常规用电负荷达到饱和状态,电力总负载率将达到 46%,容量充足,不存在充电制约问题。按照 2030 年办公区车位配桩率应不低于电动化率的要求,47%停车位应配建充电设施,该办公区充电车位达到 72个,充电最大负荷 328kW,常规用电负荷达到饱和状态,电00400050006000700080000:001:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00单位:kW43%裕度负载率80 力总负载率将达到 47%,容量充足,不存在充电制约问题。整体来看,办公区电力设计标准相对较高,普遍容量充足,按照相关办公场所充电车位配置标准即 25%车位安装充电桩,单位面积叠加饱和单位面积常规用电负荷后,仍未超出办公区设计负荷,不存在容量受限问题。同时,办公区现状电力配套可满足办公区车位配桩率不低于 2030 年 47%电动化率的要求,符合国务院办公厅关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见 规定,不存在容量受限问题。五、五、车网协同发展策略研究车网协同发展策略研究 (一)(一)有序充电对用电负荷的影响有序充电对用电负荷的影响 有序充电是在满足电动汽车用户使用需求、电池及充电设施性能约束的前提下,以减小规模化电动汽车充电对电网负面影响、提高充电设施建设和运行经济性为目的,以科学、准确、全面的充电需求预测为基础,通过有效的技术和经济手段引导和控制电动汽车及充电设施的充电行为,避开电网负荷的高峰时段,合理地分散电动汽车的充电功率,减少对电网的负荷冲击及不必要的发电装机与电网建设,保证电动汽车与电网协调发展,达到削峰填谷的效果,实现电动汽车及其充电设施与电网的协调发展。在分时补能价格、需求响应激励、碳普惠激励等有序充电引导措施的共同推动下,假设到 2025 年居民区私人乘用 17 车车主参与有序达到理想状态(完全响应有序),此时居民区电动汽车充电负荷在晚间 20:00-21:00 间达到峰值,完全有序充电状态下的峰值充电负荷相比于无序峰值充电负荷降低 26%,有序充电状态下的峰值整网负荷相比于无序峰值整网负荷降低 5%。图 6 2025 年居民区充电负荷曲线 图 7 2025 年居民区总负荷曲线 005006007000123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23单位:万kW无序充电负荷曲线居民区有序充电后总充电负荷曲线024002600280030003200340036000123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23单位:万kW无序充电电网总负荷曲线居民区有序充电电网总负荷曲线26%5(二)(二)有序充电引导措施有序充电引导措施 1.分时补能价格引导措施分时补能价格引导措施 分时补能电价(含电费、服务费)引导措施是一种通过价差引导电动汽车用户参与有序充电的方式。根据电网常规负荷曲线将一天 24 小时划分为峰、平、谷 3 个补能价格时段,峰段补能价格大于平段,平段补能价格大于谷段。利用电动汽车用户倾向于低价时段充电的理性心理,合理转移电动汽车充电负荷到平、谷时段,避开常规用电负荷高峰,从而实现居住区电动汽车的有序充电。分时补能电价措施的实施,对电网企业来说,能够大幅度减少电网的运转成本和投资成本,保障电网的运行不会出现意外;对于发电企业来说,能够减少由于调峰而增加的调峰成本费用;对于用户来说,可降低用充电成本;对于全社会来说,有利于减少电力投资,促进电力资源的优化配置,最终起到节能减排作用。2.需求响应激励措施需求响应激励措施 需求响应激励措施是一种通过经济激励引导电动汽车用户参与有序充电的方式。由负荷聚合商通过固定签约或灵活签约的方式与居民区私人桩用户签订响应协议,达到一定规模时,聚合商在电网企业需求响应平台完成注册。当电网负荷需要调节时参与电网企业的调度,根据响应情况获取相应的电费减免或现金补贴等经济奖励。居民区私人桩用户受经济激励的引导参与需求响应,避开用电负荷高峰充电,助 19 力实现居住区电动汽车有序充电。通过需求响应激励措施,可起到减少或者推移某时段用电负荷的作用,进而能够有效保障电网稳定,并且也能起到抑制电价上升的短期行为,也可使得电动汽车用户和负荷聚合商从中获得经济补偿。3.碳普惠激励措施碳普惠激励措施 碳普惠激励措施是一种通过碳积分积累、返还收益引导电动汽车用户参与有序充电的方式。结合低碳出行碳减排方法学、新能源小客车出行碳减排方法学等计算电动汽车用户的碳减排量行程对应的碳积分,同时对电动汽车用户充电时段设定不同碳积分计算权重,总体用电低谷时段的碳积分权重大于平段,用电平段的碳积分权重大于峰段。通过碳积分权重在不同用电时段的大小,引导电动汽车用户选择用电低谷或平段充电,从而助力实现居住区电动汽车有序充电。碳普惠激励机制的实施,增添了电动汽车用户的额外收益,有助于培养电动汽车用户参与有序充电习惯,同时有助于降低电网峰值负荷,提升电网的可靠性。六、六、策略实现路径与政策建议策略实现路径与政策建议 (一)(一)充电保障实现路径充电保障实现路径 结合私人电动乘用车出行习惯、充电场所车位特征、充电设备特点、对电网的影响等,提出助力新能源汽车推广的充电保障实现路径,推广居民小区有序充电是关键,因地制 20 宜构建差异化充电桩建设模式是基础。老旧小区老旧小区:基于老旧小区车位少、设施改造难度大、物业管理体系复杂、人口规模稳定的现状,其充电保障方式为公共充电为主、固定车位充电为辅、共享充电为补。次新小区次新小区:基于次新小区车位配比不高、设施改造难度大、人口仍有小规模增长的现状,其充电保障方式为固定车位充电为主、公共车位充电为辅、共享充电为补。新建小区:新建小区:基于新建小区车位配比高、充电桩预留条件充足、人口有较大增长空间的现状,其充电保障方式为固定车位充电为主、公共车位充电为补。加快推广有序充电:加快推广有序充电:2023-2025 年优先开展老旧和次新小区内部及周边公共充电桩建设,新建小区按需配建;保障拥有固定车位的电动车主全面安装有序充电桩;优先引导老旧和次新小区参与有序充电示范。(二)(二)充电保障政策建议充电保障政策建议 为支撑私人电动乘用车规模化发展的充电保障解决路径的实施,以时间为轴线从政策、技术、管理、标准、商业模式等方面提出充电保障政策建议。按照有序充电的推广进展分为 2023 年到 2025 年的培养期和 2026 年到 2030 年的成熟期。培养期通过政策补贴、管理及商业模式等引导电动汽车车主参与有序充电,培育电动汽车车主充电习惯;在成熟期电动汽车车主已认可有序充电方式、形成相应充电习惯,21 同时在此期间试点推广 V2G 等车网互动技术应用:1.2023-2025年年(1)出台居住区充电分时电价政策,8:00-23:00 为峰值电价;23:00-次日 8:00 为谷电价;根据某运营商在居民区开展的有序充电试点中不同价格激励下用户参与有序充电的效果,当峰谷价差拉大至 0.3 元/kWh 时,边际成本最优。建议拉大峰谷电价差不低于 0.3 元/kWh,并结合新能源发电水平,合理优化峰谷时段。(2)明确管理职责,建议由街道办事处或乡镇人民政府负责推进辖区内居住区充电设施建设改造,统筹协调物业服务企业、业主委员会、电网企业及相关政府部门共同推进工作。(3)优化商业模式,对无固定车位或固定车位不足的老旧、次新小区,结合小区改造,建议在居住区内或周边规划公共停车区域,引入充电运营企业或由居住区物业服务企业采取“统建统营”方式开展公共充电基础设施建设。(4)构建标准体系,政府相关部门组织有序充电相关方(车企、桩企、电网企业、充电运营商等),明确车、桩、网相关设备技术标准和通讯要求,尽快形成有序充电标准体系。(5)居民小区内新增及改造充电桩应全部配建有序充电桩。22(6)政府主管部门统筹有序充电管理工作,由电网企业具体执行电力调控平台与负荷聚合商的对接工作。2.2026-2030年年(1)建议政府相关部门降低需求侧响应准入门槛,确保单台充电桩可参与需求响应;推动电力企业建立用户表计侧需求响应参与模式。(2)推动电网企业开展居住区配电设施智慧化改造,提高台区车、桩、网、新能源互动和就地平衡能力。(3)充电热点区域,在公共充电站内有序推广大功率充电桩(超充站)建设。(4)政府相关部门推出电动汽车碳普惠机制,明确权益返还方式。(5)鼓励有需要的居住区推广应用移动充电、小功率直流、立体车库充电等多种充电方式,进一步保障居民充电需求。

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  • 清华大学:2023电动车与建筑协同参与电网调节的潜力与模式研究报告(19页).pdf

    中国光储直柔建筑发展战略路径研究(二期)Research on the Strategic Path of PEDF Buildings in China(Phase II)子课题 5:电动车与建筑协同参与电网调节 的潜力与模式研究 Task 5:Research on the Energy Flexibility Potential of Coordinating Electric Vehicles and Buildings for Grid Regulation 清华清华大学,大学,清华清华大学大学深圳深圳研究生院研究生院 2023 年年 12 月月 15 Tsinghua University Dec 15,2023 致谢致谢 本研究由清华大学统筹撰写,由能源基金会提供资金支持。ACKNOWLEDGEMENT This report is a product of Tsinghua University and is funded by Energy Foundation China.免责声明免责声明 -若无特别声明,报告中陈述的观点仅代表作者个人意见,不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证本报告中信息及数据的准确性,不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。-凡提及某些公司、产品及服务时,并不意味着它们已为能源基金会所认可或推荐,或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。Disclaimer-Unless otherwise specified,the views expressed in this report are those of the authors and do not necessarily represent the views of Energy Foundation China.Energy Foundation China does not guarantee the accuracy of the information and data included in this report and will not be responsible for any liabilities resulting from or related to using this report by any third party.-The mention of specific companies,products and services does not imply that they are endorsed or recommended by Energy Foundation China in preference to others of a similar nature that are not mentioned.1 执行摘要执行摘要 1.建筑领域节能减碳面临新挑战建筑领域节能减碳面临新挑战-低碳发展已是全球共识。低碳发展已是全球共识。至今全球已有 170 多个国家签署巴黎协定,确定了未来全球温升控制在低于 2 度且尽可能争取 1.5 度的奋斗目标。中国作为碳排放大国,积极推动低碳事业的发展,习近平总书记在第 75 届联合国大会上提出中国力争在 2030 年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和的目标。尤其在当下全球经济增速放缓,经济绿色复苏备受关注。-分布式风光电广泛应用。分布式风光电广泛应用。可再生电力能源是实现低碳减排的重要支撑,预计2030 年我国并网风电光电的发电装机容量将达到 12 亿 kW 以上,至 2060 年我国风电和光电的装机容量甚至将达到 60 亿 kW 以上。风电光电提供的电量则要从目前的不到 10%增加到 60%左右。但风电和光电都需要巨大的安装面积。因此,以分散的建筑外表面、零星空地等为基础的分布式风光电将成为未来可再生电力供给的重要组成部分。-建筑交通用能紧密关联。建筑交通用能紧密关联。建筑和交通领域是能源消耗的两个重要场景,建筑领域相关用能约占社会总能耗的 1/3,而预计 2030 年,中国将保有约 8000 万辆电动汽车,增加 20%的区域电耗。同时,两个领域都是用能的终端场景,具有很大的柔性潜力。两者有很紧密的联系,电动汽车约有 80%以上的时间都是停留在建筑周边,其中以办公和住宅两种场景为主。在低碳发展的背景下,建筑和交通领域将形成更加紧密的关联。-电网系统面临巨大挑战。电网系统面临巨大挑战。由于“双高”特性,即间歇性可再生能源的高渗透和低惯性电力电子比例高,未来电力系统将面临能量不平衡差距扩大和惯性稳定性下降的问题,对城市能源系统的安全可靠性构成严峻挑战。提高建筑能源的灵活性,挖掘电动汽车蓄能和可调节潜力是应对这一挑战、实现城市能源系统可持续发展的关键,逐渐成为除能效提升外的节能新维度。2.城市私家车行为特征研究城市私家车行为特征研究-私家电动车转移及停留行为。私家电动车转移及停留行为。由于人行为的流动特点,私家车(占总车辆的 80%以上)在其生命周期的 90%以上的时间都停在建筑停车场及周边。北京市研究案例表明,私家车辆 60%以上时间停留在其长期停留的住宅或办公建筑内。电动汽车的充电负荷与建筑物的充电负荷是密不可分。-私家电动车充电需求时空分布。私家电动车充电需求时空分布。随着城市内电动汽车数量的不断增长,电动汽车的额外能源需求对电网负载带来新的挑战。电动汽车的能源需求在一天中的分布非常不均,夜晚大多数人的居家充电行为容易导致充电高峰,对电网负载造成冲击。本项目基于MOCC系统的行为模拟结果,刻画了一天中深圳市私家电动汽车充电行为形成的时空负载分布。车辆充电负载有 85%以上发生在住宅及办公建筑内。2 -私家电动车充电给电网同时带来机遇与挑战。私家电动车充电给电网同时带来机遇与挑战。基于 MOCC 系统的行为模拟结果表明,当车辆完全电动化时,电动汽车不受控充电峰值负载对电网将造成8.5.4%的负荷波动。但对车辆充电进行调控,平均每辆电动汽车可以提供其总电池容量的近 70%为城市能源管理使用,可大大减少电网储能投资。图 1北京市私家车辆全天停留位置分布 图 2深圳市电动汽车充电负载逐时分布 图 3深圳市电动汽车充电负载空间分布 3 3.电动汽车与建筑智慧互动促进节能增效电动汽车与建筑智慧互动促进节能增效-建筑尺度:智能有序充电促进光伏自消纳。建筑尺度:智能有序充电促进光伏自消纳。目前主导的“即接即充”、“快充为主”模式对城市电网造成冲击,并且无法有效利用建筑光伏。采用智能有序充电策略,为私人电动汽车提供间歇性但免费的太阳能充电服务,可满足其日常城市内交通需求,同时无需储能电池即可协调光伏发电和车充电负荷,使得系统的年光伏自消纳率从33.3提高到67.9,与传统太阳能充电站相比,折现投资回收期可以从 9.4 年减少到 4.5 年。图 4建筑光伏智能充电系统与不同模式-区域场景:车网互动发挥降本节能潜力。区域场景:车网互动发挥降本节能潜力。农村采暖清洁化转型背景下,农村光伏快速发展,电动汽车快速普及。基于车网互动的电采暖系统可成为解决乡村地区光伏消纳,电采暖问题的有效途径。采用 V2H 模式,光伏发电的电采暖系统配网扩容容量降低 45.9%,用户电费降低 68.5%,并可完成光伏的内部消纳。-城市尺度:车辆与建筑互动实现互补。城市尺度:车辆与建筑互动实现互补。未来电力系统下车辆与建筑协同参与电网调节,电动汽车拥有冗余电池容量,可将车辆作为其停留建筑的等效储能资源,建筑拥有冗余的配电容量,在大幅缓解城市低压配电网增容压力的同时能够增强需求侧的柔性调节能力。结果表明,利用建筑冗余配电可满足车辆慢充需求;根据建筑负载对车辆充放电进行调控,可有效转移车辆充电时段有效降低建筑和车辆负载峰谷差,有序单向充电可降低 22.3%,双向充电可降低 57.4%。4 图 5 有序充放模式下车辆与建筑负载分布 表 1 不同车辆与建筑互动模式下需求侧负载峰谷差 充电模式 是否利用建筑配电 日均峰谷差/kW 负载降低比例/%无序充电 否 10831.9 0 有序充电 否 6960.3 35.7 有序充放 否 5213.0 51.9 无序充电 是 10831.8 0 有序充电 是 6960.3 35.7 有序充放 是 5213.0 51.9 4.智能充电系统的运营模式与运营效果智能充电系统的运营模式与运营效果 5 -利用峰谷电价差带来足够收益,电池寿命可满足使用需求。利用峰谷电价差带来足够收益,电池寿命可满足使用需求。为挖掘车载电池潜力参与电网调节,采用“免费充电,统一调度”模式:使建筑配电网在电力负荷低谷时段为车充电、建筑从车取部分电满足高峰用电需求,可解决私家车辆日常城内出行和部分建筑高峰用电需求,同时从峰谷电价差中获益。180 辆电动汽车一年可以转移电力 64.2 万 kWh,产生收益 36.9 万元,其中充电桩建设的投资回收期少于 4 年。并且电动汽车的电池寿命由 9.6 年增长至 11.1 年,满足电动汽车的使用年限需求。图 6“免费充电,统一调度”模式示意-利用会员制服务模式激励用户参与调节。利用会员制服务模式激励用户参与调节。为鼓励电动汽车车主参与智能充电系统,通过问卷调查收集用户意愿,进而设计出对用户最具备激励作用的充电服务。对满足条件的会员用户免费提供洗车服务、抛锚急救服务,并以贡献积分提升其荣誉感。使得 44.63%的被测用户愿意选择对电动车充电行为限制较大的模式。-智能充电模式可有效促进光伏利用。智能充电模式可有效促进光伏利用。基于所提出的会员制模式,利用电动车电池作为储能,分析电动汽车与建筑协同参与电网调节这一模式对光伏消纳的作用。计算结果表明,通过可控充放电,能够有效利用电动汽车的移动性,在住宅场景下和办公室场景下分别增加了 57%和 52%的总光伏发电的利用率。5.电动汽车与建筑智慧互动的工程示范电动汽车与建筑智慧互动的工程示范-建筑尺度:北京市清华大学建筑节能楼。建筑尺度:北京市清华大学建筑节能楼。将所提出的智能有序充电策略应用于实际系统,利用智能充电桩很好地将光伏发电与电动汽车充电匹配,实现100%利用光伏充电。相比传统恒功率充电模式,将光伏自消纳率提高了 89%,将光伏最大并网功率下降了 42%,有效减少了光伏并网压力。6 图 7系统拓扑结构及组件示意 图 8实际系统实现对充电功率的精准控制 7 图 9智能有序充电模式能有效匹配光伏发电和车充电负荷-建筑尺度:深圳市某绿色产业园区办公楼。建筑尺度:深圳市某绿色产业园区办公楼。构建实际“光储直柔”系统建筑,研究直流配电建筑中多支路负载的运行表现和各支路负载的能量损耗情况,进行系统整体与各支路能量效率的计算,通过机器学习的方法对影响用能效率的相关性因素进行了分析。实际运行结果表明,直流配电系统与交流配电系统相比表现出了明显效率提升。图 10光储直柔办公楼总览-区域尺度:基于北京厂房改建项目的区域级项目规划。区域尺度:基于北京厂房改建项目的区域级项目规划。北京市 1201 厂房计划 8 改造为办公楼,结合智能充电桩系统对其进行规划。对该园区不加额外储能的模式下,光伏自消纳率可有效提升:当该园区有 60 辆电动汽车参与互动时,光伏自消纳率可以达到 86.3%;当该园区有 200 辆电动汽车参与互动时,光伏自消纳率可以达到 90.6%图 11厂房改造为办公建筑的区域示意-城市尺度:基于深圳市的城市级能耗仿真模拟。城市尺度:基于深圳市的城市级能耗仿真模拟。以深圳市为例探索城市规模尺度下电动车与建筑协同用能对城市能源系统的影响,基于深圳市 57 万栋建筑以及 48 万辆电动车的真实数据构建城市级能耗仿真模拟器。结果表明,利用电动车储能,可以使深圳市的光伏消纳率从 76%提升到 90%,随着电动车数量的增多,光伏消纳率还可以进一步提升。图 12城市级能耗仿真模拟器 1 Executive Summary 1.Building sector faces significant energy efficiency and carbon reduction challenges-The global consensus now revolves around low-carbon development.Over 170 countries have signed the Paris Agreement,committing to limiting global warming to below 2,with a goal of achieving 1.5.China,a major carbon emitter,is actively promoting low-carbon initiatives.General Secretary Xi Jinping announced at the 75th United Nations General Assembly that China aims to peak its carbon emissions by 2030 and achieve carbon neutrality by 2060.This commitment is especially noteworthy in the context of the current global economic slowdown and the increasing focus on green economic recovery.-Distributed wind and solar power are widely adopted to support low-carbon emissions.By 2030,China aims to have over 1.2 billion kW of grid-connected wind and solar capacity,and potentially exceed 6 billion kW by 2060.These sources are expected to provide around 60%of the electricity,up from less than 10%.Distributed wind and solar power,utilizing building surfaces and open spaces,will play a crucial role in future renewable energy supply.-Building energy use and transportation are closely linked.Both sectors are major energy consumers,with buildings accounting for about one-third of total energy consumption.By 2030,China is expected to have approximately 80 million electric vehicles,increasing regional electricity demand by 20%.Electric vehicles spend over 80%of their time near buildings,mainly in office and residential areas.In the context of low-carbon development,these sectors will have a closer relationship.-The power grid faces significant challenges.Because of the rise of intermittent renewable energy sources and reduced power system stability.This poses a serious challenge to urban energy systems.To address this,increasing building energy flexibility and utilizing electric vehicle energy storage become key solutions for sustainable urban energy systems,adding a new dimension to energy efficiency.2.Study on Behavior of Urban Private Electric Vehicles-Private EVs transfer and parking behavior.Due to the mobility patterns of individuals,private cars(accounting for over 80%of the total vehicles)spend over 90%of their lifecycle parked in and around buildings.A research case in Beijing suggests that private vehicles spend more than 60%of their time parked in their long-term residential or office building locations.The charging demand of electric cars is closely intertwined with the charging load of buildings.-Temporal and spatial distribution of private EV charging demand.With the 2 continuous growth in the number of electric vehicles within cities,the additional energy demand from electric cars poses new challenges to the power grid load.Electric vehicle energy demand is highly unevenly distributed throughout the day,with most people charging their vehicles at home during the night,leading to charging peaks that impact the power grid load.Based on the behavior simulation results from the MOCC system,this project depicts the temporal and spatial load distribution of private electric vehicle charging behavior in Shenzhen.More than 85%of vehicle charging load occurs in residential and office buildings.-Private EVs charging presents both opportunities and challenges to the power grid.Based on behavior simulation results from the MOCC system,it is shown that when vehicles are fully electrified,uncontrolled charging peak loads from electric vehicles can cause fluctuations of 8.5%to 13.4%in the power grid load.However,by regulating vehicle charging,each electric vehicle can contribute nearly 70%of its total battery capacity for urban energy management,significantly reducing the need for grid energy storage investments.Figure 1 All-Day Parking Location Distribution of Private EVs in Beijing Figure 2 Hourly Distribution of Electric Vehicle Charging Load in Shenzhen.3 Figure 3 Spatial Distribution of Electric Vehicle Charging Load in Shenzhen.3.Efficient collaboration between electric vehicles and buildings promotes energy savings-Building Scale:Smart and orderly charging promotes photovoltaic self-consumption.Current plug-and-charge methods strain urban grids and underutilize building solar energy.Implementing smart,intermittent solar charging for private EVs not only meets daily urban commuting needs but also enhances photovoltaic self-consumption from 33.3%to 67.9%.This reduces the investment payback period from 9.4 to 4.5 years.Figure 4 Building photovoltaic intelligent charging system and different modes-Regional Scale:Vehicle-grid interaction promotes cost savings and energy efficiency.In the transition towards cleaner rural heating,rural photovoltaics are rapidly growing,along with the widespread adoption of electric vehicles.Leveraging vehicle-grid interaction for electric heating systems can effectively address 4 photovoltaic integration and electric heating challenges in rural areas.Using the V2H(Vehicle-to-Home)model,the capacity expansion required for photovoltaic electricity is reduced by 45.9%,user electricity costs decrease by 68.5%,and internal photovoltaic consumption is achieved.-Urban Scale:Vehicle and Building Interaction for Mutual Benefits.In the future electricity system,vehicles and buildings will collaboratively participate in grid regulation.Electric vehicles will possess surplus battery capacity,enabling them to serve as equivalent energy resources for the buildings in which they are parked.Buildings,in turn,will have redundant distribution capacity,significantly alleviating the pressure to expand the citys low-voltage distribution grid while enhancing demand-side flexibility.The results indicate that utilizing buildings surplus distribution capacity can meet the slow charging demands of vehicles.By controlling vehicle charging and discharging based on building loads,it is possible to effectively shift the time of vehicle charging,reducing the peak-to-valley difference in both building and vehicle loads.V1G charging mode can reduce this difference by 22.3%,while V2G charging mode can reduce it by 57.4%.Figure 5 Vehicle-to-Grid(V2G)Mode:Distribution of Vehicle and Building Loads.Table 1 Peak-to-Valley Differences under Different Vehicle and Building Interaction Modes.Charging Mode Utilization of Building Distribution systems Daily Peak-to-Valley Difference(kW)Load Reduction Percentage(%)V0G No 10831.9 0 5 V1G No 6960.3 35.7 V2G No 5213.0 51.9 V0G Yes 10831.8 0 V1G Yes 6960.3 35.7 V2G Yes 5213.0 51.9 4.The operational modes of smart charging systems.-Utilizing the price difference between peak and off-peak electricity hours can generate sufficient revenue while preserving battery life.To tap into the potential of vehicle batteries for grid regulation,the free charging,unified scheduling model is adopted.This mode allows building distribution grids to charge vehicles during low-demand periods and draw power from vehicles to meet peak electricity needs.It addresses daily urban commuting and some building peak electricity demands while capitalizing on peak-off-peak price differences.180 electric vehicles can transfer 642,000 kWh of electricity annually,generating revenue of 369,000 yuan.The investment payback period for charging stations is less than 4 years,and electric vehicle battery life extends from 9.6 to 11.1 years.-Figure 6 schematic diagram of the free charging,unified dispatch mode-Using a membership-based service model to incentivize user participation in grid regulation.To encourage electric vehicle owners to engage with the smart charging system,user preferences were collected through surveys.This data was then used to design the most appealing charging services.Eligible members receive complimentary car washes and roadside assistance,and their contributions are rewarded with loyalty points.As a result,44.63%of surveyed users are willing to choose a mode with more restrictions on EV charging behavior.-The smart charging model effectively enhances photovoltaic utilization.Using 6 the proposed membership-based approach and electric vehicle batteries as energy storage,the impact of electric vehicles and buildings participating together in grid regulation on photovoltaic integration was analyzed.The results show that through controllable charging and discharging,leveraging the mobility of electric vehicles increased total photovoltaic generation utilization by 57%in residential settings and 52%in office settings.5.Engineering Demonstrations of Smart Interaction between Electric Vehicles and Buildings-Building Scale:Tsinghua Universitys Energy-Efficient Building in Beijing.The proposed smart and orderly charging strategy was implemented in a real-world system.It effectively matches photovoltaic generation with electric vehicle charging using smart charging stations,achieving 100%utilization of solar charging.Compared to traditional constant power charging,this approach increased photovoltaic self-consumption by 89%and reduced maximum photovoltaic grid connection power by 42%,effectively alleviating grid pressure from photovoltaic integration.Figure 7 System topology and component diagram 7 Figure 8 Accurate control of charging power in actual system implementation Figure 9 Intelligent orderly charging mode can effectively match photovoltaic power generation and vehicle charging load-Building Scale:Office building in a green industrial park in Shenzhen.We constructed a practical PSDF building system,studied the performance of multiple branch loads in DC distribution buildings,assessed energy losses in each branch load,and calculated the overall system and branch-level energy efficiency.We analyzed factors influencing energy efficiency using machine learning methods.Actual operational results demonstrated a significant efficiency improvement in the DC distribution system compared to the AC distribution system.8 Figure 10 General view of office building with PEDF power supply-Regional Scale:Project planning based on the conversion of Factory 1201 in Beijing.The plan involves transforming Factory 1201 in Beijing into an office building,incorporating an intelligent charging station system.Without additional energy storage,the photovoltaic self-consumption rate in this park can be significantly improved.When 60 electric vehicles participate in the interaction,the photovoltaic self-consumption rate can reach 86.3%.With 200 electric vehicles participating,it can reach 90.6%.Figure 11 Area schematic diagram of the conversion of plant building into office buildings 9 -City Scale:Urban energy consumption simulation based on Shenzhen.Using Shenzhen as a case study,we explored the impact of coordinated energy use between electric vehicles and buildings on the citys energy system.We constructed a city-level energy consumption simulator based on real data from 570,000 buildings and 480,000 electric vehicles in Shenzhen.The results show that utilizing electric vehicle energy storage can increase Shenzhens photovoltaic integration rate from 76%to 90%,with the potential for further improvement as the number of electric vehicles increases.Figure 12 Simulation simulator of energy consumption at the city level

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  • 上海海事大学:2023三角电动船充换电基础设施发展关键问题研究报告(131页).pdf

    上海海事大学上海海事大学 中国(上海)自贸区供应链研究院中国(上海)自贸区供应链研究院 长三角电动船充换电基础设施发展 关键问题研究 上海海事大学中国(上海)自贸区供应链研究院2022024 4.1 1.5.5致谢致谢 本研究由上海海事大学中国(上海)自贸区供应链研究院统筹撰写,由能源基金会提供资金支持。在本项目研究过程中,研究团队得到了上海组合港管委会办公室等部门的大力支持,在此向他们表示诚挚感谢。-报告正文-免责声明免责声明 -若无特别声明,报告中陈述的观点仅代表作者个人意见,不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证本报告中信息及数据的准确性,不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。-凡提及某些公司、产品及服务时,并不意味着它们已为能源基金会所认可或推荐,或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。Disclaimer -Unless otherwise specified,the views expressed in this report are those of the authors and do not necessarily represent the views of Energy Foundation China.Energy Foundation China does not guarantee the accuracy of the information and data included in this report and will not be responsible for any liabilities resulting from or related to using this report by any third party.-The mention of specific companies,products and services does not imply that they are endorsed or recommended by Energy Foundation China in preference to others of a similar nature that are not mentioned.I目目 录录 第一章 项目背景与意义.11.1 研究背景.11.2 研究意义.51.3 研究范围界定.6第二章 内河电动船舶经济效益分析.82.1 电动客船经济效益分析.82.2 电动集装箱船经济效益分析以“港航船途 01”为例.112.3 电动公务船船经济效益分析.122.4 分析结论.13第三章 长三角内河船舶电动化前景与成本投入分析.153.1 分析思路和依据.153.2 长三角内河船舶电动化发展前景预测基于不同政策环境.303.3 分析结论.48第四章 长三角内河电动船舶与充换电基础设施现状梳理.504.1 长三角内河电动船统计情况.504.2 长三角内河电动船舶充换电技术情况.534.3 长三角内河电动船舶充换电设施统计.594.4 分析结论.61第五章 长三角内河电动船舶充电、换电设施需求分析.635.1 整体思路.63II5.2 不同船型对充换电设施的需求特征.635.3 电动客船充电设施需求测算.645.4 电动公务船充电设施需求测算.705.5 电动集装箱船换电设施测算.745.6 分析结论.81第六章 长三角内河充换电配套基础设施发展关键问题分析.826.1 标准规范方面.826.2 运营管理方面.886.3 支持政策方面.916.4 资源保障方面.956.5 关键问题推进解决主体.98第七章 电动汽车配套基础设施发展过程的经验借鉴.1017.1 电动汽车充换电配套基础设施发展现状.1017.2 电动车配套基础设施发展的经验借鉴.104第八章 发展目标与思路.1098.1 发展目标.1098.2 基本思路.110第九章 对策建议.1129.1 建立并完善内河电动船舶充电、换电标准规范.1129.2 强化充电、换电设施建设运营激励手段应用.1169.3 优化我国内河电动船发展政策环境.120III附表:长三角三省一市内河电动船及配套设施数量(20252035).125 1 第一章第一章 项目背景与意义项目背景与意义 1.1 研究背景研究背景 1.1.1 契合我国契合我国“双碳双碳”战略要求战略要求 由温室气体排放引起的气候变化问题已成为全球共同面对的重大挑战之一。世界经济论坛(World Economic Forum)报告提出,从长期风险角度来看,未来十年的全球五大风险全部与环境相关,其中“气候变化缓和与调整措施失败”位列首位1。凝聚全球力量,共同应对气候变化带来的长期影响已刻不容缓。联合国报告显示,化石燃料是迄今为止造成全球气候变化的最主要原因,占全球温室气体排放的 75%以上,占所有二氧化碳排放的近 90%。减少化石燃料使用,增加可再生能源的利用,降低碳排放,是全球各国应对气候变化的共识之一。我国已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,以降碳为重点战略方向,推动减污降碳协同增效。世界银行数据显示,交通运输业产生的二氧化碳约占全球燃料燃烧所排放 二氧化碳的 23%。我国交通运输领域石油消耗量达 2.56 亿吨,约占一次能源消费总量的 57%,增幅和增速远超其他行业。交通运输业已成为三大碳排放来源之一,占比 11%,是温室气体和大气污染物排放的重点领域2。与公路、铁路和航空相比,水路运输温室气体排放强度最低(船舶 2g CO2/tkm、航空 1700 g CO2/tkm、道路运输 20-300g CO2/tkm)3,但增长快,同时承担了“公转水”运输量,排放量较为可观。据 2019 年数据,我国水运碳排放量占交通领域碳排放的 6.47%4。此外,内河航运中小型船舶占比高,航运企业多且规模小,减碳减排难度大。1 The Global Risks Report 2020,World Economic Forum,2020 2 宇恒可持续交通研究中心,能源基金会,城市交通大气污染物与温室气体协同控制技术指南 2.0 版报告,2021 3 刘功臣,赵芳敏,低碳交通,中国环境出版社,2015 4 李晓易,谭晓雨等,交通运输领域碳达峰、碳中和路径研究.中国工程科学,2021,23(6):15-21.2 据交通运输部内河航运发展纲要,我国 2035 年和 2050 年现代化内河千吨级航道将达 2.5104 km,内河货物周转量占全社会比重达 9%。可以预期,我国内河航运将会稳步发展,内河船舶电动化对我国交通运输行业减排降碳具有积极的促进作用。1.1.2 内河航运本身高质量发展的要求内河航运本身高质量发展的要求 近年来,我国密集出台政策,支持内河航运发展。2021年 11月,国务院印发关于深入打好污染防治攻坚战的意见提出要加快大宗货物和中长途货物运输“公转铁”、“公转水”,大力发展公铁、铁水多式联运。同年 12 月,国务院印发了“十四五”现代综合交通运输体系发展规划。交通运输部绿色交通“十四五”发展规划和水运“十四五”发展规划明确“十四五”时期新增及改善内河航道里程 5000km,内河高等级航道里程到 2025 年将达到 1.85104km,即到 2025 年将新增国家高等级航道 2500km,营运船舶单位运输周转量 CO2排放较2020年下降3.5%等。此外,上海、江苏、浙江、安徽等地也不断加大内河航道建设力度,拓展内河航道通航里程,加大航道网密度。伴随着我国内河航道条件的不断改善,我国内河船舶在大型化、标准化发展方面成效显著,但在绿色化、智能化等方面与绿色低碳发展要求仍有差距。纯电动船舶可实现使用过程零排放,同时兼具推进结构简单、推进效率高、使用成本低、易于实现智能化控制等优势,是内河船舶智能化、绿色化发展的必然产物。受到良好的市场前景吸引,我国电动船舶发展迅速,产业创新要素集聚。中央和地方政府分别出台举措,支持电动船舶发展。从国家层面来看,交通运输部联合多部委印发关于推进长江航运高质量发展的意见,提出长江航运发展应坚持生态优先、绿色发展,走低碳、循环、可持续发展之路,到 2025 年,基本建立发展绿色化、设施网络化、船舶标准化、服务品质化、治理现代化的长江航运高质量发展体系,到 2035年,建成长江航运高质量发展体系。2022年3 9月,工业和信息化部等五部委关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见提出,加快发展电池动力船舶,重点推动纯电池动力技术在中短途内河货船、滨江游船及库湖区船舶等应用。意见提出以货船为试点,开展标准化箱式电源换电技术研究与应用。2022 年 11 月 10 日,生态环境部等 15 部门联合印发深入打好重污染天气消除、臭氧污染防治和柴油货车污染治理攻坚战行动方案,包括重污染天气消除攻坚行动方案臭氧污染防治攻坚行动方案柴油货车污染治理攻坚行动方案3个行动方案,其中,柴油货车污染治理攻坚行动方案“非道路移动源综合治理行动”提出,提高轮渡船、短途旅游船、港作船等使用新能源和清洁能源比例,研究推动长江干线船舶电动化示范。2023 年4 月 7 日,交通运输部长江航务管理局针对合力推进“电化长江”总体工作方案征求意见,提出以公务船艇、中短途客船及货运船舶等为重点,在充分试点示范的基础上逐步推广锂电池、燃料电池、甲醇等新能源技术的应用,积极支持配套基础设施建设、新技术应用和产业布局调整。从地方层面来看,2023 年,江苏出台江苏省新能源船舶产业高质量发展三年行动方案(2023-2025 年),支持电动集装箱等船型发展。江苏省无锡市提出“电化运河”倡议,推进大运河绿色智能航运产业发展。浙江省从 2019 年开始,开展包括船舶电池动力系统在内的节能环保产业等重点领域提升发展工作,对入围的市县给予 5002000 万元的财政专项激励,并将船用高荷电蓄电池组纳入浙江省高端装备制造业发展重点领域目录,对企业符合条件的船舶电池动力系统关键核心技术攻关项目,经竞争性立项,通过省科技重大专项给予支持。2022 年 4 月,福建省工业和信息化厅和福建省财政厅印发实施2022 年福建省电动船舶产业发展试点示范实施方案,其中明确推进内湖、江河、沿海船舶电动化,对福建省电动船舶制造企业,在电动船舶交付且运行一定里程后,按交付船舶(含新建和改造)电池动力推进系统价格的 40%给予补助,其中省级首批次示范项目按 60%给予补助,单船补助不超过 1500 万元。2022 年 7 月,上海印发了上海市交通节能减排专项扶持资金管理办法,其4 中明确对于电动船舶项目,按照船舶动力系统成本(包括电池及电力推进系统)的 30予以补贴,其中营运客船给予 40的补贴,单船最高补贴额度不超过500 万元。2023 年,上海市 2023 年碳达峰碳中和及节能减排重点工作安排中提到,新增和更新的苏州河游船、黄浦江游览船、轮渡客轮、公务用船全部采用纯电动船舶。2023 年,湖北省印发湖北省支持绿色智能船舶产业发展试点示范若干措施,落实湖北省推动绿色智能船舶产业发展试点示范有关方案,支持液化天然气(LNG)、电池、甲醇、氢燃料、混合动力等绿色动力船舶和智能船舶的研发、设计、制造、应用及配套,加快湖北省内江、河、湖、库绿色智能船舶试点示范项目建设,支持充(换)电配套基础设施、绿色航运综合服务区等配套基础设施建设或升级改造。实践表明,电动船舶符合我国内河船舶装备绿色化、智能化发展方向,是实现我国内河航运和船舶智能装备产业链高质量发展的有效路径。1.1.3 电动船舶适合内河航运场景电动船舶适合内河航运场景 我国内河船舶数量多,船型和船队规模多样。近年来,学术界与产业界围绕液化天然气(LNG)、甲醇、氢、锂电池等清洁能源开展了系列内河航运的应用研究和工程实践。比较来看,从LNG作为内河船用燃料角度而言,根据LNG气体燃料发动机类型的不同,温室气体减排潜力仅为 10%-23%,而其主要构成甲烷本身也是温室气体,且其温室效应是二氧化碳的28倍5,使用过程中出现的甲烷逃逸将进一步降低 LNG 的减碳效果,无法实现零碳排放。甲醇燃料可实现温室气体减排约 6%-10%,然而,受甲醇价格、燃料舱舱容、加注基础设施等因素的影响,船用甲醇燃料供应系统、船用甲醇发动机目前海船应用较多,少见内河船舶应用。氢的生产成本主要取决于制取方法,根据美国能源信息署(EIA)2019 年统计数据,中国电网电解水制氢成本最高约 5.5 美元/公斤,煤制氢成本最低约 1 美元/公斤。未来要实现全生命周期的零排放,制氢途径要从5 数据来源:北京绿色金融与可持续发展研究院。5 化石能源转向可再生能源。此外,与液氢相比,液氨体积能量密度具有明显优势,且储存及供应相对容易,是较为理想的能量载体,适用于续航里程较长的船舶。相比而言,基于锂电池的船舶动力方案,经过近十年的发展,在内河航运领域展现出一定的技术优势、环境优势与成本可行性,并初步具备了产业化的条件。受益于我国电动汽车产业的发展,近几年我国船用动力锂电池技术发展迅速,锂电池的成本价格在过去十年中降幅达 80%以上,动力电池的经济性不断提高。同时,由于内河生态系统较为复杂,污染负荷较低,而内河电动船舶对环境污染极低,对保护内河水资源与生态资源具有积极意义。此外,电动船舶结构简单、传动部件少、工作可靠,运营成本相对较低,更适于内河航运。1.2 研究意义研究意义 作为世界航运大国,我国内河船舶数量 10.9 万艘6,在船舶减排治理中发挥重要角色。长三角三省一市共拥有内河货运船舶6.0 万艘,长三角水路货运量、货物周转量分别约占全国的 53.2%和 47.1%7,长三角内河船舶电动化将对我国内河航运减排起到关键示范作用。近年来,电动船舶技术环境趋于成熟,船用电池技术、电力推进技术、船舶能源管理和控制、电动船舶产业链等日趋完善,内河船舶电动化对技术条件已初步具备。纯电动船舶产业的蓬勃发展源于国家对于“双碳”战略的重大需求,具有鲜明的需求导向和目标导向,其社会意义和经济意义巨大。近年来,产业界、学术界相关人员围绕电动船的推广与应用开展了大量工作,取得了积极进展。数据显示,长三角内河电动船舶发展较快,各类内河电动船舶设计、建造及下水投运的热度逐年提升。然而,现阶段电动船的全面推广仍然存在一定的困难与瓶颈,我国内河船舶新能源普及率严重不足,内河船舶动力来源绝大多数为传统化石能源。6 2022 年数据。7 数据来源:长三角内河水运报告 2022。6 我国内河电动船舶在应用推广上主要面临着初期投入大、充换电配套基础设施缺乏、法规标准缺失等亟待解决的问题,成为阻碍电动船舶发展的主要约束力。其中,在电动船舶的初期投入经济性方面,集装箱船、散货船、客船、公务船等不同船型有所不同,但总体来看,电动船舶初期成本投入较大,主要由于磷酸铁锂电池价格相对较高,就目前市场行情来看,单位千瓦时的价格在2000 元左右,以一艘搭载 1500kWh 动力电池的集装箱船为例,动力电池成本达300万。在充换电配套基础设施建设方面,在电动船舶推广未形成规模效应之前,充换电站投资建设项目的经济性较差。在充换电运营管理和充换电配套服务方面,我国内河港口充电、换电配套基础设施建设及充电、换电操作缺少统一标准规范,缺乏关于船用动力电池充电、换电配套基础设施的选址及建设要求,对于船舶充换电过程中存在的风险及如何规范操作缺少系统的研究,对集装箱式移动电源(下文简称箱式电源)的存储及运输存在一定的限制。上述因素相互制约、相互关联,阻碍了内河船舶电动化的可持续推进。在这一背景下,以长三角地区作为代表性示范区域,开展长三角内河电动船舶充换电配套基础设施与运营管理研究,梳理电动船舶在充换电运营与设施配套服务等方面存在的政策障碍和制度瓶颈,并构建适用于电动船舶充换电运营的政策体系,提出相应的对策建议,对我国内河电动船舶全面应用和推广具有较强的实践意义。1.3 研究范围界定研究范围界定 在前期电动船舶成本投入与减碳效益等研究基础上,本课题聚焦长三角内河电动船舶充电、换电配套基础设施,分析判断长三角内河电动船舶发展前景,预测长三角内河电动船舶及其对充电、换电设施的需求,梳理长三角现有电动船舶和充电、换电设施的数量、特征和分布情况等现状,调研分析当前充电、换电设施发展过程中面临的关键问题,得出长三角内河电动船舶充电、换电需求与当前供给之间的差距,以此为据,在借鉴电动汽车充电、换电设施发展的7 基础上,提出长三角内河电动船舶充电、换电配套基础设施发展的目标、思路与对策,为电动船舶领域各类企业主体、政策制定者等提供决策依据。8 第二章第二章 内河电动船舶经济效益分析内河电动船舶经济效益分析 本研究分别以客船、集装箱船和公务船为对象,构建了船舶成本测算模型,选取了具有代表性的选取实船案例,对比研究了电动船与传统柴油船舶的成本投入。内河船舶的成本主要包括建造成本、营运成本和航次成本等。其中,建造成本包括船舶造价或租金、船舶折旧等费用;营运成本即船公司为保证船舶正常的航行服务,从而产生的经常性维持费用,包括船员工资、船上必备的物料、保险、船舶维修保养费用、润料费,以及相关的管理费用等;航次成本即船舶在航行任务中产生的一系列费用成本,主要要素为电费、港口费用、运河及各种佣金。由于充换电设施的商业模式仍在探索中,因此案例中暂不考虑充换电设施的投资成本。如果考虑充换电设施建设成本,可将该成本体现在充电价格中。2.1 电动客船经济效益分析电动客船经济效益分析 本研究选取一艘上海轮渡电动船和一艘黄浦江电动游览船进行测算。(1)电动轮渡船)电动轮渡船经济效益分析经济效益分析以以“上海轮渡上海轮渡11”为例为例 该轮渡船往返于黄浦江两岸,其运行基本信息如下表所示。数据显示该船百公里电耗较高,达到 11333kwh。其主要原因是轮渡船单次航行距离较短,频繁启停和加减速。表表2-1:典型内河轮渡船动态数据信息:典型内河轮渡船动态数据信息 名称名称 参数参数 次均航行距离(km)0.6 每天班次数 37 百公里电耗(kwh/百公里)11333 次均耗电量(kwh)68 电池容量(kwh)3132 该船年耗电量约 91.83万 kwh。同等吨位、同等载客量的柴油船舶年柴油消耗量约 270.9 吨,年岸电使用量约 2150kwh。调研数据显示,该船充电价格为 1元/kwh,柴油价格按 8000 元/吨计。9 基于以上数据,计算结果显示,在运营成本方面,该电动轮渡船年用电成本约 91.83 万元;柴油船年柴油成本约 189.64 万元,年岸电使用成本约 0.22 万元;年维护成本约 20 万元,比柴油船舶约少 10 万元。在建造成本方面,电动船舶的建造成本约 1250 万元,比传统柴油船舶约多 600 万元;两种船舶其他成本假设相同。电动船与柴油船成本对比如表 2-2 所示。表表2-2:内河轮渡柴油船与电动船成本对比:内河轮渡柴油船与电动船成本对比 类别类别 柴油船柴油船 电动船电动船 建造成本(万元)650 1250 年维护成本(万元)20 10 年柴油成本(万元)189.64 0 年用电成本(万元)0.22 91.83 结果表明:电动船相比于柴油船增加的投资成本约 600 万元,年节省运维成本约 135 万元。进一步分析显示,按照现行充电价格(1元/kwh),在电池生命周期内(以10 年计)电动船无需增加额外投入(与柴油船相比)。所选取的电动轮渡船运行约 5 年可收回成本。在零补贴情况下,充电电价平衡点为 1.81 元/kwh。即在电价为 1.81 元/kwh时,电动船在 10 年内总成本与柴油船总成本相同。此外,由于运营里程也会影响年运营成本,进一步计算可得在电价为 1 元/kwh 时,运营里程的平衡点约为3244 公里。即在电价为 1 元/kwh 下,电动船年航行距离约为 3244 公里时其 10年内总成本与柴油船总成本相同。电动船分析结果如下表所示。表表2-3:电动轮渡船成本分析数据:电动轮渡船成本分析数据 名称名称 参数参数 电价 1元/kwh下电池生命周期内(10年)电动船需增加投入(万元)-电动船回本期(年)5 电池寿命周期内(10年)电价平衡点(元/kwh)1.81 电价 1元/kwh下电池生命周期内(10年)里程平衡点(万公里)3244(2)电动游览船)电动游览船经济效益分析经济效益分析以以“上海久事号上海久事号”为例为例 本研究选取一艘上海久事黄浦江电动游览船,该船总长 41.51米、型宽 10.9米、载客 150 人,2023 年 9 月试运营,航线为世博航线十六铺卢浦大桥十六铺,其运行基本信息如下表所示。10 表表2-4:内河电动游览船信息:内河电动游览船信息 名称名称 参数参数 次均航行距离(km)59.3 年航次 365 百公里电耗(kwh/百公里)2300 次均耗电量(kwh)1363 电池容量(kwh)2500 该船年耗电量约 49.75万 kwh。同等吨位、同等载客量的柴油船舶年柴油消耗量约 64.89 吨。调研数据显示,该电动游览船平均充电价格为 2.1 元/kwh(含充电服务费 1 元/kwh),柴油价格按 8000 元/吨计。基于以上数据,计算结果显示,在运营成本方面,该电动游览船年用电成本约 104.48 万元;柴油船年柴油成本约 51.92 万元;年维护成本约 40 万元,比柴油船舶约少 20 万元。在建造成本方面,电动船舶的建造成本约 4400 万元,比传统柴油船舶约多 900 万元;两种船舶其他成本假设相同。电动船与柴油船成本对比如表 2-5 所示。表表2-5:内河游览柴油船与电动船成本对比:内河游览柴油船与电动船成本对比 类别类别 柴油船柴油船 电动船电动船 建造成本(万元)3500 4400 年维护成本(万元)60 40 年柴油成本(万元)51.92 0 年用电成本(万元)0 104.48 结果表明:电动船相比于柴油船增加的投资成本约 900 万元,年增加运维成本约 33 万元。进一步分析显示,按照现行充电价格(2.1 元/kwh),电动船在投资成本和运维成本上都高于柴油船,不具有成本优势,在该电价下船舶生命周期内无法收回成本。在零补贴情况下,充电电价平衡点为负,因此不存在电价平衡点在零补贴情况下,充电电价平衡点为负,因此不存在电价平衡点。在此高电价下,因电动船运维成本高于柴油船,因此里程越长亏损越大,不存在里程平衡点。电动船分析结果如下表所示。表表2-6:电动游览船成本分析数据:电动游览船成本分析数据 11 名称名称 参数参数 电价 2.1元/kwh下电池生命周期内(10年)电动船需增加投入(万元)1226 电动船回本期(年)-电池寿命周期内(10年)电价平衡点(元/kwh)-电价 2.1元/kwh下电池生命周期内(10年)里程平衡点(万公里)-2.2 电动集装箱船经济效益分析电动集装箱船经济效益分析以以“港航船途港航船途01”为例为例 本研究以电动集装箱船“港航船途 01 轮”进行测算。该船为 73 米 3000 吨级内河集装箱船,长 73 米,宽 13.8 米,设计吃水 3.8 米,载货总吨 2624 吨,110个箱量。该船航线起止港口为芜湖港和合肥港,其运行基本信息如下表所示。表表2-7:典型内河集装箱船舶动态数据信息:典型内河集装箱船舶动态数据信息 名称名称 参数参数 次均航行距离(km)145 年航次 185 百公里电耗(kwh/百公里)897 次均耗电量(kwh)1300 电池容量(kwh)1540 该船年耗电量约 24.05万 kwh。同等吨位、同等箱量的柴油船舶年柴油消耗量约 62 吨,年岸电使用量约 3000kwh。调研数据显示,该船充电价格为 1.2 元/kwh,柴油价格按 8000 元/吨计。基于以上数据,计算结果显示,在运营成本方面,该电动船年用电成本约28.86 万元,柴油船年柴油成本约 49.33 万元,年岸电使用成本约 0.36 万元;年维护成本约 60 万元,比柴油船舶约少 20 万元。在建造成本方面,该电动船舶的建造成本约 900 万元,比传统柴油船舶约多 100 万元(不包含电池价格)。电池价格约 308 万元,电池寿命按 10 年计。两种船舶其他成本如港口使用费、保险费用等假设相同。电动船与柴油船成本对比如表 2-8 所示。表表2-8:内河集装箱柴油船与电动船成本对比:内河集装箱柴油船与电动船成本对比 类别类别 柴油船柴油船 电动船电动船 建造成本(万元)800 900 集装箱电池成本(万元)0 308 年维护成本(万元)80 60 年柴油成本(万元)49.33 0 年用电成本(万元)0.36 28.86 结果表明:电动船相比于柴油船增加的投资成本约 408 万元,年节省运维成本约 40.83 万元。12 进一步分析显示,按照现行充电价格(1.2 元/kwh),在电池生命周期内(10 年)电动船相比于柴油船无需增加投入。电动船运行 10 年可收回成本。在零补贴情况下,充电电价平衡点为 1.2 元/kwh。即在电价为 1.2 元/kwh 时,电动船在 10 年内总成本与柴油船总成本相同。由于运营里程也会影响年运营成本,进一步计算可得在电价为 1.2 元/kwh 时,运营里程的平衡点约为 2.68 万公里(目前实船运营里程约 2.7 万公里/年)。即在电价为 1.2 元/kwh 下,电动船年航行距离约为 2.68 万公里时其 10 年内总成本与柴油船总成本相同。在换电模式下,若电池成本不计入总成本,测算结果显示,电动船每年节省的柴油成本和维护成本在 3 年左右将覆盖电动船舶增加的建造成本。因此,在换电模式不考虑电池成本的情况下,电动船舶在成本和排放上都具有优势。电动船成本分析结果如下表所示。表表2-9:电动集装箱船成本分析数据:电动集装箱船成本分析数据 名称名称 参数参数 充电充电 换电换电 电价 1.2元/kwh下电池生命周期内(10年)电动船需增加投入(万元)-电动船回本期(年)10 3 电池寿命周期内(10年)电价平衡点(元/kwh)1.2-电价 1.2元/kwh下电池生命周期内(10年)里程平衡点(万公里)2.7-2.3 电动公务船船经济效益分析电动公务船船经济效益分析 本研究选取一艘总吨为 230 的公务船进行测算,其运行基本信息如下表所示。表表2-10:典型内河公务船动态数据信息:典型内河公务船动态数据信息 名称名称 参数参数 次均航行距离(km)120 年航次 92 百公里电耗(kwh/百公里)1500 次均耗电量(kwh)1800 电池容量(kwh)3000 该船年耗电量约 16.56 万 kwh。同等吨位的柴油船舶年柴油消耗量约 55.2吨。充电价格按 1 元/kwh 计,柴油价格按 8000 元/吨计。基于以上数据,计算结果显示,在运营成本方面,电动船年用电成本约13 16.56 万元,柴油船年柴油成本约 44.16 万元;年维护成本约 40 万元,比柴油船舶约少 18 万元。在建造成本方面,电动船舶的建造成本约 1400 万元,比传统柴油船舶约多 600 万元,两种船舶其他成本假设相同。电动船与柴油船成本对比如表 2-11 所示。表表2-11:内河公务柴油船与电动船成本对比:内河公务柴油船与电动船成本对比 类别类别 柴油船柴油船 电动船电动船 建造成本(万元)800 1400 年维护成本(万元)58 40 年柴油成本(万元)44.16 0 年用电成本(万元)0 16.56 结果表明:电动船相比于柴油船增加的投资成本约 600 万元,年节省运维成本约 45.6 万元。进一步分析显示,按照现行充电价格(1元/kwh),在电池生命周期内(10年)电动船比柴油船需增加投入 144 万元。电动船在其生命周期内(以 12 年计)无法收回成本。在零补贴情况下,充电电价平衡点为 0.13 元/kwh。即在电价为 0.13 元/kwh时,电动船在 10 年内总成本与柴油船总成本相同。进一步计算可得在电价为 1元/kwh 时,运营里程的平衡点约为 1.68 万公里。即在电价为 1 元/kwh 下,电动船年航行距离约为 1.68万公里时其 10年内总成本与柴油船总成本相同。成本分析数据如下表所示。表表2-12:电动公务船成本分析数据:电动公务船成本分析数据 名称名称 参数参数 电价 1.2元/kwh下电池生命周期内(10年)电动船需增加投入(万元)144 电动船回本期(年)-电池寿命周期内(10年)电价平衡点(元/kwh)0.13 电价 1.2元/kwh下电池生命周期内(10年)里程平衡点(万公里)1.68 2.4 分析结论分析结论 本研究通过实船案例研究,对不同类型电动船的经济效益进行了分析,结14 果表明:(1)电动轮渡船由于航次密集、建造成本相对较低,能够在较短时间内实现收益。以本研究选取的电动轮渡船为例,在现行电价下,约 5 年即可回收成本。与之相比,电动游览船由于航次较少、建造成本相对较高,若不进行补贴,在整个生命周期内均无法回收成本。电动集装箱船由于单位公里电耗相对较低,能够实现较低成本运营,即便不进行补贴,若能将电价控制在 1.2 元/kWh,10年内总投入成本与柴油船相当。(2)充电电价对电动船运营经济性起到了决定性作用。由于电动船造价相比柴油船高,充电电价的高低直接决定了航运公司能否实现电动船的正常运营。例如,本研究所选取的内河游览船,若按照现行充电价格(2.1 元/kWh),运营成本比柴油船高出一倍左右。电动集装箱船充电电价也在 1.2 元/kWh 以上,有些甚至在 2 元/kWh 以上(如“江远百合”号),难以实现市场化运营。15 第三章第三章 长三角内河船舶电动化前景与成本投入分析长三角内河船舶电动化前景与成本投入分析 3.1 分析思路和依据分析思路和依据 3.1.1 分析思路分析思路 从世界范围来看,全球航运监管政策和各国政府的航运监管政策显著影响新能源船舶的发展。具体到我国,在当前技术发展水平下,内河电动船舶发展主要受政策环境、技术环境、内河航运环境(如内河客货运水平)、产业转型升级等因素影响。根据长三角三省一市交通运输发展规划、水运发展规划、内河船舶相关统计资料、内河航道货运量统计与规划资料等,本研究采用调查分析方法,对长三角新增各类内河船舶的增长情况进行了预测;同时,结合长三角存量内河船舶数据,考虑三种不同政策约束下存量和新增内河船舶的电动化转换率,对2025 至 2035 年长三角内河电动船舶的比例进行了预测。3.1.2 分析依据分析依据(1)内河电动船舶政策环境)内河电动船舶政策环境 近年来,中共中央国务院、交通运输部、工信部、生态环境部等分别出台政策,支持内河电动船舶发展,国家层面的支持政策不断丰富。湖北、福建、广东、长三角三省一市也陆续推出发展绿色船舶的优惠与补贴政策,能够带动电动船舶数量的有效提升。16 表表3-1 长三角内河船舶电动化测算依据长三角内河船舶电动化测算依据 序号 政策 印发部门 年份 1 关于推进长江航运高质量发展的意见 交通运输部 2019 2 关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见 工信部等 2022 3 柴油货车污染治理攻坚行动方案 生态环境部等 2022 4 “电化长江”倡议 交通运输部 2023 5 2022年福建省电动船舶产业发展试点示范实施方案 福建 2022 6 上海市交通节能减排专项扶持资金管理办法 上海 2022 7 湖北省支持绿色智能船舶产业发展试点示范若干措施 湖北 2023 8 上海市内河港区规划(修编)上海 2021 9 江苏省“十四五”水运发展规划 江苏 2021 10 江苏省新能源船舶产业高质量发展 三年行动方案(2023-2025年)江苏 2023 11 现代化内河航运体系示范省实施方案(征求意见稿)浙江 2022 12 浙江水运十四五规划 浙江 2021 13 浙江省建设现代化内河航运体系示范省实施方案 浙江 2023 14 安徽内河航运发展纲要实施意见 安徽 2021 15 安徽水运十四五发展规划 安徽 2021(2)内河电动船舶技术与市场环境)内河电动船舶技术与市场环境 随着船用电池系统、船舶推进系统、大容量动力电池管理技术、船舶纯电池组网与控制技术、高效充电技术、电动船舶系统监控与运维技术的不断发展与成熟,电动船舶相关技术的可用性和经济性正在不断改善,通过规模化推广应用降低成本的可行性正在逐步提升。此外,由于电动船舶在降低运营成本、提升驾乘体验、推动船舶智能化等17 方面所具备的独特优势,市场较为看好,尤其是在航程短、航次密集、排放要求高、政策性强的场景下获得了普遍认可,船型不断丰富,市场普遍认为内河场景的船舶电动化已在快速增长前夕。(3)长三角内河货物吞吐量情况)长三角内河货物吞吐量情况 1)上海)上海 2022 年,上海内河码头吞吐总量约 0.59 亿吨,内河码头装卸货种以矿建材料为主,约占内河吞吐总量的 60%。随着上海市产业结构的调整及燃煤电厂的逐步关停,上海内河码头煤炭吞吐量大幅下降,钢铁吞吐量小幅上涨,其他货种主要为粮食、化工产品、建筑垃圾、生活垃圾等,近年来吞吐量大幅增加。上海内河水运到达量主要来自江苏、浙江、安徽、江西和湖北等地,并以江苏、浙江为主,2020 年江苏、浙江运抵上海内河码头的运量占到达总量的78%,到达货种以矿建材料、钢铁为主,占比 90%以上。内河水运发送量主要发往江苏、浙江、安徽和江西等地,同样以江苏、浙江为主,2020 年从上海内河码头发送至两省的货物占发送总量的 79%,发送货种以矿建材料、钢铁、粮食为主,占比 50%左右。据上海市内河港区规划(修编),预测 2025年、2035年上海市内河吞吐总量分别为 1.55 亿吨、1.62 亿吨;2025 年、2035 年外贸集装箱内河吞吐量将分别达到 50 万 TEU、100 万 TEU。2)浙江)浙江 2022年,浙江内河港口货物吞吐量3.79亿吨,内河港口集装箱吞吐量143.3万 TEU。据现代化内河航运体系示范省实施方案、浙江省建设现代化内河航运体系示范省实施方案等规划,到 2027 年,浙江内河港口货物吞吐量达4.7 亿吨,集装箱吞吐量 260 万标箱。内河船舶平均吨位超 650 吨,内河水路货运量 3 亿吨,水路客运量超过 1500 万人次。同时,内河千吨级航道翻一番,达18 到 1000公里,千吨级航道“市市通”。新建 500吨级及以上内河码头泊位 40个。3)江苏)江苏 2022 年,江苏内河货运量 9.99 亿吨,其中煤炭、粮食、危险品等货物运输量下降,矿建货运量有所上升,从占比来看,矿建和煤炭合计货运量共 6.26 亿吨,占全省内河货运量的 62.7%。集装箱货运量 83.3 万标箱,较 2021 年增长11.3%。内河客运量 1582 万人次,较 2021 年下降 26.1%。江苏水路运输以内河运输为主,据江苏省“十四五”水运发展规划,预测到 2025 年,内河港口货物吞吐量 5.7亿吨;内河集装箱吞吐量 120万标箱,年均增长率 15%,综合通过能力达到 8.6 亿吨。4)安徽)安徽 2022年,安徽水路运输量超过14亿吨,居全国首位,货物周转量达到6736亿吨公里。2022 年,安徽内河港口集装箱吞吐量 214 万标箱,同比增长 4.9%,吞吐量达到 6.08 亿吨,同比增长 4.2%,主要货种为煤炭及制品、金属矿石、钢铁、矿建材料、水泥等大宗货物。其中长江水系港口吞吐量贡献突出,亿吨级大港数量由 2015年的 1个增加至 2020年的 3个。集装箱吞吐量增长较快,达到194.4 万 TEU,年均增速 15.3%,主要分布在芜湖、马鞍山、安庆、池州、铜陵、合肥、蚌埠等港口。内河客运量 87 万人次,同比下降较为明显(主要受疫情影响)。据安徽内河航运发展纲要实施意见和安徽水运十四五发展规划,预测到 2025 年,水路运输量、港口吞吐量分别为 13.5 亿吨和 6 亿吨,年均增长率分别为 1.3%和 2.1%。其中,矿建材料、水泥和煤炭及制品占总量比重下降约5个百分点,集装箱吞吐量达到 260万标箱,年均增长率为 6%。到 2035年,建成高等级航道里程超过 3200 公里,港口设计年通过能力达到 9 亿吨,内河千吨级航道达到 2000 公里;内河货物周转量占全社会比重进一步提升。