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新能源汽车与润滑油发展趋势的研究报告
copton    2018-04-18 09:05

新能源汽车的含义:新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚之外的燃料。

新能源汽车主要包括:混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车四大类型。

目前市场主要以HEV&BEV为主,FCEV和其它新能源汽车因受技术发展水平影响,难以普及以及进行规模化生产。常规车用燃料车以及HEV均需要使用润滑油。

一、关于BEV的发展

1.       BEV发展面临电池续航里程、充电桩配套以及充电接口标准等问题。

2.       锂离子电池技术发展严重影响了BEV的发展,电池储电量,充电速度,电池使用寿命均给BEV提出了较高的要求,同时增加了BEV的车辆成本,阻碍BEV发展。

3.       目前两种BEV电池技术:

(1)       磷酸铁锂电池:相比于早期的锰酸锂电池,磷酸铁锂电池在能量密度上并未有太大差别,约为100-110Wh/kg,但其热稳定性是目前车用锂电池中最好的,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,而同属锂电池的钴酸锂电池在180-250℃时内部化学成分就已处于不稳定状态。换而言之,磷酸铁锂电池的安全性在锂电池中首屈一指,也正因如此,其也成为目前电动车电池的主要门类之一。

(2)       三元锂电池:与磷酸铁锂电池相比,三元锂电池在能量密度上要高出许多,约为200Wh/kg,这也就意味着同样重量的三元锂电池比磷酸铁锂电池的续航里程更长。不过其缺点也显而易见,当自身温度为250-350℃时,内部化学成分就开始分解,因此对电池管理系统提出了极高的要求,需要为每节电池分别加装保险装置,除此之外,由于单体体积很小,所以单车要的电池单体数量非常庞大,以MODEL S为例,7000余节18650三元锂电池才能满足一辆车的装配用量,这无疑又为电池管理系统进一步加大了控制难度。因此,目前市场在售车型中,只有特斯拉一家使用的是三元锂电池。

小结:BEV的发展受到技术以及显示等诸多因素限制,HEVPHEV在可预见的未来(2040年)将成为新能源汽车市场的主流车型。

二、关于能源

根据全球能源署IEA的全球能源展望,接下来的十五至二十年,化石燃料在全球燃料占比中增速会放缓,但是其绝对值仍将保持增长。尽管电动汽车来势汹汹,但宣告石油时代终结还为时尚早。

图1:IEA2010年至2035年能源消耗增长情况


图2:IEA2016-2040年全球各地区主要能源需求变化

由以上两图可以看出,化石类燃料仍然是主要能源,同时中国及印度未来对主要能源的使用增长仍然极高。

图3:IEA2016-2040年全球电动汽车保有量及全球石油使用量

1.电动汽车的发展使小型乘用车对石油燃料的使用占比下降,但是在卡车运输,航行航天以及石化方向,石油使用占比仍处于增长趋势。可以看出虽然乘用车占比略微下降,但是其它运输行业占比仍处于上涨时期,对于润滑油的发展具有有利的影响。乘用车占比下降极低远不及其它增长占比。

2. 另据中国石化石油勘探开发研究院专家的猜测,我国民用车保有量到2035年前后将到达4.95亿辆的峰值,电动轿车保有量将保持稳定增涨,到2035年有望到达2500万辆,约占我国民用轿车保有量的5%

3.以最乐观的方式预期,至2040年,中国电动汽车保有量在1.5亿辆左右,约占汽车保有量总量的20%

图4:IEA2016-2040年各国发电装机量以及电力使用情况

1.       世界各国,尤其中国及印度至2040年发电装机总量会有大幅度的增加,电力资源总量大幅增加。

2.       但是,电动汽车BEV在电力能源巨大增加的趋势中,使用占比极低。

小结:就能源方面来看,在可见的未来(2040年),BEV(纯电动汽车)不会成为车辆市场主流,中国乃至全球汽车仍将以燃油车、混合动力车以及插电式混合动力车为主,而该三种车型均需使用润滑油,且该三种车型保有量会呈现上涨趋势。

