03.23 電動汽車行業發展簡史、挑戰與前景（上）

平價時代漸行漸近，萬億產業整裝待發——電動汽車行業發展簡史、挑戰與前景（上）

本篇報告主要分三部分，第一部分回顧了電動汽車行業的發展簡史，第二部分分析了制約當前電動汽車行業發展的主要因素，第三部分對行業前景進行了展望。

目錄

一、電動汽車發展簡史

1、政策回顧：各國政府發展電動汽車應對全球氣候變暖，中國政府發展電動汽車實現“彎道超車”

2、電池技術進步與代表車型：磷酸鐵鋰電池（比亞迪F3DM）、錳酸鋰電池（日產Leaf）、三元電池（特斯拉Model S）

3、全球電動汽車市場回顧：5年全球銷量增長超15倍，2015年全球保有量首超100萬輛

二、電動汽車行業面臨的三大挑戰：成本、續航里程、充電便捷性

1、成本：電動汽車的“阿喀琉斯之踵”

2、續航里程有限

3、充電基礎設施不完善

三、電動汽車市場前景展望

1、成本端：2025年前後EV用戶總擁有成本將有望達到“油電平價”

2、政策端：長期看各國政府表態燃油車禁售；中短期依靠補貼+積分政策組合拳

3、產業端：2017年開始更多純電動車型加快上市步伐

4、市場規模：2025年全球電動汽車市場規模將達到3萬億

正文

一、電動汽車發展簡史

電動汽車其實並非是一個新鮮事物，歷史上公認的第一臺內燃汽車由德國工程師卡爾·奔馳1885年發明，而電動汽車早在1832年到1839年之間就已經誕生，當時由蘇格蘭人羅伯特·安德森發明了使用一次性電池的汽車。1880年，愛迪生也製造出第一輛時速20英里的電動汽車。

20世紀10年代一輛電動車售價約1750美元，而內燃汽車只需要650美元，但是由於當時汽油相當昂貴，總體擁有成本相差不大。因此儘管電動車價格較貴，電動汽車的銷量還是超過了燃油車，1912年美國和歐洲的電動汽車保有量大約5萬輛，佔了整個汽車市場的40%，燃油車只佔了22%，其餘為蒸汽驅動的車輛。20世紀20年代，隨著遍佈全球的石油大發現，汽油價格很快降到大眾可以負擔得起的水平，道路和加油站等基礎設施的建設逐步完善，使得燃油汽車的性價比越來越高。而這期間，電動汽車在電池技術和續航里程方面長期未能取得突破，電動汽車也慢慢地失去了比較優勢，逐步被內燃機驅動的燃油車所取代，到20世紀30年代，電動車已經基本消失。

進入二十世紀下半葉後，以美國為主的全球最大汽車市場在接連經歷兩次石油危機之後，車企和公眾開始重新聚焦以電動汽車為首的新能源汽車。90年代初，因糟糕的空氣質量，美國加州空氣資源管理委員會號召各車企減少新車型的平均排放，於是排放更低、更具效率、甚至零排放的新產品紛紛上市。

2010年全球石油價格持續走高、保護環境呼聲日益強烈，消費者對低碳生活的積極需求等諸多因素的影響下，電動汽車的發展再度被各國政府和各大車企提上日程。實際上，2010年也是電動汽車市場開始爆發的關鍵一年。

回顧電動汽車的發展歷史，可以發現環境因素、政策因素、技術因素、市場因素在行業的發展過程中相互交織，行業的發展是各方面因素合力的結果。

1、政策回顧：各國政府發展電動汽車應對全球氣候變暖，中國政府發展電動汽車實現“彎道超車”

從全球範圍來看，各國政府之所以要大力推動電動汽車的發展，與控制溫室氣體的排放、抑制全球氣溫升高有密不可分的關係。根據IEA國際能源署的數據，交通領域貢獻了全球23%的溫室氣體排放量。要控制全球溫室氣體的排放，從長期看交通領域尤其是汽車領域的電動化是有效的途徑之一。