19 表表3-2 长三角三省一市内河货运情况长三角三省一市内河货运情况 省/市 货物吞吐量(亿吨)水路运输量(亿吨)集装箱吞吐量(万 TEU)上海 2022 0.59 0.468-2025(规划)1.55-50 2035(规划)1.62-100 江苏 2022-9.99 83.3 2025(规划)5.7-120 2035(规划)-浙江 2020 3.79 2.31 143 2025(规划)4.5-200 2027(规划)4.7 3 260 安徽 2022 5.4 14 194.4 2025(规划)6 13.5 260 2035(规划)-(4)长三角内河船舶保有情况)长三角内河船舶保有情况 1)保有量情况)保有量情况 截至 2020 年,在长三角地区海事管理机构在册登记的正常运营状态的船舶达 7.5万余艘,其中,客船 2121艘,公务船/港作船 1576艘,集装箱船 677艘。其中,上海共有内河船舶 1567 艘,散货船占 677 艘(占比 43.2%),公务/港作船的数量 157 艘,客船 131 艘,集装箱船共 44 艘。2020 年,上海内河运输量 4680 万吨,内河货物周转量 256.44 亿吨公里。表表3-3 长三角地区内河船舶信息(单位:艘)长三角地区内河船舶信息(单位:艘)省/市 船舶总量 客船 公务船/港作船 集装箱船 散货船 其他 上海 1567 131 157 44 677 558 江苏 36371 383 499 138 33242 2109 浙江 13479 1277 484 158 9287 2273 安徽 24539 330 336 337 23459 77 总计 75956 2121 1476 677 66665 5017 20 表表3-4 上海地区内河船舶类型分布上海地区内河船舶类型分布 类型 集装箱船 客船 散货船 公务/港作船 其他船舶 数量 44艘 131艘 677艘 157艘 558艘 平均大小 86TEU 321客位 596吨/江苏共有船舶 39320 艘,其中内河船舶 36371 艘(占比 92%)。散货船数量超过 3.3万艘(远超长三角地区其他省市),公务船、港作船的数量近 500艘,集装箱和客船共计超过 500 艘。表表3-5 江苏地区内河船舶类型分布江苏地区内河船舶类型分布 类型 集装箱船 客船 散货船 公务/港作船 其他船舶 数量 138艘 383艘 33242艘 499艘 2109艘 平均大小 138TEU 107客位 840吨/浙江省内河船舶 13479艘,散货船数量 9287艘,客船数量 1277艘(占长三角地区的 60%),集装箱船和公务船、港作船分别为 158艘(运力为 7018TEU)和 184 艘,其他船舶 2573 艘。表表3-6浙江地区内河船舶类型分布浙江地区内河船舶类型分布 类型 集装箱船 客船 散货船 公务/港作船 其他船舶 数量 158艘 1277艘 9287艘 484艘 2273艘 平均大小 44TEU 42客位 558吨/安徽省共有内河船舶 24539 艘,合计约 5058 万净载重吨。其中,散货船数量 23459 艘,集装箱船 337 艘(为长三角地区最多),客船和公务船、港作船的数量都达到 330 以上,其他船舶 77 艘。安徽集装箱运力快速增长,集装箱箱位由 2015 年的 3.7 万 TEU 增长到 2020 年的 13.7 万 TEU,年均增速 29%。船舶大型化趋势明显,平均吨位首次突破 2000 吨,预测 2025 年,船舶平均吨位达到2200 吨,标准化率达到 70%。21 表表3-7 安徽地区内河船舶类型分布安徽地区内河船舶类型分布 类型 集装箱船 客船 散货船 公务/港作船 其他船舶 数量 337艘 330艘 23459艘 336艘 77艘 平均大小 208TEU 42客位 2012吨/2)船舶吨位情况)船舶吨位情况 长三角区域 60%以上船舶总吨在 300 总吨以下,总吨在 500 以下的船舶超过 80%,500-600 之间的船舶比例较少(仅 8%左右),1200 总吨以上的船舶占比略高于 5%,1600 总吨以上的船舶占比不到 2%。其中,所有集装箱船总吨都超过 200,但是 40%的集装箱船都在 600总吨以内,且总吨超过 1600 的占比不超过 1%。对于客船,小于等于 100 总吨的船舶占比近 75%,且 300 总吨客船占比近 90%。对于散货船,近 80%的货船吨位都超过了 200 总吨,但是 600 总吨以下的占比超过 95%,同集装箱船一样,只有不到 1%的货船总吨超过 1600总吨。超过 85%的公务船/港作船总吨不超过 50,近 98%公务船/港作船总吨不超过 200。(a)集装箱船(b)客船 (c)普通货船(d)公务/港作船 图 3-1 长三角地区分船型船舶总吨结构分布 22 3)船龄情况)船龄情况 长三角内河集装箱船舶船龄相对较小,近 3 年长三角地区新增集装箱船舶数量占比超过 45%,超过 90%的集装箱船舶船龄在 11 年以内,超过 15 年的集装箱船舶占比仅 2%。对于客船,船龄在 3年内的占比约 15%,3-11年之间的船舶占比约 35%,11 年-15 年之间的船舶数量占比近 20%,超过 15 年船龄的船舶占比也接近25%。对于散货船,船龄结构老化现象更加明显,3年内新增船舶占比仅为 7%,超过 60%的船龄在 11年以上,且 15年以上的船舶占比也超过 30%。对于公务船、港作船,其船舶船龄结构分布同客船类似,15 年以上船龄的船舶也超过 20%。(a)集装箱船(b)客船 (c)普通货船(d)公务/港作船 图 3-2 长三角地区分船型船龄结构分布 4)船舶更新情况)船舶更新情况 对不同时期内不同类型船舶到达报废年限的船舶进行计算,相关数据见下表 8。内河公务船根据船体的材质不同(玻璃钢或者铝/钢材),其报废时间为 5年或者 12 年不等,其报废的数量将会远超现有的数量(因使用年限较短,为满足需求报废后需新增)。23 表表3-8 强制报废状态下不同时间到达报废年限的船舶数量强制报废状态下不同时间到达报废年限的船舶数量 船型船型 2025年年 2030年年 2035年年 集装箱船集装箱船 2 8 20 客船客船 158 352 532 散货船散货船 5586 15397 20799 同时,对于长江流域老旧船舶的淘汰,一般船龄超过 15 年(即为超龄船舶)时,部分船舶会进行报废拆解。因此,基于此计算出不同时间段船舶报废的船舶数量如下表所示。表表3-9 鼓励拆解状态下不同时间到达报废年限的船舶数量鼓励拆解状态下不同时间到达报废年限的船舶数量 船型船型 2025年年 2030年年 2035年年 集装箱船集装箱船 156 413 548 客船客船 2121 1429 1060 散货船散货船 66665 54665 41732(5)长三角新增内河船舶发展趋势)长三角新增内河船舶发展趋势 从全国来看,我国内河船舶数量稳步减少,船舶净载重吨稳步提升,内河船舶大型化、规模化、集约化发展趋势明显。截至 2020 年底,全国拥有内河运输船舶 11.5万艘,约占总运输船舶的 90.69%,同比下降 3.77%,相比 2010年船舶数量下降了 29%。十三五期间,我国内河企业数量减少 8.8%8。2021年,我国内河船舶数量进一步下降,同比降 1.2%。2021年内河船舶净载重吨为14676.92,同比增长7.3%,是2010年的1.5倍多。2011年至2021年,我国内河船舶平均吨位由 500 多载重吨提高到近 1300 载重吨,增加了 144%。2021年,内河船舶单位载重吨完成货运量较 2011年提高 19%,货物周转量提高60%。同时,内河船舶客位呈现下降趋势。2020年内河载客量 60.07万客位,较2019年减少 2.65万客位(部分受疫情影响),同比下降 4.23%,相比 2010年载客量下降了 27%。此外,内河集装箱箱位稳步增长。2020 年,内河集装箱箱位8 数据来源:交通运输部水科院中国内河航运中长期低碳发展路径研究,2022 24 51.31 万 TEU,同比增长 30.99%,相比 2010 年集装箱箱位增加了 301%。图图3-3 我国内河船舶数量、船舶净载重量、载客量及集装箱位(我国内河船舶数量、船舶净载重量、载客量及集装箱位(2010-2020)9 就长三角内河船舶而言,发展趋势与全国相近,数量总体呈下降趋势。例如,2022 年,长三角区域共有内河货运船舶约 6.2 万艘,比 2020 年下降约 17%,比 2016 年下降约 22.5%。船舶净载重量和集装箱箱位数量逐步上升。例如,2022 年,内河货运船舶平均净载重量 2517 吨/艘,相比 2016 年增加约 1.4 倍,船舶大型化趋势明显。2022年,长三角三省一市共拥有内河客运船舶共 1919艘,相比 2021 年下降 5.5%。根据内河船舶数量发展趋势,公务船数量维持稳定,集装箱船数量呈缓慢上升趋势,客船数量稳中有降。长三角三省一市集装箱船和客船的保有量预测数据如下表所示。表表3-10 三省一市集装箱船保有量预测数据三省一市集装箱船保有量预测数据 三省一市 集装箱船保有量 2025 2030 2035 上海 56 72 91 江苏 176 225 287 浙江 202 257 328 安徽 430 549 701 总量 864 1103 1407 9 数据来源:交通运输部水科院中国内河航运中长期低碳发展路径研究,2022 25 表表3-11 三省一市客船保有量预测数据三省一市客船保有量预测数据 三省一市 客船保有量 2025 2030 2035 上海 112 97 83 江苏 329 282 243 浙江 1097 942 809 安徽 283 243 209 总量 1821 1564 1343(6)长三角内河船舶航次数量变化趋势)长三角内河船舶航次数量变化趋势 长三角内河船舶 2019 至 2021 年总航次数据如下表所示。表表3-12 三省一市三省一市2019-2021年内河航次数据年内河航次数据 船舶 航次 2019年 2020年 2021年 集装箱船 79788 82022 84975 客船 3299452 3216966 3194447 散货船 6930107 6826155 6778372 其他船舶 1418532 1412575 1410032 数据显示集装箱船航次数量年增长约 3.2%,客船航次数量年下降约 1.6%,散货船航次数量年下降约 1.1%,其他船舶航次数量年下降约 0.3%。以 2021 年各港口航次数量(见表 3-12)为基准,各港口 2025、2030 和 2035 年的预测航次数据如表 3-13 至表 3-15 所示。数据显示,由于集装箱船数量呈现上升趋势,因此航次数量也总体呈现上升趋势,但受到船舶大型化的影响,其增长率小于船舶数量的增长率。客船和货运船舶航次数呈现下降趋势,主要是由于客船和货运船舶数量逐步减少。其他船舶(包括公务船、港作船等)航次数也呈现下降趋势,主要由于此类船舶总量呈现下降趋势。26(7)小结)小结 结合内河电动船舶发展的政策环境、技术环境、三省一市内河货运现状与未来发展规划、内河船舶保有情况和发展趋势,可以得出如下结论:1)电动船舶政策环境不断改善,内河电动船舶发展路径更加清晰。内河船舶电动化与电动汽车类似,发展初期阶段受政策环境影响很大。近年来,从中央到地方,支持内河电动船舶发展的共识正在达成,支持电动船舶发展的政策频繁出台。在各部委和地方政府的支持政策中,内河电动船舶发展路径更加清晰,内河电动船舶即将迎来较快发展。2)电动船舶技术基本成熟,内河船舶电动化应用前景广泛。与氢能、甲醇燃料、氨燃料相比,电动船舶技术更加成熟;与 LNG 动力船舶相比,电动船舶减排效果更好。综合来看,内河船舶的新能源转型将是多种技术路线并存的局面,其中,电动船舶技术与内河航运特征匹配度较好,是内河船舶新能源转型的主要选择。3)长三角内河航道等级持续提高,内河货运量稳步提升。从三省一市发展现状与未来规划来看,长三角内河集装箱吞吐量保持快速增长趋势,干散货比重稳步下降,更多货物采用集装箱运输,支持内河集装箱运输进一步发展。4)内河船舶数量总体呈下降趋势,船舶净载重量和集装箱箱位数量逐步上升,船舶大型化趋势明显。表表3-13 2021年长三角港口不同类型船舶航次数据年长三角港口不同类型船舶航次数据 港口港口 2021年航次数量年航次数量 集装箱船集装箱船 客船客船 散货船散货船 其他船舶其他船舶 上海港上海港 50946 1208639 1189098 205518 宁波舟山港宁波舟山港 0 85681 51835 28542 嘉兴港嘉兴港 3607 598 634933 53379 台州港台州港 0 17330 140 524 温州港温州港 0 175792 13402 807 湖州港湖州港 3180 644 744640 61126 杭州港杭州港 619 268972 542256 102804 27 绍兴港绍兴港 163 6209 86737 5692 连云港港连云港港 54 0 38291 1396 南通港南通港 4440 104675 465072 178521 张家港港张家港港 2130 74075 188816 150451 常熟港常熟港 626 26446 150968 39282 太仓港太仓港 6811 15515 114539 98375 泰州港泰州港 853 77701 442031 59583 江阴港江阴港 1391 51488 359953 75490 常州港常州港 1121 34019 292706 72240 镇江港镇江港 1407 457781 277661 61284 扬州港扬州港 1602 352596 120532 29616 南京港南京港 3076 59943 193810 87396 盐城港盐城港 0 0 181379 6221 徐州港徐州港 92 0 45778 10299 宿迁港宿迁港 153 0 27083 5016 淮安港淮安港 345 2645 88162 9768 马鞍山港马鞍山港 316 28705 67386 14511 芜湖港芜湖港 978 78864 154465 19227 铜陵港铜陵港 116 421 78879 7810 合肥港合肥港 610 0 55104 4111 池州港池州港 40 13476 26013 6148 安庆港安庆港 268 52232 101152 11014 滁州港滁州港 4 0 25718 1200 蚌埠港蚌埠港 27 0 19833 2681 表表3-14 2025年长三角港口不同类型船舶航次预测数据年长三角港口不同类型船舶航次预测数据 港口港口 2025年航次数量年航次数量 集装箱船集装箱船 客船客船 散货船散货船 其他船舶其他船舶 上海港上海港 57787 1133123 1137635 203063 宁波舟山港宁波舟山港 0 80328 49592 28201 嘉兴港嘉兴港 4091 561 607454 52741 台州港台州港 0 16247 134 518 温州港温州港 0 164808 12822 797 湖州港湖州港 3607 604 712412 60396 杭州港杭州港 702 252167 518788 101576 28 绍兴港绍兴港 185 5821 82983 5624 连云港港连云港港 61 0 36634 1379 南通港南通港 5036 98135 444944 176388 张家港港张家港港 2416 69447 180644 148654 常熟港常熟港 710 24794 144434 38813 太仓港太仓港 7726 14546 109582 97200 泰州港泰州港 968 72846 422900 58871 江阴港江阴港 1578 48271 344374 74588 常州港常州港 1272 31893 280038 71377 镇江港镇江港 1596 429179 265644 60552 扬州港扬州港 1817 330566 115315 29262 南京港南京港 3489 56198 185422 86352 盐城港盐城港 0 0 173529 6147 徐州港徐州港 104 0 43797 10176 宿迁港宿迁港 174 0 25911 4956 淮安港淮安港 391 2480 84346 9651 马鞍山港马鞍山港 358 26912 64470 14338 芜湖港芜湖港 1109 73937 147780 18997 铜陵港铜陵港 132 395 75465 7717 合肥港合肥港 692 0 52719 4062 池州港池州港 45 12634 24887 6075 安庆港安庆港 304 48969 96774 10882 滁州港滁州港 5 0 24605 1186 蚌埠港蚌埠港 31 0 18975 2649 表表3-15 2030年长三角港口不同类型船舶航次预测数据年长三角港口不同类型船舶航次预测数据 港口港口 2030年年 集装箱船集装箱船 客船客船 散货船散货船 其他船舶其他船舶 上海港上海港 67644 1045328 1076426 200035 宁波舟山港宁波舟山港 0 74104 46923 27781 嘉兴港嘉兴港 4789 517 574771 51955 台州港台州港 0 14988 127 510 温州港温州港 0 152039 12132 785 湖州港湖州港 4222 557 674082 59495 杭州港杭州港 822 232629 490875 100061 29 绍兴港绍兴港 216 5370 78518 5540 连云港港连云港港 72 0 34663 1359 南通港南通港 5895 90531 421005 173758 张家港港张家港港 2828 64066 170925 146437 常熟港常熟港 831 22873 136663 38234 太仓港太仓港 9043 13419 103686 95751 泰州港泰州港 1133 67202 400147 57993 江阴港江阴港 1847 44531 325846 73476 常州港常州港 1488 29422 264971 70313 镇江港镇江港 1868 395926 251352 59649 扬州港扬州港 2127 304953 109111 28826 南京港南京港 4084 51844 175446 85064 盐城港盐城港 0 0 164193 6055 徐州港徐州港 122 0 41440 10024 宿迁港宿迁港 203 0 24517 4882 淮安港淮安港 458 2288 79808 9507 马鞍山港马鞍山港 420 24826 61001 14124 芜湖港芜湖港 1299 68208 139829 18714 铜陵港铜陵港 154 364 71405 7602 合肥港合肥港 810 0 49883 4001 池州港池州港 53 11655 23548 5984 安庆港安庆港 356 45174 91567 10720 滁州港滁州港 5 0 23281 1168 蚌埠港蚌埠港 36 0 17954 2609 表表3-16 2035年长三角港口不同类型船舶航次预测数据年长三角港口不同类型船舶航次预测数据 港口港口 2035年年 集装箱船集装箱船 客船客船 散货船散货船 其他船舶其他船舶 上海港上海港 79182 964335 1018511 197053 宁波舟山港宁波舟山港 0 68362 44399 27366 嘉兴港嘉兴港 5606 477 543846 51180 台州港台州港 0 13827 120 502 温州港温州港 0 140259 11479 774 湖州港湖州港 4942 514 637815 58608 杭州港杭州港 962 214604 464464 98569 30 绍兴港绍兴港 253 4954 74294 5458 连云港港连云港港 84 0 32798 1338 南通港南通港 6901 83517 398353 171168 张家港港张家港港 3311 59102 161729 144254 常熟港常熟港 973 21100 129310 37664 太仓港太仓港 10586 12379 98107 94323 泰州港泰州港 1326 61995 378618 57129 江阴港江阴港 2162 41081 308314 72381 常州港常州港 1742 27143 250715 69264 镇江港镇江港 2187 365249 237828 58760 扬州港扬州港 2490 281325 103241 28396 南京港南京港 4781 47827 166006 83796 盐城港盐城港 0 0 155359 5965 徐州港徐州港 143 0 39211 9875 宿迁港宿迁港 238 0 23198 4809 淮安港淮安港 536 2110 75514 9366 马鞍山港马鞍山港 491 22903 57719 13913 芜湖港芜湖港 1520 62923 132306 18435 铜陵港铜陵港 180 336 67563 7488 合肥港合肥港 948 0 47199 3942 池州港池州港 62 10752 22281 5895 安庆港安庆港 417 41674 86641 10560 滁州港滁州港 6 0 22029 1151 蚌埠港蚌埠港 42 0 16988 2571 3.2 长三角内河船舶电动化发展前景预测长三角内河船舶电动化发展前景预测基于不同政策环境基于不同政策环境 本研究考虑三种不同政策环境下公务船、客船(包括客滚船、客渡船)和集装箱船三种类型船舶的电动化发展前景。其中,三种不同政策环境下三类船舶的电动化率主要基于长三角三省一市现有电动船发展情况调研及交通运输部水运科学研究院船舶中心对不同吨位船舶电动化的研究,水科院的研究结论主要基于全球不同温升导向下(如 2 度、1.5 度)我国内河航运的温室气体排放量的预测值。此外,本研究设定的三种政策环境包括:31(1)维持现有政策。即延续当前船舶电动化的趋势和政策环境,不出台促进电动船发展的相关政策措施,不干预电动船发展,依赖市场对内河船舶动力来源形式进行选择。(2)温和的政策环境。即遵循技术中性原则,出台支持政策,支持不同新能源船舶稳步发展,适时调整政策走向。鼓励存量老旧船舶淘汰,鼓励新建船舶采用新能源形式,同时依靠政府和市场的力量,提高新造船舶电动化比例。(3)积极的政策环境。即基于内河船舶电动化的技术优势,出台鼓励政策,加强补贴力度,全面支持内河船舶采用锂离子电池作为动力,加速存量老旧船舶淘汰,支持新造船舶全面采用纯电动技术,全力推进内河船舶电动化。3.2.1 公务船公务船(1)发展预测)发展预测 船舶发展趋势显示公务船总体数量比较平稳。这里假设公务船总量维持不变,因此不考虑新增公务船的电动化情况,只考虑老旧船舶淘汰更新的电动化情况。老旧船舶更新数量可根据船龄分布情况获得。内河公务船根据船体的材质不同,其报废年限差异较大,从 5 年到 15 年不等。考虑三种政策环境,这里分别假设维持现有政策下,船舶报废年限为 15 年;温和政策环境下,船舶报废年限为 10 年,积极政策环境下,船舶报废年限为 5 年。由此,可获得现有公务船在不同政策环境下的更新数量。公务船吨位分布显示 100%的船舶吨位小于 500 总吨。根据交通运输部水运科学研究院(以下简称水科院)船舶中心对不同吨位船舶电动化比例预测数据,更新的公务船在维持现有政策、温和政策和积极政策三种政策环境下 2025 年、2030 年和 2035 年预计电动化比率如下表所示。32 表表3-17 基于水科院数据在不同政策环境下测得的电动化率基于水科院数据在不同政策环境下测得的电动化率 政策环境 电动化率 2025 2030 2035 维持现状 5.0 .0H.0%温和政策 8.0).0V.0%积极政策 14.0.0d.0%根据在建以及规划建造的电动公务船数量,预计公务船电动化率 2025 年、2030 年和 2035 年分别为 1.3%、5.2%和 10.7%。计算中,维持现状政策下的电动化率我们采用实际预测电动化率。针对温和政策和积极政策,我们结合水科院预计比率和实际预计电动化比率。根据专家意见,基于水科院数据预测的电动化比率在 2025年、2030年和 2035年的平均权重分别为 0.4、0.8和 1,由此可得公务船在不同政策环境下的电动化比率。不同政策环境下的船舶电动化率和船龄假设如下表所示。由以上数据,可获得公务船至 2035 年的电动船数量。表表3-18 不同政策环境下公务船报废年限与预计电动化率不同政策环境下公务船报废年限与预计电动化率 政策环境 报废年限(年)预计电动化率 2025 2030 2035 维持现状 15 1.3%5.2.7%温和政策 10 3.6$.4V.0%积极政策 5 6.23.0d.0%结果显示,公务船的电动化率增长较快。因公务船总量假设维持不变,电动公务船总量主要包括老旧船舶更新的电动船舶,而没有因总量增加而新增的电动船舶。在现有政策环境下,公务船电动化率从 2025 年的 1.3%增加到 2035年 10.7%。在温和的政策环境下,老旧船舶淘汰数量更大且更新船舶电动化比率也更高,因此公务船总电动化率进一步增大,预计从 2025 年的 3.6%增长到2035 年的 56%。在积极的政策环境下,公务船老旧船舶淘汰的数量将大幅增加,同时更新船舶的电动化比率更加高,由此总电动化率也大幅提升,预计 2025 年公务船电动化比率将达到 6.2%,到 2035 年可达到 64%。33 图图3-4公务船在不同政策环境下总电动化率公务船在不同政策环境下总电动化率 根据船舶的电动化率,以 2020 年长三角三省一市内河公务船保有数量为基础,可获得到 2035 年不同政策环境下电动公务船数量,如图 3-5 至 3-7 所示。具体电动船舶数量如表 3-18 至 3-20 所示。图图3-5现有政策环境下现有政策环境下2025-2035年电动公务船数量年电动公务船数量 0.00.00 .000.00.00P.00.00p.00 2520302035公务客船总电动化率公务客船总电动化率年份年份维持现状温和政策02040608002035电动公务船数量电动公务船数量年份年份现有政策环境现有政策环境上海江苏浙江安徽总量34 图图3-6温和政策环境下温和政策环境下2025-2035年电动公务船数量年电动公务船数量 图图3-7积极政策环境下积极政策环境下2025-2035年电动公务船数量年电动公务船数量 表表3-19 现有政策环境下三省一市电动公务船数量预测现有政策环境下三省一市电动公务船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 2 8 17 江苏 6 26 53 浙江 6 25 52 安徽 4 17 36 总量 19 77 158 020040060080002035电动公务船数量电动公务船数量年份年份温和政策环境温和政策环境上海江苏浙江安徽总量020040060080002035电动公务船数量电动公务船数量年份年份积极政策环境积极政策环境上海江苏浙江安徽总量35 表表3-20 温和政策环境下三省一市电动公务船数量预测温和政策环境下三省一市电动公务船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 6 38 88 江苏 18 122 279 浙江 18 118 271 安徽 12 82 188 总量 54 360 827 表表3-21积极政策环境下三省一市电动公务船数量预测积极政策环境下三省一市电动公务船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 10 52 100 江苏 31 165 319 浙江 30 160 310 安徽 21 111 215 总量 91 488 945 结果显示,由于电动化率不同,不同政策环境下电动公务船数量也随之变化。在现有政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动公务船数量,上海分别为 2、8和 17艘;江苏分别为 6、26和 53艘;浙江分别为 6、25和 52艘;安徽分别为 4、17和 36艘;三省一市总量分别为 19、77和 158艘。在温和政策环境下,针对2025、2030和2035年电动公务船数量,上海分别为6、38和88艘;江苏分别为18、122和279艘;浙江分别为18、118和271艘;安徽分别为12、82 和 188 艘;三省一市总量分别为 54、360 和 827 艘。在积极政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动公务船数量,上海分别为 10、52 和 100 艘;江苏分别为 31、165 和 319 艘;浙江分别为 30、160 和 310 艘;安徽分别为 21、111和 215 艘;三省一市总量分别为 91、488 和 945 艘。36(2)成本投入)成本投入 课题组前期研究结果显示,在现有电价(1元/kwh)下,公务船电动化需增加投入平均约 150 万元每艘。结合电动船数量发展趋势,可得三省一市需要增加的总投入。以温和政策为例,三省一市需增加总投入如下所示。在温和政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动公务船增加投入,上海分别为 856、5745和13188万元;江苏分别为2722、18259和41916万元;浙江分别为2640、17710 和 40656 万元;安徽分别为 1833、12294 和 28224 万元;三省一市总量分别为 8051、54007 和 123984 万元。图图3-8温和政策环境下温和政策环境下2025-2035年三省一市电动公务船增加投入年三省一市电动公务船增加投入 表表3-22 温和政策环境下三省一市电动公务船增加投入温和政策环境下三省一市电动公务船增加投入 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 856 5745 13188 江苏 2722 18259 41916 浙江 2640 17710 40656 安徽 1833 12294 28224 总量 8051 54007 123984 3.2.2 客船客船(1)发展预测)发展预测 船舶发展趋势显示客运量和客船数量整体呈下降趋势。2017-2021 年长三角02000040000600008000000302035电动公务船增加投入(万元)电动公务船增加投入(万元)年份年份温和政策环境温和政策环境上海江苏浙江安徽总量37 内河客船数量显示,客船年平均增长率为-3%,呈下降趋势,因此这里不考虑新增客船的电动化情况,只考虑老旧船舶淘汰更新的电动化情况。老旧船舶更新数量可根据船龄分布情况获得。其中在三种政策环境下,分别假设维持现有政策下,船舶报废年限为 30 年;温和政策环境下,船舶报废年限为 20 年,积极政策环境下,船舶报废年限为 10 年。由此,可获得现有客船在不同政策环境下的更新数量。新增船舶数量根据历史数据拟合获得。客船吨位分布显示 94%的船舶吨位小于 400 吨。根据水科院船舶中心对不同吨位船舶电动化比例预测数据,客船在维持现有政策、温和政策和积极政策三种政策环境下 2025 年、2030 年和 2035 年预计电动化比率如下表所示。表表3-23 基于水科院数据在不同政策环境下测得的电动化率基于水科院数据在不同政策环境下测得的电动化率 政策环境 电动化率 2025 2030 2035 维持现状 14.3#.7E.0%温和政策 20.74.9T.8%积极政策 39.2U.8r.0%根据现有、在建以及规划电动客船数量,预计客船电动化率 2025 年、2030年和 2035 年分别为 9.6%、17.4%和 25.6%。计算中,维持现状政策下的电动化率我们采用实际预测电动化率。针对温和政策和积极政策,我们结合水科院预计比率和实际预计电动化比率。根据专家意见,基于水科院数据预测的电动化比率在 2025年、2030年和 2035年的平均权重分别为 0.6、0.8和 1,由此可得客船在不同政策环境下的电动化比率。不同政策环境下的船舶电动化率和船龄假设如下表所示。由以上数据,可获得客船至 2035 年的电动船数量。表表3-24 不同政策环境下客船报废年限与电动化率不同政策环境下客船报废年限与电动化率 政策环境 报废年限(年)电动化率 2025 2030 2035 维持现状 30 9.6.4%.6%温和政策 20 16.31.4T.8%积极政策 10 27.3H.1r.08 图图3-9客船在不同政策环境下总电动化率客船在不同政策环境下总电动化率 因客船总量呈下降趋势,电动客船总量主要包括老旧船舶更新的电动船舶,而没有因总量增加而新增的电动船舶。结果显示,在维持现有政策环境下,由于鼓励老旧船舶更新,客船总电动化率较高,且增长也较快,从2025年的9.6%增加到 2035 年 25.6%左右。在温和的政策环境下,老旧船舶淘汰数量有所增加且更新船舶电动化比率也有所提高,因此客船总电动化率进一步提升,预计从2025年的 16%增长到 2035年的 55%。船龄分布显示较大船龄的客船占比较高,因此在积极的政策环境下,客船老旧船舶淘汰的数量将大幅增加,同时更新船舶的电动化比率也较高,由此总电动化率也大幅提升,预计 2025 年客船总电动化比率就将达到 27%,到 2035 年将增加到 72%。根据船舶的电动化率,以 2020 年长三角三省一市内河客船保有数量为基础,可获得不同政策环境下客船至2035年的电动船舶数量,如图3-10至3-12所示。具体电动船舶数量如表 3-23 至 3-25 所示。0.00.00 .000.00.00P.00.00p.00.00 2520302035客船总电动化率客船总电动化率年份年份维持现状温和政策积极政策39 图图3-10现有政策环境下现有政策环境下2025-2035年电动客船数量年电动客船数量 图图3-11温和政策环境下温和政策环境下2025-2035年电动客船数量年电动客船数量 图图3-12积极政策环境下积极政策环境下2025-2035年电动客船数量年电动客船数量 表表3-25 现有政策环境下三省一市电动客船数量预测现有政策环境下三省一市电动客船数量预测 0500300350400202520302035电动客船数量电动客船数量年份年份现有政策环境现有政策环境上海江苏浙江安徽总量0200400600800202520302035电动客船数量电动客船数量年份年份温和政策环境温和政策环境上海江苏浙江安徽总量0200400600800520302035电动客船数量电动客船数量年份年份积极政策环境积极政策环境上海江苏浙江安徽总量40 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 11 17 21 江苏 32 49 62 浙江 105 164 207 安徽 27 42 53 总量 175 272 344 表表3-26 温和政策环境下三省一市电动客船数量预测温和政策环境下三省一市电动客船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 18 30 45 江苏 54 89 133 浙江 179 296 443 安徽 46 76 115 总量 297 491 736 表表3-27积极政策环境下三省一市电动客船数量预测积极政策环境下三省一市电动客船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 31 46 60 江苏 90 136 175 浙江 300 453 582 安徽 77 117 150 总量 498 753 967 结果显示,由于船舶总量和电动化率不同,不同政策环境下电动客船数量也随之变化。在现有政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动客船数量,上海分别为11、17和21艘;江苏分别为32、49和62艘;浙江分别为105、164和 207 艘;安徽分别为 27、42 和 53 艘;三省一市总量分别为 175、272 和 344艘。在温和政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动客船数量,上海分别41 为 18、30 和 45 艘;江苏分别为 54、89 和 133 艘;浙江分别为 179、296 和 443艘;安徽分别为 46、76和 115艘;三省一市总量分别为 297、491和 736艘。在积极政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动客船数量,上海分别为 31、46 和 60 艘;江苏分别为 90、136 和 175 艘;浙江分别为 300、453 和 582 艘;安徽分别为 77、117 和 150 艘;三省一市总量分别为 498、753 和 967 艘。(2)成本投入)成本投入 课题组前期研究结果显示,在现有电价(1元/kwh)下,客船电动化需增加投入平均约 5 万元每艘。主要是大部分电动客船在生命周期内能收回成本,需增加的投入为零,因此平均增加投入较低。结合电动船数量发展趋势,可算得三省一市需要增加的总投入。以温和政策为例,三省一市需增加总投入如下所示。在温和政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动客船增加投入,上海分别为 92、152 和 227 万元;江苏分别为 268、443 和 665 万元;浙江分别为893、1478 和 2216 万元;安徽分别为 231、382 和 573 万元;三省一市总量分别为 1483、2454 和 3681 万元。图图3-13温和政策环境下温和政策环境下2025-2035年三省一市电动客船增加投入年三省一市电动客船增加投入 050002500300035004000202520302035电动客船增加投入(万元)电动客船增加投入(万元)年份年份温和政策环境温和政策环境上海江苏浙江安徽总量42 表表3-28 温和政策环境下三省一市电动客船增加投入温和政策环境下三省一市电动客船增加投入 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 92 152 227 江苏 268 443 665 浙江 893 1478 2216 安徽 231 382 573 总量 1483 2454 3681 3.2.3 集装箱船集装箱船(1)发展预测)发展预测 集装箱船电动化包括老旧船舶(存量)更新电动化和因船舶总量增加而新增船舶(增量)的电动化。老旧船舶更新数量可根据船龄分布情况获得。其中在三种政策环境下,分别假设维持现有政策下,船舶报废年限为 30 年;温和政策环境下,船舶报废年限为 20 年,积极政策环境下,船舶报废年限为 10 年。由此,可获得现有集装箱船舶在不同政策环境下的更新数量。新增船舶数量根据历史数据拟合获得。船舶发展趋势显示集装箱吞吐量和集装箱船舶总体呈上升趋势。2017-2021 年长三角内河集装箱船舶数量显示,虽然每年船舶数量有所波动,但总体呈上升趋势,年平均增长率为 3.5%,由此可获得新增船舶数量。以 2020 年为基准点,在三种政策环境下长三角三省一市内河集装箱船累计淘汰更新和新增船舶数量如下表所示。表表3-29 长三角三省一市内河集装箱船累计淘汰更新和新增船舶数量长三角三省一市内河集装箱船累计淘汰更新和新增船舶数量 三省一市 累计淘汰更新船舶数量 累计新增船舶数量 维持现状 温和政策 积极政策 2025 2030 2035 2025 2030 2035 2025 2030 2035 2025 2030 2035 上海 0 0 1 1 10 19 19 44 52 8 18 30 江苏 0 2 4 4 30 59 59 138 164 26 57 93 浙江 1 2 5 5 35 68 68 158 188 30 65 107 安徽 1 4 10 10 74 145 145 337 400 63 138 227 总量 2 8 20 20 149 291 291 677 804 127 278 457 集装箱船舶吨位分布显示 61%的船舶吨位在 601-1600 吨之间,且船舶大型43 化趋势明显。根据水科院船舶中心对不同吨位船舶电动化比例预测数据,集装箱船在维持现有政策、温和政策和积极政策三种政策环境下 2025年、2030年和2035 年预计电动化比率如下表所示。表表3-30 基于水科院数据在不同政策环境下测得的电动化率基于水科院数据在不同政策环境下测得的电动化率 政策环境 电动化率 2025 2030 2035 维持现状 3.8%8.7.3%温和政策 5.1.8!.4%积极政策 23.1F.8S.9%根据现有、在建以及规划电动集装箱船数量,预计集装箱船电动化率 2025年、2030 年和 2035 年分别为 2.1%、4.9%和 10.2%。计算中,维持现状政策下的电动化率我们采用实际预测电动化率。针对温和政策和积极政策,我们结合水科院预计比率和实际预计电动化比率。根据专家意见,基于水科院数据预测的电动化比率在 2025年、2030年和 2035年的平均权重分别为 0.8、0.9和 1,由此可得集装箱船在不同政策环境下的电动化比率。不同政策环境下的船舶电动化率和船龄假设如下表所示。由以上数据,可获得集装箱船舶至 2035 年的电动船数量。表表3-31 不同政策环境下集装箱船报废年限与电动化率不同政策环境下集装箱船报废年限与电动化率 政策环境 报废年限(年)电动化率 2025 2030 2035 维持现状 30 2.1%4.9.2%温和政策 20 4.5.9!.4%积极政策 10 18.9B.6S.9D 图图3-14 集装箱船舶在不同政策环境下总电动化率集装箱船舶在不同政策环境下总电动化率 结果显示,在维持现有政策环境下,一方面由于老旧船舶淘汰数量较少,另一方面由于新增或更新船舶电动化比率较低,集装箱船舶总电动化率较低,且增长缓慢,到 2035 年总电动化率仅为 10.2%左右。因集装箱船呈增长趋势,电动集装箱船总量既包括老旧船舶更新的电动船舶,也包括因总量增加而新增的电动船舶。在温和的政策环境下,一方面老旧船舶淘汰数量有所增加,且新增或更新船舶电动化比率也有所提高,因此集装箱船舶总电动化率有所提升,预计从 2025 年的 4.5%增长到 2035 年的 21%。在积极的政策环境下,由于老旧船舶淘汰数量和新增或更新船舶电动化比率的大幅提升,集装箱船舶总电动化率也大幅提升,预计从 2025 年的 19%提升到 2035 年的 54%。根据船舶的电动化率,以 2020 年长三角三省一市内河集装箱船保有数量为基础,可获得不同政策环境下集装箱船至 2035年的电动船舶数量,如图 3-15至3-17 所示。具体电动船舶数量如表 3-29 至 3-31 所示。结果显示,由于船舶总量和电动化率不同,不同政策环境下电动集装箱船数量也随之变化。在现有政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动集装箱船数量,上海分别为2、4和10艘;江苏分别为4、12和30艘;浙江分别为5、13 和 34 艘;安徽分别为 10、27 和 72 艘;三省一市总量分别为 21、56 和 146艘。在温和政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动集装箱船数量,上海0.0.0 .00.0.0P.0.0 2520302035集装箱船总电动化率集装箱船总电动化率年份年份维持现状温和政策积极政策45 分别为 3、10 和 20 艘;江苏分别为 8、29 和 62 艘;浙江分别为 10、34 和 71艘;安徽分别为 20、71 和 150 艘;三省一市总量分别为 41、144 和 303 艘。在积极政策环境下,针对 2025、2030 和 2035 年电动集装箱船数量,上海分别为11、31和 50艘;江苏分别为 34、96和 155艘;浙江分别为 39、110和 178艘;安徽分别为 82、234 和 378 艘;三省一市总量分别为 166、471 和 761 艘。图图3-15现有政策环境下现有政策环境下2025-2035年电动集装箱船数量年电动集装箱船数量 图图3-16温和政策环境下温和政策环境下2025-2035年电动集装箱船数量年电动集装箱船数量 0204060800202520302035电动集装箱船数量电动集装箱船数量年份年份现有政策环境现有政策环境上海江苏浙江安徽总量0500300350202520302035电动集装箱船数量电动集装箱船数量年份年份温和政策环境温和政策环境上海江苏浙江安徽总量46 图图3-17 积极政策环境下积极政策环境下2025-2035年电动集装箱船数量年电动集装箱船数量 表表3-32 现有政策环境下三省一市集装箱电动船数量预测现有政策环境下三省一市集装箱电动船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 2 4 10 江苏 4 12 30 浙江 5 13 34 安徽 10 27 72 总量 21 56 146 表表3-33 温和政策环境下三省一市集装箱电动船数量预测温和政策环境下三省一市集装箱电动船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 3 10 20 江苏 8 29 62 浙江 10 34 71 安徽 20 71 150 总量 41 144 303 表表3-34积极政策环境下三省一市集装箱电动船数量预测积极政策环境下三省一市集装箱电动船数量预测 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 11 31 50 江苏 34 96 155 浙江 39 110 178 安徽 82 234 378 总量 166 471 761 00500600700800202520302035电动集装箱船数量电动集装箱船数量年份年份积极政策环境积极政策环境上海江苏浙江安徽总量47(2)成本投入)成本投入 课题组前期研究结果显示,在现有电价(1.2 元/kwh)下,集装箱船电动化需增加投入约平均 450 万元每艘。因部分集装箱船需装载多个电池组(如“江远百合”号需 3 个电池组,汉唐需 4 个电池组),因此平均需增加投入成本较高。结合电动船数量发展趋势,可算得三省一市需要增加的总投入。以温和政策为例,三省一市需增加总投入如下所示。在温和政策环境下,针对 2025、2030 和2035 年电动集装箱船增加投入,上海分别为 1350、4500 和 9000 万元;江苏分别为 3600、13050和 27900万元;浙江分别为 4500、15300和 31950万元;安徽分别为 9000、31950 和 67500 万元;三省一市总量分别为 18450、64800 和136350 万元。图图3-18温和政策环境下温和政策环境下2025-2035年三省一市电动集装箱船增加投入年三省一市电动集装箱船增加投入 表表3-35 温和政策环境下三省一市电动集装箱船增加投入温和政策环境下三省一市电动集装箱船增加投入 三省一市 电动船数量 2025 2030 2035 上海 1350 4500 9000 江苏 3600 13050 27900 浙江 4500 15300 31950 安徽 9000 31950 67500 总量 18450 64800 136350 0500000202520302035电动集装箱船增加投入(万电动集装箱船增加投入(万元)元)年份年份温和政策环境温和政策环境上海江苏浙江安徽总量48 3.2.4 蓄电池平均容量蓄电池平均容量 由于现有电动船舶数量较少,基于长三角三省一市现有电动船舶的容量数据,截至 2023 年 5 月,集装箱船电池容量约 4000-7000kwh,公务船约 1500-4000kwh,客船约 500-2000kwh。平均电池容量取现有船舶的平均值,并结合船舶吨位分布情况,同时考虑船舶大型化的影响,预计集装箱船年平均容量约增加 4%左右,客船年平均容量约增加 2%左右,公务船平均容量保持稳定,由此可得长三角内河集装箱船、公务船和客船平均容量估计值,如下表所示。分析结果表明,2025年集装箱船平均容量约为 6000kwh,2030年和 2035年平均容量增长约 20%,到 2035年集装箱船平均容量约 8600kwh。2025年客船平均容量约为 1500kwh,2030 年和 2035 年平均容量增长约 10%,到 2035 年公务船平均容量约 1815kwh。客船平均容量保持不变,约 3000kwh。表表3-36 港口不同类型船舶平均容量预测数据港口不同类型船舶平均容量预测数据 船型船型 平均容量(平均容量(kwh)2025 2030 2035 集装箱船集装箱船 6000 7200 8600 公务船公务船 3000 3000 3000 客船客船 1500 1650 1815 3.3 分析结论分析结论 根据长三角内河公务船、客船和集装箱船在不同政策环境下的电动化率以及电动船舶数量发展预测,可以得出如下结论:(1)根据不同政策下电动船舶数量预测结果,结合当前长三角、长江干线及全国内河电动船舶发展现状,综合考虑政策可执行性、船舶电动化总成本以及船东可接受程度等,建议长三角采用温和的政策环境,积极、稳妥推进内河船舶电动化。在温和政策环境的良好指引下,长三角三省一市的电动船舶数量预测详见表 3-37。49 表表3-37 温和政策环境下长三角三省一市电动船数量预测(温和政策环境下长三角三省一市电动船数量预测(2025-2035)船型船型/地地区区 上海上海 江苏江苏 浙江浙江 安徽安徽 2025 2030 2035 2025 2030 2035 2025 2030 2035 2025 2030 2035 公务船公务船 6 38 88 18 122 279 18 118 271 12 82 188 客船客船 18 30 45 54 89 133 179 296 443 46 76 115 集装箱集装箱船船 3 10 20 8 29 62 10 34 71 20 71 150 总量总量 27 78 153 80 240 474 207 448 785 78 229 453(2)基于不同类型船舶电动化率及电动船舶数量的预测,公务船、客船和集装箱船三种类型船舶的电动化率和电动船数量均呈上升趋势。因此,未来对电动船舶充换电的需求将逐步增加。在温和政策环境下,公务船因其电动化率增长较快,因此在 2030 和 2035 年对充电的需求预计将大幅增加。在温和政策环境下,由于鼓励加快老旧客船淘汰,且客船基数相对较大,因此客船的充电需求也会有快速的增长,尤其是浙江,其客船数量较大,电动客船的数量和充电需求也较大。集装箱船虽然现阶段总体电动化船舶数量较少,但是在温和政策环境下将稳步增长。因集装箱船以换电技术为主,因此对换电的需求也将持续增长。50 第四章第四章 长三角内河电动船舶与充换电基础设施现状梳理长三角内河电动船舶与充换电基础设施现状梳理 4.1 长三角内河电动船统计情况长三角内河电动船统计情况 目前,长三角地区电动船舶总量相对较小,但整体呈快速发展趋势,详细情况如下。(1)上海)上海 截至 2023 年 10 月,上海市内河共有各类新能源船舶(包括 LNG 船、超级电容船、电动船等)120余条,经营航线覆盖长江中下游干线及支流、黄浦江、苏州河等区域。其中,电动船舶约 18 艘(含 4 艘在建),大部分为客船,电动集装箱船 2 艘,无电动散货船(详细数据见表 4-1)。表表4-1 上海市内河电动船舶信息统计表上海市内河电动船舶信息统计表 序号序号 船名船名 船舶类型船舶类型 船舶总吨船舶总吨 主机功率或电池容量主机功率或电池容量 1 新生态 车客渡船 1584 625kwh 2 上海久事 游览船 780 2500kwh 3 上海轮渡 11*10 客渡船 373 200kW2 4 上海轮渡 12*客渡船 373 200kW2 5 中远海运绿水 01 集装箱船 8335 57600kwh 6 中远海运绿水 02 集装箱船 8335 57600kwh 7 梦清号 普通客船 23 25kW2 8 百禧号 普通客船 23 25kW2 9 广肇号 普通客船 23 25kW2 10 松陵号 普通客船 23 25kW2 11 沙渡号 普通客船 23 25kW2 12 久事旅游号 普通客船 23 25kW2 10*代表船舶“在建或试航”之中。51 13 元利号 普通客船 12 6kW2 14 志丹号 普通客船 12 6kW2 15 永豫号 普通客船 12 6kW2 16 苏畔号 普通客船 12 6kW2 17 今潮号 普通客船 12 6kW2 18 赛艇号 普通客船 12 6kW2(2)浙江)浙江 截至 2022 年底,浙江省内河共有 26 艘电动船舶投入营运,其中纯电动游览船 25艘,1艘纯电池动力集散两用货船(详细数据见表 4-2)。电动客船总吨和锂电池容量不大,多数在景区河湖运营。2023年,预计有 27艘纯电动客船投入营运(大多为客船)。表表4-2 浙江省内河电动船舶信息统计表浙江省内河电动船舶信息统计表 序号序号 船名船名 船舶类型船舶类型 船舶总吨船舶总吨 主机功率或电池容量主机功率或电池容量 1 秦河号 普通客船 73 37kW 2 石桥号 普通客船 73 37kW 3 灯塔号 普通客船 73 37kW 4 半山号 普通客船 73 37kW 5 善贤号 普通客船 71 37kW 6 皋亭号 普通客船 71 37kW 7 衢州有礼 普通客船 154 55kW2 8 有礼 2号 普通客船 140 55kW2 9 有礼 3号 普通客船 295 90kW2 10 名城 6号 普通客船 68 92.58kW 11 名城 5号 普通客船 68 92.58kW 12 名城 2号 旅游客船 48 103.86kW 52 13 名城 3号 旅游客船 48 103.86kW 14 拱瑞号 普通客船 31 100.8kW 15 永瑞号 普通客船 32 100.8kW 16 浙文渡电 01 客渡船 13 48.4kW 17 名城 19号 普通客船 12 10.08kW 18 名城 18号 普通客船 12 49.5kW 19 名城 17号 普通客船 12 49.5kW 20 名城 16号 普通客船 12 49.5kW 21 名城 15号 普通客船 12 49.5kW 22 九里汇号 普通客船 22 80.4kW 23 白岩桥号 普通客船 22 80.4kW 24 玉海楼号 普通客船 21 80.4kW 25 拱瑞山号 普通客船 21 80.4kW 26 东兴 100 多用途船 996 150kW2(3)江苏)江苏 截止至 2023 年 10 月,江苏内河从事水路运输的各类新能源船舶共有 99 艘。其中,电动船舶2艘(“江远百合”纯电动内河集装箱船舶、“中天电运001”,详细数据见表4-3),LNG动力船舶98艘。另外,江苏计划2025年投入超过17艘纯电动内河集装箱船。表表4-3 江苏省内河电动船舶信息统计表江苏省内河电动船舶信息统计表 序号序号 船名船名 船舶类型船舶类型 总吨总吨或载重吨或载重吨 主机功率或电池容量主机功率或电池容量 1 江远百合 集装箱船 1469总吨 31540kwh 2 中天电运 001 散货船 1000载重吨 1458 kWh 53(4)安徽)安徽 截止至 2023 年 10 月,安徽省内河共有纯电动船舶 4 艘,详细数据见表 4-4所示。其中,纯电动货船1艘(“港航船途01”轮电动集装箱船),客船3艘(均为渡轮)。表表4-4 安徽省内河电动船舶信息统计表安徽省内河电动船舶信息统计表 序号序号 船名船名 船舶类型船舶类型 船舶总吨船舶总吨 主机功率或电池容量主机功率或电池容量 1 港航船途 01 集装箱船 1578 21540kwh 2 新滨 客渡船/80.6kwh 3 新太白渡 客渡船/4 新姚五渡 客渡船/表表4-5 长三角地区电动船舶统计统计表长三角地区电动船舶统计统计表 地区地区 船舶数量船舶数量 船舶类型船舶类型 上海上海 18艘(含 4艘在建)16艘客船,2艘集装箱船 浙江浙江 26艘(含油改电 1艘)25艘客船,1艘集散两用货船 江苏江苏 1艘 1艘集装箱船 安徽安徽 4艘 3艘客船,1艘集装箱船 合计合计 49艘 44艘客船,5艘货船 4.2 长三角内河电动船舶充换电技术情况长三角内河电动船舶充换电技术情况 4.2.1 电动船充换电电动船充换电技术方式选择技术方式选择 当前,各类电动船舶主要通过充电或换电两种方式进行补能,采用换电方式的电动船也可采用充电补能。(1)采用采用充电充电方式方式 大功率动力锂电池的充电技术较为成熟。结合应用实践,电动船舶的充电设备主要包括岸基的岸电充电桩和船基的充电接驳箱、充电控制系统、电池管54 理系统等。船舶靠岸时,由岸电动力电池充电桩(人工或自动)对接船上充电接驳箱,并通过充电控制系统对动力电池进行充电与管理,充满电后岸电断开,同时允许动力电池与直流母排合闸。根据岸电动力电池充电桩的技术路线不同,可以分为交流充电桩和直流充电桩(详见 4.2.2 节)。交、直流充电桩通过岸电电源提供电源供给,港口作业码头或水上服务区需配套有一定容量的交流高压电,具备建设岸电充电桩能力,同时可采取增设变压器的方式进行增容。充电桩固定到岸边,需要具备一定的户外使用防护等级,并具备一定的智能管理和远程通信等功能。结合当前电动船运营特征和标准规范,渡船、游览船、观光船等电动客船和电动公务船适宜采用换电方式,目前投入运营的电动客船和电动公务船基本采用充电方式进行补能。(2)采用)采用换电换电方式方式 由于传统靠岸充电运营模式在一定程度上影响了船舶运营效率,也制约了电动船舶的推广应用。一方面,船舶能耗需求大,航行环境复杂,里程焦虑问题比电动汽车更突出。另一方面,船舶搭载的动力电池容量大,充电时间长,长时间等待充电影响船舶运营,也占用宝贵的岸线资源,制约了电动船舶未来发展。在这一背景下,市场发展出了船电分离的换电技术路线。近年来,采用换电技术的电动船舶不断涌现。在这一技术方案中,船舶不配备固定电池动力组,将电池动力组做成可移动的集装箱式或其他模块化形式,采用换装方式为船舶提供电池动力。其中,集装箱式动力电池因具有国际标准化尺寸和接口,能够适应各种运输工具和装卸设备,且具有容量大,安全可靠的特点,在船用动力电池领域得到了普遍认可。集装箱式动力电池是指以磷酸铁锂电池(未来可能有其他形式的锂电池加入)为能源载体,采用 20 英尺标准集装箱为成组单元的高度集成、大容量、可移动的通用模块化电源系统。集装箱式动力电池包括电池管理系统、空调系统、消防系统、配电系统等,可实现模块与电网间便捷、安全地快速接通与脱离,从而实现船舶能量快速补充。例如,中远海运“绿水 01”和“绿水55 02”电动集装箱船采用换电方式,装载 36 个箱式电源,总容量超过 5 万 kWh,单箱换电作业时间约 10 分钟。根据换电站选址不同,换电模式可细分为岸边换电和陆上集中换电等两种方式。岸边换电是指换电站建设在港口码头或附近岸边或水上服务区,充电在换电站内或附近完成,通过正面吊或者叉车完成亏电和满电电池箱运输作业。例如,“港航船途 01 轮”即采用该方式进行作业。陆上集中换电指建设在毗邻港口的内陆地区,将多个岸边换电站的电池集中起来,完成充电后统一配送。例如,“江远百合号”电动集装箱船即采用该方式进行作业。换电模式发展前期,电动船数量较少,采用陆上集中换电方式时,动力电池调运时间长,调运成本高,可优先采用岸边换电的方式。随着电动船舶的推广普及,可考虑陆上集中换电方式,形成规模效益。可以说,换电模式在保证电池正常周转的前提下,可结合分时电价表,合理规划充电时间,一方面节约充电成本,另一方面能够对能源网进行削峰填谷。这一技术路线结合灵活的商业运营模式,能够有效解决电动船初始投资成本高的难题,且具有方便快捷,节约充电等待时间的优势,对于电动船舶未来发展具有很好的适用性。结合当前电动船运营特征和标准规范,电动集装箱船适宜采用换电方式,减少集装箱船靠港等待时间,同时可保留充电接口,在停靠时补能。电动客船、电动公务船由于船舶结构、标准规范等方面的约束,目前尚未见采用换电方式的运营船舶。4.2.2 电动船充换电技术电动船充换电技术 在换电技术方面,随着标准箱式电源的推广应用,电动船换电技术方案较为单一,没有出现电动汽车领域中的不同厂商采用不同换电技术的情况,本节重点讨论电动船充电技术。在充电技术方面,鉴于内河电动船充电领域尚未出台统一标准规范,当前实际应用的船舶充电方案较多参考当前较为成熟的电动汽车领域充电技术。同时,结合内河船舶应用场景做出一定的改进。56 由于电网为交流供电,而船用动力电池为直流电,从电网传输电能至动力电池需要将交流电转换为直流电,同时需要有充电控制系统,比如恒电流或恒功率充电,均需根据电池电压动态调整充电电压。结合目前汽车工程领域广泛应用的锂电池充电系统的充电方法,船用锂电池充电方法主要有交流充电、直流充电等两种方式。图图4-1 电动船充电方案示意电动船充电方案示意(1)交流充电交流充电 由电网提供交流电源,经过船载充电装置的滤波、整流和保护等功能,实现对锂电池的充电过程。参照我国GB/T 20234.2-2015 电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口Connection set for conductive charging of electric vehiclesPart 2:AC charging coupler,规定了交流充电接口的额定值,其中,单相为 250V 10A/16A/32A,三相为 440V 16A/32A/63A,最大额定功率约为28kW。常用的交流充电桩规格有 7.4kW(230V/32A,单相)、11kW(400V/16A,三相)和 22kW(400V/32A,三相)等。交流充电的设施主要包括交流充电桩和交流充电机。一般来讲,交流充电桩只提供交流电输出,对电池充电需要通过船载充电机(船舶配电板上的 AC/DC模块)将交流电转成直流电,并提供充电控制。船载充电机主要包括前端AC-DC和后端 DC-DC,前端 AC-DC 变换器主要实现将外部交流电整流为直流电,输出稳定的直流电等功能,后端 DC-DC 变换器主要对直流电压、电流进行相关的僚乐闲对殒闲车耗耗焱让焱让耗 龆/鳆警劲警龆禚摅禚摅?警耗闲警57 变换,输出能够用于给动力电池直接进行充电的直流电。受船上空间限制,船载充电机体积不能过大,因此,船载充电机功率处理能力有限,充电时间一般较长,适合在船舶停航时进行长时间充电(例如在客船夜间停航时进行)。(2)直流充电直流充电 由地面提供直流电源,直接为船用锂电池充电,省去了船载充电装置,有利于船体自重的减轻。地面充电机一般功率较大,参照我国GB/T 20234.3 电动汽车传导充电用连接装置第 3 部分:直流充电接口 Connection set for conductive charging of electric vehiclesPart 3:DC charging coupler,规定了直流 充 电 接 口 的 额 定 值,其 中,额 定 电 压 为 750/1000V,额 定 电 流 为80A/125A/200A/250A。由于从交流电到直流电的转换是在充电桩/站完成的,能够为船舶提供比交流充电更高的功率(50 kW 至 350 kW,甚至更高)。常用的直流充电桩规格有 22kW/30kW/40kW/60 kW/80kW 等。直流充电的充电设施主要为直流充电桩。直流充电桩具有充电控制功能,不需要经过船载充电机即可直接给动力电池充电。直流充电功率一般较大,能够快速对动力电池进行电能补充,节约充电时间。直流充电桩通常采用模块化的设计,可以减少维护成本,还能够通过功率控制策略提高其充电效率。然而,由于大功率、大电流充电需要线径更大的电缆,此外,直流充电过程中会产生大量的热,需要进行快速冷却。因此,直流充电参数的限制条件一是电池快速充电的安全性(主要由锂电池结构和特性决定),二是受充电电缆等电气配件的强度(例如电缆直径过大,是否便于插接、弯折)和散热等的限制。同时,直流充电桩的功率较大,对电网会进行一定冲击,建设需要考虑对电网的保护措施。4.2.3 岸电技术 岸电是指在船舶正常营运靠港期间港口向船舶供电的技术,包括船载装置和岸基装置。以电压 1kV 为分界线,岸电系统分为高压岸电系统和低压岸电系58 统。根据码头船舶岸电设施工程技术标准,供电容量小于 630KVA 时,可采用低压供电方式;供电容量为630KVA1600KVA时,宜采用高压供电方式;当供电容量大于 1600KVA 时,应采用高压供电方式。业界低压岸电主要采用的电压等级为 380V/50Hz 或 440V/60Hz,高压岸电采用的电压等级为 6KV/50Hz 或 6.6KV/60Hz 或 11KV/60Hz。岸电系统工作原理相对简单,是将岸上供电系统(即岸基装置)通过船岸交互部分将电力送至船舶受电系统(即船载装置)。图图4-2 岸电系统岸电系统示意示意 根据交通运输部内河码头船舶岸电设施建设技术指南的规定,岸电设施容量应根据泊位允许靠泊船舶中单台最大发电机组额定容量、船舶用电需求和泊位利用情况综合考虑,并留有余量。根据内河主要船型发电机组功率实际情况(表 4-6 所示为集装箱船发电机组功率),内河船舶主要采用低压岸电系统,部分大型船舶采用高压供电。结合内河岸电使用需求,大部分船舶的电力需求为普通生活用电,以无锡市新安水上服务区为例,采用低压一体化岸电充电桩,每个岸电桩具备220V和380V接口,其中,220V接口的输出功率为8kW,380V 接口的输出功率为 20kW。可见,与电动船充电所需功率相比,内河码头的岸电桩功率难以满足大容量动力电池的要求。59 表表4-6 集装箱船发电机组功率集装箱船发电机组功率与电压与电压 序号序号 船舶吨级船舶吨级 DWT(t)载箱量(载箱量(TEU)功率(功率(kW)电压(电压(V)1 500(5001000)150 703 400 2 1000(10012500)200 903 400 3 3000(25014500)201350 1203 400 4 5000(45017500)351700 3203 450 5 10000(750112500)7011050 4303 450 4.2.4 小结小结 综上所述,受功率约束,现有岸电桩较难满足大容量动力电池的充电需求。具体到电动船充电技术,相比而言,交流充电与直流充电技术均有相应的适用场景。采用交流充电技术方案的优点包括充电桩建设投入成本和使用成本较低,充电电流较小,对动力电池使用寿命的不良影响较小;缺点主要为充电功率较小,充电时间长,需要配合交流充电机使用,增加了电动船建造成本,适用于动力电池容量较小、有较长停泊时间的小型电动船舶,如小型电动散货船、电动公务船等。采用直流充电技术方案的优点包括无需增加电动船的建造成本,输出电压和电流调整范围大,充电功率大,充电速度快,能够实现快速充电;缺点主要包括直流充电桩造价昂贵,对电池质量要求较高,电池短时间内温升显著,长期大电流充电对电池寿命有一定影响等。直流充电技术方案适用于对充电速度要求高、停泊时间较短、快速补电、电池舱较为紧凑电动船舶,如各类电动游览船、电动轮渡船等。4.3 长三角内河电动船舶充换电设施统计长三角内河电动船舶充换电设施统计 4.3.1 上海上海 60 截至 2023年 10月,上海市内河共有电动船舶充电设施 8处,包括长兴客运站、四行仓库码头、中山公园码头、长风公园码头、西康路码头、丹巴路码头、梦清园码头等地,由上海市客运轮船有限公司、浦东供电公司、黄浦江码头岸线建设管理有限公司、国网上海综合能源服务有限公司、上海久事苏州河旅游发展有限公司等公司投资建设或运营使用(部分信息见 4-7)。目前,上海市内暂无电动船换电站。表表4-7 上海充电设施统计上海充电设施统计 编号编号 主体主体 数量及功率数量及功率 备注备注 1 上海轮渡 400 kW4 远期规划电动船充电桩 10处 2 浦东供电公司,黄浦江码头岸线建设管理有限公司等 640 kW1 1.7-2.6元/kWh(含充电服务费 1元/kWh)4.3.2 浙江浙江 截至 2023 年 10 月,浙江省在杭州、温州、嘉兴、湖州等地有已建内河电动船充电设施共 6 处。其中,杭州 1 处,位于西湖景区,额定容量为 120kW3和 60kW1;温州 3 处,位于鹿城区白鹿洲公园北门游船码头、瑞安市东门渡口、文成县大垟口,额定容量分别为 360kW、50kW5、6.6kW;嘉兴 1 处,位于南湖景区,额定容量为 12.88kW2;湖州 1 处,位于长兴电厂码头,额定容量为 150kW3(具体信息见 4-8)。目前,浙江省暂无电动船换电站。表表4-8 浙江充电设施统计浙江充电设施统计 编号编号 主体主体 数量及功率数量及功率 备注备注 1 西湖景区 120 kW3 60 kW1 2 北门游船码头 360 kW3 3 瑞安市东门渡口 50 kW5 4 文成县大垟口 6.6 kW1 5 南湖景区 12.88kW2 61 6 长兴电厂码头 150kW3 为换电集装箱电池充电 4.3.3 江苏江苏 目前,由于江苏省有一艘电动集装箱船,有一处换电站。“江远百合”号共配有 3 个箱式电源,1 个随船使用,1 个在苏州港太仓港区浮桥作业区正和兴港码头备用,1个在距离码头约 10公里的陆上(协鑫电厂)。船舶换电作业采用集装箱岸吊装卸集装箱式移动电源,换下的集装箱式移动电源通过集卡运输至协鑫电厂,连接专用充电桩充电(未来,江苏省计划配套建设 10 座充电设施)。表表4-9 江苏充换电设施统计江苏充换电设施统计 编号编号 主体主体 类型类型 数量数量 1 江苏远洋运输有限公司 换电站 1 4.3.4 安徽安徽 目前,安徽省为满足轮渡船舶需求,在芜湖市无为市的太白渡口、五洲渡口以及合肥市庐江县同大镇新河渡口设有专用的充电桩。有一处运营的换电站,其主要服务于“港航船途 01”轮电动集装箱船舶。表表4-10 安徽充换电设施统计安徽充换电设施统计 编号编号 主体主体 类型类型 数量及功率数量及功率 1 芜湖太白渡口 充电站 1 2 芜湖五洲渡口 充电站 1 3 合肥新河渡口 充电站 1 4 芜湖港 换电站 1 4.4 分析结论分析结论 长三角地区现有电动船数量不多。现有电动船大多为客船,电动集装箱船仅两艘,但计划建造的船舶数量呈现较快增长。长三角地区现有电动船充换电62 设施较少。从投资运营主体上来看,主要有两类,第一类为航运公司(船东)自建,为自有电动船服务。例如,“江远百合”号集装箱船所使用的换电设施,即采用自建自营模式;又如浙江部分景区游览船所使用的充电设施,也采用自建自营模式,为自有船舶提供充换电服务。第二类由码头公司投资建设,为电动船舶运营方提供服务。例如,上海久事苏州河旅游发展有限公司目前处于试运营状态的电动游览船“上海久事”号,使用的充电设施由码头公司建设运营,上海久事苏州河旅游发展有限公司通过与码头合作的形式,获取充电服务,向码头公司支付充电和充电服务费,码头公司向国网支付电费。63 第五章第五章 长三角内河电动船舶充电、换电设施需求分析长三角内河电动船舶充电、换电设施需求分析 5.1 整体思路整体思路 从船舶的类型来看,具有充电需求的电动船舶主要来自于电动客船(如观光船、游览船、轮渡等)、公务船等。这一类型的船舶由于其使用的时间相对固定,单次使用的时间不会过长。因此,适用于充电模式(即白天使用,晚上停靠充电),比较典型的是客轮渡船。而具有换电需求的电动船舶主要来自于电动货船,如集装箱船等。这一类型的船舶由于其在港口停靠进行货物装载的时间相对较短,依靠充电(即使是快充)无法满足其运行的需求,且集装箱船舶航行一般是定点定线,其装卸作业的港口码头相对固定。因此,一般采用换电模式,在港口装卸作业时或在换电站更换箱式电池。从船舶的所有(经营)主体来看,大多充电和换电需求的船舶均来自于政府或有政府背景(国央企)的企业、或者大型民营企业运营的船舶,主要有电动客船、公务船、集装箱船等。以私人小企业主为主体的小型散货船数量总多,但是由于其电动化可行性等问题暂未作为本课题重点研究对象。5.2 不同船型对充换电设施的需求特征不同船型对充换电设施的需求特征 不同船型在不同时期对充换电设施的需求表现出不同的特征。对于公务船,其所使用的主体主要是海事等监管部门。且由于公务船执行任务的特殊性和重要性,监管部门往往选择自建充电设施(建设充电设施的所需的场地和资金也相对充足)。电动客船发展初期,绝大部分客船运营主体(如轮渡公司)选择自建自营自用或与电网公司、码头公司合作投资建设运营的方式。电动客船规模化发展之后,由于码头岸线资源有限,势必要发展公共充电站。电动集装箱船换电设施的发展面临同样的阶段,在发展初期,由于船舶数量少,公共换电模式难以实现盈利,航运公司为了保障船舶运营,只能选择自建或与电网公司、码头公司合作投资建设换电设施。未来电动集装箱船规模化发展之后,同样对64 公共换电设施有进一步需求。5.3 电动客船充电设施需求测算电动客船充电设施需求测算 5.3.1 需求测算模型构建需求测算模型构建(1)影响因素)影响因素 船舶可用充电时长:对于充电船舶而言,其可用充电的时间对于充电设施配置的数量及功率有着决定性的作用。同样船舶电池容量配置下,船舶的可用充电时间越长,其充电桩数量和功率配置需求就越低。某些情况下,如果船舶的可用充电时间相对船舶运营时间过短,则其本身就不适用于充电模式(此时换电模式较为适宜)。以客船中的车轮渡船为例,各个渡口其船舶的运营主要集中在早上 6点至晚上 10点(或者早上七点至晚上 11点),其他时间即可用来充电补能,且船舶一般在渡口进行充电。因此,此种情况下船舶的可用充电时长平均为 8 小时左右。船舶充电靠泊位置(模式):在船舶数量较小的情况下,一般船舶充电都是在船舶的主要经营场所附近配置充电系统,节省船舶的转场时间。当需充电船舶数量较大时,在某些合适的位置选点左右集中充电场所也是一种模式。此种模式下,可以发挥充电站的规模效应,降低充电站的建造、运营和维护成本。但是,也会在一定程度上增加船舶从使用地到充电场所的时间。目前,对于上海轮渡等,其主要的模式还是采用前面一种。当未来公共船舶充电需求增加到一定程度时,公共性质的充电场所则可能主要以第二种模式为主。充电桩功率配置:充电桩功率对于船舶充电时间有着重要影响,同样船舶电池容量下,充电桩功率越高,充电时间越短(或者需要在充电时间固定的情况下,需要的充电桩数量越小)。为此,根据不同的船舶电池容量、实际使用情况进行充电桩的个性化配制以避免资源的浪费。另一方面,使用高功率充电桩给低容量电池充电,也容易导致电池充放电不均衡存在过充过放风险,缩短电池寿命。为此,可以针对不同容量和使用需求的船舶,配置适合的充电桩。65(2)关键假设)关键假设 1)船舶的电池电量在工作时间段内基本耗尽,即船舶配置的电池容量不会太小,使得船舶需要在工作时间不会需要频繁充电。同时,因为电池价格考虑,电池容量也不会太大(一般足够船舶白天使用即可)。2)对于不同时期、不同船型的船舶数量和平均容量已通过前面章节(第二章)的预测获取;3)测算各区域内的为船舶配置的充电桩,可以供不同的运营主体的船舶共享使用。(3)主要参数)主要参数 1):类船(集合,主要包含公务船、客船)的平均电池容量;2):类船的数量;3):类充电桩(集合,包含普充、快充和超充三种)的典型功率,此模型中取值分别为 150kW、400kW 和 720kW;4):类充电桩的最小需求数量;5):船舶的平均可用充电时长,此模型测算中取值 8 小时。(4)测算模型)测算模型 采用充电模式的船舶在其设计之初会综合考虑到电池容量及使用需求,电池容量足够白天工作使用,在晚上充电。为此,构建的最小充电需求测算模型如下:(1)模型测算的主要是思路是实现船舶工作时间段内所耗费的总能量与充电时间段内的充电能力实现平衡。为此,公式(1)中公式左侧为该区域内所有类型船舶的电池总容量(即船舶工作时间段内所耗费的总能量),右侧为充电桩的数量、平均功率以及充电时间的乘积(即充电时间段内的充电能力)。5.3.2 需求测算示例需求测算示例 vwvVvnviPiIiNiTvviiv Vi IwnP NT66 以上海轮渡为例,目前在建 2 艘电动渡船(如当前所有全部更换成电动船则共需要 34 艘),每艘船长 27 米,客位 250 人,动力电池容量 3132kwh。轮渡在黄浦江两岸往返运行,单天工作时间约 16 小时,晚上可用充电时间约 8 小时。目前,其当前配置的充电桩功率为 400kW。按上文构建的模型进行测算(式(1),当两艘电动船投入运营后,需最少配置的充电桩数量:套。即按照当前配置的充电桩功率而言,上海轮渡需要至少 2 套 400kW 的充电桩,才能满足电动船舶的运营充电需求。当全部的船舶都替换成相同船型电动船时,上海轮渡需最少配置的 400kW充电桩的数量为:套。5.3.3 区域充电需求测算区域充电需求测算 通过整理,可得长三角地区各省市不同时期电动客船数量、平均容量数据如表 5-1 所示。表表5-1 不同时期不同地区电动客船的数量和平均容量不同时期不同地区电动客船的数量和平均容量 船舶船舶 类型类型 地区地区 船舶数量(艘)船舶数量(艘)平均容量(平均容量(kwh)2025年年 2030年年 2035年年 2025年年 2030年年 2035年年 客船客船 上海 18 30 45 1500 1650 1815 江苏 54 89 133 1500 1650 1815 浙江 179 296 443 1500 1650 1815 安徽 46 76 115 1500 1650 1815 由表5-1数据可得到各地区船舶在不同时期所有电动客船的电池总容量数据(即公式(1)中左侧部分),见表 5-2。表表5-2 不同时期不同地区不同时期不同地区电动客船电动客船电池总容量电池总容量(2 3132)/(400 8)1.952iN=(34 3132)/(400 8)33.234iN=67 地区地区 总电池容量(总电池容量(kwh)2025年 2030年 2035年 上海上海 10500 42900 74415 江苏江苏 30000 125400 215985 浙江浙江 99000 417450 722370 安徽安徽 25500 107250 186945 将表 5-2中数据代入公式 1中,可以得到长三角地区不同时期电动客船对充电需求的测算结果如表 5-3 所示。表表5-3 长三角地区在不同时期长三角地区在不同时期电动客船电动客船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 138 578 1000 全快充全快充 52 217 375 全超充全超充 29 120 208 均衡配置均衡配置11 49 205 354 图图5-1 长三角地区在不同时期长三角地区在不同时期电动客船电动客船充电桩配置需求测算结果图充电桩配置需求测算结果图 11 均衡配置即为普充、快充和超充配置的比例为 1:1:1。020040060080010001200普充快充超充均衡配置2025年2030年2035年68(1)上海)上海 由表 5-4可以看出,如采用 720kW的超充配置,上海在 2025年、2030年和2035年的充电桩数量配置分别为 2套、13套和 22套;如采用现有上海轮渡规划建设使用的 400kW 的快充配置,上海在 2025 年、2030 年和 2035 年的充电桩数量配置分别为3套、13套和23套;如采用150kW的普充配置,上海在2025年、2030 年和 2035 年的充电桩数量配置分别为 9 套、36 套和 62 套;如采用均衡配置,则浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的充电桩总数分别为 3 套、15 套和 24 套。表表5-4 上海在不同时期上海在不同时期电动客船电动客船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 9 36 62 全快充全快充 3 13 23 全超充全超充 2 7 13 均衡配置均衡配置 3 15 24 (2)江苏)江苏 由表 5-5可以看出,如采用 720kW的超充配置,江苏在 2025年、2030年和2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 5 套、22 套和 37 套;如采用 400kW的快充配置,江苏在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 9套、39套和 67套;如采用 150kW的普充配置,江苏在 2025年、2030年和 2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 25 套、105 套和 180 套;如采用均衡配置,则江苏在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动客船充电桩总数量分别为 9 套、39 套和 66 套。69 表表5-5 江苏在不同时期江苏在不同时期电动客船电动客船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 25 105 180 全快充全快充 9 39 67 全超充全超充 5 22 37 均衡配置均衡配置 9 39 66(3)浙江)浙江 由表 5-6可以看出,如采用 720kW的超充配置,浙江在 2025年、2030年和2035年的电动客船充电桩数量配置分别为17套、72套和125套;如采用400kW的快充配置,浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 31套、130套和 226套;如采用 150kW的普充配置,浙江在 2025年、2030年和 2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 83 套、348 套和 602 套;如采用均衡配置,则浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动客船充电桩总数量分别为 30 套、123 套和 213 套。表表5-6 浙江在不同时期浙江在不同时期电动客船电动客船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 83 348 602 全快充全快充 31 130 226 全超充全超充 17 72 125 均衡配置均衡配置 30 123 213 (4)安徽)安徽 由表 5-7可以看出,如采用 720kW的超充配置,安徽在 2025年、2030年和2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 4 套、19 套和 32 套;如采用 400kW的快充配置,安徽在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动客船充电桩数量配置分70 别为 8套、34套和 58套;如采用 150kW的普充配置,安徽在 2025年、2030年和 2035 年的电动客船充电桩数量配置分别为 21 套、89 套和 156 套;如采用均衡配置,则安徽在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动客船充电桩总数量分别为 8 套、32 套和 55 套。表表5-7 安徽在不同时期安徽在不同时期电动客船电动客船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 21 89 156 全快充全快充 8 34 58 全超充全超充 4 19 32 均衡配置均衡配置 8 32 55 5.4 电动公务船充电设施需求测算电动公务船充电设施需求测算 上文提及,公务船对于充电的需求与客船类似。