华泰 | 电新:电动化革命进行时,龙头再度崛起

华泰睿思10-20

市场缺乏对当新兴电动化场景空间的定量测算,并对新兴电动化场景的竞争格局认识不足。本篇报告梳理了各个新兴电动化场景的企业布局,及各领域的竞争格局。结合各类场景的需求量与渗透率,我们测算得到2030年我国交运设备电动化有望为电池新增185.01GWh市场空间,其中电动重卡/电动装载机将贡献64.80/65.14GWh的需求。目前国内锂电池龙头已占据动力与储能电池全球领先地位,积极向多元电动化业务拓展,或有望复制海外电气巨头成功经验,在本轮电动化革命中成长为全球龙头。

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核心观点

看好国内电池龙头在本轮电动化革命中崛起

23年以来动力电池出货量伴随着行业规模增长,增速逐渐下滑,市场担忧锂电池需求增速持续下滑,但我们认为本轮电动化革命仍有大量应用场景有待渗透。目前国内锂电池龙头已占据动力与储能电池全球领先地位,积极向多元电动化业务拓展,或有望复制海外电气巨头成功经验,在本轮电动化革命中成长为全球龙头。

海外龙头凭借产品、业务拓展支持长期持续增长

复盘海外西门子、GE、博世等电气巨头的发展历史,均通过抓住电气化应用新场景增长机遇,伴随电气化进程,实现产品与业务的拓展和增长。以西门子为例,其由电机业务起家,凭借电气工程能力后续进入医疗设备以及自动化控制领域,后续又拓展数字化工业,横向业务拓展使公司体量持续扩张。GE由电灯业务起家,伴随电气化历程横向拓展发电机、家电等电气产品,后续进一步扩张医疗、航空航天等业务,成为全球电气巨头。博世由汽车点火系统起步,拓展汽车零部件业务,成为汽车电子与智能驾驶领域领军者。

政策、经济性与性能优势驱动电动化场景拓展

政策端,国家及地方层面分别陆续出台了多项相关政策,刺激多类机械设备向新能源电动化发展;成本端,相比传统燃油设备,电动化设备的全生命周期成本更低,购置电动设备的性价比逐步提高;性能端,具备操作性强、效率高、噪音降低等优势。我们测算2030年我国交运设备电动化有望为电池新增185.01GWh市场空间。电动化场景拓展有望进一步打开锂电池成长空间,看好国内锂电池龙头受益。

重卡、工程机械、叉车电动化进展较快

优良的性能、低噪音与经济性强为电动化的重要驱动,重卡、工程机械、叉车的电动化进展较快。我们测算电动重卡全生命周期成本较燃油重卡低20%左右,经济性优势日益凸显,2023年电动重卡渗透率已提升至4.8%,我们估计24/25/30年全球电动重卡对应电池需求量分别为22/36/91GWh;工程机械方面,电动装载机1H24渗透率达9%,我们预测24/25/30年我国电动装载机对应电池需求量为8/13/65GWh。2023年我国电动叉车渗透率达67.87%,电动叉车的锂电化率达46.50%,均在快速提升,我们测算24/25/30年我国锂电叉车对应电池需求量为3.6/4.7/15.8GWh。

水运船舶&空运飞行器的电动化目前在从01的阶段,远期有空间

相较传统柴油船舶,电动船舶综合成本更低、对水域污染更少、操纵性好,但受限于续航与载重,截至2023年我国船舶电动化率不足1%。我们测算24/25/30年我国电动船舶对应电池需求量1.7/2.4/20.0GWh。飞行器领域,目前电动化技术在小型飞行器的应用已相对成熟,我们测算26/27/30年国内eVTOL对应电池需求有望达到1.5/7.6/19.2GWh。

风险提示:电动化渗透率不及预期,需求不及预期,行业竞争加剧。

正文

报告核心观点和亮点

电动化革命持续推进,仍有大量新兴场景待渗透。23年以来动力电池出货量伴随着行业规模增长,增速逐渐下滑,市场担忧锂电池需求增速持续下滑,但我们认为本轮电动化革命仍有大量应用场景有待渗透。复盘海外西门子、GE、博世等电气巨头的发展历史,其均通过抓住电气化应用新场景增长机遇,伴随电气化进程,实现产品与业务的拓展和长期增长,我们认为头部电池企业有望抓住新兴场景机遇创造新增长点。

电动化设备具备多项优势,各场景的电动化趋势确定。政策端,电动化设备受到政策的积极推动,国家及地方层面分别陆续出台了多项相关政策,刺激多类机械设备向新能源电动化发展;成本端,相比传统燃油设备,电动化设备的全生命周期成本更低,购置电动设备的性价比逐步提高;性能端,具备操作性强、效率高、噪音降低等优势。我们认为重卡、工程机械、叉车等场景的电动化趋势确定,测算2030年我国交运设备电动化有望为电池新增185.01GWh市场空间。

市场空间广阔,龙头先发优势显著我们测算2030年我国交运设备电动化有望为电池新增185.01GWh市场空间。我们看好新兴电动化场景有望为锂电企业带来增量,测算得到新兴电动化场景在24/25/30年可为龙头带来的需求增量,测算结果请见研报原文。

与市场观点的不同之处

市场缺乏对当新兴电动化场景空间的定量测算。结合各类场景的需求量与渗透率,我们测算2030年我国交运设备电动化有望为电池新增185.01GWh市场空间,其中电动重卡/电动装载机将贡献64.80/65.14GWh的需求。

市场对于新兴电动化场景的竞争格局认识不足。我们对各个新兴电动化场景的企业布局进行了梳理,并梳理了各领域的竞争格局。

全球工业龙头复盘:跟随电气化进程不断开拓

锂电池行业21-22年得益于动力电池需求迎来高速增长期,23年至今动力电池行业伴随着下游需求增速放缓,增速逐渐下滑。市场担忧锂电池需求增速持续下滑,但我们认为本轮电动化革命仍有大量应用场景有待渗透,行业龙头仍有广阔成长空间。我们复盘全球电气龙头西门子、GE与博世发展历程,其均通过抓住电动化应用新场景增长机遇,实现由单一产品逐渐向多元产品、多元业务拓展,从而实现长期的增长。我们认为随着电动化进程的推进,重卡、工程机械、叉车、水运船舶、空运飞行器等场景有望持续渗透。

美国1950-1980年电网发电量CAGR约为7%,同期GE收入CAGR 8%,基本伴随着电气化进程实现长期持续增长。而23年中国锂电池出货量增长35%,动力、储能以及新兴电动化场景等驱动下,我们预计锂电池需求仍将保持长期增长。目前国内锂电池龙头企业已占据动力电池全球领先地位,技术研发与成本控制能力均处于全球第一梯队,正积极拓展锂电池应用场景,或进一步打开成长空间。我们认为国内锂电池龙头企业有望复制海外电气巨头成功经验,有望在电动化革命中成长为全球龙头,因此我们希望通过复盘海外巨头业务拓展历程为理解国内企业未来成长路径提供参考。

西门子:历经三个世纪,实现从“电气化”、“自动化”到“数字化”的跨越

从电气巨头到数字化领航者的世纪演进

西门子百年传承电气工程巨头西门子公司自1847年成立以来,历经电报、电气工程、医疗技术、工业自动化等多阶段发展。公司依靠冯·西门子发明的指针式电报机起家,随后在电气领域取得突破,发明并量产发电机,迅速扩展至全球电气工程解决方案。20世纪初,西门子进入医疗技术领域,迅速开发出X射线设备,并逐步成为全球电子医疗产品领导者。同时,公司引入电气控制和自动化技术,优化生产流程,推出SIMATIC系列产品,确立自动化控制系统市场的领导地位。

西门子历经挑战,转型成效显著。西门子公司在1997至2009年间经历了多次重大的经营挑战和战略调整。1997年,公司因多元化战略导致业务结构复杂化,在东南亚经济危机、半导体市场价格崩溃等多重因素影响下,市值和净利润大幅下降。然而,1998年实施的“十点计划”有效解决了多元化问题,随后两年净利润实现显著增长。2001年,全球经济低迷和911事件对公司业绩造成冲击,市值和净利润再次下降。2005年,通信业务的亏损和法律诉讼、重组成本导致净利润跌至低谷,但随后通过剥离亏损业务和重组实现业绩改善。2008至2009年,受全球经济危机影响,公司市值和净利润再次出现下滑。整体来看,尽管面临诸多挑战,西门子通过战略与业务结构调整展现出较强的适应能力和市场竞争力。