1992年《聯合國氣候變化框架公約》、1997年《京都議定書》、2015年《巴黎協定》是人類歷史上應對氣候變化的三個里程碑式的國際法律文本。

1992年《聯合國氣候變化框架公約》旨在控制大氣中二氧化碳、甲烷和其他造成“溫室效應”的氣體的排放，將溫室氣體的濃度穩定在使氣候系統免遭破壞的水平上。公約要求發達國家作為溫室氣體的排放大戶，採取具體措施限制溫室氣體的排放，並向發展中國家提供資金以支付他們履行公約義務所需的費用。而發展中國家只承擔提供溫室氣體源與溫室氣體匯的國家清單的義務，制訂並執行含有關於溫室氣體源與匯方面措施的方案，不承擔有法律約束力的限控義務。公約建立了一個向發展中國家提供資金和技術，使其能夠履行公約義務的資金機制。

1997年《京都議定書》建立了旨在減排的3個靈活合作機制——國際排放貿易機制（簡稱ET）、聯合履行機制（簡稱JI）和清潔發展機制（簡稱CDM），這些機制允許發達國家通過碳交易市場等靈活完成減排任務，而發展中國家可以獲得相關技術和資金。

2015年《聯合國氣候變化框架公約》為2020年後全球應對氣候變化行動作出了安排。，《巴黎協定》指出：

a）把全球平均氣溫升幅控制在工業化前水平以上低於2°C之內，並努力將氣溫升幅限制在工業化前水平以上1.5°C之內，同時認識到這將大大減少氣候變化的風險和影響；

b）提高適應氣候變化不利影響的能力並以不威脅糧食生產的方式增強氣候抗禦力和溫室氣體低排放發展；

c）使資金流動符合溫室氣體低排放和氣候適應型發展的路徑。

中國新能源汽車政策回顧

我國新能源汽車的產業政策變遷大致可以劃分為三個階段，分別為政府宏觀戰略規劃階段（2001-2006年）、建立行業准入規則並全面補貼階段（2007年-2015年）、後補貼階段（2016年至今）。

第一階段，新能源汽車的技術路線並沒有完全確定，各國的重心放在了氫燃料電池,我國也不例外。此時的政府政策數量不多而且多為宏觀戰略指導政策，側重於新能源汽車發展的規劃、發展目標。例如在2001年我國啟動了“863”計劃電動汽車重大專項，構建了“三縱三橫”的新能源汽車開發佈局；2004年國家發展改革委員會發布了《汽車產業發展政策》，提出要突出發展節能環保和可持續發展的汽車技術；在2005年，中央政府出臺了優化汽車產業結構，促進發展清潔汽車和電動汽車政策措施，提出了未來5年、25年兩個階段的電動汽車發展目標等政策。

第二階段，我國的新能源汽車在關鍵技術上已經取得了重大突破，2007年以來我國自主研發的純電動、插電混動以及燃料電池3類新能源汽車產品都相繼問世。在2008年北京奧運會上，科技部組織相關國內汽車廠商，共向奧運會提供各類節能與新能源汽車500輛左右新能源汽車的集中展示和使用，開啟了我國新能源汽車的元年。這個階段政府的政策開始細化，並著手建立起行業的准入條件以及相應的規範和標準，同時開始出臺一系列的財政補貼政策，為後續行業的爆發打下了堅實的基礎。

2007年11月1日起，《新能源汽車生產准入管理規則》正式開始實施。此規則對新能源汽車的定義、新能源汽車的生產企業資質、生產准入條件以及申報要求等內容都做了具體的規定。

除了財政補貼之外，政府還出臺了一系列針對消費者和車企的稅收優惠政策，包括對購買純電動汽車、插電混動汽車免徵車輛購置稅，對企業銷售新能源汽車及其關鍵零部件的增值稅稅率調整為13%等。各地方政府除了配合出臺地方補貼政策外，還利用一系列的非財政刺激手段如單獨搖號、不限行等鼓勵消費者購買新能源汽車。

2014年5月24日主席在上海汽車集團考察時強調了發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，將新能源汽車的發展更是上升到了國家戰略的高度。2016年11月，國務院印發“十三五”戰略性新興產業發展規劃，規劃中提出到2020年新能源汽車年產銷200萬輛以上，累計產銷超過500萬輛，整體技術水平保持與國際同步，形成一批具有國際競爭力的新能源汽車整車和關鍵零部件企業。

第三階段，國家對於補貼政策進行了一系列調整，包括調查部分車企的騙補行為、差別化調整乘用車和專用車的補貼幅度，同時推出了“雙積分”等長效機制來引導車企的轉型升級（“雙積分”政策將在展望部分中做進一步探討）。