为此,其充电需求设施测算模型可以用5.3节中的构建的模型。通过整理,可得长三角地区各省市不同时期电动公务船的数量、平均容量等数据,如表 5-8 所示。表表5-8 不同时期不同地区电动公务船数量和平均容量不同时期不同地区电动公务船数量和平均容量 船舶船舶 类型类型 地区地区 船舶数量(艘)船舶数量(艘)平均容量(平均容量(kwh)2025年年 2030年年 2035年年 2025年年 2030年年 2035年年 公务船公务船 上海 6 38 88 3000 3000 3000 江苏 18 122 279 3000 3000 3000 浙江 18 118 271 3000 3000 3000 安徽 12 82 188 3000 3000 3000 由表5-8数据可得到各地区船舶在不同时期所有电动公务船的电池总容量数据(即公式(1)中左侧部分),见表 5-9。71 表表5-9 不同时期不同地区不同时期不同地区电动公务船电动公务船电池总容量电池总容量 地区地区 总电池容量(总电池容量(kwh)2025年年 2030年年 2035年年 上海上海 18000 114000 264000 江苏江苏 54000 366000 837000 浙江浙江 54000 354000 813000 安徽安徽 36000 246000 564000 将表 5-9中数据代入公式 1中,可以得到长三角地区不同时期电动公务船对充电需求的测算结果如表 5-10 所示。表表5-10 长三角地区在不同时期长三角地区在不同时期电动公务船电动公务船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 135 900 2065 全快充全快充 51 338 774 全超充全超充 28 188 430 均衡配置均衡配置 48 319 732 图图5-2 长三角地区在不同时期长三角地区在不同时期电动公务船电动公务船充电桩配置需求测算结果图充电桩配置需求测算结果图 050002500普充快充超充均衡配置2025年2030年2035年72(1)上海)上海 由表 5-11 可以看出,如采用 720kW 的超充配置,上海在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 3 套、20 套和 46 套;如采用400kW 的快充配置,上海在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为6套、36套和83套;如采用150kW的普充配置,上海在2025年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 15 套、95 套和 220 套;如采用均衡配置,则浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动公务船充电桩总数分别为 5 套、34 套和 78 套。表表5-11 上海在不同时期上海在不同时期电动公务船电动公务船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 15 95 220 全快充全快充 6 36 83 全超充全超充 3 20 46 均衡配置均衡配置 5 34 78 (2)江苏)江苏 由表 5-12 可以看出,如采用 720kW 的超充配置,江苏在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 9 套、64 套和 145 套;如采用400kW 的快充配置,江苏在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 17套、114套和 262套;如采用 150kW的普充配置,江苏在 2025年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 45 套、305 套和 698套;如采用均衡配置,则江苏在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动公务船充电桩总数量分别为 16 套、108 套和 247 套。73 表表5-12 江苏在不同时期充电桩配置需求测算表江苏在不同时期充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 45 305 698 全快充全快充 17 114 262 全超充全超充 9 64 145 均衡配置均衡配置 16 108 247 (3)浙江)浙江 由表 5-13 可以看出,如采用 720kW 的超充配置,浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 9 套、61 套和 141 套;如采用400kW 的快充配置,浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 17套、111套和 254套;如采用 150kW的普充配置,浙江在 2025年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 45 套、295 套和 678套;如采用均衡配置,则浙江在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动公务船充电桩总数量分别为 16 套、105 套和 240 套。表表5-13 浙江在不同时期浙江在不同时期电动公务船电动公务船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 45 295 678 全快充全快充 17 111 254 全超充全超充 9 61 141 均衡配置均衡配置 16 105 240 (4)安徽)安徽 由表 5-14 可以看出,如采用 720kW 的超充配置,安徽在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 6 套、43 套和 98 套;如采用400kW 的快充配置,安徽在 2025 年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数74 量配置分别为 11 套、77 套和 176 套;如采用 150kW 的普充配置,安徽在 2025年、2030 年和 2035 年的电动公务船充电桩数量配置分别为 30 套、205 套和 470套;如采用均衡配置,则安徽在 2025 年、2030 年和 2035 年需要配置的电动公务船充电桩总数量分别为 11 套、73 套和 167 套。表表5-14 安徽在不同时期安徽在不同时期电动公务船电动公务船充电桩配置需求测算表充电桩配置需求测算表 类型类型 充电桩配置数量(套)充电桩配置数量(套)2025年年 2030年年 2035年年 全普充全普充 30 205 470 全快充全快充 11 77 176 全超充全超充 6 43 98 均衡配置均衡配置 11 73 167 5.5 电动集装箱船换电设施测算电动集装箱船换电设施测算 5.5.1 需求测算模型构建需求测算模型构建(1)影响因素)影响因素 船舶到站(充电站)时间分布:船舶到站(充电站)时间分布直观表现为船舶到达充电站的集中程度,其对于换电站在电池组配置的电池组数量有着重要影响。如果船舶到站时间分布相对均匀(服从平均分布或者泊松分布),则在一定时间内为充电站预留为换下的电池组(空电状态)的时间相对均匀,有利于降低电池组配置的数量。如果船舶到站时间分布过于集中,某些时段内船舶换下的电池组充电时间缩短,可能导致暂时不能满足船舶的换电需求。箱式电池充电时间:箱式电池充电时间即当船舶换下的箱式电源,在换电站(或者送回周边充电站充电)将电池组充满电所需的时间。如果充电时间越长,同样船舶换电需求下所需电池组的数量增加;反之,则所需电池组的数量减少。箱式电池充电时间实际又与电池本身的容量以及充电桩的功率相关。(2)模型假设)模型假设 75 1)不同区域、不同船型在不同时期的到港的船舶航次和平均容量已通过预测获取;2)对于港口而言,其所需服务的船舶,其到达港口的时间呈平均分布,暂不考虑短时间船舶集中到达的情况;3)单个箱式电源(被船舶更换留置后)在换电站进行充电的所需的平均时间已知;(3)主要参数)主要参数 1):v类船(集合V,主要为集装箱船)的平均电池容量;2):v类船的在港平均航次数量(,如小于 1 则按 1 计算);3):在t时期单个箱式电源的平均容量(此测算模型中,按照集装箱船舶电池总容量的变化形势,2025、2030 和 2035 年的取值分别为1500kwh、1800kwh 和 2150kwh);4):港口中需要配置的箱式电源的数量(,且为的倍数,其中为该港口中停靠所有停靠船舶中配置箱式电源的最大个数,此模型中取值为 4);5):单个箱式电源一般情况下单天可循环使用的次数;6):单个箱式电源充满电所需的平均充电时间(此测算模型中取值为 8小时)。(4)测算模型)测算模型 采用换电模式的船舶适用于定点定航线的内河集装箱船舶,其在起始港和目的港(一般很少在中间港口进行挂靠)更换箱式电源后在两点之间往返。为此,构建的换电需求如下测算模型。模型测算的主要思路是港口船舶到达后所需更换箱式电源的总能量需求与所配备的箱式电源数量实现平衡。为此,公式(2)中左侧为港口内所有类型船vwvM1vM tCNNdddaT(2)(3)vvtv VwMCNa=24/Ta=76 舶到达更换的电池总容量,右侧为最少配置箱式电源的数量、平均单个箱式电源的容量以及单个箱式电源一般情况下单天可循环使用的次数的乘积。公式(3)则用来计算单个箱式电源一般情况下单天可循环使用的次数。5.5.2 需求测算示例需求测算示例 以上海汉唐航运投建的两艘内河集装箱船舶为例,该船舶主要投入苏州洋山航线(船舶在洋山港和苏州港装卸作业时换电),装载量 120TEU(4 个箱式电源,单个电池组总容量1500kwh)。船舶年循环航行次数为90次(约4天每个循环),即该船平均每天在洋山港和苏州港各需停靠约0.25次。为此,为满足该船舶换电需求,洋山港和苏州港为该艘船舶需配置的箱式电池的最小数量理论为:组。但是,由于每次船舶停靠的时间明显短于箱式电源的充电时间,为此苏州港和洋山港区内实际配置的箱式电源的数量为 4 组。类似,当港口每天有 4 航次的该类型船舶到港,理论需配置的箱式电池的数量为:组 然而,配置 6 组不能满足船舶到港后整体箱式电源全部更换的需求(因为多数船舶需要一次性更换 4个箱式电源,配置 6个后剩余的 2个不能满足船舶的需求),实际应配置 8 组。5.5.3 区域换电需求测算区域换电需求测算 通过整理,可得长三角地区各省市不同时期集装箱的船舶数量、平均容量数据如表 5-15 所示。1 6000/(1500 3)1.333N=4 6000/(1500 3)5.333N=77 表表5-15 不同时期不同地区电动集装箱船数量和平均容量不同时期不同地区电动集装箱船数量和平均容量 船舶船舶 类型类型 地区地区 电动船舶数量(艘)电动船舶数量(艘)平均容量(平均容量(kwh)2025年年 2030年年 2035年年 2025年年 2030年年 2035年年 集装箱集装箱船船 上海上海 4 11 20 6000 7200 8600 江苏江苏 12 33 61 6000 7200 8600 浙江浙江 14 38 70 6000 7200 8600 安徽安徽 30 81 149 6000 7200 8600 按不同时期的集装箱船舶总数(见表 3-37)与总航次(2025、2030 与 2035年的航次数分别见表 3-14、3-15、3-16)的比值,等比计算得到电动船集装箱船总航次,并按各港口所占总航次比例,得到不同时期各港口每天电动船集装箱船航次数量如表 5-16 所示。表表5-16 不同时期各港口集装箱船的航次数量不同时期各港口集装箱船的航次数量 地区地区 港口港口 电动船舶航次(次电动船舶航次(次/天)天)2025年年 2030年年 2035年年 上海上海 上海港 8 24 47 浙江浙江 宁波舟山港 0 0 0 嘉兴港 1 2 4 台州港 0 0 0 温州港 0 0 0 湖州港 1 2 3 杭州港 1 1 1 绍兴港 1 1 1 江苏江苏 连云港港 1 1 1 南通港 1 3 5 张家港港 1 1 2 常熟港 1 1 1 太仓港 1 4 7 泰州港 1 1 1 江阴港 1 1 2 78 常州港 1 1 2 镇江港 1 1 2 扬州港 1 1 2 南京港 1 2 3 盐城港 0 0 0 徐州港 1 1 1 宿迁港 1 1 1 淮安港 1 1 1 安徽安徽 马鞍山港 1 1 1 芜湖港 1 1 1 铜陵港 1 1 1 合肥港 1 1 1 池州港 1 1 1 安庆港 1 1 1 滁州港 1 1 1 蚌埠港 1 1 1 总航次量总航次量 38 34 58 代入上一章节对于相关电动船集装箱船数量、平均电池容量及航次在不同时期的预测数据,可以得到长三角地区电动船集装箱船对换电需求的预测如表5-17 所示。表表5-17 不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表 配置组数和容量配置组数和容量 时期时期 2025年年 2030年年 2035年年 换电站配置总组数(组)换电站配置总组数(组)120 144 188 换电站配置总容量(换电站配置总容量(kwh)180000 259200 404200 市场配置总组数市场配置总组数12(组)(组)396 856 1580 市场配置总容量(市场配置总容量(kwh)594000 1540800 3397000 12 市场配置总数=船舶自身电池数量 港口换电站配置电池数量。79(1)上海)上海 由表 5-18 可以看出,到 2025 年、2030 年和 2035 年,上海配置的箱式电源数量分别为 12组、32组和 64组,换电站容量分别需要为 18000kwh、57600kwh和 137600kwh。表表5-18 上海不同时期需配置的箱式电源需求测算表上海不同时期需配置的箱式电源需求测算表 配置组数和容量配置组数和容量 时期时期 2025年年 2030年年 2035年年 换电站配置总组数换电站配置总组数 12组 32组 64组 换电站配置总容量换电站配置总容量 18000 kwh 57600 kwh 137600 kwh(2)浙江)浙江 由表 5-19 可以看出,到 2025 年、2030 年和 2035 年,浙江配置的箱式电源数量分别为别为 16 组、16 组和 20 组,但是其换电站容量分别需要为 24000kwh、28800kwh 和 43000kwh。表表5-19 浙江不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表浙江不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表 港口港口 时期时期 2025年年 2030年年 2035年年 嘉兴港嘉兴港 4/6000 4/7200 8/17200 湖州港湖州港 4/6000 4/7200 4/8600 杭州港杭州港 4/6000 4/7200 4/8600 绍兴港绍兴港 4/6000 4/7200 4/8600 配置组数和容量(组配置组数和容量(组/kwh)16/24000 16/28800 20/43000(3)江苏)江苏 由表 5-20 可以看出,到 2025 年、2030 年和 2035 年,浙江配置的箱式电源数量均 60 组、64 组和 72 组,其换电站容量分别需要为 90000kwh、115200kwh和 154800kwh。80 表表5-20 江苏不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表江苏不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表 港口港口 时期时期 2025年年 2030年年 2035年年 连云港港连云港港 4/6000 4/7200 4/8600 南通港南通港 4/6000 4/7200 8/17200 张家港港张家港港 4/6000 4/7200 4/8600 常熟港常熟港 4/6000 4/7200 4/8600 太仓港太仓港 4/6000 8/14400 12/25800 泰州港泰州港 4/6000 4/7200 4/8600 江阴港江阴港 4/6000 4/7200 4/8600 常州港常州港 4/6000 4/7200 4/8600 镇江港镇江港 4/6000 4/7200 4/8600 扬州港扬州港 4/6000 4/7200 4/8600 南京港南京港 4/6000 4/7200 4/8600 徐州港徐州港 4/6000 4/7200 4/8600 宿迁港宿迁港 4/6000 4/7200 4/8600 淮安港淮安港 4/6000 4/7200 4/8600 配置组数和容量(组配置组数和容量(组/kwh)60/90000 64/115200 72/154800(4)安徽)安徽 由表 5-21 可以看出,到 2025 年、2030 年和 2035 年,浙江配置的箱式电源数量分别均为 32 组,其换电站容量分别需要为 48000kwh、57600kwh 和68800kwh。表表5-21 安徽不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表安徽不同时期不同港口需配置的箱式电源需求测算表 港口港口 时期时期 2025年年 2030年年 2035年年 马鞍山港马鞍山港 4/6000 4/7200 4/8600 芜湖港芜湖港 4/6000 4/7200 4/8600 铜陵港铜陵港 4/6000 4/7200 4/8600 81 合肥港合肥港 4/6000 4/7200 4/8600 池州港池州港 4/6000 4/7200 4/8600 安庆港安庆港 4/6000 4/7200 4/8600 滁州港滁州港 4/6000 4/7200 4/8600 蚌埠港蚌埠港 4/6000 4/7200 4/8600 配置组数和容量(组配置组数和容量(组/kwh)32/48000 32/57600 32/68800 5.6 分析结论分析结论 通过长三角内河电动船舶充电换电设施的需求测算及当前的供给分析可以得出以下结论:(1)从发展趋势而言,未来长三角地区内的电动船舶充换电需求将呈现持续快速增长趋势。其中,充电需求主要对象主要为客船和公务船,换电需求主要为电动船集装箱船。具体而言,充电需求在均衡配置情况下,长三角地区所需配置的充电桩数量从 2025年的 98套增加到 2035年的 1086套。同时,考虑到充电桩配套基础设施对于场地的需求和充电需求的集散程度(过于分散则不适用于使用集中超充,而采用普充和满足增加覆盖面),对配置充电桩的功率进行综合考量。(2)从数量分布而言,长三角地区对于充电的需求分别是江苏、安徽和浙江,而换电需求主要集中在上海(在不同的时期,上海占长三角地区的换电需求均超过 50%。到 2035 年,上海需配置的箱式电源数量达到 64 组,换电站容量分别需要达到 137600kwh),其次分别是江苏(72 组)、安徽(32 组)和浙江(20 组)。(3)从主体结构而言,不论是充电设施或是换电设施,长三角地区相应的公共化、规模化的配套基础设施相对短缺。目前,大多数的充换电基础设施都是由单一的主体(主要是船东)投资建设,其服务的对象也相对单一(一般都是自建自用)。82 第六章第六章 长三角内河充换电配套基础设施发展关键问题分析长三角内河充换电配套基础设施发展关键问题分析 6.1 标准规范方面标准规范方面 6.1.1 充换电基础设施标准有待完善充换电基础设施标准有待完善(1)接口规范不完善)接口规范不完善 电动船舶规模化推广的先决条件之一是动力电池接口的标准化。目前我国内河船舶尚未形成动力电池充电接口标准与箱式电源的接口标准。对集装箱船换电而言对集装箱船换电而言,船舶电池标准与电池舱接口缺乏统一标准,导致换电模式难以网络化布局。CCS船舶应用电池动力规范 2023对换电式电动船的箱式电源做出了规范,但由于考虑实际应用情况,未规范箱式电源的接口要求。目前市场上不同厂商研发的箱式电源的电池容量、充换电指标、通信协议、能量、电压、材料、尺寸、安装位置、接口规格样式不尽相同,存在兼容性问题。针对集装箱船换电需求,当前还没有建设成熟的换电站,运营的电动集装箱船均采用定制化方式进行箱式电源的补能。例如:船途 01 在芜湖港进行换电,江远百合在太仓正和兴码头换电,由于缺乏统一的箱电接口规范,二者的箱式电源并不通用,各换电站也无法为对方船舶进行换电或充电。随着电动集装箱船的推广,亟需公共换电设施为内河航线上的电动集装箱船进行换电,统一接口规范十分必要。对比而言,我国电动车动力电池安全、尺寸、回收以及电动汽车换电领域的相关标准发展相对规范,先发行的已有电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸、电动汽车电池箱更换设备通用技术要求、电动汽车用动力蓄电池安全要求等。对于客船、公务船充电而言,对于客船、公务船充电而言,船舶充电系统与接口的全国通用标准及规范也处于缺失状态。目前所见相关标准仅有江苏省市场监督管理局 2023 年 10 月颁布,11 月正式实施的内河港口船舶充电站通用技术要求 DB32/T 4567-2023。随着充电功率的增加,针对充电相关的高压接口、交直流接口、线路83 散热以及电池耐受,都亟需国家或区域的统一标准。同时,船舶充电设施与电池管理系统间的通信协议、各设备衔接的一致性测试、传导充电互操作性测试等保证充电作业安全的相关规范都亟待完善。当前客船及公务船充电主要通过自建的充电设施来进行充能,不同公司运营的充电桩标准也不尽相同。例如:上海市客运轮船有限公司、上海久事苏州河旅游发展有限公司等公司都分别建设运营自有充电设施,目前仅服务自有船舶(例:浦东供电公司黄浦江游览游艇电动船电能替代典型示范项目,可为纯电动力游船“上海久事”号供电)。而参考发展较为成熟的电动车充电设施,其在充电桩接口相关标准发展较为完善。目前国际上主要有五个充电桩标准,分别是:中国国标 GB/T、CCS1 美标(combo/Type1)、CCS2欧标(combo/Type 2)、日本标准CHAdeMO,同时特斯拉拥有自己独立的一套充电接口标准。全球范围内,CCS 和 CHAdeMo 两种标准的使用较为广泛,支持车型较多,而中国以国标 GB/T 20234 标准为主。充电接口标准的统一,成为了推进电动车快速推广的重要因素。(2)配套基础设施建设标准需完善)配套基础设施建设标准需完善 电动船大规模推广应用需要在现有规范标准基础上,完善充电、换电配套基础设施建设标准。但是目前国内电动船舶的充电、换电基础设施的建设与运营的技术要求及规范匹配程度低,目前所见相关标准仅有 2023 年 11 月实施的江苏省内河港口船舶充电站通用技术要求 DB32/T 4567-2023。不管是以换电模式为主的集装箱船配套换电站,还是以充电模式为主的客船与公务船充电站,相关设施的建设从规划到验收的全过程中没有形成统一的技术标准和施工规范。在充电设施方面在充电设施方面,受充电电压电流、电网容量等限制,现有的沿海、沿江、沿河岸电设施基本不能直接对纯电动船舶充电,电动船舶充电设施需要新建或者改建。但是对于充电设施的总体布置、供电系统、配电方式、供电方式(超充、普充、慢充)、充电系统设计、监控系统等一系列工程要求都还未有统一84 标准。同时,不同类型的充电式电动船配置的充电设施各不相同,电动船舶充电设施建设也缺乏与电网间的通信协议标准,以保证电网供电的安全性与可靠性。相较而言,目前对于电动车充电基础设施建设的相关标准规范比较明确,例如电动汽车充电基础设施技术规范中规定了电动汽车充电桩的分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、说明书等内容。在换电设施方面在换电设施方面,国内的换电式电动船正处于起步阶段,在换电设施建设中,换电设施的规划、选址、设计、建设和行业管理过程规范缺失;在供电配套基础设施配置上,缺乏对于换电站的关键核心部件、技术要求和通用流程进行详细规范,对快换装置、通信协议、锁止机构、数据管理、试验规则和安全防护等进行分类、规范和要求。从换电设施选址布局到供电配套基础设施配置的建设以及验收都缺乏统一参考,因此也尚未建成标准型船用换电站。目前在运营的换电站均为船公司与码头合作建设,未形成成熟可推广的经验或标准。6.1.2 充换电作业管理规范有待完善充换电作业管理规范有待完善(1)充换电作业标准规范不完善)充换电作业标准规范不完善 电动船舶的充电、换电系统缺乏统一标准,导致系统与设备存在不匹配的问题。而电动船舶进出港口、在港停泊、作业以及充、换电作业的技术标准也需进一步完善。具体而言:在充电作业方面在充电作业方面,目前充电桩维护、充电作业、应急保障等方面的作业规范尚未细化与明确。而码头和电网企业还需要更具体的充电规则,需结合电动船舶实际充电要求(如大水位落差补偿/潮汐补偿),来解决包括高压充电、低压充电、散热等问题。为了保障充电作业的实施,船企只能通过第三方机构获取相应作业规范。例如;上海轮渡正与充电桩提供方特来电新能源股份有限公司沟通,要求对方提供充电桩维护、充电作业、应急保障等方面的作业规范。同时,向船舶设计方 712 所提出制定电动船在驾驶、航行等运营方面的操作手册与应急处理规范的要求。此外,当前尚未根据集装箱船、客船和公务船等不85 同类型船舶的实际充电需求,来制定相应的充电作业规则。例如:对于集装箱等时间敏感的船型而言,船舶靠港充电要考虑快充需求和充电安全问题,而当前缺少更具体的快充规则与标准。但对于客运或公务船而言,可利用夜间空闲进行充电,并不需要快充。在换电作业方面在换电作业方面,对于箱式电源换电作业的规范也亟需完善。一方面,箱式电源是否要按照危化品来管理,是否需要相应的安全资质,没有相关部门做出统一界定,因此相应的箱式电源换电作业规范也亟需完善。另一方面,考虑箱式电源的作业安全问题,需要制定具体的作业标准或规范,如港口内堆放的安全距离、操作标准等。同时,箱式电源在使用、拆装、临时堆放、充电、运输等过程中是否按照危化品管理,亟需行业主管部门研究界定。例如,在目前的港口作业规范中,锂电池在港口被划分为 9 类危险品,但是对于电动船的箱式电源尚未做出针对性界定,若是参照当前标准,就需港口有危险品装运装卸作业安全资质,但资质审批十分困难。此外,对于应用箱式电源电动船舶的换电操作试验也尚未细化;对于箱式电源的振动与冲击试验、关键部件的机械与电气寿命、船上使用、岸基吊装更换、陆上转运、换电场站充电、存放等作业内容没有统一规范。(2)电动船员管理规范需完善)电动船员管理规范需完善 考虑到电动船舶充换电作业和管理的实际需求,现有船舶安全配员规则无法直接在电动船舶上实施。电动船舶需要船员拥有管理电动船舶、充换电作业等相关基础知识,船员需掌握船舶动力电池、电机和电控等相关技术知识。电动船配员方面电动船配员方面,相关标准与技术要求缺失,目前尚未出台综合考虑动力电池容量、船舶总吨、船长、推进电机功率、航行时间等因素的电动船舶最低安全配员的标准,这也导致了实际运营中的一些问题产生。例如,现有最低安全配员规则依据船舶总吨或主机功率确定配员,而电动船舶电机推进功率与传统柴油机主机功率无法等效对照,造成配员计算缺乏标准。电动船舶对于人员86 的要求与传统船舶不同,例如,相比柴油船舶,电动船的充换电作业需要船员具备相应的管理技能,若按照内河船舶最低安全配员标准进行配员,会出现配员与船舶安全航行不适的情况。同时,电动船舶无柴油机主机和复杂机械装置,原有轮机员操作技术规范已不适用,而对熟悉电机等电气设备等电机员有更迫切需求。船员培训方面船员培训方面,尽管在培训政策上交通运输部海事局已经于 2023 年 9 月发布了交通运输部海事局关于加强电池动力船舶船员培训管理有关事项的通知,明确了现阶段电动船舶船员培训的相关要求,但各航运公司还需尽快建立完善相应的培训制度及培训要求。例如:上海轮渡正制定培训计划,对电动船舶驾驶、充电作业等操作人员进行培训。此外,内河船员考试中的轮机专业考试科目仍以传统船舶动力装置、轮机管理、轮机基础和实际操作为主,较少涉及船舶电气、电机控制、动力电池管理等相关科目,在电动船舶航行过程中遇到实际问题,较难发挥专业技能。例如,未受专业培训的船员在航行过程中可能会出现不熟悉电动船舶的操作和控制;无法在电力系统出现故障时进行故障排除;遇到火灾、短路、电击等紧急情况无法进行妥善的应急处理;无法根据航程、充电站的位置等方面的限制,制定合理的航行计划等一系列问题。6.1.3 电动舶建造与检验规范有待完善电动舶建造与检验规范有待完善(1)电动船舶细分检验规范需完善)电动船舶细分检验规范需完善 船检规范是关系到船舶航行权与运营的关键。现有电动船舶检验指南有待进一步细化,目前难以全面覆盖目前市场已有的电动船舶各种类型,尤其是对小型内河船舶,尚未形成能够大范围内统一推广的检验标准。例如:上海内河约有 1000 多艘垃圾清扫船,均属于船长 20m 以下的小船。在此类船长 20m 以下的内河船舶电动化过程中,按照 CCS 规范,电池及电池仓配套设施(如通风、消防等装置)占据较大空间,难以在 20m 以下的内河小船上安装。因此,当前此类小型电动公务船的大规模推广亟需细化规范。同时,在电动船舶的设计和87 建造、船上设备的检验、各类电动船舶系统的维护等方面,当前的各项规范无法提供全面的指导。另一方面,对于当前电动船设计建造和运营检验而言,目前主要通过设备厂家提交的说明、自行试验验证以及现场验船师见证的形式进行检验,尚未形成统一标准。例如:高压箱(柜)系统、高压箱(柜)布置、锂电池系统、操作手册等相关图纸资料的送审和检验等技术要求尚未得到细化;直流配电板、电动机等设备的持证要求还需进一步明确;蓄电池容量系数的取值和电池系统放电倍率设定尚未做到统一规范;电池管理系统(BMS)供电电源的低压报警等要求也需进一步明确;直流配电系统的控制、监测、保护(短路和过载保护)措施及指示灯等重要配置要求也没需进一步细化。(2)水上运输监管制度亟需完善)水上运输监管制度亟需完善 目前海事部门对电动船舶在水上运输、通过船闸等方面没有特殊的监管要求,相关部门对于电动船舶推广过程中的监管对象、监管内容、监管方式、监管措施、监管程序、违规处理等方面都缺乏具体细化的制度引导。电动船舶与传统船舶不同,对于不同航道上的通行监管标准还需进一步评估论证,当前缺乏对于电动船舶水上运输的实际论证评估。而长三角区域也缺少统一的内河电动船舶水上安全运输安全监管制度,相关部门尚未对不同类型电动船舶进出港口和在港停泊、作业时应当采取的安全保障措施做规定。对比而言,交通运输部海事局印发的水上交通管制管理办法中对于传统船舶水上运输的管理主体、管制事由、管制时间和水域范围、管制对象、管制要求等都有明确的规定。88 6.2 运营管理方面运营管理方面 6.2.1 配套基础设施项目回收期长配套基础设施项目回收期长(1)充、换电站初期投资大)充、换电站初期投资大 对于充电设施对于充电设施,主要包含变电和配电系统、充电系统、充电站监控系统及基建系统等四个部分,其中外电接入扩容的费用占重要部分。例如,上海轮渡计划建设的董家渡1600kW充电站,包含4个400kW充电桩,总投资约850万,其中外电接入扩容费用占一半以上。对于换电设施对于换电设施,除了需要满足充电配套基础设施成本投入以外,还需配备一定规模的箱式电源。如采用换电服务模式,单船至少需要配备多个备用电池才能确保航次的衔接,因此要求换电设施要备足服务船舶所需的备用电池。在此基础上,换电站一方面要考虑电源存储的场地投资,另一方面增容投资将随着备用电源充电需求的增加进一步扩大。同时,电池具有一定的衰减率,电池生命周期一般为 8 至 10 年,而作为循环使用的换电电池来说,生命周期更短。因此换电站建设项目总投资成本中,充电配套基础设施以及备用电池投资为主要部分,导致换电设施建设成本比充电设施成本更高。(2)充、换电站收益困难)充、换电站收益困难 另外值得注意的是,充、换电站的收益随着电力增容应逐渐增大,但由于各地的电价、地价等都不尽相同,增加了充、换电站实现盈利的难度。换电运营商在电池梯级利用方面的探索目前尚未形成规模化,也就无法有效增加收益。此外,针对充、换电站投资项目,目前没有完善的产业链支持和产业的整体推动,因此相关投资收益较低。对比电动车充电桩的盈利模式也存在同样问题,目前充电桩运营商的盈利主要来源于服务费、电力差价和增值服务,其中收取充电电费和服务费是多数运营商的最基本盈利方式,但由于充电桩前期投入成本高、投资回收期长、充电桩使用效率低,所以市面上的充电桩运营企业大部89 分处于亏损状态。增值服务包括利用广告等方式开展充电桩保险服务,提供交通工具租赁、维修等服务,但盈利程度一般。6.2.2 充换电商业模式尚未成熟充换电商业模式尚未成熟 充电、换电新能源船舶产业链尚不完善。对于客船和公务船而言,目前在运营的充换电站主要为运营企业自建,服务于自有船舶的充换电需求,规模有限。对于集装箱船而言,主要通过在航线主要码头合作设立充换电站,满足固定航线充换电需求,且并没有成熟模式。从产业链角度来看,虽然长三角目前拥有部分新型动力装备企业,但总体规模较小,电力推进系统等部分关键环节仍然存在短板,尚未形成规模化产业集群以及充、换、储一体化的商业模式。具体而言:在充电方面在充电方面,成熟的电动船舶充电站建设包括充电设备生产与电能供给,及服务层的充电站点服务运营。然而现有的电动船舶充电多是船舶运营商自建模式,尚未形成成熟的电动船舶充电运营主体与供能补给网络。对于客船和公务船而言,充电运营服务多是以保证自给自足为目的的非盈利模式,尚未形成商业化运营管理。且这种自建充电模式多依托已有码头而建,充电作业将影响码头的整体服务能力,导致码头积极性不高。即便依托自有码头建成了充电站,服务能力也将受限,难以为社会船舶提供公共充电服务。例如:上海轮渡有较为清晰的充电桩建设计划,采用“集中 分散”模式开展充电桩建设。其中,计划在董家渡渡口建设集中充电枢纽,服务东金线等上海轮渡南片区航线的电动渡船充电。除董家渡集中式充电站外,其他充电桩按照电动船应用计划,根据运营航线分散布置在主要码头,满足自有电动船充电需求。但由于码头空间资源限制,后续如果继续建立自有充电桩,也难以在空余时间为社会船舶提供充电服务。同时,目前此类码头电费收取也较高(目前在部分码头充电费用达1.7-2.6 元/kWh,含充电服务费 1 元/kWh),影响了电动船的推广与应用。在换电方面在换电方面,从电动船舶补能效率上来讲,换电模式要比充电模式在内河90 领域更具推广优势,也更适合于电动集装箱船的推广。将现有码头改造成充换电码头,成本相对较小,能够为部分电动船提供充换电服务,但码头是货物装卸场所,未来电动船数量提升,单纯靠码头充换电较难满足需求。同时,随着电动集装箱船的推广,自营换电方式也很难满足航运需求。因此备用箱式电源的循环运营在未来将会成为保障电动船舶网络化运营的关键环节。当前,受电动船舶数量以及电池标准的限制,换电运营与当前的充电模式一样,也尚未形成完善的商业化运营管理模式。当前市场电动船舶换电设施的投建主体多为电动船舶运营商,换电模式运营缺乏电池循环管理运营主体,主要依靠船舶运营商自己协调。例如;太仓协鑫电厂采用车辆运输进行箱式电源短驳,将满电状态的电池作为危险品进行运输,到达码头后,再在码头划定区域堆放。此种方式一方面占用码头堆场空间资源,另一方面运作成本较高。相比而言,电动汽车目前充电、换电基础设施领域的市场化程度较高,商业模式发展成熟。资本市场关注度从起初的能源公司、电力公司等到金融、互联网、投资等行业,初步形成“互联网 充电”产业生态,充电桩的应用场景丰富,充电和出行服务联系紧密。随着充换电基础设施市场良性运作和逐步成熟,充换电基础设施建设运营主体由以运营商为主导逐渐转变为运营商主导、多主体参与、多方合作的产业推进模式。由原来笼统的公共和专用领域逐渐细分为以车型结构为服务对象的多领域市场结构,同时部分区域根据当地政策扶持重点以及车辆运行模式又进一步细分市场结构,如出租网约的换电领域、充电领域等。由原来单一充电服务费模式逐渐向设备运维服务模式、代运营分成模式、大数据价值挖掘模式、站点增值服务拓展模式等演变。91 6.3 支持政策方面支持政策方面 6.3.1 基础设施建设补贴力度需增强基础设施建设补贴力度需增强(1)电动船舶补贴政策需进一步细化)电动船舶补贴政策需进一步细化 电动船舶改造、建造及营运的补贴政策需进一步细化与完善。国家层面对于电动船舶扶持力度有限,能查到的扶持政策仅一条。即 2021 年正式实施的长江保护法第七十三条明文规定,国务院和长江流域县级以上地方人民政府对长江流域港口、航道和船舶升级改造,液化天然气动力船舶等清洁能源或者新能源动力船舶建造,港口绿色设计等按照规定给予资金支持或者政策扶持。但这些政策还未得到地方层面的落实。现行的能够落实的新能源船舶补贴政策依然停留在对 LNG 动力系统的改造上,而涉及电力推进系统的船舶改造与新建政策尚未提及。由于新建或改造电动船舶的先期投入比较多,在当前的经济形势和航运市场环境下,如果没有政府财政资金补贴的杠杆政策来加以引导和扶持,电动船舶推广应用十分困难。在新建和改造清洁船舶补贴方面,2015、2016 年财政部先后出台的对新建和改造 LNG 动力船舶由中央财政资金给予补贴的政策,但还未涉及新建和改造电动船舶的补贴政策。在船舶用电补贴方面,电费在每度 1 元左右,目前没有争取到和岸电一样的补贴政策(目前岸电补贴金额在 0.4-0.7 元/千瓦时不等)。在旧船提前拆解方面,浙江省财政厅、浙江省交通运输厅已联合印发浙江省交通碳达峰省级补助资金管理办法对在 2023 年-2025 年期间对船龄 15 年以上、30 年(含)以下的内河货船提前拆解的予以补贴。但是实施效果一般,同时长三角区域内也缺少相关细化补贴。相较而言,我国电动车的补贴政策发展已较为完备。在购置补贴方面,2023 年以前购车补贴金额根据不同汽车类型、车辆续航里程有所区别,补贴金额在 5-6 万元不等。随着电动汽车普遍推广,在 2023 年以后对于购买电动车不再给予补贴,但是仍然减免车辆购置税,减免金额在 1.5-3 万元左右。在用电补92 贴方面,对于专用、公用充电设施给予年度运营电量补贴,按照 0.1 元/千瓦时的补贴标准,单个充电站点内平均每桩补贴上限小时数为每年不超过 2000 小时,单个换电站点内平均每换电工位补贴上限小时数为每年不超过 3000 小时。另外。对于巡游出租车、中重型卡车等重点应用领域试点应用项目给予一次性 200-400万元奖励。对比而言,电动船舶的补贴政策在购置补贴、税收减免、用电补贴和重点项目补贴方面都有待加强。(2)充电、换电配套基础设施建设补贴需进一步完善)充电、换电配套基础设施建设补贴需进一步完善 电动船舶充电、换电配套基础设施的初期投资大,但是目前尚未出台国家级、省级、市级财政关于充、换电设施建设补贴的相关政策。而目前电动汽车充、换电配套基础设施建设通常会获得不同程度的建设补贴与运营补贴,鼓励政策较为全面。政策上包含关于加快单位内部电动汽车充电基础设施建设的通知、关于统筹加快推进停车场与充电基础设施一体化建设的通知、关于印发的通知等。其建设补贴主要包含两种方式,一种是按照主要充换电设备投资总额的百分比进行补贴,通常在投资总额的 10%-30%;另一种是按照充换电设备的种类和功率进行补贴,交流充电桩补贴在 60-400元/千瓦,直流充电桩补贴在 300-600元/千瓦,单个充电站或充电桩群的补贴总额最高不超过 75 万元。同时,运营补贴是政府根据设备售电量给予的运营度电补贴,专用充电设施补贴 0.1-0.15 元/千瓦时,公用充电设施 0.2-0.25 元/千瓦时。单个企业补贴在 1000 万元以内,单个集卡换电站补贴达 80-100 万。相较而言,电动船舶充、换电设施无论是在建设阶段还是运营阶段的补贴都处于空白状态。6.3.2 规划发展顶层设计需完善规划发展顶层设计需完善 电动船舶的推广与运营,以及充、换电配套基础设施建设与运营,既需要鼓励配套基础设施运营企业与船舶运营企业充分发挥作为供需方的主体作用,又需要统筹规划,统一布局。从长三角区域来看,缺乏有关电动船舶应用发展93 的行动指南。亟需就电动船舶及其相关配套基础设施的建设规划形成具体的行动与推进方案,尤其是充、换电配套基础设施在三省一市内河航道的规划与建设布局方案。同时,长三角区域亟需从战略层面上整合充、换电配套基础设施产业链资源。相较而言,电动车充电桩的产业链发展已相对成熟,上游企业为低毛利率充电元器件提供商,中游为充电桩整合制造商、充电桩运营商,下游为电动车车企,整个产业链协同共进,实现了产业链、创新链、资金链高效互动。而电动船舶方面,亟需实现产业链上下游深层次的协同,构建电动船舶用能供给的产业链协同发展框架。6.3.3 优惠扶持政策亟需完善优惠扶持政策亟需完善(1)亟需完善金融扶持政策)亟需完善金融扶持政策 电动船舶配套基础设施建设缺乏完善的金融扶持政策。国家在关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见中提到有关绿色船舶的金融政策,但是尚未落实到内河充、换电配套基础设施建设领域。现有充、换电配套基础设施建设与电动船舶的推广缺乏完善的融资保障体系以及保险补偿政策。各大金融机构的金融政策也相对缺乏。国家开发银行、中小商业银行、政策性融资担保机构、保险公司和行业组织等都还没有提供对电动船舶充电、换电设施建设的融资服务。银行、其他保险机构也尚未出台针对电动船舶充电、换电配套基础建设投资方便捷优惠的信贷支持和保险服务。对比而言,目前我国电动汽车产业的金融扶持政策相对完善,涵盖汽车运维与充电设施建设方法。在汽车运维上,融资模式、保险服务模式与贷款服务模式发展已经相对成熟。融资上主要有预付款即保兑仓融资模式、应收账款融资模式以及私募股权、产业基金和融资租赁等其他方式。在保险服务方面,2021 年年底,中国保险行业协会发布了“中国保险行业协会新能源汽车商业保险专属条款的通知”,并且上线了新能源专属保险产品,纯电、混动、燃料电94 池车的新保及续保。在贷款方面,电动车贷款方式多样,有银行贷款、厂家贷款、第三方贷款,并且还有相关免息政策。在电动车基础设施建设方面,2022年国务院常务会议提出“大力推进新能源汽车充电桩建设,纳入政策性开发性金融工具支持范围”。中国建设银行花都分行针对新能源汽车充电站的实际融资困境,专门设计了“电桩融”专属贷款产品,给予充电站场一定额度的信用贷款,并以后续场站运营的收费权作为补充质押。而电动船舶配套基础设施建设缺乏完善的金融扶持体系与政府金融扶持政策。(2)碳交易政策有待进一步完善)碳交易政策有待进一步完善 电动船舶航行属于零碳无污染的特点在环境保护方面优势明显。国内电动船舶在船舶类型、电池容量上跻身世界前列。受电池容量的限制,电动船舶当前主要应用于客船、公务船的运营以及中短途、中小量的集装箱运输。因此,内河船舶电动化是实现“双碳”目标的重要途径。但是当前落实的内河绿色航运政策里,缺乏针对电动船舶的碳扶持政策。虽然长三角各省市的碳普惠体系已经初步建立,但是仍不够完善,没有明确的顶层设计、技术规范、操作规则、业务流程、平台对接等。同时,各参与主体的权利义务也没有得到明确规范,减排评估机制和低碳认证体系也有待建立。并且仍缺少针对电动船舶的碳减排政策,尚未将电动船舶充电、换电建设运营产生的碳减排量纳入温室气体自愿减排交易机制和碳普惠体系。此外,长三角各省市的碳普惠体系没有形成互联互通,因此不能做到优势互补、资源共享,也无法实现规则共建与信息共享。相较而言,电动车的碳减排政策相对完善,电动汽车碳减排试点项目广泛推行。2022 年北京成功落地了我国首个氢能碳减排项目,该项目通过“碳普惠”的方式完成碳核算和碳交易。2023 年 7 月 12 日,中海市新能源汽车公共数据采集与监测研究中心共同发布“建碳惠行”的试点项目。在基础设施方面,上海率先开发出电动汽车充电桩碳普惠项目。充电桩企业碳排放配额是指政府根据国家或地区的减排目标,企业可通过申请碳排放配额,获得一定数量的碳排放95 权利。企业可以用这些权利来弥补其自身的碳排放量,从而达到减排的目的。而电动船舶及其充电、换电设施在节能减排方面具有明显优势,却并无相关的碳减排政策出台,而各地政府也未将电动船舶及充电、换电设施纳入碳普惠体系。6.4 资源保障方面资源保障方面 6.4.1 亟需完善电力供应与保障亟需完善电力供应与保障 目前,区域内电力供应能力以及配套服务能力需要进一步完善。区域内的供电能力、用电需求以及未来用电需求未知,因此无法确定未来电动船舶推广后,区域电力服务水平是否可以满足电动船舶充能需求。同时,区域内缺乏电能储电与充电的能源供应服务机制与保障体系,难以保障充换电站电能的稳定、持续、安全供应。此外,存在电网的储电效率低,电池配送、存储、运输限制及物流配套基础设施布局问题,以及尚未结合未来电动船舶的推广需求,对各区域换电模式下的综合服务能力进行研判的问题。该问题在电动车推广过程中已经比较明显,某城市的电动汽车保有量超过百万辆后,按每辆车充电功率约 34kW 计,日最大充电负荷可达到 300 万400万 kW,相当于特大型城市夏季日最大负荷的 1/4 左右。结合我国城市配电网普遍负载率高、设备冗余不足的现状,必须通过配电网大规模改扩建才可满足电动汽车规模化发展的需要。因此,电动船规模化推广后,低压配电设施将面临极大的压力,保障电网可靠运行将面临较大挑战。同时,电动船的配电网需要大规模改扩建才可满足电动船规模化发展的需要。电网的建设往往投入巨大,且需要占用大量土地、通道资源,考虑到目前发达地区电力通道资源已极其紧张,作为一类全新用电负荷,未来电动船规模化发展带来的配电网扩容改造问题不容小视。此外,电动船未实现电池的集中充电、统一配送,因此也就难以实现电池的科学储存、合理充电、安全配送,从而不能对电池的安全与质量问题有效的管控,有效提升电池的循环使用寿命,也不利于电池的梯次利用和回96 收。6.4.2 配套用地保障亟需完善配套用地保障亟需完善 当前缺少面向公共服务的充、换电基础设施规划与布局。目前,公共服务充电站、换电站的可行选址地点一是有意愿推广电动船的大型企业的下属码头,二是有场地改扩建专用充(换)电泊位的水上服务区。对于码头而言,目前充电站建设主要为企业自主行为,缺乏主管机构的统一规划建设。由于码头空间资源限制,堆场、岸线资源相对紧缺,本身存在协调困难问题,缺乏有关充电、换电设施的用地规划。以上海浦江游览公司运营的电动船充电桩为例,建设过程由于设备、管线需要占用绿地、道路等资源,具体建设推进与协调较为困难,亟需针对充电桩建设的规划并对接各地的控制性详细规划,以此保障充电换电设施的顺利建设。此外,大部分的码头即便建立充电桩,规模也十分有限,难以支撑增长的电动船舶充电服务。此外,在船舶换电方面,尚未专门规划充、储电池存放场地。由于港口用地资源紧张以及缺乏危险品运营资质,在目前的多数码头的前期规划中,缺乏对电池存储用地的预留,也无法堆存充足的备用箱式电源。另一方面,水上服务区用地也难以满足充电、换电需求。根据前期规划,尚不具备布设充电站、换电站的空间和陆域条件。相较而言,电动车基础用地规划已经逐渐落地。上海市人民政府办公厅印发关于本市进一步推动充换电基础设施建设的实施意见,其中提到要加强设施布局统筹协调,一是推动全市充换电设施发展规划制定。结合上海新能源汽车产业发展规划、停车场站布局和智慧交通数字化转型,聚焦城市公共领域、住宅小区、公共服务机构、专用车辆换电等重点领域实际需求,运用大数据分析,提高布局合理性,制定全市充换电设施发展专项规划,全面推动城市、汽车、充换电设施协同发展。制定五大新城充换电设施专项规划,强化重点区域充换电基础设施更高标准建设布局。二是加快公共充换电网络布局。按照“先桩后车、适度超前,公用设施快充为主、慢充为辅,专用设施快慢并重”的原则,97 完善公共充换电设施布局,适应全市新能源汽车快速发展需求,分区明确设施规模和场站布局,超前布局、重点保障,优先满足新能源出租车等公共服务需求,有效保障本单位电动汽车充电需求,更好服务市民个性化应急补电需求。因此对于依赖于稀缺岸线资源的电动船舶充换电设施而言,电动船充换电的基础设施布局依赖于顶层设计的统一规划与合理布局。6.4.3 运营应急保障亟待完善运营应急保障亟待完善(1)亟待完善电动船舶运营过程中的应急保障措施)亟待完善电动船舶运营过程中的应急保障措施 目前,针对电动船的运营过程中缺乏应急保障措施有待完善。对于电动船舶而言,由于其航行环境的多变和客货载量的增加,其安全性要求更高,应急保障要求也应更高。其中,电动船锂电池缺乏细化完善的火灾处置方法。锂电池因热失控起火后的应急抢险措施与传统火灾不同,当温度继续升高到一定值时,反应便不可逆转,并发生更多的链式反应,气体和热逐渐累积,一旦内部压力超过电池的设计压力,电池会发生爆炸,破裂的碎片和泄漏的电解液遭遇着火源极易燃烧或爆炸。同时,电动船在设计时缺乏针对各种可能发生故障设计针对性的应急方案。作为全船唯一的动力源,在船舶航行和作业时,电池动力系统不仅要提供船舶航程所需的电力,还需要对保障船舶正常航行、船舶安全及冷藏货物所必需的设备供电。此外,电池动力船舶的设计尚未考虑船舶失电风险,忽视了电池信息获取,电池状态估计,在线故障诊断,电池组安全控制及预警,充电控制,电池舱热检测及管理等多个环节,缺少对于 BMS 的管控水平的优化,容易产生安全问题。相较而言,电动车的应急保障措施已经逐渐完善。例如工信部发布了2022 年汽车标准化工作要点,提到启动纯电动汽车动力电池安全相关标准修订工作,国内纯电动汽车或将全面普及动力电池热失控监测及灭火装置。此外应急保障技术发展也相对成熟。例如电动汽车极氪的技术团队根据自身业务属性使用了多种监控系统,例如阿里云应用监控 ARMS、阿里云日志服务 SLS、98 Zabbix、Prometheus、Grafana 和自定义告警集成等,形成了统一告警信息格式、告警等级定义和告警事件的统一管理。为应急事件提供了快速反映的措施保证。(2)充电、换电的安全应急保障亟待完善)充电、换电的安全应急保障亟待完善 电动船在充换电过程中均缺乏完善的应急保障。对于充电而言对于充电而言,由于动力电池容量大,在现有充电倍率下,充电时间较长。即便现在业界一些项目采用了高压充电、低压补电方式,对于大容量锂电池的电量补充(例如大部分集装箱船的电池),也需要较长的充电时间。在此基础上,受电芯一致性影响,如果充放电倍率(充放电电流除以电池容量)过大,将加速电池衰减并影响到电池的使用寿命,进而导致充电安全问题。此外,由于船舶充电时,岸上的充电桩需通过移动电缆与船上的充电接驳箱进行接插连接,虽然有充电枪及底座自带的通信协议(通常对充电电压、温度和电流等进行控制),但船舶的移动不能被明确禁止。由于箱式电源能量密度较高,作业过程中的振动及碰撞都有可能引发火灾。对于换电而言对于换电而言,码头备用电源的需求尚未分析确定,因此难以得到备用电源的存储管理方法,也就导致不能科学的选择备用电池的堆放及充电场地。面对这些问题,当前亟需针对性的应急预案。相较而言,电动汽车行业在充电、换电安全保障上,一方面通过设计 BMS 来实时监控电池健康和充电状态;另一方面是通过对故障案例的前沿模拟和分析,建立有效的诊断方案和预警模型。6.5 关键问题推进解决主体关键问题推进解决主体 结合上述关键问题分析,本节将各主要问题总结如表 4-1。通过表格的梳理,可以清晰看到在破解电动船推广难题,推进电动船快速发展的过程中,需要企业与政府的共同努力。一方面而言,围绕标准规范、运营管理、支持政策和资源保障方面,政府均亟需完善相关标准规范,并积极出台区域性可落地的发展指南。同时,积极完善区域电能供给的相关评估,并完善船舶充换电过程的应99 急保障,为电动船的大规模推广奠定基础。另一方面,企业也应积极顺应市场的发展趋势,探索充换电基础设施运营的商业模式及盈利方式,共同推进电动船的快速发展。100 表表6-1关键问题推进表关键问题推进表 存在的问题 对推广的重要性 解决难易程度 推进主体 标准规范 接口规范需完善 很重要 困难 中国船级社、海事局 配套基础设施建设标准需完善 很重要 简单 中国船级社、海事局 充换电作业标准规范需完善 很重要 简单 中国船级社、海事局 电动船员管理规范需完善 很重要 简单 海事局、交通运输部 电动船舶细分检验规范需完善 很重要 困难 中国船级社、海事局 水上运输监管制度亟需完善 很重要 简单 海事局、交通运输部 运营管理 配套基础设施项目回收期长 重要 困难 财政部、国网、第三方运营商、船公司 亟需探索完善充换电商业模式 重要 困难 交通运输部、财政部、国网、第三方运营商、船公司 支持政策 电动船舶补贴政策需进一步细化 重要 困难 发改、财政部、工信部、能源局、地方政府 充电、换电设施建设补贴需进一步完善 重要 简单 发改、财政部、工信部、能源局、地方政府 亟需全国性或区域性发展指南 很重要 困难 发改、海事局、交通运输部 亟需完善金融扶持政策 重要 困难 银行、保险、融资机构、工信部、财政部 碳交易政策有待进一步完善 重要 简单 发改、能源局、生态环境部、地方政府 资源保障 电网供电服务能力需详细评估 很重要 困难 发改委、工信部、国家电网 配套服务能力有待进一步加强 一般 简单 发改、财政部、工信部、能源局、地方政府 亟需充电、换电配套基础设施空间布局 很重要 困难 国家电网、工信部、发改委、海事局 电动船舶运营过程中的应急保障措施 很重要 困难 发改、海事、船公司、电池制造商、交通运输部、船级社 充电、换电的安全应急保障亟待完善 很重要 简单 发改、海事、船公司、电池制造商、交通运输部、船级社 101 第七章第七章 电动汽车配套基础设施发展过程的经验借鉴电动汽车配套基础设施发展过程的经验借鉴 7.1 电动汽车充换电配套基础设施发展现状电动汽车充换电配套基础设施发展现状 国内电动汽车市场从 2010 年起步,期间经历了 2010-2014 年示范区引起的快速起步期、2015-2016 年补贴政策及加速推广的爆发期、2017-2020 年补贴逐渐退坡、行业出清期。从 2021 年开始,国内电动汽车步入成长期的拐点,政府逐步减少对电动汽车的补贴,产业进入市场驱动阶段。未来随着智能化、电池技术的进一步升级、电动车产品价格的下探,消费者开始享受好产品带来的技术红利,产业将进入稳定成长阶段。在这一发展过程中,充电、换电等配套基础设施的建设对保障电动汽车的推广应用起到了关键作用,值得内河电动船舶参考借鉴。7.1.1 电动汽车充电、换电配套基础设施发展历程电动汽车充电、换电配套基础设施发展历程 我国换电站的发展历程可以分为萌芽期、整合期以及爆发期三个阶段,目前正处于爆发增长阶段。2006 年至 2011 年为萌芽阶段,该阶段产业特征为“换电为主、充电为辅”。由于换电模式效率高,有利于提高消费者对新能源汽车的接受度,尤其是“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”阶段,行业内更关注补能效率,换电模式成为主要补能模式。该阶段国家电网牵头,积极组织电动汽车充换电设施研发及实践工作,确定了“换电为主、插电为辅、集中充电、统一配送”的运营模式,并在浙江等地建立充换电站示范工程,在乘用车和公交车换电等领域形成了完整的换电技术体系,并进行市场验证。2012年至2018年为整合阶段,该阶段产业特征为“充电为主、换电为辅”。由于换电模式投入成本高、当前换电车辆少,并且兼容车型少等缺点,加上标准不完善、企业积极性低等因素,充电模式成为主要补能模式。政策方面,2012 年国务院印发节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020 年)确立充电102 为主的电动汽车发展方向。此后,示范城市充电设施建设的财政奖励等政策也相继发布。市场方面实现充电桩建设和运营规模化发展。2015 年国务院明确2020 年 480 万台充电桩的建设目标,民间资本开始大量涌入该行业,紧接着2016 年充电桩新国标实施,行业进入爆发式增长,2018 年充电桩建设达到历年最高增速。但部分“换电模式”支持者仍然不断探索,换电模式缓慢发展。2019 年至今为爆发阶段,该阶段产业特征为“充换电结合”。由于新能源汽车补贴逐步退坡,市场亟需降低整车成本,换电模式所支持的车电分离模式下,消费者购买裸车并租赁电池的商业模式重新成为市场关注热点。2019 年发改委等三部门发布推动重点消费品更新升级畅通资源循环利用实施方案(2019-2020年)鼓励企业研制充换电结合的新能源汽车产品。2020年充电桩被纳入新基建,迎来新的发展机遇,受到“充电桩下乡”等多项政策的支持,同时随着新能源汽车行业的发展充电桩已成社会刚需,因而保有量稳步增长。2021 年,工信部印发关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知纳入 13 个换电模式试点城市。换电运营商提高换电站换电效率及车型兼容性,使得换电模式在对补能效率敏感的商用车中快速发展。7.1.2 电动汽车充电配套基础设施发展现状电动汽车充电配套基础设施发展现状 截至 2022 年底,我国纯电动汽车保有量 724.5 万辆,占新能源汽车总量的81.27%,呈高速增长态势。全国充电配套基础设施规模达到 520 万台,其中公共充电配套基础设施增长约 65 万台,累计数量达到 180 万台;私人充电配套基础设施增长约 194万台,累计数量超过 340万台13。超过 40的公共充电装置是快速充电器(额定功率22kW),新能源汽车保有量与公共充电桩的车桩比约为 5:1。2023 年 1-5 月,充电配套基础设施增量为 114.7 万台,新能源汽车销量294.0 万辆,充电配套基础设施与新能源汽车继续快速增长。车桩增量比为 2.6:1,充电配套基础设施建设能够基本满足新能源汽车的快速发展。13 数据来源:国家能源局。103 根据国家能源局规划,2025 年充电配套基础设施将满足超过 2000 万辆电动汽车的充电需求。2022 年,国家发展改革委等部门发布了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,要求到 2025 年,充电配套基础设施满足超过 2000 万辆电动汽车和 60-80%的高速公路服务提供快速充电站的需求。近年来,电动汽车充电市场呈现需求增强、电气化程度提高、制造成本下降及多元化发展态势。电动车充电设备(Electric Vehicle Supply Equipment,EVSE)的大规模推出速度和规模使 2016 年至 2019 年间快速充电站充电器模块的制造成本降低了 67。目前各类充电桩运营企业 3000余家。电动汽车充电量持续增长,2022 年全年充电量超过 400 亿千瓦时,同比增长 85%以上。在技术层面,小功率交流充电桩是当前公共充电桩运营商布局的重点。由于小功率直流快充有利于车企降本以及整车轻量化,目前已有部分车企和桩企推出小功率直流快充解决方案。超快充能够有效解决提升充电效率,缩短补能时间,成为车企发力布局的重点领域。对外放电功能适用诸多应用场景,已逐渐成为新能源汽车的标配功能。7.1.3 电动汽车换电配套基础设施发展现状电动汽车换电配套基础设施发展现状 我国换电站的发展历程可分为萌芽期、整合期以及爆发期三个阶段。近年来,我国电动汽车换电站规模快速扩大,截至 2022 年底,全国共有 1973 座换电站(不含重卡换电站),业内预测2021-2025年新增换电站数量复合增速有望达 97%。绿电企业、石油企业、换电站运营服务商、整车企业、动力电池企业等在政策利好背景下加快换电站建设布局,国家电投、协鑫能科、中石化以及蔚来分别计划到 2025 年建设 4000、5000、5000、4000 座换电站。各 OEM(原始设备制造商)陆续开发换电车型并推进换电站建设。作为电动汽车重能量补充模式,电动汽车换电站建设也面临一系列问题:(1)电池投资高,换电模式一般采用电池租赁模式,给能源供给企业带104 来较大经济负担。(2)换电模式标准体系建设,不同厂商生产的电池和电动汽车等标准不一,对换电网络换电装置、充电装置提出更高的兼容性要求。(3)换电网络建设投资要求较高,其中集中型充电站用电用量较大,电池配送站需要密集布置以提高换电的便捷性,电池物流系统的建设和运行带来额外的成本。(4)在换电网络运营过程中,涉及到电池充电、电池调配、物流配送等诸多环节,而且各环节密切相关、相互牵制,涉及变量众多,其优化运行极为复杂。此外,由于电动汽车电能补充的随机性、无序性,直接影响换电网络中电池配送站的配置和运行,并导致电池物流系统的配置规模和调度计划的复杂程度骤增,进而增加了集中型充电站的配置和运行计划的制定难度,可能给多能源系统带来供能可靠性和供能质量的恶化、增加多能源系统运行优化控制难度等多方面的负面影响。7.2 电动车配套基础设施发展的经验借鉴电动车配套基础设施发展的经验借鉴 7.2.1 良好的顶层设计良好的顶层设计 国家政策引导优化,更加注重精细化管理、倾向性奖补和安全监管,加快提升服务保障能力。2015 年以来,国家出台多项新能源汽车充电桩相关政策,覆盖范围包括补贴、配套基础设施、宏观统筹、技术研发等多个方面,形成较完整的政策框架体系,表 5-1 为部分相关政策措施。2020 年 5 月国务院发布2020 年政府工作报告,将充电配套基础设施正式被纳入七大“新基建”产业之一,在稳增长主线下,加速其建设节奏。2022 年 1 月,国家发展改革委、国家能源局等联合印发国家发展改革委等部门关于进一步提升电动汽车充电配套基础设施服务保障能力的实施意见,提出鼓励推广智能有序充电,加快车网互动技术创新、实验测试与标准化体系建设,鼓励新技术新模式发展,明确要求形成适度超前、布局均衡、智能高效105 的充电配套基础设施体系。2023 年 6 月,关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见提出,到 2030 年,基本建成覆盖广泛、规模适度、结构合理、功能完善的高质量充电配套基础设施体系,有力支撑新能源汽车产业发展,有效满足人民群众出行充电需求。表 5-1 电动汽车充换电配套基础设施政策(选摘)出台年份出台年份 政策名称政策名称 印发部门 2016 电动汽车充电基础设施发展指南 国家发改委、国家能源局等 2016 关于“十三五”新能源汽车充电设施奖励政策及加强新能源汽车推广应用的通知 财政部等 2016 电动汽车充电基础设施接口新国标实施方案 国家发改委、国家能源局等 2016 关于统筹加快推进停车场与充电基础设施一体化建设的通知 国家发改委等 2018 关于引发的通知 国家发改委、国家能源局等 2022 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 国家发改委、国家能源局等 2023 关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见 国务院办公厅 7.2.2 强有力的政府推动强有力的政府推动 在良好的顶层设计下,电动汽车充电、换电配套基础设施行业的技术与标准更加先进,市场趋向良性运营,通过更多创新驱动高质量发展。初期由于新能源汽车发展路线尚不明确,充电配套基础设施建设方面各利益主体存在博弈,106 充电与换电模式为争议焦点。在此期间充电站建设工作主要由国家电网承担,未允许社会资本准入。该阶段由于新能源汽车刚普及,充电配套基础设施保有量较低。2014 年国家电网宣布全面放开分布式电源并网工程与电动汽车充换电设施市场,民间资本介入,充电桩保有量大量增加。2020 年国家层面出台政策,将充电设施纳入新基建,在设施规模、充换电技术、标准体系、产业生态等方面取得显著成效。7.2.3 不断演进的商业模式不断演进的商业模式 电动汽车充电、换电基础设施领域的市场关注度较高,商业模式多样,盈利方式丰富。随着各项政策出台,国家重视程度加大,资本市场关注度从起初的能源公司、电力公司等到金融、互联网、投资等行业,初步形成“互联网 充电”产业生态,充电桩的应用场景丰富,充电和出行服务联系紧密。我国电动汽车充换电基础设施建设呈现参与主体多样化,市场领域更加细分,和收入来源多渠道化等趋势。目前主流商业模式为运营商主导、车企主导、第三方充电服务平台主导。运营商主导模式为现阶段市场主要运营模式,收入来源较单一,当前由少量头部运营商主导这一模式下的充电桩市场。车企主导模式主要适用于较为成熟的电动汽车企业当中,用于给车主提供更优质的充电体验,对资金和用户数量有较高要求,主要有车企自建桩与合作建桩两种建设方案。在第三方充电服务平台主导模式下,充电平台一般不直接参与充电桩的投资建设,通过自身资源整合能力将各大运营商的充电桩接入自家 SaaS 平台,以智能管理为依托提供商业价值,多为轻资产运营。随着充换电基础设施市场良性运作和逐步成熟,充换电基础设施建设运营主体由以运营商为主导逐渐转变为运营商主导、多主体参与、多方合作的产业推进模式。由原来笼统的公共和专用领域逐渐细分为以车型结构为服务对象的多领域市场结构,同时部分区域根据当地政策扶持重点以及车辆运行模式又进一步细分市场结构,如出租网约的换电领域、充电领域等。由原来单一充电服务费模式逐渐向设备运维服务模式、代运营分成107 模式、大数据价值挖掘模式、站点增值服务拓展模式等演变。7.2.4 不断完善的标准规范体系不断完善的标准规范体系 经过多年发展,电动汽车充电设施标准体系初步建成,并正在指标细化、新型技术、消防安全、运营管理、碳足迹等方面完善标准规范。目前我国有关充换电配套基础设施的国家标准、行业标准、地方标准以及企业标准主要涵盖了充换电设备技术条件、充电接口及通信协议、充电计量装置、充换电站布局建设等各个方面,明确了充电设施安全的基本要求,为设施安全奠定了基础。目前新能源汽车配套基础设施行业已有硬件的国标和协议性的国标,在北京、上海、山东、贵州、天津、吉林等地推出地方标准,对电动汽车充电配套基础设施的规划设计、通用技术、施工验收、运营管理、消防安全、应急防雷等做出规范。同时,根据行业发展与市场需求,国家及地方正积极推进充电接口互操作性检测、充电服务平台间数据交换等标准的制修订工作,实现充电标准统一。开展充电设施设置场所消防等安全技术措施研究,及时制修订相关标准。完善充电配套基础设施计量、计费、结算等运营服务管理规范。制修订充电设施关键设备及关键元器件标准,增加设备智能化、放电功能、能效指标等要求;制定充电设备全生命周期碳足迹计算标准;完善材料的回收制度和标准;制定充电服务身份认证标准、互动电量认证标准;完善车网互动系列标准,制定充电服务与电网通信协议标准;制定国家充换电项目建设规范,强化安全约束。7.2.5 不断完善的应急保障体系不断完善的应急保障体系 电动汽车的车用电池运输的应用场景一般为换电站,通过建设换电安防系统、消防系统、紧急预案、消防预案、防汛预案等,全方位布设电动汽车充换电站应急保障体系。构建广域面向企业、配电网实时测控的行业运中心,实现大规模用户充换电站接入,实施高可靠性的远程实施集中监控与运行管理,实108 现企业精细化站端安全系统管理,实现充换电站安全防护、预设告警、一线采集与一线快速响应的成熟系统。设立安防系统下的安全责任管理制度,保障充换电站内人员、车辆、电站及电池设备的安全。通过系统动态数据联动,对接站内消防设施实施精准确认问题。分场景制定不同现场应急处置预案,针对人身伤亡事故、火灾爆炸事故、触电事故、突发恶劣天气及相应注意事项制定具体规则和标准流程。通过在电池储运各环节通过在运输过程设置轨迹监控、烟雾报警、温度预警等,做好过程风险预测。通过提高高抗震电池性能、动态视觉识别、大功率浮动连接等换电功能。配备数字化智能化服务,提供电动车辆、电池银行、充换电站三位一体的云监控调度平台服务,支持移动端电价预览、路径导航、扫码换电、在线结算等功能。109 第八章第八章 发展目标与思路发展目标与思路 8.1 发展目标发展目标 推动形成内河电动船舶发展顶层设计方案,争取突破制约电动船舶发展的政策与制度瓶颈,完善电动船舶相关标准和法规体系,形成布局合理、功能健全的内河电动船舶配套基础设施,打造一批长三角电动船舶示范航线和示范基地,催生一批电动船舶突破性关键技术,带动电动船舶相关产业高质量发展。具体发展目标如下。8.1.1 近期目标近期目标 到到2025年,年,推动出台长三角内河电动船舶发展支持政策,构建电动船舶发展协调工作机制,形成良性的电动船舶及配套基础设施建设与运营激励机制,突破当前制约电动船舶发展的若干制度性障碍。完善船舶应用电池动力规范,形成船、岸协调统一的技术标准与法规体系。打造若干条电动船试点示范航线,配套建设充电桩约 100 套,其中,上海新建充电桩 8 套,江苏新建充电桩 25 套,浙江新建充电桩 46 套,安徽新建充电桩 19 套;换电站配套箱式电源约 120组左右,其中,上海配套箱式电源 12组,江苏配套箱式电源 60组,浙江配套箱式电源 16 组,安徽配套箱式电源 32 组。8.1.2 中期目标中期目标 到到2030年,年,长三角新建客船、公务船、集装箱船等船型电动化试点稳步推进,制定并完善电动船舶监管与应急保障制度,电动船舶充电、换电及相关技术标准持续完善,制定箱式电源运输、堆放、装卸、检查等操作标准与规范。完成长三角内河电动船舶充电、换电配套基础设施布局研究,推动三省一市出台政策,支持开展电动船舶充电、换电配套基础设施建设,配套建设充电桩约500 套,其中,上海新建充电桩 49 套,江苏新建充电桩 147 套,浙江新建充电110 桩 228套,安徽新建充电桩 105套;换电站配套箱式电源约 150组,其中,上海配套箱式电源 32 组,江苏配套箱式电源 64 组,浙江配套箱式电源 16 组,安徽配套箱式电源 32 组。8.1.3 远期目标远期目标 到到2035年,年,长三角内河船舶电动化取得显著成效,老旧船舶更新速度加快,新建公务船、客船、集装箱船电动化比例显著提高,电动船舶产业稳步发展,产业规模效应初步显现,电动船舶建造与使用成本稳步下降,电动船舶优势得到充分发挥。电动船舶及其充电、换电设施的相关标准、法规体系进一步完善。配套建设充电桩约 1000 套,其中,上海新建充电桩 102 套,江苏新建充电桩313 套,浙江新建充电桩 453 套,安徽新建充电桩 242 套;换电站配套箱式电源约 200组,其中,上海配套箱式电源 64组,江苏配套箱式电源 72组,浙江配套箱式电源 20 组,安徽配套箱式电源 32 组。长三角内河沿线充电、换电等相关配套体系基本形成,电动船舶安全监管与应急保障水平进一步提升,电动船舶充电、换电作业安全、便捷、高效。8.2 基本思路基本思路 充电设施建设发展方面。充电设施建设发展方面。三省一市根据各地电动客船、电动公务船等电动船运营主体的充电设施建设需求,提供多方位支持。在用地方面,加快用地审批和工程建设审批效率,支持电动船运营主体在自有码头新建、改建充电设施。在电力保障方面,积极响应电动船运营主体面临的用电需求和面临问题,协调能源、电力、交通等部门或单位予以妥善解决。在财政支持方面,依据充电设施的充电功率、充电桩套数等指标,给予一定比例的资金补贴。在公共充电设施建设方面,结合各地水上服务区、公共码头空间资源情况,推进公共充电设施建设。积极推动电动船充电技术规范和设施工程技术标准制定,推动电动船充电操作、应急保障规范制定。111 换电设施建设发展方面。换电设施建设发展方面。配合电动集装箱船发展需求,基于电动集装箱航线特征和运营特点,建立三省一市换电设施规划建设协调机制,开展三省一市公共换电站科学布局规划。在用地方面,摸清长三角内河水上服务区、公共码头和岸线其他空间资源,论证新建、改造公共换电设施的可行性,支持港口企业利用自有码头建设换电站或与电动集装箱船运营企业、电力企业等合作建设换电站,提高用地审批和工程建设审批效率。在电力保障方面,协调能源、电力、交通等部门,满足换电站大功率电力需求。在财政支持方面,针对换电站投资成本高等特点,根据换电站规模给予一定比例的资金补贴。推动换电技术规范和换电站设施工程技术标准制定,推动换电操作、应急保障规范制定。112 第九章第九章 对策建议对策建议 9.1 建立并完善内河电动船舶充电、换电标准规范建立并完善内河电动船舶充电、换电标准规范 完善的充电、换电设施是电动船有效开展运营的基础,充电站、换电站造价昂贵,建设投入大,一旦建成,后期改建或技术调整难度大、成本高。我国内河电动船规模化发展初期,建立完善的充电、换电标准体系,能够起到良好的规范作用,防止出现诸如由于充电、换电技术不统一带来的设备不通用、重复投资及资源浪费等问题。建议内河航运主管部门尽快组织协调相关部门研究出台电动船充电、换电标准,支持内河电动船健康发展。9.1.1 建立充电、换电标准规范体系建立充电、换电标准规范体系(1)建立内河电动船舶充电、换电技术规范)建立内河电动船舶充电、换电技术规范 建议由交通运输部牵头,组织长三角内河航运主管部门、能源管理部门、电网公司、船级社、船舶设计院、电池生产商等部门和企业,参考电动汽车充电、换电技术标准发展经验,借鉴电动汽车充电系统相关标准,如电动汽车传导充电系统(GB/T 18487.1-2015)、电动汽车传导充电用连接装置(GB/T 20234.1-2015)、电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议(GB/T 27930-2015)、电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试(GBT 34658-2017)等,结合电动客船、电动公务船充电要求,如大水位落差补偿/潮汐补偿、电缆管理等,编制电动船舶充电系统、充电电力、充电接口标准,解决电动船舶充电系统与设备缺乏统一标准等问题。在换电方面,电动船舶换电行业发展的内在驱动力在于箱式电源的标准化,只有在标准化的前提下才能带来更多的换电需求,支撑换电站规模化发展。在CCS船舶应用电池动力规范第7章“船舶应用箱式电源的补充规定”的基础上,借鉴电动汽车换电安全要求(GB/T 40032-2021),制定电动集装箱船换电113 系统标准,细化应用箱式电源电动船舶的换电操作试验,细化箱式电源的振动与冲击试验、接口形式、关键部件的机械与电气寿命、船上使用、岸基吊装更换、陆上转运、换电场站充电、存放等内容,解决不同生产商生产的箱式电源在兼容性与安全性等方面的主要问题。(2)建立充电、换电设施工程技术标准)建立充电、换电设施工程技术标准 内河电动船舶充电系统的陆域部分主要包括进线电源电缆、变配电、出线电缆、岸基船舶充电接电箱等部分,借鉴码头船舶岸电设施工程技术标准(GB/T 51305-2018)、电动汽车充电站设计规范(GB 50966-2014)建立充电设施工程技术标准,对充电设施的总体布置、供电系统、配电方式、供电方式(普充、快充和超充)、充电系统设计、监控系统等进行规范,解决新建、改建和扩建的电动船舶充电设施面临的标准缺失等问题。建议由交通运输部牵头,组织长三角内河航运主管部门、能源管理部门、电网公司、船级社、船舶设计院、电池生产商等部门和企业,形成长三角一体化的换电场站与设施工程技术标准,借鉴电动汽车充换电设施工程施工和竣工验收规范标准(暂行)(NB/T 33004-2020),对换电设施选址、总体布置、功能布局、吊装设施等内容进行规范,对换电站新建、扩建和改建中的供电系统、充电系统、电池更换系统、监控系统、土建及其他配套基础设施的工程施工和竣工验收进行规范,明确换电站竣工验收的申请资料和技术文件,细化换电站的技术要求、通用流程、快换装置、通信协议、锁止机构、数据管理、试验规则和安全防护等内容,解决电动船舶换电设施技术标准和施工标准缺乏等问题。9.1.2 细化内河电动船舶设计、建造与检验规范细化内河电动船舶设计、建造与检验规范(1)完善设计、建造与检验的技术细则)完善设计、建造与检验的技术细则 交通运输部海事局发布的电池动力船舶检查指南对国内航行海船法114 定检验技术规则(2022 年修改通报)中“船舶使用锂离子动力电池的附加要求”、内河船舶法定检验技术规则 2019中“应用磷酸铁锂电池船舶的特殊要求”,以及沿海小型船舶检验技术规则(2016)、内河小型船舶检验技术规则(2016)、公务船技术规则(2020)等技术法规中涉及电池动力的部分内容进行了梳理,融入了电动船原理研究和检查实践经验,对电动船检查和安全监督提供了有效指导。CCS 通过对纯电池动力船舶检验指南(2019)使用反馈情况和行业新技术及实船应用案例分析结合,出台了船舶应用电池动力规范,有效指导了我国内河电动船设计、建造与检验。由于电动船行业正处于快速发展阶段,新技术、新场景、新模式不断涌现,对相关标准规范的更新换代提出了更高要求。建议交通运输部海事局、CCS 等相关部门在钢质内河船建造规范、内河小型船舶检验技术规则、电池动力船舶检查指南、船舶应用电池动力规范等标准、规范的基础上,细化高压箱(柜)系统、高压箱(柜)布置、锂电池系统、操作手册等相关图纸资料的送审和检验技术要求,细化直流配电板、电动机等设备的持证要求,细化蓄电池容量系数的取值和电池系统放电倍率设定的要求,明确电池管理系统(BMS)供电电源的低压报警等要求,细化直流配电系统的控制、监测、保护(短路和过载保护)措施及指示灯等重要配置要求,对内河电动船舶的设计、建造和检验提供更加全面的指导。(2)针对船长小于)针对船长小于20m的船舶电动化需求,出台有针对性的设计、建造的船舶电动化需求,出台有针对性的设计、建造与检验规范与检验规范 船长小于 20m 的内河船舶船型多样、数量可观,由于船长较短,对动力电池容量需求较小,电动化成本较低,电动化需求较大。例如,上海黄浦江、苏州河等内河保洁船,目前均采用柴油机作为动力,噪声、污染较为严重,船舶运营方有较强的电动化意愿。然而,对于船长小于 20 米的内河小型纯电池动力船舶,因其船舶尺度较小、布置空间受限,内河小型船舶检验技术规则在115 纯电池动力船舶方面技术要求较为粗线条,在设计、建造与检验时存在诸多不明确处;而 CCS船舶应用电池动力规范在对动力电池和电池舱的空间布置方面较少考虑小船的实际情况,导致船长小于 20m 的电动船舶难以满足 CCS 规范要求。建议借鉴浙江成功探索,在浙江省船舶检验中心2023出台的内河纯电池动力船舶检验指南(ZJ)的地方性检验指南的基础上,进一步完善船长小于20m 的电动船舶检验规范,并将其推广至长三角乃至全国,指导船长小于 20m的内河电动船舶检验。9.1.3 完善内河电动船舶最低安全配员标准完善内河电动船舶最低安全配员标准(1)调整内河电动船舶最低安全配员一般标准)调整内河电动船舶最低安全配员一般标准 我国内河船舶最低安全配员标准按照主机总功率或船舶总吨对轮机部进行配员,例如,对主机总功率在 500 千瓦及以上的内河一般船舶(指除客船类、液货船类之外的船舶),规定轮机长1人、大管轮或二管轮或三管轮1人;对客船类船舶,主机总功率在 500 千瓦及以上需配轮机长 1 人、大管轮或二管轮或三管轮 1 人、普通船员 1 人。部分省级地方海事局、直属海事局辖区也有相应的最低安全标准,例如,上海地区有未满总吨位 600 内河公务船最低安全配员标准,浙江省有内河小型船舶最低安全配员标准,但均以主机功率或船舶总吨对轮机部进行配员。纯电动船舶无柴油机主机,用于推进的电动机功率与内河船舶最低安全配员标准中的柴油机主机功率不能等效对照,若按照内河船舶最低安全配员标准进行配员,会出现配员与船舶安全航行不适情况。对纯电动船舶,建议综合考虑动力电池容量、船舶总吨、船长、推进电机功率、航行时间等因素,制定科学合理的最低安全标准。例如,对内河一般电动船舶,可出台以动力电池容量为主要标准、以总吨为辅助参考的最低安全配员标准;对内河电动客船,可出台以动力电池容量为主要标准、以载客量或船116 长为辅助参考的最低安全配员标准。(2)调整内河电动船舶轮机部配员)调整内河电动船舶轮机部配员 传统柴油机动力内河船舶的轮机员虽然掌握诸如船电管理操作基础知识、船用马达基础知识、电路识图和船电自动化等部分电气知识,但与管理电动船舶动力电池、电机和电控所要求具备的知识技能相比仍有明显不足。内河船员考试中的轮机专业考试科目仍以传统船舶动力装置、轮机管理、轮机基础和实际操作为主,较少涉及船舶电气、电机控制、动力电池管理等相关科目,在电动船舶航行过程中遇到实际问题,较难发挥专业技能。电动船舶无柴油机主机和复杂机械装置,轮机部可调整为电机部,调整对轮机长、大管轮、二管轮、三管轮和轮机员的任职要求,调整内河船员轮机专业考试科目和培训体系,或将轮机员调整为电子电气员,调整电子电气员适任考试要求和培训体系,增加对电动船充换电作业、电池安全管理等方面的技能培训考核,解决当前内河电动船舶轮机部配员与实际需求不匹配现象。9.2 强化充电、换电设施建设运营激励手段应用强化充电、换电设施建设运营激励手段应用 电动船充电、换电设施处于建设起步阶段,投资模式较为单一,盈利方式不够丰富,目前投入使用的充电设施大多数为企业自建自用,未形成成熟的成本回收模式,尚未产生类似电动汽车领域充换电设施的规模效应。电动船充电、换电设施建设初期投资成本高,外电接入扩容、电力设备设施、换电站的备用箱式电源、场地改造等投入较高,因此,电动船充电、换电设施建设需要政府、社会等多方面资源倾斜。9.2.1 加强充电、换电设施建设与运营财政支持与用地保障加强充电、换电设施建设与运营财政支持与用地保障(1)强化财政支持)强化财政支持 在充电设施建设方面,由于采用充电方式的船舶较多在本地运营,建议长117 三角三省一市结合各地电动船舶结构特点,将电动客船、电动公务船等船舶的充电设施建设纳入节能减排专项资金或其他财政支持,按照充电设施的功率大小,对设备购置、设施建设提供一定比例补贴,解决当前充电设施建设成本高企、运营主体建设积极性不高等问题。在换电设施建设方面,由于采用换电方式的船舶多在长三角区域内跨地市运营,建议三省一市在上海组合港等部门协调,联合交通运输部门、自然资源部门、水利部门、海事部门等相关单位,出台长三角内河电动船舶换电站建设实施方案,积极争取国家财政资金支持电动船舶换电站建设,三省一市针对管辖区域内的换电设施,基于建设规模给予配套财政资金支持。强化电动船舶充电和箱式电源用电补贴措施。电动船用电价格直接影响使用经济性,电价高低直接关系到航运公司能否维持正常运营。现行充电价格过高,1 元/kWh 已经是较低的电价,部分电动船用电价格甚至超过了 2 元/kWh,直接拉升了运营成本,导致电动船运营成本甚至高于柴油船。建议电动船充电电价参照岸电用电价格,在现有岸电用电财政补贴基础上,进一步完善电动船舶用电补贴政策,出台电动船舶用电补贴标准,鼓励运营主体使用电动船舶,发挥电动船舶运营成本优势和减排降碳优势。(2)完善电力与用地保障)完善电力与用地保障 电动船充电功率需求大,充电、换电设施建设不可避免面临电力扩容问题,发展改革、能源部门应支持电网企业提升电动船充电设施建设过程中的“获得电力”服务水平,加强配套电网建设,做好电网规划与电动船舶充电、换电设施规划的衔接,预留高压、大功率充电、换电保障能力,为电动船舶充电、换电运营企业提供契约式服务,解决充电、换电需求与电力供应的匹配问题。推动电力供应商推广应用新型输电网络和技术,推动电力供应商高效落实电动船舶换电设施的电力扩容,解决电动船舶发展带来的用电需求不断增加问题。此外,针对长三角内河航道岸线资源紧张、码头作业能力饱和等问题,建118 议内河航运主管部门、自然资源部门组织电力等部门,开展充电、换电设施选址可行性研究,加强对充电、换电设施配套建设用地、廊道空间等资源的保障力度,支持有条件的内河港口码头、水上服务区提供充电、换电站场地资源,鼓励港口、航运企业或其他相关主体在港口、码头建设换电站,加大工程建设协调推进力度,提高充电、换电站在用地审批、施工建设审批等审批环节的效率。强化电动船舶充电、换电技术创新,推进无线充电、自动无人充电等新技术研发,支持发展水上换电站和专用换电船,探索构建水上专业换电船运输系统,构建由水上专业换电船、换电站共同组成的长三角内河换电系统。9.2.2 强化金融工具支持强化金融工具支持(1)构建市场化多元融资体系)构建市场化多元融资体系 在长三角三省一市绿色金融政策基础上,进一步拓展对电动船舶的金融支持。引导国家开发银行、中小商业银行、政策性融资担保机构、保险公司和行业组织等增加对电动船舶充电、换电设施建设的融资服务支持,为电动船舶充电、换电设施建设提供金融服务,构建市场化多元融资体系。加大绿色信贷和保险资金支持力度,鼓励银行、保险机构对接电动船舶充电、换电建设投资方,提供便捷优惠的信贷支持和保险服务。支持地方法人金融机构发行绿色金融债券,募集资金专项用于发放电动船舶充电、换电设施建设项目贷款。争取碳减排专项货币政策工具落地并在电动船舶领域展开应用,将金融机构的碳足迹与再贷款再贴现等政策工具的使用挂钩,鼓励金融机构将更多金融资源投向电动船舶相关应用等低碳、减碳领域。(2)纳入碳减排普惠项目)纳入碳减排普惠项目 借鉴中国核证自愿减排量(CCER)机制和上海市碳普惠机制建设工作方案的碳普惠体系设计,考虑将电动船舶充电、换电建设运营产生的碳减排119 量纳入温室气体自愿减排交易机制和上海碳普惠体系,促进完善碳普惠制度和平台,适时向长三角及长三角以外地区拓展,以电动船舶充电、换电设施建设运营项目带动长三角碳普惠政策体系互联互通。9.2.3 支持商业模式创新支持商业模式创新(1)支持充电设施运营方向社会开放服务)支持充电设施运营方向社会开放服务 长三角已有充电设施基本建设在电动船舶运营方的自有码头,为自有电动船舶提供充电服务,限于充电设施的服务能力,极少面向社会开放。随着电动船舶数量的增长,充电设施运营企业可以充分利用码头的充电设施资源,为社会提供电动船舶充电服务,通过收取充电服务费获取收益,此外,可提供以大数据挖掘为基础的增值服务,提高单桩利用率,不断完善运营模式。同时,整合水上服务区、公共港口码头等公共资源,通过政府与社会资本合作等方式培育市场主体,引入社会资本建设运营充电配套基础设施和智能服务平台,利用融资租赁、特许经营权质押等融资模式,借鉴合同能源管理等业务模式,推进商业模式创新。(2)探索充电、换电设施盈利模式)探索充电、换电设施盈利模式 无论是充电站或者换电站,其投资新建的成本都非常高,靠企业自身对于部分企业资金压力过大。例如,对于新建充电站而言,其成本除了充电设备以外,还包括了场地、电网扩容等。投资建设 4 个 400kW 的充电桩,总容量1600kW 的充电站成本在 860 万以上(上海轮渡提供数据),单位 kW 的成本在5000 元左右(超充电站的成本则更高)。而换电站的成本相对则更高,其成本除了上述的成本外,配置的箱式电源的固定成本很高(往往一个 1500kwh 箱式电池的成本投入就达到 300 万以上)。为此,为满足电动船舶的高效运营,需设计多种不同的商业模式:船电一体化商业模式:船电一体化指船舶本身与电池组为一体,在实际运120 营过程中不进行更换(除维修维护以外)。船电一体化商业模式适用于运营主体规模较大的、运行范围相对固定、且充电时间相对充裕的客船,如轮渡船、公务船等。然而,其船舶制造过程中所需的成本相对较高,且往往投资自建充电桩,对企业资金投入要求较高。电动船运营企业可通过提高运输价格等方式覆盖船舶投资和充电桩投资产生的额外成本。例如,电动观光船、游览船、轮渡船等客船可适当提高票价,游客通常也愿意为电动船带来的静谧、舒适体验买单。船电分离商业模式:船电分离是指船舶和电池在制造或运营过程中不是一一对应的,船舶可以匹配电池银行中的适配电池组。在此模式下,船东在船舶制造阶段即可不配置电池组,大大降低了电动船的制造成本。港口、地方政府、电厂、或者其他企业可以单独或者联合组建电池银行,并提供换电服务(船东自身也可以参与),收益共享、风险共担,非常适合在船舶电动化的推广和发展初期进行应用。当前,如何进行更深入的协同机制和利益共享机制也是该模式下需要考虑的一个重要方面。(3)支持第三方专业换电服务发展)支持第三方专业换电服务发展 换电模式成本高,投资大,企业要面对较高的财务压力,目前换电行业运营商倾向于通过自研,采用规模化的运营场景,实现换电设备降本,然而由于其重资产的特性,在电池和土地等方面,换电站所需的最低初始投资额依旧庞大。借鉴电动汽车领域的发展经验,支持“船电分离”、电池租赁模式发展,鼓励港口、电力供应部门、航运企业、船舶建造商、电池制造商、电动船舶服务商及其他专业服务商成立动力电池第三方运营平台公司,鼓励第三方投资主体参与换电站建设,支持专业第三方动力电池换电服务商开展船舶动力电池租赁,探索动力电池的运维、管理、服务模式,探索动力电池共享模式,培育动力电池租赁市场。9.3 优化我国内河电动船发展政策环境优化我国内河电动船发展政策环境 121 我内河电动船行业呈现出“自下而上”的发展模式,电动船运营成本低等优势得到了市场的认可,电动船的发展也由市场艰难推动,政策层面对电动船的发展路径不清晰,仍持观望或被动适应态度,政策环境不够明朗,间接制约了电动船行业发展速度。尽管交通运输部长航局和部分地方政府开展了长江干线航道和其他内河航道的船舶电动化推广应用政策研究,但距离政策落地还有很长一段路要走,政策覆盖面也较为有限。建议长三角加强电动船政策研究和政策出台力度,尽快出台区域内电动船发展规划和实施细则,推动电动船及充电、换电配套设施在区域内快速发展。9.3.1 加强电动船及其充电、换电配套基础设施发展顶层政策设计加强电动船及其充电、换电配套基础设施发展顶层政策设计(1)研究出台电动船舶充电、换电配套基础设施发展指南)研究出台电动船舶充电、换电配套基础设施发展指南 可参考借鉴电动汽车发展经验,争取由长三角一体化发展领导小组组织牵头,将电动船充电、换电配套设施建设纳入长三角能源规划或生态环境保护规划,出台电动船舶及配套基础设施发展方案和年度工作任务清单,明确发展思路与发展路径,提出因地制宜的分阶段建设目标、布局方案、重点任务和政策举措,确定示范推广区域,划分内河航运“绿色走廊”,明确充电、换电设施配建要求,将电动船舶充电、换电设施纳入港口码头规划,明确充电、换电设施建设目标和重点建设区域,明确港口、码头预留充电、换电设施建设条件的要求和比例,完成顶层设计。(2)研究出台长三角电动船舶充电、换电配套基础设施布局规划)研究出台长三角电动船舶充电、换电配套基础设施布局规划 客观评价长三角电动船舶充电、换电配套基础设施现状资源,摸清长三角内河航道现有各类水上服务区、公共码头等公共资源,评估新建充电、换电配套基础设施的空间资源,深入调研长三角内河电动船相关的部门、企业、科研机构及试点项目,从政策、技术、市场、管理、保障等层面,摸清电动船舶和电动船舶配套基础设施在建设、运营、监管、应急保障等方面的现状与问题,122 提出规划选址方案,明确重点实施航段。结合国家相关政策与地方发展实际,在长三角范围内进行充电、换电配套基础设施体系布局,提出发展目标,明确发展思路,以客船、公务船等公共服务领域的充电配套基础设施建设以及集装箱船换电配套基础设施建设为突破点,带动长三角内河充电、换电网络建设。构建充电、换电配套基础设施信息服务平台,统一信息交换协议,整合长三角不同企业、不同城市的充电、换电服务平台信息资源,为制定实施财政、监管等政策提供支撑。9.3.2 构建区域性电动船及充电、换电设施建设推进工作机制构建区域性电动船及充电、换电设施建设推进工作机制(1)构建长三角协调推进机制)构建长三角协调推进机制 长三角内河与长江干线所属主管部门不同,三省一市的长江干线由长航局管辖,内河则分别由三省一市港航管理部门管辖。总体来看,三省一市缺乏统一的内河航运管理机构。建议结合长三角内河船舶跨区运营特点,发挥上海组合港管委会协调、研究、落实的职能,统筹协调三省一市内河交通管理部门、船级社、航运企业、内河港口等与电动船舶相关的职能部门与企事业单位,构建充电、换电配套基础设施建设推进工作机制,为凝聚三省一市各相关单位的共识和横向整合电动船舶发展资源提供组织平台和制度保障,在充电、换电设施布局、电价优惠、示范航线等方面形成政策协同,为内河电动船舶政策实施赋权增能。在政策制定层面,可加强内河电动船舶配套基础设施专题研究,推动出台建设规划,协调制定具体配套实施意见。在统筹实施方面,采用协商联动机制,以召开会议的形式,协商达成工作目标和实施举措共识,推动出台统一的电动船舶充电、换电设施标准与规范,推动相关工作项目落实。(2)增强地方政府推动电动船充电、换电基础设施布局建设的积极性)增强地方政府推动电动船充电、换电基础设施布局建设的积极性 当前,电动船舶发展缺乏顶层设计,各地地方政府瞄准电动船舶在内河航运领域的优势特征,积极开展了内河船舶电动化的探索与应用。在缺乏全国性和区域性电动船舶发展方案的情况下,三省一市地方政府可先行开展布局,承123 担起统筹推进充电、换电配套基础设施发展的主体责任,将充电、换电配套基础设施建设管理作为政府专项管理内容,建立由港航、发展改革、能源部门牵头,其他部门紧密配合的协同推进机制,明确职责分工,完善配套政策,研究出台各地电动船舶充电、换电配套基础设施专项规划,制定出台充电、换电配套基础设施建设运营管理办法,做好组织实施。9.3.3 建立与电动船发展相适应的监管政策建立与电动船发展相适应的监管政策(1)突破箱式电源监管限制)突破箱式电源监管限制 在箱式电源运输监管方面,根据现行规定,交付船舶载运的大宗包装的锂电池、电池组以及设备中的电池和电池组应当为未经使用的新电池,按国际海运危险货物规则中的九类危险货物对待,交付运输时其荷电状态不得超过30%,箱式电源的存储、装卸、运输等作业受到一定的限制,需要特定的经营资质,满足港口经营管理规定规定的经营许可及其他附带条件。上述监管规定直接阻碍了采用换电模式电动船舶的发展,目前产业界有提出采用换电式运输船水上换电作业等解决方案,都不能从根本上解决箱式电源运输监管的核心问题。建议加快开展箱式电源充电、运输、堆放、装卸等使用全过程的安全风险评估,在建立相关标准规范的基础上,完善箱式电源充电、运输、堆放、装卸等过程的消防、救援等应急保障体系,明确箱式电源作业监管要求与措施,建立不同风险状态下的应急预案。在此基础上,推动交通运输部修改完善包括关于做好船舶载运内贸大宗包装的锂电池产品安全工作的通知等在内的政策对箱式电源危险品性质的认定,将经 CCS 认定的箱式电源作为电动船舶动力装置的一部分,而非作为九类危险货物对待;或针对箱式电源出台豁免条款,对于满足特定技术细节的箱式电源(例如通过 CCS 认证),颁发危险品运输豁免证明,准予其在普通港口码头开展充电、运输、堆放、装卸作业。124(2)完善电动船舶水上运输监管)完善电动船舶水上运输监管 建议长三角内河港航部门在梳理现有海事法规的基础上,结合电动船舶发展特征,研究出台长三角内河电动船舶水上运输安全监管制度,明确电动船舶航行、停泊、作业等监管要求与措施,优化船员配备、船员值班制度、现代船员培训制度,加强应急培训和演练,提升对电动船舶的应急救助能力。建立充电配套基础设施安全管理体系,加大对违规用电、建设施工不规范等行为的查处力度。对充电、换电配套基础设施设置场所实施消防设计审核、消防验收以及备案抽查,并加强消防监督检查。行业主管部门应明确充电、换电配套基础设施运营使用单位的主体责任,加强对充电、换电配套基础设施及其设置场所的日常消防安全检查及管理,及时消除安全隐患。125 附表:长三角三省一市内河电动船及配套设施数量(附表:长三角三省一市内河电动船及配套设施数量(20252035)