数字化转型:西门子的新时代战略。进入21世纪,西门子加大工业自动化和数字化投入,剥离通信、汽车、家电等非核心业务。通过收购URSI和UGS等软件公司,推出自己的软件系统,转型为全球领先的工业智能化、数字化解决方案提供商。在医疗领域,西门子持续投资AI与大数据分析技术,收购Corindus Vascular Robotics公司,扩展放射治疗业务。目前,西门子业务板块覆盖基础设施、能源、交通、数字工业、智能基础设施、医疗和半导体等,聚焦数字化,持续巩固其在电气及相关高科技领域的全球领导地位。

(一)1847-1939年:起步阶段(电气化时代)

电报业务奠定龙头地位。西门子公司自1847年创立以来,以电报业务为起点,迅速在全球范围内拓展。公司成立之初便赢得了欧洲首条长途电报线的建设权,并在1853年获得俄罗斯电报线建设合同,随后在圣彼得堡设立子公司,进一步巩固了其在国际市场的业务基础。19世纪五十年代到20世纪,公司在欧洲、亚洲多地主导了电报线工程的建设,为之后进入电气工程领域打下了坚实基础。19世纪七十年代,公司开始缩减传统电报业务,逐步退出电报市场,转向新兴的信息技术领域。

电气化布局助力成为全球最大的电气工程公司。西门子在电气工程领域的创新始于1866年冯·西门子发明的实用型发电机,该发明开启了人类的电气化时代。1875年,西门子发电机和电动机的商业化量产,使公司成为全球领先的电气设备制造商。进入20世纪,西门子继续扩大电气工程业务,参与了多个大型电气化项目,包括城市电网建设和发电站设计,同时通过收购EAG等竞争对手,进一步扩大了市场份额。1925年,西门子还开始涉足电子医疗设备领域,生产了包括收音机、电视机和电子显微镜在内的多种电子产品,至1939年发展成为全球最大的电气工程公司。

通过收购与创新成为全球最大的电子医疗产品公司。西门子在医疗领域的起步可以追溯到1896年,当时公司成立医疗部门并成功进入X光管市场。1932年,西门子通过收购RGS公司,迅速成为全球最大的电子医疗产品公司。凭借不断的技术创新,西门子推出了世界上第一台多层螺旋CT设备、数字X射线设备和MRI设备,进一步巩固了其在医疗成像和信息技术领域的领先地位。至1939年,西门子的医疗业务已成为公司多元化发展的重要组成部分。

在创新研发驱动下,西门子从小作坊成长为跨国公司。1847年,发明指针式电报技术正式开启了西门子的发展史;1866年,西门子研发出了直流发电机,为全球从蒸汽时代进入电气时代做出卓越贡献;1879年,西门子建造出世界上第一台有轨电车,并在1881 年建立了第一个电子公共交通系统,成为全球轨道交通的鼻祖;次年,电梯在西门子公司被制造出来。二十世纪二十年代至三十年代之间,西门子通过陆续推出发电机、有轨电车、电梯等一步步奠定了全球最大电气工程公司的名号。

(二)1946-2000年:多元拓展阶段(自动化时代)

20世纪后半叶业务拓展主要涉及家电、医疗、工控、信息自动化等领域。在家电领域,1967年西门子与博世合并家用电器业务,成立博西家电,专注于家电产品的独立生产与销售,西门子作为投资方并不参与运营。在工控领域,西门子自1953年开发超纯硅制造技术起,便开始进入微电子领域。随后,公司推出simatic晶体管控制系统、可编程逻辑控制器(PLC)等创新产品,并在1996年后提出全集成自动化概念,推动了工业自动化领域的设备标准化。在信息自动化领域,1980年,西门子推出第一台数字电话交换机,此后陆续推出数字公共电话交换系统(EWSD)、西门子手机S4以及第一款彩屏GSM便携式电话。在医疗领域,2000年,西门子医疗系统的成立,整合了所有医疗技术业务,进一步强化了公司在医疗成像和信息技术领域的全球领导地位。

公司在二战结束后回归原点,布局家电与自动化实现凤凰涅槃式重生。随着第二次世界大战的结束,德国电气工业受到重创,西门子损失了全部资产的4/5。随着60年代德国经济的日渐繁荣,人们对家电的需求与日俱增。西门子抓住契机迅速布局家电,如洗衣机、电冰箱和电视机。与此同时,西门子另一项关键技术--数控系统问世,西门子通过自动化战略再次崛起,再度冲回行业一流梯队。

(三)2001年-至今:整合优化阶段(数字化时代)

西门子以收购推进数字化转型与工业软件布局,聚焦数字化战略。自2001年起,西门子通过收购ORSI和UGS等关键企业,加速其数字化转型并深化工业软件领域的布局。公司推出MES软件SimaticIT,整合了实验室信息管理软件、产品规范管理软件,以及报表分析工具Business Objects,构建起全面的工业软件解决方案。2008年,西门子通过收购COMOS软件,进一步强化了对工业工厂和机器全生命周期的管理能力,同时,通过收购Camstar,公司加强了大数据分析能力,为后续推出的性能分析软件Omneo PA奠定了基础。这一系列举措标志着西门子在数字化和工业软件领域的战略性投入和创新能力的提升。西门子自2014年起对组织架构进行重大调整,发布“2020公司愿景”,明确将核心竞争力集中在电气化、自动化和数字化三个领域。2018年,进一步调整架构,确立数字化工业为战略核心,推动业绩增长。

工业数字化市场增长强劲,西门子表现突出。根据Frost&Sullivan的数据,2023年全球工业数字化市场规模达到4807.3亿美元,展现出强劲的增长势头。在这一领域,西门子公司以其创新开拓精神,占据了4-5%的市场份额,成为工业自动化、电气自动化、工业数字化、工业4.0和智能制造领域的领军企业。西门子数字化工业集团不仅推动了离散和过程工业的数字化转型,还通过提供全面的数字化工厂解决方案,进一步巩固了其在工业数字化市场的领导地位。2023年,西门子数字工业化部分的营收达到220.38亿美元,同比增长11.65%,占比达28.2%。随着核心业务的持续增长,毛利率也实现了显著提升,2023年达到了23.40%,反映出公司在成本控制和产品定价方面的卓越表现。

通过业务重组与核心领域聚焦,西门子在不断整合分拆中稳健前行。西门子通过剥离非核心业务如威迪欧汽车电子和照明业务欧司朗,以及退出家电领域,显著优化了资源配置,并将投资重心转向工业软件和核心业务的发展。2006年后,西门子将重组的通信业务集团剥离。2014年,公司彻底退出家电市场,专注于工业、能源和医疗等核心领域。2018年,西门子医疗正式分拆上市。2020年,西门子能源公司独立上市,专注于提供全面的能源价值链服务,包括发电、工业驱动、输电、新能源和可再生能源业务。西门子集团计划逐步降低在能源公司的持股比例,以进一步聚焦核心业务。这一系列业务重组举措体现了西门子对核心领域的聚焦和对市场趋势的积极响应。

深耕B端、与时俱进的战略助力西门子数字化发展。在B端市场上,传统电气化时代的工程制造业与新兴的电子和信息制造业有着承接的关系,让西门子形成不断突破自我的内驱力。此外,西门子提出“愿景2020”和“愿景2020+”,着手开发信息技术和工业互联网服务,标志其全面转向数字化。在业务成长上,西门子聚焦数字化和2B业务,通过不断地并购整合打造工业数字化平台、加强工业自动控制。在精简组织架构上,西门子将组织架构从三级架构转变回二级架构。在业务调整上,从2006年开始,西门子先后出售了手机业务、照明业务、家电业务等非核心业务,形成了工业生产、能源和医疗保健设备三大核心业务领域。