三、关于各类汽车的销售可能性

根据BP(英国石油公司)的年度报告,至2035BEV仍然不是主流选择,具备极佳燃油经济性的混合动力车会成为市场的主流选择。

图5:BP2015-2035年全球车辆规模以及电池组成本示意图


图6:BP2010-2035年燃油经济性及各类乘用车销售


图7:BP2015-2035车用油燃料分解图

1.       在燃油效率越来越高的发展趋势下,车用燃油需求仍处于增长阶段,说明燃油车辆保有量处于增长阶段。

2.       2035年,传统汽车虽已不是主流但仍未退出历史舞台,各类混合动力车成为汽车市场主流,呈现增长趋势,因此润滑油市场也应处于增长趋势。

小结:从保有量来看,至2035年传统汽车仍为主要的交通运输工具,对润滑油需求量仍然巨大。

四、关于燃油车停售时间表

首先,燃油车是指纯燃油车,即纯粹的柴油及汽油车,混合动力车不算在列。其次,燃油车停售,仅是新车停售,已售车辆及二手车的买卖不受影响,即原本的传统汽车保有量不会受到影响。故在全球汽车保有量达到峰值之前,汽车市场会继续扩大,同理,润滑油市场也会随之继续扩大。

表1:各国燃油车停售时间表及车辆种类


1. 荷兰最早停止燃油车销售,但是其仅仅停止传统燃油车销售,对于润滑油市场影响不大。

2. 2025年挪威虽然停止了所有非电动车销售,但是挪威汽车本身保有量决定了其对市场整体影响极低。

3. 英国至2040年停止了燃油车及油电混合汽车的销售,但时间已至2040年,短期内没有影响。

小结:以上停售燃油车的国家及地区,除印度之外均为人口较少国土面积较小的国家及地区,对整体市场的影响不会很大,且众多国家仅停售传统内燃机车,不会对润滑油市场的增长产生过大影响。另外,关于中国的燃油车停产时间,虽然工信部发表声明表示开启了相关时间表的制定,但是具体规定仍未完成,考虑到中国现有车企的投资,国家人口、国土面积以及相关配套设施的安置,理论上中国的时间表不会早于其它国家和地区。即至2040年国内相关市场仍然会处于上涨时期。

五、关于国家政策

1. 工业和信息化部公布的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法(征求意见稿)》(简称“征求意见稿”)显示,明确对车企实行双积分并行管理,评价体系将向低能耗、高效率的乘用车型倾斜。根据该评价方法及指标,2018年度到2020年度,乘用车百公里油耗目标要分别达到6.0L5.5L5.0L;而乘用车企业新能源汽车积分比例2018年度到2020年度需达到8%10%12%

2. 按照征求意见稿,新能源汽车产量占公司总产量比例高的车企将获得较大优势,拥有高续航里程、低耗电量、轻量化车身的车型将获益。而受益于主机厂油耗限制压力的增加,产业链中拥有节油技术的相关企业将获益,这也对润滑油节能环保技术提出了更高要求。

表2:2017&2018年国家新能源补贴政策对比


简单来说,2018年补贴计划较2017BEV补贴分类细化,燃料电池保持不变、PHEV补贴下调。

1.新标准与2017年补贴标准相比,纯电车性补贴显然细化了很多,起步门槛从2017年的100km提升至150km。划分档次倒是与传闻的一致,150km-250km划分为两档,可见不适宜人民出行要求的短续航产品将不再受到政策的扶持。对于超过250km续航的产品,想要拿足补贴也没那么容易了,分别设有250km-300km300km-400km450km以上三个档位划分,对于450km以上的长续航产品,补贴金额甚至还有不小幅度的提升。