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    2 202023 3 年年 9 9 月月 商用车应用场景商用车应用场景 电动化评估报告电动化评估报告 能源与交通创新中心 2023 年 11 月 致致 谢谢 感谢能源基金会为本报告提供资金支持,也感谢为本报告提出宝贵意见的所有业内专家与同事。报告作者报告作者 秦兰芝 王雯雯 张梦媛 安锋 报告声明报告声明 本报告由能源基金会资助,报告内容不代表资助方及支持方观点。本报告所有结果仅供研究参考,不承担任何法律责任。能源与交通创新中心能源与交通创新中心(iCET)Innovation Center for Energy and Transportation 北京市朝阳区东三环中路 7 号财富公寓 A 座 27H 室 邮编:100020 电话:0086 10 65857324 传真:0086 10 65857394 邮件: 网址: 2 202023 3 年年 9 9 月月 目目 录录 1.项目背景.1 2.项目介绍.3 2.1 项目目标.3 2.2 场景划分.4 3.商用车应用场景电动化评价方法学.6 3.1 方法学建立.6 3.2 评价指标.6 3.3 场景代表车型.12 4.评价结果.16 4.1 整体得分情况.16 4.2 基于车型的应用场景排名.18 4.3 定性指标得分情况.19 4.4 定量指标得分情况.20 4.4 具体场景评估情况.21 5.结论及展望.32 参考资料.33 1 1.项目项目背景背景 交通运输是碳排放的重要领域之一,推动交通运输领域加快实现碳达峰和碳中和,是助力我国实现“30/60 双碳目标”的重要任务。在所有交通形式中,道路交通对碳排放的贡献高达 84%以上1,不断降低道路交通碳排放是实现交通领域“双碳”目标的关键。影响道路交通排放的主要因素包括交通工具(主要指汽车)保有量水平、交通出行的频次和距离、单位里程能耗以及交通燃料的碳排放强度。其中,通过使用更清洁、碳排放强度更低的燃料,如电力和氢能,以降低道路交通碳排放,被认为是未来道路交通可持续发展的主要措施。在我国,以电力、氢能等清洁能源为动力的汽车被归类为新能源汽车。截至 2022 年底,我国新能源汽车产销量连续八年居全球首位2,整体销量占全球的比重达到 64%,是当之无愧的新能源汽车大国。数据来源:中国汽车工业协会,EV Volumes,iCET 整理。图 1 中国和世界新能源汽车销量情况 但也应看到,截至目前新能源汽车的主要市场仍在乘用车领域。2023 年 1-9 月,我国新能源乘用车累计批发销量达到 592 万辆,同比增长 36%3,但同期新能源商用车累计整体销量为 19.93 万辆4,市场渗透率仅为 9.2%。不过,从近几年的趋势来看,新能源商用车销量已经开始进入稳步上升阶段。0 0Pp0004006008005200022万辆中国新能源汽车销量世界新能源汽车销量中国/世界 2 数据来源:中国汽车工业协会,iCET 整理。图 2 新能源汽车销量及渗透率 截至 2022 年底,我国商用车保有量达 4860 万辆,占汽车总量的 15.6%。其中,新能源商用车保有量约 128 万辆,占商用车总量的 2.6%5。尽管商用车总体保有量远少于乘用车,但商用车对道路交通碳排放的贡献却接近 65%6。以新能源汽车为主要手段推动道路交通减排是大势所趋,但商用车电动化所面临的问题依然严峻。交通零排放转型的坚定目标,对目前新能源汽车发展极不平衡的商用车市场提出了巨大挑战。商用车是一种重要的生产资料,以营利为目的运营初衷使得商用车拥有者对经济成本、限行政策等因素的敏感度要高于乘用车拥有者。在现阶段,新能源商用车比传统燃油商用车具有更高的购置成本,增加了前期投资的资金压力。除此之外,电池自身重量大、充电时间长、电池安全性等问题也是车主在选购新能源商用车时重点考虑的因素。商用车的另外一个特征是具有多样化的应用场景,不同场景下商用车电动化的驱动力和执行力存在显著差异。例如,城市客车所有权归当地政府,电动化的驱动力主要来自政府行政命令,由于有政府财政托底,城市客车的电动化转型最为成功,目前我国新销售的城市客车几乎全部是新能源汽车。相似的场景包括城市物流车和环卫车,在国家相关政策的引导和支持下,以上两个场景的新能源商用车渗透率分别达到了 27%和 7.6%(2022 年数据)。与之相对地,0.0%5.0.0.0 .0%.00.0002003004005006007002000212022万辆新能源商用车销量新能源乘用车销量新能源商用车渗透率新能源乘用车渗透率 3 普通载货汽车的电动化驱动力较弱,而且我国货车的司机以个体司机为主7,电动化转型的执行力较差,目前普通货车中新能源汽车渗透率不足 2%。数据来源:新车上险数(2022)图 3 不同场景新能源商用车市场渗透率 2.项目项目介绍介绍 2.1 项目目标项目目标 在商用车领域,新能源汽车主要以纯电动为主,销量占比超过 95%(中国汽车工业协会数据),氢燃料电池汽车的年销量仍处在几千辆规模。因此,近期发展新能源商用车仍将以推动纯电动商用车为主。在上述背景下,能源与交通创新中心于 2020 年 7 月发起了 BestECV 最优电动商用车项目。项目的主要目标包括:(1)全面与系统地梳理商用电动车应用现状,识别商用电动车发展中的关键问题与挑战;(2)建立科学、公开、透明的电动商用车成本效益与环境效益评估方法学,支撑商用车用户和企业科学量化商用车队电动化转型的成本与减排效益;(3)建立一套完整的用户友好型电动商用车查询平台 BestECVTM,分别从车型参数、适用场景、成本效益、环境效益、应用案例等角度展示电动商用车型落地可行性;0 0Pp0%专用车冷藏车 普通货车 物流车牵引车环卫车自卸车校车其他客车城市客车 4 (4)基于场景特性,建立商用车应用场景电动化评估方法学及评价体系,识别更适合优先发展电动商用车的场景;(5)评估各场景下商用车电动化落地的可行性与优先级,基于评估结果对各场景商用车电动化提出政策建议。在 BestECV 2.0 项目周期中,主要目标是构建商用车应用场景电动化评估方法学及评价体系,通过系列指标衡量,识别出更适合优先发展电动商用车的场景。同时基于车型销量、特征参数等条件筛选和推荐各场景中目前表现较优的电动车型,为用户选择和政策制定提供参考。2.2 场景场景划分划分 我国商用车以货车为主,根据中国汽车工业协会数据,客车年销量约占商用车总销量的 1015%。客车的使用场景较货车相对简单,不同场景对车型的要求并无太大区别,而且电动大巴的相关技术发展也相对成熟。在本项目周期中,暂不考虑客车电动化,而仅讨论货车场景的电动化。货车的主要应用场景包括物流运输、环卫市政及工程建设领域。根据运输距离的长短和作业环境的差异,对货车的使用场景进行了更加详细的划分,其中,与物流运输有关的场景有 8 个,环卫市政相关场景有 3 个,余下包括 2 个工程专用场景和 4 个其他专用场景。具体如表 1 所示。经粗略估算,场景 1-15覆盖了市面上约 87%的货车车型。需要注意的是,货车车型并非与场景唯一对应。例如,牵引车既可以用在普通干线运输场景,也可用于集疏港运输,同时也会在某些专用场景中使用。从车辆的销售记录中也无法识别该辆车将被应用的场景。不过,这并不影响本研究中对货车应用场景电动化转型的评估,因为如果有更多的电动车型可以在某个场景内使用,对该场景电动化发展的影响也是正向的。5 表 1 BestECV 2.0 研究对货车使用场景的划分 编号编号 场景场景 具体特征具体特征 主要对应车型主要对应车型 单次单次/单边运行距离单边运行距离 1 1 物流运输 城市物流 城市内快递的揽收配送、市内搬家等 轻型厢式、面包车(微型、轻型)15 公里内 2 2 城市内冷链运输 轻型冷藏车 3 3 城际物流 网点到分拨中心运输 中重型货车 约 200 公里 4 4 仓储运输 重型货车 约 500 公里 5 5 冷链运输 中重型冷藏车 6 6 干线物流 省际等跨区域运输 重卡、牵引车 500 公里以上 7 7 集疏港运输 短途 重卡、牵引车 8 8 干、支线 重卡、牵引车 200 公里以上 9 9 环卫市政 垃圾收运 社区到收运站 轻型、中型垃圾车 约 200 公里 1010 垃圾收运 收运站到垃圾站 重型垃圾车 约 200 公里 1111 路面洗扫 洒水、雾炮、洗扫、吸扫 专用车辆 约 50 公里 1 12 2 工程专用 城建渣土 城建渣土和建筑垃圾运输,往返于施工场地和堆填场地间 自卸车 42 或 84 约 50 公里 1 13 3 混凝土搅拌 搅拌站到施工场地 中重型混凝土搅拌车 1 14 4 专用 港内/矿山短倒 固定路线,具备建设换电站条件 换电牵引车 约 50 公里 1515 重点行业厂站运输 钢厂、水泥厂等重点行业货物运输场景 中重型货车、牵引车 1 16*6*机场内作业车 电源车、气源车、空调车、加油车等 专用车辆 1 17*7*其他作业车 工程抢险、消防、救护等 专用车辆 注:标记*的场景具有很强的专用属性,其电动化不具备商业化参考意义,不纳入电动化场景推广排名。不同场景下车型的单次/单边运行距离基于调研数据获得。6 3.商用车应用商用车应用场景场景电动化电动化评价评价方法学方法学 3.1 方法学建立方法学建立 Delphi(德尔菲)法,也称专家调查法,本质上是一种反馈匿名函询法,通过多位专家的独立反复主观判断,获得相对客观的意见和见解,在社会科学研究中经常被使用。BestECV 应用场景电动化评价方法基于 Delphi 法进行确定,一共包括三轮专家意见征询,第四轮进行的是不同场景的定性指标打分,以获得应用场景电动化优先级排序所需要的数据,具体流程见图 4。图 4 商用车应用场景电动化评价方法学建立过程 3.2 评价评价指标指标 影响商用车电动化的因素较多,既包括激励和促进电动化进程的因素,如电动汽车扶持政策,也包括对电动化转型不利的因素,如电动车过高的销售单价等。通过列举和分析这些影响因素,从中提取出若干指标来量化不同场景电动化转型的可行性和潜力,最终经过 Delphi 法的两轮专家咨询,确定了BestECV 应用场景电动化评价的指标体系,包括 8 个定性指标和 5 个定量指标。针对每个场景,其定性指标得分和定量指标得分在最终得分计算中的占比分别为 40%和 60%,即:第一轮:场景划分场景初步划分专家意见征询专家意见确认整合意见,确定最终场景划分第二轮:评价指标梳理商用车电动化影响因素初步提炼评价指标专家意见征询专家意见确认整合意见,确定最终评价指标第三轮:指标权重指标分为定性指标和定量指标定性指标、定量指标两套体系下指标权重之和分别为100%专家为指标赋权重专家意见确认获取指标权重平均值第四轮:场景打分专家为各场景的定性指标打分获取专家评分均值专家打分结果确认获取各场景定性指标平均得分 7 =40% 60%某一场景的综合指标得分;某一场景的定性指标总得分;某一场景的定量指标总得分。表 2 对定性指标和定量指标及其权重得分进行了总结,该权重用以指导不同场景下各指标评分的进行。表 2 商用车应用场景电动化评价指标及权重汇总 序号序号 指标名称指标名称 权重占比权重占比 定性指标定性指标 1 商业化应用程度 13%2 对现有激励性政策的敏感度 17%3 指向性指标要求 11%4 作业环境对电车替代的影响 10%5 补电便利性 14%6 补电时间对作业效率的影响 11%7 车辆载货能力 15%8 售后服务体系健全程度 8%定量指标定量指标 1 TCO平价时间 31%2 可选车型指数 19%3 单车减排潜力 15%4 充换电频率指数 16%5 连续作业指数 19%注:此处对指标权重取值进行取整,指标权重加和可能不等于 100%。3.2.1 定性指标定性指标 商用车应用场景电动化评价方法学中包括如下 8 个定性指标。各个场景定性指标的评分需要多位专家根据指标涵义和场景特点进行逐一打分,专家越多,覆盖的细分领域越多,则综合得出的平均得分偏差性越小,越具有参考价值。8个定性指标的主要涵义如下:(1)商业化应用程度:商业化应用的规模和程度是对某一技术市场成熟度的综合反映,如果已经有商业化的电动化车型应用,则该场景的得分越高,反之得分越低。该指标在定性指标体系中的得分权重为 13%。(2)对现有激励性政策的敏感度:主要是指现有激励性政策的出台对不同场景电动化的正向引导和刺激效应,这些政策包括购置税减免、开放路权、8 通行费优惠等。敏感度越高,该指标的得分越高。该指标在定性指标体系中的得分权重为 17%。(3)指向性指标要求:主要指政策或市场对不同场景下应用电动汽车应用所提出的强制性或引导性政策要求,如钢铁行业超低排放要求、重点行业招投标文件仅限电动汽车要求等。场景对车辆超低排放或电动化的要求越高,指标得分越高。该指标在定性指标体系中的得分权重是 11%。(4)作业环境对电车替代的影响:可以理解为不同场景下,作业环境(如路况、温度、持续作业要求)对电动汽车的作业损耗与对同一场景下相应燃油汽车作业损耗的比值之间的比较。比值越高,相当于替换成电动汽车的难度越大,得分越低。该指标在定性指标体系中的得分权重为10%。(5)补电便利性:主要衡量不同场景下电动汽车可用充电、换电等基础设施的数量及便利性,如可以使用公共充电,或者有专门的充电站,又或是可自建换电站,则得分越高。该指标在定性指标体系中的得分权重为14%。(6)补电时间对作业效率影响:主要用于衡量与燃油汽车相比,较长的补电时间会对场景作业车辆产生何种程度的影响,如冷链运输车需要持续制冷或维温,补电时间长则可能会对所运输的物品产生一定程度的影响。对作业时效要求高的场景,该指标得分低,反之得分越高。该指标在定性指标体系中的得分权重为 11%。(7)车辆载货能力:电池自身重量会挤占一部分原本应有的载货重量,那么与油车相比,由于载货能力下降而对运营成本或营收造成重要影响的,如无法超载改装,或者电车和原有油车的运力匹配超过 1:1 的,得分越低,反之得分越高。该指标在定性指标体系中的得分权重为 15%。(8)售后服务体系健全程度:主要衡量不同场景下电动汽车可以获得售后服务的及时性和健全程度,服务体系相对健全,则得分越高,反之得分越低。该指标在定性指标体系中的得分权重为 8%。3.2.2 定量指标定量指标 9 商用车应用场景电动化评价方法学中包括如下 5 个定量指标,由于定量指标需要基于数据库进行特定的计算,故不再由专家评分,而是由项目组统一评定。定量指标得分区间为 05分,最小评分单位为 0.5。定量指标中,除 TCO 平价时间和单车减排潜力两个指标外,其他指标的计算结果都是以无量纲的指数形式呈现。针对每个指标,在得出各场景下的指标数值后,以 0.5 为最小得分区间进行聚类分析,即基于现有场景的实际情况进行评分。5个定量指标的涵义及计算如下:(1)TCO 平价时间:指拥有电动汽车所产生的总费用与拥有同级别燃油汽车所产生的总费用达到相同时所需的时间。电动汽车有充电、换电等不同的补电形式,本研究给出了充电电动汽车、换电电动汽车(租赁电池/不建换电站)和换电电动汽车(整车购买/自建换电站)三种模式下计算电动汽车与同场景同级别燃油汽车 TCO 达到平价所需时间的计算方法,具体采用哪种方法根据场景所选择的代表车型种类进行确定。该指标在定量指标体系中的得分权重为 31%。i.充电电动汽车与燃油车 TCO 平价时间计算如下:,=( )( )(100)(),充电电动汽车与燃油车 TCO 平价时间(年);电动汽车发票价格(元);电动汽车购置税(元);燃油汽车发票价格(元);燃油汽车购置税(元);燃油汽车年均 VKT(km);燃油汽车百公里油耗(L/100km);汽油年均价格(元);电动汽车年均 VKT(km);电动汽车单位里程电耗(kWh/km);10 充电价格(元/kWh)。ii.换电电动汽车(租赁电池/不建换电站)与燃油汽车的 TCO 平价时间计算如下:,=( )( )(100)(),换电电动汽车(租赁电池/不建换电站)与燃油车 TCO 平价时间(年);租赁电池换电价格(元/kWh);电池租金(元/年)。iii.换电电动汽车(整车购买/自建换电站)与燃油汽车的 TCO 平价时间计算如下:,=( )( )(100)(),换电电动汽车(整车购买/自建换电站)与燃油车 TCO 平价时间(年);整车购买换电价格(元/kWh);换电站费用平摊(元)。需要指出的是,针对油车和电车,维修保养成本、人工费用、过路过桥费并无明显差别,根据公式,这些项目可以抵消,从而不体现在过程计算中;固定资产投资方面,假设充电方式车辆采用公共充电,换电站费用实际是由运营公司负责,成本分摊到车辆换电费用里,也可不考虑。(2)可选车型指数:指在特定场景下,市场上在售的电动车型数量与燃油车型数量的比值。主要用于衡量不同场景下电动汽车市场的产品丰富度,进而反映电动化的市场成熟程度。该指标在定量指标体系中的得分权重工为 18.8%。计算方法如下:=可选车型指数;电动车型数量(个),近两年公告车型数平均值;11 燃油车车型数量(个)。(3)单车减排潜力:即将一辆传统燃油汽车替换成同级别电动汽车后产生的二氧化碳减排潜力,目前只计算车辆使用过程产生的直接碳排放,此处电动汽车的碳排放按零计算。单车减排潜力越高,得分越高。该指标在定量指标体系中的得分权重为 15%。计算方法如下:=,单车减排潜力;燃油汽车的单位里程油耗(L/km);燃油车型的年均行驶里程(km);,燃油车型的排放因子(kg CO2/L)。(4)充换电频率指数:即单日运行距离/电动汽车平均续航,用于反映在通常情况下,电动汽车在特定场景下运行需要进行充电或换电的次数。充换电频率指数越小,得分越高。该指标仅用于场景电动化优先程度评价,不能用以指导车辆的实际充电操作。指标计算方法如下,其中,两个过程参数均随车型和运行情况而变,在计算时采用场景平均水平。该指标在定量指标体系中的得分权重为 15.9%。=充换电频率指数;单日运行 VKT(km);电车平均续航里程(km)。(5)连续作业指数:指特定场景下,电动车型平均续驶里程与该场景下电动汽车单次平均运行距离的比值之间的比较,用于衡量电动汽车续驶里程支撑车辆在特定场景下连续工作的能力。该指标在定量指标体系中的得分权重为 19.0%。=连续作业指数;电动汽车平均续驶里程(km);12 特定场景下车辆单次运行的平均距离(km)。3.3 场景代表车型场景代表车型 在场景电动化评价的过程中,定量指标的计算需要基于具体车辆参数进行。因此,需要针对每个场景选择若干个电动代表车型作为评价基准。通过对数据库的筛查,项目组基于以下原则来选择电动代表车型:车型销量占比高;主要车型参数在该场景车型中的集中度高,如电池电量是该场景下电动车型的主流配置趋势;同样条件下,选择技术更加先进的车型,如在其他参数相似的情况下,选择单位载质量能量消耗量(Ekg)更低的车型。定量指标的计算是将特定场景下电动车型的相关参数与该场景下的燃油汽车作比较,因此在电动代表车型选择完成后,需要从燃油汽车数据库中选择一款燃油车型与之对标(即,对标燃油车型)。对标燃油车型的选择原则与电动代表车型类似:对标燃油车型整车规格与电动代表车型一致,如电动代表车型是厢式货车,那么对标燃油车型也需要是厢式货车;对标燃油车型与电动代表车型处在同一分类中,如电动代表车型是中型货车,对标燃油车型也应该是中型货车。因为在道路运输中,常常会遇到对总体车重限制的情况(如高速通行);对标燃油车型在符合条件的所有车型中销量占比较高,即是更多用户选择的车型。需要说明的是,由于电动车型的电池自重往往较大,会挤压一部分的载货空间,这对货车车主而言是不利的。在计算过程中,我们假设基于固定收益的原则,即燃油车主在置换使用电动车型后至少能够获得与之前相同的收益,而货车的收益主要基于载货质量。因此,将电动代表车型与对标燃油车型之间的载货质量差通过上述这种方式体现在 VKT 上。例如,当电动代表车型的载货质量较对标燃油车型低的时候,电动代表车型则需要行驶更长的 VKT 来抹平收益差。13 电动代表车型=对标燃油车型 (1 (对标燃油车型载重电动代表车型载重)对标燃油车型载重)其中,每个场景下对标燃油车型 VKT根据调研数据而定。研究中选取的各场景代表车型如表 3 所示。可以看到,某些场景下会有多于 1 款的代表车型,每个车型都代表各自不同的使用特点或技术发展水平,即独立成为一个细分的使用场景。在定性指标评价时,同一个场景中的细分场景(如有)共享一个评分,定量指标则根据细分车型的参数进行逐一评估,最终每个细分场景都将获得各自的定量指标得分和综合指标评分。其中,在整体优先级、定性指标和定量指标整体评估中,将对同一场景下的细分场景得分进行平均,即每个应用场景仅有一套得分,细分场景的得分仅用于具体场景分析。14 表 3 不同场景下选择的电动代表车型和对标油车车型 场景场景说明说明 场景场景编号编号 场景用车主要特征场景用车主要特征 电动代表车型电动代表车型 电动代表车型销量占比电动代表车型销量占比 对标燃油车型对标燃油车型 城市城市物流物流-城配城配/搬家等搬家等 1-A 总质量 3吨 DFA5030XXYMBEV1 6.78%KMC5033XXYQ305M6 1-B 总质量 4.5吨 DFA5040XXYEBEV 2.45%BJ5045XXY8JDA-AB1 城市城市物流物流-冷链运输冷链运输 2-A 总质量 2.7吨 LCK5048XBWEV5S 11.16%QYK5040XBW6 2-B 总质量 4.5吨 GXA5032XLCEV 11.07%JKC5030XLC-DS6BL4 城际城际物流物流-网点到网点到分拨中心分拨中心 3-A 总质量 7.3吨 QL5070XXYBEVECHA2 23.19%QL5070XXYBUHA 3-B 总质量 18吨 CA5180XXYP62L4BEV 3.865180XXYP62K1L5E6 城际城际物流物流-仓储运输仓储运输 4 总质量 18吨 CA5180XXYP62L4BEV 12.125180XXYP62K1L5E6 城际城际物流物流-冷链冷链运输运输 5 总质量 6.5吨 HFC5065XLCEV1 57.14%HFC5078XLCP71K1C7S 干线干线物流物流 6-A 电量 282 kWh BJ4259EVPA1 17.19%BJ4259SMFKB-AC 6-B 电量 350 kWh SYM42503S1BEV1 10.03%HQC42503S1S13F 6-C 电量 424 kWh SYM42503S1BEV2 3.32%HQC42503S1S13F 物流物流-集疏港集疏港短途短途 7-A 282 kWh 充电型 BJ4259EVPA1 6.91%BJ4259SMFKB-AC 7-B 282 kWh 换电型 CQ4250BEVSS404 7.98H4250CX7 物流物流-集疏港干集疏港干支支线线 8-A 电量 282 kWh BJ4259EVPA1 17.19%BJ4259SMFKB-AC 8-B 电量 350 kWh SYM42503S1BEV1 10.03%HQC42503S1S13F 8-C 电量 424 kWh SYM42503S1BEV2 3.32%HQC42503S1S13F 环卫环卫-垃圾收运垃圾收运-社区到收运站社区到收运站 9-A 总质量 8.5吨 YTZ5081XTYD0BEV 7.09%GH5080XTY 9-B 总质量 4.5吨 YTZ5041ZZZD0BEV 5.68%YTZ5040ZZZ90D6 环卫环卫-垃圾收运垃圾收运-收运站到垃圾站收运站到垃圾站 10 总质量 31 吨,电量 422 kWh ZKH5310ZLJP6BEV 3.37%CQ5317ZLJHV11306 环卫环卫-路面洗扫路面洗扫 11 总质量 18吨 ZBH5180TXSEQABEV 6.58%YTZ5180TXST2D6 工程专用工程专用-城建渣土城建渣土 12-A 422 kWh 充电型 ZKH3310P6BEV 13.07%SX33195D326 12-B 282 kWh 换电型 ND3310DBXJ7Z02BEV 4.49%SX33195D406 工程专用工程专用-混凝土搅拌混凝土搅拌 13-A 电量 367 kWh SYM5310GJB3BEV 19.14%SYM5310GJB1F2 13-B 电量 282 kWh SYM5310GJB5BEV 10.99%SYM5310GJB1F2 15 专用专用-港内港内/矿山短倒矿山短倒 14 282 kWh 换电型 CQ4250BEVSS404 13.05H4250CX7 专用专用-重点行业重点行业厂站运输厂站运输 15-A 电量 282 kWh BJ4259EVPA1 6.90%BJ4259SMFKB-AC 15-B 电量 350 kWh SYM42503S1BEV1 3.89%HQC42503S1S13F 15-C 电量 424 kWh SYM42503S1BEV2 1.29%HQC42503S1S13F 注:重点行业覆盖的范围较广,场景用车包括运输车辆和作业车辆,运输车辆还可以根据具体的运输物品划分成更加细致的分类。本研究中所选择的场景代表车型为运输车辆。16 4.评价结果评价结果 4.1 整体整体得分得分情况情况 15 个场景定性指标得分的范围分布在 2.44.2 之间,定量指标得分分布在1.74.5 之间。从图 5 的分布图来看,定量指标得分较高的场景,其定性指标得分一般也较高,也就是说,技术成熟度越高的场景,其电动化体系(如售后服务、充电便利性等指标)的综合竞争力也越强。图 5 不同场景定性指标和定量指标得分分布 图 6 展示了所有场景的定性指标得分、定量指标得分及总得分排序情况。如果一个场景内有两个或以上的代表车型,那么在进行整体排名时会将它们的得分进行平均,即每个场景最终仅有一个得分。定量指标与定性指标差异最大的三个场景分别是场景 14(专用-港内/矿山短倒)、场景 12(工程专用-城建渣土)和场景 7(物流-集疏港短途),这三个场景的共性在于,通过政策激励、换电车型的引入以及强制环保要求等措施,在部分地区已经有较好的电动车型应用案例和效果。但由于所用车型主要为中重型货车,补电时间长、载货能力下降等因素仍对其运行效率产生了较大影响。综合得分排名前三的场景分别是场景 14(专用-港内/矿山短倒)、场景 12(工程专用-城建渣土)和场景 9(环卫-垃圾收运-社区到收运站)。场景 14 主要对应封闭场站作业,指向性政策要求高,或是有专项资金扶持的试点示范应用,从而推动了该领域内电动商用车的发展和应用,尤其是以换电电动车型的0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.00.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5定量指标得分定性指标得分 17 发展最受关注。场景 12 的主要作业环境在城市内,需满足一定环保要求,进而也推动了电动车型在该场景内的关注和应用。场景 9 则属于城市公共领域范畴,受激励性政策驱动的影响较大。这些场景是现阶段最适合优先发展电动化的场景,目前在电动商用车的推广方面已经取得了一定的成效,但仍然需要通过多种措施继续扩大电动化应用规模。综合得分排名处在平均值附近的场景主要包括场景 11(环卫-路面洗扫)、场景 10(环卫-垃圾收运-收运站到垃圾站)和场景 13(工程专用-混凝土搅拌)和场景 2(城市物流-冷链)。这些场景可以认为是近期政策发力的重点,它们主要具备两个特点,一方面这些场景的运输和作业环境对车辆的要求较高,如需要采用中重型货车或需要一些特殊装备,该因素导致电动商用车的推广不如综合排名更高的那些场景。但另一方面,这些场景又具有较强的作业特色,如短倒运输、环卫作业等,使其对激励政策、环保要求等措施较为敏感。综合得分排名最后的场景分别是场景 4(城际物流-仓储运输)、场景 6(干线物流)和场景 8(物流-集疏港干支线)。这几个场景的特点是都需要中重型车作为运输工具,而目前电动中重型货车在载货能力、补电便利性、TCO 平价等方面与燃油汽车相比均不具备优势,因而市场发展较为缓慢。注:图中定性指标得分是指各场景的实际定性指标得分(5 分制)乘以 40%(定性指标得分在总得分中的权重),定量指标得分是指各场景的实际定量指标得分(5 分制)乘以 60%(定量指标得分在总得分中的权重);一个场景内如果有两个或以上的代表车型,在整体排名时将它们进行平均值,即每个场景仅有一个总得分。图 6 不同场景综合指标得分情况 0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0总得分定性指标得分定量指标得分 18 图 7 将各场景的排名与对应车型的销量进行了关联,其中,部分场景与所使用的车型并不唯一对应,在图 7 中不予展示。图 7 所列场景中,场景 12、场景 9 和场景 1 的电动化优先级排名最高,场景 1 和场景 12 的销量在这些场景中也排在前两位,表明优先推动上述场景的电动化转型,不仅在技术上可行,还能产生较大的减排成效。注:气泡大小表示场景对应的车型销量,有些场景对应的车型销量无法从总销量中对应匹配,故图中仅展示可计算出相应车型销量的场景,销量数据是指 2021-2022 年各场景对应的所有汽车车型的销量。图 7 场景排名与销量关联图 4.2 基于车型的基于车型的应用应用场景场景排名排名 受车辆特征等因素影响,轻型车和中重型车在电动化方面存在较大差异。所有场景中,以轻型商用车作为主要车型的应用场景包括场景 1(城市物流-城配/搬家)、场景 2(城市物流-冷链)和场景 9(环卫-垃圾收运-社区到收运站)。以上三个场景总得分最高的为场景 9,其次为场景 1,场景 2 得分处在最末位,且其总得分低于平均水平。其他场景主要使用中重型货车,排名前三的场景为场景 14(专用-港内/矿山短倒)、场景 12(工程专用-城建渣土)和场景 7(物流运输-集疏港短途),具体见图 8。场景1场景2场景5场景9场景10场景11场景12场景14电动化优先级排名电动化优先级排名 19 图 8 基于应用车型的场景排名情况 4.3 定性指标得分情况定性指标得分情况 如图 9 所示,所有场景定性指标的平均得分接近 3.5 分,有 9 个场景的得分高于平均水平,其他 6 个场景的得分则低于平均水平。定性指标得分最高的为场景 1(城市物流-城配/搬家),该场景定性指标整体得分达到 4.2 分。城市物流配送属于公共领域货运场景,在国家的电动化发展优先级中的排序也相当靠前,而且所用车型以轻型货车为主,电动化难度较其他场景低,相关配套政策和市场环境较为完备,因而在电动化转型方面得到了更高的认可度。场景 14(专用-港内/矿山短倒)、场景 11(环卫-路面洗扫)和场景 9(环卫-垃圾收运-社区到收运站)的得分仅次于城市物流场景。场景14 主要为封闭作业环境,且具备建设换电站的条件,采用换电车辆既可以满足环保要求,也不会对作业强度和连续性产生较大影响,从定性的角度来看十分适宜推广电动汽车。场景 11 和场景 9 都对应环卫作业场景,受公共领域电动化政策的影响较大,从政策角度应加快电动化推进进程。定性指标得分最低的是场景 6(干线物流),该场景对连续作业、补电时间等要求较高,目前尚没有针对性的政策干预和要求,因此进行电动化转型的优先级相对靠后。0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0总得分轻型车应用场景中重型车应用场景所有场景平均得分 20 图 9 不同场景定性指标得分情况 4.4 定量指标得分情况定量指标得分情况 如图 10 所示,所有场景定量指标的平均得分约为 3.0 分,有 7 个细分场景的得分高于平均水平,其他 8 个细分场景的得分则低于平均水平。定量指标得分最高的场景是 14(专用-港内/矿山短倒),定量指标整体得分达到 4.5 分,远超出平均水平。场景 12(工程专用-城建渣土)和场景 9(环卫-垃圾收运-社区到收运站)的得分仅次于场景 14。其中场景 14 和场景 9 的定性指标得分也相对较高,表明在现有情况下,这两个场景的车辆电动化市场条件已经较为成熟,电动化转型的优先级较高。图 10 不同场景定量指标得分情况 0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5定性指标得分0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0定量指标得分 21 定量指标得分靠后的场景主要是场景 4(城际物流-仓储运输)和场景 3(城际物流-网点到分拨中心)。这两个场景所用的主流车型为重型货车或牵引车辆,现有技术条件下,可选的电动车型数量不多,同时长途运行对电池续航和充电时长的要求较高,因而导致定量指标得分偏低。4.4 具体场景具体场景评估情况评估情况(1)场景 1(城市物流-城配/搬家)场景 1,即用于城市内配送、搬家等较短距离的物流配送场景,在定性指标方面整体表现较好,除指向性指标要求外,其他定性指标得分基本都要高于所有场景的平均得分。在定量指标方面,由于该场景所需的车型偏小,且单次运行距离较短,其 TCO 平价时间和连续作业指数指标要远优于所有场景的平均水平。该场景所用车型的油耗相对较低,置换成电动车型后产生的减排潜力也相对较小,因而单车减排潜力指标得分偏低。该场景下燃油车型款数超过 26000款,尽管电动车型款数也超过千款,但二者的比值较低,从而使得该场景的可选车型指数得分偏低。代表车型中,4.5 吨的车型(1-B)由于采用了更大的电池,平均续航高于 1-A,故在“充换电频率指数”上的得分更高。注:虚线代表所有场景平均水平,1-A 和 1-B 分别代表总质量为 3 吨和 4.5 吨的电动车型。图 11 场景 1 定性指标和定量指标得分分布(2)场景 2(城市物流-冷链)场景 2,即城市物流配送中的冷链运输,定性指标的得分情况与场景 1 较为相似,但指标的得分分值较场景 1 略有下降,这是因为冷链运输车辆对连续工对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景1-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景1-定量定量1-A1-B平均水平 22 作的要求较高,对补电时间更为敏感,作业环境的要求也更加严格。在定量指标方面,目前电动冷链运输车辆与燃油汽车 TCO 平价时间要长于所有场景的平均值,因而得分偏低。单车减排潜力和可选车型指数也低于平均水平,但现有电动冷链运输车型的整体作业表现还不错,在连续作业和充换电频率方面的得分优于平均水平。注:虚线代表所有场景平均水平,2-A 和 2-B 分别代表总质量为 2.7 吨和 4.5 吨的电动车型。图 12 场景 2 定性指标和定量指标得分分布(3)场景 3(城际物流-网点到分拨中心)场景 3,即城际配送中的分拨中心运输,涉及到的车型主要是中重型货车,因而在指标得分方面低于所有场景下的平均水平。定性指标中,8 个指标的得分相差不大,集中在 2.93.7 分范围。定量指标得分基本都低于平均水平,得分最低的是可选车型指数,这也与目前市场上中重型货车电动化发展的情况吻合,即由于技术和成本原因限制,可选的电动车型款数比较有限。代表车型中,3-B对应总质量为 18 吨的重型货车,车辆单位能耗较高,因而置换成电动车型后的单车减排潜力更高。对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景2-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景2-定量定量2-A2-B平均水平 23 注:虚线代表所有场景平均水平,3-A 和 3-B 分别代表总质量为 7.3 吨和 18 吨的电动车型。图 13 场景 3 定性指标和定量指标得分分布(4)场景 4(城际物流-仓储运输)场景 4,即城际配送中的仓储运输,所用车型的单日平均运行距离比场景 3更长,车型以重型货车为主。从指标得分上看,场景 4 电动化的市场准备还不完全,各项定性指标的得分均远远低于所有场景的平均水平。定性指标整体得分为 2.5 分,定量指标整体得分为 1.7 分,在所有场景中处在十分靠后的位置。同场景 3 类似,该场景下可选车型指数得分很低,说明市场上还没有充足的电动车型可供选择,这也是制约该场景电动化转型的重要原因之一。注:虚线代表所有场景平均水平 图 14 场景 4 定性指标和定量指标得分分布 对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景3-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景3-定量定量3-A3-B平均水平对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景4-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景4-定量定量 24 (5)场景 5(城际物流-冷链)场景 5,即城际配送中的冷链运输,所用车型主要为中重型冷藏车。场景 5电动化的发展情况与场景 4 有一定类似,定性指标的得分为 2.7 分,也均低于所有场景的平均水平。定量指标的平均得分也接近 2.7 分,优于场景 4。其中,所选电动代表车型的 TCO 平价时间得分高于平均水平,充换电频率指数得分也与平均水平相当,但可选车型指数得分依然远低于平均水平。注:虚线代表所有场景平均水平 图 15 场景 5 定性指标和定量指标得分分布(6)场景 6(干线物流)场景 6,即干线运输场景,所用车型主要为重型货车或牵引车。该场景下定性指标整体得分仅为 2.4 分,在所有场景中排在最后一位。该场景下电动汽车的商业化应用程度、补电便利性、补电时间对作业效率影响以及作业环境对电车替代的影响这四个参数的得分尤其偏低,表明距离技术成熟和市场规模化应用还有一段距离。定量指标方面,由于这类车型的能耗普遍偏高,从燃油汽车置换成电动汽车的单车减排潜力较高,而且电动代表车型的 TCO 平价时间得分也在平均水平以上。对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景5-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景5-定量定量 25 注:虚线代表所有场景平均水平,6-A,6-B 和 6-C 分别代表电池电量为 282 kWh,350 kWh 和 424 kWh 的电动车型。图 16 场景 6 定性指标和定量指标得分分布(7)场景 7(物流-集疏港短途)场景 7,即集疏港短途运输场景,所用车型主要为重型货车或牵引车,与场景 6 类似,但单次运输距离低于场景 6。由于主要在港口附近运营,作业环境的特征性较强,纯电动重卡的多数运营问题可以通过换电方式得以解决或缓解,而且在政策方面有一定的倾向性,电动化整体水平优于场景 6。定性指标整体得分为 3.8 分,略高于平均水平。定量指标整体得分为 3.5 分,也在平均水平之上。除可选车型指数外,所选换电车型(7-B)的其他指标得分均远高于平均水平,这也说明换电模式是该场景进行电动化的有效途径之一。注:虚线代表所有场景平均水平,7-A 代表充电车型,7-B 代表换电车型。图 17 场景 7 定性指标和定量指标得分分布 对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景6-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景6-定量定量6-A6-B6-C平均水平对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景7-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景7-定量定量7-A7-B平均水平 26 (8)场景 8(物流-集疏港干支线)场景 8 是指集疏港运输中的干线和支线运输,所用车型主要为重卡和牵引车,整体情况与场景 6 更为接近。定性指标整体得分为 2.8 分,低于所有场景的平均水平。该场景对激励性政策的敏感性较强,定性指标中也只有该指标得分最接近平均水平。定量指标整体得分为 2.2 分,除 TCO 平价时间和单车减排潜力外,其他指标的得分都低于 2 分,可选车型指数的得分在所有场景中处于最低水平,表明该场景的电动汽车市场仍处在起步阶段。注:虚线代表所有场景平均水平,8-A,8-B 和 8-C 分别代表电池电量为 282 kWh,350 kWh 和 424 kWh 的电动车型。图 18 场景 8 定性指标和定量指标得分分布(9)场景 9(环卫-垃圾收运-社区到收运站)场景 9 为从社区到收运站,进行较短距离运输的垃圾收运场景,主流车型为轻型和中型垃圾车。从得分上来看,该场景目前的电动化市场准备已经较为成熟,电动化优先级处在领先位置。定性指标整体得分为 4.0 分,在所有场景中处在前列。定量指标整体得分也达到 3.6 分,可选车型指数得分在所有场景中最高,说明目前市场上已经有较多的电动车型可供用户选择。连续作业指数的得分表现也较为优异。不过,单车减排潜力的得分相对较低。代表车型中,8.5吨中型垃圾车(9-A)的定量指标得分整体要优于轻型垃圾车。对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景8-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景8-定量定量8-A8-B8-C平均水平 27 注:虚线代表所有场景平均水平,9-A 代表总质量为 8.5 吨的中型垃圾车,9-B 代表总质量为 4.5 吨的轻型垃圾车。图 19 场景 9 定性指标和定量指标得分分布(10)场景 10(环卫-垃圾收运-收运站到垃圾站)场景 10 是指从收运站到垃圾站,进行相对较长距离运输的垃圾收运场景,市面上常用车型为 31 吨的重型垃圾车。场景 10 定性指标得分与场景 9 较为类似,定性指标整体得分接近 4.0 分,略低于场景 9,但仍高于其他多数场景。定量指标整体得分为 2.9 分,与平均水平相当。虽然该场景可选用的车型较多(可选车型指数得分高),但 TCO 平价时间得分仅为 1.0 分,远低于其他多数场景,这是由于重型垃圾车的单位能耗较高,但年均运行里程相对与公路货运车辆较短,电费优势在短期内难以抹平电动车型与燃油车型之间的价格差。注:虚线代表所有场景平均水平 对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景9-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景9-定量定量9-A9-B平均水平对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景10-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景10-定量定量 28 图 20 场景 10 定性指标和定量指标得分分布(11)场景 11(环卫-路面洗扫)场景 11 是指环卫市政中的路面清扫场景,常用车型包括洗扫、吸扫、洒水以及雾炮等专用车辆。定性指标得分情况与场景 9 和场景 10 比较相似,定性指标整体得分接近 4.1 分,略高于上述两个场景。定量指标整体得分为 3.1 分,介于场景 9 和场景 10 之间。该场景下电动车型的可选款数超过 700 款,因而可选车型指数指标得分高于平均水平。由于该场景下车型作业具有间歇性,在充换电频率指数和连续作业指数两个指标上的得分相对较高,但其 TCO 平价时间较长,该指标得分远低于平均水平。注:虚线代表所有场景平均水平 图 21 场景 11 定性指标和定量指标得分分布(12)场景 12(工程专用-城建渣土)场景 12 是指工程专用中的城建渣土及垃圾清运场景,主力车型为 42 或 84 型式的自卸车。深圳市前几年力推一批纯电动泥头车用于城建渣土场景,虽然没有持续,但也积累了较为宝贵的经验。该场景下定性指标整体得分为 3.7分,各项细分指标的得分都处在平均水平线上下,在指向性指标要求和商业化应用得分方面略高于平均水平。定量指标整体得分为 4.0 分,TCO 平价时间、连续作业指数以及单车减排潜力等指标的得分高出平均水平较多。不过,该场景下电动车型可选款数相对有限,指标得分与平均水平相当。从定量指标的分析来看,该场景下换电车型的指标得分相对较高,尤其是在 TCO 平价时间和充对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景11-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景11-定量定量 29 换电频率指数两个指标方面,换而言之,换电模式也可能成为加速该场景电动化的一个发展方向。注:虚线代表所有场景平均水平,12-A 代表 422 kWh 的充电车型,12-B 代表 282 kWh 的换电车型。图 22 场景 12 定性指标和定量指标得分分布(13)场景 13(工程专用-混凝土搅拌)场景 13 是指混凝土搅拌车从搅拌站到施工场地的运营场景,主要车型为中重型混凝土搅拌车。该场景定性指标整体得分 3.3 分,多项指标的得分接近平均水平。定量指标整体得分为 2.8 分,略低于所有场景的平均水平。定量指标中,得分最低的是 TCO 平价时间指标,研究所选择的电动代表车型与同级别燃油车型 TCO 持平大约需要 10 年左右,也就是说,在现阶段电动混凝土搅拌车的整体拥车成本仍然较高,未来动力电池以及整车成本的下降有望缩短 TCO 平价年限,加速该场景的电动化进程。可选车型指数、连续作业指数和充换电频率指数三个指标的得分均高于平均水平。对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景12-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景12-定量定量12-A12-B平均水平 30 注:虚线代表所有场景平均水平,13-A 代表 367 kWh 的充电车型,13-B 代表 282 kWh 的充电车型。图 23 场景 13 定性指标和定量指标得分分布(14)场景 14(专用-港内/矿山短倒)场景 14 是指在港口、矿山等相对较为封闭的环境中作业的场景,运行线路相对固定,目前市场上的电动车型主要以换电牵引车居多。该场景目前有一定的电动化应用规模,定性指标的表现整体优于平均水平,整体得分仅次于场景1,达到 4.1 分。定量指标整体得分为 4.6 分,TCO 平价时间指标在所有场景中处在最高水平,由于采用了换电车型,连续作业指数、充换电频率指数等指标得分很高。值得一提的是,该场景也是所有场景中定量指标得分和总得分最高的场景。注:虚线代表所有场景平均水平 图 24 场景 14 定性指标和定量指标得分分布 对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景13-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景13-定量定量13-A13-B平均水平对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景14-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景14-定量定量 31 (15)场景 15(专用-重点行业厂站运输)场景 15 是指在钢厂、水泥厂站等环境下作业的场景,所用车型主要为中重型货车或牵引车。钢铁、水泥属于高污染行业,政府相关部门正在推进这些行业的超低排放改造,对这些领域的用车也有比较严格的环保要求,其中电动汽车的应用是重要的加分选项,因此指向性指标得分较高。除此之外,该场景其他定性指标得分均在平均水平上下。定量指标整体得分为 3.4 分,在所有场景中处于中等偏上的位置。从定量指标的得分来看,电池电量在 350 kWh 左右的电动车型,其综合指标得分在三种代表车型中最高,是目前综合应用中更值得推广的车型。注:虚线代表所有场景平均水平,15-A,15-B 和 15-C 分别代表电池电量为 282 kWh,350 kWh 和 424 kWh的充电车型。图 25 场景 15 定性指标和定量指标得分分布 对现有激励性政策的敏感度指向性指标要求作业环境对电车替代的影响补电便利性商业化应用程度补电时间对作业效率影响车辆载货能力售后服务体系健全程度场景场景15-定性定性TCO平价时间可选车型指数单车减排潜力充换电频率指数连续作业指数场景场景15-定量定量15-A15-B15-C平均水平 32 5.结论及展望结论及展望 15 个场景的电动化指标评估结果显示,在港口及矿山等封闭场景内作业的短倒运输场景(场景 14)、运输城建渣土等建筑垃圾的工程专用场景(场景12),以及短距离作业的市政环卫场景(场景 9)在各场景中的电动化评价排名最为靠前,这与目前电动商业车的市场发展情况较为一致,也从侧面印证了BestECV 2.0场景电动化评价方法学体系具有较高的可靠性。基于评估结果,识别出后续更适合推广电动汽车的场景,也是该研究的重要任务之一。从得分排序来看,市政环卫的路面清扫场景(场景 11)、中长距离的垃圾收运场景(场景 10)、工程专用中的混凝土搅拌(场景 13)以及城市物流中的冷链运输(场景 2)等场景的得分处在次优梯队,可以认为是近期商用车电动化发展的重点方向,也是政策的一个设计方向和发力点。排序较为靠后的场景主要是以使用重型车或牵引车辆为主,同时缺少较为明确的政策激励的场景,如干线物流运输场景。从单项指标的得分来看,这几个场景下电动车型的 TCO 与燃油车型持平的时间约在 5 年左右,目前几乎尚不具备成本优势。同时,可选车型指数、连续作业指数等指标的得分在所有场景中垫底,表明这些场景下近期发展电动汽车的阻力仍然较大。未来可以寻求更加多元化的替代方案,如发展氢燃料电池汽车等。BestECV将在下阶段工作中,重点从以下三个方面重点开展进一步探索:(1)开发基于重点应用场景的 BestECV 解决方案工具包,推动重点商用车应用场景的电动化实施;(2)进一步完善车型数据库,优化 BestECV 系统功能,同步更新每年新增车型以及指标评分;(3)基于研究成果,对不同场景商用车电动化发展提出政策建议和具体实施方案。BestECV 将持续开展工作,进一步推动行业间的交流与学习,发挥第三方中立平台的独特性,更好的推动商用车领域电动化进程。33 参考资料参考资料 1 中华人民共和国生态环境部,中国移动源环境管理年报 2020.2 中华人民共和国中央人民政府,https:/ 3 人民网,http:/ 4 中国汽车流通协会商用车专业委员会,http:/ 5 车家号,https:/ 6 新华网,https:/ 7 中国汽车技术研究中心北京工作部,中国货运体系评估项目总体报告,2017.

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    中国电动商用车充电基础设施现状评中国电动商用车充电基础设施现状评估与估与 2035 发展目标及路径研究发展目标及路径研究Research on Evaluation of Current Charging Infrastructure forElectric Commercial Vehicles and 2035 Development Goals&Implementation Path in China中汽数据有限公司中汽数据有限公司&国国网智慧车联网技术有限公司网智慧车联网技术有限公司2023.9Automotive Data of China Co.,Ltd.State Grid Smart Internet of Vehicles Company,Ltd.September,2023I关于作者关于作者赵冬昶、王学平、禹如杰、吕旺、彭小津、张珺、李冰阳、贾莉洁、徐梓淇、王菁、王莹、张秀丽、李萍、苏舒、何志恒、任亚钊、唐株钰致谢致谢本研究由【中汽数据有限公司和国网智慧车联网技术有限公司】统筹撰写,由能源基金会提供资金支持。本研究是【能源基金会交通项目的课题,是中国电动商用车充电基础设施现状评估与 2035 发展目标及路径研究】。研究团队同时感谢以下专家在项目研究过程中作出的贡献:【王建斌工业和信息化部装备工业发展中心】【付毕安国家发展和改革委员会能源研究所】【关朋工业和信息化部装备工业发展中心】【李立理清华四川能源互联网研究院】【张娜招商局公路网络科技控股股份有限公司】【陈锐锐清华四川能源互联网研究院】【罗艳托中国石油规划总院】【周丽波中国电力企业联合会】【钟东海南省新能源汽车促进中心】【高全庆协鑫(集团)控股有限公司】【崔洪阳国际清洁交通委员会(ICCT)】【程颖北京交通发展研究院节能减排中心】【翟宇博能链智电(NAAS)】【熊英中国电动汽车百人会】注:专家姓名按姓氏笔画升序排列。II关于项目单位关于项目单位/关于能源基金会关于能源基金会中汽数据有限公司:中汽数据有限公司隶属于中国汽车技术研究中心有限公司,以汽车大数据为基础,汽车领域模型算法为支柱,深入开展节能低碳、绿色生态、市场研究等工作。面向“新基建”、“新四化”发展,在中国汽车工业云、智能网联、智能座船、工业互联网(工业软件)等领域精准发力,通过中国汽车产业数据基础设施建设及国家级汽车产业数据体系构建,以“数驱产业交革,智领汽车未来”为使命,致力于打造“国家级汽车产业数据中心、国家级汽车产业链决策支撑机构、国家级泛汽车产业数字化支撑机构”。国网智慧车联网技术有限公司:国网智慧车联网技术有限公司建设的国网智慧车联网平台被工信部评为工业互联网示范平台,累计接入充电桩总数 120 万根,注册用户数达 1280 万,覆盖全国 29 个省、273 个城市,年充电量 15 亿千瓦时,为电动汽车绿色出行提供导航、充电、支付等全方位服务,打造了涵盖公共充电、有序充电、V2G、充电桩建设、智慧能源等领域在内的充电生态圈。平台经过 5 年多的上线生产运行,积累了大量的充电基础设施运行数据,可以为本课题研究提供雄厚的数据基础与应用验证条件。能源基金会:能源基金会是在美国加利福尼亚州注册的专业性非营利公益慈善组织,于1999 年开始在中国开展工作,致力于中国可持续能源发展。基会会在北京依法登记设立代表机构,由北京市公安局颁发登记证书,业务主管单位为国家发展和改革委员会。能源基金会的愿景是通过推进可持续能源促进中国和世界的繁荣发展和气候安全。我们的使命是通过推动能源转型和优化经济结构,促进中国和世界完成气候中和,达到世界领先标准的空气质量,落实人人享有用能权利,实现绿色经济增长。我们我力于打造一个具有战略眼光的专业基金会,作为再捐资者、协调推进者和战略建议者,高效推进使命的达成。III目录关于作者.I致谢.I关于项目单位/关于能源基金会.II目录.III第一章 绪论.11.1 电动商用车充电基础设施发展背景.11.1.1 商用车电动化发展背景.11.1.2 电动商用车充电基础设施发展背景.21.2 课题研究框架.3第二章 中国商用车充电需求与问题挖掘.52.1 补电场景差异化.52.2 充电决策价格驱动.72.3 运营管理保障复杂.9第三章 中国电动商用车充换电基础设施发展现状及综合评估.103.1 充换电基础设施政策现状研究.103.1.1 国际政策.103.1.2 国内政策.123.2 充换电标准现状研究.153.2.1 国际标准.153.2.2 国内标准.163.3 商用车充电市场运营现状研究.173.3.1 专用场站.173.3.2 公用场站.233.3.3 重卡换电站.30IV3.4 商用车充电产品技术研究.313.4.1 充电产品.313.4.2 充电技术.32第四章 电动商用车充换电基础设施需求预测研究.374.1 充电设施预测模型.374.1.1 模型简介.374.1.2 预测情景设定.394.1.3 模型参数设定.414.1.4 充电基础设施需求预测.484.2 换电设施预测模型.544.2.1 模型简介.544.2.2 模型参数设定.544.2.3 换电站需求预测与结果分析.56第五章 充换电基础设施成本经济性与技术可行性现状评估预测研究.585.1 经济性分析.585.1.1 模型介绍.585.1.2 成本分析.605.1.3 主要结论.675.2 商用车充电负荷分析与技术可行性评估预测.68第六章 政策建议与发展路线图.716.1 研究主要结论与观点.716.2 中国电动商用车充电基础设施发展路线图.736.3 中国电动商用车补电设施总体发展政策建议.74免责声明.771第一章第一章 绪论绪论1 1.1.1 电动商用车充电基础设施发展背景电动商用车充电基础设施发展背景1.1.11.1.1 商用车电动化发展背景商用车电动化发展背景近年来,在全球范围内,交通运输领域的温室气体排放持续增加,约占全球总排放量的近四分之一,为全球气候带来了严重的挑战。商用车作为道路交通领域的主要组成部分,其电动化进程的推进至关重要。电动商用车的推广不仅可以减少石油等不可再生资源的消耗,还能显著减少温室气体的排放,有助于实现全球碳减排目标,应对全球气候变化。中国商用车具有保有量占比低、温室气体排放分担率高的特点,如图 1-1 所示,近十年我国商用车的市场规模翻了近一倍,发展前景广阔。截至 2022 年底,我国商用车保有量 3328.6 万辆,占汽车总保有量的 11.3%1,却贡献了 77.3%2的温室气体排放量。预计将在 2035年达到 4,416 万的保有量规模,电动化发展节能潜力巨大,是交通领域助力实现“双碳目标”的重要途径。图 1-1 中国商用车发展趋势11:中汽数据有限公司22:引自中国移动源环境管理年报(2020)2然而,中国商用车相比乘用车电动化进程较为缓慢。2022 年电动乘用车市场渗透率为 25.6%,电动商用车市场渗透率仅为仅为 9%。“购车贵”、“补电难”成为阻碍商用车电动化进程的主要因素。从购车成本上看,当前电动重卡等商用车购车成本是柴油重卡的近两倍。据中汽数据有限公司研究3,如图 1-2 所示,总体来看,车辆使用强度越大的应用场景下,新能源汽车成本具备优势的时间越提前。轻卡的纯电动车型最早实现 TCO 平价,平价时间在 2020 年之前;其次是自卸车和皮卡;重型载货车和重型牵引车纯电车型 TCO 平价时间最晚,约在 2030 年左右。2025 年及之后,多数电动商用车将实现TCO 平价,“购车贵”对商用车行业电动化的阻碍逐渐减小,“补电难”或将成为影响商用车电动化的关键要素。图 1-2 不同里程下纯电动与传统车 TCO 平价时间1.1.21.1.2 电动商用车充电基础设施发展背景电动商用车充电基础设施发展背景充电基础设施作为为电动汽车提供充换电服务的交通能源融合类基础设施,其规模化发展可有效推动商用车电动化发展进程,促进能源与交通领域“脱碳”,助力“双碳”目标落地,为全球减碳进程贡献坚实中国力量。虽然我国已建成全球规模最大3中期数据有限公司&能源基金会:中国商用车 TCO 研究及中美对比3的充电基础设施体系,但电动商用车“补电难”问题仍然显著,具体体现为“不便捷”、“充电慢”、“存在安全风险”等问题。便捷性方面,公交、环卫等使用专用桩的商用车充电场景存在其他车辆无法共用的问题,城市、高速等使用公用桩充电场景存在“乘商混用”导致可用充电设备少的问题。充电速度方面,重卡物流等商用车充电场景对功率需求较高,充电功率多超 120kW,充电时间达 45分钟以上,挤占了商用车营运时间。安全方面,我国商用车使用强度大,电池包容量更大,充电功率高,存在较大安全风险,因此商用车充电安全问题更加值得关注。综上所述,商用车充电基础设施现状和发展路径不明晰仍是当前和日后制约电动商用车发展的关键因素,亦是我国新能源汽车保持全球领先发展趋势需要突破的瓶颈问题。1 1.2.2 课题研究框架课题研究框架基于商用车电动化对于交通领域节能减排的重要性,以及商用车充电基础设施现状评估对于制定商用车发展目标和路径的重要性,“中国电动商用车充电基础设施现状评估与 2035 发展目标及路径研究”课题致力于解决“补电难”问题。整体研究框架如图 1-3 所示,重点开展五个部分的研究。1)从车端视角调研商用车市场发展现状,进行中国商用车的充电需求与问题挖掘,通过调研商用车市场发展现状划分场景库,分析各类商用车充电需求;2)从桩端视角分析政策、产业、运营、技术发展现状与趋势;43)开展电动商用车充换电基础设施预测研究,构建电动商用车充换电服务和基础设施需求预测模型,提出低功率优先情景、基准情景和大功率优先情景三种不同发展情景,科学研判不同车辆类型和应用场景下电动商用车市场规模,设定支撑未来商用车电动化目标的充电基础设施发展目标;4)聚焦充换电基础设施成本经济性与技术可行性现状评估与预测研究,在设定场景下构建成本经济性分析模型,探讨盈利条件并对比快充和换电的经济性优劣,分析充电基础设施发展目标实现的技术可行性,包括其对电网负荷造成的影响;5)研究提出技术与政策路径建议,设计商用车充电发展路线图并提出实现商用车充电基础设施发展目标的技术与政策建议。图 1-3 整体研究框架5第二章第二章 中国商用车充电需求与问题挖掘中国商用车充电需求与问题挖掘与乘用车相比,我国商用车充电呈现“补电场景差异化、充电决策价格驱动、运营管理保障复杂”的需求特点。2.12.1 补电场景差异化补电场景差异化当前商用车充电网点分布及数量不足,高速充电桩少、城区充电桩分布不均。商用车通常需要跨足很大的地理区域,为了保障运营的流畅性,需要方便、分布广泛的充电设施网络。如表 2-1,根据截至2022 年底的保有量数据,进行商用车场景划分,并计算各场景下不同车型的电动化比例,可划分三个电动化梯队(公共领域、中重卡物流、特殊功能)。三个梯队可细分 12 个使用场景,不同使用功能的商用车电动化进程差异可超过 80%,多数电动商用车需要配建专用充电设施,补电需求紧迫性亦呈现梯次化差异。表 2-1 2022 年底商用车不同车型电动化比例商用车使用场景商用车使用场景商用车车型商用车车型使用场景使用场景电动化比例电动化比例客车客车货车货车一级一级分类分类二级二级分类分类使用使用场景场景轻型轻型客车客车中型中型客车客车大型大型客车客车微型微型货车货车轻型轻型货车货车中型中型货车货车重型重型货车货车载货载货80.06.06%物流类物流类城市物流城市物流31.27%0.00%0.00%0.44%1.06%1.87%倒短倒短运输运输1.27%1.27%城际物流城际物流2.86%2.86%干线物流干线物流0.00%0.00%专用专用9.90%9.90%物流类物流类特定产品特定产品运输运输0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%工程类工程类工程用车工程用车0.01%0.00%0.33%0.27%作业类作业类市政环卫市政环卫0.15%4.16%2.57%1.70%2.33%功能作业功能作业0.39%0.01%0.53%0.03%0.83%0.06%0.02%0.43%载客载客10.05.05%客运类客运类城市公交城市公交63.23.14w.18w.29%团体通勤团体通勤0.62%4.13.50%1.88%公路营运公路营运2.33%4.46.06%5.58%校车校车0.00%0.00%0.00%0.00%车型 电动化比例7.364.88P.75%0.43%1.08%0.68%0.48%3.06%6电动化进程:根据商用车电动化进程的主要驱动源,考虑各使用场景下的车辆行驶强度和营运需求等因素,分别对三个梯队下的 12 个使用场景进行补电需求匹配,如表 2-2 所示:表 2-2 电动商用车不同梯队补能场景电动化梯队使用场景补能场景第一梯队-公共领域城市公交公交专用站公路营运营运专用站团体通勤企业专用站市政环卫环卫专用站城市物流私人充电桩、物流专用站、市区公用站第二梯队-中重卡物流倒短运输物流专用站、重卡换电站城际物流物流专用站、高速公用站、重卡换电站干线物流物流专用站、高速公用站、重卡换电站第三梯队-特殊功能功能作业专用站工程用车特定产品运输其中,财政资金支撑的公共领域使用场景(如公交、环卫等)成为商用车电动化第一梯队,包括城市公交、公路营运、团体通勤、市政环卫和城市物流领域。随着公共领域全面电动化4,专用场站逐步开放。除部分城市物流车可与乘用车共同使用私人充电桩、市区公用站等进行充电外,其余第一梯队场景均使用专用充电站进行充电。环保压力下的纯电重卡电动化潜力巨大,为商用车电动化第二梯队,包括倒短运输、城际物流和干线物流领域。随着货运零排放,中重卡加速转型。由于重卡换电的技术试点推广,除物流专用站和高速公共站之外,重卡换电站也可作为第二梯队的专属补能场景。其他特殊场景为第三梯队,包括功能作业、工程用车、特定产品42023 年 1 月 30 日 工业和信息化部等八部门关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知:到 2025 年,试点领域新增及更新车辆中新能源汽车比例显著提高,其中城市公交、出租、环卫、邮政快递、城市物流配送领域力争达到 80%。第一梯队:公共领域第一梯队:公共领域第二梯队:中重卡物流第二梯队:中重卡物流第三梯队:特殊功能第三梯队:特殊功能7运输、校车等场景。第三梯队功能特殊体量少,商用车电动化进程较为缓慢,其补能场景多为专用站。丰富的使用场景也为补能设施提出了更高的“效率”和“兼容性”要求。根据电动商用车补能需求总结 6 类细分补电场景和 4 类补电设施,按照充电用户行驶特征,如表 2-3 所示:电动商用车补电场景可分为私人充电桩(少数城市物流车)、专用场站(公交、环卫、物流专用充电站)、公用场站(市区和公路沿线公用充电站)和换电站(重卡换电站)。表 2-3 电动商用车补电场景及设施电动商用车补电场景划分具体场景商用车补电设施私人充电桩私人充电桩充电设施(快充设施/超充设施/兆瓦充电设施)专用场站公交专用充电站环卫专用充电站物流专用充电站公用场站市区公用充电站公路沿线公用充电站换电站重卡换电站换电设施2.22.2 充电决策价格驱动充电决策价格驱动商用车辆的充电需求需要考虑能源消耗和成本效益。跟乘用车潮汐式使用特性不同,商用车使用强度大、续航要求高,补能需求频繁,运营属性更强,普遍对高效补能技术需求更迫切。当前,我国充电重卡占据绝对性主导地位的主流企业依次为三一、宇通、北奔、中联,四家占比超 7 成,如表 2-4 所示,其主流商用车型电池包容量基本都超过 280kWh,是主流乘用车电池包容量的数倍。当前 45min 以上的充电时间会挤占商用车实际营运时间,进一步压缩车队利润空间,故而商用车对高效率、高性价比补能技术需求更迫切。8与此同时,充电价格进一步上涨。2023 年 5 月,国家发改委印发关于第三监管周期省级电网输配电价及有关事项的通知5,将大型充电站的用电划归工业用电,导致充电价格水涨船高。多省份(如四川6、上海7)也陆续进一步调整了分时电价机制,调高了高峰时段的电价。如图 2-1 所示,用户对“充电费用”的不满意点调研结果反馈主要包括充电费用高、公共充电桩收费标准不统一、缺乏透明度等。因此,商用车充电呈现“充电决策价格驱动”的特点。表 2-4 主流车型技术参数及续航里程车辆类型使用场景车辆型号生产企业电池包容量电池类型续航商用车-公共领域城市公交LCK6116EVGA中通350.07kWh磷酸铁锂450km公路营运XMQ6129HYBEVL厦门金龙207kWh磷酸铁锂450km团体通勤XMQ6821CYBEVL厦门金龙139kWh磷酸铁锂350km市政环卫JBY5030TXSBEV百易长青45.360kWh磷酸铁锂60-80km城市物流DFA5030XXYMBEV1东风41.86kWh磷酸铁锂220km商用车-中重卡物流倒短运输城际物流干线物流SYM42503S1BEV三一282.62kWh磷酸铁锂260kmZKH3310P6BEV宇通422.85kWh磷酸铁锂325km乘用车家用通勤秦 2021 款 EV标准版比亚迪47.53kWh磷酸铁锂405kmModel 3 2022Performance版特斯拉78.4kWh三元锂675kmP7 2023 款480G小鹏60.2kWh磷酸铁锂480kmID.3 2023 款升级款大众52.8kWh三元锂450kme3 2021 款出行款比亚迪43.2kWh磷酸铁锂401kmaiony plus 80广汽76.8kWh三元锂610km5https:/ 2-1 用户对“充电费用”的不满意点调研结果82.32.3 运营管理保障复杂运营管理保障复杂商用车辆运营涉及到不同时间段的充电需求管理,涉及到智能充电管理系统,以便在需求高峰和低谷时进行调整,以确保车辆随时可用。后期的资产处理和设备的安全维护也亟待解决,电动商用车动力电池衰变快,贬值幅度较大。特殊用车场景用户对配套服务产品需求更强烈,商用车运营管理安全需要多维度保障。充电重卡目前主要在专用充电设施完成充电,在车端关注电池安全性和控制器的安全运转,设施端更加关注建造和运营的安全性,在兼容性角度关注直流充电和交流充电的互操作性,在整个充电过程中要关注数据互联互通的信息安全问题。8数据来源:2023 年 7 月新能源车主充电体验调研报告10第三章第三章 中国电动商用车充换电基础设施发展现状及综合评估中国电动商用车充换电基础设施发展现状及综合评估立足电动商用车“补电场景差异化、充电决策价格驱动、运营管理保障复杂”的需求特点,本章主要分析我国商用车充换电基础设施政策标准、市场运营、产品技术方面的现状特征及存在的问题,并调研补能技术发展趋势,研判未来我国商用车充电基础设施技术发展方向,以支撑商用车充电基础设施发展目标制定。立足桩端视角,当前充电基础设施行业呈现“顶层设计不明晰、市场运营待规范、产品技术屡突破”的产业现状。政策标准端,我国针对商用车充电的政策多为定性描述或数量型目标规划,现有政策侧重公交、物流等场景,政策场景的覆盖率不高。市场运营端,商用车充电场景多为专用场站和换电站,部分使用场景下可在市区和高速公用场站充电,当前商用车充、换电场站的运营仍缺乏统一规范。产品技术端,兆瓦充电、液冷超充等大功率充电技术或换电等高效的补能模式也多优先应用于商用车充电。3.13.1 充换电基础设施政策现状研究充换电基础设施政策现状研究3.1.13.1.1 国际政策国际政策从国际政策来看,各国提出了不同的充电基础设施建设目标:如表 3-1 所示,欧洲和美国的充电基础设施政策较为丰富,大多按充电场景设计政策;日韩等国家的充电基础设施政策较为落后。大多数国家地区并未针对乘/商用车的充电政策进行区分,仅欧盟 AFIR 政策中对于服务车型设置了规划目标,可为中国商用车充电领域提供政策借鉴。中国当前的充电基础设施相关政策在规划、补贴和推广示范项目11方面均在陆续建设中。从规划型政策来看,欧盟总体建设目标(AFIR)中对于重型车辆专用充电站的部署区间和充电功率进行了规定。2025 年起,在TEN-T核心网络上每60公里部署一座最低输出功率为350kW的重型车辆专用充电站。其他国家规划型政策对于建设数量的要求多为乘/商用车统一规划,出台充电基础设施的针对性政策较少。表 3-1 国际充电基础设施规划型政策政策颁布时间政策颁布时间规划型政策内容规划型政策内容美国美国基础设施法案9(BIL)(2021 年 11 月)基础设施法案计划提供 75 亿美元,在美国高速公路和社区建立由 50 万个电动汽车充电桩组成的充电网络。