GE:由电气时代领航者走向多元化巨头

GE老牌工业巨头全球领先基础设施技术服务供应商之一,复盘其发展历程可以分为四大阶段。过去140余年见证了GE(美国通用电气公司)的发展起伏:GE发家于电气业务,沿着技术创新的发展脉络,成为全球知名电气企业;而后通过不断创新、发明再创造,在横向多元化布局的过程中将业务扩展至家电、军事、航空、能源、金融、医疗等多个领域;现阶段转型后主要聚焦航空、能源和医疗三大业务。我们将GE的发展历程分为四大阶段,分别为1878-1939年、1940-1980年、1981-2000年,以及2001年至今,每个阶段的发展情况与公司时任领导者的业务战略与管理架构、时代背景息息相关。

(一)1878-1939年:起家于电气行业,领航电气时代浪潮

爱迪生电灯公司为GE前身之一,GE充分把握电力技术革命发展机遇GE的历史最早可以追溯到1878年,该年爱迪生创立爱迪生电灯公司,为GE的前身。1892年,J.P摩根主导爱迪生电灯公司与Thomson-Houston公司合并后,GE正式成立。19世纪70年代正值第二次工业革命初期,电气行业为新兴产业,GE凭借技术专利积累抢占重要席位,引领美国电气化发展的浪潮。

GE加速拓展产品矩阵,逐步在电气行业中从电灯、发电机等切入家电等大众消费品领域除电灯等产品外,公司陆续设计或推出X射线成像仪、电烤箱、无线电广播相关产品、飞机引擎涡轮增压器等新品,也为后续医疗、航空航天业务的发展埋下种子。1922年,杰拉德·斯沃普成为GE总裁,公司统一家电品牌,进一步广泛生产电动家用电器。GE新品的持续推出带动了美国家庭的电气化程度提升,同时刺激了用电需求,公司发电及供电设备的销售额也在同步增长。

1892-1939年,公司收入/净利润/市值复合增速分别为约5.5%/5.7%/7.8%1892-1939年,公司收入从约2500万美元增长至超3亿美元,复合增速约5.5%;净利润从约300万美元增长至超4000万美元,复合增速约5.7%;市值从约3400万美元增长至11.65亿美元,复合增速约7.8%。整体呈现稳步增长态势,除了1929-1933年受到美国经济大萧条的影响,公司业绩下滑,1934年开始回暖。

(二)1940-1980年:业务版图再扩张,多元化布局进入快车道

二战时期,GE以其研发与人才、专利储备强势拓展军工业务,全球工业霸主地位深化。1941年美国宣战,GE时任总裁查理·威尔逊被任命为美国战时生产委员会的副主席,战时生产委员会的主要任务是为战争将民用工业生产转换为军用,指挥军事物资的生产与分配,GE由此成为军事物资的重要提供方之一。公司在此过程中实现收入大幅增长,从1940年的约4亿美元增长至1945年的约13亿元,复合增速达26%。公司业务趋于多元化,同时积累航空发动机、雷达系统、核反应等技术,后续在技术向民用品迁移的过程中也具备优势。

GE在企业组织管理方面积极改革,1950年调整组织架构,采用分权的事业部制1950年,拉尔夫·科迪纳上任,将长期以来高度集权的大型企业进行分权改革,实行分散化经营,从而使公司分散成多个事业部,每个事业部各自独立经营。到1956年,GE制造了20万种独立的产品,并且在100个产业部门拥有350条生产线。1967年后,时任总裁弗雷德·博尔奇进一步将5个集团组(Group)、25个分部(Operating Division)、110个部门(Department)分别扩充至10/50/170个。

GE多渠道吞并全球多家企业,世界工业版图快速扩张。1939年,GE在美国所辖工厂只有30余家,到1947年增加到125家,1976年底在美国35个州拥有合计224家制造厂。在美国之外,GE逐步合并了意大利、法国、德国、比利时、瑞士、英国、西班牙等国的电工企业。1972年,GE在美国之外的子公司包括欧洲33家、加拿大10家、拉丁美洲24家、亚洲11家、澳大利亚3家、非洲1家。到1976年底,GE在全球24个国家拥有合计113家制造厂。1950-1980年,公司收入从约22亿美元增长至约250亿美元,复合增速约8%。

(三)1981-2000年:辉煌二十年,铸就“金融帝国”神话

1981年杰克·韦尔奇接手GE积极重组业务部门转让资产的同时加速并购扩张,金融业务成为发展重点之一该时期GE先后转让了中央空调、小家电、消费电子等业务,削减了大量冗余员工。同时开启多元化收并购,对象包括美国广播唱片公司RCA、再保险公司、医疗公司等。在这个过程中,GE对金融服务产生大量需求且不断获益,战略重点开始转向金融业务,金融业务也逐渐成为公司利润主要来源。1980年,GE金融部门GE Capital拥有10家企业,资产110亿美元,主要业务为消费贷款,如为客户购买GE重型设备提供贷款。2001年,韦尔奇离任后,GE金融业务在48个国家拥有合计24家企业,资产达3700亿美元,涵盖英国和日本的保险、私募股权、住房抵押贷款、再保险和信用卡等。

2000GE凭借金融业务成长为美国市值第一的公司。2000年,金融业务在GE收入占比中超50%,GE公司股价一度突破150美元/股,市值接近6000亿美元,成为当时美国市值最高的公司。1981-2000年,公司收入从272.4亿美元增长至1280.5亿美元,复合增速约8.5%;净利润从16.5亿美元增长至127.4亿美元,复合增速约11.3%;市值从130.7亿美元增长至4761.2亿美元,复合增速约20.8%。但与此同时,由于公司重心向金融业务转移,GE研发技术基因驱动的内生增长能力也在逐步减弱,为后续的发展埋下隐患。GE资产负债率从50%左右增至80%左右,且维持在高位。

(四)2001年以来:主业增长乏力,数字化转型失败

进入21世纪,在内外部多重因素的影响下,多个领域业务布局失败导致GE逐步走向衰落。1)航空业务:2001年911事件的影响下,GE航空发动机及保险业务发展受阻。公司积极调整,将GE医疗、GEV、GE航空三家公司拆分上市,24年4月,GE航空业务作为独立的上市公司在纽交所挂牌上市,股票代码为“GE”,标志着GE成功完成多年的转型。

2)金融业务:2008年金融危机时受到重创,公司业绩开始呈现出逐年下滑的态势。2008年金融危机对于当时高度依赖于金融业务的GE造成了严重的负面影响。在危机爆发的前几年里,GE建立了庞大的贷款业务,助推了公司的增长。但是在危机期间,信贷市场冻结,借款人难以偿还贷款,金融业务成为公司沉重的负债。危机之后,公司出售了大部分贷款业务;2015年4月,GE提出2018年以前基本退出金融业务。

3)数字业务:激进式全域布局工业互联网,现金流压力拖累公司发展

韦尔奇离任后,杰弗里·伊梅尔特接手,伊梅尔特对通用电气的目标是为互联网时代创建一家工业公司,在工业设备中添加软件和传感器,以制造“智能”机器。2011年,GE在加利福尼亚州圣拉蒙开设了一个软件中心。2012年,GE率先提出工业互联网的概念,并在2013年投资PaaS厂商Pivotal,随后开发出工业互联网平台Predix。相较于同时期西门子等布局垂类领域,GE选择全域,难以实现盈利。

2021年开始公司计划分拆,目前主体聚焦于航空航天业务。2021年11月,GE宣布将公司拆分为三家独立的上市企业,分别专注于航空、能源和医疗业务。2024年4月,GE改名为“GE航空航天”。在全球航空发动机市场,GE目前市占率约60%。2001-2023年,受业务增长乏力,业务剥离等因素影响,GE收入、净利润与市值整体呈现下滑态势。

博世:从机电创新到智能化转型的科技巨头

:机电技术的创新先锋。 博世自1886年成立以来,历经汽车发动机技术、电动工具、家用电器等多阶段发展。公司以精密机械和电气工程车间为起点,凭借发明磁电点火装置,迅速在汽车行业确立技术地位。20世纪初,博世通过多元化战略,将业务拓展至电动工具和家用电器,1922年发明的柴油喷射泵进一步巩固了其在汽车零部件市场的地位。1967年,全球首个量产的电子控制汽油喷射系统的推出,标志着博世在电控技术创新方面迈出了重要步伐。

