【研报】电力设备行业专题报告:LFP纳入特斯拉供应链商业策略胜于技术取舍-20200311[26页].pdf

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1、 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明请务必阅读正文之后的免责声明 渤海证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格渤海证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格 1 of 26 LFP 纳入纳入特斯拉特斯拉供应链供应链,商业策略商业策略胜于胜于技术取舍技术取舍 电力设备行业专题报告电力设备行业专题报告 分析师:分析师: 郑连声 SAC NO: S1150513080003 2020 年 3 月 11 日 投资要点:投资要点: 特斯拉采用特斯拉采用 LFP 主要基于商业策略而非技术主要基于商业策略而非技术层面层面 特斯拉上海工厂低配版车型预计配套宁德时代 CTP 技术+LFP 电池

2、,这是特 斯拉通过降低成本继续实现产品定位依次下沉,逐步扩大用户群体的商业策 略。CTP 技术通过采用大模组的方式,可以使电池包能量密度提高 10%15%,体积利用率提高 15%20%,零部件数量减少 40%,大幅降低制 造成本,更好的弥补磷酸铁锂电池能量密度较低的弱点。特斯拉一直凭借动 力电池系统、自动驾驶技术以及整车 FOTA 技术支撑起起强大的竞争力,若 2020 年底特斯拉实现国产化,国产低配版降至 20 万元,凭借超高的性价比 特斯拉至少可以抢占国产新能源乘用车 15%的市场份额。 我们测算我们测算今后三年今后三年三元电池三元电池占比仍超占比仍超 60% 低配版特斯拉为拿到最高档国内

3、新能源汽车补贴,预计续航里程不低于 400km,上限不超过现有版本的 445km。参照 BYD 刀片电池百公里耗电量 14.1kWh/100km,预计 2020 年低配版特斯拉 Model 3 磷酸铁锂电池装机 2.83.1GWh。在全球汽车电气化趋势下,大众、宝马等新车型预计集中于 2020 年下半年在华推出,多款车型均配套三元电池;另一方面,主要配套磷 酸铁锂的A00级车市占率的减少可以抵消 AB 级车市占率增加带来的磷酸铁 锂电池增量。基于上述两个假设要件,2020 年非特斯拉磷酸铁锂电池装机约 为 26.7GWh 。按照以上测算,2020-2022 年预期磷酸铁锂电池装机量逐步 爬坡,

4、磷酸铁锂电池短期内复苏明显,但占比增速逐年减弱趋于 40%。因此 我们认为特斯拉在上海工厂中生产磷酸铁锂配套的低配版 Model 3,对整个 市场中磷酸铁锂装机量变化影响并不大,中长期看高能量密度的高镍三元电 池依旧占据主流地位。 特斯拉特斯拉自研电池技术是超级电容自研电池技术是超级电容+干电池技术干电池技术 2019 年 5 月特斯拉在财务亏损的情况下仍然以 2.18 亿美元溢价 55%收购同 样处于亏损状态的 Maxwell,就是希望通过其干电池技术和超级电容器技术 为特斯拉自研电池做准备。目前干电池的能量密度为 300Wh/kg,比特斯拉 电池高出 20%-40%,并且具备 500Wh/

5、kg 的实现路径。与现有的湿法工艺相 比,干电池成本降低 10%-20%,产能密度增加 16 倍,电池寿命延长 2 倍, 具有提升能量密度降低成本的明显优势。超级电容器利用静电充电工艺,具 有循环稳定性高、功率大、寿命长、安全性高的特点。超级电容器搭配锂电 池的复合组合系统,可以撷取双方的优点,以超级电容大功率密度的优势为 瞬间弹性调整出力,另外以锂电池大能量密度的特点为主要提供动力来源, 提供续航力,有望应用于特斯拉 Semi 等大车型领域。 行行 业业 研研 究究 证证 券券 研研 究究 报报 告告 专专 题题 报报 告告 证券分析师证券分析师 郑连声 022-28451904 助理分析师

6、助理分析师 滕飞 SAC No: S1150118070025 子行业评级子行业评级 电力设备 中性 新能源设备 看好 重点品种推荐重点品种推荐 宁德时代 增持 国轩高科 增持 亿纬锂能 增持 恩捷股份 增持 璞泰来 增持 科达利 增持 德方纳米 增持 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声明请务必阅读正文之后的免责声明 渤海证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格渤海证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格 2 of 26 投资策略投资策略 补贴退坡和竞争加剧使新能源汽车行业成本压力增大,特斯拉一方面通过磷 酸铁锂电池降低上海工厂成本来实现车型下沉, 另一方面通过超级电容+干电