力争在每条洲际公路上每 50 英里配备一个充电站,每个充电站至少有 4 个快充充电桩。欧洲欧洲最新欧盟总体建设目标10(AFIR 修订)(2023 年 7 月)欧盟最新充电法案规定:2025 年起,在 TEN-T 核心网络上每 60 公里 部署一座最低输出功率为 350kW 的重型车辆专用充电站。日本日本日本政府(2022 年)到 2030 年建设 15 万11个公共充电桩,其中快充桩 3 万个。韩国韩国韩国政府(2021 年 11 月)到 2025 年新建 50 万座12充电桩和超高速充电桩,建成 1.5 万座充电站。从补贴型政策来看,如表 3-2 所示,国际充电基础设施补贴型政策主要通过财政补贴和税收抵免等措施鼓励充电基础设施的建设和使用,进而推动商用车电动化进程。具体措施包括提高税收减免、延长补贴时间等。表 3-2 国际充电基础设施补贴型政策政策颁布时间政策颁布时间补贴型政策内容补贴型政策内容美国美国通胀削减法案13(IRA)(2022 年 8 月)通胀削减法案(IRA)新能源充电站基础设施税收抵免:延长税收抵免至 2032年,最多可抵免成本的 30%。该税收抵免的额度上限从3 万美元提升至 10 万美元。税收优惠时间延长至 2031 年底。9https:/ 年 5 月)荷兰15(2021 年 10 月)英国16(2022 年 3 月)德国:再投3 亿欧元、购买充电设施补贴最高达总价 80%,按功率、按用途补贴荷兰:投资免税补贴 36%、投资折旧补贴 75%英国:投资 16 亿扩大基础设施建设,按场景补贴日本日本日本政府(2022 年 3 月)日本安装受电装置时将提供最高达 400 万17日元补助,日本充电基础设施补贴相对于车端补贴政策较少。韩国韩国韩国政府18(2020 年 7 月)2022 年开始,在氢能交通补贴政策中加入了商用车韩国充电基础设施补贴相对于车端补贴政策较少。在政府推广示范项目方面,如表 3-3 所示,各国都在积极推进充电基础设施建设,在不同领域方向进行探索与试点工作。重点领域包括大功率充电、智能充电等。表 3-3 国际充电基础设施政府推广示范项目时间时间示范推广项目示范推广项目美国美国2022 年 1 月2021 年 9 月2022 年 9 月卡车大功率走廊充电解决方案19“充电公平”融资项目20“农村社区建设电动汽车充电基础设施”21欧洲欧洲2021 年 8 月2022 年 2 月2018 年 7 月德国“充电桩触手可及”22荷兰:智能充电23英国:低成本无线充电、公共道路充电24日本日本2014 年 5 月国家充电服务公司助力充电网络建设25韩国韩国2023 年 3 月公共充电桩民间运营263.1.23.1.2 国内政策国内政策在规划型政策方面,我国充电基础设施政策规划目前多为分场景14https:/www.eufundingmag.eu/2021/05/31/300-million-e-for-local-charging-infrastructure-in-germany/15https:/ 3-4 所示,我国多省市地区提出了目标尚不明确的倾向性规划类政策,充电基础设施的建设数量要求多为乘/商用车统一规划,出台针对性政策较少。表 3-4 国内充电基础设施规划型政策规划时间规划时间政策内容政策内容政策城市政策城市2023 年年广西:完善高速公路服务区、港区、客运枢纽、物流园区、公交场站等区域汽车充换电、加气、加氢等新能源基础设施建设。政策倾向城市:重庆、江苏、河南、天津、江西、浙江、广东广州、辽宁沈阳、贵州铜仁、云南普洱等地2022 年年吉林:“十四五”期间,规划新建各类电动汽车充电桩 7000个,换电站 120 座,充电站 70 座。统一规划城市:陕西、四川、河南、广东、四川成都、广东深圳、广东潮州等地2023 年年四川巴中:到2025年全市新增公交车专用充电桩不少于284个桩、不少于 540 个客运车专用桩、不少于 828 个物流专用充电桩。出台针对性政策城市:山东、海南三亚、湖南长沙、河北唐山、重庆巴南、河南许昌、内蒙包头、四川宜宾等地2023 年年河南许昌:“十四五”期间,全市重点布局 50 座重卡换电站。在补贴型政策方面,如表 3-5 所示,我国各地方充电基础设施补贴政策大多为建设补贴,运营补贴及“重卡换电”等先进技术领域的研发补贴也逐渐受到各地方政府的重视和关注。表 3-5 国内充电基础设施补贴型政策规划时间规划时间政策内容政策内容补贴类型补贴类型2022 年年上海:对港口、物流、环卫、出租车等特定公共服务领域的换电站,通用型补贴换电设备的 30%;非通用型补贴 15%。建设补贴2022 年年山东淄博:换电站 400 元/kW 的建设补贴,按轻型及中重型卡车制定补贴上限。建设补贴2023 年年重庆:在市内高速公路服务区、3A 级(含)以上景区新建并投运不低于 90 千瓦的公共快充桩,按给予 300 元/千瓦的一次性建设补贴。建设补贴2023 年年河南许昌:充换电设施 0.1 元/千瓦时标准补贴。运营补贴2023 年年河南许昌:重卡换电企业“基础 增量”研发补助。研发补贴充电领域的价格型政策是我国的特有政策,如表 3-6 所示,目前充电服务费由政府管控逐渐转为市场调节,在海南、天津等地已经出台了相应的充电服务费标准,差异大多集中于公交领域。表 3-6 国内充电基础设施价格型政策政策时间政策时间政策内容政策内容142017 年年海南:电动公交车充电服务费上限标准为 0.600.9 元/千瓦时。2022 年年江苏连云港:商用车及七座(不含)以上乘用车充电设施服务费最高价格为 0.73 元/千瓦时。2015 年年天津:电动公交车充电服务费为每千瓦时 0.60 元。电动公交车充换电服务费为 0.80 元/千瓦时。我国各地的试点示范工作也在加紧建设中,商用车领域的重卡换电试点受到广泛关注。2021 年,工信部办公厅印发了关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知27,决定启动新能源汽车换电模式应用试点工作。纳入此次试点范围的城市共有 11 个,其中综合应用类城市 8 个(包括北京、南京、武汉、三亚、重庆、长春、合肥、济南),重卡特色类 3 个(包括宜宾、唐山、包头)。宜宾政府计划在 2023 年年底建成换电站 20 座,推广换电重卡1200 辆;计划到 2025 年建成换电站 60 座,推广换点重卡 3000 辆,同时积极向全国 20 个以上的城市推广应用,形成产值 300 亿,换电站 1000 座,推广换电重卡 5 万辆以上。宜宾政府财政预算 4.7 亿元,全面支持市内重卡电动化。出台了“全面推进电动宜宾工程实施方案”、“重卡特色换电模式应用试点实施方案”、“绿色工地管理办法”等政策文件。覆盖了换电站建站补贴、重卡购车补贴、对电动卡车优先通行的路权开放、以及重型中心城区重点区域工程车辆全面电动化以及运力支持等相关内容。其他各地方政府也在因地制宜地试点商用车充电基础设施先进示范项目,先行先试,探索新路,为汽车产业发展提供生动实践和成功经验。27https:/ 充换电标准现状研究充换电标准现状研究3.2.13.2.1 国际标准国际标准当前国际充电标准以中欧美日为主要应用区域,国际充电标准技术参数总结如表 3-7 所示。未来国际兆瓦级充电标准将支撑商用车充电时间大幅减少,提高充电速度。表 3-7 国际充电标准技术参数总结表车辆车辆类型类型充电标准充电标准开始开始时间时间主要地区主要地区应用标准应用标准电压电压(V)电流电流(A)功率功率(kW)轻型轻型车车交流J17722009日本、北美SAE J1772240(Level2)80(Level2)7.7(Level2)Mennekes2013欧盟IEC 621964006325.2-43GB/T(AC)2015中国GB/T20234.2-20154406322-27.72直流CCS type12014北美SAE J30681000400150-400CCS type22013欧盟IEC 6250-400CHAdeMO2010日本、北美SAE J1772IEC 6250-400TeslaSupercharger2012北美SAE J1772IEC 62196480(Level3)300(Level 3)120(Level 3)-250(Level 3)GB/T(DC)2013中国GB/T20234.2-205-250ChaoJi2024中国、日本GB/T 20234 和IEC 62196(计划中)1500600500-900重型重型车车交流J30682018北美SAE J30681037.516036-166直流MCS2024欧盟IEC 3750TeslaMegacharger2024北美NACS(计划中)1000最高达1260A(推测值)1000 ChaoJi2024中国、日本计划中1500600900GB 2015 2017中国计划中 我国充电标准体系与美国、欧盟、日本并列世界四大充电标准体系。标准未来发展方面,如表 3-8 所示,未来充电标准国际多方博弈,不同充电标准各自具有其优势和劣势。中国未来充电标准以 GB2015 标准和 ChaoJi 标准为主要趋势,目前阶段二者仍存在一定争议和讨论,有待进一步权衡比较,暂未形成统一的发展方案。16表 3-8 四大国际未来充电标准体系标准名称标准名称标准设立组织标准设立组织优势优势劣势劣势兆瓦级充电系统兆瓦级充电系统(MCS)欧洲 CharIN超高功率水平、充电速度快、充电效率高快充安全性需要保障、升级大功率带来热管理问题、电池性能的适配性问题、电网对超充的承受能力特斯拉北美充电标准特斯拉北美充电标准(NACS)特斯拉尺寸小、充电速度快、效率高、整合交直流、不受通信协议限制、电动车和充电桩数量多、占优势无法兼容三相交流电(欧洲中国推广困难)ChaoJI中国(国网牵头) 日本 CHAdeMO 联合制定技术先进、向前和向后兼容性、增强充电安全性、提升充电功率、利于统一国际标准现有存量车和桩的兼容性,推广成本高,开发及投资成本高、落地困难GB2015 中汽研、汽标委牵头具备和前置标准的延续性,标准开发成本低;车桩端更新投入成本低,国内推广容易和国际标准兼容能力较低,国际间推广难度大3.2.23.2.2 国内标准国内标准在充电标准领域方面,如表 3-9 所示,我国目前已形成涵盖充电接口、充电系统与设备、通信协议、电气标准等全方位的充电标准体系。商/乘用车共用一套统一的充电标准体系。表 3-9 我国充电标准体系标准领域标准领域标准编号标准编号标准名称标准名称充电系统与设备标准充电系统与设备标准GB/T 18487.1-2015电动车辆传导充电系统GB/T 18487.2-2017电动汽车传导充电系统GB/T 29316-2012充换电设施电能质量技术基础类标准基础类标准GB/T 31525-2015图形标志 电动汽车充换电设施标志GB/T 29317-2021电动汽车充换电设施术语电气标准电气标准GB/T 40432-2021车载充电机GB/T 18487.4车辆对外放电要求QC/T 1088-2017电机控制器技术充换电接口标准充换电接口标准GB/T 20234.1-2015、GB/T 20234.2-2015、GB/T 20234.3-2015传导充电连接装置GB/T 27930-2015传导式充电机与电池管理系统通信协议GB/T 32896-2016电池动力仓GB/T 32879-2016电池箱连接器在换电标准领域,如表 3-10 所示,我国正在加快推进换电标准体系建立,当前规划形成了以安全性、互换性、使用性为研究内容的17换电标准体系。我国分乘/商用车、分场景、分阶段并行设立换电标准。表 3-10 我国换电标准体系建设进展标准研究内容标准研究内容标准名称标准名称标准研究进度标准研究进度换电安全性换电安全性GB/T40032-2021(M1 乘用车)电动汽车换电安全要求乘用车换电安全性国标已发布纯电动商用车换电兼容性测试规范乘用车换电安全性行业标准建设中换电互换性换电互换性GB/T 32879-2016 电动汽车更换用电池箱连接器通用技术要求GB/T 32895-2016 电动汽车快换电池箱通信协议GB/T 29772-2013 电动汽车电池更换站通用技术要求GB/T 33341-2016 电动汽车快换电池箱架通用技术要求国家标准修订中QC/T 纯电动商用车车载换电系统互换性行业标准报批阶段QC/T 纯电动商用车换电通用平台行业标准报批阶段TB电动中重卡共享换电车辆及换电站建设技术规范团体标准已发布换电使用性换电使用性宜宾市换电地方标准地方标准已发布(宜宾)3.33.3 商用车充电市场运营现状研究商用车充电市场运营现状研究按照充电用户的行驶特征,可以将电动商用车的补电场景分为私人充电桩、专用场站、公用场站和换电站四种场景类型。其中,私人充电桩存在小部分城市物流车辆在社区安装私人充电桩进行充电的情况;专用场站的建设节奏与车端电动化水平相匹配,其装机功率普遍大于 120kW,充电行为受分时电价等电网调控政策的影响较大;公用场站市区公用充电场景下的设施供给结构不及用户需求,运营水平受场站位置的影响较大,高速公用充电场景在高峰时期的服务能力不足,并且目前公用场站对电动重卡的服务能力几乎为0;重卡换电站当前在港口运输场景发展成熟,各家运营商正积极探索公路沿线公共换电站的建设运营路径。3.3.13.3.1 专用场站专用场站目前行业内暂无商用车充电基础设施的数据集,研究组对五家运18营商的公共充电场站信息应用关键词提取的办法,初步形成了我国商用车公共场站数据集。其中,样本数据集28共包括 2,481 个商用车公共充电场站,共计41,939 台充电桩。如图 3-1 所示,公交领域的电动化建设水平相对较高,物流场景下的充电桩数量次之,重卡充电基础设施的建设初步取得了一定成果,目前已建成了 2,200 台公共充电桩。专用场站的建设节奏与车端电动化水平相匹配。图 3-1 商用车公共场站场景分布充电量作为决定充电场站业务收入的重要指标,由场站装机总功率(设备规模)和功率利用率(设备使用效率)决定。如图 3-2 所示,专用场站的专用桩功率普遍大于 120kW,其中重卡专用站充电桩功率普遍超过 240kW。28数据来源:中汽数据有限公司,数据集包含国网电动、特来电、星星充电、小桔充电和云快充,截至2023 年 Q1。19a.公交专用站桩功率分布b.环卫专用站桩功率分布c.物流专用站桩功率分布d.重卡专用站桩功率分布图 3-2 专用站功率分布分布20如图 3-3 所示,专用场站中专用桩的 24 小时充电利用率分布特征与服务车型停放特征及单次充电时间紧密相关。a.公交专用站桩 24H 利用率分布b.环卫专用站 24H 利用率分布c.物流专用站 24H 利用率分布21d.重卡专用站 24H 利用率分布图 3-3 专用站桩 24H 利用率分布分时电价政策可以有效影响充电行为,公交等固定行程的车辆在停放时间内可随之调整充电策略。如图 3-4 所示,济南公交朱庄站内未设置分时电价,充电价格为 1.18 元/度,设有三个充电桩,充电桩为 240kW 双枪充电桩,共计 6 个充电枪。不考虑价格的充电高峰与公交营运时间较为贴合,具有较强的规律性。如图 3-5 所示,江苏省泗阳县爱园镇的公交车站采用分时电价,使用一拖 8 分体式 360kW充电桩,共计 8 个充电枪。在谷时电价(凌晨 1:00-早上 8:00)充电,白天在平时电价充电(中午 11:00-晚上 18:00),在峰时电价(晚上 18:00-22:00)不充电。设置分时电价后,充电行为会受分时电价的影响从而具有较强的价格敏感性。22图 3-4 济南公交专用站利用率分布(未设分时电价)图 3-5 江苏泗阳县公交专用站利用率分布(设分时电价)重卡的充电行为规律主要集中在中午和凌晨,分时电价削峰效果更为显著。如图 3-6 所示,新疆精河县羿博岩土重卡充电站未设置分时电价,有两台充电桩 240kW 双枪充电,充电价格为 0.58 元/度。石家庄敬业集团电动重卡充电站设置分时电价,采用 10 台充电桩360kW 双枪充电,其利用率分布如图 3-7 所示,具有较强的价格敏感性。23图 3-6 新疆-精河县羿博岩土重卡专用站利用率分布(未设分时电价)图 3-7 石家庄敬业集团电动重卡专用站利用率分布(设分时电价)3.3.23.3.2 公用场站公用场站当前公用场站充电设施供需结构不匹配,市区公用充电场景用户对直流桩的倾向性较强。然而当前市场设备多为交流桩,存在供需不平衡的问题。在需求侧,如图 3-8 所示,结合用户调研,当前快充桩数量不足、充电网络分布不均是用户关键痛点。在供给侧,如图 3-9所示,当前公用桩仍以交流桩占比较多。市区公共充电设施供给结构无法满足用户需求,呈现供需结构不匹配的特点,未来市区公用直流桩的建设仍需加强。24图 3-8 公桩用户痛点调研结果29图 3-9 充电桩保有量占比30公用场站运营水平受地理位置的影响较大,如图 3-10 所示,不同城市政策、市场环境各异会导致公用场站运营水平出现差异;如图3-11 所示,同一城市细分场景间的充电行为也表现出差异性。图 3-10 不同城市的市区公共充电场景用户表现29数据来源:2023 年 7 月新能源车主充电体验调研报告30数据来源:中汽数据有限公司25图 3-11 市区公共充电细分场景间的用户表现存在差异31市区内网约出租车、厢式物流车流动性强。截至 2022 年底,我国厢式物流车保有量约 53 万辆,其中 31.5%为纯电动车型。乘用车如网约车等经营车辆在公用场站进行充电的保有量约为 168.3 万辆,约占公用场站全部充电车辆的 91%;商用车如小货车等可在公用场站进行充电的保有量约为 16.7 万辆,约占 9%。公用场站的乘商混充呈现“九一分”态势,商用车仅占不到一成。2022 年 8 月,交通运输部、国家能源局、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司四部门联合出台 加快推进公路沿线充电基础设施建设的行动方案 及 公路服务区充电基础设施建设指南,共同推动公路沿线充电基础设施“三步走”建设目标:第一阶段,到 2022 年底前,全国除高寒高海拔以外区域的高速公路服务区能够提供基本充电服务,实现高速覆盖。第二阶段,到 2023 年底前,具备条件的普通国省干线公路服务区(站)能够提供基本充电服务,实现公路覆盖。第三阶段,到 2025 年底前,高速公路和普通国省干线公路服务31数据来源:北京市某运营商部分乘用车充电场站数据26区(站)充电基础设施进一步加密优化,农村公路沿线有效覆盖,基本形成“固定设施为主体,移动设施为补充,重要节点全覆盖,运行维护服务好,群众出行有保障”的公路沿线充电基础设施网络,进一步加密优化。现阶段政策在设施布局方面,实际安装充电基础设施的车位不少于 4 个,电动汽车保有量较大地区周边服务区应不少于 8 个,具备条件的高速公路停车区可参照执行。政策优先布局快充设备,适当布局大功率充电设备。如图 3-12 所示,截至 2023 年 6 月,近九成高速公路服务区已覆盖充电设施,平均单站建设 3 台充电设施,高速公路充电桩占全国公桩比例不足 22。我国高速公共充电建设布局当前仍无法满足用户充电需求。特别是节假日期间,充电排队问题频上“热搜”。在服务车型方面,当前高速公路服务区充电未考虑干线运输重型货车的充换电需求,仍仅以满足小客车的充电需求为主33。图 3-12 全国高速公路服务区建桩服务区覆盖情况(截至 2023 年 6 月)如图 3-13 所示,国家电网目前在全国高速公路沿线平均 120 公32数据源于交通运输部 7 月份例行新闻发布会33交通运输部路网中心非高速公用桩98% 高速公用桩不足不足 2%2里建设一个充电站,单站平均建设 4 台充电桩,主要分布在河北、山东、浙江等电动汽车发展较为领先的地区。图 3-13 国家电网高速充电桩布局情况34在运营方面,如图 3-14、图 3-15 所示,当前高速公共充电运营受节假日影响,充电“潮汐现象”严重。工作日充电桩利用率低;节假日充电车辆集中,个别服务区时间利用率高达 63.8%,排队时间长。图 3-14 长三角城际高速沿线充电站特征日周转率和时间利用率对比3534国网智慧车联网有限公司35住房和城乡建设部等.中国主要城市充电基础设施监测报告.2022 年 6 月28图 3-15 长三角典型城际高速段国庆假期充电桩时间利用率对比当前电动商用车高速充电站建设面临“不可追溯、扩容难、成本高、协调难”等问题。首先,政策完成情况不可追溯。当前充电行业数据统计维度少、数据质量欠佳,无法准确追溯既有政策落实完成情况。未来可基于国家充电平台,构建重点场景充电基础设施监管与运营服务平台,解决短板充电场景发展瓶颈问题,实现公路沿线充电运营平台建设实现政策“可追溯”。图 3-16 高速公路充电基础设施监管与运营服务平台其次,电网扩容存在较大困难。预计 2025 年电动商用车高速充29电站造成的电网负荷约增加 129MW,到 2035 年再增加约 13,622MW,会对电网造成较重负担。分体式充电机、智能充电岛等柔性充电产品可实现功率柔性分配,集成一把大功率充电枪和若干快充枪,有望实现“节假日充乘用车,工作日充商用车”。此外,移动充电设施、风光储充一体新模式、车网互动等新技术和新模式也是市场探索解决商用车公路沿线充电问题的热点话题,解决高速商用车充电“扩容难”问题。另外,建设成本高阻碍商用车充电站建设发展。为满足 2035 发展目标,大功率充电桩的应用以及公路充电基础设施数量提升,假定在公路沿线为商用车充电扩容。保守预计资金需求按照 2500 元/kW,前期扩容成本将高达 344 亿,建设总成本超 478 亿,资金问题亟待解决。当前,高速充电产业仍是国有企业引领。社会资本如宁德时代等电池公司也着手布局,积极扩大合作。政策引导社会资本进入有助于产业快速发展。通过政府补贴引导新模式、新资本进入该场景,解决高速充电站“成本高”问题。图 3-17 充电桩建设成本构成高速公路沿线充电场站建设还面临多方协调困难问题。高速公路30充电基础设施建设涉及公路集团、电网企业、充电运营商等多方主体,各地区建设牵头单位各异,各地区、各主体之间资源协调存在难度。未来需要进一步加强合作,共同探索公路沿线新的充电技术和充电新模式。3.3.33.3.3 重卡换电站重卡换电站据调研,当前重卡换电站主要分布于矿山、钢厂等大宗商品生产地,相较于高速公路情景,港口运输情景发展更为成熟。图 3-18 专业服务港口的换电站数量及分布36其中,高速干线的重卡换电站发展处于起步阶段。如图 3-18 所示,仅有福州潭头高速37、成渝高速38部分建成投运,沈海高速39即将36资料来源:中汽数据有限公司专家调研37福建高速:为往返宁德、厦门之间的电动重卡换电服务。首期于长乐服务区和洛阳江服务区投运 4座(潭头高速 2023 年 5 月投运)38成渝高速:为全国首座高速公路重卡充换电一体站,新建 6 座重卡换电站,24 小时最高换电 168 次,平均 150 公里布局一座。(2023 年 2 月已投运 4 座)31投用。由于场地费用和电网扩容等费用高昂,目前高速干线换电站多布局于高速下道口位置。多地政府及企业关注其发展,谋划布局的同时也在积极解决换电标准不统一、互换性差等技术问题。目前,江苏、川渝、京津冀等多地、中石油等多家企业都在关注重卡高速换电站的发展。其中,江苏已与电投易充合作探索高速配套光伏风电充电站模式,同时设立地方标准着手解决商用车互联互通问题。3.43.4 商用车充电产品技术研究商用车充电产品技术研究3.4.13.4.1 充电产品充电产品欧美充电设施具有“一桩多标准接口”的特点。由于接口标准不统一,欧美市场存在一个充电设施上存在不同标准接口的情况,即 1个 EVSE 对应 2 个枪(2 个枪不能同时使用),这对商用车来说更为不方便。图 3-19 欧美充电设施“一桩多标准接口”40中国充电堆产品在商用车专用充电场景广泛应用。柔性充电技术是将全部或部分充电模块集中在一起,通过功率分配单元按电动汽车39沈海高速 2023 年 8 月投运40资料源于 ICCT&中汽数据有限公司联合研究中国及全球公用充电桩建设进展初探2022.1232实际需要充电功率对充电模块进行动态分配的充电技术。其具有柔性投切、安全保障、配置灵活和运营增收四大优势。我国充电堆产品通过功率共享可提高公交、物流等场景下专用桩的补电效率。与欧美多标准并行不同,我国普遍采用 GB/T 2015 标准的充电产品,柔性充电技术产生的充电堆产品是我国充电产品的独特之处,广泛应用于电动乘用车社区充电、电动公交及物流等专用桩充电场景。图 3-20 中国充电堆产品示意图3.4.23.4.2 充电技术充电技术充电领域国内外未来技术趋势可从兆瓦充电、换电、光储充/换、车网互动(V2G)和电气化公路等方面展开。这些技术旨在提高商用车充电的快速性、电网友好性和便捷性,随着技术进步和商用车电动化的推进,将得到进一步的发展和应用。(1)兆瓦充电兆瓦级充电在商用车领域的主要应用对象是物流行业的卡车等。根据欧洲重型车辆倡议书,用户友好且快速的大功率充电是提高商用车领域电气化的关键所在。为了满足在合理时间内为重型车辆补电的市场需求,兆瓦级快充(MCS)是一种必要的大功率充电解决方案。33兆瓦充电致力于在不同国家统一充电基础设施和充电接口的同时,保持重型车辆的多样性。重型车辆根据不同的使用强度来配置不同的里程,围绕配电和储能网络构建快充系统。未来的重卡充电站须提供兆瓦级或更高的快充功能,覆盖 6-8 级卡车等商用充电需求。兆瓦级快充技术支持充电功率高达 3.75MW,是目前 500kW 轻型快充技术充电功率的 7 倍。(2)换电换电技术指电动汽车在充换电站更换动力电池进行电能补给的模式,一般包含对电池的集中充电和储存、电池更换及换电服务等环节,也可称为“车电分离”模式。当前换电主要有三种技术方案,如表 3-11 所示,分别为顶式换电模式、整体单侧换电模式和双侧换电模式。表 3-11 我国换电标准体系建设进展顶式换电模式整体单侧换电模式双侧换电模式换电站站体高度大于车辆高度(6m)与车辆等高(4.5m)与车辆等高(4.5m)占地面积()200200300换电时长35355定位方式减速带机械定位激光雷达 视觉传感激光定位成本控制系统成本低控制系统成本高双机器人成本高代表企业上海玖行能源金茂科易国家电投商用车领域,重卡换电技术在标准和地方政策的推动下取得了快速发展。车电分离的商业模式与换电的技术相结合,可以破解重卡等商用车电动化的困局。34(3)光储充/换技术较为成熟且贴近商业化应用的“光储充放”(分布式光伏发电、储能系统、充放电)一体站,是目前新能源汽车“绿电”领域中试点投运最多的项目,被行业内视为破除新能源汽车产业发展瓶颈的重要抓手。随着新能源汽车的持续推广,“光储充”一体站的功能将并不局限于运营。未来,规模可观的新能源汽车所携带的电池资产将作为微型储能系统在整个电力系统中充当重要角色。“光储充”一体化适用于大型集中式快充站、工商业园区、商用住宅等场所,通过光伏发电和储能优化能源配置从而减少用电成本。在高速公路服务区及高速公路沿线建设“光储充”一体化电站也成为新的发展方向。可以充分利用现有路侧空间布置光伏发电和储能系统,为绿色智慧交通发展提供清洁能源保障。2022 年 4 月 20 日,由星星充电主导打造的常州市行政中心“光储充放”一体化充电站正式启用,旨在打造公共领域新能源停车场示范站点,引导全社会形成节能低碳的良好氛围,引领“双碳”先锋之路。相较“光储充”方案,“光储充换”方案的功能更强大,能够将储能与换电版商用车型进行结合,形成“储 换”单元,直击市场痛点。储电柜可作为储电单元,换电版车辆可即时获取满电的续航电池。吉利商用车“光储充换”项目打破了常规单一的削峰填谷作用,为“车电分离“的远程城市物流车提供了应用场景。换电版车型所提升的即时续航里程,也极大地缓解了用户的里程焦虑。(4)车网互动35车网互动 V2G 技术的核心思想是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。当电网负荷过高时,由电动汽车储能源向电网馈电;当电网负荷低时,用来存储电网过剩的发电量,避免造成浪费。通过这种方式,用户可以在电价低时,为电动汽车进行充电;电价高时向电网售电,从而使用户获得一定的收益。V2G 技术对于拥有大量商用车的城配物流企业而言无疑是巨大利好,企业可以降低日常运营成本,在夜晚电价较低时进行充电,白天完成运输任务后再选择晚上 1920 点电价巅峰时段将剩余电量卖给电网,赚取差价,提升企业运营利润。2021 年,比亚迪英国公司宣布与 Alexander Dennis Ltd(ADL)建立合作伙伴关系,并提供 28 辆比亚迪双层电动巴士,该车支持大功率 V2G 技术。比亚迪将在 5 年内陆续交付多达 5000 辆支持 V2G技术的比亚迪中型和重型纯电动汽车,成为中国商用车领域首家商业化落地 V2G 技术的公司。(5)电气化公路电气化道路系统(Electric Road System,ERS)的原理类似于有轨电车,将道路连接到电网中,在车辆行驶的同时充电。ERS 系统可以将道路运输从依赖化石燃料转为可再生能源。道路和车辆之间的电力传输主要有传导式和感应式两种方式。传导式电力传输是基于道路和车辆之间的物理连接,通过架空电力线传输和将车辆连接到道路上方的接触网,并通过受电弓传输电力。而感应式是通过道路和车辆之间的磁场进行的无线电力传输。36架空导电线技术是一种较为成熟的技术,已经在全球多地铺设试验段。与轨道式和感应式技术相比,可以减少道路基础设施的改造,只改造车辆上的受电弓,即可连接到架空导电线。但这种技术由于线路和受电弓之间的距离要求车辆有一定的高度,目前只有卡车和公共汽车可以使用,2023 年 3 月 28 日,国内首条电气化公路试验线在株洲正式启动41,该电气化公路试验线由三一集团、中车株洲所、清华大学等共同研制开发。该示范线为双向两车道,道路宽 7 米,架设 53 根组立支柱、1.8 公里接触网及 1 处箱式变电站。线路涵盖直线、弯道、坡道、凹凸路面、涉水试验区等多种路况,为测试车辆性能、系统可靠性提供丰富的模拟场景。该试验线是我国商用车领域电气化公路的首次尝试,填补了我国电气化公路领域的空白,开辟未来新能源重载公路货运的新路径。41https:/ 电动商用车充换电基础设施需求预测研究电动商用车充换电基础设施需求预测研究4.14.1 充电设施预测模型充电设施预测模型4.1.14.1.1 模型简介模型简介本研究中构建的商用车充电基础设施预测模型基于真实的车辆行为特征分布,在保证商用车能量需求得到满足并使充电基础设施运在保证商用车能量需求得到满足并使充电基础设施运营商具备盈利能力的前提下营商具备盈利能力的前提下,对未来商用车充电基础设施的需求数量进行预测。本研究中充电预测模型逻辑如下图 4-1 所示。图 4-1 商用车充电基础设施发展预测模型如图4-1所示,本研究的预测模型基于充电能量供需平衡的原则,预测流程可分为两个大步骤,分别为:电动商用车充电能量需求预测以及电动商用车充电基础设施保有量预测,各步骤具体内容如下:基于以日行驶里程分布为主的车辆行为特征数据,在预测的各场景充电车辆的保有量水平下,逐车抽取日行驶里程,并结合各场景车端的技术参数,计算对应日行驶里程下的日总能量需求,形成场景的一日的总能量需求分布。结合未来充电技术发展趋势,设定“标准桩”用于模型预测,根据设定的充电决策规则,将步骤中预测的总能量需求分配到设定的各类标准桩上,随后根据设定的时间利用率计算各类充电设施日供38能水平,与各类标准桩上分配的日能量需求计算即可得到各类充电基础设施的保有量预测结果。在上述的两个大步骤中,涉及的输入变量主要包括六类:(1)车端预测值:各场景的充电商用车的保有量预测结果,是能量需求预测的基础,各场景充电商用车保有量预测结果承接相关前置课题的研究成果;(2)车辆行为特征:车辆驾驶行为相关的参数分布,用以仿真车辆的真实驾驶行为,其中,日均行驶里程分布是最核心的参数,当前研究中所分析的三情景采用相同日均行驶里程分布;(3)车端技术参数:车辆电耗水平和车辆电池容量,用以支撑能量需求预测;(4)桩端技术参数:本研究考量行业发展现状和充电技术发展趋势,从技术的维度设定了三类标准桩,功率水平分别为:120kW、480kW 以及 1000kW。同时,模型也考量了充电效率的影响,结合行业现状及发展趋势,为各标准桩设定了充电效率。(5)利用率:充电桩的平均时间利用率水平,用以计算各类充电桩日供能水平,本研究中各情景采用了统一的利用率设定。(6)充电决策规则:充电决策规则代表了用户对不同类型充电桩的选择,充电决策规则输出结果即是各标准桩上的能量需求分配比例,各预测情景生成该比例的方式有所差异,下图 4-2 为基准情景的充电决策规则样例。39图 4-2 充电决策规则样例4.1.24.1.2 预测情景设定预测情景设定充换电设施的规模发展受下游市场化的用户选择与上游计划性的电网调控两方推拉的影响,用户倾向于选择高效的补电设施,电网倾向于获得平稳可调控的负荷,基于用户侧和电网侧双方博弈的结果,未来充电基础设施发展分为三个情景,如表 4-1 所示,场景间的差异体现在充电决策规则的不同。表 4-1 模型情景设定对比情景低功率优先情景基准情景大功率优先情景预测周期2025 年、2030 年、2035 年商用车充电基础设施发展规模。假设前提1.假设未来各场景下电动商用车日均行驶里程与燃油车相近;2.未来年度电动商用车的出行行为特征不会发生重大改变。充电决策规则差异能量需求优先分配低功率桩,以尽量降低上游电网端负荷压力基于商用车现实补能诉求,并考量电网发展稳定性,构建基准情景的能量分配比例。能量优先分配给大功率桩,以期提升下游用户端的充电的便捷度。分析场景全部商用车场景。全部商用车场景。中重卡物流场景42。此类场景电动化存在较大潜力空间,通过优先推动大功率桩部署,提高充电便利性,在用户侧推动场景电动化进程。42中重卡物流场景指城际物流、干线物流、倒短运输40输出结果该情景反映了大功率充电技术保守发展,优先发展低功率快充桩的状况下,未来商用车充电基础设施的规模。该情景反映了大功率充电技术在贴近现实诉求的发展水平下,充电基础设施预期发展规模。该情景下,大功率设施在基准情景的基础上将进一步发展和应用,用户充电便捷度大幅提升,可以从补能供给端拉动高潜力场景电动化进程。(1)低功率优先情景:低功率优先情景面向全部商用车场景,预测各场景在 2025 年、2030 年及 2035 年这三个未来的时间节点上对充电基础设施的需求。该情景模型预测逻辑及输入变量与图 4-1 一致,图 4-3 是 2025 年城际物流充电基础设施需求预测的流程样例:首先,基于场景车辆群体的基于场景车辆群体的日均出行里程分布日均出行里程分布,结合各场景车辆的电耗,计算得出该场景一日总计算得出该场景一日总能量需求分布能量需求分布。随后,按照充电决策规则将该场景车辆的能量需求分配到各类标准桩上。最后,应用设定的利用率水平,推算出未来充电基础设施的需求数量。图 4-3 低功率优先情景充电基础设施需求预测流程样例(2)基准情景基准情景基于商用车用户现实补能诉求,并考量电网发展稳定性,形成各标准桩能量分配比例,其预测流程和输入变量与图 4-3 基本保持一致,是低功率优先和大功率优先这两个极端情景的折衷,预测得到的充电桩构成规模和结构更加贴近现实需求。41(3)大功率优先情景大功率优先情景,以用户充电便捷最大化为目标,优先使用大功率桩,该情景预测方法主要针对城际物流、干线物流及倒短运输这类中重卡物流场景,此类场景电动化存在较大潜力空间,通过优先推动大功率桩部署,提高充电便利性,可在用户侧推动场景电动化进程。大功率优先情景的预测流程整体与图 4-1 所示流程一致,为体现对用户充电便捷性最大化的决策倾向,在能量预测环节中在能量预测环节中,大功率优先情景在前述两情景的基础上细化了仿真颗粒度在前述两情景的基础上细化了仿真颗粒度,即在保持与前述两在保持与前述两情景日总能量需求分布相同的前提下情景日总能量需求分布相同的前提下,大功率优先情景对每一辆车一大功率优先情景对每一辆车一日内的全部行程逐段仿真日内的全部行程逐段仿真,得到各段行程的电量情况以及停留时间等参数,随后基于电量和行程间的停留时间进行以充电便捷最大化为导向的充电决策,并将每次行程间可能产生的能量需求分配到各类标准桩上去。最后,模型将累计全部行程中产生的充电能量需求,应用设定的利用率水平进行充电基础设施数量需求的计算。图 4-4 大功率优先情景充电基础设施预测流程样例4 4.1.3.1.3 模型参数设定模型参数设定充电基础设施预测模型共计包括六类输入参数,其中车端保有量预测值将在预测结果章节展开,其余五部分参数设定详情如下:42(1)车辆行为特征如图 4-5,三情景中日均行驶里程分布均为最重要的输入参数,日均行驶里程分布,基准情景考虑用户真实充电决策进一步输入开始充电 SOC 分布用以仿真决策过程,大功率优先情景为完成行程仿真与充电决策,进一步输入了:出行时间分布、开始充电 SOC 分布、停留时间分布、日均出行频次分布,各输入的行为特征分布如下图4-6 所示:图 4-5 三情景车辆行为特征参数43图 4-6 车辆行为特征分布数据(2)车端技术参数模型中车辆技术参数主要指车辆总电量以及公里电耗水平,基于高销量车型参数,结合中汽数据相关研究,对十二个商用车场景的总电量及公里电耗未来发展水平进行了预测,如下表 4-2 所示:表 4-2 商用车技术参数预测结果商用车场景商用车场景20252025 年年20302030 年年20352035 年年20252025 年年20302030 年年20352035 年年总电量总电量(kWh)(kWh)公里电耗公里电耗(kWh/km)(kWh/km)城市物流1291301390.490.470.45城际物流2923183441.391.321.26干线物流3233523801.421.351.28倒短运输2923183441.391.321.26特定产品运输1261381490.530.520.51工程用车2923183441.461.381.31市政环卫1992172340.880.830.7944功能作业1932102270.420.400.38团体通勤2112302480.720.690.66城市公交2512732950.770.730.71公路营运2512732950.770.740.71校车2112302480.680.660.63(3)桩端技术参数桩端技术参数主要为充电功率及充电效率,其设定需要考虑先进的技术应用和现有桩的替换。在功率设定方面,基于本研究构建的商用车充电基础设施数据集,商用车充电桩平均功率水平在 120kW 左右,将该功率的快充桩作为模型第一类标准桩。此外,超充桩产品逐渐涌现,广州等地也纷纷提出构建“超充之都”的发展愿景,为反映未来短期内前沿的技术产品对未来充电基础设施需求规模的影响,选用具有代表性的 480kW 超充桩作为第二类标准桩。最后,考虑未来中长期内将推广应用的充电技术,结合国标 2015 以及 Chaoji 标准,设定 1000kW 的兆瓦级桩作为模型的第三类标准桩。在充电效率方面,基于实测的商用车充电站动态数据分析充电效率,结合行业专家对未来充电效率的研判,模型设定如下表 4-3 所示:表 4-3 充电桩技术参数设定充电设施类别充电设施类别充电桩功率充电桩功率未来充电效率未来充电效率快充桩120kW75%超充桩480kW65%兆瓦级桩1000kW45%(4)利用率根据中汽数据对充电站经济性测算,如下图 4-7 所示,当充电站45时间利用率达到 13%以上时,充电站将实现盈利,充分考量运营商盈利性、未来运营服务水平的提升以及当下充电时间利用率现状水平(不足 20%),模型中设定未来充电桩时间利用率水平为 25%。图 4-7 充电站经济性研究(5)充电决策规则本研究根据充电决策规则区分了不同的商用车预测情景,充电决策规则输出的结果即为各标准桩的能量需求分担比例,各情景的充电决策规则设定如下:1低功率优先情景该情景主要期望电网平衡发展,优先选择功率较低的快充桩。快充桩上的充电事件对速率的追求较低,常发生在商用车一日行程开始前或结束后,模型设定该充电事件的最多充满一块车辆电池。超充桩与兆瓦级桩主要满足临时补能需求,结合对商用车用户行程间停留时间的调研,两桩对应的充电事件最大时长设定为 40min,对应的最大46的充电量分别为 208kWh 和 300kWh,以城际物流场景为例,低功率优先情景的充电决策规则如下:图 4-8 低功率优先情景充电决策规则样例2基准情景该情景拟打造贴近现实选择规则,本研究通过问卷调研了解消费者在不同预设情况下的补能选择行为倾向,构建了充电基础设施概率选择矩阵,基于仿真车辆的行程完成情况以及当前 SOC 状况进行充电桩的选择,决策规则下图 4-9 所示。47图 4-9 基准情景充电决策规则3大功率优先情景该情景主要期望提升用户便捷度,能量需求优先分配给兆瓦级等大功率桩。模型在每段行程仿真后,基于仿真过程中计算的剩余电量和下段行程所需电量的关系判断是否产生充电需求,若存在充电需求,则综合考量行程完成情况、停留时间、电量需求等因素,将行程间的能量需求,更积极的分配到大功率充电桩上,从而达到提升用户充电便捷性这一目标。48图 4-10 大功率优先情景充电决策规则4.1.44.1.4 充电基础设施需求预测充电基础设施需求预测4 4.1.4.1.1.4.1 车端保有量发展水平预测车端保有量发展水平预测根据中汽数据相关研究,如图 4-11 所示,新能源商用车发展将持续提速,预计至 2035 年,新能源商用车保有量将发展至 2018 万辆,其中氢能商用车保有量将达 100 万辆,换电商用车将达到 187 万辆,充电商用车占比最高,保有量将达到 1731 万辆。49图 4-11 全国新能源商用车保有量水平聚焦充电商用车,如图 4-12 所示,货运场景保有量占比相对较高,其中以城市物流场景为主,城际物流、干线物流等公路货运场景保有量占比随着充电技术发展逐步提升。图 4-12 各场景充电商用车保有量预测504 4.1.4.2.1.4.2 商用车充电基础设施保有量规模预测商用车充电基础设施保有量规模预测预计未来商用车充电基础设施持续增长,随车辆电耗降低,未来车均能量需求收缩,计算结果中商用车桩比随之提升:(1)低功率优先情景下,2035 年商用车充电桩保有量预计达 330万台,车桩比在 5 左右,与当前的现状水平接近,该结果基本可表征保持当前充电桩技术结构仅进行数量规模扩增的情况下,未来充电基础设施的发展规模,是对产业发展规模最为保守的评估;(2)基准情景下,2035 年商用车充电桩保有量接近 208 万台,超充桩、兆瓦级桩得到发展应用,超充桩逐步成为解决补能需求的重要设施,该情景考虑了现实中用户对补能技术发展诉求,其预测结果可作为未来发展的参考基准。(3)大功率优先情景下,兆瓦级桩得到进一步推广应用,用户充电便捷度提高,未来发展可参考该结果设定适当超前的兆瓦级桩发展目标,从供给侧拉动高潜力车辆场景电动化进程。图 4-13 商用车全场景充电基础设施保有量结果51图 4-14 商用车全场景车桩比针对基准情景预测结果进行进一步分析,从商用车场景的角度来看,城际物流、干线物流这两个公路货运场景电动化潜力将得到释放,2035 年公路货运场景充电桩保有量将达到 58 万台,其增速显著高于其他场景。图 4-15 各商用车场景充电基础设施保有量构成结合第二章对于车辆场景与补能场景关系的分析,公路货运场景车辆的补能场景包括专用桩和高速公用桩,其他场景车辆主要在专用52桩和市区公用桩补能。从补能场景的角度来分析基准情景预测结果:未来商用车充电仍以专用桩为主,高速公用桩需求高速增长,将由2025 年 0.22 万台发展至 2035 年 17.45 万台,然而高速公路地区建设难度大,高速公用桩的建设将成为未来商用车充电桩建设的重难点所在。图 4-16 各补能场景充电基础设施保有量构成4.1.4.34.1.4.3 商用车充电量预测商用车充电量预测与结果分析与结果分析基于基准情景推算未来充电量,从全场景来看,预计商用车充电量持续走高,2025 年达 570 亿 kWh,2030 年达 2065 亿 kWh,2035年达 5951 亿 kWh。结合行业相关预测结果,到 2035 年全社会用电量约达 12 万亿43,2035 年商用车充电量预计占当年全社会用电量的5%左右。区分车辆场景来看,公路货运场景能量需求持续扩张,2025年占商用车总充电量的 7.36%,到 2035 年该比例达到 33.07%。结合中汽数据针对不同场景商用车燃油消耗占比的测算结果,如图 4-1843国电力企业联合会发布中国电气化发展报告 201953所示,目前公路运输场景车辆燃油消耗占比可达 47.25%,与图 4-17电量消耗比例对比,可以初步判断 2035 年后公路货运场景电动化仍将继续推进。图 4-17 未来商用车充电基础设施充电量构成图 4-18 商用车燃油消耗总量现状测算544.24.2 换电设施预测模型换电设施预测模型4.2.14.2.1 模型简介模型简介本研究中换电预测模型逻辑如下图 4-19 所示,换电技术路线在商用车主要应用于重卡场景,本研究基于未来换电商用车保有量预测结果,结合对未来换电站服务能力的研判,预测未来换电站的需求。图 4-19 商用车换电基础设施发展预测模型4.2.24.2.2 模型参数设定模型参数设定换电设施预测模型参数包括换电商用车保有量和车站比。换电商用车保有量通过调研重卡头部企业产品规划情况推算未来充、换电重卡的销量情况,进而预测换电重卡的保有量情况。结合对主流主机厂产品规划调研结果,预计换电重卡销量未来将持续提升,2035 年纯电动重卡中换电重卡销量占比将达到 56%,换电重卡保有量占比将随之提升,预计 2035 年将占据纯电动重卡保有量的 50%以上,预测结果如图 4-20。表 4-4 纯电动重卡市场中充、换电重卡销量占比预测纯电动重卡销量构成纯电动重卡销量构成20222022 年年20252025 年年20302030 年年20352035 年年充电重卡占比45.16R.63H.55D%换电重卡占比54.84G.37Q.45VU图 4-20 纯电动重卡充、换电保有量占比预测车站比指单个换电站能够匹配服务的重卡车辆数量,车站比水平与换电站服务能力、功率水平、电池仓位数量、车辆补能需求等因素直接相关。据调研,行业内 8 仓位换电站应用较为广泛,若单车每日换电需求在 1-2 次,则单站可匹配服务 30 辆重卡。据行业专家调研:目前增加服务能力的方式主要为通过增加充电仓,12 仓位为前沿水平,但由于目前行业标准不统一,技术变革较快,保守估计 35 年单站服务能力普遍可达 60 台车。倒短运输场景是目前较为成熟的换电应用场景,本研究对倒短运输场景的经济性进行了测算,服务的车辆规模在 27 台以上时换电站经济性优于充电站,结合行业发展现状及专家的研判,保守预计到205 年平均车站比为 40,2030 年平均车站比达 50,到 2035 年平均车站比可达 60。56图 4-21 换电站经济性分析4.2.34.2.3 换电站需求预测换电站需求预测与结果分析与结果分析国内换电站建设需求持续上涨,商用车换电站年均增长 41%,预计到 2025 年建成 1000 座商用车换电站,2030 年建成 1 万座,到 2035年将达到 3 万座。图 4-22 商用车换电站数量预测结果细分场景来看,港口等倒短运输场景未来增量空间有限,干线物流、城际物流这类公路货运场景逐步成为未来换电站建设的主要场景。57图 4-23 换电站服务车辆场景分布58第五章第五章 充换电基础设施成本经济性与技术可行性现状评估预测研究充换电基础设施成本经济性与技术可行性现状评估预测研究5.15.1 经济性经济性分析分析我国电动商用车补电需求的增加拉动充换电基础设施的大规模建设,本小节从电动商用车充换电场站投资角度出发,立足运营商视角,通过计算快充站和换电站的投资回报,评估了中国商用车充换电产业的经济可行性和建造充换电站对电网负荷的影响。包含电动汽车充换电站的源网荷储系统如图 5-1 所示。图 5-1 包含电动汽车充换电站的源网荷储系统本章首先针对充换电站产业进行经济可行性分析,通过构建电动商用车充电基础设施的全生命周期成本-收益核算模型,分析了在不同商业模式下,充换电站的盈利情况。之后通过计算充换电站最大用电负荷对商用车充电负荷与技术可行性进行评估预测。5.1.15.1.1 模型介绍模型介绍为评估充电站和换电站的经济可行性,本报告构建的电动商用车充电基础设施的全生命周期成本-收益核算模型如下:12susesureRPPPP(5-1)reepPC(5-2)icopTCC(5-3)59icepinotCCCC(5-4)opsomaneqlotaxelCCCCCCC(5-5)模型中参数含义见表 5-1。表 5-1 模型参数含义R收益T成本Psu1政府建设补贴Psu2政府运营补贴Pse充电站充电服务费Pre设备报废回收收益Cic充电站建设成本Cep设备购置成本Cin安装工程成本Cot其他成本COP充电站运营成本Cso充电站土地租金Cman站点管理和调度成本Ceq设备维护成本Clo充电电量损耗成本Ctax纳税成本Cel其他日常运营成本IRR投资回报率电动商用车充电基础设施的全生命周期成本-收益核算模型由成本核算和收益核算两部分构成。成本核算部分考虑了电动商用车充电基础设施建设期和运营期的成本,收益核算部分考虑了电动商用车充电基础设施建设期、运营期和设备报废回收的收入。根据全生命周期成本-收益核算模型得到的成本和收益,可计算充换电站的投资回报率:110ntttRTIRR(5-6)其中,n 为项目计算期,本报告设置为 5 年;tRT为第 t 期项60目的净现金流(元),IRR 为充换电站的投资回报率。5.1.25.1.2 成本分析成本分析本小节通过设置港口和高速两种场景,分别分析了在港口和高速两种场景下,快充站和换电站的全生命周期成本。其中港口场景下的充换电站主要为专用站,高速场景下的充换电站主要为公用站。根据中国充换电站情况,假设单个快充站的充电桩功率为 320kW,充电桩数量为 12 个,充电效率为 70%,电站面积 1215m2,充电服务费为 0.4 元/kWh,运营周期为五年;单个换电站拥有电池包数量为12 块(单个电池包 282kWh),电站面积 200m2,换电服务费为 0.7元/kWh,运营周期为五年。场景设置的充换电站服务对象为 30 辆重型电动牵引车,每辆车的电池容量为 282kWh,日行驶里程 339km,每日需充/换电三次,电池荷电状态 SOC 为 20%-100%。以港口专用站场景为例,快充站和换电站的成本构成如图 5-2 所示。61图 5-2 充换电站的建设期和营运期成本构成根据我国的实际情况,单个快充站建设期成本共 376 万元,营运期成本共 161.04 万元/年;单个换电站建设期成本共 1050 万元,营运期成本共 333.17 万元/年。充换电站的收入方面,快充站的资本化设备投入按 5%残值率回收,单个快充站的收入合计 360.32 万元/年;换电站的资本化设备投入按 5%残值率回收,动力电池投入按 30%残值率回收,单个换电站的收入合计 523.77 万元/年。港口和高速两种场景下,充换电站的成本分析如下。5.1.25.1.2.1.1 港口专用站场景港口专用站场景假设车桩比为 3:1,由本章构建的模型,计算得到的充换电站的投资回报率与服务车辆的关系如图 5-3 所示。62图 5-3 充换电站的投资回报率由图 5-3 可知,充换电站适用的车辆规模不同,小规模场景下充电站具有更高的投资回报率,车辆规模达到一定水平(服务 27 台设定车辆)后,换电站投资回报率更高。根据充换电站投资回报率随车辆规模的变化趋势,本报告设定的换电站发展目标可使换电站运营商达到较好的盈利水平。港口专用站通常设置在港口入口,目的是方便运输车队在排队进港的同时充换电。且港口专用站主要为钢厂、水泥厂等大宗商品生产商运输车队服务,车辆运输模式为倒短运输模式,进行固定场所双向运输。即运输距离约为 150km,日均往返 4-6 次。44重型卡车在封闭倒短物流场景下具有“车-设施”一体化的特征情景,该情景示意图如图 5-4 所示。44数据来源:中国充电联盟、各政府官网、民生证券研究所63图 5-4“车-设施”一体化情景示意图从“车-设施”一体化角度分析,充换电站的系统成本如图 5-5所示。图 5-5 不同能源供给模式下的成本比较45港口专用站是较成熟的重卡倒短物流充电场景,从车站一体的系统成本的角度考虑,换电站更具优势。换电站补电效率为快充站 12倍,用户倾向性更高。此外,受限于场地限制,换电站将更利于在多场景使用。45资料来源:645.1.25.1.2.2.2 高速公用站场景高速公用站场景高速公用站的服务群体较为丰富,车辆运输模式为干线中长途的单向运输,车辆运输距离约为 350km。为满足长途运输电力的需求,高速公用站需在高速沿线,按照服务车辆的电池容量及运输距离综合考虑设站地点,并通常与服务区加油站结合。目的是在满足长途运输电力需求的同时,在司机休息时完成补能。高速公用站为重卡在开放的城际、干线场景服务的示意图如图5-6 所示。图 5-6 高速公用站为重型卡车在开放的城际、干线场景服务根据本章构建的分析模型,高速公用站场景下,随场站利用率增加,充电站和换电站的投资回报率的变化趋势如图 5-7 所示。65图 5-7 充换电站的投资回报率变化趋势由图 5-7 可知,充换电站的投资回报率随场站利用率的增加呈增加趋势。其中,充电站的投资回报率在场站利用率大于 13%时,投资回报率大于 0;换电站的投资回报率在场站利用率大于 14%时,即服务车辆一天超出 42 车次后,换电站的投资回报率为正。这说明充电站投资经济性更好,但受到土地成本影响更大。随土地限制提高,充电站的投资优势减弱更明显。5.1.25.1.2.3.3 换电站补贴的敏感性分析换电站补贴的敏感性分析我国为支持换电站基础设施建设,针对换电站的建设期和运营期均给予了相应的政府补贴。不同城市给予的补贴金额和补贴方式也有不同,例如上海市对换电站的建设期提供非通用型补贴,换电设施千瓦补贴 15%,上限为 300 元/kW;山东省淄博市提供换电站 400 元/KW的建设补贴;河南省许昌市为充换电设施按 0.1 元/千瓦时的标准给予营运期的补贴等。根据本章构建的模型,充换电站的投资回报率对补贴标准的敏感66性分析如图 5-8 和图 5-9 所示。图 5-8 换电站投资回报率对建设期补贴变换的敏感性分析图 5-9 换电站投资回报率对运营期补贴变换的敏感性分析图 5-8 和图 5-9 中,虚线分别为场站利用率为 20%时,充电站建设期和运营期的投资回报率。由图可知,当建设补贴为 200 元/kW 时、运营补贴为 0.25 元/kW 时,换电站的投资回报率与充电站投资回报67率相当。两种补贴额度超出该标准后,独立场站运营商可获得良好回报。敏感性分析结果说明,好的补贴设计可有效引导资本进入换电市场,从补电端推动重卡电动化进程,助力实现交通领域“脱碳”。5.1.35.1.3 主要主要结论结论充换电基础设施的投资回报率的影响因素主要有补贴、土地和扩容等。建设补贴对于促进充换电站盈利十分显著,部分省市通过补贴换电站建设鼓励换电模式发展,补贴额普遍超过理论值 200 元/kW。另外,当前换电服务以 2 倍的服务费价格为车主提供数 10 倍效率的补电体验,为控制电动商用车使用成本,部分省市通过换电站运营补贴鼓励换电模式发展。土地和扩容因素对充换电基础设施投资回报率的影响可分别从充电站和换电站、专用站和公用站两个角度进行总结。充电站和换电站角度,在全部新建充换电场站情景下,充电站的投资回报率受土地资源因素影响更明显。随充电站规模增大,其盈利性下降幅度更大;在停车位加油站基础上改造为充换电场站时,充换电站盈利受土地因素影响较小。扩容因素的影响中,相同服务能力下,由充电站的扩容成本占建设成本的 60%,换电站的扩容成本占建设成本的 21%可知,充电场站盈利性受扩容成本影响大于换电站。实际情况中相同服务能力的充换电站,相较于充电站,换电站对于电网实际扩容压力较低。专用站和公用站角度,以高速为代表的公用场站相较于在港口等专用站场景下,土地资源更加昂贵、紧缺,用地限制更多。在高速专68用站场景下,场站扩容难度更大,成本更高。随着进一步发展,潜在的电网扩容压力更值得注意。5.25.2 商用车充电负荷分析与技术可行性评估预测商用车充电负荷分析与技术可行性评估预测国家能源局综合司司长梁昌新表示,2023 年预计全国最大电力负荷将超过 13.6 亿千瓦,预计 2025 年商用车充换电站最大用电负荷将占今年全国社会最大用电负荷的 1%,2030 年达 4%,2035 年将达到 13%。本小节以北京为例,预测了 2025 年至 2035 年间,城市建设商用车充换电站对电网充电负荷的影响。根据 2021 年北京市电动乘用车保有量46测算47,2021 年北京市乘、商用电动汽车充电站最大用电负荷占全市社会最大用电负荷的 2%。与对全国商用车充换电站最大用电负荷的预期相比,2025 年后商用车充换电基础设施发展对电网带来的压力将逐步凸显。根据充换电站最大用电负荷的计算公式maxiijijPPNWO(5-7)其中,Pi为第 i 类充电基础设施功率,Nij为第 j 类商用车场景下,第 i 类充电基础设施数量,W 为高峰时段同时率,Oij为第 j 类商用车情景下,第 i 类充电基础设施的充电行为分担比例。本小节针对服务商用车充换电的高速公用桩、市区公用桩、专用桩和换电站的最大用电负荷进行分析。结合换电行业专家调研,商用车换电站负荷呈现持续稳定的状态,单站装机总功率在 3MW 左右。基于监测的 30 余个商用车专用站 2462021 年北京市电动乘用车保有量 49 万,电动商用车保有量 4 万47北京市电动汽车全面电动化中长期发展路线图及“十四五”时期推广应用政策研究69周的动态运营数据结果,根据装机总功率,对各场站监测结果进行加权平均,各时段商用车充电站同时率如图 5-10 所示,其中高峰时段商用车充电站同时率为 26.5%。图 5-10 商用车充电站同时率分布图由式 5-7 计算可得目标年份 2025 年、2030 年和 2035 年的商用车充换电站最大用电负荷分别为 13,357,204kW、57,761,233kW 和182,363,287kW。四种类型的商用车充电基础设施最大用电负荷的逐年预测结果如图 5-11 所示。图 5-11 四类型商用车充电基础设施最大用电负荷的逐年预测结果由图 5-11 可知,预计 2035 年峰值负荷约占 2023 年全国最大电力负荷的 13%,公用桩负荷占比逐步提高。V2G、光储充新技术需要70应用于商用车充电领域,以降低同时率并提高电网能力,应对未来的增长需求。71第六章第六章 政策建议与发展路线图政策建议与发展路线图6.16.1 研究研究主要结论与观点主要结论与观点研究围绕中国电动商用车“补电难”问题,从车端视角调研商用车市场发展现状,进行中国电动商用车的充电需求与问题挖掘;从桩端视角分析政策、产业、运营技术发展现状与趋势,开展电动商用车充换电基础设施需求预测,科学研判我国电动商用车充换电行业未来发展目标,并通过充换电基础设施成本经济性与技术可行性评估目标实现的可行性。主要结论如下:一、与乘用车相比,商用车具有“保有量少、行驶强度高、排放量大”的特点,具有巨大的减排潜力,商用车电动化则是减排的关键路径。电动商用车补电也呈现“补电场景差异化、充电决策价格驱动、运营管理保障复杂”的需求特点。二、中国电动商用车充换电基础设施行业发展呈现三方面特征:(1)政策标准端,缺乏明确指向商用车充换电设施的规划、补贴或技术标准,现有政策倾向公交、物流等场景,场景覆盖率不高。(2)市场运营端,商用车补电设施多为配建的专用场站/换电站,少见市区/高速公用场站,场站运营仍缺乏统一的规范。(3)产品技术端,更加注重以安全为前提的技术创新,兆瓦充电、液冷超充等大功率充电技术也多优先应用于商用车充电。三、充换电设施的规模发展受顶层政策标准引导,产品创新驱动,市场参与者共同推动三重动力影响。预测到 2035 年,中国电动商用车充换电设施市场规模将达到 208 万台,年均增长 23%;换电站 372万座,年均增长 41%,公路货运场景是充换电设施未来发展的重点场景。四、商用车充换电设施市场规模化发展受电网负荷、土地因素电网负荷、土地因素、政府补贴政府补贴等因素的影响。从场站投资角度,快充站经济性更优,从系统成本考虑,换电站更具时间成本优势。电网负荷将成为限制高速场景充电设施规模化发展的重要因素,未来电网压力将成倍提升,预计到 2035 年商用车充电站峰值负荷达当前电网总负荷的 13%,V2G 等新技术在商用车场景的推广应用在未来将十分重要。736.26.2 中国中国电动商用车电动商用车充电基础充电基础设施发展路线图设施发展路线图746.36.3 中国中国电动商用车补电设施总体发展政策建议电动商用车补电设施总体发展政策建议(一)完善中国电动商用车充电基础设施规划管理类规划管理类政策建议第一第一,充电网络规划充电网络规划方面,我国应抓住顶层设计主线,明确商用车充换电针对性政策。确保商用车充电设施网络覆盖城市、高速公路、物流园区等关键地点。进一步提升公共充电网络建设数量与质量提升公共充电网络建设数量与质量,通过新建、改建、扩容等方式化解地域不平衡问题;通过调整快、慢充比例,优化公共充电桩结构,解决建设布局结构不平衡问题。(发改委、交通运输部、各地方政府)第二第二,重点场景规划重点场景规划方面,在高速公路沿线,持续推进公路沿线商用车补电基础设施建设。逐步制定重点城市、重点区域及全国范围内关键货运通道快速补能体系建设示范计划。引进民间资本加入高速商用车充电基础设施建设行列,加强相关方沟通协调。在公共领域,鼓励有条件的专用场站开放运营,从补能端推动商用车全面电动化。(交通运输部、发改委等)第三第三,平台运营管理平台运营管理方面,政府与相关部门合作开发电动商用车充电管理平台,基于国家充电设施监测服务平台开发商用车充电模块,进一步提高我国充换电行业数据分析维度和质量,建立健全商用车充电平台管理细则,形成市场良性竞争环境。(国家能源局、工信部)第四第四,标准体系规划标准体系规划方面,逐步完善构建符合市场需求的充电标准体系,提升充电兼容性、充电速度和充电安全性。加紧出台乘/商用车换电标准体系,增强换电互换性,从标准端助力行业发展。(工信部、能源局等)75(二)完善中国电动商用车充电基础设施资金补贴类资金补贴类政策建议第一第一,基础设施建设基础设施建设方面,提供资金补贴及税收优惠,持续完善落实商用车充电基础设施补贴,设立专项资金或拨款计划,减免相关税收。(发改委、国家能源局、财政部)第二第二,金融服务支持金融服务支持方面,创新金融支持模式,支持创新绿色贷款等金融支持新模式,从资金端支持新能源汽车充电设施建设。(中国人民银行等)(三)完善中国电动商用车充电基础设施价格调控类价格调控类政策建议第一第一,充电费用监管充电费用监管方面,建立健全充电价格管控机制,确保充电服务收费标准合理、公平、透明。(市场监管局)第二第二,分时电价设置分时电价设置方面,完善分时电价机制,鼓励充电领域全面建立分时电价机制,支持充换电运营商采用虚拟电厂、车网互动等新模式参与电力交易。(发改委、能源局)(四)完善中国电动商用车充电基础设施支持保障类支持保障类政策建议第一第一,土地规划土地规划方面,科学规划商用车充换电基础设施布点,并将其纳入城市规划,确保充电站的建设与城市发展相互协调。进一步简化公路沿线、农村等重点场景充换电站建设土地审批流程,提供用地便利。(住房和城乡建设部、自然资源部)第二第二,质量保障质量保障方面,建立完善充换电场站测评和老旧桩退出机制,逐步构建高质量充电场站评价标准体系,提升公共充电网络服务质量;建立健全“僵尸桩”退出机制。(市场监管局等)76第三第三,服务保障服务保障方面,推进建设补能服务生态建设,鼓励集补能、停车、餐饮、住宿等于一体的综合能源服务站建设,引导充换电站服务升级。(发改委、市场监管局等)第四第四,技术研发技术研发方面,鼓励创新充电技术的研发和应用,加快大功率充电、换电等创新补能技术研发和相关标准制定。(科技部、能源局等)77免责声明免责声明-若无特别声明,报告中陈述的观点仅代表作者个人意见,不代表能源基金会的观点。能源基金会不保证本报告中信息及数据的准确性,不对任何人使用本报告引起的后果承担责任。-凡提及某些公司、产品及服务时,并不意味着它们已为能源基金会所认可或推荐,或优于未提及的其他类似公司、产品及服务。Disclaimer-Unless 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    2023 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 一、资本出海:中国整车、汽车零部件海外并购历史复盘.7 1.1 整车海外并购:“拿来主义”下自主车企并购的“成与败”.7 1.2 汽零海外并购:零部件企业并购以快速扩张.16 二、产品出海:中国整车、汽零出口复盘.25 2.1 整车出海:技术为主线,海外布局定胜负.25 2.2 零部件出海:20 年来快速增长.37 三、产能出海:中国整车、汽零未来的出海方向.39 3.1 整车:经济性&政策驱动,车企海外产能建设加速.39 3.2 零部件:海外产能布局持续加速.46 图表目录图表目录 图表 1:东安三菱发动机曾为自主品牌广泛应用.7 图表 2:国产中低端发动机已接近国际领先水平.7 图表 3:自主油车发动机核心零部件依旧依赖进口.8 图表 4:自主油车变速箱多从海外直接采买.8 图表 5:吉利博越与市场主要竞品的对比.8 图表 6:自主车企/合资车企市占率比较(2010-2016).8 图表 7:自主油车价格区间分布(万元).9 图表 8:燃油车时代自主油车产品输出较弱(取各车系 2016 年海外销量,万辆).9 图表 9:中国车企海外并购历史.9 图表 10:吉利-沃尔沃研发 2.0T 发动机.10 图表 11:吉利 1.0T 发动机与合资品牌发动机性能对比.10 图表 12:并购后吉利汽车产品矩阵走向高端化(横坐标:年份;纵坐标:万元).10 图表 13:吉利海外并购动作一览.11 图表 14:沃尔沃技术反哺下吉利成自主销冠(万辆).11 图表 15:海外并购使吉利 18 年出口量暴涨(万辆).11 图表 16:并购后沃尔沃销量脱困(万辆).11 图表 17:上汽集团发展历史.12 图表 18:2005 年罗孚汽车并购案.12 hY8VqVmZMBcZgYeXNBoMnPmO7NdN6MtRpPoMtPlOmMmNjMtRqMaQmNqMwMqQmPNZnMqR 图表 19:上汽自主乘用车品牌构成.12 图表 20:并购名爵汽车后上汽全球布局发展迅猛.13 图表 21:上汽已成国内出海第一梯队(月出口量,辆).14 图表 22:2023 年上汽出口车型占比分布.14 图表 23:上汽并购双龙汽车时间线.14 图表 24:合作并未提升神龙汽车年销量(万辆).14 图表 25:自主车企海外并购方法论:目的与决定性因素.15 图表 26:吉利与沃尔沃的合作机制.16 图表 27:东风汽车与 PSA 合作事实上不及预期.16 图表 28:早期零部件企业进行大规模海外并购.17 图表 29:中鼎股份海外并购历史.18 图表 30:中鼎股份分地区营业收入及 YOY(亿元).18 图表 31:中鼎股份历年净利润及 YOY(亿元).18 图表 32:中鼎股份历年分业务营收(亿元).19 图表 33:中鼎股份历年分业务毛利率.19 图表 34:中鼎股份历年资产负债率变化.19 图表 35:中鼎股份历年毛利率与净利率变化.19 图表 36:岱美股份以遮阳板为核心业务(2022 年,%).20 图表 37:岱美股份主要客户构成(2022 年,%).20 图表 38:岱美股份并购后业绩大涨(亿元).20 图表 39:岱美股份历年净利润及 YOY(亿元).20 图表 40:岱美股份历年毛利率与净利率.20 图表 41:岱美股份历年资产负债率.20 图表 42:均胜电子海外并购历史.21 图表 43:均胜电子并购后营收大幅增长(亿元).22 图表 44:均胜电子以汽车安全/汽车电子系统为主营业务(2022 年,%).22 图表 45:均胜电子并购后净利润大幅增长(亿元).22 图表 46:继峰股份资产负债率.23 图表 47:继峰股份净利率与毛利率.23 图表 48:继峰股份历年净利润及 YOY(亿元).23 图表 49:继峰股份并购后营收大幅增长(亿元).23 图表 50:继峰股份历年国内-海外营业收入(亿元).24 图表 51:汽零海外并购方法论.24 图表 52:中国汽车年出口量及 YOY(万辆).25 图表 53:2012 年国车出口以欠发达国家为主(万辆).25 图表 54:2012 年国车出口以轿车为主(辆).25 图表 55:早年海关总署汽车出口均价较低(万美元).26 图表 56:2012 年奇瑞为出口销冠(万辆).26 图表 57:2012 年中国出口车型 VS 日韩出口车型(万辆).26 图表 58:2013-14 年主要新型经济体经济衰退(十亿美元).27 图表 59:2011-2014 年人民币汇率不断提升.27 图表 60:2010 年起日本车企出海进入收获期(万辆).27 图表 61:2013-2020 年国车出海进入震荡期(万辆).27 图表 62:2018 年自主车企 SUV 出口占比上升至 38%.28 图表 63:2018 年自主车企出口国家分布.28 图表 64:21-23 年国内汽车出口量(万辆).28 图表 65:21-23 年国内燃油车出口量(万辆).28 图表 66:21-23 年国内电车出口量(万辆).28 图表 67:21-23 年国内自主车企电车出口量(万辆).28 图表 68:2020 年新冠疫情使海外车企出海战略进入紧缩期.29 图表 69:长安 1.4T VS 大众 1.4T 发动机.30 图表 70:现今国产车在海外已实现溢价销售(海外价格以欧洲为例,万元).30 图表 71:中美欧三地电车车型数与 23 年新上市车型数对比(款).30 图表 72:海外电车相对中国电车竞争力薄弱,性能&价格均处劣势.30 图表 73:20 年以来自主车企爆款中高端车型频出(辆).31 图表 74:中高端市场自主车企份额提升.31 图表 75:21 年起海关总署口径出口均价提升(万美元).31 图表 76:12 月中国车企在挪威电车销量(辆).31 图表 77:2023 年中国热销出口车型以 SUV 为主(去除特斯拉后,辆).32 图表 78:主要自主车企 23 年 1-11 月在欧洲电车销量及增速(辆).32 图表 79:自主车企在欧洲市场月度电车市占率提升.32 图表 80:自主车企在俄罗斯市场销量提升(零售口径,辆).33 图表 81:23 年自主车企加紧对俄市场布局.33 图表 82:自主车企在泰国市场销量及渗透率提升(辆).33 图表 83:拉美 2023 年电车市场竞争格局(辆).33 图表 84:奇瑞 2.0T VS 友商发动机.34 图表 85:奇瑞自主燃油车技术研发历史.34 图表 86:21-23 年奇瑞月度出口量(辆).34 图表 87:奇瑞分车型出口比例(2023 年,辆).34 图表 88:奇瑞在俄罗斯已实现溢价销售(万元).35 图表 89:奇瑞汽车海外市场布局(截至 2023 年 12 月).36 图表 90:23 年以来比亚迪出口量爆发式增长(辆).37 图表 91:比亚迪电车技术领先产品力强.37 图表 92:我国汽零出口额持续攀升(亿美元).38 图表 93:我国汽车零部件板块海外收入及占比(亿元).38 图表 94:2012 年我国汽车零部件出口分产品分布.38 图表 95:2012 年我国汽车零部件出口分国家分布.38 图表 96:各大类汽车零部件产品出口占比.39 图表 97:当前自主车企部分海外产能分布现状.40 图表 98:自主车企现有工厂数量对比(2023 年,座).41 图表 99:自主车企现有海外年产能对比(2023 年,万辆).41 图表 100:长城汽车海外产能建设情况.41 图表 101:长城在泰国的月销量(辆).42 图表 102:长城在俄罗斯的月销量(辆).42 图表 103:奇瑞海外工厂建设及海外布局情况.42 图表 104:2024/25 年自主车企海外产能达产统计(万辆).43 图表 105:世界前五大滚装船企业.44 图表 106:自主车企积极布局滚装船运力(艘).44 图表 107:以奇瑞瑞虎 8 为例,自主车企国内销售/出口海外/海外建厂的经济性测算.44 图表 108:当产能利用率达到 50%时,海外建厂即可达成盈利.45 图表 109:4 月 IRA 法案细则内容规定.45 图表 110:东南亚新能源汽车补贴政策梳理.46 图表 111:中国零部件汽车出海布局历史.47 图表 112:部分零部件公司在海外建厂梳理.47 图表 113:部分汽车零部件企业出海跟随客户情况.48 图表 114:国内外企业成本对比(中国-墨西哥-东欧-泰国).48 图表 115:美墨加协定与北美自由贸易协定汽车原产地规则对比.49 图表 116:中墨双方签署的主要贸易投资协议(部分).49 图表 117:福耀玻璃历年营业收入及 YOY(亿元).50 图表 118:福耀玻璃历年营业利润及 YOY(亿元).50 图表 119:福耀玻璃全球化布局.50 图表 120:墨西哥主机厂布局.52 图表 121:历史上零部件企业的海外产能多以收购为主要来源.53 图表 122:近年零部件企业出海后墨西哥自主建厂.54 图表 123:美墨加协定部分款项.55 图表 124:与墨西哥有自由贸易协定的国家/地区.55 图表 125:墨西哥成本结构.56 图表 126:零部件企业墨西哥生产基地毛利率情况.56 图表 127:零部件企业墨西哥生产基地净利率敏感性分析.56 图表 128:国内零部件厂商在泰国布局情况.57 图表 129:国内零部件厂商在泰国生产基地建设情况.57 图表 130:泰国成本结构.58 图表 131:零部件企业东南亚生产基地净利率敏感性分析.58 图表 132:国内零部件厂商及车企在波兰与匈牙利生产基地建设情况.59 图表 133:波兰工厂成本结构.60 图表 134:匈牙利工厂成本结构.60 图表 135:零部件企业东欧生产基地净利率敏感性分析.61 复盘中国汽车工业发展历史,伴随着汽车技术的突破和新能源汽车革新市场,我国已逐渐实现从“汽车大国”到“汽车强国”的蜕变,并孕育了一批优质的汽车整车和零部件企业,在深耕国内市场的同时也在持续推进海外扩张。2023年,我国已超越日本成为世界第一大汽车出口国。回顾中国汽车工业出海的历史,我们认为:在技术主线驱动下,汽车出海经历了资本出海、产品出海和产能出海三个主要阶段:1)资本出海(2004 年开始)是汽车出海的起点。燃油车汽车工业技术落后,为获取先进技术、开拓海外市场、获取产业延展,整车企业自 2004 年起(上汽并购韩国双龙)开启海外并购,零部件企业亦从 2007-08 年开始并购进程。早期并购案例有成有败,其中全球化经营管理能力是核心要素。2)产品出海是汽车出海的现在。伴随中国汽技术提升&海外市场得到开拓,在海外产能尚未完全打开的情形下,当前汽车工业进入产品出海期(2020 年至今):整车出海开始自 2001 年,但早期受制于技术自主车企无法出口无法打开局面,直至 2021 年,伴随汽车电动化,自主车企出口呈现爆发式增长。零部件上看,2020 年以来车身件/底盘件亦呈现高增态势,产品结构变化说明汽零出海稳中提质。3)产能出海是汽车出海的未来。面对贸易摩擦、环境变动、经济性等问题,自主汽车工业必将进入产能出海阶段。目前虽整车和汽零已有大规模产能出海,但整车上看,伴随油电替代进程加速,未来汽车出海将以电车为主,海外电车产能建设在路上,2024-25 年批量释放;汽零在特斯拉、自主车企出海的带动下,将进入产能出海爆发期,墨西哥/泰国/东欧是汽零企业产能出海的核心目的地。1 1.1.1 整车海外并购整车海外并购:“拿来主义”“拿来主义”下自主车企并购的“成与败”下自主车企并购的“成与败”1.1.1 产品力差距催生自主车企海外并购需求 早期的并购是“拿来主义”,其目的是为获取先进技术。自主汽车工业兴起于 20 世纪末,较海外车企有近 30 年的技术差距。彼时海外汽零厂商握有汽车绝大部分技术专利,自主车企在发动机、变速箱、底盘等核心零部件上表现落后:1)发动机:早期以采买为主。自主发动机曾经历采买-并购-自主研发三个过程。90-00 年代,受制自身技术落后,自主车企曾批量外采海外小排量发动机,东安三菱 4G13/4G15/4G18 等型号曾为长城、比亚迪、北汽、东南、华晨等厂商广泛应用。但发动机作为燃油车核心技术,为避免“卡脖子”现象发生,自主车企在采买的同时,亦通过海外并购及正向研发的方式,实现对外资发动机的追赶。时至今日,虽国产中低端发动机在马力/扭矩等参数上已接近、甚至超越海外车企,但在高端市场仍有缺失,电喷系统、控制系统核心零部件依旧依赖进口。图表图表1 1:东安三菱发动机曾为自主品牌广泛应用东安三菱发动机曾为自主品牌广泛应用 图表图表2 2:国产中低端发动机已接近国际领先水平国产中低端发动机已接近国际领先水平 发动机型号发动机型号 使用车型使用车型 配置配置 三菱 4G15 比亚迪 F3、众泰 2008 最大功率 76 千瓦,最大扭矩 130牛米 三菱 4G18 比亚迪 F3、华晨骏捷、众泰 2008、海马海福星、东南菱帅 最大功率 74 千瓦,最大扭矩 134 千瓦 三菱 4G93 华晨骏捷、尊驰、酷宝、风行景逸哈飞赛豹 最大功率 100千瓦,最大扭矩 165 牛米 三菱 4G63 中华尊驰、中华骏捷、中华酷宝、长城嘉誉 最大功率 105 千瓦,最大扭矩 185牛米 三菱 4G69 比亚迪 F6、中华尊驰 最大功率 121 千瓦,最大扭矩 215牛米 发动机发动机 品牌品牌 型号型号 马力马力/扭矩扭矩 1.6T 奇瑞 SQRF4J16 197/290 PSA EP6 II 215/300 1.4T 长安 JL473ZQ3 158/260 大众 EA211 150/250 1.0T 吉利 3G10TD 136/205 福特 CAF372WQ1 125/170 2.0T 广汽 4B20J1 252/390 大众 EA888 Gen3b 186/320 来源:Marklines,国金证券研究所 来源:各车企官网,国金证券研究所 2)变速箱:专利封锁,发展困难。自动变速箱共有 AT/AMT/DCT/CVT 四种结构,受制于专利壁垒和研发难度,AT 和 CVT变速箱基本依赖进口,海外厂商掌握核心技术及生产设备;自主车企在 DCT 领域最为突出,长安/长城/奇瑞已有突破,但依旧依赖与国外知名供应商进行合作。目前自主油车多外采海外变速箱,如爱信 6AT、派沃泰 6AT、邦奇 CVT 等。3)底盘:中低端完备,高端上缺席。燃油车时代国产品牌在高端市场迟迟无法突破,早期自主车企多无法完全自主研发底盘工程,具备独立开发平台的则更少。时至今日,自主油车仍以中低端车型为主,其成本并不允许国产品牌大面积使用主动液压式悬挂、空气减振器、四轮转向系统等先进底盘技术。图表图表3 3:自主油车发动机核心零部件依旧依赖进口自主油车发动机核心零部件依旧依赖进口 图表图表4 4:自主油车变速箱多从海外直接采买自主油车变速箱多从海外直接采买 车企车企 发动机系列发动机系列 零部件进口来源零部件进口来源 长安 蓝鲸系列发动机 涡轮增压器采购自美国博格华纳,ECU、火花塞由德国博世提供 奇瑞 ACOTEC 系列发动机 涡轮增压器由美国博格华纳提供 比亚迪 BYD483 和 BYD488 高压油泵由联合电子提供,涡轮增压器由美国博格华纳提供 车企车企 车型车型 变速器变速器 变速器厂商变速器厂商 所属国家所属国家 长安 凯程 F70 6AT 变速箱 帮志 法国 长安 CS95PLUS 8AT 变速箱 爱信 日本 长城 哈弗 H9 8AT 变速箱 采埃孚 德国 吉利 星越 L 8AT 变速箱 爱信。日本 吉利 博感 6AT 变速箱 DSI 澳大利亚 比亚迪 新一代唐 6AT 变速箱 现代派沃泰 韩国 比亚迪 F3 5 档手动变速箱 JATCO 日本 来源:各车企官网,国金证券研究所 来源:各车企官网,国金证券研究所 产品力差距带来品牌力差距,催生海外并购需求。燃油车“三大件”的差距导致自主车企当时在产品力落后合资,自主车企只能通过压低售价以维持竞争力,以至于虽爆款车型产品力对油车已有超越,但产品仍有折价。如哈弗 H6/吉利博越售价分别在 11.58/15.78 万元,但竞品本田 CR-V/丰田荣放/大众途观在 2016 年售价分别为 17.98/19.78/21.18万元。折价销售损害自主车企品牌力。1)高端化:我们统计自主油车 90%售价在 15 万元以下,产品售价难以突破 20 万大关;2)市场竞争:我们统计 2016 年自主车企市占率仅 27.28%,合资车企市占率超 50%;自主销冠吉利汽车市占率3.16%,仅为大众汽车(市占率 15.94%)的 19.8%;3)海外出口:21 年前国车年出口长期在 100 万辆附近震荡波动,产品输出力远落后于日、美、欧等发达国家。图表图表5 5:吉利博越与市场主要竞品的对比吉利博越与市场主要竞品的对比 图表图表6 6:自主车企自主车企/合资车企市占率比较(合资车企市占率比较(2 2)车型车型 博越博越 2016 款款 途观途观 2016 款款 本田本田 CR-V 2016 外观 上市时间 2016.03 2016.02 2016.03 价格(万元)15.78 21.18 17.98 变速箱 手自一体 手自一体 CVT 无级变速 轴距(mm)2670 2684 2620 最大功率-kW 135 118 114 百公里油耗-L 8.2 8.6 7.1 前悬架形式 麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式独立悬架 后悬架形式 多连杆式独立悬架 多连杆式独立悬架 双横臂式独立悬架 驱动方式 前置四驱 前置前驱 前置前驱 来源:各车企官网,懂车帝,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 43.90B.108.007.00C.80I.82V.40V.10P.20Q.60P.10B.406.830.32%0 0P 020202120222023自主车企合资车企 图表图表7 7:自主油车价格区间分布自主油车价格区间分布(万元)(万元)图表图表8 8:燃油车时代自主油车产品输出较弱(燃油车时代自主油车产品输出较弱(取各车系取各车系2 2016016 年海外销量,万辆年海外销量,万辆)品牌品牌 车型车型 价格区间价格区间(万元)(万元)奇瑞 艾瑞泽 8 10.89-14.69 瑞虎 8 9.78-16.29 瑞虎 9 14.59-20.29 吉利 帝豪 6.99-12.98 星瑞 10.87-14.57 缤越 7.58-10.38 博越 L 12.57-17.07 星越 L 12.22-17.52 长城 哈弗 H6 8.88-12.58 来源:懂车帝,车主之家,国金证券研究所 来源:Marklines,国金证券研究所 纵观整个燃油车时代,中国汽车工业始终是“汽车大国”而非“汽车强国”。为破除海外技术壁垒,实现对合资车企的追赶,2005 年起,自主车企开始频繁发起海外并购,其中较为有名的例子有:1)吉利收购沃尔沃、路特斯、戴姆勒等;2)上汽并购罗孚汽车/名爵;3)东风入股法国标致雪铁龙等。