對於乘用車而言，後補貼時代除了補貼幅度集體退坡外，政策對於不同續航里程的補貼金額進行了差異化的調整，2016年高續航里程的車型補貼金額相對於2015年反而提高，低續航里程的車型補貼金額進一步降低，政策對於高續航里程、高能量密度的鼓勵態度進一步明確。

2、電池技術進步與代表車型：磷酸鐵鋰電池（比亞迪F3DM）、錳酸鋰電池（日產Leaf）、三元電池（特斯拉Model S）

1997年豐田推出搭載鎳氫電池的混合動力車型Prius，2008年底比亞迪推出搭載磷酸鐵鋰電池的插電混動車型F3DM，2010年底日產推出搭載錳酸鋰電池的純電動車型Leaf，特斯拉2008年推出電動超跑Roadster、2012年推出搭載三元電池（鎳鈷鋁/NCA）的Model S，可以說動力電池和電動汽車的技術進步史也是一部產品的發展史。由於豐田Prius屬於混合動力體系，不屬於本篇報告對於純電動汽車的討論範疇，下面我們主要梳理了過去十年內具有代表性的三款純電動車型（比亞迪F3DM雖然不是純電動車型，但是磷酸鐵鋰在電池的發展史中扮演了重要角色，因此也加以討論），來回顧行業的技術發展歷史和產品的更新換代。

比亞迪以二次電池起家，本身對磷酸鐵鋰電池技術有深厚的積累，2008年比亞迪推出搭載磷酸鐵鋰電池的F3DM，F3DM是世界上首款插電混動車型，最高時速可達150公里/小時，在純電動模式下可以實現100公里的續航里程，也創下當時的世界紀錄。

2010年底，日產經過近十年的研發推出搭載錳酸鋰電池的純電動車型Leaf，第一代Leaf的續航里程達到了160公里，其錳酸鋰電池由NEC與日產合資的AESC提供，容量24KWh，能量密度達到140wh/kg。作為“全球第一款經濟性零排放汽車”，從上市到2017年7月，據統計日產Leaf全球銷量已經超過28萬臺，也是目前全球最暢銷的純電動車。

2012年，特斯拉推出了搭載三元電池（鎳鈷鋁/NCA）的豪華型轎車Model S，Model S最高時速可以達到近200公里/小時，其三元電池由松下提供，能量密度達到170Wh/kg，搭載85KWh電池的條件下可以實現近500公里的續航里程。

通過比較這三款電動汽車歷史上的代表車型，可以發現電池新材料的開發應用、能量密度和續航里程的提高貫穿了行業的發展。電池主要包括五個性能指標：能量密度、安全性能、循環性能、高低溫性能和成本。目前主流的正極材料中，磷酸鐵鋰具有最好的安全性能、循環性能和最低的成本，但是低溫性能差、能量密度低是硬傷；錳酸鋰在安全性能、循環性能和成本方面相對較為平均，但是高溫性能差、能量密度低是硬傷；三元材料相對來說安全性能較差，成本偏高，但是能量密度則高於其他兩種材料。出於乘用車對於續航里程的要求，目前三元材料尤其是高鎳三元越來越受到業界的青睞，市場份額不斷提高。

3、全球電動汽車市場回顧：5年全球銷量增長超15倍，2015年全球保有量首超100萬輛

隨著比亞迪2008年推出F3DM，日產在2010年推出Leaf，全球電動汽車市場在2010年前後也開始快速增長，2011年全球EV（PHEV+BEV）銷量達到4.5萬輛，2012-2016年銷量增速分別達到151%/83%/57%/70%/36%，2016年銷量達到75萬輛，五年時間增長超過15倍。全球EV保有量在2015年首次超過100萬輛，在2016年則超過200萬輛。

在2009年、2010年中國政府開始對新能源汽車進行財政補貼後，國內電動汽車市場也開始了一輪蓬勃的發展。2011年國內EV銷量僅8000輛，而2012-2016年銷量增速分別達到54%/40%/324%/178%/62%，2016年國內EV銷量達到33.6萬輛，佔到全球份額的近45%，也超過美國成為全球最大的電動汽車市場。2014年可以說是國內電動汽車的元年，2015年則迎來行業的全面爆發，主要原因在於2010至2013年國內新能源汽車發展低於預期，為了完成《節能與新能源汽車產業發展規劃2012-2020年》中制定的2015年純電動汽車和插電混動汽車（包括客車和專用車）累計產銷50萬輛的階段性目標，政府在2014年出臺了多項政策進一步支持行業發展，例如延緩補貼退坡幅度、增加推廣城市名單等，因此行業出現爆發式增長。