智能化转型:博的智能驾驶新篇章。进入21世纪,博世加大在智能驾驶领域的研发投入,加速产业链全球化,深入布局智能驾驶技术。通过在中国苏州建立技术研发中心,2013年推出第一代i-Booster,2017年与英伟达联合开发自动驾驶系统,博世不断推进智能驾驶技术的落地。2019年,线控转向系统和第一代IPB的推出,进一步强化了智能驾驶技术积累。2021年成立智能驾驶与控制事业部,加大软件及电子投入,积极推进智能驾驶的商业化应用。2022年,通过战略投资文远知行,博世在智能驾驶算法领域进一步深化合作。目前,博世业务板块覆盖汽车技术、工业技术、消费品以及能源和建筑技术等,聚焦数字化和智能化,持续巩固其在全球汽车技术及相关高科技领域的领导地位。

(一)1886-1927年:起步阶段,汽车发动机奠基

百年发展,汽车业务成就显著。博世自1886年成立以来,其汽车业务经历了从起步到行业领导者的跨越。公司在1897年发明的磁电点火装置,彻底改变了汽车点火方式,为汽车引擎点火系统奠定了基础。随着1902年高压电磁点火器的推出,博世进一步巩固了其在汽车点火系统领域的领导地位。进入20世纪初,博世将业务拓展至美国,并在1912年建立了自己的工厂,其产品开始走向全球。1926年,博世的产品线进一步丰富,摩托车和自行车灯、Bosch喇叭、挡风玻璃雨刮器和电瓶点火装置等均成为公司产品家族的一部分。1927年,博世发明的世界首个柴油喷射泵,为柴油发动机的发展开辟了新道路。此后,博世成功推出首款轿车柴油喷射泵,进一步扩大了其在车载零部件市场的份额。

(二)1928-1950年:多元化发展阶段,家电与电动工具业务拓展

世家电与电动工具业务实现跨越式发展。博世自1928年起,通过推出"Forfex"理发工具,开启了家用电器业务的多元化发展。1929年,公司进一步拓展至手持马达电动工具领域,为消费者提供了更多便利。1933年,Bosch家用电冰箱的推出,标志着博世在家电市场的深入布局。1936年,首款“家用电视接收器”的问世,进一步巩固了博世在消费电子产品领域的领先地位。20世纪50年代初,随着经济形势的好转,博世推出了Neuzeit厨房电器和电钻、车载收音机等多样化产品,满足了消费者日益增长的需求。这些举措不仅丰富了博世的产品线,也为其在家电和电动工具市场的持续发展奠定了坚实基础。在此之后,公司又陆续开拓IXO 电动螺丝刀、电动自行车传动装置等新产品。

(三)1951-2000年:技术创新期,汽车配套设备与电子技术突破

汽车电子技术在20世纪中叶实现飞跃。继1913年推出包含发电机、电池和头灯的博世汽车照明系统之后,公司于1958年开发出首款电子组件variode,开启了汽车电子化的先河。1959年,博世着手研发电子控制汽油喷射系统,进一步推动了汽车技术的电子化进程。1967年,Jetronic电子控制汽油喷射系统的问世,标志着博世在汽车燃油喷射技术方面的突破。1969年,公司在废气测量传感器领域的研发,为环境保护贡献了重要技术力量。1978年,博世与奔驰合作推出的ABS防抱死制动系统,确立了其在汽车安全技术领域的标杆地位。1995年,MEMS传感器的开发和ESP电子稳定程序的量产上市,进一步强化了博世在全球汽车电子市场中不可动摇的地位。

(四)2000年后:智能化转型阶段:智能驾驶与新能源技术领先

加速智能化与电动化转型,引领行业创新。自2000年以来,博世在智能化与电动化领域取得了显著进展。2013年,公司第一代i-Booster的量产,标志着其在智能驾驶辅助系统领域的技术突破。2014年,博世通过与汤浅、三菱商事成立合资公司,积极布局新一代锂离子电池技术。2015年,公司通过收购Seeo公司,加强了在电池技术领域的研发实力。2017年,博世与英伟达的联合开发,推动了自动驾驶技术在量产汽车中的应用。2019年,博世推出的线控转向系统和第一代IPB的量产,进一步巩固了其在智能驾驶技术领域的领先地位。2021年,博世成立智能驾驶与控制事业部,整合了公司在软件和电子领域的专长,加大了对ADAS领域的投入。同年,博世在碳化硅产品的小规模生产和验证上取得进展,并于次年开始大规模生产,为电动汽车的能效和性能提升做出了贡献。2022年,博世通过战略投资文远知行和收购ItoM,加强了在智能驾驶算法和对ADAS的SoC开发方面的能力,进一步巩固了其在全球智能交通技术领域的领导地位。

复盘总结:跟随电气化进程延拓布局为长期增长驱动力

拉长时间维度来看,跟随电气化进程不断延拓布局,是企业增长的核心驱动力。我们可以看到,无论是西门子、GE还是博世,这些全球工业龙头的增长轨迹都与电气化进程的不断拓展和深化紧密相连。从西门子的电气化、自动化到数字化的跨越,到GE在电气时代领航并走向多元化巨头的转变,再到博世从机电创新到智能化转型的科技巨头,这些公司无一例外地通过抓住电气化应用新场景的增长机遇,实现了从单一产品向多元产品、多元业务的拓展,从而实现了长期的增长。

随着电气化革命的不断深入,我们预见电池企业将迎来多元化场景的渗透。在动力电池需求增长逐渐放缓的背景下,电池企业需要积极寻找新的增长点。而正如西门子、GE和博世所展示的,通过不断创新和拓展新的应用场景,这些龙头企业实现了长期的增长和市场领导地位。电池企业,作为电气化进程中的关键参与者,有望复制这一成功模式,我们认为电池企业的未来增长将依赖于它们对电气化进程的深刻理解和对新场景的快速响应。

我们认为重卡、工程机械、叉车、水运船舶、空运飞行器等新兴电动化场景有较大潜力。在对全球工业龙头的发展历程进行深入复盘之后,我们认为重卡、工程机械、叉车、水运船舶、空运飞行器等新兴电动化场景,有望接力成为推动行业增长的驱动力。这些领域的电动化设备不仅在环保减排方面具有显著优势,而且在经济性、操作性能以及维护成本等方面也展现出了传统燃油设备难以比拟的竞争力,再伴随着国家政策的积极推动,我们认为这些新兴电动化场景在未来将展现出巨大的市场潜力和成长空间。具体分析我们将在下文进一步展开。

政策、经济性与性能优势驱动电动化场景深化

政策支持向新能源转型

重卡、叉车、工程机械与船舶的碳排放较高,我们认为是未来锂电池渗透的重要场景,我们将具体预测各环节锂电池潜在市场空间重卡、叉车、工程机械、船舶等在建筑、运输、农业等领域发挥着重要作用,同时也是碳排放的主要来源之一。根据《中国移动源环境管理年报(2023)》,尽管汽车碳排放占比最高的仍是小型客车,但重型货车、工程机械、船舶等的碳排放也占有不小的比重。定量来看,2022年我国小型客车的CO排放量为453.59万吨、HC(碳氢化合物)排放量为128.59万吨,重型货车的CO排放量为66.9万吨、HC排放量为22.27万吨,工程机械、船舶的HC排放量分别为10.63、10.29万吨,因此工程机械和船舶等生产工具的低碳化至关重要。

政策支持驱动电动化加速渗透。近年来,国家及地方层面分别陆续出台了多项相关政策,刺激重卡、工程机械、船舶等向新能源发展:2023年12月,《船舶制造业绿色发展行动纲要(2024—2030年)》提出到2025年,船舶制造业绿色发展体系初步构建,液化天然气(LNG)、甲醇等绿色动力船舶国际市场份额超过50%;2024年7月,交通运输部和财政部联合印发《关于实施老旧营运货车报废更新的通知》,明确新能源重卡可获得最高14万元的补贴(含报废补贴4.5万元及新购补贴9.5万元),电动化已成为相关行业发展的主要趋势。