图表图表9 9:中国车企海外并购历史中国车企海外并购历史 车企车企 时间时间 并购对象并购对象 所属国家所属国家 主要内容主要内容 吉利 2010 年 8 月 沃尔沃 瑞典 2010 年 8 月 2 日,吉利集团与福特汽车公司在伦敦举行沃尔沃资产交割仪式。吉利集团宣布,圆满完成对沃尔沃轿车公司的全部股权收购 吉利 2017 年 6 月 路特斯 英国 浙江吉利控股集团与马来西亚 DRB-HICOM 集团签署最终协议,收购 DRB-HICOM 旗下宝腾汽车 49.9%的股份,以及豪华跑车品牌路特斯 51%的股份 吉利 2018 年 2 月 戴姆勒 德国 在 2018 年 2 月宣布以 90 亿美元巨额收购戴姆勒约 9.69%的股份,吉利集团成为戴姆勒的最大单一股东 上汽 2004 年 10 月 双龙 韩国 收购韩国双龙汽车 48.9%的股权,总成交价约 5 亿美元 上汽 2005 年 罗孚 英国 以 6700 万英镑收购罗孚 25、75 和 K 系汽油机和 L 系柴油机等核心知识产权。上汽 2007 年 名爵 英国 2007 年,上汽出资并购南汽集团,名爵随之成为上汽资产 北汽 2010 年 萨博 瑞典 北汽集团以 1.97 亿美元的价格收购萨博 9-5、9-3 汽车平台和配套动力总成技术 来源:各车企官网,国金证券研究所 1.1.2 自主车企并购案例盘点:成与败 自主车企的并购并非一帆风顺,复盘 05-17 年自主车企海外并购案例,公司多通过并购海外车企获取先进技术,从而提升自身产品力、品牌力,打通国内、海外市场。其中较为成功的并购案例有吉利收购沃尔沃、上汽收购名爵等;相对失败的并购案例有上汽收购双龙汽车、东风汽车入股 PSA 等:成功案例 1:吉利并购沃尔沃,从“蛇吞象”到双赢 吉利汽车成立于 1986 年,初创期从事汽车配件的生产和销售。1997 年吉利开始生产汽车,成为最早一批具备汽车制造能力的自主车企。吉利长期以技术为导向,竞争激烈催生并购需求。05 年,吉利便已成功自研增压发动机,包括 4G 系列的 1.3T、1.4T和 1.8T 等,但相较合资仍有落后,多应用在 10 万元以下紧凑型车上,影响公司市场口碑。伴随 2010 年比亚迪、奇瑞、长城等自主车企第一次崛起,吉利早期自研技术不再为主流,面临竞争趋于激烈,急需更先进的技术维持自身市场竞争力。2010 年,并购沃尔沃成吉利海外并购开端。吉利与福特自 09 年 6 月开始谈判,在经过多轮协商、搏弈后,2010 年 3月 28 日,吉利与福特在瑞典哥德堡正式签署协议,吉利以 18 亿美元收购沃尔沃 100%股权。本次并购吉利最终联合投行、地方政府等多方力量,通过融资完成全资收购,亦成吉利海外并购的开端。并购对吉利、沃尔沃是双赢:1、对吉利:吉利利用其较强的整合能力,成功获取沃尔沃技术。沃尔沃虽为吉利全资子公司,但沃尔沃拥有完全独立在吉利控股之外的管理层,双方通过“对话与合作委员会”达成合作。由吉利对沃尔沃进行资金输送,沃尔沃则通过合作的形式,对吉利进行技术转让/联合正向研发。2013 年 3 月,吉利与沃尔沃达成技术转让协议。同年 8 月,沃尔050002500德系美系日系法系自主 沃将 GMC 平台等三项技术转让给吉利。技术转让盘活吉利技术。基于沃尔沃技术,吉利研发出了型号为 JLH-3G15TD 1.5T 的 3 缸发动机和型号 JLH-4G20TD的 2.0T 发动机,发动机水平达到行业领先;同时双方合作研发了 7 速双离合变速箱,在自主变速箱研发中表现领先。图表图表1010:吉利吉利-沃尔沃研发沃尔沃研发 2 2.0T.0T 发动机发动机 图表图表1111:吉利吉利 1 1.0T.0T 发动机与合资品牌发动机性能对比发动机与合资品牌发动机性能对比 发动机发动机 吉利吉利 1.0T 福特福特 1.0T 装车年份 2018 2011 参数 136/205N.m 125 匹/170N m 燃油标号 92#92#缸体材料 铸铁 铸铁 正时系统 双 VVT 双 VVT 喷油系统 200bar 直喷 150bar 直喷 热效率 未知 35%增压系统 单涡管涡轮 单涡管涡轮 亮点技术 集成式排气歧管 集成式排气歧管双节温器 来源:吉利汽车官网,国金证券研究所 来源:各公司官网,国金证券研究所 技术力增强重塑吉利产品力、品牌力,公司成自主品牌销冠。1)产品力:爆款车型频出。公司早年以帝豪、全球鹰、英伦等子品牌为核心。吉利-沃尔沃并购后,吉利变动产品矩阵,推出了星瑞、星越、博瑞等新系列;2016 年,吉利推出新车型博越,凭借其 15 万附近的售价和优秀的性能,性价比凸显,在市场大获成功,月销量达 2 万辆以上。2)品牌力:领克子品牌打开公司高端化之路。2016 年 10 月,吉利与沃尔沃合作研发出全新 CMA 底盘架构,并正式推出高端品牌领克。以领克为基石,公司产品售价冲上 15-25 万元区间,并正式开启对欧洲的出口。在爆款车型的带动下,吉利汽车于 2016 年成为自主品牌销冠,直至 2021 年被比亚迪超越。2016 年销售 76.6 万辆同比 50%,公司进入鼎盛时期。并购为吉利日后大量并购、海外扩张奠定基础。沃尔沃并购的成功为吉利继续扩张海外版图树立信心,公司在海外扩张加速。2013 年,吉利以 1104 万英镑(约合 1540 万美元)的价格收购了已停产的伦敦出租车公司。17 年 6 月,吉利完成对宝腾汽车 49.9%股份与路特斯(英国莲花)51%股份的收购。17 年底,吉利又相继收购美国 Terrafugia 飞行汽车公司,以及沃尔沃集团(AB Volvo)8.2%股份,其中对后者的投资金额超过 30 亿美元。图表图表1212:并购后吉利汽车产品矩阵走向高端化并购后吉利汽车产品矩阵走向高端化(横坐标:年份;纵坐标:万元)(横坐标:年份;纵坐标:万元)来源:吉利汽车官网,国金证券研究所 18 年 2 月 24 日,吉利宣布购买戴姆勒 9.69%的股份,这是中国汽车工业目前最大的国外并购,吉利变为戴姆勒最大的单一股东。吉利入股戴姆勒本意是购买其电动化技术,但由于 20 年起自主电车技术已远超外资,本次入股仅有双userid:93117,docid:152525,date:2024-01-26, 方合作的 smart 品牌较为顺利,事实上不及预期。图表图表1313:吉利海外并购动作一览吉利海外并购动作一览 图表图表1414:沃尔沃技术反哺下吉利成自主销冠(万辆)沃尔沃技术反哺下吉利成自主销冠(万辆)来源:吉利汽车官网,各车企官网,国金证券研究所 来源:各车企官网,国金证券研究所 吉利对路特斯/宝腾的收购打开了吉利出海之路。18 年以前,吉利在海外市场出口量较小,16 年出口量仅 2.3 万辆,17 年吉利收购宝腾后,根据协议吉利向宝腾转让三款车的专利权,以供其在海外生产,分别为博越(X70)、嘉际和缤越(X50),就此打开吉利在东南亚的市场。2018 年,吉利海外出口达 8.3 万辆,同比 596.8%。2、对沃尔沃:沃尔沃收取吉利现金流脱困,公司经营起死回生。2010 年前沃尔沃属于福特,公司经营不佳面临危机,2009 年公司销量仅 33.4 万辆,同比-10%;在吉利现金流支持下,并购后沃尔沃经营、销量显著向好。至 21 年年销已达 69.8 万辆,相较并购前的 09 年翻倍。并购后沃尔沃深耕中国市场,上海成沃尔沃亚太总部,并设立研发中心和大庆工厂,中国已成为沃尔沃除欧洲外的第二大单一市场。2023 年,沃尔沃中国市场销量 17 万辆,相对 2016 年的 8.3 万辆亦翻倍。电动化时代,沃尔沃已开始承接吉利技术反哺,经营维稳。在早期油改电后,沃尔沃已开始基于吉利浩瀚 SEA 架构推出新车,如 EX30、EM90 等,吉利技术赋能下沃尔沃在欧美电车市场抢占先机。我们统计沃尔沃 23 年 1-11 月在欧销售电车 18.8 万辆,同比 21.7%,市占率排名第 7;23 年 1-11 月在美国销售电车 4.4 万辆,同比 33.2%,市占率排名第 10。图表图表1515:海外并购使吉利海外并购使吉利 1 18 8 年出口量暴涨年出口量暴涨(万辆)(万辆)图表图表1616:并购后沃尔沃销量脱困(万辆)并购后沃尔沃销量脱困(万辆)来源:Marklines,中汽协,国金证券研究所 来源:沃尔沃汽车官网,国金证券研究所 成功案例 2:上汽收购罗孚汽车与名爵,自主业务重塑之路 改开后,上汽长期依赖合资品牌。70 年代上汽曾拥有上海牌/凤凰牌轿车。1985 年上汽大众正式成立,并快速推出早期爆款桑塔纳;1996 年与依维柯合资成立南京依维柯;2000 年与沃尔沃成立申沃客车;2002-2003 年与通用先后成立,上汽通用五菱、上汽通用等合资公司。自主品牌发展薄弱催生并购需求。1991 年 11 月,上海牌汽车正式停产。进入 21 世纪,吉利、比亚迪、长城等自主品牌成立,彼时上汽汽车业务几乎全部为合资品牌,市场竞争加剧下上汽计划恢复自主乘用车业务。集团通过多次并购,最终形成了名爵、荣威的自主品牌矩阵。050100150200比亚迪吉利长城奇瑞0500000200000250000300000350000400000-15%-10%-5%0%5 %020304050607080销量(万辆)YOY 图表图表1717:上汽集团发展历史上汽集团发展历史 来源:上汽官网,国金证券研究所 2004 年,上汽以将近 2170 万美元的费用收购 MG 罗孚公司的罗孚汽车全部技术,并在基于罗孚汽车平台的基础上,推出荣威子品牌,构成上汽自主乘用车的主体。随后上汽对原罗孚汽车旗下名爵(MG)品牌展开收购。2007 年,上汽出资并购南汽集团,南汽集团业务全面与上汽乘用车合并,此前为南汽收购的名爵及罗孚汽车发动机业务亦正式归属上汽集团。通过收购罗孚汽车与名爵,上汽组成了自主乘用车业务,并成功开拓了海外市场:1、上汽获取罗孚汽车技术,达成自主品牌重塑。罗孚汽车此前为英国汽车厂商,旗下曾拥有 MINI、捷豹路虎、名爵、劳斯莱斯、宾利等众多知名品牌。20 世纪 80 年代公司经营每况愈下,子品牌不断被出售,最终被宝马收购后拆解,仅剩发动机技术及名爵品牌。上汽并购罗孚,本质也是通过购买技术提升自主乘用车产品。2004 年 6 月,上汽集团与罗孚汽车签署合作协议,双方就技术合作、研发整车建立战略合作伙伴关系。2004 年底,上汽以 6700 万英镑的代价购入罗孚 25 和 75 车型以及部分发动机技术的知识产权以及大部分研发团队,为发展自主品牌作准备。基于罗孚汽车技术,上汽正式推出荣威品牌。2005 年 4 月,罗孚汽车破产,南汽购得罗孚汽车剩余业务(发动机 名爵),福特则拥有罗孚商标权。上汽在并购不利的情形下,利用已得罗孚汽车技术,正式发布自主品牌荣威,并于 2006年 10 月推出首款自主车型荣威 750,新车基于原罗孚 R75 平台打造,拉开了上汽集团自主品牌乘用车快速发展的序幕。图表图表1818:2 2005005 年罗孚汽车并购案年罗孚汽车并购案 图表图表1919:上汽自主乘用车品牌构成上汽自主乘用车品牌构成 来源:各公司官网,国金证券研究所 来源:各公司官网,国金证券研究所 并购南汽获取罗孚剩余资产,上汽自主品牌搭建完成。2007 年 12 月,上汽并购南汽,获得原罗孚汽车发动机业务、组装厂、名爵品牌等剩余资产,自此上汽并购罗孚汽车正式完成。2008 年上汽将荣威与名爵改为共线生产,并正式推出紧凑型家轿荣威 550,MG 名爵品牌则推出了两厢跨界车型 MG 3SW。上汽正式形成了名爵-荣威两大自主品牌体系。并为后续上汽飞凡、大通、智己等自主品牌的建立打下基础。2、名爵成上汽出海重要依托。名爵作为原英国品牌,并购前在海外已布局 40 国家,并拥有原罗孚汽车的海外品牌资产。2013 年,上汽开启全球化战略,名爵成上汽出海核心。经过 10 年的海外扩张,名爵已实现全球性布局:至 2023 年,名爵已进入全球 90 个国家和地区,在泰国、印尼和印度建立了三个海外生产制造基地,和一个位于巴基斯坦的 KD 工厂。在硅谷、特拉维夫和伦敦设立 3 个创新研发中心,在欧洲、南美、中东、北非、澳新和东盟等地设立了多个区域营销服务中心,建成逾 1800 个海外营销服务网点。此外,上汽安吉物流开通了 4 条自有国际航运航线,上汽所属华域零部件在海外也拥有 101 个基地。图表图表2020:并购并购名爵汽车名爵汽车后上汽后上汽全球布局全球布局发展迅猛发展迅猛 时间时间 国家国家 事件事件 2012 年 泰国 12 月 4 日上汽旗下品牌 MG 汽车正式与泰国正大集团签约,将于泰国兴建一座年产能 5 万辆的合资工厂。并以 CKD 的形式从中国出口零部件,未来澳洲地区及东南亚等诸国出口。2017 年 泰国 上汽集团投资建造的泰国春武里府新工厂正式开始投产,主要生产名爵 ZS、锐腾以及名爵 3、名爵 6 等多款右舵车型,年产量达到 10 万辆,未来将成为名爵走向全球化市场的重要制造基地。2023 年 泰国 泰国首款深度本地化的汽车电池在上汽正大有限公司(简称:上汽正大)全新电池工厂下线,这意味着该公司在泰国建设的电动汽车电池工厂投产。上汽正大电动汽车电池工厂占地 12 公顷,投资 5 亿泰铢(约合1390 万美元),是上汽集团和 MG 泰国公司在东盟地区的首家电池工厂。2017 年 印尼 印尼工厂从计划立项到正式投产仅用了两年时间,按照通用全球制造标准建设,总投资 7 亿美元,具备年产12 万辆整车的能力;供应商园区占地 30 公顷,在上汽通用五菱带动下,目前已有美国耐世特、德国曼胡默尔、中国五菱工业、宝钢等 15 家供应商企业入驻。这是中国汽车品牌首次在印尼独立建厂,也标志着上汽通用五菱迈出了“造船出海”的第一步。2023 年 欧洲 上汽集团官宣,正计划在欧洲地区建立整车工厂,以更好推进上汽集团在欧洲等海外市场发展。2019 年 非洲 6 月 17 日,上汽集团正式宣布进军非洲市场,并于当天与埃及最大汽车销售企业曼苏尔集团(Mansour Automotive Group)签署了战略合作框架协议,双方宣布成立合资销售公司。2019 年 加纳 5 月 22 日,批量上汽红岩金刚自卸车成功交付加纳共和国,标志着加纳正式被编入上汽红岩海外市场版图。2019 年 印度 4 月 29 日,上汽集团官方公布,上汽集团位于印度的第三个海外整车基地正式建成投产,用于生产 MG 品牌新车,产能规划 8 万辆。2017 年 澳新 在澳新地区,伴随着 T60 的上市以及 D90 的亮相,上汽大通吹响了中国汽车制造业走出去的又一轮号角。现在,上汽大通是澳大利亚销量第一的中国汽车品牌,而且增速是最快的。2017 年 墨西哥 雪佛兰科沃兹出口至墨西哥,是继 2015 年雪佛兰新赛欧批量出口南美及中东、2016 年别克昂科威进军北美市场后,上汽通用再次拓展海外市场版图。2015 年 中东 上汽集团携旗下 MG 名爵和上汽大通两大自主品牌的最新产品,强势亮相 2015 迪拜国际汽车展。同时上汽中东公司正式成立,开启上汽集团在中东地区的营销服务。2012 年 澳大利亚 7 月 17 日,上海汽车商用车有限公司、上海汽车进出口有限公司与澳大利亚经销商签署协议,澳大利亚成为上汽商用车开拓的首个海外成熟市场。来源:上汽官网,国金证券研究所 目前上汽名爵已成国车出口第一梯队。乘联会口径 11 月上汽乘用车出口 7.3 万辆,同/环比 25%/ 6%;1-11 月累计59.8 万辆,同比 47%;其中 88.1%为名爵品牌。在名爵品牌的带动下,上汽 23 年 1-11 月出口量已仅次于奇瑞,位居自主车企出海第一梯队。图表图表2121:上汽已成国内出海第一梯队(上汽已成国内出海第一梯队(月出口量,月出口量,辆)辆)图表图表2222:2 2023023 年年上汽出口车型占比分布上汽出口车型占比分布 来源:中汽协,Marklines,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 失败案例 1:上汽并购双龙汽车,弱整合能力下的不欢而散 韩国双龙汽车起始于 1954 年初创的东亚汽车公司,1997 年因资不抵债而被大宇集团收购,后又独立。但由于经营不善于 2004 年再次落入危机。2005 年 1 月,上汽集团出资 5 亿美元正式收购双龙汽车 48.92%股权,成为双龙第一大股东,并于 2006 年初进一步增资,持股比超 50%。合作商定上汽出资帮助双龙汽车度过财务危机,并协助双龙汽车扩产、进入中国市场;上汽则希望获取双龙汽车发动机及变速箱技术。“并购容易,整合难”。上汽对双龙的并购只是股权上的并购,双方并未形成合力:1)根据并购协议,上汽保留了原双龙社长作为双龙高管,导致其与上汽安排的高管内斗,使上汽对双龙的管理始终处于无为而治的状态。2)文化问题上,韩国工会宣扬上汽将获取双龙技术,引发工人不满,多次罢工下上汽不但没能获得技术,反而双龙汽车每况愈下;3)上汽对罢工冷处理、不妥协,并违约未能兑现扩建承诺,双龙本部与上汽失去合作信心。纵观整场并购,受制于管理问题和文化冲突,上汽始终未能对双龙汽车形成有效整合。08 年金融危机进一步加剧了双龙汽车的经营困难,也使双方矛盾更加尖锐,并购走向失败。2009 年 2 月 6 日,首尔法院正式批准双龙提出的“回生”申请,自此上汽失去对双龙汽车控制权,并购以失败告终。失败案例 2:东风汽车入股 PSA,弱整合能力导致合作进展缓慢 随着中法两国经贸往来不断升温,中国汽车企业逐渐放眼国外市场,参与国际竞争;又值法国标致雪铁龙集团(PSA)危机之际,双方合作由此而生:2013 年 PSA 长期债务评级下调,股市债市同期逼仄,2014 年东风集团慷慨解囊,以8 亿欧元(约 11 亿美元)购入 PSA 集团 14.1%股权。本次入股帮助 PSA 免于破产,也帮东风成为欧洲车企巨头的大股东。图表图表2323:上汽并购双龙汽车时间线上汽并购双龙汽车时间线 图表图表2424:合作合作并未并未提升神龙汽车年销量(万辆)提升神龙汽车年销量(万辆)来源:上汽官网,各公司官网,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 合作之初双方协定:1)扩大在双方合资公司神龙的合作范围,提升全价值链研发能力,加强海外市场合作;2)加强在研发领域的战略合作,包括在中国共同设立研发中心、在产品技术和车型平台上发挥协同效应;3)设立新的销售公司(出口公司),负责神龙和 PSA 产品在亚太地区,特别是东盟地区的销售和服务。并于 2015 年达成合作谅解备忘录。合作进展缓慢最终不及预期。双方始终未能形成合力,弱整合下双方矛盾频出最终合作不及预期。2016 年起双方合作0000040000500006000070000800001月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月2021年2022年2023年MG3小计,3.1%MG4 EV小计,16.1%MG5小计,22.5%新MG6小计,0.1%MG ZS小计,27.8%MG Marvel R小计,0.3%MG ONE小计,4.0%MG HS小计,14.3%荣威小计,10.1%上汽MAXUS小计,1.8p6037.825.911.355.0210.612.78.030070802015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 进度基本停滞。在研发中心上,PSA 与东风就选址产生分歧,加之 PSA 对技术输送态度冷淡,最终不得不搁置;出口公司上,双方虽成立出口公司但无出口目标,导致出口无进展。受此影响,神龙汽车表现快速下滑,人员出走,合作最终不及预期。最终 PSA 依靠东风现金流成功脱困,但东风仅获得了几个 PSA 的老旧平台,在核心技术、新能源开发、国际市场开拓等关键问题上无实质性成果,合作不及预期。1.1.3 自主车企海外并购的方法论:契机、标的、整合过程与结果 如何来形容一次自主车企海外并购事件?复盘自主车企海外并购历史,我们发现,并购事件往往由契机、标的、整合过程与结果构成,是自主汽车产业发展的必然:1、契机:自主车企的海外并购多为“拿来主义”,原因在于早期自主汽车技术落后。其目的有两点:1)获取海外先进发动机/变速箱技术,如吉利收购沃尔沃、上汽收购罗孚汽车、东风入股 PSA 等;2)打开海外市场,便于出口,如东风入股 PSA,吉利收购宝腾/路特斯等。2、标的:并购的标的选择具有共性:1)标的具有较强的技术储备,有利可图,如沃尔沃作为北欧豪华车企技术储备雄厚,罗孚汽车作为英国老牌车企,也有较强的技术储备和发动机生产经验。相对而言,PSA 对东风/双龙汽车对上汽,技术上并没有明显的领先,因而并购并没有实质性收获。2)标的正处于财务危机中,有被并购需求。前文并购案中沃尔沃/双龙/罗孚/PSA 均处财政危机中,急需资金支持产生被收购需要。3、全球化经营管理能力是核心要素:自主车企在并购后能否获取到先进技术,达成并购目标。我们认为,自主车企对并购资产的整合水平是海外并购成败的关键,其背后是企业是否具有全球化经营管理能力。整合水平较强将使双方建立高效的合作机制,使并购双方形成合力,推动合作按照预期进行。反之若并购后双方始终未能形成有效整合,则海外并购较大概率不及预期。图表图表2525:自主车企海外并购自主车企海外并购方法论方法论:目的与决定性因素:目的与决定性因素 来源:国金证券研究所整理 以吉利与沃尔沃并购成功为例:强整合能力下优秀的合作机制 吉利与沃尔沃之间优秀的合作机制实现资源的有效整合。吉利并购沃尔沃后,采用“放虎归山”的运行策略:沃尔沃新董事会中中方人员仅两名,沃尔沃管理层不受吉利控股的影响。但是,吉利在资源和财务方面对沃尔沃给予最大支持,激发了沃尔沃内生创造力;沃尔沃则积极与吉利推进合作,对吉利进行技术反哺。1)吉利积极扶持沃尔沃,促进沃尔沃在华布局加深。沃尔沃汽车借助被吉利收购的新机遇,加大了在中国的资本投入,深化在中国产业布局,2014 年,沃尔沃汽车在华设立三家工厂,分别是大庆和成都两家整车制造基地,张家口发动机制造基地,使沃尔沃汽车获得了来自中国人力和供应链的优势。同时,这些工厂的严格遵守沃尔沃汽车的全球采购、质量控制、管理标准。吉利还与沃尔沃联合研发,扶持沃尔沃技术发展。09 年之前沃尔沃技术长期与福特共同研发,被吉利收购后受制于专 利问题,无法独立使用。吉利扶持沃尔沃建立亚太研发中心,合作成立欧洲研发中心,对沃尔沃技术研发予以全力扶持。图表图表2626:吉利与沃尔沃的合作机制吉利与沃尔沃的合作机制 图表图表2727:东风汽车与东风汽车与 PSAPSA 合作事实上不及预期合作事实上不及预期 合作预期结果合作预期结果 合作实际结果合作实际结果 东风与 PSA 在上海签署“共用模块化平台(CMP)”和设立“共同研发中心(DPCT)”项目。在 2015年年底前完成对 PSA 上海研发中心的吸收整合。PSA 上海研发中心仍然独立运营;两个研发中心的整合尚未启动;东风入股 PSA 之后,双方高调结成全球战略联盟,表示未来将在产品、研发、制造、采购、管理等全价值链上开展深度合作。双方合资成立国际公司面向东南亚市场但不及预期。来源:国金证券研究所整理 来源:各公司官网,国金证券研究所整理 2)沃尔沃在技术上对吉利进行反哺。尽管沃尔沃与吉利独立运营,但实际上又“分而不离”,在各个领域紧密合作,互惠互利。在收购沃尔沃之后,吉利逐步通过和沃尔沃的联合研发、技术转让、专利转让等方法,实现技术共享。如2013 年联合出品的 CMA 平台,自研 1.5T/2.0T 发动机等。总结看:吉利较强的整合能力使得吉利与沃尔沃之间形成了高效的合作机制,双方互利互惠,最终实现了并购资源的有效整合,吉利获取了沃尔沃的技术后成为自主销冠。无独有偶:1)上汽与罗孚汽车的并购,事实上罗孚汽车已破产,并购后名爵和罗孚汽车技术完全归属上汽所有,实现了资源的整合;2)上汽与双龙汽车的并购,由于文化和管理因素,双方始终未能实现整合,矛盾尖锐,最终并购以失败告终。3)东风汽车入股 PSA,亦出现无法有效整合,技术合作/转让进展困难的困境,滞后双方合作进度,最终合作不了了之。各种并购事件都表明:自主车企的全球化经营管理能力是海外并购成败的关键。同时,无论是上汽、吉利还是吉利,都运用在海外并购后所获得的先进技术,对国内市场产品进行反哺,自主乘用车业务星期。我们认为,由于海外经营环境难以改变。资本出海真正的协同是技术海外吸收后扩大经营中国市场,更易于获取成功。4、结果:成功的并购将极大促进公司自主汽车业务的发展。体现在 1)公司借用海外所得先进技术,销量大幅提升,爆款新车频出;2)公司海外市场得到开拓;3)公司技术成长下,产品力、品牌力大幅提升,产品价格中枢上移。4)为公司后续并购、扩张打下基础。1 1.2.2 汽零海外并购汽零海外并购:零部件企业并购以快速扩张:零部件企业并购以快速扩张 1.2.1 汽零的并购:技术 市场是并购发展主线 零部件的海外并购同样具有“拿来主义”色彩。零部件存有“零部件售后配套”(AM)和“对主机厂配套”(OEM)两种模式。早期受技术影响自主车企表现薄弱,整车市场以合资车企为主,直接采用德/日/美外资零部件配套,挤占零部件企业空间。彼时大陆、法雷奥、博世等国际级零部件企业主导市场。受此影响,国内零部件企业在与外资竞争时,面临两大难题:1)技术能力薄弱:海外汽车工业经历近百年发展,技术能力相对自主企业大幅领先,使自主企业难以进入美日欧主机厂配套体系。2)规模小:彼时零部件企业多处于初创期,规模较小,导致研发费用亦远落后于海外企业,形成恶性循环。技术 市场双重要素催生零部件海外并购需求。外此企业占据市场,挤压自主企业市场空间。2009 年外资企业的工业总产值占国内汽车零部件行业的 47.1%,利润总额超过国内汽车零部件行业一半以上。图表图表2828:早期零部件企业进行大规模海外并购早期零部件企业进行大规模海外并购 公司公司 并购事件并购事件 中鼎股份 2003、06 年在欧洲美国成立子公司。2008 年起开启海外并购。2014 年收购德国公司 KACO;2015 年收购德国 WEGU;2016 年收购德国 AMK;2017 年收购德国 TFH;在冷却系统、降噪减振底盘系统、密封系统、空气悬挂系统领域构建核心护城河。均胜电子 2012 年收购德国 PREH;2014 年收购德国 QUIN;2016 年收购美国 KSS及德国 TS道恩;2018 年收购日本高田资产(初硝酸铵气体发生器业务外);岱美股份 2018 年收购美国遮阳板厂商 Motus 继峰股份 2019 年收购德国格拉默 保隆科技 2005 年收购美国 DILL;2018 年收购德国 PEX 和 TESONA;2019 年收购奥地利 MMS&合资成立保富电子 银轮股份 2016 年收购美国 TDI;2019 年收购瑞典斯塔普 福耀玻璃 2019 年并购德国 SAM 公司 德赛西威 2019 年收购德国知名天线技术公司 ATBB;2022 年收购德国 ATC;潍柴动力 2009 年收购法国博杜安;2012 年收购德国林德液压;2019 年收购德国 ARADEX 来源:各公司公告,各公司官网,国金证券研究所整理 技术差距下自主零部件企业难以进入海外车企配套,市场开拓困难,因而激发自主车企海外并购需求。汽车行业技术研发是一个长周期,技术研发、产品开发、产能建设、客户突破均需要较长时间。海外并购具有速度快、周期短、降低海外市场进入门槛的优点,成为早期零部件企业出海的首选。通过海外并购,自主零部件企业可:1)快速获取技术,直接获取被并购公司零部件技术,并通过正向研发实现技术迭代;2)扩展市场与客户资源,直接承接被并购公司原有客户群体,借此进入美欧头部车企供应链。3)实现产业延展,国际零部件龙头如博世等往往拥有多个业务范围,而此时国内零部件企业产品大部分都比较单调,多只有一到两个产品的产线。1.2.2 案例复盘:双方业务整合是成功与否关键 自 2005 年起,国内零部件企业开始“走出去”,至 2022 年间大量国内汽车零部件企业进行了海外并购,其中以中鼎股份、均胜电子两家的并购动作最为频繁。复盘零部件企业海外并购历史,与乘用车海外并购类似,双方业务整合是零部件海外并购成功与否的关键。只有实现有效整合才可达成零部件并购 1)获得海外先进技术、2)提升市场份额、3)实现业务外延发展的目标。案例 1、中鼎股份:并购实现高端化 转型升级 中鼎股份主营业务为密封件、特种橡胶制品的研发、生产和销售,下游应用于汽车、摩托车、电器、工程机械等行业。公司热衷于海外并购由来已久,推动公司开拓海外客户及市场。2014 年以来,公司发起对外收购超 10 起,其中交易额超 5 亿元的有 4 次,均为海外收购。中鼎的海外并购历程主要分为两个阶段:第一阶段为密封领域的连续收购,以获得高端密封技术进军高端市场,并开拓顶级主机厂客户,如 14-15 年并购德国企业 KACO、WEGU;第二阶段为非橡胶领域的拓展,向空悬及冷却领域延伸,实现公司转型,如 16-17 年并购 AMK、法国 Tristone 等。1)2014 年 4 月,中鼎股份以约 5 亿元现金,收购德国特种橡胶密封件企业 KACO 公司 80%股权,以此拓展下游大众、宝马、保时捷等车用橡胶密封件客户。德国 KACO 作为世界著名特种橡胶密封件研发生产企业。主营汽车和机械工程行业的高精度橡胶密封件,在新能源汽车领域具有世界领先研发技术,为电动车、混合动力汽车等生产高精度密封件。2)2015 年 2 月,公司以 9500 万欧元的对价,收购另一家德国企业 WEGU 公司 100%股权。WEGU 主业为抗震降噪阻尼器生产商,在抗震降噪技术方面拥有世界领先科技水品,已有成熟的产品工艺、盈利转化模式和稳定的客户资源,同样拥有宝马、奔驰等世界顶级主机厂客户。3)2016 年 6 月,全资子公司中鼎欧洲收购了德国 AMK 公司 100%股权,投资总额 1.3 亿欧元。AMK 是汽车电机电池控制系统、驾驶辅助和底盘电子控制系统供应商,德国汽车电子顶级企业 AMK,其拥有的伺服电机驱动技术、电池控制技术、工业自动化工程技术在近五十年内都处于行业领先地位,为特斯拉、奔驰、宝马等世界知名主机生产商配套。4)2017 年 1 月,公司以 1.85 亿欧元收购注册于德国的 Tristone 公司全部股权,Tristone 作为传统发动机及新能源电池冷却系统的高端供应商,主营产品为发动机冷却系统产品、新能源汽车电池冷却系列产品等。借助此次并购,公司成为了新能源电池热管理系统总成产品供应商。图表图表2929:中鼎股份海外并购历史中鼎股份海外并购历史 来源:中鼎股份公告,国金证券研究所整理 中鼎的海外并购标的的规模均不大,但拥有细分行业的领先技术。在管理方面,因为中鼎并购标的体量均比公司小,因此公司管理整合相对容易。通过连续海外并购实现海外市场营收的持续增长,并通过将海外高端技术在国内的转化落地,实现内生增长及业务转型:1)中鼎基于 KACO 的先进生产技术、品牌优势和重要客户资源,大力进军国内高端密封件产品市场。2015 年,中鼎制造业务营收同比增长 36.36%,其中橡胶制品营收 43.13 亿元,同比增长 31.38%,国内外地区营收同比增长 17.67%、45.14%。逐步打破国外厂商在汽车高端密封产品市场的垄断地位,推动国内高端密封件行业的发展。2)中鼎在 2015 年收购 WEGU 后,2016 年并未开展相关的降噪减震零部件业务,仍维持原制造业赛道,主营橡胶制品,持续扩大公司在制造业的领先,营收同比增长 28.14%。3)2016 年,中鼎收购德国汽车电子顶级企业 AMK,利用 AMK 在汽车零部件供应商的丰富资源,与其本土市场销售高度集中的特点,实现由制造业向汽车行业的转型升级。2017 年实现营收 117.70 亿元,同比增长 44.22%,毛利 33.43亿元,同比增长 34.47%。图表图表3030:中鼎股份中鼎股份分地区分地区营业收入及营业收入及 YOYYOY(亿元)(亿元)图表图表3131:中鼎股份历年净利中鼎股份历年净利润及润及 YOYYOY(亿元)(亿元)来源:中鼎股份公告,国金证券研究所 来源:中鼎股份公告,国金证券研究所 利用海外并购,公司实现了高端化和产业延展,海外市场初步成功。2017 年公司收购 THK 后,正式消化并落实 WEGU、AMK、THK 的汽车零部件业务,叠加原先橡胶密封件技术,确立了冷却系统、降噪减震底盘系统、密封系统和空气悬挂及电机系统四大零部件产品,2017 年国内、外地区分别盈利 38.37、76.72 亿元,同比增长高达 25.66%、50.18%,进一步提高公司在国内及国际市场拓展能力,实现在欧洲市场的战略布局。受此影响,公司表现强势,14-18 年进入快速成长期。1)营收上,公司营收从 13 年的 41.62 亿元上升至 18 年的 123.75亿元,上涨近 3 倍;2)净利上,公司净利从 13 年的 3.88 亿上升至 17 年最高的 11.27 亿元。但是由于并购企业业务毛利率低于公司传统的密封件业务,且连年下滑;叠加 20 年以来海外市场疫情影响,子公司盈利下滑,公司毛利率与净利率处于连年下滑状态。0204060800国外地区国内地区5.677.149.0111.2711.156.024.939.59.648.75-60.00%-40.00%-20.00%0.00 .00.00.00.000.004681012 图表图表3232:中鼎股份历年分业务营收(亿元)中鼎股份历年分业务营收(亿元)图表图表3333:中鼎股份历年分业务毛利率中鼎股份历年分业务毛利率 来源:中鼎股份公告,国金证券研究所 来源:中鼎股份公告,国金证券研究所 中鼎股份海外并购的成功来自于公司优秀的管理能力和整合能力。公司每一个海外企业并购之后,都会有国内项目的落地,比如密封的 KACO、冷却的 Ttistone.减震的 WEGU、空悬的 AMK,国内落地的项目都有一个完整的研发团队,要求国内研发团队要定期和海外进行沟通交流,技术吸收渠道畅通。因而完成了对海外企业的相对吸收,实现核心技术的国产化落地。面对疫情公司运行平稳凸显其抗风险能力。20 年起海外疫情,严重影响公司子公司运营,但公司营收、资产负债率均处平稳态势,业绩韧性较强。图表图表3434:中鼎股份历年资产负债率变化中鼎股份历年资产负债率变化 图表图表3535:中鼎股份历年毛利率与净利率变化中鼎股份历年毛利率与净利率变化 来源:中鼎股份公告,国金证券研究所 来源:中鼎股份公告,国金证券研究所 案例 2、岱美股份:外延并购 协同发展,成全球遮阳板龙头 岱美股份以遮阳板为公司第一大产品,根据公司披露,遮阳板占其收入的 71%,其次分别为头枕、顶棚中央控制器。主要客户以中高端品牌为主,已经进入了特斯拉、通用、大众、福特、克莱斯勒、奔驰、宝马、丰田、本田等主流厂商供应链。岱美早期以遮阳板业务为基石,关注到头枕和扶手的全球市场空间分别将近 300 亿元,是遮阳板全球市场空间的 2-3倍,计划不断拓展至头枕、扶手和顶棚中央控制器,开拓新产品领域,复刻遮阳板业务的龙头优势。因此选择横向扩张,收购 Motus 以提高客户覆盖面,整合客户资源。2018 年,岱美股份支付现金完成对美国汽车零部件企业 Motus Integrated Technologies 旗下的汽车遮阳板业务及资产的收购。收购前岱美股份与 Motus 的汽车遮阳板业务在 2017 年全球乘用车市场领域的份额分列前二。岱美股份称此次收购是优质资产的整合,主要收购 Motus 的墨西哥工厂和法国工厂,合并成本达到 10.45 亿元,可辨认净资产公允价值 5.11 亿元,形成的商誉合计 5.33 亿元。并购使公司成全球遮阳板市场龙头,海外市场全面发力。并购前岱美股份已经为全球市场龙头,市占率 22%左右;2018年公司完成并购后,市占率提升至 37%。并购完善公司生产基地的全球化布局,进一步提升公司的国际化运营能力、持续盈利能力及总体抗风险能力。使公司快速切入劳斯莱斯、奔驰、宝马、保时捷等高端客户以及丰田、本田、斯巴0204060800智能底盘-轻量化及橡胶业务橡胶制品汽车零部件(降噪减振底盘系统)混炼胶汽车零部件(空气悬挂及电机系统)智能底盘-轻量化其他汽车零部件(密封系统)智能底盘-橡胶业务汽车零部件(冷却系统)0%5 %05E 17年2018年2019年2020年2021年2022年汽车零部件(冷却系统)智能底盘-橡胶业务汽车零部件(密封系统)其他智能底盘-轻量化汽车零部件(空气悬挂及电机系统)0 0P%0%5 %05%毛利率净利率 鲁等日系客户。图表图表3636:岱美股份以遮阳板为核心业务(岱美股份以遮阳板为核心业务(2 20 02 22 2 年,年,%)图表图表3737:岱美股份主要客户构成(岱美股份主要客户构成(2 20 02 22 2 年,年,%)来源:岱美股份公告,国金证券研究所 来源:岱美股份公告,国金证券研究所 受此影响,公司 18 年营收/利润大涨,公司披露 18 年实现营收 42.73 亿,同比 31.6%;净利润 5.58 亿,同比小幅下降,但在 19 年上涨至 6.27 亿历史最高,同比 12.4%,毛利率 30.4%,同比 5.95%,净利率 13%。并购完成后岱美负债压力增大,18 年资产负债率 35.4%,同比 89%,但在 19 年业务结构升级的带动下资产负债率 29%,同比-18.1%,直到 22 年稳步下调至 26.8%,现金流稳定,财务风险降低。图表图表3838:岱美股份并购后业绩大涨(亿元)岱美股份并购后业绩大涨(亿元)图表图表3939:岱美股份历年净利润及岱美股份历年净利润及 YOYYOY(亿元)(亿元)来源:岱美股份公告,国金证券研究所 来源:岱美股份公告,国金证券研究所 图表图表4040:岱美股份历年毛利率与净利率岱美股份历年毛利率与净利率 图表图表4141:岱美股份历年资产负债率岱美股份历年资产负债率 来源:岱美股份公告,国金证券研究所 来源:岱美股份公告,国金证券研究所 岱美股份并购成功的原因在于双方在技术、客户、生产上具备较强的协同效应,“强强联合”:1)技术:“拿来主义”下技术整合。Motus 相对岱美在技术水平上小幅领先,岱美通过技术整合弥补技术差距,从而坐稳全球龙头位置。2)客户:具备高度互补性。岱美客户以美系的通用、福特以及德系大众为主;Motus 客户以德系和北美日系为主,双方客户重合度极低,可使岱美快速扩充客户市场,切入日系、欧系车企供应链。3)生产:Motus遮阳板,71.05%头枕,15.13%顶棚中央控制器,8.07%其他,5.75%通用系 1.88亿,25.64%李尔系8487.83万,11.58%江森自控系7839.14万,10.69%福特系6967.67万,9.51%安通林系6784.33万,9.2602030405060净利润(亿元)营业总收入(亿元)-50%-40%-30%-20%-10%0 0P234567净利润YOY0%5 %05%毛利率净利率0%5 %05EP%在墨西哥和法国拥有产能,帮助岱美实现海外生产,在开拓海外客户、规避海外风险等方面具备突出作用。案例 3、均胜电子:并购助力公司业绩高增,整合问题导致公司陷入波折 均胜电子成立于 2004 年,现主营业务包括汽车安全与汽车电子两大板块,产品线丰富,包含汽车主被动安全产品、智能座舱、新能源管理、智能网联、智能驾驶等,客户涵盖包括保时捷在内的全球主流整车厂及国内自主品牌和新势力。自 2011 年上市后,公司先后收购了德国 PREH、德国 QUIN、美国 KSS 以及日本高田资产(PSAN 业务除外)等企业,实现了从汽车零部件企业向系统技术提供商转型:1)德国普瑞(PREH)成立于 1919 年,其主要业务包括空调控制系统、驾驶控制系统、传感器系统、电子驻车系统、电源管理系统等;其核心电子控制单元技术和新能源汽车相关技术是普瑞的核心技术。主要客户包括全球前十大汽车公司宝马、奔驰和福特等。2011 年 6 月 27 日,均胜电子母公司均胜集团以支付现金的方式取得普瑞公司 5.10%的股权与普瑞控股 74.90%的股权(普瑞控股直接持有德国普瑞 94.90%的股权),完成并购。2)德国 Quin 主营高端方向盘与内外饰功能件总成业务,在汽车零部件行业处于全球领先地位。客户有宝马、奔驰等高端汽车企业。2014 年均胜发布公告拟以 9000 万欧元收购标的公司。2015 均胜分两次收购,第一次以现金支付方式通过其子公司德国普瑞控股有限公司以 1430 万欧元收购 Quin75%的股份;第二次再收购剩余的 25%股权。3)日本高田是全球第二大安全气囊供应商,产品包括安全带、安全气囊系统、方向盘、主动安全电子产品及其他车类安全产品。2017 年,均胜电子通过子公司 KSS 与高田签定谅解备忘录,针对高田硝酸铵气体发生器(“PSAN 业务”)以外的资产进行收购。图表图表4242:均胜电子均胜电子海外并购历史海外并购历史 来源:均胜电子公告,国金证券研究所整理 并购极大地带动了公司业绩高增和产业转型。公司最初的业务以汽车内外饰功能件为主,产品主要包括发动机进气管、洗涤器、空调出风口等。海外并购带动公司快速成长:1)PREH 早年就以电子原件起家,是一家拥有多项自主技术专利和稳定客户群体的汽车中控平台制造商,在国际市场占有一席之地,且颇有影响力,无论从年收入还是技术规模都远超均胜电子。并购后 PREH 给均胜带来的客户、技术等资源,成功帮助其转型进入高端汽车电子零部件行业。2012 年均胜营收 53.38 亿元,同比增长 58.11%,实现从汽车制造业向汽车零部件的转型,产品类型也拓展至汽车电子类、内外饰类、工业自动化设备制造等,大幅扩增产品种类;突破国外地区零部件市场,营收 38.76 亿元,业务占比达到 72%。2)Quin 作为高端汽车方向盘总成的领军企业,其产品和均胜的中控系统产品实现有机的互补,使得均胜能够与国际大型汽车零部件供应商进行竞争。客户方面在进一步巩固原有奔驰、宝马、宾利、大众等基础上,还赢得新的客户如:GM、福特、沃尔沃、路虎和 MINI 等,同时还拓展亚洲的日系、韩系等车系,实现全球全覆盖。2016 年,国外地区营收 124.40 亿元,同比增长 123.56%,国内地区 58.26 亿元,同比增长 158.98%,均实现大幅增长。3)高田气囊作为全球第二大安全气囊生产厂家,在全球安全带和安全气囊市场占有 20%份额。均胜在 2016 年完成对KSS 的收购后,希望在业务、市场和资源等方面产生互补和协同效应,成为汽车电子系统、汽车安全,特别是主被动安全领域的全球供应商。因此,此次对高田主要资产的收购,目的是帮助子公司 KSS 实现产能的有效扩充并满足新增订单的需要,同时进入日系整车厂商供应体系,凭借高田现有的主被动安全技术对 KSS 进一步补强。经过多次并购,公司转型成以主被动安全系统、汽车电子系统为主的零部件厂商,22 年车载安全系统营收占比 69.5%,已成主被动安全龙头。在公司并购日本高田的 2018 年,公司营收/净利均有大幅增长。2018 年公司营收 561.81 亿元,同比 113%;净利润 13.2 亿元,同比 233%,为历史最高。图表图表4343:均胜电子并购后均胜电子并购后营收大幅增长营收大幅增长(亿元)(亿元)图表图表4444:均胜电子以汽车安全均胜电子以汽车安全/汽车电子系统为主营业务汽车电子系统为主营业务(2 2022022 年,年,%)来源:均胜电子公告,国金证券研究所 来源:均胜电子公告,国金证券研究所 图表图表4545:均胜电子并购后净利润大幅增长(亿元)均胜电子并购后净利润大幅增长(亿元)来源:均胜电子公告,国金证券研究所 但是,并购后对公司管理能力的要求提升,拖累了公司后续业绩发展。业务整合难度高、产生大额商誉和资产负债率较高等问题困扰公司经营。2020 年全球新冠疫情爆发,海外汽车市场大受影响,导致公司营收和盈利能力都出现下滑,其中 2021 年安全事业部商誉减值大幅拖累公司业绩。此次商誉减值主要为公司的汽车安全事业部资产组的商誉计提减值,由于公司近年多项并购导致商誉持续增长,前期从未计提大额商誉减值,此次一次性计提长期资产减值,导致其 2021 年净利润下降 20 至 25 亿元。2021 年,公司最终营收 456.7 亿元,同比-4.64%,净利润-37.53 亿元,同比-709%,净利率-9.9%。案例 4、继峰股份:收购百年德企,拓展全球化战略布局 继峰股份多年深耕汽车零部件业,是一家专业从事汽车内饰件及其系统、乘用车座椅以及道路车辆、非道路车辆悬挂驾驶座椅和乘客座椅的开发、生产和销售的全球性汽车零部件供应商。公司持续在座舱内饰件领域上做深做强,不断加强自身的专业能力,先后成为奥迪、一汽大众供应商。2019 年继峰股份斥资 37.5 亿元,通过持有继烨投资 100%股权,间接收购目标公司 Grammer84.23%股权,实现对于目标公司Grammer的控制并将其纳入自身合并报表范围。根据继峰股份上市时招股说明书介绍,在乘用车座椅头枕领域,继峰股份竞争优势显著,国内鲜逢敌手,而国际上的主要竞争对手就是 Grammer。-40%-20%0 00000200300400500600700营业收入(亿元)营业收入同比增长率汽车安全系统187.61亿,69.45%汽车电子系统81.52亿,30.18%其他业务 1.01亿,0.37%-800%-600%-400%-200%0 000%-50-40-30-20-200020202120222023Q1-3净利润(亿元)净利润同比增长率 图表图表4646:继峰股份资产负债率继峰股份资产负债率 图表图表4747:继峰股份净利率与毛利率继峰股份净利率与毛利率 来源:继峰股份公告,国金证券研究所 来源:继峰股份公告,国金证券研究所 并购效益显著带动公司业绩高增。1)2019 年,继峰营收 180.01 亿元,同比增长 147.19%,其中座椅头枕、扶手产品分别营收 47.56、23.15 亿元,同比巨幅提升 380%、189.52%,新开展的商用车座椅和中控系统软件,分别营收 47.53、58.52 亿元,两项新业务累计占主营业务 58.91%。至此,继峰有效地吸收并转化 Grammer 的四大汽车零部件产品,并对原头枕和扶手业务升级。2)地区上,国外业务营收 141.58 亿元,同比增长 3992.82%,切实将汽车零部件业务拓展到全球,有效地分散和降低了行业区域性下滑的风险;国内市场营收 37.63 亿元,同比增长 118.7%,充分转化国内座椅头枕市场上的领先优势。3)2019 年公司净利润 2.98 亿元,同比小幅下降,净利率 2%,毛利率 15.6%。资产负债率 72%,较收购前同比 192.7%,并购 Grammer 后的几年里,公司的营业收入、净利率、毛利率均缓步恢复。在公司并购乘用车座椅头枕领域中唯一的强劲对手后,行业竞争格局由双寡头转变为了近似垄断的竞争格局,公司牢牢把握行业内的龙头地位。即使受到前几年疫情所带来消费不振的冲击,公司依然能够保持稳定的运营,并在疫情后的 23 年成功实现扭亏为盈。图表图表4848:继峰股份历年净利润继峰股份历年净利润及及 YOYYOY(亿元)(亿元)图表图表4949:继峰股份继峰股份并购后并购后营收营收大幅增长(亿元)大幅增长(亿元)来源:继峰股份公告,国金证券研究所 来源:继峰股份公告,国金证券研究所 继峰股份的并购成功之处在于:1)双方的“强强联合”;2)公司对格拉默的优秀整合。1)同行业收购,实现龙头地位。继峰头枕在中国市占率第一、欧洲市占率第三,是国内少数能同时为欧系、美系、日系及自主品牌配套的供应商。Grammer 头枕在欧洲市占率第一,中国市占率第三,全球 19 个国家共设立了 42 家控股子公司,并建立了全球生产、物流和营销网络,主要客户包括大众、戴姆勒、宝马、通用等。继峰通过本次并购,开拓业务新线条,推动技术领域的业务协同,占据全球头枕绝对龙头的地位。2)整合能力强劲便于形成合力。2019 年 10 月,双方实现并表。采购层面:2020 年 3 月,继峰股份与格拉默签订联合采购协议,继峰在生产资料和物料上的优势赋能格拉默,降低公司和格拉默的采购成本提高双方毛利率水平。整合格拉默工厂:2020 年 1 月起,继峰将位于美国的四家公司 TMDWEK、TMD 田纳西、TMD 威斯康星和 TMDWEK 北,整合至 TMDLLC;2020 年 7 月,格拉默江苏工厂搬迁至宁波北仑,与继峰宁波工厂合并。客户资源方面,双方强强联合。如格拉默与一汽集团子公司组建合资公司,开展高端商用车座椅业务,并为解放商用车配套产品等。协同战略下效果显著:2019 年起继峰集团营收大涨,海外营收占比超 80%;同时格拉默也逐步扭亏为盈。2021 年格拉默实现营收 146.51 亿元,同比 7.84%;实现净利润 0.12 亿元,而去年同期为亏损 5.11 亿元。0 0Pp%-20%-10%0 0P%净利率毛利率-1400%-1200%-1000%-800%-600%-400%-200%0 0%-20-15-10-505净利润YOY-50%0P00 0%0000100150200营业收入同比 图表图表5050:继峰股份历年国内继峰股份历年国内-海外营业收入(亿元)海外营业收入(亿元)来源:继峰股份公告,国金证券研究所 1.2.3 汽零海外并购方法论:动机、并购选择与成功要素 复盘中国汽车零部件企业出海历史,不难发现:1、汽零海外并购的目的在于:1)获得海外先进技术,如中鼎股份并购 KACO、WEGU 等;2)提升市场份额,如岱美股份并购 Motus、继峰股份并购格拉默,属于行业龙一龙二的强强联合;3)实现业务外延发展,如均胜电子并购日本高雷,中鼎股份并购 AMK、德国 Tristone 等。2、汽零海外并购的选择:1)地域选择上:往往贴近客户,如岱美股份并购 Motus,本质是为了获取北美日系和欧洲的客户源。因此多选择日本、德国、北美(美国&墨西哥)等地的公司,以便开拓市场;2)标的选择上,往往选择具备敲墙技术能力的公司,方便技术整合迭代,如中鼎股份的并购和均胜电子的并购等;3、全球化经营管理能力是核心要素。海外并购较少涉及自身研发能力,因而和自身技术水平等关系不大。但因其涉及海外子公司及海外客户的管理,因而企业的全球化经营管理能力是核心要素。如中鼎股份、继峰股份等,对标的公司通过协同效应形成有效整合,最终获得技术实现技术迭代。与之相对的,整个能力较弱的公司,较难获取技术,且应对风险能力较弱,并购结果往往不及预期。图表图表5151:汽零海外并购方法论汽零海外并购方法论 来源:国金证券研究所整理 同样地,由于海外经营环境难以改变。零部件资本出海真正的协同也是技术海外吸收、扩大经营中国市场。如中鼎股份、岱美股份等,均在并购后将先进技术回传中国本部,实现对海外技术的整合消化,同时反哺本土零部件业务,成为市场龙头。02040608000002020212022国外国内 2.12.1 整车出海:整车出海:技术为主线技术为主线,海外布局定胜负,海外布局定胜负 2.1.1 复盘:中国汽车出海历史,深耕二十载终迎爆发式增长 复盘自主汽车出海历史,我们认为,自主车企出海以 2012/2020 年为临界点,可分为快速起步期(2001-2012 年)、震荡波动期(2012-2020 年)、兑现爆发期(2020 年至今)三个阶段。图表图表5252:中国汽车年出口量中国汽车年出口量及及 YOYYOY(万辆)(万辆)来源:海关总署、乘联会,国金证券研究所 1、快速起步期(2001-2012 年):集中欠发达地区,出口紧凑型轿车 2001 年中国“入世”刺激汽车出口快速发展。2001 年之前中国汽车年出口仅万余辆,中国加入 WTO 后,奇瑞等公司拉开国车出海序幕。除去 07-09 年因金融危机导致的短暂下滑,国车出口量始终稳步增长,并于 2012 年突破 100 万辆大关,当年出口 105.6 万辆,同比 17.1%。早期出海以非洲、中东、拉美欠发达国家为主,出口质量低。2012 年阿尔及利亚(北非)为国车出海最大单一市场,当年出口 15.2 万辆占比 15%;其次为伊拉克、俄罗斯,当年出口约 9.1 万辆占比 9%;阿尔及利亚、俄罗斯、伊朗、伊拉克就占据出口总量的 46%。在拉美,国车出口集中在秘鲁、玻利维亚、委内瑞拉、智利等国家。分车企上看:中汽协口径,2012 年,在主要汽车出口企业中,奇瑞继续高居榜首,共出口 18.48 万辆,同比增长 16.26%;出口量排名二到十位的企业依次为:吉利、长城、上汽、力帆、东风、江淮、广汽、长安和北汽,分别出口 10.08 万辆、9.65 万辆、9.56 万辆、8.70 万辆、8.48 万辆、5.72 万辆、5.30 万辆、5.19 万辆和 5.09 万辆。2012 年,上述十家企业共出口汽车 86.26 万辆,占汽车出口总量的 81.68%。以欠发达国家为主带来的是出口均价走低。受制于主要市场购买力,国车出口以紧凑型轿车为主。海关总署口径,12年国车出口轿车 49.5 万辆,同比 33%,占出口总量的 48.8%;SUV 仅 4.2 万辆。主要出口车辆为奇瑞风云 A3/A5、吉利熊猫、帝豪 EC7,受此影响,2012 年及此前的汽车出口均价长期在 1 万美元附近震荡。图表图表5353:2 2012012 年国车出口以欠发达国家为主(万辆)年国车出口以欠发达国家为主(万辆)图表图表5454:2 2012012 年国车出口以轿车为主(辆)年国车出口以轿车为主(辆)来源:海关总署,乘联会,国金证券研究所 来源:海关总署,乘联会,国金证券研究所 683757858201332522-60%-40%-20%0 0002003004005006002008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年阿尔及利亚,15%伊拉克,9%俄罗斯联邦,9%伊朗,8%智利,6%秘鲁,4%埃及,3%委内瑞拉,3%哥伦比亚,3%乌克兰,3%沙特阿拉伯,3%巴西,2%南非,2%轿车,495456SUV,42257MPV,4863客车,56050货车,371979微型车,45124 图表图表5555:早年海关总署汽车出口均价较低(万美元)早年海关总署汽车出口均价较低(万美元)图表图表5656:2 2012012 年年奇瑞为出口销冠奇瑞为出口销冠(万万辆)辆)来源:海关总署,国金证券研究所 来源:中汽协,各车企官网,国金证券研究所 技术压制下产品力薄弱,导致早期出海质量较差。彼时自主车企刚进入由紧凑型轿车-城市型 SUV 的成长期,技术水平仍较弱,仅能出口原有的紧凑型轿车,主要竞争对手为日本丰田、本田及韩国现代等车企。为在海外形成对日韩紧凑型轿车的竞争优势,国车不得不采取折价策略,通过低廉的价格冲量,品牌力受损。因而虽 2012 年国车出口已突破百万,但质量偏低,为后续长期震荡埋下隐患。图表图表5757:2 2012012 年中国出口车型年中国出口车型 VSVS 日韩出口车型日韩出口车型(万辆)(万辆)车型车型 奇瑞风云奇瑞风云 2 2012 吉利全球鹰吉利全球鹰2012 丰田雷凌丰田雷凌 2014 日产阳光日产阳光 2010 丰田凯美瑞丰田凯美瑞 2012 外观 上市时间 2012.03 2012.03 2014.07 2010.12 2011.12 价格(万元)5.18 9.29 10.78 8.28 22.58 变速箱 5 挡手动 5 挡手动 5 挡手动 5 挡手动 6 档手自一体 轴距(mm)2670 2661 2700 2600 2775 最大功率-kW 80 102 90 82 135 百公里油耗-L 6.5 8.79 6.2 6.1 9.4 前悬架形式 麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式独立悬架 麦弗逊式独立悬架 后悬架形式 扭力梁式非独立悬架 多连杆式独立悬架 扭力梁式非独立悬架 扭力梁式非独立悬架 双连杆独立悬架 驱动方式 前置前驱 前置前驱 前置前驱 前置前驱 前置前驱 来源:各公司官网,懂车帝,国金证券研究所 2、震荡波动期(2012-2020 年):冲击高端市场遇挫折,车型结构性调整 2013 年起,由于 1)新兴经济体经济困难:伊朗、俄罗斯等经济体受宏观经济形势及政治因素影响,经济形势困难,市场需求减少;2)人民币汇率升值:美元兑人民币汇率从 2011 年的 6.46 下降至 2014 年的 6.14,影响国车出口经济性,价格优势丧失;3)海外市场竞争趋于激烈:2010 年起日本汽车出海步入收获期,全球生产布局基本完成,海外产能爬升至 1800 万辆/年,日企出口达到顶峰。铃木、大发、丰田、本田等日系车企本就以紧凑型轿车/SUV 为主导,定位与国车重合,产品力更强,冲击国车海外地位。0.00.51.01.52.02.5024680奇瑞吉利长城上汽力帆江淮广汽长安北汽 图表图表5858:20132013-1414 年主要新型经济体经济衰退年主要新型经济体经济衰退(十亿美(十亿美元)元)图表图表5959:20 年人民币汇率不断提升年人民币汇率不断提升 来源:世界银行,国金证券研究所 来源:中国人民银行,国金证券研究所 因而国车出海进入震荡期,2012-2016 年,国车出海曾经历长达 5 年的衰退期,2015 年出口量下滑至 76 万辆,相较2012 年-25.5%。2013-2020 年,国车出海始终维持在 100 万辆附近震荡波动。2020 年,国车出口 108 万辆,同比 5.9%,相较 2012 年 6%。为应对出海困境,自主车企也曾采取多项手段维持市场份额。1)进入其他市场,如吉利收购宝腾后进入东南亚市场,上汽开启全球出海等,2017 年起,吉利、奇瑞等车企在美国开启尝试;2)转换出口车型,彼时自主车企在 SUV 领域获得突破,出海车型 SUV 占比显著提升。但在 21 年以前,自主车企仍未打开出口局面:1)自主车企出海仍显稚嫩,受中美关系影响,中国车企对美出口失败,最终奇瑞等被迫退出美国市场;对欧洲出口则受到欧盟规则限制,叠加本土车企强势,进展缓慢;2)自主车企竞争力仍有不足,2020 年之前国车技术尚未取得长足进步,对海外产品力、品牌力仍有不足。图表图表6060:2 2010010 年起日本车企出海进入收获期(万辆)年起日本车企出海进入收获期(万辆)图表图表6161:2 2 年年国车出海进入震荡期国车出海进入震荡期(万辆)(万辆)来源:JAMA,Marklines,国金证券研究所 来源:中汽协,国金证券研究所 因此此时出海仍以发展中国家为主,出口质量仍较低。中汽协统计,2018 年汽车整车商品出口 TOP10 国家分别是伊朗、墨西哥、智利、美国、厄瓜多尔、泰国、埃及、巴西、秘鲁、俄罗斯;当年出口均价为 1.34 万元,仍较低。05000002000002500002000200042005200620072008200920000022伊朗伊斯兰共和国阿尔及利亚俄罗斯联邦5.85.966.16.26.36.46.56.66.720000000000005000250030002004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年日本本土销量海外销量683757858020406080100120140 图表图表6262:2 2018018 年年自主车企自主车企 SUVSUV 出口出口占比上升至占比上升至 3 38%8%图表图表6363:20182018 年自主车企出口国家分布年自主车企出口国家分布 来源:中汽协,国金证券研究所 来源:中汽协,国金证券研究所 3、兑现爆发期(2020 年至今):油电出海同步爆发 21 年起国车迈入出口“高光期”。21 年起,国车出海获突破性进展,当年出口量破 200 万至 201.5 万辆,同比涨幅达 101%。22-23 年,国车出口维持强势,增势不减:乘联会口径,2023 年乘用车累计出口 383 万辆,同比 62%;12 月出口(含整车与 CKD)38.5 万,同/环比 49%/ 3%。其中电车累计 103.6 万辆同比 39.7%,12 月出口 10.2 万辆,同/环比 39.8%/ 19.4%。图表图表6464:2 21 1-2323 年年国内汽车出口量国内汽车出口量(万万辆)辆)图表图表6565:2 21 1-2323 年年国内燃油车国内燃油车出口量出口量(万万辆辆)来源:乘联会,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 图表图表6666:2 21 1-2323 年年国内电车出口量国内电车出口量(万万辆辆)图表图表6767:2 21 1-2323 年年国内自主车企电车出口量国内自主车企电车出口量(万万辆)辆)来源:乘联会,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 21 年来国车出海迎爆发式增长,其原因主要在于:1、国产油车海外布局深入,进入兑现期 轿车,30%SUV,38%其他,4%客车,5%货车,22%伊朗,167,274墨西哥,91,696智利,71,253美国,67,000厄瓜多尔,31,498泰国,31,168埃及,27,732巴西,23,733秘鲁,23,019俄罗斯,20,9930P00 0%05401月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月202120222023同比0 0000051月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月202120222023同比-200%0 0000000046810121月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月202120222023同比00 0000P00p0%0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.01月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月202120222023同比 2018 年,中国汽车销量首次下滑,自主车企开始意识到海外市场对于增长的重要性,加快出海计划部署。同时在 20年疫情影响,全球汽车销量步入下行区间,通用、福特、日产等企业海外业务利润坍缩,叠加电动化、智能化转型要求更多资金投入,许多海外车企纷纷收缩业务版图。图表图表6868:20202020 年新冠疫情使海外车企出海战略进入紧缩期年新冠疫情使海外车企出海战略进入紧缩期 公司公司 时间时间 市场市场 事件事件 福特 2021 年 印度 福特印度汽车公司 9 月 9 日宣布,将于近期关闭在印度的两家制造工厂。福特在印度西部古吉拉特邦的萨南德汽车出口制造工厂将在今年第四季度关闭;福特在印度南部海岸城市钦奈投资的汽车和发动机制造工厂将在明年第二季度结束前关闭。2022 年 俄罗斯 10 月 30 日消息,福特将暂停在俄罗斯的业务,福特准备出售合资公司 49%的股份。其合资股份将以 1 欧元的的名义价值转让给合资企业。如果全球形势发生变化,福特将保留在五年内回购股票的选择权。事实上,早在 2019 年,因为业务亏损,福特已经退出俄罗斯乘用车市场,关闭了三家工厂,专注于轻型商用车、零部件供应、信息技术和工程支持。通用 2020 年 澳大利亚 2 月 17 日,通用汽车公司宣布退出澳大利亚和新西兰市场,并将于 2021 年前,逐步结束在澳大利亚和新西兰地区的运营,包括销售、设计、研发等,并完全退役“名存实亡”的霍顿品牌(Holden)2020 年 新西兰 通用汽车发布公告,宣布 2021 年开始将逐步减少其旗下霍顿品牌在澳大利亚和新西兰的销售、工程和设计业务。2020 年 泰国 2 月 17 日,长城汽车和通用汽车宣布,长城汽车将收购通用汽车的泰国罗勇府制造工厂。根据双方已签署的条款书,包括罗勇府汽车工厂和动力总成工厂在内的通用汽车泰国公司将移交给长城汽车,双方计划在 2020 年底完成交易和最终移交。日产 2022 年 俄罗斯 日产官宣将退出俄罗斯市场,将本地的业务出售给俄罗斯汽车与汽车发动机研究所,打包出售的业务只收取了 1 欧元的象征性价格。这笔交易完成后,日产预计损失额度将达 1000 亿日元,日产也是继丰田后第二家退出俄罗斯的日本车企。2020 年 韩国 日产汽车决定,在 2020 年底前退出韩国市场。日韩紧张的政治关系和贸易关系,加上疫情影响,日产已经无法在韩国持续经营,销量大幅减少。来源:各公司官网,国金证券研究所 自主车企在海外布局深入。自 2012 年起,自主车企经历 10 余年海外布局,已基本成熟。截止 23 年 12 月,自主车企出口已遍布六大洲,超 100 个国家和地区,其中上汽/奇瑞/比亚迪三大龙头均已进入 80 以上国家和地区,上汽/奇瑞在海外门店超 1000 家,使自主车企快速填补美日车企收缩后留下的市场空缺。而电车时代,海外车型供给不足,再次给予国车出海空间。伴随国车海外布局深入,自主车企对海外供给提升,带动国车出海进入兑现期。我们预计乘用车 24 年出口 480 万辆,同比 25.4%,依旧维持强势。2、技术进步革新国车产品力、品牌力 1)燃油车:油车技术进步缩小国车与海外品牌差距。2015 年后,自主车企在发动机、变速箱上技术进步明显,产品力差距相对海外车型已有明显减小。至 2018 年,国产的奇瑞 1.6T/长安 1.4T/吉利 2.0T 等发动机已接近甚至超越大众/PSA 同级别发动机,自主车企产品力差距减小,品牌力提升。产品力、品牌力提升下自主车企在海外已不再折价销售。以奇瑞为例,瑞虎 8 国内售价 10.99-15.79 万元,在俄罗斯售价折合人民币 17.58-20.66 万元;欧萌达在国内售价 9.29-12.89 万元,在俄罗斯售价 21.4-22.1 万元。自主油车在海外相对国内存在 50%-100%的溢价。图表图表6969:长安长安 1 1.4 4T VS T VS 大众大众 1.1.4 4T T 发动机发动机 图表图表7070:现今现今国产车在海外已实现溢价销售国产车在海外已实现溢价销售(海外海外价格以价格以欧洲为例,欧洲为例,万元万元)发动机发动机 长安长安 1.4T 大众大众 1.4T 装车年份 2019 2014 参数 158/260N.m 150 匹/250N.m 燃油标号 92#95#缸体材料 全铝 全铝 正时系统 双 VT 双 VVT 喷油系统 350bar 直喷 200bar 直喷 热效率 385%增压系统 双涡管涡轮 集成式排气歧管 车型车型 国内价格国内价格 国外价格国外价格 比亚迪汉EV 18 万起 70 万起 比亚迪元PLUS 15 万起 28-30 万 比亚迪海豚 10 万起 17-20 万 极氪 001 26.8 万元起 47.2 万元起 蔚来 ET5 29.80-35.60 万元 45.48-52.09 万元 奇瑞瑞虎7 Pro 9.99 万起 20.52 万元 蔚来 ET7 45.8-53.6 万元 60.17-66.78 万元 MG4 EV 13.98-18.68 万 20 万起 来源:长安汽车官网,大众官网,国金证券研究所 来源:各车企官网,国金证券研究所 2)电动车:技术大幅领先瞄准海外转型期空缺。海外已进入电动化初期,但受制于车型供给电动化滞后。国车在三电系统、智能化配置中具备创新实力,如比亚迪的八合一电驱使传动比、电流、电机输出形成极致效率。国内“汽车 互联网”的融合模式加速下,智能配置成为国产汽车的标配,在海外市场上有着独特优势;反观海外车企仍以油改电车型为主,为早期传统车企为达碳减排要求而上市的油改电车型,并无专属的电动平台,外观/内饰/智能化水平与传统油车完全一致。油改电车并未体现出电车强性能、高度智能化的特性,导致电车相对油车并无产品力优势。同时,美欧电车相对油车存在 30% 的溢价,导致性价比低下。同时,海外电车供给长期匮乏,给予国车机会。以丰田/本田/铃木为首的日系车企在 2023 年分别仅有 2/1/0 款纯电车型,在东南亚、中东等优势地区电动化的大背景下,逐渐失去市场。欧美车企上,我们统计 23 年美国仅上市 10 款电车,总车型仅 97 款,远低于中国的 400 款。我们认为:长期看,在技术和产品力优势下,电车出海为国车提供品牌重塑机会。伴随自主电车在欧美布局深入,国车出海将逐渐转向电车为主。图表图表7171:中美欧三地电车车型数与中美欧三地电车车型数与 2 23 3 年新上市车型数对年新上市车型数对比(款)比(款)图表图表7272:海外海外电车电车相对中国电车竞争力薄弱,性能相对中国电车竞争力薄弱,性能&价格价格均处劣势均处劣势 参数参数 蔚来蔚来 ET5 BMW i5 eDrive40 福特电马福特电马Mach-E 厂商 蔚来(中国)宝马(德国)福特(美国)起步价 约$41,657$67,795$45,995 电池容量 100 kWh 81.2 kWh 78.2 kWh 里程 700 km 582 km 600km 最大功率 359 kW 249 kW 210 kW 最大扭矩 700 N m 430 N m 430 N m 零百加速 4.3 s 6 s 3.57s 智驾水平 L3/生产年份 2022 2023 2022 来源:Marklines,国金证券研究所 来源:各车企官网,国金证券研究所 2.1.2 总结:技术力提升下,国车出海经历“三大突破”复盘国车产品出海历史,伴随车企技术力提升,产品力、品牌力不断突破,自主品牌在海外经历了“低端到高端”、“轿车到 SUV”、“低势能到高势能”的“三大突破”。1、品牌上:从低端到中高端 早期自主车企出海以紧凑型油车为主;近年来,在 1)自主车企已实现对油车技术的追赶,及 2)自主车企在电车技术上大幅领先的影响下,自主车企走向高端化。电动化给予自主车企品牌力重塑机会。自主电车相对合资,在车型数量、电气化和智能化上等产品力要素上均大幅领先,具备获得产品溢价的能力。新势力车企蔚来/小鹏/理想/华为系自身即定位中高端市场,传统自主车企如吉利/比05003003502018年2019年2020年2021年2022年2023年中国美国欧洲 亚迪/长安等亦通过设置如极氪/腾势/阿维塔向高端化转型。高端化转型下自主车企进入中高端市场,20 万以上爆款车型频出,如极氪 001/问界 M7/理想 L7/比亚迪汉等电车均曾实现月销破万。凭借对合资及 BBA 传统豪华的替代效应,自主车企在 20 万以上市场中的份额不断提升,从 2019 年的6.8%提升至 2023 年 12 月的 31.8%。图表图表7373:2020 年以来自主车企年以来自主车企爆款中高端车型频出(辆)爆款中高端车型频出(辆)图表图表7474:中高端市场自主车企份额提升中高端市场自主车企份额提升 车型车型 集团集团 动力动力 售价售价(万元)(万元)12 月销量月销量 理想 L9 理想汽车 PHV 49.98 14913 蔚来 ES6 蔚来汽车 EV 39.6 3960 理想 L8 理想汽车 PHV 33.98 15013 蔚来 ET5 蔚来汽车 EV 32.8 5420 极氪 001 吉利汽车 EV 30 7980 问界 M7 赛力斯 PHV 24.98-32.98 25545 来源:乘联会,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 高端化对海外传导,国车出海呈现显著的高端化趋势。海外电车相对国内电车产品力较差,国车在海外产品力、品牌力重塑,同样走向高端化:1)海关总署口径的出口均价抬升至 2 万美元附近;2)蔚来、极氪、小鹏等中高端车企宣布出海,并进入以欧洲为首的发达国家市场。目前看自主车企在挪威/瑞典等市场表现良好,23 年 12 月总市占率 11.9%,中高端市场实现出口突破。图表图表7575:2 21 1 年起年起海关总署口径出口均价提升(万美元)海关总署口径出口均价提升(万美元)图表图表7676:1 12 2 月中国车企在挪威月中国车企在挪威电车电车销量(辆)销量(辆)集团集团 销量销量 市占率市占率 上海汽车工业(集团)总公司 465 3.9%比亚迪汽车(BYD)335 2.8%小鹏汽车(XPeng)205 1.7%吉利汽车 299 2.5%蔚来汽车(NIO)62 0.5%安徽江淮汽车集团 25 0.2%东风汽车公司 16 0.1%中国第一汽车集团有限公司 2 0.0%总计总计 1409 11.9%来源:海关总署,国金证券研究所 来源:Marklines,国金证券研究所 2、车型上:从商用车到轿车到 SUV 2001 年以前,自主车企出口以商用车为主,轻卡/轻客为国车出口主流。2001 年后,自主车企逐步转向紧凑型轿车。2012 年以后,伴随 SUV 技术突破及城市 SUV 在国内崛起,自主车企出口转向 SUV 为主,并在 2020 年之后的电车时代维持了这一趋势。2010 年以来,世界主要市场均呈现 SUV 化特征。SUV 车型凭借其自身 1)实用性:内部空间更大且具备牵引力;2)适配城市应用情景的特性,刺激消费者需求,在欧美等多个主要市场均实现占比提升。以英国为例,2008 年 SUV 约占总市场 11.6的销售份额。不过到了 2017 年却是突飞猛进达 30.5的总销售比例。自主车企转向 SUV 迎合了市场 SUV 化的趋势,为后续出口爆发打下基础。我们统计 2023 年自主车企出口车型,销量前十多为 SUV,如奇瑞瑞虎 7/瑞虎 5/欧萌达 5;上汽名爵 MG 4/MG ZS;比亚迪元 PLUS/海豚;吉利缤越;长城哈弗初恋;五菱宝骏 530 等。0 0P%-15%-10%-5%0%5 %0%0.000.501.001.502.002.501月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月2021年2022年2023年2023同比 图表图表7777:20232023 年中国热销出口车型以年中国热销出口车型以 SUVSUV 为主(为主(去除特斯拉后,去除特斯拉后,辆)辆)车型车型 集团集团 2023 年总出口年总出口量量 车型类别车型类别 名爵 ZS 上汽 251292 SUV 瑞虎 7 奇瑞 178731 SUV 瑞虎 5X 奇瑞 136332 SUV 欧萌达 5 奇瑞 127546 SUV 名爵 5 系 上汽 109431 轿车 比亚迪元 比亚迪 100653 SUV 缤越 吉利 100324 SUV 哈弗初恋 长城 98269 SUV 来源:乘联会,国金证券研究所 3、分布上:从低势能到高势能国家 在传统燃油车领域,中国自主品牌在核心零部件(如发动机、变速箱)技术研发上起步较晚,固然奋力直追,但与合资品牌有一代左右差距。且燃油机效率提升的空间有限,美、欧、日市场格局较为稳定,中国品牌不易通过传统燃油车实现产品力超越、突破高势能市场。因而早期国车出口以发展中国家为主,集中在中东、非洲欠发达国家,且多为折价销售;电动化的技术变革,让中国车企向上突破高势能市场。20 年以来,海外电动化趋势显现&自主车企长期正向研发下电车技术进入兑现期,一大批具有竞争力的车型上市甚至出口(如上汽名爵 MG4,比亚迪元 PLUS 等),国车出口的地域分布出现明显变化:1)欧洲市场的开拓:低关税、基础设施完善。a、关税低:德国、法国等国家电动车整车进口享受 10%的低进口税,挪威对电动车进口实行免税。b、充电基础设施较完善;c、市场接受度高:欧洲消费者对于环保理念认可度高,且碳排放政策下对电车销量具有强制要求。2020 年起,上汽在欧洲逐渐扩张,名爵品牌大放异彩。2022 年底,蔚来、比亚迪进入欧洲市场,23 年比亚迪投放比亚迪海豹和元 PLUS;23 年 9 月起,小鹏,岚图,阿维塔,零跑等亦开启欧洲战略。国车在欧洲布局逐渐深入,市占率也在提升,我们统计 23 年 11 月自主车企在欧洲出口 3.3 万辆,同/环比-1%/ 11%,23 年 1-11 月累计 33.2 辆,同比 52%,市占率达 12%。此外,自主电车在澳大利亚、新西兰等国亦有明显突破。我们统计 23 年 11 月自主电车销售 2395 辆,同/环比 80%/21%,累计销售 1.7 万辆,同比 616%。图表图表7878:主要自主车企主要自主车企 2323 年年 1 1-1111 月在欧洲电车销量及月在欧洲电车销量及增速增速(辆)(辆)图表图表7979:自主车企在欧洲市场月度自主车企在欧洲市场月度电车电车市占率市占率提升提升 品牌品牌 22 年年 1-11 月月 23 年年 1-11 月月 同比同比 上汽集团 56251 118447 111%吉利控股集团 21174 22500 6%比亚迪汽车 2057 13738 568%长城汽车 47 5708 12045%蔚来汽车 1043 2229 114%小鹏汽车 623 810 30%零跑汽车 0 714-%赛力斯 0 464-%奇瑞集团 0 355-%江淮汽车 63 308 389%总量总量 83352 165699 来源:Marklines,国金证券研究所 来源:Marklines,国金证券研究所 2)发展中国家市场:早期为北非、中东欠发达国家,直至 18 年自主车企出海依旧以伊朗、伊拉克等国为主。20 年开始,伴随自主车企在海外布局深入,自主车企进入市场快速增加,油车上进入了如土耳其、墨西哥等国市场。0%1%2%3%4%5%6%7%8%尤其在俄罗斯市场,2022 年来西方车企退出俄罗斯市场,自主车企则快速填补俄市场空缺,23 年 1-11 月累计出口41.97 万辆,同比 337.5%,市占率从 21 年的 10%提升至 23 年的 45%,24 年有望突破 50%;其中奇瑞、长城已成为俄罗斯第二/第三大车企。23 年俄罗斯 56.3%的汽车经销网点有销售中国品牌汽车,22 年仅 27%。图表图表8080:自主车企在俄罗斯市场销量提升(零售口径,自主车企在俄罗斯市场销量提升(零售口径,辆)辆)图表图表8181:2323 年自主车企加紧对俄市场布局年自主车企加紧对俄市场布局 品牌品牌 23 年年 1-11 月月 22 年年 1-11 月月 YOY 哈弗 96381 29772 223.7%奇瑞 105600 31441 235.9%吉利 79935 22210 259.9%长安 39983 2211 1708.4%欧萌达 38464 154 24876.6%星途 38174 10143 276.4%江淮 10676 0/坦克 10482 0/总计总计 419695 95931 337.5%集团集团 品牌品牌 车型车型 推出时间推出时间 奇瑞 瑞虎 瑞虎 7 pro max 2023 年 1 月 奇瑞 艾瑞泽 艾瑞泽 8 2023 年 3 月 长城汽车 长城炮 长城炮 KinKong 2023 年 3 月 长城汽车 坦克 坦克 300 2023 年 3 月 长城汽车 坦克 坦克 500 2023 年 3 月 吉利 吉利 吉利 Monjaro 2023 年 4 月 奇瑞 捷途 捷途 X90 Plus 2023 年 7 月 奇瑞 捷途 捷途 X70 Plus 2023 年 9 月 奇瑞 瑞虎 瑞虎 7 pro 2023 年 10 月 奇瑞 瑞虎 瑞虎 8 pro 2023 年 10 月 吉利 星越 吉利星越 L 2023 年 12 月 来源:PCC JKC,国金证券研究所 来源:各车企俄罗斯官网,国金证券研究所 电车上:发展中国家对新能源车进口的关税相对较低,如泰国、巴西、厄瓜多尔对纯电动车实行 0 关税。但是这些地区补能等配套设施不完善,新能源车处在“导入阶段”早期。发展中国家市场 EV 潜力大,一方面由于新能源车渗透率有很大的提升空间,另一方面,中国车企在当地 EV 市场发展初期进入,有望在品牌影响力、标准制定上具备先发优势。自主电车已成为巴西、泰国等地区电动化的核心驱动力。在泰国,23 年自主车企电车市占率达 85%,11 月单月出口近8000 辆。此前东南亚市场长期为日系两田、铃木等占据,自主车企市占率极低。电动化成功为自主车企打开东南亚等发展中国家市场,实现从非洲到东南亚市场的切换。图表图表8282:自主车企在自主车企在泰国泰国市场销量市场销量及渗透率及渗透率提升(辆)提升(辆)图表图表8383:拉美拉美 2 2023023 年电车市场竞争格局(辆)年电车市场竞争格局(辆)集团集团 22 年年 1-11 月月 23 年年 1-11 月月 YOY 22 市市占率占率 23 市市占率占率 比亚迪 827 12763 1443%8.46T.97%江淮汽车 2069 2715 31.22!.2.69%现代-起亚 1853 1918 3.51.0%8.26%宝马集团 1704 1739 2.05.4%7.49%福特集团 415 965 132.5%4.25%4.16%奔驰集团 183 574 213.7%1.87%2.47%大众集团 479 538 12.32%4.90%2.32%三菱 198 471 137.9%2.03%2.03%雷诺-日产 882 440-50.11%9.03%1.89%吉利 97 350 260.8%0.99%1.51%总计总计 9770 23219 137.7%来源:FIT,Marklines,国金证券研究所 来源:Marklines,国金证券研究所 2.1.3 复盘出海优质企业:奇瑞布局致胜,比亚迪布局广 产品领先最具潜力 盘点优质自主车企出海历史,我们认为 1)车型产品力;2)海外布局(渠道和车型供给);3)车企海外品牌力为车企出海核心要素。海外是由供给驱动的市场,布局深入带动渠道/车型增多,供给提升下才能在海外市场成规模销售。目前看,奇瑞、上汽为自主车企出海前两名,23 年分别出口 92.3/68.5 万辆,同比 105.6%/43.1%;电车上比亚迪居首且增速较快,23年出口 24.3 万辆同比 334.1%。0 0Pp000020003000400050006000700080009000202200320220420220520220620220720220820220920222302202303202304202305202306202307202308202309202310202311 案例 1、奇瑞的海外全面布局 奇瑞是我国最早一批发展出海的自主车企。2001 年奇瑞便开启国际化之路,出口到叙利亚、乌克兰。随后分别在06/08/10 年进入南美(智利)/东南亚/北美市场。2007 年,奇瑞出口便已超过 10 万辆,并连续 21 年位居全国汽车出口榜首。2023 年奇瑞总销量 188.1 万辆,其中出口 92.3 万辆,海外销量占比 49.1%。奇瑞的成功之处在于:1、奇瑞自身技术过硬:奇瑞自研发动机由来已久。03 年便已实现 ACTECO 系列一代量产。目前的 ACTECO 三代 2.0T 发动机已在参数上超越本田同级别发动机,1.6T 版本在与 PSA 同级发动机中亦不落下风。低油耗、高性能赋予奇瑞于海外车企竞争的资本。2022 年底,奇瑞自研 8AT 变速箱现身,有望补齐公司在变速箱领域的的短板。图表图表8484:奇瑞奇瑞 2.02.0T VS T VS 友商友商发动机发动机 图表图表8585:奇瑞奇瑞自主燃油车技术研发历史自主燃油车技术研发历史 车型车型 星途凌云星途凌云400T 两驱两驱 长安长安 UNI-K2.0T 两驱两驱 本田冠道本田冠道370TURBO 两驱两驱 发动机 ACTECO 2.0T 蓝棘 2.0T 地球梦 2.0T 最大马力(Ps)261 233 272 最大扭矩(N m)400 390 370 变速箱类型 7DCT 8AT 9AT 百公里综合油耗(L)7.1 8.4 8.3 来源:奇瑞汽车官网,各公司官网,国金证券研究所 来源:奇瑞官网,国金证券研究所 2、奇瑞深耕海外市场,布局广泛。1)截止 23 年 12 月,奇瑞在海外已拥有超 1500 家经销商门店,遍布全球超 80 个国家和地区,总用户人数超 330 万,累计用户数超 1400 万,并拥有 10 个已投产工厂;在地域分布上,奇瑞虽以俄罗斯市场为主(23 年出口 33.4 万辆占比 36.1%),但奇瑞在墨西哥、土耳其、澳大利亚、非洲等地均有广泛分布。