7、 池技术进行自研电池布局。我们认为特斯拉无钴电池并不改变三元电池主流 地位, 自研电池虽短期内难以量产, 长期有望引领新一轮技术趋势。 随着 2020 年大众、奔驰、宝马等集中在华推出电动汽车新车型,新能源汽车板块迎来 良好的布局机会。 我们继续维持新能源电池行业“看好”投资评级, 并关注包括 干电池和超级电容器在内的新技术趋势。 2020 年海外一线车企新能源车型持 续推出带来供给侧的结构性改善以及年初海外新能源汽车市场的优异表现更 为坚定了我们对于新能源汽车渗透率不断提升,国内产业链供应全球市场的 行业增长逻辑。 我们继续维持新能源电池行业“看好”投资评级, 建议关注两类 标的,一是业绩增

8、长稳定,市场份额不断提升的动力电池公司,如宁德时代 (300750)、亿纬锂能(300014);行业格局清晰,海外市场占比不断增加 的中游公司, 如恩捷股份 (002812) 、 璞泰来 (603659) 、 科达利 (002850) 。 二是磷酸铁锂电池技术积累深厚,创新研发能力较强的动力电池公司,如国 轩高科(002074);下游客户优质,市场占比较高的正极材料公司,如德方 纳米(300769)。 风险提示风险提示:磷酸铁锂电池能量密度提升不及预期;新能源汽车销量不及预期; 三元材料技术迭代超预期 qRqPoOrNnQoQoMmNsNwPmP7NaO9PsQnNsQpPlOnNpMiNmN

9、oM7NmMxPvPsPsNxNoMnN 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 3 of 26 目 录 1.特斯拉采用 LFP 基于商业策略而非技术层面 . 5 1.1 特斯拉与宁德时代谈判无钴电池事宜 . 5 1.2 预计采用宁德时代 CTP 技术+LFP 电池 . 6 1.3 低配版丰富特斯拉产品线,国产车型压力陡增 . 8 1.3.1 技术领跑优势明显 . 8 1.3.2 价格下沉抢占新能源汽车市场 . 9 2.我们测算今后三年三元电池占比仍超 60% . 12 2.1 2020 年特斯拉磷酸铁锂电池装机 2.83.1GWh . 12 2.1

10、.1 预测低配版续航里程上限不超过 445KM . 12 2.1.2 预测低配版续航里程下限不低于 400KM . 13 2.1.3 参照 BYD 刀片电池百公里耗电量 14.1kWh/100km . 13 2.1.4 2020 年特斯拉磷酸铁锂电池装机测算 . 14 2.2 2020 年非特斯拉磷酸铁锂电池装机 26.7GWh . 15 2.2.1 假设要件一:合资新车型大部分为三元电池 . 15 2.2.2 假设要件二:国产车型 LFP 增量变化来自 AB 级车 . 16 2.2.3 2020 年非特斯拉磷酸铁锂电池装机量测算 . 17 2.3 特斯拉低配版选择 LFP 不改三元电池主流地

11、位 . 19 3.特斯拉自研电池新技术简析 . 20 3.1 特斯拉自研电池技术来自 Maxwell . 20 3.2 自研电池技术是超级电容+干电池技术 . 21 3.2.1 超级电容器是电池的低成本补充方案 . 21 3.2.2 干电极技术可以提升能量密度降低成本 . 22 4.投资策略 . 23 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 4 of 26 图 目 录 图图 1:各媒体报道特斯拉采用宁德时代:各媒体报道特斯拉采用宁德时代 LFP 电池电池 . 5 图图 2:特斯拉历代车型钴消耗量:特斯拉历代车型钴消耗量 . 6 图图 3:各类型电池能

12、量密度:各类型电池能量密度 . 7 图图 4:宁德时代:宁德时代 CTP 技术技术 . 7 图图 5:宁德时代:宁德时代 CTP 技术电池技术电池 Pack 示意图示意图 . 8 图图 6:特斯拉:特斯拉 Model 3 . 9 图图 7:2019 年分车型全球销量排行年分车型全球销量排行 . 10 图图 8:2019 年年 1-11 月纯电动车型月均销售月纯电动车型月均销售 Top 25 竞争格局竞争格局 .11 图图 9:Model 3 标准续航版性能指标标准续航版性能指标 . 12 图图 10:Model 3 长续航版性能指标长续航版性能指标 . 12 图图 11:Model Y 长续航