经济性上,电动产品在全生命周期内成本优势显著

动化相比燃油的全生命周期成本具备吸引力和经济性工程机械的全生命周期成本来自初始购置成本、能源消耗、人工费用、维护保养等方面,其中电动工程机械和传统工程机械的主要成本差异集中在初始购置成本和能源消耗上,电动产品相对燃油产品的采购成本更高,但其在运营中的耗电成本更低,在全生命周期内的油电差价高于采购差价,因此电动化产品的全生命周期成本更具备经济性,成为驱动电动化渗透率提升的核心因素。以装载机为例,购置时纯电动装载机的价格在80万元左右,燃油装载机的价格在35万元左右;在运营成本上,以每天运营10小时,每年运营300天计算,纯电动装载机每小时耗电45KWh,充电0.75元/KWh,年运营费为10.13万元;燃油装载机每小时油耗20L,当前柴油价格7.5元/L,年运营费45万元,因此5年生命周期内,纯电动装载机运营费用50.65万元,燃油装载机运营费用225万元,纯电装载机节省的运营费用远大于购置端45万的差价。

伴随电动化技术的成熟和电池成本下降,电动产品性价比有望进一步提升。自2023年以来,我国磷酸铁锂电池包价格大幅下降,从2023年1月份价格高点1.02元/wh下降至2024年7月的0.53元/wh,有效促进了电动产品价格的下降。以带电量为350KWh的电动重卡为例,2023年1月份时电池包价格为35.70万元,而目前电池包价格仅为18.55万元,电池成本下降了48%。未来随着电动化技术的成熟和规模化生产,电动产品的成本有望进一步降低,购置电动产品的性价比有望进一步提升。

性能上,电动产品低噪音与轻量化优势突出

相比内燃驱动,电动产品在运行时噪音更小,且更符合轻量化要求。燃油叉车由于发动机的噪音和振动,操作时会产生的噪音约80dB,对司机工作造成较大影响;相比之下,锂电叉车采用电动机驱动,运行平稳,噪音仅65dB左右,可有效减轻司机的疲劳感和对周边环境的影响。电动装载机产生的噪音为70~75dB左右,柴油装载机的国家标准要求一般为85分贝左右。与之类似,燃油驱动的液压挖掘机产生的噪声也比电动挖掘机更大,50米距离处液压挖掘机的噪声值在70dB,而电动挖掘机的噪声则为66dB。此外,电动产品还可以通过电池技术的进步和电池包的轻量化设计,更易实现轻量化。

政策驱动、经济性与性能优势为推动电动化的三大核心因素。其中,重卡、工程机械与船舶的电动化主要驱动因素为国家和地方发布的多项政策与规定支持;而电动飞行器具备传统发动机飞机无法发挥的潜力,具有操作性强、效率高、环境改善和噪音降低等优点,其性能优势则是推动飞行器转向电动化的决定因素;电动叉车主要的竞争优势则是其全生命周期内的成本更低、更具经济性。

重卡、工程机械与叉车领域电动化进展较快

重卡:政策催化+经济性提升,电动化趋势明确

经济性与政策推动重卡电动化

重卡销量逐渐复苏。2022年国内重卡销量受疫情影响达近几年低点,全年销售67万辆,同比下滑52%。伴随上轮重卡置换需求增加以及封控放开后对物流货运需求的刺激, 2023国内重卡销量达到91万辆,同比+35.2%。今年3月13日,国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,有望进一步刺激老旧柴油重卡的淘汰及置换需求。欧洲及美国重卡销量于2020年达到低点,分别为23.1/23.5万辆,同比-28.0%/-30.1%,2021-2022年同样处于恢复期,销量逐渐复苏。

电动重卡全生命周期成本更低,经济化优势显著。我们通过测算对比电动重卡以及燃油重卡 8 年生命周期总成本,得出电动重卡成本较燃油重卡减少19.7%左右。详细假设及测算如下:

1)运行里程:假设重卡年工作300天,日均行驶里程为400KM,则燃油重卡与电动重卡的年运行里程均为12万KM。

2)购置成本:在不考虑电池成本的情况下,无动力电动重卡购置成本与燃油重卡相仿,假设分别为40/ 37万元,在买断电池模式下,我们以电动重卡普遍搭载的宁德时代282KWh 铁锂电池箱为例,根据鑫锣锂电数据,目前电动重卡配套铁锂PACK单价预计在0.53元/Wh左右,则电池成本14.9万元。

3)能源费用:电动重卡方面,假设电费成本为1元/kWh,配备282kWh电池的重卡官方标称的续航里程在190至200KM之间,每百公里综合电耗约为120KWh。燃油重卡方面,当前柴油价格约为7.4元/L,100公里油耗约35L。

4)保养费用:电动重卡的三电系统(电池、电机、电控)的维护成本通常低于燃油重卡的发动机系统,假设电动重卡、燃油重卡每年保养费用分别为0.5万、2.0万元。

5)残值:电动重卡、燃油重卡8年残值分别假设为9%/20%。

综合1)-5),以重卡8年生命周期计算,电动重卡与燃油重卡的全生命周期成本分别为434.96/541.61万元,电动重卡成本较燃油重卡降低19.7%左右。

国内电动重卡渗透率迅速提升。基于政策拉动与电动重卡的经济性优势日益凸显,我国国内电动重卡的销量自2021年起迅速提升,2021/22/23年销量分别为1.26/2.55/4.40万辆,同比+384.6%/102.4%/72.5%,渗透率也快速上升,从2021年的不足1%增长至2023年的4.8%。

美国与欧盟政策有望推动重卡电动化步伐。2022年美国通过的《通胀削减法案》将在未来十年内投资近4000亿美元,用于气候和清洁能源领域,其中IRA法案为电动卡车提供了10亿美元的资金,包括为购买电动卡车的公司提供最高4万美元的税收减免,以及为充电基础设施提供补贴。欧盟委员会在2023年公布卡车和公共汽车 CO2标准的提案,以加快降低道路货运和城市客运领域的碳排放,同时配合“Fit for 55”一揽子激励计划在 2050年前实现气候中和,欧盟委员会建议,相较基准,从2040年起重型卡车减少90%的碳排放,整体确定性较高。斯堪尼亚和戴姆勒卡车公司都承诺超越90%的目标,并在2040年后只销售零排放车辆。

2030年电动重卡锂电池需求或达91GWh

根据测算,我们得到24/25/30年全球电动重卡对应总电池量分别为22/36/91GWh。核心假设如下:

(1)渗透率:根据Thinkercar,23年国内电动重卡渗透率达到约5%,随着电池成本下降,我们预计国内渗透率将保持增长态势,24/25/30年分别为9%/12%/18%。欧美当前渗透率仍较低,欧洲2030年开始考核电动化,我们预计到2030年渗透率开始加速,美国随后跟进。

(2)单车带电量:当前主流电动重卡的带电量在280-300KWh左右,伴随重卡续航里程与载重量的增加以及电池技术的进步,电动重卡带电量也将逐步提升,我们预测24/25/30年单车带电量分别为350/400/450KWh。

电池企业纷纷布局重卡

多家电池企业推出新能源重卡场景的电池或解决方案基于对新能源重卡的应用场景和市场潜力的判断,国内主要的电池企业,如宁德时代、亿纬锂能、弗迪电池、兰钧新能源、国轩高科和力神电池等,都推出了专门针对新能源重卡的电池产品或技术解决方案:宁德时代于2023年6月推出重卡底盘换电解决方案——骐骥换电,通过单块电池171KWh的模块化设计,用户可按需配电,最高带电513KWh,可满足目前大部分重卡的使用需求;国轩高科于2024年3月联合三一重卡推出了全球最大电量换电重卡—— 三一重卡江山SE正式下线,该车型搭载了国轩高科魔塔MTB电池,突破行业换电重卡的极限,带电量从350KWh提升至437KWh,拓宽了重卡电动化应用场景。