作为对比,比亚迪/吉利/长安/长城等传统自主车企海外门店数普遍在 300-400 家,远低于奇瑞,地域分布更为集中,如吉利/长安/长城明显集中于俄罗斯市场。2024 年公司将扩展东南亚与欧洲市场。24 年将进入泰国、印尼市场并在越南开设工厂;欧萌达于 23 年底在西班牙马德里、巴塞罗那、瓦伦西瓦、阿里坎特等重要城市建立 31 家经销商网络,未来将逐步扩大到 80 个销售点,从立足西班牙开始掀开欧洲市场浪潮 图表图表8686:2 21 1-2323 年年奇瑞奇瑞月度月度出口量(辆)出口量(辆)图表图表8787:奇瑞分车型奇瑞分车型出口比例(出口比例(2 2023023 年,辆)年,辆)来源:乘联会,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 深耕海外的另一个方面是奇瑞在本土化适配表现优越。奇瑞通过深耕属地文化,在每进入一个海外市场之前,奇瑞汽车会对当地市场和消费者进行充分调查研究,以此来加强与当地文化的融合。如在俄罗斯市场,奇瑞汽车因地制宜推出适合俄罗斯本土的产品,车身镀锌&1.6T 发动机无惧严寒冰面;拉美市场,奇瑞使用汽油 乙醇的双燃料高功率发动机应对当地特殊燃料&高原地形以构建产品力优势,同比持续上升。3、奇瑞品牌力在海外的提升。在技术力提升、海外深耕的共同作用下,目前奇瑞已实现折价销售到溢价销售的转变,凸显技术力提升下奇瑞品牌力的提升。以俄罗斯市场为例:0P00 0%00050000004000060000800001000002021年2022年2023年同比瑞虎 7,24.3%欧萌达5,13.6%瑞虎 5,11.8%瑞虎3X,9.9%瑞虎8 Plus,6.3%捷途X70,6.0%探索 06,5.5%星途 LX,3.8%艾瑞泽GX,3.6%瑞虎 8,3.3%艾瑞泽 5,2.5%其他,9.4%1)艾瑞泽 1.6T 自动版中国起售 10 万人民币,俄罗斯售价 355.99 万卢布,折合 27.6 万人民币;2)瑞虎 1.5T 自动版中国起售 8 万人民币,俄罗斯售价 310 万卢布,折合 24 万人民币;3)星途揽月 400T 中国起售 19.39 万人民币,俄罗斯售价折合 46 万人民币;4)瑞虎 7 plus 中国起售 9 万人民币,俄罗斯售价折合 21.5 万元人民币;5)瑞虎5X 中国起售 6.99 万人民币,俄罗斯售价折合 18.4 万元人民币;6)瑞虎 8PLUS 中国起售 13.19 万人民币,俄罗斯售价 2.0T 版折合 17.58 万人民币,1.6T 版售价区间折合 19.3420.66 万人民币。品牌力提升下,奇瑞在海外市场已经成功挤入中高端区间:图表图表8888:奇瑞在俄罗斯已实现溢价销售(万元)奇瑞在俄罗斯已实现溢价销售(万元)艾瑞泽艾瑞泽1.6T自动版自动版 瑞虎瑞虎1.5T自动版自动版 星途揽月星途揽月 400T 瑞虎瑞虎7 plus 瑞虎瑞虎5X 瑞虎瑞虎 8PLUS 中国售价 10万 8万 19.39万 9万 6.99万 11.99万 俄罗斯售价(折合人民币)27.6万 24万 46万 21.5万 18.4万 21.66万 来源:奇瑞官网,奇瑞俄罗斯官网,国金证券研究所 图表图表8989:奇瑞汽车海外市场布局(截至奇瑞汽车海外市场布局(截至 2 2023023 年年 1 12 2 月)月)地点地点 当地主要车型当地主要车型 具体动向具体动向 基地名称基地名称 年产能年产能 乌兹别克斯坦-ADM-Jizzakh(Lada)25000 辆 俄罗斯 艾瑞泽 8、星途 LX、星途 RX、星途TXL、星途VX、欧萌达 C5、欧萌达S5、Tiggo 4、Tiggo 7、Tiggo 8、捷途 计划 2023 年底开启动奇瑞瑞虎 7 PRO e 混合动力汽车的销售工作。2024 年,计划向俄罗斯推出奇瑞艾瑞泽 8 e 混合动力轿车。-意大利-DR Automobiles srl,Macchia dIsernia Plant 60000 辆 西班牙、英国-巴西 艾瑞泽 6、Tiggo 7、Tiggo 8、Tiggo 5x 2017 年,奇瑞宣布与卡奥集团成立奇瑞卡奥,这是第一家中巴合资企业。CAOA Chery Brasil,Jacarei 工厂 50000 辆 CAOA Chery Brazil,Anapolis Plant 86000 辆 墨西哥 欧萌达 5、欧萌达 C5、欧萌达 O5、Tiggo 2、Tiggo 4、Tiggo 7、Tiggo 8 2023 年 8 月,奇瑞 Omoda O5 GT轿车在墨西哥首次亮相-马来西亚 欧萌达 5、Tiggo 8-Inokom Corporation Sdn.Bhd.,Kulim Plant 38000 辆 印度尼西亚 欧萌达 5、Tiggo 7、Tiggo 8-PT Handal Indonesia Motor(HIM),Bekasi plant(原 PT.Hyundai Indonesia Motor)25000 辆 菲律宾、智利、南非 Tiggo 4、Tiggo 7、Tiggo 8-以色列 奇瑞 FX、Tiggo 7、Tiggo 8-澳大利亚 欧萌达 5 2023 年 9 月,奇瑞瑞虎7 Pro 在澳大利亚上市-阿根廷 艾瑞泽 5、捷途、Tiggo 4 奇瑞宣布将在阿根廷投资4 亿美元建厂,目标2030 年底在阿根廷实现年产 10 万辆汽车-东南亚 印度尼西亚:OMODA 5、Tiggo 7、Tiggo 8 泰国投资促进委员会表示,奇瑞正在与泰国的潜在合作伙伴进行谈判。该公司计划于2024 年初在泰国发售纯电版紧凑型 SUV OMODA 5。-埃及 艾瑞泽 5、Tiggo、Tiggo 4、Tiggo 7、Tiggo 8-GB Auto S.A.E.,Cairo Plant 80000 辆 巴基斯坦 Tiggo-Ghandhara Automobiles Limited,Bin Qasim Plant 16000 辆 以色列 奇瑞 FX、Tiggo 7、Tiggo 8-澳大利亚 欧萌达 5 2023 年 9 月,奇瑞瑞虎7 Pro 在澳大利亚上市-阿根廷 艾瑞泽 5、捷途、Tiggo 4 奇瑞宣布将在阿根廷投资4 亿美元建厂,目标2030 年底在阿根廷实现年产 10 万辆汽车-来源:Marklines,国金证券研究所整理 案例 2、电动车时代比亚迪技术领先,公司潜能仍待释放 在 2022 年之前,比亚迪以商用车出口为主,主要对外出口纯电大客。2021 年 5 月,比亚迪开启新能源乘用车出海进程,并先后进入欧洲、日本、泰国、巴西等地市场。截至 23 年 12 月,比亚迪已覆盖六大洲的超 70 个国家和地区,门店覆盖超 400 个城市,在泰国、以色列、巴西、新加坡等多国赢得电车销冠。其中在欧洲市场已进入 19 个国家,累计开店超 170 家。并已推出海豚、海豹、元 PLUS 等多款车型。图表图表9090:2 23 3 年以来比亚迪出口量爆发式增长年以来比亚迪出口量爆发式增长(辆)(辆)图表图表9191:比亚迪比亚迪电车技术领先电车技术领先产品力强产品力强 车型车型 比亚迪海豹比亚迪海豹 冠军版冠军版 特斯拉特斯拉 Model 3 后轮后轮驱动版驱动版 售价 22.28 万元 24.69 万元 车身尺寸 4800/1875/1460mm 4694/1850/1443mm 轴距 2920mm 2875mm 官方续航里程 700km 556km 零百加速 3.8s 6.1s 峰值扭矩 330Nm 340Nm 电机功率 170kW 194kW 来源:比亚迪官网,国金证券研究所 来源:比亚迪官网,特斯拉官网,国金证券研究所 比亚迪出口量爆发式增长,在于:1、电动车时代比亚迪技术相对领先。比亚迪坚持全栈自研,拥有刀片电池、“易四方”电驱技术、云辇车身控制系统等技术。e3.0 平台及 DM-i 插混系统使其具备模块化造车能力,性能及新车推出速度相对海外车企领先。2、比亚迪海外布局逐渐深入:1)覆盖国家上看,早期比亚迪从发达国家入手,在欧洲推出 ATTO3(元 PLUS);但受制于欧洲本土汽车工业表现强势,销量表现较弱,23 年 11 月月销 2057 辆。23 年起比亚迪进入海外发展中国家,覆盖范围大幅扩张,其中泰国、巴西等国家的开拓帮助比亚迪出口量快速增长。2)推出车型上:22 年比亚迪出海伊始,比亚迪仅有元 PLUS 一款车型,因此 23H1 比亚迪月出口维持在 1 万辆附近。23 年 7 月,比亚迪海豚在海外批量上市,并在泰国、巴西持续放量;9 月,比亚迪海豹在泰国、日本等地上市,年底海鸥/宋 PLUS 亦开启上市。新车上市放量带动比亚迪 23H2 出口量大涨。12 月出口量上涨至 3.6 万辆,同/环比 218.9%/ 17.8%。3、比亚迪在发展中国家 EV 市场具备先发优势,发达国家品牌力仍有待耕耘。目前比亚迪仍处出海起步阶段,但在泰国、巴西等国家,凭借先入优势快速占据市场,树立品牌,已成为市场龙头。欧洲电车市场目前仍以特斯拉和本土大众等车企为主,比亚迪在竞争中虽产品力获胜,但品牌力仍显薄弱,是比亚迪销量难以爬升的原因之一。自主车企在发达国家品牌力建设需要时间。长期看,伴随 1)比亚迪在欧洲市场布局的逐渐深入,新建工厂提上日程,品牌力提升下公司在欧洲有较大增长潜力;2)比亚迪在发展中国家具备先发优势,伴随进入市场增多有望复刻现有成功。2.22.2 零部件出海零部件出海:2 20 0 年来快速增长年来快速增长 2.2.1 数据复盘汽零产品出海历史:稳中提质 20 年以来,中国汽车零部件出口快速增长。海关总署口径,汽零出口额从 2012 年的 327 亿美元增至 2023 年的 877 亿美元。但在 2020 年之前,汽零出口额长期在 500-600 亿美元区间内波动。2021 年,中国汽零出口额实现爆发式增长,当年出口额 755.7 万辆,同比 33.7%。技术提升是零部件出口额高增的主要原因。2020 年起欧美电动化加速进行,汽车行业迎来结构性调整,为国内汽零企业带来出海机遇:1)21 年起海外疫情影响冲击供应链,导致 21 年 H2 起全球汽车产销下行。国内零部件企业恢复较早抓住供给空缺,实现产品出海高增;2)电动化时代国内零部件技术领先,叠加国内企业在电动化领域的产业优势,拉动零部件产品出海。Wind 口径,2022 年我国汽车零部件板块海外收入接近 2000 亿元,营收创新高的同时占比从 2020 年的 26%回升至 2022年的 29%。0P00000 00%000005000000000250003000035000400001月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月202120222023YOY 图表图表9292:我国汽零出口额持续攀升(亿美元)我国汽零出口额持续攀升(亿美元)图表图表9393:我国我国汽车零部件板块海外收入及占比(亿元)汽车零部件板块海外收入及占比(亿元)来源:乘联会,海关总署,国金证券研究所 来源:Wind,国金证券研究所 汽车零部件出海出现结构性变化。早期,汽零企业主要出口产品包括轮胎、电子产品、镜子、钢轮和照明部件等,附加值较低。这些出口通常支持 1)发达国家的海外售后市场,如美国、日本等;2)发展中国家的自主车企 CKD 组装厂,例如,力帆汽车在非洲、南美和东南亚建立了散装装配工厂,依靠国内附属供应商出口零部件。我们统计海关总署口径:1)分产品口径:2012 年轮胎出口 142 亿美元同比 8%,占比 24.2%,其次为汽车电子电器,2012 年出口 102 亿美元同比 18%,占比 17.4%。轮胎占据主要位置。2)分地区口径:美国是彼时自主车企出口的首要市场,当年出口额占 25%,其次为日本 11%。总体上分布较为均衡。图表图表9494:2 2012012 年年我国我国汽车零部件出口汽车零部件出口分分产品分布产品分布 图表图表9595:2 2012012 年年我国汽车零部件出口分国家分布我国汽车零部件出口分国家分布 来源:乘联会,国金证券研究所 来源:乘联会,国金证券研究所 现今,汽零企业技术提升下主要跟随国际头部 OEM 厂商出海,出海产品逐渐向高附加值的汽零关键件转移,如空气悬挂、主副仪表、刹车系统、电子控制系统等,汽车零部件出海出现结构性变化。海关总署口径:2015-2022 年,轮胎及轮胎零件占零部件出口额的比重从 46%下降至最低 40.2%;车身件占比大幅提升,从 12%上升至最高 24%;此外,悬挂及底盘零部件出口占比亦有大幅提升,从 2016 年的 6.6%上升至 2022 年的9.5%。与之相对应的,伴随全球汽车电动化,发动机零部件、变速箱等出口额大幅减少。0050060070080090010002016年 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 2022年 2023年23$%&()0200025002002020212022海外收入海外收入占比发动机零部件,9.2%车身附件,10.9%车灯、照明装置,4.9%汽车电子电器,17.4%制动系统,6.5%车轮零件,8.2%汽车轮胎,24.2%其他,18.7%美国,25%日本,11%韩国,5%俄罗斯,4%德国,3%英国,3%加拿大,2%墨西哥,2%其他,45%图表图表9696:各大类汽车零部件产品出口占比各大类汽车零部件产品出口占比 来源:海关总署,国金证券研究所 出口产品结构变动凸显汽车零部件出口稳中提质。20 以来全球汽车产业电动化,国内汽零企业进入特斯拉供应链,竞争优势凸显,开始出口高附加值产品,带动车身件、底盘件出口额高增,出口占比提升,相对稀释了轮胎产品的出口份额。汽零产品出口进入“高质量出海”阶段。2.2.2 出海优质企业的禀赋总结:优质客户 核心技术 零部件的出海更倾向对下游 OEM 厂商的竞争。因此与海外并购倾向于自发性获取技术、市场不同,零部件产品出海是基于下游 OEM 厂商需求的出海。在产品出海时代,零部件由本土生产发运,由于没有海外直接经营,因此受整合能力(管理能力)影响小,转向客户 技术导向:1、技术强劲:产品出海时代,技术在其中扮演重要角色,为公司进入头部 OEM 供应链打下基础。因此优质出海要求公司具备较强的研发能力。2、有海外核心客户:零部件出海往往基于下游 OEM 厂商,其出海往往有明确的 OEM 客户,已经有早期自发出海导向转化为客户导向。2016 年起汽零产品出海的结构变化,已说明了汽零出海实现“从 AM 到 OEM”的突破。目前看主要对欧洲、北美车企供货。技术 客户表现兼具的龙头企业为优质标的。汽零企业出海在于优质客户 核心技术:既要挤入头部 OEM 厂商供应链,同时也要拥有核心技术。叠加零部件出海对企业管理水平、人员体系等要求较高,因而需要企业在国内市场已经占据一定市场地位。我们统计到的海外营收占比靠前企业,如岱美股份等,多为行业内龙头企业。3.13.1 整车:整车:经济性经济性&政策驱动政策驱动,车企海外产能,车企海外产能建设建设加速加速 3.1.1 整车产能出海历史与现状:燃油车时代的产能出海选择 早在燃油车时代,自主车企便已开启海外建厂进程。自 2010 年至今,经过 10 余年的海外产能建设,自主车企在海外产能已初具规模。其中,自主车企海外建厂呈现出几个显著特征:1)市场分布:海外建厂目的地多与出口目标市场配套,集中在老一代出口目的地,如巴基斯坦、俄罗斯、南非等,并伴随自主车企对东南亚、拉美市场的开拓,逐渐向泰国、印尼、巴西转移。目的地国内形势稳定,且多对华关系友善,不易受行业外因素影响。2)产能分布:新建产能与并购海外旧产能并重。总产能多在 10-15 万辆之间,或为 CKD 出口建厂。早期自主车企出海部分为收购产能,如吉利利用宝腾产能,长城收购图拉工厂等,且出现大量 CKD 工厂。伴随自主车企出口逐渐旺盛,自建产能逐渐兴起,在海外生产整车,形成并重局面。0 0Pp0 00212022橡胶轮胎玻璃发动机及发动机零部件车身件悬挂系统及零件其他 图表图表9797:当前自主当前自主车企车企部分部分海外海外产能分布产能分布现状现状 车企车企 品牌品牌 地区地区 国家国家 投产时间投产时间 产量产量 上汽 上汽通用五菱 亚洲 印尼 2017 年 年产量 15 万辆 上汽乘用车 亚洲 泰国 2017 年 年产能 10 万辆 长城 长城汽车 欧洲 俄罗斯 2019 年 6 月/亚洲 泰国 2021 年 6 月 年产能 8 万辆 南美洲 巴西 2022-2032 年持续投资建设 预计年产能10 万辆 亚洲。非洲、欧洲,南美洲 巴基新坦、马来西亚、突尼斯、保加利亚、厄瓜多尔 均已投产 KD 工厂、散件相装 奇瑞 奇瑞汽车 俄罗斯、中东。北非、东南亚、南美洲/均已投产/江淮 江淮汽车 亚洲 哈萨克斯坦 2015 年底/比亚迪 比亚迪汽车 亚洲 奉国 预计 2024 年投产 年产能 15 万辆 吉利 吉利汽车 亚洲 马来西亚 收购宝腾及其工厂 已投产/长安 长安汽车 亚洲 马来西亚、越南、伊朗 已投产/欧洲 乌克兰 已投产/北美洲 墨西哥 2009 年/广汽 广汽国际 非浦 尼日利亚 2022 年 10 月 年产能 5,000 辆 广汽传祺 欧洲、亚洲 俄罗斯,伊朗 2019 年后/东风 东风风神 欧洲 俄罗斯 2014 年后/东风汽车 欧洲 土耳其 2009 年后 年产量 52,000 辆 东风神龙 亚洲 东南亚 2014 年后/一汽 一汽集团 非洲 南非 2014 年/一汽集团 亚洲 巴基斯坦 2017 年前已投产/一汽红旗 欧洲 意大利 2023 年后/一汽海马 欧洲 俄罗斯 2010 年 11 月/来源:Marklines,国金证券研究所测算 3)电车注重配套因素。上汽、长城、比亚迪的电车工厂,并不仅仅是单独的整车生产,往往还有配套的电池厂、零部件供应体系等,如上汽的罗勇府产业园,同时囊括零部件、整车和电池制造;比亚迪的里约工厂亦如此。其中长城、奇瑞、吉利、长安 4 家车企在海外产能分布较广,分别有 4 个工厂、5 个 KD 工厂/10 个组装工厂/13 个工厂和装配厂、4 个组装工厂(含宝腾)/5 个工厂,初步统计现有年产能 35/30/100/28 万辆。图表图表9898:自主车企现有工厂数量对比自主车企现有工厂数量对比(2 2023023 年,年,座座)图表图表9999:自主车企现有海外年产能对比(自主车企现有海外年产能对比(2 2023023 年,万年,万辆)辆)来源:Marklines,国金证券研究所 来源:Marklines,国金证券研究所 产能建设案例 1、长城汽车:产能出海构筑全球性布局 公司长期重视出海,系自主车企第一批出海企业。早在 1997 年,长城皮卡出口中东,拉开了长城汽车出海战略起步阶段的序幕,在此后 7 年,长城汽车在中国皮卡、SUV 细分市场累计出口量第一;2005 年,长城汽车开始发展海外 KD组装业务,“生态出海”战略雏形渐始,期间,哈弗品牌销往意大利创造了中国品牌批量出口欧盟的记录,成为长城汽车进军高势能市场的初尝试;图表图表100100:长城汽车海外产能建设情况长城汽车海外产能建设情况 地点地点 当地主要车型当地主要车型 具体动向具体动向 当地生产基地名称当地生产基地名称 年产能年产能 生产车型生产车型 泰国 Good Cat、H6、Jolion 2023 年 9 月 28 日,长城汽车正式在泰国发布两款备受期待的重磅车型坦克300、坦克 500 Great Wall Motor(Thailand),Rayong Plant,Rayong Plant)80000 辆 SUV H6 Hybrid,H6 PHEV,SUV Jolion Hybrid、坦克 500、Hybrid SUV)、EV 好猫 俄罗斯 GW Poer、H9、哈弗Dargo、哈弗 F7、哈弗 M6、Jolion、Kingkong Poer、Tank 300、Tank 500-OOO Haveyl Motor Manufacturing Rus,Tula plant 80000 辆 哈弗(Haval)F7 Crossover,F7X,H9 SUV,H5 SUV,Jolion Crossover,Dargo Crossover,发动机(2029 年-计划)马来西亚-2022 年 7 月,长城汽车在马来西亚成立子公司。同年 11 月,在吉隆坡 GWM 品牌发布会上,长城汽车表示在到 2025 年计划推出涵盖轿车、SUV、皮卡等多品类共 9 款以新能源为主的车型。Go Automobile Manufacturing Sdn Bhd(GAM),Gurun Plant 25000 辆 长城 哈弗(KD)H5,M4(=H1),H2 SUV,H6,H9(2020 年-计划);长城 风骏(KD)巴基斯坦-Sazgar Engineeringworks Ltd.,Kasur,Punjab Car Plant 24000 辆 哈弗 H6、H6 HV,Haval Jolion SUV 巴西 H6 长城汽车巴西整车工厂预计 2024年投产 Great Wall Motors,Iracem polis Plant(原 Mercedes-Benz Brazil)20000 辆 长城汽车:HV FFV 长城炮 皮卡(2024年-计划),HV FFV 长城 Tank500 越野车(2024 年-计划);来源:Marklines,国金证券研究所 产能出海构筑长城全球性布局。公司以市场为导向开启产能出海计划,2014 年,以长城汽车在欧亚市场图拉工厂奠基为节点,正式进入战略升级阶段,后续快速在泰国投建罗勇工厂,巴西投建伊拉塞马波利斯工厂等等,截至 2023 年,长城汽车拥有超过 700 家海外销售渠道,俄罗斯、泰国和马来西亚等国家均有生产基地。复盘长城海外建厂的历史,公司海外产能建设受地缘因素影响严重。1)泰国工厂:宣布建设时起至 19 年快速投产,生产哈弗初恋、坦克混动、电动好猫等出口主力车型,为长城打开了东南亚市场;2)图拉工厂:15 年秋季开启建设,024681012141618长城奇瑞吉利长安020406080100120长城奇瑞吉利长安 19 年正式投产,是中国车企首个海外全工艺工厂,本土化生产极大地帮助了长城在俄罗斯市场及独联体国家的发展。目前,长城已成为俄罗斯市场第三大车企。而受地缘因素影响,长城的部分建厂动作最终草草收场,如对印度尼西亚和乌克兰的工厂建设议程,受双边关系影响出现本土势力阻挠,最终作罢。图表图表101101:长城在泰国的月销量(辆)长城在泰国的月销量(辆)图表图表102102:长城在俄罗斯的月销量(辆)长城在俄罗斯的月销量(辆)来源:Marklines,FIT,国金证券研究所 来源:Marklines,AEB,国金证券研究所 产能建设案例 2、奇瑞汽车:美国产能出海建设始末 如前文所描述,奇瑞是出海头部车企,深耕海外市场由来已久。2014 年 8 月,奇瑞汽车的首个海外独资工厂巴西工厂落成投产,标志着奇瑞从仅仅依靠整车出口进入了海外建厂的新阶段。从 2015 年开始,奇瑞在全球生产基地推行了“奇瑞生产模式(CPS)”,其中包括全员参与、标准化、持续改进、质量优先、缩短制造周期和杜绝成本浪费等原则。图表图表103103:奇瑞海外工厂建设及海外布局情况奇瑞海外工厂建设及海外布局情况 地点地点 当地主要车型当地主要车型 具体动向具体动向 基地名称基地名称 年产能年产能 生产车型生产车型 乌兹别克斯坦-ADM-Jizzakh(Lada)25000 辆 瑞虎 8 Pro(2022 年-),瑞虎 8 Pro Max(2022 年-),瑞虎 7 Pro(2022 年-),艾瑞泽6 Pro(2022 年-);意大利-DR Automobiles srl,Macchia dIsernia Plant 60000 辆 DR3(Chery Tiggo 3x base,2016 年-),DR4(JAC S3 base,2017 年-2020 年),DR6(Chery Tiggo5 base,2017 年-2020 年),DR3 EV(Chery Tiggo 3xe,2019 年-2020 年),DR 5.0(Chery Tiggo 5x,2020年-),DR F35(2020 年-),DR 4.0(2021 年-),DR 6.0(2022 年-),EV DR 1.0(2023 年-);巴西 艾瑞泽 6、Tiggo 7、Tiggo 8、Tiggo 5x 2017 年,奇瑞宣布与卡奥集团成立奇瑞卡奥,这是第一家中巴合资企业。CAOA Chery Brasil,Jacarei 工厂(原 Chery Brazil)50000 辆 奇瑞 Celer/Fulwin 2(2014 年-2018 年),QQ(2016 年-2019 年),瑞虎 2(2018 年-2022 年,CKD),Tiggo 3(-2017 年,2021 年-2022年),艾瑞泽 5(2019 年-2022 年),Arrizo 6(2020 年-2021 年),Tiggo 3X(2021 年-2022 年);艾瑞沢 6 Pro(2025 年-)(计划),iCar(2025 年-)(计划)CAOA Chery Brazil,Anapolis Plant(原 Hyundai Caoa do Brasil Ltda.)86000 辆 奇瑞 瑞虎 5x(2018 年-),瑞虎 7(2019 年-),瑞虎 8(2020 年-),瑞虎 5x Pro(2022 年-),瑞虎 7(2022 年-),瑞虎 8 PHEV(计划)马来西亚 欧萌达 5、Tiggo 8-Inokom Corporation Sdn.Bhd.,Kulim Plant 38000 辆 Tiggo 8 Pro(2023 年-),Omoda 5(2023 年-)印度尼西亚 欧萌达 5、Tiggo 7、Tiggo 8-PT Handal Indonesia Motor(HIM),Bekasi plant 25000 辆 Tiggo 8 Pro(2022 年-),Tiggo 7 Pro(2022 年-),Tiggo 4 Pro(2022年-计划),Omoda 5(2023 年-)来源:Marklines,国金证券研究所 020040060080000040006000800040000000 奇瑞虽在海外产能建设顺利,但在美国曾有失败。2017 年奇瑞进入美国市场,并计划在美国建设工厂。然而,由于后续中美关系恶化,特朗普政府强化了自主车企在美国建厂的基本要求,美国对于安全、环保和质量标准有着严格的监管要求,导致奇瑞需要额外的投资和技术改进,增加了建设成本和时间。最终,奇瑞不得不延迟了在美国建厂的计划,同时,北美本土经销商多次引进奇瑞也都以失败破产告终。综合来看,国车建厂的结果受地缘关系影响,区位的选择主要有三点:1)本地有一定的汽车工业基础,具备熟练工人/完善供应链/成熟工业能力,甚至会直接收购福特等公司闲置产能进行生产,以降低成本,如比亚迪在泰国/巴西的工厂;2)政府明确对电车抱有支持态度,政治局势稳定,对华关系友好,如东南亚各国、中东欧国家、拉美墨西哥、巴西等。与之相对的,国车很少在印度等国家建厂。3)多为没有本土品牌的发展中国家。缺乏本土汽车品牌意味着国车一旦在本地实现生产,可以快速占据本土市场;发展中国家则意味着劳动力、土地等要素成本投入较低。未来:整车产能出海将以电车为主。目前自主电车出海正处起步期,受制于滚装船运力,比亚迪等车企在亚洲以外的区域销售不畅,建厂成必然,企业产能出海进程在加速。当前国车在海外电车建厂主要集中在泰国、中东欧、拉美巴西等地。目前看,24/25 年自主车企将有 19/41 万产能达产,集中在拉美、中亚和东南亚地区,上汽、吉利在欧洲拥有或有在建产能;零跑和斯特兰迪斯合资,开创国车合资出海的新模式。自主汽车产能出海将转向电车为主的时代。图表图表104104:2 2024/25024/25 年自主车企海外产能达产统计年自主车企海外产能达产统计(万辆)(万辆)车企车企 国家国家 宣布宣布/开工日期开工日期 建成日期建成日期 设计年产能设计年产能 备注备注(生产车型)(生产车型)预计预计 2024 年年新增达产新增达产 预计预计 2025年新增达产年新增达产 比亚迪 泰国 2023 年 3 月 10 日 2024 年 6 月 15 万 海豚 7.5 7.5 巴西 2023 年 10 月 19日 2024 年 H2 15 万 海豚等;及比亚迪巴士、轻卡;配套幼电池厂 2.5 12.5 匈牙利 2023 年 12 月 1 日 2025 年/长安 泰国 2023 年 10 月 13日 2025 年 Q1 一期 10 万辆 BEV REEV PHEV 车型(深蓝 启源)/7.5 埃安 泰国 2023 年 11 月 2024 年 7 月 一期 5 万辆 埃安 S/Y/V 2.5 2.5 哪吒 泰国 2023 年 3 月 2024 年 Q1 2 万辆 哪吒 X 2 0 印尼 2023 年 11 月 1 日 2024 年 Q2/CKD 工厂/马来西亚 2024 年 1 月 12 日 2025 年/未披露细节/长城 乌兹别克斯坦 2023 年 7 月 14 日 2024 年 3.5 万辆 借用本地产能生产 1.75 1.75 巴西 2022 年 1 月 18 日 2024 年 5 月 一期 5 万辆 面向拉美电动车 2.5 2.5 长城、长安、奇瑞 哈萨克斯坦 2023 年 5 月 8 日 2025 年 Q1 9 万辆 阿斯塔纳公司所有,生产三家公司车型 0 6.75 总计总计 18.8 41.0 来源:各车企官网,国金证券研究所 3.1.2 需求导向、经济性高、政策驱动、规避风险,产能出海是必然 产能出海为整车国际化的必然趋势:1、布局逐渐深入,现有滚装船运力已无法满足自主车企出海需求。产品出海阶段,整车出口主要通过汽车滚装船运输。然而国际远洋船舶长期为欧日韩船舶企业占有,前五大船舶公司全部为日韩系 欧洲系,优先运输海外车辆出口。根据中国船舶披露的数据,目前全球总计 700 艘汽车滚装船,归属中国船东的数量不足 10%。自主车企产品出海超预期,至 2023 年乘用车出口 382.9 万辆,24 年有望突破 480 万辆,已成为全球第一大汽车出口国。现有滚装船运力已无法满足自主车企国际化需求。自主车企积极布局滚装船运力,但兑现仍需时间。为解决海外运力问题,比亚迪、上汽等车企加快滚装船布局。23 年8 月,上汽下水首条滚装船;24 年 1 月,比亚迪首条滚装船正式下水,运力 7000 辆,负责对欧洲出口。目前看,比 亚迪/上汽分别规划了 6 条/12 条的滚装船运力。但由于滚装船需要 2-3 年的建设周期,因而滚装船运力预计到 25-26年方能落地,兑现仍需时间。图表图表105105:世界前五大滚装船企业世界前五大滚装船企业 图表图表106106:自主车企积极布局滚装船运力自主车企积极布局滚装船运力(艘艘)公司名公司名 简称简称 所属国家所属国家 市占率市占率 华尔威廉臣 WWL 挪威 32%日本邮轮 NYK 日本 18%川崎汽船 Kline 日本 16%商船三井 MOL 日本 14%礼诺航运 Hoegh 挪威 12%来源:luckylion,国金证券研究所 来源:各公司官网,国金证券研究所 2、海外建厂相对滚装船运输更具经济性。经济性是自主车企产能出海的重要原因。1)国内销售:我们以国内售价 12 万元的奇瑞瑞虎 8 Pro 1.6T 版本为例。设定其在国内销售单车毛利率为 20%,最终计算得出其单车税前利润率仅*%。2)产品出海上:其在俄罗斯需缴纳 30%关税(奇瑞在俄罗斯并无产能),售价 235 万卢布,折合人民币 20.66 万元。我们给定在高关税国家,产品出海需溢价 80%销售,在低关税国家溢价 50%。则测算整车出口情景下,国车在高关税/低关税地区税前利润率为 9%/16.8%,毛利 31%/41%;3)产能出海:而在海外建厂情境中(假定产能利用率 80%),由于免除了关税、运费,虽然单车 BOM 成本有大幅上扬,但单车收入相对整车出口有大幅提升,对标准模型 50%,毛利 58%,税前利润率 27.3%。通过调整产能利用率,我们计算当产能利用率达到 50%时,车企海外建厂毛利率即可转正;产能利用率突破 60%时,即可超过国内销售毛利率。图表图表107107:以奇瑞瑞虎以奇瑞瑞虎 8 8 为例,自主车企国内销售为例,自主车企国内销售/出口海外出口海外/海外建厂的经济性测算海外建厂的经济性测算 国内销售国内销售 整车出口整车出口 海外建厂海外建厂 金额金额/万万%金额金额/万万 增减增减 金额金额/万万 增减增减 金额金额/万万 增减增减 车辆售价 11.99 21.6 80 50 50%关税/6.5 1.8 0 税率/30%0%单车收入 11.99 15.1 26.2 35 50%单车成本 10 11.5 15.5 15.4 18%BOM 7.2 60%7.2/7.2/8.64 25%折旧摊销 0.7 0.7/0.7/0.875 25%工人工资 0.6 5%0.6/0.6/0.75 25%其他 1.1 9%1.1/1.1/1.1/运费 0/1.5 净增 1.5 净增 0/毛利 2.4 3.6 4.7 6.6 毛利率 201AX%SGBA 0.96 8%1.2 20%1.2 20%1.2 20%RSD 0.48 0.48 0.48 0.48 税前利润 0.96 1.94 3.02 4.92 税前利润率 8.0%9.0.8.3%适用地区/假设 标准模型 中高关税地区,如俄罗斯/墨西哥 低关税地区,如东南亚/欧洲 假设 80%产能利用率 来源:奇瑞官网,国金证券研究所测算 伴随着生产本地化,车企盈利能力相对国内销售/整车出口有了大幅提升,海外建厂经济性凸显,凌厉目的下车企选02468101214比亚迪上汽已有滚装船数在建滚装船数 择海外建厂成为必然趋势。图表图表108108:当产能利用率达到当产能利用率达到 5 50%0%时,海外建厂即可达成盈利时,海外建厂即可达成盈利 来源:奇瑞官网,国金证券研究所测算 3、政策原因 1:规避欧美政策风险。欧美国家存在保护主义倾向,阻遏自主车企开拓。目前欧美车企在电动化/智能化技术上落后自主车企,为保护本土市场,纷纷以实现电车产业链本土化为缘由,推出贸易保护性措施,使自主车企产品出海面临风险。1)美国:IRA 法案与美墨加协定。2018 年 11 月,美墨加签署美墨加协定,对在美国市场销售汽车做出零部件比例规定,变相驱逐非本土车企。电动化时代,美国推出 IRA 法案扶持本土产业链发展。IRA 法案对关键矿物、电池组件等核心产业链做出了在美国生产的规定,并设置“国外关注实体”(FEOC)的概念,排除中国电池产业链。自主电车若不符合美墨加协定及 IRA法案的规定,则需要缴纳 27.5%的关税的同时,还无法获得最高 7500 美元的补贴,导致自主车企长期无法进入美国市场。图表图表109109:4 4 月月 IRAIRA 法案细则内容规定法案细则内容规定 方面方面 具体内容具体内容 细则细则 消费者税收抵免 抵免前提条件 新能源车的机械部分组织须在北美国家完成。Van/SUV/Pickup Truck/其他的建议零售价分别不超过8/8/8/5.5 万美元。2024 年起,含有来自国外关注实体”制造的电池组件,将无法享受消费者补贴。2025 年起,不得含有来自“国外关注实体”的提取、加工回收的关键矿物。满足关键电池矿物要求,可抵免 3750 美元 电池中一定价值量占比(2023/2024/2025/2026/2027 及以后为 40%/50%/60%/70%/80%)的关键矿物需来自于美国或美国自贸协定国家。关键矿物指鲤、钻、石墨、镍和锰及其组成材料。美国自贸协定国家包括澳大利亚、巴林、加拿大、智利、哥伦比亚、哥斯达黎加、多米尼加共和国、萨尔瓦多、危地马拉、洪都拉斯、以色列、日本(日本为本次指南中新增)、约旦、韩国、墨西哥、摩洛哥、尼加拉瓜、阿曼、巴拿马、秘鲁和新加坡。满足电池组件要求,可抵免 3750 美元 电池中在北美制造或组装的电池组件需大于一定占比(2023/2024/2025/2026/2027/2028/2029 及以后为 50%/60%/60%/70%/80%/90%/100%)。电池制造商税收抵免 抵免 35 美元/45 美元 电池制造商在美国生产电芯可以享受 35 美元/kWh 税收抵免,生产模组可再享受10 美元/kWh 税收抵免。来源:白宫官网,国金证券研究所整理 2)欧盟:反补贴调查。9 月 13 日,欧盟宣布已展开对中国电车的反补贴调查,调查的核心内容是中国政府是否对中国汽车厂商提供补贴,以评估欧盟是否需要征收惩罚性关税。10 月,调查正式开启,并于 12 月正式将比亚迪、吉利、上汽三家车企列入调查名单。3)法国:23 年 12 月,法国宣布 24 年新补贴措施,与 IRA 法案类似,要求获补贴电车需有 50%/60%的比例在法国本土生产,在法国市占率领先的上汽被排除出补贴名单。自主车企可通过产能出海重新获得补贴。目前海外的的排斥性政策多针对中国本土生产出口的车辆,即产品出海部分,并未针对到自主品牌;目前看,产能出海尚不属于被调查范围。23 年 12 月,比亚迪宣布在匈牙利建设工厂,走出自-79.1%-58.7%-38.8%-19.5%-0.6.95.9S.5p.7.5%-100%-80%-60%-40%-20%0 0 0Pp0%主车企在欧洲产能出海第一步;此外,我们判断上汽未来或将通过新建产能/盘活已有产能的形式,规避被调查风险,已实现其 2025 年欧洲目标。4、政策原因 2:发展中国家政策支持引导。以东南亚国家为例,22 年以来东南亚各国加大新能源扶持政策,分别在购置、使用以及车企生产环节进行相应激励,政策利好下电车渗透率迅速上升。尤其在生产环节上,泰国/印尼/马来西亚/越南等均提出本土化生产,积极引进中国车企建厂,并给予税收优惠,希望将其打造为东南亚汽车工业中心。1)政府对企业的引进:11 月底,泰国总理宣布正与特斯拉商讨建厂事宜,此前在 23 年中,印尼也曾与特斯拉展开接触建厂;此外,10-11 月,长城、哪吒、吉利等公司亦被印尼、越南等国邀请,商讨在本国投资建厂事宜。东南亚国家政府支持态度确定。2)政策的支持:泰国提出了 30 年产 250 万辆的目标,其中要求 30%为电车;其他如马来西亚/印尼/越南等,均对本地开设工厂予以税收减免。图表图表110110:东南亚新能源汽车补贴政策梳理东南亚新能源汽车补贴政策梳理 国家国家 政策内容政策内容 泰国 对于零售价不超过 200 万泰铢(人民币 38.6 万元)的纯电动汽车,可享受高达 40%的关税折扣;对于电池容量超过 30 千瓦时、零售价为 200-700 万泰铢(人民币 38.6 万-135 万元)的电动汽车,可进一步享受 20%的关税优惠。纯电动汽车的消费税从 8%降至 2%电池容量为 10-30 千瓦时的乘用车每辆可获得 7 万泰铢(人民币 13525 元)的补贴;电池容量超过 30 千瓦时的 CKD(全散件组装)和 CBU(完全组装)的汽车每辆可获得 15 万泰铢(人民币 28983 元)补贴;电池容量超过 30 千瓦时的 CKD 皮卡可以获得每辆 15 万泰铢的补贴。印度尼西亚 供给端 对在印尼生产的电动汽车最高补贴 5130 美金,而混动汽车的补贴金额减半 企业在印尼投资额只要超过 1000 亿印尼盾(约 5000 万人民币),即可享受 5 年企业所得税 50%的减免,投资额超过5000 亿印尼盾以上将会获得 100%的所得税减免,投资金额越大,享受的免税期也越长。清单内的电动车原料、设备、零配件免征关税、增值税和进口所得税 消费端 满足本地化率要求的纯电动车(BEV)和燃料电池汽车(FCEV),可以享受 0%的奢侈品税率。驾驶电动车将不受单双号限行政策限制。同时在部分停车场,电动车也能享受更高的停车费用优惠 自 2023 年 4 月起至 2023 年 12 月,消费者购买电动四轮客车的,仅需缴纳 1%的增值税,其余 10%由政府承担,而购买电动公交车的仅需缴纳 6%的增值税,前提条件是该电动汽车需在印尼本地组装,且 TKDN40%马来西亚 供给端 电动汽车企业可申请 700%的所得税减免 截止 2027 年 12 月 31 日,对用于本地组装的进口汽车零部件免除进口关税 免征充电设备制造商 2023 至 2032 财政年度的收入所得税,以及为期 5 年的 100%投资税津贴 需求端 截止 2027 年 12 月 31 日,对本地组装电动汽车(CKD)免征消费税和销售税 截止 2025 年 12 月 31 日,对全进口电动汽车(CBU)免征进口关税及消费税 越南 供给端 将电动汽车制造、组装和电池生产列入享受特殊投资激励政策的行业名单,免除或降低电动汽车和电池制造、组装和维修所需的设备、生产线和配件的进口关税;充电站将享受更低的电价,并免除与充电站建设相关的设备和配件的进口税,以及在前五年免除充电站的土地相关税费和企业所得税,并在后五年将税费减半。需求端 为电动汽车购买者提供补贴,每购买一辆电动汽车,购车者将获得 1000 美元的补贴。自 2022 年 3 月 1 日起,电动汽车的前五年免征登记费;在接下来的五年内,即 2027 年 3 月 1 日起,电动汽车首次登记费按照同型号汽油和柴油车费用的 50%座位数缴纳。来源:各国政府官网,国金证券研究所 3.23.2 零部件:海外产能布局持续加速零部件:海外产能布局持续加速 3.2.1 产能出海历史与现状:出海升级,自建 主机厂引导 近年来,国内自主汽车零部件企业的成长迅速,逐渐在国内各细分市场占据优势竞争地位。并开始向海外市场拓展,汽车零部件行业海外新建投资持续加速。从发展历程看,中国汽零出海经历了从收购到自主建厂,经营管理能力提升;从零散出海到主机厂引导系统性出海,客户和产能利用率更有保障。我们认为,本轮出海企业获得经营成功的概率比上一轮要高。历史上,多家汽零企业通过收并购/跟随 tier1 出海,但由于全球化经营困难,海外资产盈利情况都远远不及国内业务。但近年看,零部件企业通过自主建厂来达到出海,节约了和国外管理层的融合成本,有利于将国内生产经验复刻,同时叠加主机厂的优惠政策,实际上零部件企业的出海境况比市场预期好。图表图表111111:中国零部件汽车出海布局中国零部件汽车出海布局历史历史 来源:各公司公告,国金证券研究所 产能出海以行业龙头出海为主。虽然相对海外并购,产能出海具有风险可控,匹配度高的优势。但海外建厂周期漫长,不确定性高,需要有大量的前期准备工作。若企业本身海外经验缺乏,产能、人员、管理体系也需要从零建立,对公司的资金实力、经营能力等要求较高,需要企业在国内市场已经占据一定市场地位。因而根据我们的统计,目前产能出海较为顺利的零部件公司多为银轮、新泉、拓普、德赛等特斯拉供应链企业或行业龙头。2019 年以来,零部件企业海外建厂动作频出,我们整理 A 股历史零部件企业海外建厂如下:图表图表112112:部分零部件公司在海外建厂梳理部分零部件公司在海外建厂梳理 公司公司 年份年份 海外新建投资事件海外新建投资事件 拓普集团 2020 年 波兰建厂;2021 年,公司向波兰工厂增资 2022 年 墨西哥建厂 敏实集团 2009 年 建立首个墨西哥生产基地 2018 年 筹建英国工厂,塞尔维亚工厂成立 福耀玻璃 2013 年 建立俄罗斯汽车玻璃生产基地一期;2016 年 美国汽车玻璃工厂建成 2018 年 德国福耀欧洲新工厂建成 爱柯迪 2015 年 墨西哥建立 IKD 生产基地;2023 年,公司再次在墨西哥投资,建设新生产基地 岱美股份 2019 年 建立墨西哥内饰件生产基地;2022 年建立墨西哥汽车内饰件产业基地 新泉股份 2020 年 设立墨西哥子公司,并后续连续增资,建设墨西哥生产基地 银轮股份 2021 年 开启墨西哥、波兰工厂建设 恒帅股份 2022 年 2022 年后美国、泰国生产基地投入建设 来源:各公司公告,国金证券研究所整理 尤其特斯拉的崛起加速汽零企业海外建厂进程。2020 年特斯拉上海超级工厂投产,大量本土零部件企业进入到特斯拉供应体系,本土零部件企业凭借着最优的效率和领先的成本优势成为了特斯拉体系内的一线供应链合作伙伴。2023 年3 月,特斯拉宣布建设墨西哥超级工厂,在特斯拉的带动下,T 供应链企业加速海外建厂布局,主要目的地便为墨西哥,其次为波兰(配套柏林工厂)。3.2.2 产能出海的驱动因素:客户、投资区位与政策 复盘近年来零部件海外建厂,我们认为零部件产能出海的原因主要有两方面:1)是受客户引导的出海。与以往的海外并购和产品出口不同,产能出海因为扎根于下游 OEM 厂,受地缘因素等要素的影响小,因此相对于海外并购,产能出海虽建设周期较长,但是更为稳定。2)规避贸易摩擦风险。逆全球化趋势抬头,汽车产业链贸易摩擦加剧。如前文所述,23 年美国、法国等分别出台差异化补贴政策,以扶持本国相关产业链发展。同时海外、尤其是中国企业收取较高双反关税。贸易摩擦加剧及主机厂保供需求的背景下,部分零部件公司更加倾向于海外建厂布局产能,零部件公司全球化布局提速。综合来看,相对直接并购和海外出口,产能出海主要受客户、投资区位与本土政策三方面影响。汽零出口从自发逐渐转向客户引导:1、零部件企业海外建厂一般均会有跟随的明确目标客户。由自发性到主机厂配套引导转化。早期汽零企业海外并购多为自发性行动。但根据我们统计的零部件企业出海信息,其建厂几乎全部为面向明确客户配套。由于海外头部车企/客户工厂位于欧洲、北美,因此零部件出海追随客户,主要分布于波兰/匈牙利等中东欧国家(服务西欧车企)及墨西哥(服务特斯拉等北美车企)。伴随自主车企在海外东南亚布局逐渐深入,近年来零部件出海泰国趋势显现,随国内份额上升阻力变大 规避出口关税等,主机厂纷纷引导国内零部件厂商出海建厂,汽零企业海外建厂与客户直接挂钩。图表图表113113:部分部分汽车零部件企业出海跟随客户情况汽车零部件企业出海跟随客户情况 公司公司 海外投资内容海外投资内容 是否为跟随客户?是否为跟随客户?银轮股份 波兰工厂及墨西哥工厂均主要面向国际知名电动车企业 是 福耀玻璃 波兰、匈牙利工厂面向国际知名电动车企业 是 均胜电子 波兰、匈牙利工厂面向俄罗斯、日本客户 是 华域汽车 匈牙利工厂面向国际知名电动车企业 是 银轮股份 波兰工厂及墨西哥工厂均主要面向国际知名电动车企业 是 福耀玻璃 波兰、匈牙利工厂面向国际知名企业 是 均胜电子 波兰、匈牙利工厂面向俄罗斯、日本客户 是 来源:各公司公告,国金证券研究所整理 2、投资区位:选择低成本辐射战略。在投资区位上,虽受客户定位影响,零部件出海集中于欧美,但仍坚持低成本战略。目前来看,自主车企往往选择要素成本较低,且临近主要客户的国家。如对于美国客户,国内零部件企业多选择同属美加墨贸易协定的墨西哥;之于英法德等西欧国家,选择同属欧盟的中东欧国家波兰/匈牙利等。对于自主车企在东南亚的配套,选择前往泰国建厂等。出海建厂相对美国、西欧、中国本土生产,具有明显的要素成本优势 图表图表114114:国内外企业成本对比国内外企业成本对比(中国(中国-墨西哥墨西哥-东欧东欧-泰国)泰国)成本项目成本项目 中国中国 墨西哥墨西哥 东欧工厂(波东欧工厂(波兰为例)兰为例)泰国工厂泰国工厂 税率成本 关税 出口美国:约27.5%出口美国:满足相关条例可享受 0 关税 0 出口美国:关税2.5% 0.125%港口维护费 0.346%货物处理费 增值税 13#%7%企业所得税 250 %人工成本 制造业平均工资(美元/h)2.8-4.5 4.2-4.9 10 2.24 用地成本 工业用地租金(美元/m2/月)2.3-4.0 4.5-7.7 3.5-5 5 能源成本 汽油(美元/L)1.22 1.42 1.2-1.4 1.28 柴油(美元/L)1.06 1.4 1.1-1.3 0.86 水费(美元/m3)0.57 1.85 1-2 0.29-0.43 工业用电(美元/kWh)0.06 0.12 0.1-0.15 0.14-0.17 工业天然气(美元/m3)0.51 0.34 0.2-0.3 0.43 来源:商务部,各国政府官网,国金证券研究所整理 3、政策:明确的政策导向是关键。与整车出海一致,零部件产能出海也需要考量部分要素,如政府明确对电车抱有支持态度,政治局势是否稳定,对华关系是否友好等。以墨西哥为例,该国与中国贸易关系友好,2013 年中国和墨西哥两国建立全面战略伙伴关系以来,经贸合作成果丰硕。墨西哥是中国在拉美地区第二大贸易伙伴,中国是墨西哥全球第二大贸易伙伴,2021 年双边贸易额已突破 1000亿美元,签署大量贸易投资协定。同时,美加墨贸易协定增强对汽车原产地规则之要求,要求整车、核心零部件“区域价值含量”不低于 75%(以前为 62.5%),伴随 IRA 法案颁布,零部件在北美本地化生产需求凸显。图表图表115115:美墨加协定与北美自由贸易协定汽车原产地规则对比美墨加协定与北美自由贸易协定汽车原产地规则对比 汽车原产地规则汽车原产地规则 美墨加协定款项美墨加协定款项 北美自由贸易协定款项北美自由贸易协定款项 汽车区域价值含量比例 不低于 75%不低于 62.5%相关零部件区域价值含量 核心件不低于 75%,主件不低于70%,辅件不低于65%部分汽车零部件的北美地区价值含量不得低于60-62.5%符合区域价值含量的零部件种类 轻扩大了需符合区域价值含量的零部件范围,分别对乘用车、型卡车的核心件、主件和辅件,重型卡车的主件和辅件,以及其他机车的零部件中需要达到北美地区价值含量的零部件的HS编码进行了逐一列表 列出符合区域价值含量的零部件种类,未被列入该清单的零部件不受区域价值含量要求限制 钢铝产品购买含量 不低于 70%,未限定所涉及的钢铝产品的 HS编码,成员国可在具体操作中给出钢铝产品的额外描述或修订 无 劳动价值含量 原产于北美地区的汽车必须达到 40%至 45%的劳动价值含量 无 过渡期合规要求 在协定生效5 年内,该车企总产量的不多于10%可在报备后继续享受 62.5%的区域价值含量要求 机动车辆组装商在生产出第一台原型车之日以后 5 年内区域价值含量要求为50%来源:各公司官网,国金证券研究所整理 图表图表116116:中墨双方签署的主要贸易投资协议中墨双方签署的主要贸易投资协议 (部分部分)协定名称协定名称 签署时间签署时间 中国商务部和墨西哥经济部关于加强数字经济领域投资合作的谅解备忘录 2022 年 9 月 6 日 中国商务部和墨西哥经济部关于关于推动绿色发展领域投资合作的谅解备忘录 2022 年 9 月 6 日 中国商务部和墨西哥经济部关于建立投资合作联合工作组的谅解备忘录 2021 年 8 月 20 日 中国商务部和墨西哥经济部关于设立贸易畅通工作组和谅解备忘录 2020 年 7 月 10 日 中国国家发展和改革委员会和墨西哥合众国经济部关于促进产业投资与合作的谅解备忘录 2014 年 11 月13 日 中国商务部与墨西哥合众国经济部关于成立中墨企业家高级别工作组谅解备忘录 2013 年 11 月29 日 中国国家发展和改革委员会与墨西哥合众国财政和公共信贷部关于设立政府间高级投资工作组促进投资合作的谅解备忘录 2013 年 9 月 5 日 中国商务部与墨西哥经济部关于加强贸易救济合作的谅解备忘录 2013 年 6 月 4 日 来源:各国政府官网,国金证券研究所整理 3.2.3 复盘龙头公司产能出海历史:核心看全球化管理和工艺领先 龙头零部件公司出海建厂,是市场有成有败,除去政策等外部因素,自身全球化管理能力和工艺水平是核心要素:1、案例之福耀玻璃:管理能力下北美工厂扭亏为盈 福耀玻璃是全国车用玻璃龙头企业,2009 年公司在国内市占率已超 55%,2020 年官方披露市占率在 65%以上,并占有70%的利润。近年来福耀玻璃的营收稳步增长,2022 年公司总营收 280.99 亿元,同比 19%。23 年 H1 公司实现营业收入 150.31 亿元,同比 16.5%;归母净利润 28.36 亿元,同比 19.1%。技术领先驱动福耀出海。公司自创始之初便集中于汽车玻璃制造,通过与圣戈班的战略技术合作,及海外采购生产设备,使公司生产的汽车玻璃全部达到同类 A 级标准,实现车载玻璃的进口替代,快速切入一汽、东风、广汽等龙头国有 OEM 厂商供应链。目前公司作为全国汽玻行业龙头,产品矩阵完善。公司产品涵盖前挡风玻璃、门玻璃、后挡风玻璃、天窗玻璃、模块 化玻璃,实现汽玻全品类覆盖。同时,公司前挡风玻璃已实现 HUD 抬头显示、隔音、天线、隔热、可加热、轻量化全覆盖,产品高端化进展顺利。图表图表117117:福耀玻璃福耀玻璃历年营业收入及历年营业收入及 YOYYOY(亿元)(亿元)图表图表118118:福耀玻璃历年营业利润及福耀玻璃历年营业利润及 YOYYOY(亿元)(亿元)来源:福耀玻璃公告,国金证券研究所 来源:福耀玻璃公告,国金证券研究所 公司在国内的成功,叠加公司研判全球汽车玻璃市场空间广阔,打开公司海外建厂之路。1994 年 12 月,福耀在美国成立美国绿榕玻璃工业有限公司(GGI),负责在北美销售汽车玻璃,开始海外扩张。经过近 30 年的打拼,公司已占据全球 35%的市场份额,进一步成为全球性龙头。全球化管理能力进步铸造全球性玻璃龙头。早期公司在北美扩张以失败告终,核心在于当时管理能力的薄弱。福耀玻璃利用本土人员进行管理,同时从中国发运汽车玻璃。关税、运输、人员管理等成本导致 GGI 自成立以来连年亏损,又无法利用降本形成规模效应,在市场竞争中落后于加拿大 TCG 公司。最终陷入了“成本高-售价高-没有市场-没有规模成本-成本无法下降”的恶性循环。在亏损下,福耀于 1998 年退出美国。2004 年福耀玻璃重返美国市场,并在 2007 年开启第二轮全球性扩张,先后设立了福耀玻璃韩国、福耀玻璃日本、福耀玻璃欧洲和北美配套等子公司,其中位于德国的欧洲公司为生产型公司,公司在海外扩张中全球性管理经验逐渐提升,并于 2004 年获得了美加玻璃反倾销案诉讼的胜利。图表图表119119:福耀玻璃全球化布局福耀玻璃全球化布局 来源:福耀玻璃官网,国金证券研究所 公司后续在美国建厂大获成功。2004-2010 年,福耀玻璃在北美依旧亏损,直到 2011 年,福耀玻璃北美才开始实现盈利。2016 年,福耀玻璃美国工厂正式成立,通过的严谨的制度管理和对本土管理人员的有机整合,公司北美业务逐渐实现盈利,摆脱了常年的亏损状态。2017 年公司北美实现净利润 508.23 万元,2018 年,实现净利润约为 2.46 亿元。2022 年,公司在北美实现净利润 3.5 亿元,公司海外营收 128.3 亿元,同比 15.9%,海外营收占比 46.4%,管理水平提升带动公司出海大获成功。2、总结:零部件产能出海,自身全球化管理能力和工艺水平是核心要素-10%-5%0%5 %00300营业收入YOY-40%-30%-20%-10%0 0P02030405060营业利润YOY 复盘零部件龙头企业产能出海,如敏实集团、岱美股份、福耀玻璃,成功的关键在于:1)全球化管理能力,海外建厂与海外并购类似,需要对海外资源形成有效管理整合,如福耀玻璃依靠对美国公司的管理层管理进步,快速实现北美市场的扭亏为盈。2)自身工艺水平:产能出海是基于 OEM 的出海,零部件厂商需要有一定的工艺水平,进入龙头 OEM 供应链体系,方才具备出海资格,如特斯拉产业链企业等,在特斯拉的引导下,前往波兰、墨西哥等地建厂,为柏林工厂及北美/墨西哥工厂供货。3.2.4 零部件产能出海的经济性与区位选择:东南亚、墨西哥与东欧 随国内份额上升阻力变大 规避出口关税等,主机厂纷纷引导国内零部件厂商出海建厂,并愿意给予一定的优惠商务条款,目前主要集中于东南亚、墨西哥、东欧等三个地区。从营业成本方面看:1)若不考虑关税:东欧营业成本(比国内高约 39.8%)墨西哥营业成本(比国内高约 20%)东南亚营业成本(比国内高约 5%)国内营业成本;2)若考虑关税:东欧营业成本(比国内高约 15%)国内营业成本东南亚营业成本(比国内低约 2%)墨西哥营业成本(比国内低约 9%)。从净利率方面看:1)东南亚:假设主机厂给到零部件企业的价格和国内相当,零部件企业泰国生产基地的费用率 17%,对应零部件企业的净利率约为 4%;2)墨西哥:假设主机厂给到零部件企业的价格是国内的 1.2 倍,零部件企业墨西哥生产基地的费用率为 20%,对应零部件企业的净利率约为 5%;3)东欧:假设主机厂给到零部件企业的价格为国内的 1.4 倍,零部件企业东欧生产基地的费用率为 20%,对应零部件企业的净利率约为 4.8%。总结来看:1)与历史对比,本轮出海动力不同:复盘历史,零部件企业是自发性出海,主要通过收并购的方式,因此受到地缘政治、资产整合等因素干扰较多。本轮出海,零部件企业主要是在主机厂的引导下出海,因此能够享受到商务条款方面的一定优惠,同时通过自建生产基地,避免受到资产整合、管理层更换等方面的影响。2)零部件企业出海建厂将集中于墨西哥、东南亚等地:零部件企业在墨西哥建厂可以避免关税,在东南亚建厂可以享受媲美国内的人工综合成本,因此将集中于在这两地进行建厂。东欧方面,更适合原本在美国等高成本地区收购、建设了生产基地的零部件企业进行产能搬迁,从而相对降低生产成本。3)零部件企业海外盈利能力有望比预期好:通过上述成本、盈利能力的分析,我们判断通过主机厂的商务条款优惠 充足的订单支持,零部件企业在墨西哥、东南亚等地区的生产毛利率有可能媲美国内,但实现国内相当净利率较为困难,关键在于产能利用率 降本控费措施。地域分析:东南亚、墨西哥优于东欧 零部件出海的目的地看,主要集中在墨西哥、东南亚和中东欧。1、墨西哥:世界汽车产业的投资热土 根据墨西哥汽车工业协会(AMIA)数据显示,2022 年,墨西哥汽车产量同比增长 9.2,达到 330.8 万辆,超过 85用于出口;汽车销量为 109.5 万辆,同比增长 7.9。其中,美国占墨西哥汽车整体海外出口近八成。墨西哥 1992 年与美国、加拿大签署北美自由贸易协定,赋予免税优势,墨西哥的汽车制造业逐渐崛起:自 20 世纪 20 年代以来,福特、通用汽车等美国车企纷纷在墨西哥建厂。此后,大众、丰田、日产、现代等车企陆续进入墨西哥市场。特斯拉官宣将在墨西哥蒙特雷建造一家超级工厂,计划投资 50 亿美元,预计未来可能会带动配套供应链企业投资约 100 亿美元。图表图表120120:墨西哥主机厂布局墨西哥主机厂布局 来源:marklines,国金证券研究所 免税 就近配套,零部件企业纷纷投资建厂。自主机厂纷纷在墨西哥建厂后,在就近配套 免税优势下,国内部分零部件企业通过收购等方式在墨西哥投资建厂。但由于地缘政治变动较大 国外综合成本较高,这些零部件企业盈利情况较差。图表图表121121:历史上零部件企业的海外产能多以收购为主要来源历史上零部件企业的海外产能多以收购为主要来源 公司名称公司名称 墨西哥生产基地所在地墨西哥生产基地所在地 产品品类产品品类 投资金额(项目)投资金额(项目)投产时间投产时间 产能产能(营收营收)利润率利润率 华域汽车 克雷塔罗州、新莱昂州、科阿韦拉州 内饰 座椅 未知 最新座椅工厂 2021年 5 家工厂/文灿股份 克雷塔罗州、瓜纳华托州 低压铸造/最新三厂2021 年 2021:预计4 亿元/上声电子 特拉斯卡拉州 车载扬声器 3500 万 2017 年 2021:3414 万 暂未盈利 继峰股份 克雷塔罗州 座椅 头枕 中控 收购格拉默 未知 2022:16.7 亿元 暂未盈利 均胜电子 新莱昂州、科阿韦拉州、索诺拉州、墨西哥州、塔毛利帕斯州 安全件 内饰 收购普瑞 早于 2015 年/宁波华翔 阿瓜斯卡连特斯州 内饰件 1 亿元 2022 年/模塑科技 圣路易斯波托西州 外饰件 23 亿元(3.35 亿美元)2019 年 2022H1:6.4 亿元 2021:12 亿元 暂未盈利 奥特佳 普埃布拉州 热管理空调系统/2019 年/暂未盈利 中鼎股份 奇瓦瓦州 热管理管路系统/2017 年前/三花智控 科阿韦拉州 热管理系统/2017 年 2020:2 亿元 盈利 香山股份 圣路易斯波托西州 内饰件 收购群英 2017 年前 2021 年:5.35 亿元 盈利 瑞玛精密 克雷塔罗州 金属冲压件 2000 万元 2016 年 2021 年:0.44 亿元 暂未盈利 凌云股份 瓜纳华托州 铝型材保险杠吸能盒/2019 年 1360 万欧元/新坐标 新莱昂州 液压挺杆等 6100 万 2021 年 Q4 2021:717 万2022H1:673 万 暂未盈利 万丰奥威 科阿韦拉州 镁铝合金锻造/2015 年前 1500 吨/来源:各公司公告,国金证券研究所 图表图表122122:近年零部件企业出海后近年零部件企业出海后墨西哥墨西哥自主建厂自主建厂 公司名称公司名称 墨西哥生产基地所在地墨西哥生产基地所在地 产品品类产品品类 投资金额投资金额 投产时间投产时间 产能产能(营收营收)岱美股份 科阿韦拉州 遮阳板/顶棚/2018 年收购/2025 年/嵘泰股份 新莱昂州 铝合金压铸 2.5 亿元 2017 年 一期:2022 年 2.8 亿收入 2.7 亿元 2024 年 二期:年均 2.9 亿收入 爱柯迪 瓜纳华托州 铝合金压铸 1.4 亿元 2016 年 2021 年 5700 万/2023 年 Q2 每年 3.5 亿 伯特利 科阿韦拉州 转向节/控制臂 3.5 亿元 2023 年底 预计回收期 6.13 年 转向机/控制臂/2024 年底/拓普集团 新莱昂州 内饰/底盘/热管理 13.6 亿元 2024 年/旭升集团 科阿韦拉州 压铸/挤压/锻造工 艺 18.8 亿元 2024 年 Q4/瑞可达 新莱昂州 新能源连接器 2000 万 2023 年 H2/银轮股份 新莱昂州 热管理产品 2.7 亿元 2023 年 预计:4.22 亿元 新泉股份 阿瓜斯卡连特斯州 内饰件 8600 万美元 2022 年/祥鑫科技 新莱昂州 精密金属加工 1.4 亿元 2022 年 H2/来源:各公司公告,国金证券研究所 墨西哥当地建厂可规避出口关税风险。2023 年 8 月 15 日,墨西哥总统签署关于修改一般进出口关税法行政命令,将钢材、橡胶、玻璃等 392 个海关编码的进口关税,调整为 5%。该法令于 2023 年 8 月 16 日生效,有效期至 2025年 7 月 31 日。据不完全统计(中、墨税则不完全对应),此次墨西哥政府调整的 392 个税号中与汽车产业相关的税号商品,2022 年中国对墨出口额达 19.62 亿美元。但此份增加进口关税的法令不适用于与墨西哥签订了贸易协定的国家和地区,倒逼国内零部件企业出海建厂,规避关税风险。图表图表123123:美墨加协定部分款项美墨加协定部分款项 图表图表124124:与墨西哥有自由贸易协定的国家与墨西哥有自由贸易协定的国家/地区地区 汽车原产地规则汽车原产地规则 美墨加协定款项美墨加协定款项 汽车区域价值含量比例 不低于 75%相关零部件区域价值含量 核心件不低于 75%,主件不低于 70%,辅件不低于 65%符合区域价值含量的零部件 种类 扩大了需符合区域价值含量的零部件范围,分别对乘用车、轻型卡车的核心件、主件和辅件,重型卡车的主件和辅件,以及其他机车的零部件中需要达到北美地区价值含量的零部件的 HS编码进行了逐一列表 钢铝产品购买含量 不低于 70%,未限定所涉及的钢铝产品的HS编码,成员国可在具体操作中给出钢铝产品的额外描述或修订 劳动价值含量 原产于北美地区的汽车必须达到 40%至45%的劳动价值含量 过渡期合规要求 在协定生效 5 年内,该车企总产量的不多于 10%可在报备后继续享受 62.5%的区域价值含量要求 自由贸易协定自由贸易协定 签订的对象国签订的对象国(或或组织组织)实施时间实施时间 北美自由贸易协定 美国、加拿大 1994 年 1 月 1 日 墨西哥-哥伦比亚自由贸易协定 哥伦比亚 2011 年 8 月 2 日 墨西哥-哥斯达黎加自由贸易协定 哥斯达黎加 1995 年 1 月 1 日 墨西哥-尼加拉瓜自由贸易协定 尼加拉瓜红 1998 年 7 月 1 日 墨西哥-智利自由贸易协定 智利 1999 年 8 月 1 日 墨西哥-欧盟自由贸易协定 欧洲联盟 2000 年 7 月 1 日 墨西哥-以色列自由贸易协定 以色列 2000 年 7 月 1 日 墨西哥-北三角自由贸易协定 萨尔瓦多、危地马拉、洪都拉斯 2000 年 3 月 14 日与萨尔瓦多、危地马拉,2001 年 6 月1 日与洪都拉斯 墨西哥-欧洲自由贸易协会自由贸易协定 挪威、冰岛、瑞士、卢森堡 2001 年 10 月 1 日 墨西哥-乌拉圭经济合作协定 乌拉圭 2004 年 7 月 15 日 墨西哥-日本自由贸易协定 日本 2005 年 4 月 1 日 墨西哥-秘鲁自由贸易协定 秘鲁 2012 年 2 月 1 日 跨太平洋伙伴全面进步协定 文莱、马来西亚、新加坡、澳大利亚、新西兰、越南等 11 国 2018 年 3 月 8 日签署协定 太平洋联盟自贸协定 哥伦比亚、智利、秘鲁 2015 年 7 月 20 日太平洋联盟框架协议正式生效口 来源:美墨加协定汽车原产地规则特征及启示、格隆汇,国金证券研究所 来源:美墨加协定汽车原产地规则特征及启示、格隆汇,国金证券研究所 经济性分析:考虑到关税影响,当地营业成本较国内出口低 10%左右。假设一般零部件企业成本结构为直接材料 67% 人工成本 20% 能源费用 5% 运输成本 4% 其他 4%。1)原材料:墨西哥原材料成本比国内高出 25%左右;2)人工制造:考虑到效率等因素,预计墨西哥人工制造成本比国内高约 20%;3)能源费用:燃油费用比国内高约 20%;水费高约220%;电费高约 100%;4)税费:墨西哥关税 0(中国约 27.5%),企业所得税 30%(中国 25%)。综合来看,不考虑关税,墨西哥生产成本比国内高 20%;考虑到关税等,墨西哥营业成本约比国内生产再出口低约 9%。因此墨西哥建厂是否盈利主要取决于公司降本控费能力。图表图表125125:墨西哥成本结构墨西哥成本结构 图表图表126126:零部件企业墨西哥生产基地毛利率情况零部件企业墨西哥生产基地毛利率情况 成本项目成本项目 墨西哥墨西哥 中国中国 税率成本 关税 满足相关条例可享受0 关税 约 27.5%增值税 16%企业所得税 30%人工成本 制造业平均工资(美元/h)4.2-4.9 2.8-4.5 用地成本 工业用地租金(美元/m2/月)4.5-7.7 2.3-4.0 能源成本 汽油(美元/L)1.42 1.22 柴油(美元/L)1.40 1.06 水费(美元/m3)1.85 0.57 工业用电(美元/kWh)0.12 0.06 工业天然气(美元/m3)0.34 0.51 项目项目 营业收入毛利营业收入毛利率率 税后静态税后静态投资回收投资回收期期(年年)税后内税后内部收益部收益率率 嵘泰股份:墨西哥汽车精密铝合金铸件二期扩产项目(2022 年 8 月再融资)31.36%7.4 15.19%立中集团:墨西哥立中年产 360 万只超轻量化铝合金车轮项目(2023 年 3 月再融资)17.94%9.97 12.88%爱柯迪:新能源汽车结构件及三电系统零部件生产基地(墨西哥瓜纳华托州)24.34%7.89 13.41%来源:Tetakawi,国金证券研究所 来源:爱柯迪定增说明书,国金证券研究所 敏感性分析:由于主机厂引导国内零部件企业出海建厂,主机厂海外预计将会给零部件企业产品一定价格优惠,从而弥补零部件企业海外生产基地的盈利能力。假设主机厂给到零部件企业的价格是国内的 1.2 倍,零部件企业墨西哥生产基地的费用率为 20%,对应零部件企业的净利率约为 5%。图表图表127127:零部件企业墨西哥生产基地净利率敏感性分析零部件企业墨西哥生产基地净利率敏感性分析 价格价格 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 销销 管管 研研 其他费用率其他费用率 15%-5.3%2.9%9.7.5 .4$.7(.51.84.77.39.7%-7.3%0.9%7.7.5.4.7&.5).82.75.37.7%-9.3%-1.1%5.7.5.4 .7$.5.80.73.35.7 %-10.3%-2.1%4.7.5.4.7#.5&.8).72.34.7%-12.3%-4.1%2.7%8.5.4.7!.5$.8.70.32.7$%-14.3%-6.1%0.7%6.5.4.7.5.8%.7(.30.7&%-16.3%-8.1%-1.3%4.5%9.4.7.5 .8#.7&.3(.7(%-18.3%-10.1%-3.3%2.5%7.4.7.5.8!.7$.3&.70%-20.3%-12.1%-5.3%0.5%5.4%9.7.5.8.7.3$.72%-22.3%-14.1%-7.3%-1.5%3.4%7.7.5.8.7 .3.74%-24.3%-16.1%-9.3%-3.5%1.4%5.7%9.5.8.7.3 .76%-26.3%-18.1%-11.3%-5.5%-0.6%3.7%7.5.8.7.3.78%-28.3%-20.1%-13.3%-7.5%-2.6%1.7%5.5%8.8.7.3.7%-30.3%-22.1%-15.3%-9.5%-4.6%-0.3%3.5%6.8%9.7.3.7%来源:国金证券研究所测算 2、东南亚:廉价劳动力吸引主机厂布局 以泰国为例,泰国是世界重要的汽车生产基地,年均整车生产能力近 200 万辆,占东南亚汽车市场的一半左右。汽车零部件行业 2022 年的出口总额达 1.31 万亿泰铢,同比增长 8.2%,约占 GDP 的 12.3%;为东盟中最高,同时在全球排名第 14 位,其中,汽车轮胎的出口额更是达到了全球第二。泰国汽车零部件行业的制造商数量超过 2,200 家,其中一级汽车供应商 700 家左右,同时,泰国汽车从业劳动力资源丰富,泰国汽车产业工人约占其劳动力人口的 10%。全球知名的汽车零部件供应商在泰国设立生产基地的包括博世、电装、麦格纳、大陆集团、采埃孚、爱信精机 图表图表128128:国内零部件厂商在泰国布局情况国内零部件厂商在泰国布局情况 来源:各公司公告,国金证券研究所 现状:国内已有部分零部件厂商在泰国进行布局,如华域汽车、奥特佳等。图表图表129129:国内零部件厂商在泰国生产基地建设情况国内零部件厂商在泰国生产基地建设情况 公司名称公司名称 泰国生产基地所在地泰国生产基地所在地 产品品类产品品类 投资金额(项目)投资金额(项目)是否投产是否投产 年产能(规划)年产能(规划)华域汽车 春武里府 汽车仪表板总成、中控台总成、座椅总成、方向盘总成、保险杠总成、摇窗机总成、发动机装配和门总成等/已经投产/均胜电子 北柳府 汽车安全系统/已经投产/奥特佳 罗勇府 空调类/已经投产/三花智控 罗勇府 换热器 拟投资 10200 万元于三花泰国换热器生产基地项目 未投产 120 万台换热器产品 盾安环境 罗勇府 金属材料;截止阀、电子膨胀阀、排水泵、电磁阀、单向阀、压缩机、机电液压控制泵及其他机电液压控制元器件/已经投产/恒帅股份 大城府 门类电机、充电门执行器、隐形门把手执行器、洗涤泵 恒帅泰国拟出资 12,825.00万泰铢购买面积为 30 莱(折合约 72 亩)未投产 门类电机 300 万件、充电门执行器130 万件、隐形门把手执行器 130 万件、洗涤泵 300 万件 来源:各公司公告,国金证券研究所 经济性分析:东南亚人工成本低 企业所得税率低,营业成本比国内较低。假设一般零部件企业成本结构为直接材料 67% 人工成本 20% 能源费用 5% 运输成本 4% 其他 4%。1)原材料:东南亚原材料成本比国内高出 15%左右。2)人工制造:考虑到效率等因素,预计东南亚人工制造成本比国内低约 20%。3)能源费用:燃油费用比国内低约 20%;水费低约 30%;电费高约 158%。4)税费:企业所得税 20%(中国 25%)。综合来看,不考虑税费等,东南亚生产成本比国内高约 5%;考虑到税费等,东南亚营业成本比国内低约 2%。图表图表130130:泰国成本结构泰国成本结构 成本项目成本项目 东南亚(以泰国为例)东南亚(以泰国为例)中国中国 税率成本 关税(出口美国)关税 2.5% 0.125%港口维护费 0.346%货物处理费 约 27.5%关税(出口泰国)0 0 增值税 7%企业所得税 20%人工成本 制造业平均工资(美元/h)2.24 2.8-4.5 用地成本 工业用地租金(美元/m2/月)5 2.3-4.0 能源成本 汽油(美元/L)1.28 1.22 柴油(美元/L)0.86 1.06 水费(美元/m3)0.29-0.43 0.57 工业用电(美元/kWh)0.14-0.17 0.06 工业天然气(美元/m3)0.43 0.51 来源:CHYIELD 初禾源投资视野,国金证券研究所 敏感性分析:与墨西哥和中国相比,东南亚地区的人工制造成本较低,增值税和所得税较低,可以更好的消化原材料成本高带来的影响。因此,对于国内零部件企业而言,前往东南亚生产配套的成本优势较墨西哥明显,基本不需要主机厂额外的价格优惠政策。假设主机厂给到零部件企业的价格和国内相当,零部件企业泰国生产基地的费用率为 17%,对应零部件企业的净利率约为 4%。图表图表131131:零部件企业东南亚生产基地净利率敏感性分析零部件企业东南亚生产基地净利率敏感性分析 价格价格 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 销销 管管 研研 其他费用率其他费用率 15%6.0.1.1$.1(.52.25.58.4A.0C.3E.3%4.0.1.1.1&.50.23.56.49.0A.3C.3%2.0%9.1.1 .1$.5(.21.54.47.09.3A.3 %0.9%8.1.1.1#.5.20.53.46.08.3.3%-1.1%6.1.1.1!.5%.2(.51.44.06.38.3$%-3.1%4.1.1.1.5#.2&.5).42.04.36.3&%-5.1%2.1%8.1.1.5!.2$.5.40.02.34.3(%-7.1%0.1%6.1.1.5.2.5%.4(.00.32.30%-9.1%-1.9%4.1%9.1.5.2 .5#.4&.0(.30.32%-11.1%-3.9%2.1%7.1.5.2.5!.4$.0&.3(.34%-13.1%-5.9%0.1%5.1%9.5.2.5.4.0$.3&.36%-15.1%-7.9%-1.9%3.1%7.5.2.5.4 .0.3$.38%-17.1%-9.9%-3.9%1.1%5.5%9.2.5.4.0 .3.3%-19.1%-11.9%-5.9%-0.9%3.5%7.2.5.4.0.3 .3%来源:国金证券研究所测算 3、东欧:汽车产业薄弱,新车及新能源渗透率低,就近配套优势明显 东欧汽车市场产业薄弱、准入门槛较低、新能源汽车市场处于发展初期:1)东欧地区汽车产业薄弱:波兰和匈牙利汽车产业薄弱:自苏联解体以来,波兰和匈牙利的汽车工业发展相对较慢,没有形成强大的本土汽车品牌。这两个国家的汽车市场主要依赖于欧美日韩等国家的汽车进口。虽然波兰和匈牙利有一些汽车制造厂和装配厂,但规模相对较小,生产的车型多为低端产品;2)东欧市场准入门槛相对较低:波兰和匈牙利的汽车市场准入门槛相对较低。除了一些必要的安全和环保要求外,这两个国家的汽车市场没有太多的进口限制和认证要求。这使得外国汽车制造商相对容易进入这些市场,并在当地销售其产品;3)东欧地区,波兰和匈牙利整体经济发展相对落后:与西欧相比,波兰和匈牙利的整体经济发展水平较低。这导致了人均收入较低,消费能力相对较弱。在此情况下,新能源汽车市场的发展相对较慢。虽然波兰和匈牙利政府也在鼓励新能源汽车的发展,并提供一些补贴和优惠政策,但由于市场规模相对较小,新能源汽车在这些国家的普及程度仍然较低。总体来看,在波兰,欧美日韩品牌仍然是主导力量,如大众、福特、斯柯达、雷诺等。这些品牌在波兰市场有着广泛的销售渠道和消费者基础。此外,波兰也有一些本土汽车制造商,如 FSO 和 Arrinera Automotive,但规模相对较小。匈牙利的汽车市场也以欧美日韩品牌为主导,如奥迪、梅赛德斯-奔驰、宝马、雪铁龙等。这些品牌在匈牙利市场享有很高的声誉,并且拥有广泛的经销网络和市场份额。然而,中国品牌在波兰和匈牙利的汽车市场中也有一定的存在和增长。例如,中国品牌吉利和奇瑞在波兰市场有一定的市场份额,并且逐渐提升其产品质量和技术水平。在匈牙利,中国品牌奇瑞和哈弗也在市场上取得了一定的成功。图表图表132132:国内零部件厂商及车企在波兰与匈牙利国内零部件厂商及车企在波兰与匈牙利生产基地建设情况生产基地建设情况 公司名称公司名称 东欧生产基地所在地东欧生产基地所在地 产品品类产品品类 投资金额投资金额 投产时间投产时间 产能产能(营收营收)配套客户配套客户 福耀玻璃 波兰拉多姆市、匈牙利塞格德市 汽车用玻璃制品生产和销售 1.2 亿/4.5 亿欧元 2014/2017/现代、通用、雷诺、大众、奥迪、福特、GAZ 均胜电子 波兰斯拉维亚地区、匈牙利基兰基亚县 汽车安全系统(安全气囊、安全带、方向盘、机加工、仪表盘和控制模块等)/GAZ、Sollers 伏尔加、日产 华域汽车 匈牙利基兰基亚县 汽车内饰、轻量化铸铝、油箱系统、汽车电子/吉利、通用、大众、福特 亚普汽车(华域汽车参股)匈牙利基兰基亚县 燃油处理与蒸发系统零部件/Peugeot、Stellantis、三菱汽车、大众、奥迪、斯柯达、雪铁龙 宁波继峰 匈牙利基兰基亚县 座椅零部件、内饰零部件 1.5 亿欧元 2013/大众、奥迪 上海贝尔 波兰斯拉维亚地区 汽车座椅和座椅组件/大众、奥迪、宝马、奔驰、福特、雪铁龙 上汽集团 匈牙利基兰基亚县 发动机和变速器零部件/上汽大众、上汽通用、上汽荣威、上汽名爵 来源:marklines,国金证券研究所 经济性分析:假设一般零部件企业成本结构为直接材料 67% 人工成本 20% 能源费用 5% 运输成本 4% 其他 4%。1)原材料:受战争影响,波兰和匈牙利原材料价格上涨,原材料成本比国内高约 10-15%。2)人工制造:波兰和匈牙利人工制造成本比国内高约 53%。3)能源费用:燃油费用比国内高约 13%;水费高约 251%;电费高约 83%。4)税费:企业所得税 19%/9%(中国 25%)。综合来看,不考虑税费等,波兰和匈牙利生产成本比国内高约 39.8%。考虑税费,东欧营业成本比国内约高 15%。图表图表133133:波兰波兰工厂成本结构工厂成本结构 成本项目成本项目 波兰工厂波兰工厂 中国中国 税率成本 关税 0 从 2024 年 1 月 1 日起,如果电动汽车等出口产品的欧盟或英国零部件比例低于 45%(电池低于 60%),将征收 10%的关税(可能会被推迟)增值税 23%企业所得税 19%人工成本 制造业平均工资(美元/h)10 6.5 用地成本 工业用地租金(美元/m2/月)3.5-5 2.3-4.0 能源成本 汽油(美元/L)1.2-1.4 1.22 柴油(美元/L)1.1-1.3 1.06 水费(美元/m3)1-2 0.57 工业用电(美元/kWh)0.1-0.15 0.06 工业天然气(美元/m3)0.2-0.3 0.51 来源:商务部,欧盟理事会统计局,各国政府官网,国金证券研究所 图表图表134134:匈牙利匈牙利工厂成本结构工厂成本结构 成本项目成本项目 匈牙利工厂匈牙利工厂 中国中国 税率成本 关税 0 从 2024 年 1 月 1 日起,如果电动汽车等出口产品的欧盟或英国零部件比例低于 45%(电池低于 60%),将征收 10%的关税(可能会被推迟)增值税 27%企业所得税 9%人工成本 制造业平均工资(美元/h)8 6.5 用地成本 工业用地租金(美元/m2/月)4.5-6 2.3-4.0 能源成本 汽油(美元/L)1.4-1.6 1.22 柴油(美元/L)1.3-1.5 1.06 水费(美元/m3)1-3 0.57 工业用电(美元/kWh)0.1-0.15 0.06 工业天然气(美元/m3)0.3-0.4 0.51 来源:商务部,欧盟理事会统计局,各国政府官网,国金证券研究所 敏感性分析:与国内和墨西哥相比,波兰和匈牙利地区的人工制造成本和原材料成本都较高。相对于国内零部件企业而言,前往东欧生产配套的成本优势并不明显,因此东欧多为国内零部件企业搬迁工厂的选择。此前,国内零部件企业通过收购,在高成本地区如美国、德国等国家进行生产,为了降低成本,因此近几年国内零部件企业大多数选择关闭高成本地区的成本,或者将工厂迁往成本比美国低的东欧国家。假设主机厂给到零部件企业的价格为国内的 1.4 倍,零部件企业东欧生产基地的费用率为 20%,对应零部件企业的净利率约为 4.8%。图表图表135135:零部件企业东欧生产基地净利率敏感性分析零部件企业东欧生产基地净利率敏感性分析 价格价格 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 销销 管管 研研 其他费用率其他费用率 15%-20.2%-10.6%-2.7%4.0%9.8.8.2#.0&.5).52.3%-22.2%-12.6%-4.7%2.0%7.8.8.2!.0$.5.50.3%-24.2%-14.6%-6.7%0.0%5.8.8.2.0.5%.5(.3 %-25.2%-15.6%-7.7%-1.0%4.8%9.8.2.0!.5$.5.3%-27.2%-17.6%-9.7%-3.0%2.8%7.8.2.0.5.5%.3$%-29.2%-19.6%-11.7%-5.0%0.8%5.8.2.0.5 .5#.3&%-31.2%-21.6%-13.7%-7.0%-1.2%3.8%8.2.0.5.5!.3(%-33.2%-23.6%-15.7%-9.0%-3.2%1.8%6.2.0.5.5.30%-35.2%-25.6%-17.7%-11.0%-5.2%-0.2%4.2%8.0.5.5.32%-37.2%-27.6%-19.7%-13.0%-7.2%-2.2%2.2%6.0%9.5.5.34%-39.2%-29.6%-21.7%-15.0%-9.2%-4.2%0.2%4.0%7.5.5.36%-41.2%-31.6%-23.7%-17.0%-11.2%-6.2%-1.8%2.0%5.5%8.5.38%-43.2%-33.6%-25.7%-19.0%-13.2%-8.2%-3.8%0.0%3.5%6.5%9.3%-45.2%-35.6%-27.7%-21.0%-15.2%-10.2%-5.8%-2.0%1.5%4.5%7.3%来源:国金证券研究所测算

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    敬请参阅最后一页特别声明 1 伴随自主汽车工业取得突破性进展,我国已成为全球最大的单一汽车市场,并孕育了一批优质的汽车整车和零部件企业,在深耕国内市场的同时也在持续推进海外扩张。至 2023 年,中.

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     行 业 研 究 2024.01.18 1 敬请关注文后特别声明与免责条款 汽 车 行 业 专 题 报 告 汽车出口专题报告一:俄罗斯供需再平衡,自主品牌受益明确 分析师 文姬 登记编号:S122052.

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    免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。1 证券研究报告 汽车汽车 机器人系列六:怎么看触觉传感器机器人系列六:怎么看触觉传感器 华泰研究华泰研究 汽车汽车 增持增持 (维持维持. 