13、版性能指标长续航版性能指标 . 12 图图 12:Model Y 高性能版版性能指标高性能版版性能指标 . 12 图图 13:2019 年第年第 11 批目录披露特斯拉批目录披露特斯拉 Model 3 基本信息基本信息 . 13 图图 14:2020 年第年第 2 批新能源汽车推广目录批新能源汽车推广目录 . 14 图图 15:2017-2019 年特斯拉各车型销量及年特斯拉各车型销量及 Model 3 占比占比 . 14 图图 16:2018(内环)及(内环)及 2019 (外环)年国内新能源各等级车型销量占比(外环)年国内新能源各等级车型销量占比(%) . 17 图图 17:2016201

14、9 年不同材料动力电池装机量占比年不同材料动力电池装机量占比 . 17 图图 18:20162019 年分车型不同材料装机量(年分车型不同材料装机量(GW) . 18 图图 19:2020-2022 年磷酸铁锂电池预期占比年磷酸铁锂电池预期占比 . 19 图图 20:Maxwell 创行创行业多个业多个“第一第一” . 20 图图 21:Maxwell 不同系列的超级电容器不同系列的超级电容器 . 22 图图 22:Maxwell 干电池涂层技术干电池涂层技术 . 23 图图 23:Maxwell 干干电池能量密度提升路径电池能量密度提升路径 . 23 表 目 录 表表 1:2019 年国内电

15、动车销量前十车型统计表年国内电动车销量前十车型统计表 .11 表表 2:2019 年新能源乘用车补贴标准年新能源乘用车补贴标准 . 13 表表 3:特斯拉动力电池需求测算表:特斯拉动力电池需求测算表 . 15 表表 4:新车型预计推出时间和电池类型:新车型预计推出时间和电池类型 . 16 表表 5:非特斯拉动力电池需求测算表:非特斯拉动力电池需求测算表 . 18 表表 6:特斯拉收购历史:特斯拉收购历史 . 21 表表 7:超级电容器技术优势:超级电容器技术优势 . 21 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 5 of 26 1.特斯拉采用特斯拉采

16、用 LFP 基于商业策略而非技术基于商业策略而非技术层面层面 1.1 特斯拉与宁德时代谈判无钴电池事宜特斯拉与宁德时代谈判无钴电池事宜 2020 年 2 月 18 日路透社报道特斯拉与宁德时代谈判,采购(无钴电池)磷酸铁 锂电池,预计应用于低配版国产特斯拉车型,标准版和长续航版依旧使用 LG 化 学的 NCM811 电池。目前来看,宁德时代的“无钴电池”针对的是上海工厂生产的 中国版特斯拉;而购买宁德时代“无钴电池”后特斯拉将自建电池生产线,具体电 池成分预计会在 4 月份的特斯拉电池日上进行说明。 图图 1:各媒体报道特斯拉采用宁德时代:各媒体报道特斯拉采用宁德时代 LFP 电池电池 资料来

17、源:路透社,Twitter,证券时报,渤海证券 动力电池在整车成本中占比达 40%以上, 三元锂电池中正极材料的价格又占了动 力电池成本的 40%,正极材料中镍、钴、锰三种原材料二月份的价格分别为 10.3 万元/吨、27.6 万元/吨、1.3 万元/吨,其中钴的价格要远高于镍和锰。另外随着 5G 技术的兴起,智能终端对于钴的需求将会更加旺盛。为了降低成本,近年来 各大电池厂都致力研发钴含量更低的电池,从三元电池从 523 到 622 再到 811, 钴的含量一步步降低。特斯拉对低钴电池布局已久,历代车型采用的锂离子电池 一直在向低钴化发展,而且还计划推向全系列车系。2012 年,特斯拉在 M

18、odel S 上,钴的使用量是 11 千克/辆车; 2018 年,特斯拉在 Model 3 上,钴的使用量 为 4.5 千克/辆车,消耗量仅为 2.8%。同年,马斯克在推特上表示:“下一代电池 含钴量要为零。” 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 6 of 26 图图 2:特斯拉历代车型钴消耗量:特斯拉历代车型钴消耗量 资料来源:Rho Motion,渤海证券 1.2 预计采用宁德时代预计采用宁德时代 CTP 技术技术+LFP 电池电池 在动力电池领域,磷酸铁锂电池与三元锂电池一直是两大主流,其中三元锂又分 为主流的镍钴锰(NCM)和镍钴铝(NC