2.插电混动车型方面,依然是续驶里程不低于50km即可获得补贴,只是在补贴金额上小有下降,减少了2000元。燃料电池车型就与2017年保持一致,续驶里程不低于300km即可获得补贴。可见补贴政策对于后两者来说兴趣不高,采取了不温不火的态度。同比来看各国对于新能源汽车发展各有侧重,2018年美国加州ZEV零排放汽车政策当中,插电混动车型将不再得到补贴,着力发展纯电动车型与燃料电池车型。

技术要求:

「 纯电动车型」

1、纯电动乘用车30分钟最高车速不低于100km/h

2、纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于105Wh/kg105(含)-120Wh/kg的车型按0.6倍补贴,120(含)-140Wh/kg的车型按1倍补贴,140(含)-160Wh/kg的车型按1.1倍补贴,160Wh/kg及以上的车型按1.2倍补贴。

3、 根据纯电动乘用车能耗水平设置调整系数。按整车整备质量(m)不同,工况条件下百公里耗电量(Y)应满足以下门槛条件:m1000kg时,Y0.0126×m+0.451000<m1600kg, Y0.0108×m+2.25m>1600kg时,Y0.0045×m+12.33。百公里耗电量(Y)优于门槛0(含)-5%的车型按0.5倍补贴,优于门槛5(含)-25%的车型按1倍补贴,优于门槛25%(含)以上的车型按1.1倍补贴。

表3:新能源汽车补贴技术要求


小结1:新规定对于动力电池包能量密度起步补贴门槛小有提高,满足120Wh/kg-140Wh/kg才能保住补贴金额不变,想要拿到高额的1.1倍补贴,则需要将动力电池系统的质量能量密度提升到160Wh/kg以上,门槛提升幅度较大。考虑到前面提到过的电池技术160Wh/kg的技术要求着实是一个挑战,对于百公里耗电量来说,新规定将耗电量门槛做了小幅的提升。优化不积极的车型将面临补贴金额的大幅缩水,至少要把优化比例控制在5%-25%之间才能保住补贴金额不变,想要拿到最高的1.1倍补贴,就要做到优化25%以上,其技术挑战可想而知。

「 插电混动车型」

工况法纯电续驶里程低于80km的插电式混合动力乘用车B状态燃料消耗量(不含电能转化的燃料消耗量)与现行的常规燃料消耗量国家标准中对应限值相比小于65%,比值介于60%(含)-65%之间的车型按0.5倍补贴,比值小于60%的车型按1倍补贴。工况法纯电续驶里程大于等于80km的插电式混合动力乘用车,其A状态百公里耗电量应满足纯电动乘用车门槛要求。

「 燃料电池车型」

1、燃料电池系统的额定功率与驱动电机的额定功率比值不低于30%,比值介于0.3(含)-0.4的车型按0.8倍补贴,比值介于0.4(含)-0.5的车型按0.9倍补贴,比值在0.5(含)以上的车型按1倍补贴。

2、乘用车燃料电池系统的额定功率不小于10kW

3、燃料电池汽车所采用的燃料电池应满足《道路车辆用质子交换膜燃料电池模块》(标准号GB/T 33978-2017)标准中的储存温度要求。

小结2:相比于2017年的新能源汽车国家补贴政策,2018年的补贴政策提高了各类新能源汽车的补贴门槛,其中,对纯电动汽车的要求极为细致。同时补贴方案削低补高,进一步鼓励技术进步。在BEV方面,补贴政策此次变化的倾向,是让资源更多地倾向于技术含量更高的电动车,能耗和能量密度都要兼顾,才能获得更好的照顾,导致今后主流电动车可能是400km续驶里程的A级轿车。现有严重依赖补贴,频繁霸占销量榜前列的那些150km左右A00级电动车,可能即将和主流市场说再见。在PHEV方面,变化倾向严格限制油耗,但是放松了纯电里程刚刚超过80km的车型。相比较之下,PHEV的市场前景要好于BEV,虽然会降低对于润滑油市场的进一步扩大的速度,但是其绝对值的增加是肯定的。