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  • 中国信通院:汽车数据发展研究报告(2023)(59页).pdf

    1 I 版 权 声 明 本报告版权属于 CCSA TC601 大数据技术标准推进委员会,并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的,应注明“来源:CCSA TC601 大数据技术标准推进委员会”。违反上述声明者,将追究其相关法律责任。II 前 言 近年来,汽车行业数字化程度不断提升,正在由传统硬件制造向“电动化、智能化、网联化”方向转变。“十四五”时期,随着人工智能、大数据等基础技术的渗透应用,汽车产业数据治理、应用及服务能力将加速成熟,并孕育产生庞大市场需求。近年来,我国汽车数据迎来快速发展,但汽车企业数据能力参差不齐、数据能力体系建设缺乏规范指导、数据安全合规与应用难以平衡等问题依旧突出。为促进数据要素与汽车产业深度融合,推进汽车数据优秀实践经验和共性知识的积累推广,CCSA TC601 汽车数据工作组编制了汽车数据发展研究报告(2023)。报告对汽车数据产业发展现状、产业整体视图、相关政策法规、能力体系建设进行了系统梳理和深入调研,汇集了汽车数据产业发展典型实践和经验做法,研判了汽车数据产业发展关键趋势,总结机遇和挑战,并为下一步建设发展提供参考建议。本报告提出了汽车数据能力体系建设的整体视图,展示了汽车数据发展创新中的典型实践,研判了汽车数据在新时代的主要发展趋势,总结了汽车数据面临的机遇挑战并给出建议,旨在为汽车行业数字化中的数据发展提供参考和指导。由于时间仓促,水平所限,本报告仍有不足之处,欢迎联系 交流探讨。III 编 制 单 位 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所、中国第一汽车集团有限公司、广州汽车集团股份有限公司、广州小鹏汽车科技有限公司、赛力斯集团股份有限公司、吉利汽车研究院(宁波)有限公司、一汽-大众汽车有限公司、北京罗克维尔斯科技有限公司、广州汽车集团乘用车有限公司、广汽埃安新能源汽车股份有限公司、广汽集团汽车工程研究院、广东行致互联科技有限公司、广汽丰田汽车有限公司、大圣科技股份有限公司、广州汽车集团商贸有限公司、广州祺宸科技有限公司、华为云计算技术有限公司、腾讯云计算(北京)有限责任公司、北京菱云科技有限公司、联通智网科技股份有限公司、瓴羊智能科技有限公司、思特沃克软件技术有限公司、杭州趣链科技有限公司、中电金信软件有限公司、北京科杰科技有限公司、北京数安行科技有限公司、国汽智图(北京)科技有限公司、浙江数新网络有限公司、湖北数据集团有限公司、杭州比智科技有限公司、上海零数众合信息科技有限公司、海南数造科技有限公司、北京精益价值科技有限公司、合肥市智能网联汽车创新中心、北京火山引擎科技有限公司、杭州云之重器科技有限公司。(排名不分先后)IV 编 制 专 家 刘宾、姜春宇、蒋汉卿、许明月、刘年强、陈智宏、王潼、姜雅君、刘纪陇、王思涵、杨力、尹雷、孙涵蕊、姜鹏、徐聪颖、谢俊超、刁榕辉、孔繁健、谢宇政、万海涛、邓卫华、冯韬、黄敬、刘恺、邱剑辉、梁鹏程、刘海成、陈湛、李博、郭佳、张昆、黄超、杨华卫、陈红、安志远、陈德江、李骁、王增鑫、蔡洁、方婷婷、邢栋、夏世纪、张一剑、冉熙、杜啸争、王笑非、郭振强、朱建勇、刘玉红、张珣、狄凌、王翠丰、张云青、董志威、海胜、周佳乐、范艺萌、兰春嘉、杨珍、史凯、鲍立飞、李家振、胡坚耀、汪勋绩、邬亚林、孙昕。(排名不分先后)V 目 录 一、汽车数据发展现状.1 1.1 汽车数据发展背景及范围.1 1.2 全球汽车数据发展现状.5 1.3 我国汽车数据发展现状.7 二、汽车数据能力体系.9 2.1 汽车数据能力体系整体视图.9 2.2 汽车数据平台体系.11 2.3 汽车数据治理体系.13 2.4 汽车数据应用体系.17 2.5 汽车数据流转体系.19 2.6 汽车数据安全与合规体系.23 三、汽车数据典型实践.28 3.1 数据平台建设类.28 3.2 数据资产管理类.31 3.3 数据安全合规类.33 3.4 行业数据应用类.34 3.5 数据流转运营类.38 四、汽车数据发展趋势.40 4.1 构建统一互通的汽车数据基础设施.40 4.2 汽车数据治理和运营能力全面提升.41 VI 4.3 汽车数据要素化驱动价值释放.44 4.4 技术与制度协同助力汽车数据安全合规.45 4.5 数据全方位赋能汽车行业数字化转型.47 4.6 基于数据的汽车行业大模型加速涌现.48 五、总结与展望.50 5.1 机遇与挑战.50 5.2 发展建议.51 1 一、汽车数据发展现状 1.1 汽车数据发展背景及范围汽车数据发展背景及范围 1.1.1 数据驱动汽车行业高质量发展数据驱动汽车行业高质量发展 近年来,汽车行业数字化程度不断提升,正在由传统硬件制造向以“电动化、智能化、网联化、共享化”为特征的新型移动出行终端转变。汽车与电子、通信、交通、软件等产业加速融合,带来爆发式的数据增长。据公开数据统计,每辆智能网联汽车每隔几秒钟就会产生超过 150个参数,每个小时生成 5G-250G 数据,每天将收集多达 10TB 的数据,要对这巨量数据进行传输、存储、处理都存在着巨大挑战。与此同时,云计算、物联网、人工智能、区块链、5G 等新一代信息技术正加速向汽车行业渗透,随之而来的数据环境也呈现出多样化、复杂化、个性化等特征,大量文本、图片、视频等非结构化数据被产生、存储和使用。在智慧交通的场景中,各类传感设备采集的数据逐渐从单一内部的小数据形态向多元动态的大数据形态发展,产生的海量数据蕴藏了巨大价值,对于汽车行业数字化转型意义重大。数据是实现汽车智能化和网联化的基础要素。数据是实现汽车智能化和网联化的基础要素。通过收集、处理和分析各类传感器采集到的环境信息、用户行为信息以及其他来源(如地图服务商)提供的信息,智能网联汽车可以实现对周围环境和自身状态的感知,并根据预设或学习算法进行自主决策和控制。此外,数据也是促进产业创新和协同发展的重要资源。通过对海量数据进行挖掘和利用,可以为产品设计、服务创新以及跨领域融合提供支撑,并为用户提供更加个性化和高效便捷的出行体验。数据赋能汽车行业数字化转型。数据赋能汽车行业数字化转型。一是驱动汽车技术创新与产品能力提升。通过汽车数据进行价值挖掘与持续反馈,可以优化车辆的自主驾 2 驶、智能导航、安全驾驶等功能,实现与用户及外部环境的实时交互,从而提高驾驶的舒适性和安全性,提供更高效、更安全的交通服务。二是通过降本增效为汽车制造产业带来显性价值提升。数据要素贯穿了汽车设计、研发、制造、质检、物流、销售、运维等全生命周期的各个环节,通过数据采集、分析和预测,能够优化设计周期、生产计划、制造过程、库存管理、供应链协同与客户管理,提高生产效率、质量与供应链水平,降低管理成本。三是提升汽车行业市场化服务能力。新一代汽车消费者不再只关注车辆本身,对于汽车改装、专业维修、配件推荐等多元化的服务需求将越来越大,通过分析用户行为、习惯和需求,车企可以更好地了解用户需求,有助于预测市场趋势、调整销售策略,同时支持个性化的维修和维护服务,助力拓展市场空间。汽车数据要素市场蓬勃发展。汽车数据要素市场蓬勃发展。汽车行业上下游链条长、参与主体多、规模化程度高,数据资源类型多、总量大、范围广,是我国数据要素市场建设的重要组成部分,具有数据要素创新、场景应用、示范、标杆效应。汽车产业链的不同环节,包括研发、验证测试、销售、售后等,都存在以数据赋能发展的需求。当前,新兴数字化技术与汽车产业的加速融合,汽车的用户需求、产品形态和产业价值链正在发生巨大变化。汽车产业从造车到用车构造出一条传统服务价值链,链条上每个环节持续产生数据,数据附加值随着数字化的深入而持续增长并实现拓展,构建出新的数据赋能价值链。构建面向汽车行业数据要素流转、交易的统一大市场,有助于释放汽车数据要素价值,推动汽车行业高质量发展。1.1.2 汽车数据定义及内涵汽车数据定义及内涵 汽车数据作为一项新兴产业,相关概念落地时间较短,其内涵及范围正在发展过程中逐步形成。从定义来看,目前我国已出台了多项指导 3 文件及国家标准,对汽车数据概念进行了明确。2021 年 7 月,国家互联网信息办公室等部门联合印发汽车数据安全管理若干规定(试行)(以下简称若干规定),指出“本规定所称汽车数据,包括汽车设计、汽车设计、生产、销售、使用、运维等过程中的涉及个人信息数据和重要数据生产、销售、使用、运维等过程中的涉及个人信息数据和重要数据”,并对个人信息、敏感个人信息和重要数据进行了解释和定义,其中个人信息是指以电子或者其他方式记录的与已识别或者可识别的车主、驾驶人、乘车人、车外人员等有关的各种信息,不包括匿名化处理后的信息。国家标准 GB/T 41871-2022信息安全技术 汽车数据处理安全要求沿用了这一定义,规定了汽车数据处理者对汽车数据进行收集、传输等处理活动的通用安全要求、车外数据安全要求、座舱数据安全要求和管理安全要求。根据上述汽车数据定义,其范围覆盖了与汽车相关的各类业务活动所产生或关联的数据,包括“车”“路”“云”“网”“图”等各类数据。为保证与国内现有政策标准的一致性与连贯性,本报告中涉及的汽车数据沿用上述定义及内涵,从汽车设计、生产、销售、使用、运维等过程中涉及的个人信息数据和重要数据出发,聚焦数据采集、传输、存储、治理、分析、应用、安全和合规等方面,推动汽车数据相关研究。1.1.3 汽车数据分类及范围汽车数据分类及范围 随着技术的进步和市场的需求,汽车行业正在经历一个前所未有的数据量增长期。一是数据来源和类型多样化。一是数据来源和类型多样化。智能网联汽车的数据来源丰富多样,包括车辆状态的实时监测数据、用户与车载系统的互动信息,以及车与车、车与基础设施之间的通信数据。这些数据从车载传感器的物理参数到用户界面的行为习惯,再到车联网的动态交互,共同构成了一个覆盖车辆运行、驾驶行为以及车辆健康状态的全方位数据集合,为智能驾驶和个性化服务提供了基础。4 二是数据分类明细化。二是数据分类明细化。汽车数据的细分是理解和应用这些数据的关键,目前大体上可以分为三类:记录车辆的机械和电子系统操作情况的操作数据,如发动机转速、油门位置、刹车使用等。它们对于确保车辆性能和安全至关重要;反映驾驶员的使用习惯和驾驶风格的行为数据,如加速和刹车模式、转向习惯、速度偏好等。这些数据有助于个性化用户体验并可以提高驾驶安全;以及从车辆的外部传感器收集的环境数据,包括道路类型、交通状况、气象条件等。这类数据对于自动驾驶系统至关重要,能够帮助系统做出更准确的决策。2022 年 3 月 7 日,工信部印发车联网网络安全和数据安全标准体系建设指南(以下简称建设指南),其中提出要制定智能网联汽车数据通用要求,该标准草案中根据主权边界和来源,将汽车数据分为车辆数据、个人数据及车外环境数据,涵盖了数据的采集、传输、存储、使用、共享、销毁等全过程,具体如下表所示。表表 1 智能网联汽车数据通用要求智能网联汽车数据通用要求规定的数据范围规定的数据范围 大类大类 小类小类 数据范围数据范围 车辆数据 车辆基础数据 车型型号、生产企业、品牌、VIN、发动机号、电池编码、软硬件版本号、车牌、颜色、尺寸等车辆特性数据 车辆运行数据 车身系统、动力系统、电气系统、舒适系统等车辆运行状态参数 感知决策数据 车辆行驶控制、灯光控制、环境感知融合算法等指令数据 应用服务数据 出行辅助数据(如天气预报、交通拥堵、导航等)、影音娱乐数据(收音机、新闻等)及生活服务数据(日程提醒、停车场推送)等 个人数据 个人身份数据 用户身份证号、电话号、住址等身份信息,用户网络身份标识信息及个人面部特征、指纹、虹膜、声纹等生物识别信息等 5 用户服务隐私数据 用户使用习惯数据、个人通话数据、车内音视频数据、用户财产信息及用户监测数据等 车外环境数据 环境感知数据 通过摄像头、雷达等传感器从汽车外部环境采集的道路、建筑、地形、基础设施数据等 V2X数据 实时道路交通信号及监控数据、车路协同数据等 位置信息数据 卫星定位数据、惯性定位数据、差分定位数据等 1.2 全球汽车数据发展现状全球汽车数据发展现状 1.2.1 全球汽车数据政策发展现状全球汽车数据政策发展现状 欧洲围绕汽车数据领域开展全方位布局,率先探索数据伦理、数据欧洲围绕汽车数据领域开展全方位布局,率先探索数据伦理、数据安全、数据监管等专项政策,从法律层面为使用个人信息的企业提供保安全、数据监管等专项政策,从法律层面为使用个人信息的企业提供保障。障。2018 年 5 月,欧盟出台了通用数据保护条例(GDPR),成为全球个人数据安全立法中极具标志性的一部法案,其中对于欧盟内智能网联汽车产品的个人数据安全具有直接约束力。2021 年 3 月,欧洲数据保护委员会最终通过了关于在联网车辆和出行相关应用程序中处理个人数据的 1/20201 准则,明确智能网联汽车数据应被视为个人数据,必须按照数据保护原则进行处理。2022 年 2 月,欧盟委员会公布了数据法案草案,旨在为非个人数据的利用,涵盖各种智能设备、自动化生产线、自动驾驶汽车等所产生的数据,提供公平的访问和共享框架。美国在平衡自动驾驶创新与安全的基础上,着重加强数据开放与技美国在平衡自动驾驶创新与安全的基础上,着重加强数据开放与技术创新,监管力度整体较弱。术创新,监管力度整体较弱。美国自 2013 年起先后发布美国自动驾驶汽车政策指南 联邦自动驾驶汽车政策 自动驾驶汽车立法大纲自动驾驶汽车综合计划等战略规划,为美国顺利开展自动驾驶汽车的创新、研发、测试以及安全部署提供重要支持。在监管方面,美国联邦层面尚未正式出台自动驾驶的监管法案,而是由各州法律进行分别监管。其中,加利福尼亚州在 2018 年颁布了加州消费者隐私法 6 (CCPA),通过检查联网汽车正在收集的个人数据库、数据存储时间以及共享内容,以进一步规范汽车制造商对车主个人信息与隐私数据的采集和处理行为,加州隐私保护局于2023年根据CCPA启动首个有关联网车辆和数据隐私的案件。1.2.2 全球主要厂商汽车数据发展全球主要厂商汽车数据发展情况情况 近年来,全球范围内各大汽车厂商高度重视基于数据的企业数字化、智能化发展,头部车企均已围绕汽车数据开展系列工作,强化数据能力建设,提升数据安全合规水平,拓展数据应用场景深化数据应用能力。欧美地区,欧美地区,2023 年 5 月,奔驰对外正式发布其汽车软件系统 MB.OS 的架构体系和计划,通过建设跨车型智能车辆功能集成平台,对奔驰所有车型采用统一的系统架构,确保智能汽车所有通信数据打通,打通软件定义汽车的底层,其既包括了用户交互的操作系统概念,也包括了奔驰汽车从芯片到云端架构数字化的概念。宝马于 2016 年启动数字化战略,将数字化渗透至研发、制造、车机端数字化体验以及包含无数接触点的客户旅程之中,以数据驱动研发,建立了客户数据平台(CDP),在合规前提下建立整合管理客户数据,并通过数据分析,各个业务运营部门能够更加理解客户需求,使服务更加个性化和智能化,提供全新的人机交互体验。2021 年 3 月,大众汽车发布 ACCELERATE(加速)战略,围绕“品牌价值”、“可扩展平台”和“有价值的企业”三大战略性价值要素加速转型,通过建立以数据为基础的全新商业模式,致力于降低个人出行门槛,为用户提供极具吸引力的服务组合包,通过全面互联化的车辆,用户对于新功能的感受也可以直接反馈给大众汽车。亚洲地区,亚洲地区,2023 年 9 月,丰田与移动数据平台供应商 CARUSO 宣布合作,共同优化互联汽车数据,以实现创新的车队管理解决方案,通 7 过利用丰田汽车生成的远程信息处理数据,有效解决车内数据的复杂性。此外,丰田的MSPF(移动出行服务平台)将利用亚马逊AWS全球基础设施的可靠性、可扩展性以及 AWS 专业服务的开发专业知识,使丰田汽车能够从联网的车辆中收集数据,并将其应用于车辆的设计和开发、新的情境服务,如汽车共享、乘车共享、全方位服务租赁,以及主动的车辆维护通知、基于驾驶行为的保险服务等。现代汽车利用数据驱动的营销策略来实现更精准的广告定位。通过分析消费者数据和行为模式,了解消费者的兴趣爱好、购买意向和需求,根据具体情况和目标受众的特点,制定合理的媒体投放策略,从而推广给最具潜力的目标受众。2023 年 3 月,本田正式发布“智导互联 Honda CONNECT 4.0”,通过大数据和人工智能分析,从“周围环境监测”、“车内乘员守护”和“车辆状态诊断”三个维度,实现“提前感知,预先守护,让驾驶远离危险”的安全安心的驾驶体验。1.3 我国汽车数据发展现状我国汽车数据发展现状 1.3.1 我国汽车数据政策发展现状我国汽车数据政策发展现状 当前我国在汽车数据领域重点关注数据安全与合规治理,在法律法当前我国在汽车数据领域重点关注数据安全与合规治理,在法律法规层面已经出台了一系列相关文件。一方面,规层面已经出台了一系列相关文件。一方面,我国已经制定并开始实施中华人民共和国网络安全法(以下简称网安法)中华人民共和国数据安全法(以下简称数安法)以及中华人民共和国个人信息保护法(以下简称个保法)等数据保护领域的重要法律。另一方面,另一方面,汽车数据行业相关主管部门也在不断加强监管和保护,2021 年 7 月,国国家网信办家网信办发布若干规定,首次清晰定义了“汽车数据”等术语。同年 8 月,工信部工信部发布关于加强智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见,明确企业应当建立健全汽车数据安全管理制度,建立数据资 8 产管理台账,实施数据分类分级管理。9 月,工信部工信部发布关于加强车联网网络安全和数据安全工作的通知,提出要按照车联网网络安全和数据安全相关标准要求,加强汽车、网络、平台、数据等安全保护,监测、防范、及时处置网络安全风险和威胁,确保数据处于有效保护和合法利用状态,保障车联网安全稳定运行。1.3.2 我国我国主要厂商汽车数据发展现状主要厂商汽车数据发展现状 国内主要汽车厂商对于汽车数据重要性的认识也在不断深化,以一汽、上汽、广汽等国有企业国有企业为代表,和吉利、比亚迪、长城等民营企业民营企业为代表的众多车企均已开展汽车数据相关布局,以数据驱动企业数字化转型。一汽集团数字化转型过程中,将业务流程驱动转变为数据驱动,通过数据价值驱动流程的设计和部署,使数据业务流程驱动组织,进行数字化管理通过企业管理体系的运用和调整,实现业务结构变革。上汽集团着眼于以数据赋能业务开展创新探索,自主研发的“斑马”车联网系统已搭载在多个合资品牌的主流车型上,实现了数据的实时在线;移动出行服务平台、新能源分时租赁、汽车生活服务、企业租车等业务,依托上汽人工智能数据平台,不断丰富产品功能,提升服务体验。广汽集团在集团层面设立数字化部,在负责保障集团运行的系统建设与信息安全的同时,专门推动数字化转型,包括规划审批、预算编制、集团事务,以及与各业务公司的协调沟通。通过打造大数据平台和运营平台,实现营销个性化、大供应链智能化、产品开发协同化、管控透明化,建成全价值链的智能运营体系。吉利集团确立“夯实基础业务云化业务智能化赋能业务创新”的四阶段数字化转型战略,通过逐步完善集团数据和 AI中台,构建起协同高效的数字化运营体系。9 二、汽车数据能力体系 当前汽车行业竞争加剧,从生产驱动向客户驱动在转变,数据能力成为车企经营客户、优化生产、整合供应链的核心竞争力,部分车企已经取得先机,建立了较好的能力体系,然而大多数车企数据能力建设刚刚开始,面临诸多挑战。行业方法论缺失,平台选型和建设起步晚、数据治理路径漫长、数据和业务融合难、生态体系数据流转问题多、数据安全保护意识差。为指导车企建设体系化的数据能力,形成清晰的建设路径,中国信通院云大所联合多家车企及相关企业,经过长期调研和总结,深入分析汽车数据的范围、分布情况及涉及的相关参与方,提出了汽车数据能力体系。图图 1 汽车数据范围、分布及相关方汽车数据范围、分布及相关方 2.1 汽车数据能力体系整体视图汽车数据能力体系整体视图 汽车数据能力体系整体视图覆盖了数据的采集、治理、分析、应用、流转和安全等各个方面,主要由数据平台、数据治理、数据流转、数据应用、数据安全与合规几部分共同组成,旨在实现数据在汽车行业中的 10 全面管理、高效利用、安全合规和价值释放,赋能汽车行业全方位数字化发展。汽车数据能力体系整体视图如下所示:图图 2 汽车数据能力体系整体视图汽车数据能力体系整体视图 汽车数据平台体系:汽车数据平台体系:平台建设是汽车数据管理及应用的基础,有利于汽车数据采集的规范化、标准化和专业化,通过构建各项工具、能力和服务,打造企业数据价值生产的中枢平台,弥合数据供需鸿沟,使数据能够驱动汽车企业提升经营效率、实现业务价值。汽车数据治理体系:汽车数据治理体系:数据治理是汽车行业开展数据工作的前提,应着眼于满足对内规划数字化顶层设计,做好数据标准化、质量管理建设,发挥数据资产价值,对外满足客户业务需求、运营辅助决策等方面。通过数据治理提高数据质量、保障数据安全、推进数据共享,让汽车数据真实、可用、好用,建立完整的数据生态。汽车数据应用体系:汽车数据应用体系:数据应用服务于汽车全生命周期中的各项业务需求,车企通过利用大数据分析挖掘有价值的信息,为决策提供更好的支持。例如研发设计部门利用生产数据来优化生产流程、提高制造效率,并监控质量控制;销售和市场部门运用市场调研和消费者行为数据,制定精准的营销策略。汽车数据流转体系:汽车数据流转体系:流转共享是释放汽车数据要素价值的关键,需要构建跨主体数据流转信任机制,实现数据的确权、共享、交易和应用,11 推动数据在汽车行业内以及在跨行业中的可信流转,打通车企、第三方平台、运输企业等主体间的数据壁垒。汽车数据安全与合规体系:汽车数据安全与合规体系:汽车数据安全合规不仅关系到个人隐私保护、企业权益的维护,还直接影响到行业健康发展和国家安全。这涉及确保数据在其整个生命周期内处于有效保护和合法利用的状态,并具备保障数据持续安全与合规状态的能力。2.2 汽车数据平台体系汽车数据平台体系 随着智能网联汽车数量的快速提升,车联网数据也迎来爆发式增长。面对不断膨胀的数据,需要通过数据平台建设,实现高效的数据分析,并提取挖掘数据中的关键信息,为其他的研发、生产、销售等部门提供数据支持,满足快速变化的业务需求。2.2.1 汽车数据平台概述汽车数据平台概述 汽车数据平台建设过程中,需要充分考虑数据类型复杂、规模大等特点,应对敏态业务发展的特性,构建底层基础设施和数据中台,持续迭代优化完备场景支撑、提升场景模型赋能,支撑形成以数据为核心的汽车生产与运营体系。(1)数据基础设施:数据仓库和数据湖是汽车数据基础设施最广泛的两种架构,数据仓库可针对结构化数据进行集中式存储和计算,数据湖能够灵活支持多类型数据的高效取用,“数据湖 数据仓库”混合架构满足了结构化、半结构化和非结构化数据的高效处理需求。数据基础设施应满足车联网大规模的数据实时写入及处理、实时数据分析、较低的数据存储和计算成本要求。(2)数据中台:汽车数据中台建设包括统一的指标管理体系,高复用、规范的公共层模型以及可交付的数据服务,采集汽车行业全业务 12 域、全实体、全周期行为数据,实现全域数据入湖,并结合数据模型输出数据看板、用户标签等服务,助力用户体验提升、用户精细化运营、精准营销等场景,成为释放汽车数据价值的新引擎。2.2.2 汽车数据中台建设汽车数据中台建设1 广义的数据中台是企业数据价值实现的能力框架,包括数据存储汇聚、数据开发、数据管理、数据服务、数据资产运营等能力。汽车数据中台是车企数据价值生产的中枢平台,涉及的核心能力广泛,车企从零开始建设数据中台的过程复杂且工作量庞大,结合企业自身业务和数据的规模情况,可大致分为三个阶段:以平台工具建设和架构体系设计为主的第一阶段;以数据治理和数据开发工作为主的第二阶段;以统一数据服务建设和数据资产运营为主的第三阶段。图图 3 汽车数据中台建设汽车数据中台建设 第一阶段中,技术工具是数据中台的物理基础设施,从工具角度集中体现了企业建设数据中台所需的技术能力集合。架构管理是依据企业自身需求对数据中台内部架构进行设计并持续管理的过程。第二阶段中,数据开发是持续将数据开发成满足业务需求内容以维持数据中台运转的重要能力,数据管理则是围绕主数据管理、数据标准 1 数据中台实践指南(数据中台实践指南(1.0 版),版),CCSA TC601 大数据技术标准推进委员会,大数据技术标准推进委员会,2023.6 13 等方面,提升数据中台中数据质量和潜在价值。第三阶段中,数据服务是数据中台对外实际直观可感的服务内容统一出口,数据资产运营是基于策略和评价体系,执行运营动作以提升数据中台使用效果的重要能力。2.3 汽车数据治理体系汽车数据治理体系 当前,车企数据治理普遍面临业务数据分散建设、数据资源多头管理、数据全生命周期管理不完整等痛点,只有对数据进行有效、高质量的治理,才能实现数据资源化和资产化,从而释放数据价值,改进决策、缩减成本、降低风险,在汽车行业数字化竞争中赢得先机。2.3.1 数据管理能力建设数据管理能力建设 汽车数据管理的核心在于企业自身数据管理能力的建设与提升。GB/T 36073-2018数据管理能力成熟度评估模型(DCMM)中对数据管理能力进行了详细的规范和说明。2022 年 4 月,工信部印发企业数据管理国家标准贯标工作方案,将企业贯标 DCMM 写入国家规划。为此,车企数据管理能力建设应以 DCMM 为基础,构建数据管理框架体系,建立健全相关制度和数据标准规范,制定数据处理风险管控机制等,形成有序的数据管理与运营格局,使数据价值进一步得到释放。(1)总体框架)总体框架 DCMM 包括 8 大能力域和 28 个能力项,数据战略确定数据管理和数据应用的目标和实施路线图,通过数据治理推动数据战略的执行,数据架构、数据标准、数据质量、数据安全、数据应用是具体的数据管理职能活动,数据生存周期管理通过项目流程管理的视角确保五大举措落实。通过 DCMM 模型,汽车企业可以清楚地定义企业数据管理当前所处的发展阶段以及和未来发展方向。14 图图 5 DCMM 八大能力域八大能力域(2)核心能力域)核心能力域 1)数据战略:在数字化建设背景下,汽车企业应立足集团或自身的发展需要,从战略层面整体谋划数字化转型的愿景、目标和框架。明确数字化赋能业务创新、管理提升和产业生态蓝图,制定数据战略的整体方案和实施路线图,建立数据管理的组织架构和工作机制,明确职责,并将相关流程以制度的形式固化下来,同时合理谋划和安排数字化转型所需的人才、资金等资源需求。2)数据治理:建立汽车数据治理保障机制,包括专业化的数据治理组织与人员,并明确数据治理相关职责,制定规范化的制度流程。数据治理组织需要明确决策层、管理层和执行层体系,同时在外部组织方面,建立汽车上下游厂商数据的协同,包括与零件厂商、经销商等,建立全链路的数据治理组织体系。3)数据架构:围绕数据架构建设持续开展所需的活动,包括汽车数据模型、数据分布、数据集成共享和元数据管理。围绕汽车业务条线的市场定位和重点方向,通过组织级数据模型定义数据需求,指导对数据资产的分布控制和整合,部署数据的共享和应用环境,以及元数据管理的规范。4)数据标准:数据标准包括数据的命名、定义、结构和取值的规则。通过数据标准化,将把企业的数据变成资源,通过对数据的加工与 15 分析,为业务的经营与发展提供支持,从而确保车企的数据资产发挥其业务价值。此外,需从业务数据、参考数据和主数据、数据元、指标数据四个方面评估企业是否有做相关的标准落地。5)数据质量:汽车数据质量管理需要保证汽车数据的准确性、一致性、完整性、独特性、时效性、有效性等,以及业务数据应用及业务决策的正确性,具体包含数据质量需求、数据质量检查、数据质量分析、数据质量提升等内容,需明确数据质量目标制定规则,包括技术指标、业务指标以及相应的校验规则与方法。6)数据安全:汽车数据安全应从数据安全策略、数据安全管理和数据安全审计三方面着力推进,通过制定适合现有法律法规的数据安全标准,实施一系列数据安全防护和管理动作,开展数据安全信息化审计工作,保障汽车数据的机密性、完整性和可用性。7)数据应用:数据应用是汽车数据的价值体现方式。数据分析主要通过常规报表分析、多维分析、动态预警、挖掘分析等方式挖掘汽车数据价值;数据开放共享则包括引入外部数据供内部组织应用以及内部数据开放共享;数据服务则是将汽车数据包装成数据产品,通过流通交易起到增值、变现作用。8)数据生存周期:汽车数据生存周期是将原始数据转化为可用于行动的知识的一组过程,通过对数据需求、数据设计和开放、数据运维、数据退役进行评估评价,实现对汽车数据的持续监控。2.3.2 数据资产管理数据资产管理2 汽车数据资产管理是指对数据资产进行规划、控制和提供的一组活动职能,包括数据资源化和数据资产化两个环节,将原始数据转变为数 2 数据资产管理实践白皮书(数据资产管理实践白皮书(6.0 版),版),CCSA TC601 大数据技术标准推进委员会,大数据技术标准推进委员会,2023.1 16 据资源、数据资产,逐步提高数据的价值密度,为数据要素化奠定基础。数据资产化通过将数据资源转变为数据资产,使数据资源的潜在价值得以充分释放,主要包括数据资产流通、数据资产运营、数据价值评估等三大活动职能。车企通过数据资产化,能够丰富数据资产应用场景,建立数据资产运营生态,助力汽车数据要素价值化。(1)数据资产流通)数据资产流通 对于车企而言,数据资产流通是指通过数据共享、数据开放或数据交易等模式,创新数据资产服务商业模式,推动数据资产在组织内外部的价值实现。数据共享需要打通车企各部门间的数据壁垒,建立统一的数据共享机制,加速数据资源内部流动。数据开放是将车辆数据、运行数据、公共数据等脱敏后向社会公众提供。数据交易是在安全合规的前提下,将汽车数据或衍生品打包为数据商品进行交易,释放数据价值。(2)数据资产运营)数据资产运营 汽车数据资产运营是通过对数据服务、数据流通情况进行持续跟踪和分析,以数据价值管理为参考,建立数据资产体系,丰富数据服务形式,建立科学的正向反馈和闭环管理机制,全面评价数据应用效果,不断适应和满足车企对数据资产的应用和创新需求。图图 6 数据资产运营框架数据资产运营框架 17 (3)数据价值评估)数据价值评估 汽车数据价值评估是数据资产管理的关键环节,是数据资产化的价值基线。车企可以通过明确数据资产概念定义、搭建数据资产分类框架、确定数据资产估值方案、匹配不同类型数据资产估值方法(成本法、市场法、收益法)、估值指标探源采集与计算、估值结果调优与分析、数据资产估值持续运营与价值提升“七步走”的方式来开展数据资产估值落地实践,为数据资产入表做好前期准备。图图 7 数据资产价值评估“七步法”数据资产价值评估“七步法”2.4 汽车数据应用体系汽车数据应用体系 随着汽车行业智能化进程加速,汽车数据的应用范围持续拓展,覆盖了“研产供销服”各个环节。一方面,高阶智能驾驶的实现需要大量的车辆数据支持,而汽车营销、保险等业务也需要通过各类驾驶行为数据来定价。另一方面,汽车数据也在智慧交通、智能座舱、数据闭环、数字李生等领域持续深化应用,不断创造出新的商业价值。18 图图 8 汽车数据应用体系汽车数据应用体系 2.4.1 数据应用关键环节数据应用关键环节 在研发阶段,在研发阶段,车企通过融合设计、仿真、实验验证等数据,运用基于模型的系统工程方法进行整车研发流程的数字化跟踪,以及数字孪生等虚实融合技术减少对于真车试验的要求,能够培育数据驱动型产品研发新模式,降低产品研发费用和缩短上市周期。在制造阶段,在制造阶段,数据应用主要集中在优化汽车生产流程和提高协同效率。一方面,通过生产数据可以用于实时监控生产线的运行状态,预测设备故障,及时调整生产计划,提高生产效率和质量,优化生产流程,降低成本,提升预测性维护和增值服务等能力,提高企业竞争力。另一方面,通过打通供应链上下游设计、计划、质量、物流等数据,能够实现汽车敏捷柔性协同制造,实现价值链延伸。在销售阶段,在销售阶段,数据可以用于精准营销,通过对消费者数据深入分析和用户画像构建,可以了解消费者的购车需求和购买行为,制定更加精准的销售策略。具体的数据应用场景包括了对消费者喜好、购车决策因素的分析,以及市场趋势的监测等。例如,根据消费者的购车历史和驾驶习惯,推荐更加适合的产品和服务以吸引更多的消费者购买汽车或相 19 关产品和服务,以此提高销售转化率。在售后服务阶段,在售后服务阶段,汽车数据可以用于提高客户满意度和忠诚度。例如,利用车辆运行数据和驾驶员行为数据,可以为客户提供更加及时和个性化的维修保养和服务支持。同时,这些数据也可以用于预测车辆及关键零配件的使用寿命和更换时间,为客户提供更加全面的服务。2.4.2 数据应用典型场景数据应用典型场景 智能驾驶方面,智能驾驶方面,汽车采集数据经过标注、清洗、筛选等处理,形成有效数据集,存储在云端服务器中,之后传输至算法模型,经过训练后部署到车端进行应用验证,形成一套由数据驱动算法迭代、进而驱动自动驾驶能力升级的闭环模型,推动智能驾驶快速发展。二手车评估方面,二手车评估方面,通过对车辆历史数据和性能数据的分析,可以评估车辆的价值和未来收益。这些数据可以用于二手车市场的定价和交易决策,提高二手车市场的透明度和公正性。保险定价方面,保险定价方面,在保险领域汽车数据可以用于评估车辆的风险等级为车辆保险提供更加准确和个性化的定价和服务支持。例如,根据车辆的历史行驶数据和驾驶员行为数据可以预测车辆的事故风险,为保险定价提供依据。同时这些数据还可以用于优化保险产品的设计和推广,以提高保险公司的竞争力和市场占有率。智能交通管理方面,智能交通管理方面,通过车联网数据对城市交通流量进行监测和分析,可以优化城市交通规划和管理。例如,根据交通流量数据调整交通信号灯的配时方案,提高城市交通的运行效率和管理水平。2.5 汽车数据流转体系汽车数据流转体系 汽车数据包含行驶轨迹、生物特征等敏感个人信息,以及行驶数据、地理信息、车外影像等重要数据,蕴含着巨大的商业价值。因此,需要 20 加快推进汽车数据在行业内外的高效流转和共享使用,促进道路基础设施数据、交通流量数据、驾驶行为数据等多源数据融合应用,提高智能汽车创新服务、主动安全防控等水平。2.5.1 数据行业内流转数据行业内流转 汽车产业上下游企业间的数据流转不仅是技术合作的基础,也是提升服务效能的关键。例如,供应商可以通过共享库存数据帮助汽车制造商优化生产计划,销售和市场反馈数据的共享有助于产品服务的设计和创新,汽车企业间的数据共享有助于加速汽车智能网联水平的提升,尤其是在自动驾驶技术领域,共享测试数据可以丰富各企业的场景库,推动算法的迭代,从而加速技术发展。标准统一是标准统一是汽车数据的汽车数据的共享前提共享前提。建立统一的数据标准、接口和协议是数据共享的基础,不仅可以减少数据整合的人力资源消耗,也有助于保障数据的安全性,包括定义数据的共享协议、数据结构、编码格式以及交换格式。技术架构技术架构是汽车是汽车数据数据高效安全高效安全流转流转的底座的底座。通过采用高效的数据采集、分析和交换平台来支持汽车数据的收集、存储、分析和共享,处理来自车辆传感器、GPS、车载信息娱乐系统等来源的海量数据,并确保这些数据在不同企业和部门间的高效流转。多方多方合作机制合作机制是数据流转体系良性发展的核心。是数据流转体系良性发展的核心。合作机制需要明确数据共享的范围、权限和责任。通过在保障数据安全的前提下构建汽车数据共享机制及平台,定义汽车数据分类分级规则,制定涵盖汽车数据生命周期的数据安全合规标准。业务流程优化是确保数据流转顺畅的关键。业务流程优化是确保数据流转顺畅的关键。汽车企业需要检视和重构内部的业务流程,确保能够适应数据流转的需要,其中包括简化数据 21 获取和处理的步骤、自动化冗余任务以及提高数据决策过程的灵活性。政府政府和第三方机构是数据流转体系设计与规则制定的重要组成。和第三方机构是数据流转体系设计与规则制定的重要组成。政府及第三方机构一方面可以加强公共数据授权运营和对外开放,另一方面可以通过政策优惠鼓励企业开放企业数据。2.5.2 数据数据跨行业流转跨行业流转(1)金融机构)金融机构 1)信用评估与风险管理 随着车联网的兴起,通过 GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理器等装置设备,车辆可以完成自身环境状态信息的采集,如一辆车的行驶里程、维修保养情况、车主驾驶情况、行车路线、路况信息,甚至包括这辆车在行驶期间的实时胎压变动信息等。这些车况监测信息、车主驾驶行为数据信息以及车辆行驶位置轨迹数据信息,对于提供车险的保险公司来说,具有非常重要的价值。此外,汽车数据能够为金融机构提供关于车主的财务状况和信用风险的重要信息。例如,通过分析车主的驾驶行为和车辆的使用情况,可以评估车主的风险偏好和信用水平。车辆的维修和保养记录也可以反映车主的财务状况和责任能力,从而帮助金融机构进行更准确的信用评估和风险管理。2)产品创新 基于汽车数据的金融产品创新为金融机构提供了新的商业机会。例如,通过及时监测车辆的使用情况和维修情况,保险公司可以根据用户画像提供按使用付费的保险产品,从而使保险费率更加合理和个性化。同时,金融机构还可以利用汽车数据开发新的贷款和融资产品,以满足车主的个性化需求。(2)政府机关)政府机关 22 1)城市管理与规划 交通流量监测与优化:通过收集和分析汽车数据,政府可以实时监测城市的交通流量和交通状况,识别交通拥堵点和交通瓶颈区域,从而采取相应措施来优化交通流量和减少交通拥堵,例如调整交通信号灯的时序、设置临时交通管制等。事故预警与应急响应:通过实时监测汽车的速度和位置数据,可以及时发现交通事故和异常情况,从而快速启动应急响应机制,尽可能减少事故的影响和损失。城市基础设施规划:政府可以利用汽车数据来评估和规划城市的基础设施建设,例如道路、桥梁和交通设施等。部分市政部门正依托传感器数据识别路面坑洼,通过分析汽车的行驶数据和路面条件,可以为城市基础设施的维修、升级和新建提供重要参考。2)法规制定 数据驱动的法规制定:政府可以利用汽车数据来制定更加科学和合理的交通和环保法规。例如,通过分析汽车的排放数据、噪声数据、交通流量和交通事故数据,可以制定针对性的交通管制措施和环保法规,以改善交通状况和减少环境污染。政策评估与调整:通过收集和分析汽车数据,政府可以评估现有交通和环保政策的效果,从而对政策进行及时的调整和优化,以达到预期的管理效果。(3)互联网厂商)互联网厂商 1)个性化服务 互联网厂商可以利用汽车数据为车主提供个性化服务。例如,通过分析车主的行驶路线和驾驶习惯,可以提供定制化的导航和娱乐内容。23 此外,互联网厂商还可以根据车主的需求和偏好,提供个性化的车载应用和服务,以提升用户体验。2)数据分析与洞察 汽车企业通过外部合作伙伴提供的第二方和第三方用户数据,与企业内部自有数据进行整合,来完善各维度上的用户标签,构建完整的用户全景画像。车企依托大数据管理平台中对每一个单体用户的微观画像,通过大数据分析建模描绘出群体用户的特征。借助用户宏观画像准确把握用户的区域分布、性别分布、年龄分布、兴趣爱好、消费偏好等信息,从而进行精准的线上产品信息推送和广告投放,线下开展和提供最符合消费者需求的营销活动与服务。2.6 汽车数据安全汽车数据安全与合规与合规体系体系 随着智能网联汽车的快速发展,从车载传感器到用户行为数据,海量的数据不断生成,如何确保这些数据的安全合规,是各个车企需要解决的紧迫课题。汽车数据安全合规需要从数据分类分级、数据生命周期安全合规和企业战略规划等方面同步推进,为数据应用提供支撑保障。图图 9 数据安全治理能力数据安全治理能力体系框架体系框架3 2.6.1 数据生命周期安全数据生命周期安全与合规与合规 3 YD/T 4558-2023数据安全治理能力通评估方法,中国信息通信研究院,2023.1 24 随着汽车从单纯的交通工具演变为移动数据中心,数据安全合规的重要性随之凸显。车载传感器收集的实时数据到用户个人信息的处理,每一个数据的生命周期阶段都至关重要。数据生命周期安全合规确保从汽车数据的创建到销毁的整个过程中,数据不受威胁和风险的影响。因此,数据的每个处理阶段都应采取安全措施并符合相关要求,包括数据的采集、传输、存储、使用、共享和销毁。数据采集数据采集阶段阶段是汽车数据安全合规管理的首要步骤,它定义了原始数据的获取方式和要求。安全方面,必须确保数据的准确性和完整性,同时立即对敏感信息进行加密处理。例如,当汽车传感器收集驾驶行为数据时,必须在设备上实现数据加密,以确保即使在数据传输前的信息安全。合规方面,数据采集要求主要包括“默认不收集”、“告知同意”、“目的限制”与“最小必要性”。首先应根据现有法律法规判断是否存在免于取得同意的情形,特别是智能驾驶场景。其次应根据处理活动对个人信息的风险程度和告知实施的客观情况,最后应根据信息安全有关国家标准,对处理个人信息的系统架构设计进行充分评估。数据传输阶段数据传输阶段关注的是数据从一个地点移动到另一个地点时的安全性。安全方面,通常需要使用加密通信协议,比如 SSL/TLS,来保护数据免受截取和篡改。以汽车遥测数据为例,当数据从车辆传输到制造商的服务器时,必须确保数据流经加密通道,防止潜在的中间人攻击或数据泄露。合规方面,应采用技术措施保证数据传输的保密性,如鉴别信息、车内重要和敏感数据等。同时应能够检测到数据在传输过程中完整性受到破坏,并能够采取必要的措施恢复或重新获取数据。数据存储数据存储阶段阶段要求数据在静态状态下得到安全保护。安全方面,需要安全的环境中保存数据,并采取适当的备份策略以防数据丢失。例如,25 客户的个人服务记录不仅要加密保护,还要实施严格的访问控制措施,并定期进行安全审计,确保只有授权人员才能访问。合规方面,由于汽车个人信息的处理者在主体性质、行业特性等方面的特殊性,因此在存储地点、保存期限和保障措施等方面应满足特殊合规要求。数据使用阶段数据使用阶段需要确保数据在实际应用中的安全性。安全方面,要求对数据的访问和处理实施严格的控制措施。以车辆故障诊断为例,技术人员在使用客户的车辆数据进行诊断时,需要确保遵循数据访问政策,只处理必要的信息,并确保所有的处理活动都有审计跟踪。合规方面,应对汽车数据使用进行授权和验证,应确保数据使用的目的和范围符合相关国家法律法规的要求 数据共享阶段数据共享阶段需要充分考虑数据传递给第三方时的风险。为保障数据共享安全合规,需要对接收方的数据保护措施进行评估,并确保数据的共享和使用遵守适用的隐私法规。例如,当汽车制造商与外部供应商共享车辆性能数据时,需要确保供应商有能力保护这些数据,并且共享协议中明确了数据的使用目的和保护责任。数据销毁阶段数据销毁阶段需要确保在数据不再需要或法律要求删除时,可以安全合规地进行销毁。这可能包括物理销毁存储介质或使用专业的数据擦除工具来确保数据不可恢复。例如,当一辆车报废,与之相关的所有服务记录和个人数据必须被安全地销毁,以防止任何未授权的后续使用或访问。同时应建立数据销毁策略和管理制度,明确销毁对象和流程,建立数据销毁审批机制,设置销毁相关监督角色,监督操作过程。此外,汽车数据中的重要数据,关系到国家重点的区域、国家经济运行情况,比如军事管理区、国防科工单位以及县级以上党政机关等重要敏感区域的相关信息,反映经济运行情况的数据,汽车充电网的运行 26 数据,个人信息主体超过 10 万人的个人信息以及有关部门确定的涉及国家安全、公共利益或者个人、组织合法权益的数据等。汽车数据安全防护与合规管理需要在识别重要数据的前提下,依据不同数据处理场景,对重要数据的收集、存储、使用、加工、传输、提供、公开等各项处理活动采取安全合规措施。2.6.2 数据分类分级数据分类分级 汽车数据分类分级是保障数据安全合规的基础工作,重点应从数据源(车、路、云、人)的角度与产业链(汽车产业链上的公司/机构/业务部门等)联动进行数据的盘点,制定数据分类分级方法,并制定数据安全保护要求。其中数据分类维度以及数据分级指标是分类分级的核心。基于数据来源角度对智能网联汽车数据进行分类:基于数据来源角度对智能网联汽车数据进行分类:采用平行分类法对拟分类的数据进行梳理,从数据来源的视角,分成相互之间平行关系的门类,每个门类包含具备相同来源特征的一组数据类目。同时,采用等级分类法,将各门类数据分类为一类、二类、三类、四类四个层级,每个层级、又分为若干子条目,同级类目之间构成并列关系,不同层级类目之间构成从属关系,数据第四类作为分级的最细化类目,应清晰描述相关数据的内容或者应用场景。基于定性指标判定智能网联汽车数据的重要性等级:基于定性指标判定智能网联汽车数据的重要性等级:针对一般数据和重要数据,可分为一般数据一级(一般级)、一般数据二级(重要级)、一般数据三级(敏感级)、重要数据四级(核心级)。针对已经确定的级别的数据,企业应根据等级分别明确数据保护要求,为后续实施不同强度的数据保护手段提供依据。2.6.3 数据数据跨境安全与合规跨境安全与合规 汽车数据涉及车辆产生的各种数据(如驾驶行为数据、车辆状态数 27 据、位置数据等),既包括个人信息,又包含重要数据,这也导致汽车数据的出境是极其敏感的。根据数据出境安全评估办法(以下简称评估办法),车企应当通过所在地省级网信部门向国家网信部门申报数据出境安全评估。此项评估由企业自行启动和进行,是车企数据出境安全评估的一项前置程序。高质量的数据出境风险自评估报告将有助于车企在可控的时间内顺利通过网信部门的数据出境安全评估。在完成数据出境风险自评估且自评估结果满足出境风险评估要求的情况下,车企可通过所在地省级网信部门向国家网信部门申报数据出境安全评估。数据出境安全评估重点评估数据出境活动可能对国家安全、公共利益、个人或者组织合法权益带来的风险。评估结果有效期届满或者在有效期内出现评估办法中规定重新评估情形的,数据处理者应当重新申报数据出境安全评估。28 三、汽车数据典型实践 3.1 数据平台建设类数据平台建设类 3.1.1 车企数据开发管理平台车企数据开发管理平台(1)需求分析)需求分析 传统数据标准模型,无法适应快速变化的业务需求,数据标准难以实施,数据研发效率低,数据时效性差,数据质量难以保障,服务业务能力明显不足,不具备进一步的开放性。传统数仓体系下基于数据模型的数据管理手段,存在多系统管理情况,数据链条割裂,对于数据安全、数据管理难度大,数据价值难以有效发挥和体现。传统数仓平台大多数采用专属交换机、服务器一体机,软硬件强绑定的封闭式架构,建设成本和运维成本非常高,性价比低,只能纵向扩容,无法水平扩展。(2)解决方案)解决方案 某车企通过构建大数据基础设施,构建全链路、全可视化的数据开发管理平台和数据资产目录、数据同步系统,打通各大系统数据,实现对数据的综合管理管控,构建满足领导层决策的管理大屏,支持各大系统及车联网平台、自动驾驶平台的离线实时数据的交换共享,构建基于舆情的路线规划、位置标注等智能应用,构建指导车辆生产和销售的车辆画像。平台对于关系型数据的集成、分发主要使用 sqoop 组件,支持多种数据库类型,可以通过调整任务数来控制任务的并发度,配置数据库的访问时间,确保高效可控地利用资源,支持数据类型的自动映射与转换;IoT 设备数据采集主要对接 MQTT 协议,具有自带服务等级机制,数据包开销较小更容易进行网络传输,消息的缓存和消息的智能路由带来良好的可扩展性,可以通过集群代理来实现数百万的连接,使用负载均衡 29 器将负载分配到更多的单个服务器上,将采集数据存储到 HDFS、HBase进行数据统一存储。图图 10 车企数据开发管理平台车企数据开发管理平台(3)应用成效)应用成效 通过车企数据管理平台开发,实现了一站式全链路全可视化平台能力构建,完成数据资产建设和资产管理,降低技术成本,提高数据研发效率;融合数据资产建设理念和数据资产运营服务理念,可以更好地面向不同体系、不同角色在综合安全管理管控机制下进行开放赋能,提升数据使用效率;快速具备一线互联网大数据技术工程能力,构建新一代数据能力基础设施,实现大数据应用创新,可以持续的数据资产构建和大规模团队开展的数据项目,快速高效支撑前台业务的精细化运营和数据智能创新。3.1.2 高精动态地图基础平台高精动态地图基础平台(1)需求分析)需求分析 地理信息时空数据作为国家基础性战略性信息资源,事关国家安全,如何在满足智能网联汽车产业发展需求的同时,也能够确保时空数据在存储、使用环节安全合规,需要跨产业、跨领域不断探索和深入的研究 30 与实践,同时众源数据量大、实时性要求高且数据类型、精度、标准不统一,亟需打造实时性高、成本低、数据覆盖度广的自动驾驶地图应用。(2)解决方案)解决方案 国汽智图研究了众源数据多源异构和高时效的特性,建设了海量车、路、云等众源数据汇聚体系,对海量数据经统一标准和格式处理后,按照分类分步方式进行接入与存储,并对接入众源数据进行质量评价、数据解析、数据清洗和质量检查后入源数据标准库进行管理,满足不同类型、精度、标准的数据实时接入需求。通过研究静态图层数据更新技术路线和自动化工艺流程,实现了数据更新从多源数据汇聚、海量数据处理、变化发现、更新语义生成与融合、变化成图、底图更新、质量检查等环节的自动化处理和少量人工核查,在确保更新静态图层数据信度的基础上提升更新效率,减少静态地图数据更新的人工成本投入,满足静态图层众源更新分米级精度和天级更新频率需求。此外,面向动态高精地图数据版本更新和发布需求,建立了多时间、多空间尺度高精地图数据版本管理平台,针对不同时间不同范围数据版本,以数据最小拓扑完整图幅为基础,实现对高精动态地图数据版本的管理。(3)应用成效)应用成效 项目研究成果已应用于工信部“基础数据服务和基础地图服务平台建设”项目,实现了不同来源数据与高精度地图的自动匹配和融合、多种平台及各类不同传感器收集的动态地理数据融合,并对外提供动态信息服务接口,实现了高精度地图动态信息实时更新的路径及基础地图实时发布服务。同时,项目成果已落地北京市智能汽车基础地图应用试点,并服务于北京市高级别自动驾驶示范区,建设了“车路云网图”一体化 31 的车路协同系统。3.2 数据资产管理类数据资产管理类 3.2.1 车企车企数智化转型数据能力提升数智化转型数据能力提升(1)需求分析)需求分析 数据作为企业战略资产,从业务中产生,在 IT 系统中承载,要对数据进行有效治理是一个长期且复杂的系统工程,涉及组织、流程、机制和技术等多个工作领域,只有基于企业视角,构筑一套科学完整的数据治理体系,才能确保关键数据资产有明确的业务管理责任,作业人员有规范的流程指导,工作落地有清晰的原则依据,数据治理过程有充足的资源(人才、组织和预算)保障,从而构建起有效的数据治理环境,全面推进数据价值实现。(2)解决方案)解决方案 中国一汽引入 TOGAF 架构理论全面推进数智化转型工作,公司以数据治理体系为依托,重点围绕数据管家角色,有针对性地培养专业化架构设计及数据管理能力,为快速推进数智化转型进程奠定了坚实的基础能力保障。数据管家是由领域数据负责人指派,经公司数据管理专业组织认证,支撑领域数据负责人开展各项数据管理工作,是各单位数据工作的策划者、实施者和协调者。组织基于数据管家角色定位与职责构建了数据专业能力模型,识别 2 个能力类,7 个能力组,解构 17 项数据专业能力。基于能力模型精准匹配 7 门培训课程,重点围绕 8 大核心领域、26 家单位,分 4 个阶段有序推进数据管家认证,由基础知识切入,逐步扩展到数据治理方法,通过案例分享不断夯实,循序渐进,确保认证合格后能够独立开展数据治理工作。32 图图 11 数据专业能力模型及课程体系数据专业能力模型及课程体系 集团数据管理专业组织基于数据体系、信息架构、文化传播及成果业绩四个维度精心设计了科学合理的评价模型和勋章体系,同时开发数据管家认证看板,并嵌入一汽 EASY“驾驶舱-数据治理”模块,向数据管家及领域数据负责人开放权限,实现多维度呈现及多层级穿透,让数据管家从思想上高度重视,从行动上有章可循。(3)应用成效)应用成效 在两套信息架构管控机制的加持下,一线业务人员基于集团自主创新设计的信息架构设计方法,从端到端业务流程入手识别业务对象和业务变革点、设计数据模型和数据标准、规划数据分布,推动了企业级信息架构的高效构建,切实从源头解决了数据设计质量和执行质量不高的难题,为后续多场景的数据整合与分析提供了高可信的数据源。2022年企业级信息架构全年新增业务对象 301 个,较 2021年增长 82%。3.2.2 车企数据资产管理体系建设车企数据资产管理体系建设(1)需求分析)需求分析 某合资车企三年前就开始数据治理的建设,包括数据标准、数据质量、元数据、主数据、数据安全等专项工作都进行了尝试和运行,但去年开始,发现这些工作面临无法形成闭环,难以跨域合作等困境,亟需 33 从点状的数据治理模式,走向体系化的数据资产管理运营模式,以让数据成为资产。(2)解决方案)解决方案 一是深化各项专题工作,化繁为简。数据治理工作有一定的专业要求,比如标准建设,如果所有数据都要标准化,那么标准的定义、范围、认责、发布工作会消耗很大的精力,且由于专业人员不足,大概率半途而废。因此企业基于外部国标、行标进行专项梳理,结合内部主数据、经营分析、财报管理要求,建立数据标准。二是让合作伙伴动起来,精诚合作。汽车企业通常规模较大,跨团队合作难度较高,无论是业务部门还是应用系统应该是数据治理的重要参与者,但由于本职工作繁忙、动力不足以及专业性不足等原因,总是让流程断点,因此围绕如下几个方面实现改进:树典型:选择数据意识足,合作意愿高的团队造典型,树榜样,然后再推广;给激励:量化资产信息采集、标准制定、质量等工作,并在应用项目中给予相应工作量;定考核:有了费用的支持,就可以有结果的考核,在项目验收的要求上新增治理效果和交付物的要求。(3)应用成效)应用成效 该车企通过建立数据资产管理平台,以 KPI 考核、数据治理运营团队、流程机制等多管齐下的保障措施为辅助,建立数据治理运营体系,实现了数据资产管理的持续运营及价值释放。建立持续运营体系,以用带治,通过人、机制、技术的结合,保障数据资产治理的持续进行,实现了数据到资产的持续变现,并同步建立了数据资产治理运营团队、数据资产治理考核体系和数据资产管理平台。3.3 数据安全合规类数据安全合规类 34 3.3.1 车企数据安全与治理项目车企数据安全与治理项目(1)需求分析)需求分析 随着网安法 数安法 若干规定等法规的施行,以及评估办法的出台,国家要求汽车企业进行数据安全管理和自评估,并向上申报。同时,该车企内部也明确了数据管理能力成熟度的未来目标与规划。在外部强监管与内部规划的背景下,该车企期望提升自身法规与监管的应对能力,树立数据安全管理战略体系,开展数据的规范化管理。(2)解决方案)解决方案 该车企以 DCMM 为切入点,结合业务技术调研,访谈了 20 个业务部门及系统,盘点了 31 个系统数据,全面掌握了该车企数据管理及应用现状。项目实施方奇点云针对汽车领域的数据安全相关法律法规进行梳理分析,最终为该企业制定出数据安全管理制度等多部制度文件,以应对相关法律法规监管要求,同时让内部合理开展数据的规范化管理有据可依。此外,为保证数据安全管理可落地,奇点云从可落地性上考量进一步为企业提供工具平台,搭建数据资产管理平台,该数据资产管理平台由多个模块组成,其中包含元数据管理模块、数据集成模块、数据资产模块、数据质量模块以及数据安全模块。(3)应用成效)应用成效 通过此次数据安全与治理项目的合作,2023年该车企在北京网信办举办的年报评审会上作为车企代表进行了数据安全组织架构、管理制度等方面的交流分享。同年,该车企的数据出境安全评估项目顺利通过国家互联网办公室的审批,成为我国汽车领域首个全系统盘点、全业务申报且全场景获批的数据出境安全评估案例。3.4 行业数据应用类行业数据应用类 35 3.4.1 车联网车联网 TSP 大数据应用平台实践大数据应用平台实践(1)需求分析)需求分析 汽车行业正在经历巨大的行业变革,其角色已逐渐从交通工具转变为智能终端,成为人类的生活伙伴。车联网的发展极大地推动了汽车产业对数据的依赖,尤其是汽车远程服务商 TSP(Telematics Service Provider)对大数据平台提出了越来越多的挑战,同时还要满足国家和行业对于汽车数据管理的需要。(2)解决方案)解决方案 车联网 TSP 大数据应用涉及的数据类型非常多,主要包括:车辆研发测试数据,如测试运行相关数据;汽车功能性数据,如远程控制数据、BCall/ECall、远程诊断等数据;车辆档案数据,如车辆信息、用户基础信息、车人关系等;汽车车况数据,如里程、速度、电量、胎压、报警信息等;驾驶行为数据,如平均车速、行程里程、驾驶时长、疲劳驾驶等;电动汽车电池状态,如电压、电流、温度等数据,这些数据也是开展数据应用的重要基础。建设基于湖仓一体的车联网 TSP 大数据应用平台是数据采集、管理和应用的重要路径。数据采集集成场景,平台可以基于流计算引擎,支撑 TB 级数据日增长量,满足离线/实时数据搬迁任务,流计算引擎同时担任核心故障告警计算任务,故障告警场景下端到端秒级延迟。实时数据查询及分析场景,平台能满足实时点查及多维分析场景,满足多量车辆数据的并行分析需求。车联数据大盘、BI报表等离线、近实时应用场景,平台可以支持数据实时入湖,时效性提升到分钟级,同时支持数据设置自动降冷,热层保持 30 天数据,满足日常业务需求。平台架构如下图所示。36 图图 12 车联网车联网 TSP 湖仓一体平台参考架构湖仓一体平台参考架构(3)应用成效)应用成效 在某 TSP 客户场景下,该平台方案能够满足百万辆车辆数据规划,离线、实时、准实时场景数据存储及准实时分析需求,数据时效性提升到分钟级,查询性能、存储及计算成本、运维及开发效率均有明显提升。3.4.2 汽车大模型赋能业务效能提升汽车大模型赋能业务效能提升(1)需求分析需求分析 大模型作为推动企业数智化转型的变革性技术,从科研中孕育,在业务中实现。对大模型技术进行企业级规划、建设、应用及管控是一个长期且复杂的工作,涉及组织、流程、机制和前沿技术研究等多个领域。必须站在企业级视角,构筑一套科学完整的大模型技术应用体系,才能有效地摸索出大模型赋能企业效能跃迁式增长的正确模式,促进汽车制造业的颠覆式创新。(2)解决方案解决方案 中国一汽利用自有的汽车行业数据及专业知识,基于开源的基础大模型“底模”,依次开展“预训练-微调-场景强化”的三步建设工作,结合真实业务场景,反复磨炼大模型能力,打造汽车行业大模型分层能力的标杆体系。37 图图 13 中国一汽大模型整体建设方法中国一汽大模型整体建设方法 1)预训练:建设基础大模型,中国一汽将联合阿里、华为等基础大模型头部厂商,持续收集积累的开源无监督数据,预训练自己的基础大模型。2)微调:强化行业大模型,通过研发、制造等整车诞生业务场景的数据,对一阶段基础大模型就行有监督微调,优化大模型的垂直任务的效果,每次微调需要数万条的汽车行业数据,基于几十到上百张算力,3-7 天的微调训练。3)场景强化:通过业务端试用后 badcase 数据回流,进一步对大模型进行 badcase 复盘及强化学习,走出具体场景下大模型能力升级的“最后一公里”。(3)应用成效应用成效 基于建设完成的大模型技术底座,中国一汽在企业管理工作中突破性地完成了大模型与集团核心经营指标的融合,打造了“GPT-BI”应用。GPT-BI 通过大模型和数据中台的打通,帮助企业用户随时随地、对话式获取想查找的数据。平台用户群体有两部分,一是公司的管理者,二是业务侧的数据分析人员。一汽的 GPT-BI 创新性地实现了“数据问答即洞察”。同时,通 38 过 NL2SQL 大模型生成准确的 SQL 语句,也优化了业务人员数据获取模式,让他们集中精力到基于数据的业务分析优化。图图 14 GPT-BI 的的业务业务应用架构应用架构 3.5 数据流转运营类数据流转运营类 3.5.1 汽车大数据区块链平台汽车大数据区块链平台(1)需求分析)需求分析 当前汽车数据发展存在以下问题:一是数据孤岛。各数据所有方之间的数据缺乏统一的格式与接口定义标准,无法互联互通,造成数据碎片化;二是数据采集成本高。数据只有达到一定体量才能形成价值,并且不同维度的数据聚合在一起才能发挥更大的价值;三是数据安全。部分数据涉及个人隐私,需要进行脱敏处理;四是数据生态还未形成,目前汽车产业还未形成数据的采集、交互、挖掘与应用的生态链。(2)解决方案)解决方案 零数科技与中汽协共建汽车大数据区块链平台,为汽车数据供需双方提供数据共享服务。数据需求方如需获得其他汽车企业数据的使用权,需要在区块链系统上通过数据交易来获得使用权,然后才能再通过交易双方企业的数据网关服务交互原始数据,原始数据仅在交易双方间传输,不得经过任何第三方系统,以保证数据不会泄漏。数据需求方获取到真 39 实的原始数据后,可在本企业内部的区块链节点上对数据的真伪进行验证,保证购买的数据真实可靠。汽车大数据区块链平台业务架构如下图所示:图图 15 汽车大数据区块链平台汽车大数据区块链平台 汽车大数据区块链平台将众多的汽车企业通过区块链节点连接在一起,区块链去中心化及不可篡改等特性保证数据及交易的可靠性。企业数据共享交易在区块链上完成,由多个企业节点共识一致后才能确认交易并写入区块,数据交易真实可靠且无法被篡改。(3)应用成效)应用成效 目前平台已经上线试运营,招募了 16 个重要节点单位,包括中国汽车工业协会、国家工业信息安全发展研究中心、北理新源、上海汽检、中汽创智、蔚来汽车、长安汽车、博世中国、零数科技等。平台已经形成车辆全量数据的 232 个字段检索和交易功能,包含车辆数据目标物数据、环境数据的索引等标准数据体系;同时开设场景数据和图像数据交易,并联合国家级智能网联示范区探索路侧数据产品化、为车联网商业落地探索可操作路径。存证区块链高度超过 40 万。40 四、汽车数据发展趋势 4.1 构建统一互通的构建统一互通的汽车汽车数据基础设施数据基础设施 2023 年 11 月,国家数据局局长刘烈宏在全球数商大会上首次提出数据基础设施概念,指出其是从数据要素价值释放的角度出发,在网络、算力等设施的支持下,面向社会提供一体化数据汇聚、处理、流通、应用、运营、安全保障服务的一类新型基础设施。汽车行业作为国民经济与社会发展的重要组成部分,构建统一互通的汽车数据基础设施对于行业数字化转型具有重要价值。通过构建跨部门、跨企业乃至跨行业的汽车数据基础设施,车企可以更好地挖掘数据价值,以创新提升核心竞争力,帮助企业更好地应对汽车行业发展带来的数据量超量增长,同时实现汽车数据驱动的创新与价值提升。2023 年 12 月,国家数据局等多部门联合印发“数据要素”三年行动计划(2024-2026 年),提出“挖掘数据复用价值,融合两客一危、网络货运等重点车辆数据,构建覆盖车辆营运行为、事故统计等高质量动态数据集,为差异化信贷、保险服务、二手车消费等提供数据支撑”“推进智能网联汽车创新发展,支持自动驾驶汽车在特定区域、特定时段进行商业化试运营试点,打通车企、第三方平台、运输企业等主体间的数据壁垒,促进道路基础设施数据、交通流量数据、驾驶行为数据等多源数据融合应用,提高智能汽车创新服务、主动安全防控等水平”,相关政策的出台为汽车数据基础设施构建提供了明确的指导方向和工作范围。汽车数据基础设施的建设重点在于提供一体化汽车数据汇聚、处理、流通、应用、运营、安全保障的服务能力,需要充分融合计算、存储、网络、大数据、AI等技术能力,构建以数据、应用和智能为核心的统一 41 互通底层框架,支持业务中台的应用快速迭代开发、数据中台的数据高效处理和数据流转共享的安全高效。因此,汽车数据基础设施建设需满足保障数据安全、促进数据价值释放及降本增效三点需求,为上层数据流通、应用提供支撑,推动数据处理环节实现高效率、低成本、高智能。当前,业界围绕数据处理已经开展了广泛实践并形成了较为成熟的技术产品形态,能够为汽车数据基础设施建设提供有力支撑。4 降本增效类新技术:降本增效类新技术:数据湖仓一体化能够在低成本存储大规模数据的同时保障数据使用的灵活性;新兴硬件如 FGPA、专用芯片、GPU 等能够在不同层面优化软件性能,从而提升对大规模数据要素存储计算的能力;数据智能平台通过利用 AI 模型深入理解企业数据的语义,进行自动化管理及优化,降低大数据平台使用门槛,提升业务效率。保障数据安全类新技术:保障数据安全类新技术:防篡改数据库具备一定阻止恶意修改、恶意修改可识别、数据恢复和不可抵赖能力,保障数据流通安全;全密态数据库能够将系统中数据的全生命周期以密文形式进行处理,同时密钥掌握在授权用户手中的数据库管理系统,保护数据隐私。促进数据要素价值释放类新技术:促进数据要素价值释放类新技术:AI 能够使得用户通过自然语言的方式对于数据进行操作,从而降低数据要素使用门槛;多模处理技术能够帮助用户通过单库统管的方式对于不同结构的数据进行管理,有利于多种数据要素融合分析,更好发挥数据要素潜在价值。4.2 汽车数据治理汽车数据治理和和运营能力运营能力全面全面提升提升 4.2.1 DataOps 提升汽车数据研发运营效能提升汽车数据研发运营效能 面对的快速变化的数据需求和复杂的技术组件,业界借鉴 DevOps的方法,提出DataOps(数据研发运营一体化),通过构建和增强数据管 4 建设数据基础设施需要三类数据处理新技术,大数据技术标准推进委员会,建设数据基础设施需要三类数据处理新技术,大数据技术标准推进委员会,2023.11 42 道的方法和技术,满足快速数据分析需求和业务价值需求。DataOps 通过对数据工具、流程和人员的重构,更好地协调和处理数据管理和应用过程中的效率和质量问题,为企业的数据引擎“换挡提速”5。通过将 DataOps 引入汽车行业,一方面能够企业提升用数据进行决策的能力,养成用数据分析的习惯,从而更好地应用数据赋能业务,同时搭建起一条敏捷高效的数据研发流水线来支撑业务的探索;另一方面能够打破部门间数据壁垒,提升数据供给的效能,加速数据产品的研发效率,降低数据管理与维护成本。图图 16 DataOps 能力模型框架能力模型框架 汽车行业应用 DataOps 主要路径如下:(1)研发管理:研发管理:构建数据研发治理一体化流程,将数据治理工作左移,加强数据治理与开发工作的协同配合,同时降低数据治理后置所产生的风险。此外,在数据研发阶段加强对数据需求的约束,并利用自助分析能力来提前探查或解决部分数据需求,提升数据需求的沟通效率,减少部分研发工作压力。(2)交付管理:交付管理:通过对测试、配置、部署和发布等环节的自动化与标准化,提升交付效率和质量。企业在数据的交付与部署阶段,通过 5 DataOps 实践指南(实践指南(1.0),大数据技术标准推进委员会,),大数据技术标准推进委员会,2023.7 43 构建自动化的测试和交付流水线,加强数据版本与代码质量的管理,帮助企业提升数据产品交付的自动化水平,加快交付速度,提高交付质量。(3)数据运维:数据运维:通过构建全链路数据可观测能力,对数据研发运营管理全生命周期的效能、资源、质量、成本等方面进行系统性的监测与度量,帮助企业全面掌握数据研发运营的各环节情况,及时发现、反馈并处理问题,进而不断优化数据开发全流程。(4)价值运营:)价值运营:通过量化指标驱动数据运营,提升数据研发质效,构造精益数据运营管理能力。企业基于量化指标对数据开发工作的成本进行精细化管理,并驱动企业对经营管理、开发流程和工具平台持续优化,形成“以数治数,持续革新”的闭环运营。4.2.2 Data Fabric 等新理念探索及落地等新理念探索及落地 随着数据规模和数据关系复杂度的增加、数据权属问题的复杂化,传统集中式数据管理模式无法满足需求,出现了 Data Fabric(数据编织)这一概念。Data Fabric 是通过增强数据目录、数据虚拟化、主动元数据等技术,将大型机构内多个数据平台进行逻辑集中管理,避免物理集中带来的重复建设,实现数据在大型机构内的统一纳管、充分共享、融合分析与应用。Data Fabric 能够通过其内置分析能力来动态改善数据的使用,从而加快实现数据价值的速度,其支持全面地集成数据管理功能,包括发现、治理、管理和编排,并使用 AI 能力进行语义探索、分析和推荐,从而从被动的数据策略转变为主动响应性的数据策略。通过 Data Fabric 在汽车行业数据治理中的应用,能够推动元数据采集实时化、数据质量稽核实时化、元数据管理图谱化、数据服务和指标分析自助化,实现数据资产的成本和价值盘点。此外,随着 Data Fabric、Data Mesh(数据网格)等新型分布式数据 44 架构理念的落地,将推动汽车行业打造高扩展、可复用的数据模型,使得数据资产以可理解的形式进行使用和呈现,帮助决策者和算法做出更优的决策,提升各系统数据治理水平和易用性。4.3 汽车数据要素汽车数据要素化驱动价值释放化驱动价值释放 4.3.1 构建统一的汽车数据档案构建统一的汽车数据档案 汽车数据涉及众多环节,包含车辆的设计、制造、流通、使用、销售直至报废拆解的全过程,通过汽车使用全生命周期数据的融合和应用,将推动汽车产业数字化转型,让数据不断释放价值,以数据驱动产业效率提升。以汽车数字档案为核心,建立车辆从购置到报废全过程的使用记录,形成以车辆识别码作为唯一身份标识的“一车一档”,覆盖生产、销售、登记、检验、保养、维修、保险、报废等汽车全生命周期,对于非保密、非隐私性信息可向社会开放,提供查询和开发服务,并推动信息服务的市场化运作。图图 17 汽车数据档案关键组成汽车数据档案关键组成 4.3.2 建立汽车数据流通服务平台建立汽车数据流通服务平台 现阶段汽车行业缺少专业的数据服务能力,数据供、需方间缺乏有效的桥梁,无法将数据转化为资产化数据产品,实现流通交易和数据价 45 值变现。因此,汽车行业数据亟需建设数据供需双方的桥梁,实现数据要素流通和增值。图图 18 汽车数据流通服务平台汽车数据流通服务平台 汽车数据流通服务平台通过融合区块链、大数据、AI、云计算、物联网及隐私计算等技术,构建一体服务化平台,聚焦汽车数据接入、治理、挖掘、计算、流通等环节,提供数据资产管理、元数据管理、数据开发、数据质量管理、数据安全共享等能力,构建汽车产业供需双方的桥梁,促进数据价值流通。4.4 技术与制度协同助力汽车数据安全合规技术与制度协同助力汽车数据安全合规 随着信息基础设施的建设加速,智能网联汽车提供的服务更加丰富,车与车、车与人、车与云之间的数据交互需求随之不断增长。与传统汽车相比,智能网联汽车业务发展与服务构建的方式均已转向数据驱动。同时,全球日益严格的数据监管使企业在业务创新过程中必须对数据使用的安全性与合规性进行充分的论证与保障。细化汽车数据分类分级机制。细化汽车数据分类分级机制。针对车辆场景数据问题,应当考虑本行业本领域的发展现状,推动数据分类分级机制构建。一方面,相关部门可以结合智能网联汽车行业场景,针对具有共性或通用性的关键数据,建立数据分类分级目录,并推动构建相关数据共享机制,对列入目录的 46 数据进行重点保护,例如针对车辆数据的不同处理场景,区分保护事故数据、险情数据和般驾驶数据。另一方面,各行业主体需发挥自律作用,推动搭建产业开放共享的合作平台,引导企业进行信息共享,提升全行业合作互动效率。激发行业协会的组织引领作用,进一步推进相关标准的建设和完善,例如高精度地图数据交换格式、地理信息处理标准、安全传输标准、技术标准和管理标准等。完善车机数据与个人隐私的合规工作。完善车机数据与个人隐私的合规工作。法律制度层面,相关部门应进一步完善相关的隐私保护细则,建立健全的车辆数据法治体系,明确个人隐私数据的权利主体和责任主体,以及主体相应的权利范围和责任范围。企业层面,需根据自身的发展战略和风格,建立透明、可信、可控的个人隐私数据管理机制,充分尊重和保障用户对于个人隐私数据的知情权和选择权,避免滥用或泄露用户隐私数据。场景层面,随着智能网联汽车应用场景多样化和复杂化,隐私保护应当因地制宜地发展,推动具体的隐私保护模式和功能实现,例如采用加密、匿名化等技术手段对敏感数据进行有效保护等。推进汽车数据出境安全评估与合规工作。推进汽车数据出境安全评估与合规工作。在法律制度方面,需要制定和完善相关的政策法规,明确数据出境规则,同时建立有效的数据出境审查机制和跨境执法合作机制,防止数据被滥用或侵犯。在技术标准方面,需要制定和执行符合国际标准和技术规范的行业规范,规范智能网联汽车数据的收集、存储、传输、处理和使用过程,确保数据在各个环节都得到有效的加密、授权和监督。在企业自身方面,需要增强核心技术的自主可控能力,减少对外部供应商的依赖,提升自主研发和创新能力,建立自有的汽车数据平台和服务体系。此外,还需要加强监测技术的研发和应用,及时发现并处置数据违规跨境传输的行为,建立有效 47 的预警和应急机制,及时通报并协调相关部门进行处理。建立汽车出海的全球数据合规体系。建立汽车出海的全球数据合规体系。车企出海过程中由于各国数据合规法规多样化且不断演进,如果不能全面有效地应对全球的数据合规风险,可能导致在数据应用上面临各国政府及监管的处罚,并引发巨大的品牌危机。因此,企业内需要设置职责明确的数据合规组织体系,必要时设置首席隐私官,以统筹企业内部各相关部门的应对举措和行动。4.5 数据数据全方位全方位赋能汽车行业数字化转型赋能汽车行业数字化转型 数字化转型为汽车行业带来了全新的机遇和挑战,是汽车行业高质量发展的关键支撑。数据在汽车研发数字化、供应链数字化和管控数字化等场景中,可以帮助企业加速创新、提高效率、降低成本,并提供更好的产品和服务,助力汽车行业迈向更加可持续和智慧化的未来,从而推动整个汽车行业实现数字化转型。(1)研发数字化研发数字化 通过收集和分析车辆和零部件的性能数据,车企可以更好地了解消费者需求和市场趋势,基于数字孪生等技术实现虚拟设计和数字化模拟。数字化设计平台可以为汽车制造商提供更优秀的设计工具和平台,有助于实现更强的创新能力和设计灵活性。(2)制造)制造-供应链数字化供应链数字化 生产制造方面,车企基于大数据分析平台,能够进行大规模定制化生产和精益制造,并推动制造工艺自动化与信息化,降低生产成本、提高生产效率和品质稳定性。通过智能化和数字化监控数据,可以减小生产误差率、提高产品质量和安全管理水平。供应链管理方面,通过实时监测和分析供应链数据,可以优化物料采购、库存管理和运输计划,提高供应链整体效率,并减少因为供应链中断或延迟而造成的生产停滞风 48 险,及时应对潜在的供应链中断问题。(3)营销)营销数字化数字化 数据分析可以帮助企业了解用户需求和行为,从而提供个性化的产品和服务,增强客户满意度和忠诚度。一方面,基于数据可以实现销售渠道与用户售前、售后服务的全链路打通,实现营销媒介和消费者之间的全方位、多元化互动。另一方面,车企可以更多利用数据对客户定位和购买偏好进行精准化分析,并深入了解用户售后服务需求,实现汽车由产品化驱动转向服务化延伸。(4)管控数字化)管控数字化 数据可以帮助汽车企业更好地管理内部运营。总部通过经营数据整合,可以快速了解下属及分支企业的经营状况,包括各汽车品牌销售情况、经销商渠道情况、质量趋势、车型成本收益、人员效率、投资项目进展等重要信息。合规审计部门通过数据整合,可以对各投资企业及投资项目中的特定风险行为进行鉴别,从而降低审计成本及遗漏风险。4.6 基于数据的汽车行业大模型加速涌现基于数据的汽车行业大模型加速涌现 近年来,我国人工智能技术应用迎来飞速发展。2022年,科技部等六部门联合印发关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见,鼓励在重点行业深入挖掘人工智能技术应用场景,促进智能经济高端高效发展。基于数据的汽车大模型也在这一背景下应运而生,目前已在车联网、人车交互等方面实现落地应用,助力加速商业闭环的形成,驱动企业向价值链高端跃升。车联网大模型能够增强自动驾驶感知范围,实现即时、智能的交通诱导控制。大模型在高阶自动驾驶的应用已成趋势,在车端可以增强自动驾驶感知范围,有效应对极端路况/天气等长尾场景;在路端可以开 49 展交通诱导管控、集群调度和远程遥控接管等应用,从而均衡道路上的交通量,提升行车的通畅度和安全性。智能座舱渗透率快速提升,语言大模型率先应用。2022年中国市场乘用车搭载智能座舱前装交付 795.05 万辆,同比增长 40.59%,前装搭载率为 39.89%,渗透率快速提升。语言大模型率先接入智能座舱,如商汤“商量 SenseChat”、百度“文心一言”。多模态大模型也陆续用于智能座舱,触屏、手势识别、增强现实型抬头显示(AR HUD)等交互模式不断发展演进。当前汽车大模型发展方兴未艾,仍有很多问题需要解决,其中数据质量和场景门槛是阻碍规模化应用的主要瓶颈。从规模来看,根据W3Techs 网站统计,全球网站中约 56.6%使用英文,约 1.5%使用中文,中英文高质量数据存在量级上的差异。从质量来看,一是中文百科、问答社区等内容的质量相较英文内容有较大差距,二是高质量数据集被封闭在APP等自身生态导致无法直接共享应用,增加了中文数据集的构建难度,三是我国汽车行业信息化、数字化水平有待提升,基础数据的匮乏难以保障计算结果的准确性和有效性。未来,汽车大模型需要持续提升数据集质量,整合大模型到车联网建设方案中,将语言大模型、多模态、数据集等自有能力进行定制化开发,加速商业落地,深入理解需求,挖掘大模型潜在应用场景。50 五、总结与展望 5.1 机遇与挑战机遇与挑战 随着我国智能网联汽车渗透率的不断提升,产品竞争力持续增强,汽车已成为“制造强国”“制造出海”的关键领域。一方面,一方面,智能网联汽车的发展将进一步带动云计算、大数据、大模型等新兴技术与产业深度融合,同时促进芯片、操作系统、人工智能等核心技术研发同步发展,推动基于数据的车联网、智能驾驶和汽车大模型等新领域迎来快速发展。另一方面,另一方面,数据的爆发式增长和规模化应用将不断催生新产业、新业态,对生产力和生产关系的发展和变革具有重要影响。随着“数据二十条”等数据国家战略的落地和实施,以及国家数据局针对行业发展痛点堵点,实施“数据要素”行动计划“数据要素”行动计划,将推动形成一批服务经济社会发展的典型应用场景,对传统行业发展起到放大、叠加、倍增作用。因此,当前我国汽车数据迎来了前所未有的发展机遇,将催生技术能力和应用场景的不断创新,推动生态加速培育与产业发展。与此同时,我国汽车数据产业发展起步较晚,仍存在一些挑战亟待解决。一是数据采集与处理,一是数据采集与处理,汽车数据涉及范围广、总量大,采集和处理需要大量的技术和资源投入,如何有效地收集、存储、分析和利用这些数据是车企及相关企业需要解决的首要问题。二是数据隐私安全,二是数据隐私安全,随着汽车由硬件定义转为数据驱动,其采集的数据范围、数据量将进一步提升,如何在确保数据安全的同时,保护数据隐私及权益,需要在法律法规的框架下持续推进。三是数据整合与应用,三是数据整合与应用,汽车产业链涉及多个环节,不同环节、企业乃至行业之间数据孤岛仍然突出,如何实现环节之间的数据整合与流转,以及如何将数据应用于汽车后服务和智能出行等领域,都是产业发展的关键难点。四是政策与法规支持,四是政策与法规支持,尽管国家和行 51 业组织已经出台了一系列政策文件,但主要聚焦于数据安全合规层面,对于如何推动数据赋能行业发展尚未形成具备可落地性和实操性的指导文件,同时在具体实施过程中,也存在一些不确定性和挑战。5.2 发展建议发展建议“时不我待,只争朝夕”。为应对汽车数字化发展浪潮,需要汽车上下游相关企业、政府主管部门、行业组织和院所高校等通力协作、紧抓机遇、顺势而为,共同推动汽车数据产业发展。企业方面,一是明确战略方向,一是明确战略方向,应从顶层设计方面建立数据发展战略规划,从业务需求进行分析,总结企业所处产业链位置和数字化发展阶段,制定发展战略路线图,从业务、产品、生态等领域由点及面分步推进。二是核心能力建设,二是核心能力建设,业务核心能力建设是通过搭建企业数字化平台,掌握数字化业务优化关键技术;产品核心能力建设是以软件定义汽车理念为核心,加快构建智能软件、硬件研发能力;数据核心能力建设通过搭建大数据平台,建立数据采集、数据处理、数据分析能力;生态能力建设是要构建连接企业内外部的业务生态、连接汽车行业与其他行业的数据生态。三是构建组织架构,三是构建组织架构,建立企业数字化人才体系,构建组织保障能力;建立数据管理部门,应对智能化时代海量数据的收集、处理、应用需求;建立数字化生态服务部门,创新服务能力,形成以客户为中心的业务生态体系。政府和行业组织方面,一是推进产业合作,一是推进产业合作,通过建立公共服务平台、制定汽车数据支持政策、建立协同合作机制等措施,充分发挥不同类型企业优势,推动产学研用结合,通过产业合作带动整体发展。二是建立二是建立应用示范,应用示范,形成汽车数据应用标杆。围绕汽车数据平台建设、数据治理、数据应用、数据安全等领域组织开展标杆评选活动及试点示范项目,加 52 速典型模式的推广落地。三是加快人才积累,三是加快人才积累,以培育 引进保障人才供给,引导地方高校、科研机构加快人才培养,引进外部人才,联合企业提供实训环境,积累行业复合型人才。四是强化标准研制,四是强化标准研制,建立完善的汽车数据标准体系,围绕汽车数据各领域全面布局,以团体标准为主体推动共性急需标准研制及落地实施,并适时转化为行业标准、国家标准乃至国际标准,提升国际话语权。【CCSA TC601 汽车数据工作组由中国信息通信研究院云计算与大数据研究所联合多家汽车企业、汽车数据服务商等联合成立,未来工作组将继续围绕汽车数据基础设施建设、数据治理、数据安全、数据合规、数据应用、数据流转等方向开展标准研制、课题研究、沙龙研讨、会议培训等相关工作。在此,诚邀产业界各相关单位一同参与,携手推进汽车数据优秀实践经验和共性知识的积累与推广,共同绘制汽车数据发展的美好蓝图!】

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