工程机械:装载机经济性最强渗透率提升快,挖掘机其次

工程机械行业规模庞大,海外需求前景广阔

工程机械市场25年有望回暖。根据Off-Highway Research预测,继2022/23年销量下降6%/7%后,2024年全球工程机械市场销量预计将下行8%至108万台,预计2025年起逐步回升,2025-28年CAGR预计为5.4%。中国市场受产业和政策波动影响显著,2022-23年遭遇下跌。随着政策调整和设备更新周期的到来,预计2024年降幅将收窄至4%,预计2025-28年CAGR可达11%。

在全球和国内工厂机械市场,土方机械仍占主导地位。尽管近年来高空作业平台销量增速迅猛,由挖掘机、起重机和装载机构成的土方机械仍占据国内工程机械产品市场超过半数的市场份额。在23年海外工程机械主要产品中,挖掘机和装载机销量分别占据49%和28%的份额,土方机械共占据八成以上。

装载机经济性最强电动化率提升快,挖掘机次之

装载机为当前工厂机械行业电动化主要市场。装载机因其作业半径小、工况场景固定、作业方式简单等特点,相较其他品类更适合电动化改造,因此在传统工程机械产品的电动化过程中表现较好。而电动装载机相比传统燃油装载机,具有零排放、低噪音、提升工作效率以及降低故障率等优势。在碳达峰和碳中和的背景下,电动装载机成为未来发展趋势之一。

装载机全球销量预计增长,国内销量暂时下行,出口机会增加。根据Precedence Research数据,全球装载机市场2022-2023年销售额达324/338亿美元,预计2024-2032年复合增长率为4.8%。根据中国工程机械工业协会数据,中国2022-2023年装载机内销销量分别为12.3/10.4万台,下降24%/30%。与此同时,出口量整体近年来呈增长态势,由2021年3.4万台增至23年的4.7万台,CAGR达17.6%,减缓了总销量的下行压力。

近年来国内装载机电动化渗透率显著提升。根据中国工程机械工业协会数据显示,2024年上半年中国电动装载机销量累计达5114台,电动化渗透率达9.0%,远超过去两年总和,展现出电动化转型的强劲动力。未来,随着环保、设备更新等政策和技术驱动,电动装载机市场渗透率有望持续上升,徐工机械预计2024全年渗透率将突破20%。

挖掘机2023年销量承压,电动化渗透率提升前景广阔。2023年我国挖掘机销量同比下降25.4%,2024年上半年销量同比略降5.15%,尽管当前全球机械工程电动化率不足1%,电动挖掘机销量在2024年6月创新高,显示技术进步将推动电动化需求增长。

倍率性能+低噪音+经济性驱动电动化

电动化驱动因素:倍率性能的提升。工程机械的电动化有助于促进机械作业性能的提升,主要是因为电动机可以即时提供最大扭矩,响应速度快,并且具有高效率的能量转换。这些特性使得电动工程机械在加速度和瞬时功率方面具有显著优势。例如,电动装载机能够在启动时立即输出最大扭矩,加速性能更快,这在需要快速响应和高效率作业的工程场景中尤为有利。

倍率性能的提升有助于为工程机械作业提质增效,开启工程机械电动化新阶段。根据《电动装载机与传统装载机性能对比测试研究》中作业性能和车速变化测试的结果表明,对比前进10米距离时对应的时间和车速:电动装载机相较于传统装载机用时更短,作业生产率也更高。

电动化驱动因素二:噪音控制。社会对噪音污染的关注推动了市场对低噪音电动工程机械的需求,加速了行业的电动化转型。以挖掘机为例,电动挖掘机采用电力驱动,具有传统挖掘机无法比拟的环保优势。由于无需燃烧柴油或其他化石燃料,电动挖掘机在作业过程中几乎不会产生废气和噪音。这有益于改善建筑工地的工作条件,减少工人与噪音相关的压力和潜在的听力损伤。依据标准GB/T 25614-2010《土方机械声功率级的测定动态试验条件》进行机外噪声辐射测试结果表明,电动装载机比传统装载机低9dB;作为行业首款“批量化生产”纯电动挖掘机的三一SY16E与燃油型号相比,其内燃机被大容量锂电池和开关磁阻电动机所取代,能够降低12dB的噪音水平。随着社会对噪音污染的关注度提升和电动技术的进步,电动工程机械因其低噪音特性而成为市场的新宠,推动了行业的绿色发展和技术创新。

电动化驱动因素三:经济性。在成本端,电池成本占电动工程机械总成本的40%至50%,所以电池降本对于降低企业前期投资成本、缩短回本周期至关重要。虽然电动工程机械整车成本提高,但由于使用周期较长、设备利用率提升以及能量消耗成本下降等优势,整体经济性更强。而随着经济性的提升,将更有助于电动化工程机械的进一步发展。

电动工程机械产品回本快,经济性强,具有充足的降本空间。以国内主流品牌5吨装载机为例,尽管电动装载机购买成本高于燃油装载机一倍多,但使用成本仅为燃油机的三分之一,大约1.5年即可收回购置价差。全生命周期总成本可节约101-109万元,成本可节约四成。显著的经济性优势有助于促进工程机械行业电动化渗透率不断攀升。

2030年电动装载机锂电池需求或达65GWh

根据测算,我们得到24/25/30年我国电动装载机对应电池容量分别为8.0/13.4/65.1GWh,核心假设如下:

1)销量:国内近年来装载机内销呈现暂时下行趋势,但出口有扩张趋势。24年H1装载机内销量2.89万台;出口销量2.81万台,同比增长5.32%。随着政策调整和设备更新周期的到来,我们预计内销有望恢复增长,出口销量持续增加。我们预测2024-2025年内销销量分别为6.5/7.9万台,2024-2025年出口销量分别为5.6/7.0万台;我们预计26-30年总销量维持平稳增长,2030年内外销量合计32.9万台。

2)电动化渗透率:国内装载机电动化渗透率增势迅猛,工程机械工业协会统计,24年6月电动化渗透率达到14.5%,我们预计基于电动装载机性能以及经济性优势,渗透率将持续走高,我们预计24/25/30年将达21.9%/28.8%/60%。

3)单车带电量:根据高工产研数据,2023年国内装载机平均单车带电量为280KWh。纯电动装载机产品正朝着大载荷、长续航、快速充电方向发展,其中电池能量密度的持续增加将延长作业时间,我们预测24/25/30年单车带电量将持续增加,分别为300/310/330KWh。

电池企业纷纷布局工程机械电动化产品

电池市场的技术创新和产业合作正推动工程机械行业向电动化、智能化发展。宁德时代通过与行业巨头合作,推动工程机械电动化,覆盖产品开发、电池供应到回收全链条。比亚迪徐工机械合资,专注刀片电池制造,为电动化提供产能支撑。亿纬动力和特来电通过战略合作,共同研发高性能电池,提升运营效率。中联重科实现锂电技术全产业链覆盖,推出多款新能源产品。

叉车:经济性推动,国内外电动化进程领先

叉车锂电化趋势明确

全球叉车市场总体稳步增长。根据世界工业车辆统计协会数据,全球叉车销量从2016年的115.26万辆增加至2023年的215.98万辆,年复合增长率9.4%。2019年叉车销量经历低谷之后的两年增长迅速,2021年同比增长25%,主要受益于疫情放缓以及制造业、物流业复苏。国内叉车销量从2016年的37.01万辆增长至2023年的117.38万辆,年复合增长率17.9%,国内市场份额也在不断上升,2023年国内销量约占到全球销量的54%。

政策支持叉车电动化占比提升。根据《工程机械行业“十四五”发展规划》要求,“2023年电动车辆占比将超过内燃车辆,2025年电动车辆占比达到65%以上;锂电工业车辆在电动车辆中的占比将快速提升”,政策拉动下叉车电动化渗透率有望快速提升。

锂电叉车具有长期经济效益佳的显著优势。以3吨平衡重式叉车为例,锂电叉车每小时能耗为6度电,按照电费为1元/度算,每小时使用成本为6元。而柴油叉车每小时油耗4升,一升柴油7元,每小时使用成本为28元。一台叉车按每日工作8小时、每年工作250天计算,锂电叉车每年可节省4.4万元。再加柴油叉车年维护费用2000元,锂电池叉车免维护,由此锂电池叉车每年可以节约4.6万元左右,故锂电叉车的经济效益在长期使用中更为突出。