六、关于各类润滑油油品发展方向

埃克森美孚化工全球合成产品市场部经理Brad Rinderknecht曾表示:“较轻高粘度的油、更长的换油周期和更复杂的润滑油体系,这是汽车润滑油发展的未来趋势。”

润滑油分析师巩巍认为“从长远来看,新能源汽车势必会推动润滑油产品向着专业化、精细化发展,诸多品牌会推出更多适应发动机发展及符合混合动力兼容性强的润滑油产品,总体而言影响是正面的。”

表4:中国润滑油信息网润滑油油品应用部位图



1.  由该表格可以看出,在新能源汽车中,除纯电动汽车的发动机外,其它的换油周期较长的部位润滑油均有使用,故就未来所有车辆保有量均增加的情况来看,其它各类润滑油产品的市场将会得到极大的发展提高。

2.  而受益于主机厂油耗限制压力的增加,产业链中拥有节油技术的相关企业将获益,这也对润滑油节能环保技术提出了更高要求。

小结:对于混动汽车来说,不仅具备传统的内燃机动力系统,还增加了电动机动力系统,以及符合车辆动力要求的传动系统,所以在润滑油的使用上和传统汽车差异不大,涉及到内燃机油和齿轮油等传动系统润滑油。而纯电动汽车由于完全由充电电池提供动力,因此不需要使用内燃机油,但是传动系统用油依然存在,需要用油的部位包括变速箱、连接件、减震器、冷却系统和制动系统。总的来说,新能源汽车的发展还是为润滑油的环保、节能的高效性提出了更高的要求。

 

 

 

就李书福表示2019年吉利汽车90%以上产品为新能源汽车的讨论:

1.       新能源汽车种类较多,并非单纯的纯电动车汽车。

2.       目前吉利汽车不含沃尔沃,共有汽车产品13款,其中现有新能源汽车仅2款,若要达到90%新能源产品,则有放弃其它产品或者将现有非新能源汽车改版为混合能源的新能源汽车两种选择。我个人认为改版生产混合能源汽车的可能性较大。

3.       就吉利的发展方向,以及其对市场的带动作用,可能会加速其它车企的新能源汽车发展速度,不过就总体趋势而言,润滑油市场所受影响应该为市场增速降低,但是市场总量仍然会增加。

 

 

 

个人意见:

1.  润滑油市场在可见的未来(2040年),发展增速将会较之前放缓,但是其绝对值增加趋势不会改变。同时市场对润滑油产品的种类,质量,环保以及节油技术提出了更高的要求。因此对于产品研发,产品技术含量提高,产品环保性的发展至关重要。电气能源是社会发展的必然趋势,因此与之相关的纯电动汽车的除发动机外的较长更换周期的各类部位润滑油产品的发展也极为重要。

2.  因为中国政府政策导向,中国未来几年对新能源汽车,尤其高技术含量纯电动汽车的发展力度将会加大,国内润滑油市场的增长会相对放缓,但是短期内不会出现明显的变化,较国外市场,国内市场会相对紧张一点。

3.  印度,南非,南美的市场增速在2040年前,仍会保持较快的发展速度,是一个开拓新市场赚取外汇的绝佳机会。

4.  更高效,质量比更高的电池技术会成为制约电动汽车发展的重要因素,值得重点关注,或者作为一个新的经济增长点加以利用。

                                                              

 

 

                                                                      青岛康普顿科技股份有限公司

发展战略委员会 陈正晨


 

参考文献:

1:WEO_2017_Executive_Summary_Chinese_versionIEA2017年全球能源展望摘要)

2:BP世界能源展望2017中文报告

3:WEO2017launchpresentationprintIEA2017年能源展望演示文稿)

4:车用质子交换膜燃料电池材料部件(以佐证燃料电池技术难度)

5:GlobalEVOutlook2017IEA2017全球电动车展望,仅做参考)

6:关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知及其附件新能源汽车推广补贴方案及产品技术要求(财政部 工业和信息化部 科技部 发展改革委)

 

 

 

 

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