19、A)两种,后者主要应用于特斯拉的车型 上。三元锂电池在能量密度和低温性能方面有优势,在储能密度方面,三元锂电 池因为电压高,其能量密度基本能达到 240Wh/kg,几乎是磷酸铁锂电池 140Wh/kg 的 1.7 倍; 另外在抗低温上, 三元锂电池低温使用下限值为零下 30 度, 相比磷酸铁锂电池低温下限值零下 20 度更有优势,同时在相同低温条件下,磷 酸铁锂电池衰减高达 30%, 三元锂电池冬季衰减不到 15%。 磷酸铁锂电池成本更 低、安全性更好、使用寿命长,但是最大的缺陷就是能量密度低,难以满足高能 量密度高续航里程的需求。 随着近期宁德时代攻克了 CTP 技术, 以及比亚迪发布 了“

20、刀片电池”, 磷酸铁锂电池的能量密度有了新的解决方案。 CTP 技术+磷酸铁锂 电池是在磷酸铁锂材料体系的基础上, 利用系统集成及工艺改进来提升能量密度, 同时降低电池成本。宁德时代的 CTP 技术采用大模组的方式,通过取消顶板、侧 板等零部件来简化模组结构, 优化电池包结构, 提高了电池包在整车的连接强度, 实现较大幅度的降本。我们认为特斯拉上海工厂最终的配套方案为宁德时代磷酸 铁锂电池+CTP 技术,使得磷酸铁锂电池包系统能量密度达到 160Wh/kg。由于 省去了电池模组组装环节,较传统电池包,CTP 技术可以使电池包能量密度提高 10%15%,体积利用率提高 15%20%,零部件数量减

21、少 40%,大幅降低制造 成本。 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 7 of 26 图图 3:各类型电池能量密度各类型电池能量密度 资料来源: Rho Motion,渤海证券 CTP 的概念最开始是宁德时代在去年 9 月德国的法兰克福车展上提出的。 作为高 集成的动力电池系统开发平台, CTP 与传统电池包的区别在于省去了中间的模组 环节, 其优势主要有三点: 一是轻量化: CTP 技术能够最大程度的减少电池 Pack 内部,各个模组之间的侧板、底板、连接线束、固定件、非必要的横梁,纵梁等 零部件,对于电池的轻量化非常有帮助。二是提升能量密度:

22、包括重量比能量密 度和体积比能密度。通过减少内部结构组建,CTP 电池包能提高体积利用率,系 统能量密度也间接提升,如宁德时代的 CTP 技术,重量比能量密度能达到 200Wh/kg。从体积比能量密度来看,比亚迪的 CTP 技术可以使体积比能量密度 相比过去能够提升 50%,不同规格的电芯体积比能量密度分别为 439Wh/L、 448Wh/L、449 Wh/L、450 Wh/L。三是成本低:CTP 技术减少了电池 Pack 本 身的成本,也通过简化工艺降低生产组装成本,降低动力电池成本的需求事实上 也是 CTP 技术落地的一个重要推动力。 图图 4:宁德时代:宁德时代 CTP 技术技术 资料来

23、源:宁德时代官网,渤海证券 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 8 of 26 电池模组结构在电池 PACK 过程中起到电芯集成、支撑、固定和保护等作用,同 时还要满足完好固定电芯位置并保护其不发生有损性能的形变、满足载流性能要 求、满足对电芯温度的控制、遇到严重异常时及时断电、避免热失控的传播等等 功能。如果去掉模组直接将电芯串并联在一起做成电池包,这意味着一旦有电芯 出现问题将会对整个电池包产生影响,从而有可能降低电池包的可靠性。因此 CTP 技术对电池企业和主机厂而言的要求都很高, 包括提高电池产品的一致性和 增加售后维修成本等。北汽新能源

24、 EU5 是首款搭载 CTP 电池包的车型,其能量 密度可达到 200Wh/kg 以上。随后大众汽车拉美卡车公司(VWCO)也与宁德时 代签订长期合作协议, 搭载磷酸铁锂电池包的全新电动货车 e-Delivery 即将上市。 宁德时代为 VWCO 定制的新型标准电池包效率由原来的 75%提升到 90%,系统 能量密度提升到 160Wh/kg。 目前虽然宁德时代和蜂巢能源利用 CTP 技术给出了 提升电池包空间利用率和能量密度的解决方案,但产品最终结果还需要进一步验 证。 图图 5:宁德时代:宁德时代 CTP 技术电池技术电池 Pack 示意图示意图 资料来源:宁德时代专利 CN 2096582