中国电动叉车销量增长迅速,渗透率稳步提升根据中国工程机械工业协会工业车辆分会数据,2023年我国电动叉车销售量达到79.67万台,2017-2023年复合年均增长率为25.53%;电动叉车渗透率从2017年的41%快速上升至2023年的67.87%。

中国电动叉车的锂电化率逐步提升。电动叉车包括锂电叉车与铅酸叉车,受益于锂电性能相比铅酸的多方位优势,锂电化率正快速提升,中国电动叉车的锂电化率从2020年的39.30%上升至2023年的46.50%,由于3类车的单价较低且应用场景分散,去除3类车后电动叉车的锂电化率从2020年的30.12%迅速提升至2023年的59.44%。仅考虑内销时,中国内销叉车的锂电化率也在逐渐拉升,从2022年的41.88%上升至2023年的42.54%,去除3类车后从2022年的52.79%上升至2023年的61.12%,锂电化趋势明确。

海外叉车电动化水平较高多采用铅酸叉车。欧洲由于较早推进电动化标准及法案,电动化程度最高,2023年欧洲叉车电动化率达89.47%;美洲电动化水平低于欧洲,2023年电动化率为65.77%。海外市场电动叉车中铅酸叉车仍为主流,未来锂电叉车有望逐步替代铅酸动力。

2030年锂电叉车锂电池需求或达16GWh

由于锂电叉车相比铅酸叉车与内燃叉车的优势性逐渐凸显,1、2、3类叉车中锂电叉车的销量快速增长,2023年内销1、2、3类锂电叉车的销量增速分别为46.9%/28.1%/13.2%,内销叉车的锂电渗透率达到27%,出口叉车渗透率同样持续提升。我们预测24/25/30年内销锂电叉车渗透率提升至32%/38%/53%,出口锂电叉车渗透率提升至43%/46%/63%。1&2类锂电叉车载重量较大,单车带电量一般在10-30kWh之间,我们假设为20kWh;3类叉车载重量低,单车带电量一般为0.5-3 kWh之间,假设为1.5kWh。据此我们测算得到24/25/30年我国锂电叉车对应锂电池需求分别为4/5/16GWh

国内电池厂商较早涉足电动叉车领域

动力电池企业较早开拓电动叉车领域新赛道。2018年11月份,杭叉集团发布“XC系列新能源叉车”和“杭叉-C系列锂电池”,由宁德时代提供电芯和模组,由宁德时代与杭叉集团合资成立的鹏成新能源公司组装电池包;比亚迪在叉车领域同时涉足整车和电池,早在2013年就向市场推出搭载其自身磷酸铁锂电池的电动叉车,开发的电池充电效率高,可进行100%DOD深度放电,循环使用4000次后容量保持率仍在75%以上,电池寿命长,安全性能高,可适用在零下40度到60度之间的高低温工作环境;2017年微宏动力与林德(中国)叉车有限公司签订战略合作协议,设计的K系列动力电池长达5000+次循环寿命,可为客户提供0.5C、1C、2C三种不同解决方案,最快可实现半小时充满电。

水运船舶&空运飞行器:目前在从0到1的阶段,远期有空间

水运船舶:以政策鼓励和示范性项目为主

内河、沿海船舶或率先电动化

船舶作为货物运输的主要工具之一,按照船舶航行区域的不同,通常可以将其分为内河运输船、沿海运输船舶和远洋运输船舶。23年末我国拥有水上运输船舶11.83万艘,比上年末减少0.36万艘。其中内河运输船舶10.66万艘,沿海运输船舶1.07万艘,远洋运输船舶0.1万艘,内河运输与沿海运输船舶数量共占据水上运输船舶总数的99.2%。

我国电动船舶主要应用于内河、沿海等水域。首先,内河和沿海船舶的航程相对较短,载重量相对较低,这使得电动船舶在续航能力和载重能力方面的挑战较小;其次,内河和沿海水域通常更靠近人口密集区,因此面临的环保压力更大,政府对于船舶的环保要求也更为严格,推出了一系列政策支持电动船舶发展;此外,内河和沿海地区的港口和码头相对较容易进行电动化改造和充电设施建设,为电动船舶的运营提供了便利。

电动船舶相较传统柴油船舶更具备综合成本优势。根据《纯电池动力船舶续航力适宜性与经济性研究》数据进行测算,以电池更换时间5年为对比周期,纯电池动力船舶初始投资成本高于柴油约71万元,但年使用成本低于柴油约55.4万元,5年合计节省使用成本约277万元。因此相较传统燃油船舶,电动船舶较低的使用成本能够弥补较高的初始投资成本。

电池价格影响电动船舶航程范围与航运成本。根据《Nature Energy》发布的研究报告《Rapid battery cost declines accelerate the prospects of all-electric interregional container shipping》数据显示,在电池价格降至每千瓦时100美元的情境下,电气化区域贸易航线在1500公里以下距离上展现出经济可行性,且对船舶的载货能力影响甚微。进一步考虑环境成本,经济可行的航程范围可扩展至5000公里;若电池价格进一步降至每千瓦时50美元,经济航程有望实现接近翻倍的增长。

电池价格降低有助于提升电动船舶经济性。2023年至今,由于碳酸锂价格大幅下降的影响,三元、磷酸铁锂电芯单价不断下行,其中动力型电芯单价已跌破0.5元/Wh。随着电芯价格的持续下降,将有效降低电动船舶的初始投资与整体造价,从而缓解电动船舶经济性有限的问题。根据高工锂电数据,在电动客船场景中,当船舶电池单价下跌至800元/kWh时,一艘单日运营里程为110km的客船,收回增量成本的周期最短可缩减至3年。电动集装箱船场景中,该周期最短可缩短至6年以内。

电动船舶具备零大气污染、少振动噪音的环保优势。纯电动船舶工作期间无大气污染物排放,也减少了燃油对水域污染的可能性。据中国船舶第七〇八研究所,纯电动拖轮每年可以节约能源消耗300吨左右,以拖轮为例测算,纯电动船舶使用寿命30年内动力消耗可节省一条常规拖轮的造价。此外,纯电力推进船舶大大减少了船上振动和噪音,提高了船员和乘客的舒适度。国际海事组织(IMO)提出航运业碳减排行动计划,目标于2050年实现碳排放量减少50%,这也将促使大量新造船的绿色转型,提升船舶的电动化渗透率。

电动船舶具备操纵性好、可靠性强的性能优势。纯电动船舶的推进电机转速易于调节,螺旋桨采用全回转设计,在正反转各种转速下都能提供恒定的转矩,因此能得到最佳的工作特性。此外,纯电力推进船舶使用多组电池组作为能源并互为备用,电池管理系统可以及时隔离故障组,不影响其它电池组正常供电。

在国家层面政策支持与战略引导下,电动船舶走入发展快车道。2019年8月国家发展改革委修订发布《产业结构调整指导目录(2019年本)》,新增“纯电动船舶”等为国家鼓励类产业(自2020年1月1日起实施);2022年9月,工信部等发布《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》,提到要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;2024年3月,国务院印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,提出大力支持新能源动力船舶发展,并完善配套基础设施和标准规范,扩大应用范围。

船舶换新周期来临促进造船需求增长,为电动船舶的发展带来重要的机遇。BRS《2022年航运与造船市场报告》显示,2005-2010年全球交付了大量船舶,该批船舶将在2025-2030年间陆续达到20年船龄,因此未来数年内到龄船只会迎来高峰期,将持续拉动船舶更新需求。

全球电动船舶市场呈持续增长趋势。截至2023年,全球共有917艘电动船处于运营状态、167艘处于交付待见状态。据Fortune Business 统计,2023年全球船舶市场总体规模已扩大至38.3亿美元,预计全球电动船舶市场规模未来将持续上涨,预计24年将增至43.3亿美元,2032年有望达到172亿美元。DNV数据显示,欧洲电动船舶保有量领先,占据69%的份额(其中挪威占据34%),中国发展较晚但近年增速较快。

中国电动船舶领域蕴含广阔发展空间。 2023年我国新增电动船舶数量超200艘,截至2023年底国内电动船舶保有量已突破700艘,根据EVTank预测,中国电动船舶市场规模在2025年将达到1520艘,2030年电动船舶保有量将突破1万艘。按照我国内河运输船舶10.66万艘的保有量计算,当前水运船舶市场的电动化率不足1%,尚有很大的发展潜力和广阔的发展空间。

水运船舶电动化发展带动船用锂电池出货量高增。EVTank统计数据显示,截止2023年年底,中国电动船舶带动船舶用锂电池出货量已达0.61GWh,同比增长80%以上,成为锂电池下游应用领域增速较快的行业之一。电动船舶和船舶换电的快速发展将带动对锂电池的需求量快速增长,EVTank预计2025年船舶用锂电池将达到1.4GWh,2030年将达到21.9GWh。

2030年电动船舶锂电池需求或达20GWh

根据交通运输部数据,23年我国内河与沿海航运船只总量11.73万辆,同比微降2.7%,考虑单船载重量提升,船舶总量或小幅下降,我们预计24/25/30年11.6/11.5/11.5万艘。我国船舶电动化尚处于初步发展,渗透率逐渐小幅提升,我们预测国内船舶电动化渗透率在24/25/30年将分别达到0.9%/1.3%/8.7%。根据测算,我们得到24/25/30年电动船舶国内市场规模分别有望达1.7/2.4/20.0GWh

电池龙头率先布局电动船舶

在国内电动船用锂电池领域,宁德时代与亿纬锂能占据主导地位。据中国船级社(CCS),CCS已向宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等30余家电池企业发放锂电池相关产品型式认可证书,覆盖电芯、模组、BMS和电池包。其中亿纬锂能、宁德时代和国轩高科仍是主力军,2023年中国电动船舶用锂电池市场中三家企业合计市场份额接近80%。

空运飞行器:低空经济推动固态电池需求,大型载人飞行器电动化开发中

内河、沿海船舶或率先电动化

eVTOLElectric Vertical Take-off and Landing,电动垂直起降飞行器)是指以电力作为飞行动力来源且具备垂直起降功能的飞行器。根据运行模式,eVTOL可分为有人驾驶和无人驾驶两种类别;按照动力能源维度,eVTOL可分为全电动、混合动力两大类,全电动类别包括锂电池、氢燃料电池、太阳能电池三种,混合动力类别包括锂电池+氢燃料电池、锂电池+燃油两种;按照整机构型维度,eVTOL可分为单旋翼、多旋翼型、复合翼、矢量推进型等四大类;按照设计载荷维度,eVTOL可分为轻型(有效载荷100-200kg)、中型(有效载荷300-500kg)、重型(≥1000kg)三类。

eVTOL的成本结构中,推进系统(电机电控、螺旋桨等)和能源系统(电池等)占据了较大的比重。以Lilium的矢量推力eVTOL为例,其单机价值量为250万美元,其中推进系统占比40%,结构与内部件占比25%,航电与飞控占比20%,能源系统(电池)占比10%,装配占比5%。

eVTOL采用电力驱动,锂电池是eVTOL能源系统的核心。目前,国内宁德时代、孚能科技、正力新能、国轩高科、中创新航、力神等锂电池企业已经开展了航空级电池的技术攻关,且部分企业已经推出了航空级电池产品。

固态/半固态电池具备多重优势,在eVTOL领域的应用前景广阔。为了满足商业化运营的要求,eVTOL电池的能量密度需要进一步提升至400Wh/kg,远高于普通乘用车三元电池的200Wh/kg。固态电池技术以其高能量密度、出色的安全性和宽温度范围工作能力,为电动垂直起降飞行器提供了更长的续航能力和更高的安全保障。固态电池的能量密度可达450Wh/kg,远超现有锂电技术,同时,其固态电解质显著降低了过热和着火风险。在极端气候条件下,固态电池的可靠性保证了eVTOL的稳定性。随着技术成熟和产业链的完善,包括氧化物和硫化物电解质在内的固态电池技术,正快速向商业化迈进。尽管面临成本挑战,但规模化生产有望降低单位成本,特别是在对成本相对不敏感的eVTOL市场。随着固态电池技术的不断突破,其在eVTOL领域的应用将成为低空经济的重要推动力。

电动航空正处于起步阶段,电动化技术正重塑未来航空业的发展格局。电池需要具备更高的能量密度和安全性来满足航空业的严苛要求,同时电池成本也必须降低以提高电动飞机的市场竞争力。目前,电动化技术在小型飞行器上的应用已经相对成熟,但大型载人飞行器的电动化由于电池能量密度的限制,仍然面临有效载荷低、航程短等技术挑战。当前世界第一架电动飞机正在瑞典制造,ES30旨在成为世界第一架可容纳30名乘客的混合动力飞机,计划2030年用于区域交通。如今全球约有100个电动航空开发项目正在进行中,但其中绝大多数仅专注于开发空中出租车。

2030年eVTOL锂电池需求可达19GWh

根据测算,我们得到26/27/30eVTOL国内市场规模分别有望达到1.5/7.6/19.2GWh核心假设如下:

(1)运营架次:根据南航通用与沃兰特联合发布《客运eVTOL应用与市场白皮书》预测数据,2030年累计国内短途定期载客eVTOL需求量为12150架,外加空中游览需求量1000架(假设全国100条低空游览航线,每条航线需要10架)。假设2026年开始运营,初始量为700架次。按直线增长模式进行测算,预计26/27/30年运营架次分别可达700/3813/13150架次。按照重量分类,吨级以上和吨级以下各占50%.

(2)带电量:根据估算,吨级以下带电量约为21 KWh, 吨级以下带电量约为160KWh.

(3)电池更换周期:假设eVTOL年运营天数为300天,单机生命周期为15年。根据不同规模eVTOL充电次数测算得到吨级以上电池更换周期为1.1年,吨级以下电池更换周期为0.2年。

总结:电动化持续推进,看好国内龙头崛起

虽然动力电池场景增速放缓,但我们认为交运设备等更广泛电动化场景应用刚刚起步本轮电动化革命方兴未艾。相比传统燃油设备,电动化设备的全生命周期成本更低,购置电动设备的性价比逐步提高;性能端,具备操作性强、效率高、噪音降低等优势。根据我们测算,2030年我国重卡/装载机/叉车/船舶/空运飞行器电动化有望为电池新增185.01GWh市场空间,根据GGII及贝恩,2023年我国锂电池出货量886GWh,2030年全球电池需求将达4100GWh,虽然从总数上看新兴电动化场景对行业总需求贡献比例较低,但由于市场格局较为集中,或能对于龙头公司产生不小的业绩增量。

看好国内锂电龙头复制海外巨头经验,开辟增长曲线。参考海外西门子、GE、博世等电气巨头发展历史,均通过抓住电动化应用新场景增长机遇,实现产品与业务拓展实现持续增长。目前国内锂电池龙头企业已占据动力电池全球领先地位,技术研发与成本控制能力均处于全球第一梯队,正积极拓展锂电池应用场景,打开成长空间。我们认为国内锂电池龙头企业有望复制海外电气巨头成功经验,或在电动化革命中成长为全球龙头。

风险提示

1)电动化渗透率不及预期:锂电池能量密度限制与较高成本,可能导致下游应用场景电动化渗透率不及预期;

2)技术路线迭代导致需求不及预期:电池技术路线迭代,新技术路线可能削弱锂电池竞争优势降低,从而导致锂电池需求不及预期;

3)竞争加剧导致行业盈利能力不及预期:目前锂电池行业存在供需失衡问题,若竞争剧烈程度加剧,可能导致行业盈利能力不及预期。

相关研报

研报:《电动化革命进行时,龙头再度崛起》2024年10月17日

申建国 分析师 S0570522020002

边文姣 分析师 S0570518110004 | BSJ399

陈爽 分析师 S0570524040001

邵梓洋 联系人 S0570124030024

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