25、78 U,渤海证券 1.3 低配版丰富特斯拉产品线,国产车型压力陡增低配版丰富特斯拉产品线,国产车型压力陡增 1.3.1 技术领跑优势明显技术领跑优势明显 特斯拉以三代产品定位依次下沉为路径,以电动化切入、以智能化展开差异化竞 争、高度垂直一体化整合,逐步扩大用户群体,同时维持环保、科技、高端的品 牌形象,目前公司在纯电车和自动驾驶技术领域的领先优势已经是行业公认。以 特斯拉在中国市场的销量担当 Model 3 为例,国产 Model 3 凭借动力电池系统、 自动驾驶技术以及整车 FOTA 技术支撑起起强大的竞争力。特斯拉最大的电池供 应商是全球电池领先企业松下公司,与松下联合研发的强大电芯以

26、及自主研发的 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 9 of 26 电池管理系统和电池冷却系统构筑了其在电动车核心领域技术壁垒。 从 18650 电 池到 21700 电池,特斯拉携手松下实现了电池单体的自主研发,并在能量密度上 实现了突破, 达 260-280Wh/kg 。 在自动驾驶方面, 国产 model 3 搭载 Autopilot 系统,采用摄像头为主导硬件,搭载 Hardware 3.0 芯片,配备 8 颗摄像头、12 个超声波雷达和 1 个毫米波雷达。特斯拉表示在不久之后,Autopilot 甚至将具备 城市内道路的驾驶能力,可以识别

27、红绿灯和小路口的停车标志。在人机交互系统 方面,通过 FOTA 空中升级的方式进行软件的更新,保证硬件系统的优化潜力得 以发挥。相比于其他车企的 OTA,FOTA 技术能够对底层系统进行迭代,直接向 相关 ECU 推送软件补丁,完成功能性升级。 图图 6:特斯拉:特斯拉 Model 3 资料来源:特斯拉官网,渤海证券 除了提升各车型的技术优势,特斯拉还积极完善配套基础设施。截止 2019 年 12 月特斯拉已经在中国市场投放超级充电站超过 300 座,超级充电桩数量也已经达 到 1.5 万个。12 月 27 日,特斯拉在上海金桥建成国内首座 V3 超级充电桩,并 对外开放。V3 充电桩最高支持

28、 250kW 充电功率,相比 V2 充电桩提升一倍多。 还是以 Model 3 为例, 在峰值功率状况下, 5 分钟充电时间里能将续航增加 120km 左右。特斯拉凭借智能化优势、完善的配套设施以及独特的品牌效应迅速扩大市 场,推动全产业链的发展。 1.3.2 价格下沉抢占价格下沉抢占新能源汽车新能源汽车市场市场 2019 年全球电动车的销量约为 220 万辆,同比 2018 年实现增长 10%,市场份 额从 2.1%提升到 2.5%。按照车企销量排名来看, 前三名分别为特斯拉、比亚迪 和北汽,原本排在全球电动车销量首位的比亚迪已被特斯拉成功反超,主要是因 行业专题报告行业专题报告 请务必阅读

29、正文之后的免责声请务必阅读正文之后的免责声明明 10 of 26 为国内新能源补贴的退坡,导致比亚迪销量连续数月下滑,而特斯拉在全球各个 地区销售均实现增长,其中包括中国市场受补贴价格下滑,销量持续扩大。根据 具体电动车型来看,特斯拉的 Model 3 全年销量为 30.1 万辆,北汽 EU 系列全年 销量 11.1 万辆,日产聆风年销量 7.0 辆,成功超越比亚迪元登上了第三的宝座。 特斯拉的 Model 3 销量在全球总销量中占比达 14%左右, 明显高于排在第二的北 汽 EU 系列,在全球销量中处于绝对领先地位。 图图 7:2019 年分车型全球销量排行年分车型全球销量排行 资料来源:E

30、V sales,渤海证券 根据公司公告,特斯拉的交付量逐年增加,2019 年全年交付 36.8 万辆,同比增 长 49.8%,其中 Model 3 交付量 30.1 万辆,高于 Model S 和 X 系列的总和,同 比增长 106.01%。在特斯拉的主要销售市场中,2019 年 Model 3 在美国市场的 销量为 15.9 万辆,位居最畅销电动汽车排行榜榜首,三款车型 Model S、X 和 3 约占美国电动市场份额的 78%。中国市场是特斯拉海外第一大市场、全球第二大 市场(仅次于美国本土),也是全球增长最快的市场。在车市整体下行和补贴退 坡的情况下,特斯拉在中国的销量却是逆市而行,快速上涨。今年 1 月我国新能 源汽车产销仅完成 4 万辆和 4.4 万辆,同比下滑程度均超过了 50%,多半的传统 企业遭遇了“斩腰”式下滑。而据特斯拉公布的报告显示,特斯拉上海的超级工厂 已经恢复了国产 Model 3 的交付工作,目前上海工厂对国产 Model 3 的产量可 达

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