從國內EV銷量的內部結構來看，純電動汽車BEV銷量從2011年5600輛增至2016年25.7萬輛，5年增長近50倍，插電混動汽車PHEV銷量則從2011年2600輛增至2016年7.9萬輛，5年增長30倍。總的來說，BEV取得了比PHEV更快速的增長水平，BEV所佔總銷量的比例則基本維持在70%上下的水平。

二、電動汽車行業面臨的三大挑戰：成本、續航里程、充電便捷性

2016年9月，瑞銀髮布了一篇關於消費者對電動汽車接受度的報告，報告選取了全球六大汽車市場的1萬名消費者作為調查對象，

2016年高盛進行的一項調查也發現50%的消費者認為價格昂貴是影響購買電動汽車的主要因素，其次為續航里程有限、充電不夠便捷。

一項針對國內消費者的調查則顯示，電池壽命和電池價格、續航里程和充電樁配置為消費者最為顧慮的三項因素，與國外消費者的顧慮因素基本一致。

1、成本：電動汽車的“阿喀琉斯之踵”

一百多年前，亨利•福特和他的團隊在美國Highland Park整車廠推出了全球第一條流水生產線，流水生產線的問世簡化了福特T型車的組裝流程，將原來涉及3000個組裝部件的工序簡化為84道工序。新的生產工序為汽車的批量生產帶來了革命性的進步，將每輛車的生產時間從原來的12小時縮短為僅僅90分鐘，從而使得汽車生產所需的時間、成本和人力資源大幅下降，福特T型車的售價也隨之從850美元降低到300美元以下，從而讓高品質的汽車成為廣大消費者能負擔得起的交通工具。可以說，正是由於生產效率的提高帶來成本的快速下降，才加速了汽車的普及。

電動汽車作為燃油車的替代品出現，與燃油車開始快速普及時面臨的情況類似，能否通過技術進步、效率提升帶來成本的快速下降，成為影響電動汽車普及速度的首要因素。

不論電動汽車還是燃油車，都由動力系統、車身、底盤、汽車電子系統、內外飾等零部件組成，但是各部分的成本佔比不盡相同。對於純電動汽車而言，電池及動力總成系統佔總成本的比例高達50%，而對於燃油車來說，發動機及動力總成系統只佔總成本的15%。這一部分成本結構差異正是目前電動車成本高於燃油車的主要原因。

燃油車和電動車動力總成系統的區別在於，燃油車的動力總成系統由發動機總成、變速箱總成和油箱等其餘零件組成，電動車的動力總成系統則由動力電池組、驅動電機、電控系統組成，其中動力電池組代替了油箱，驅動電機取代了發動機，電控系統替代了變速箱總成。

下文中我們選取了雪佛蘭純電動汽車Bolt（被稱為“史上第一款面向大眾且續航超過300公里的純電動汽車”）和大眾Golf（歐洲賣得最好的燃油車）這兩款定位和主要性能相似的車型，來具體分析純電動汽車和燃油車動力總成系統的主要差異。

同為兩廂的經濟適用型乘用車，兩者軸距和車廂大小基本相同，加速性能方面雪佛蘭Bolt略勝一籌，最高車速和續航里程方面大眾Golf更為優秀。但是兩者的售價相差了約1.3萬美元。

Bolt之所以售價昂貴，是因為Bolt的動力電池組成本十分昂貴。根據通用汽車的披露數據（Bolt採用LG化學提供的電池），Bolt鋰電池電芯的採購成本為145美元/KWh， Bolt動力電池組的整體成本為8700美元（Bolt的電池組容量為60KWh），加上電池管理系統（BMS）、電池熱管理系統、所有其他電池組零件後動力電池系統整體成本（PACK成本）在11500-12522美元之間，即192-209美元/KWh。考慮到電機、DC/DC等其他系統零部件後，動力總成的系統成本在14949-16763美元之間。可見對於電動車動力總成系統而言，鋰電池組成本佔比超過50%，動力電池系統成本佔比則接近75%。因此鋰電池組成本對於動力總成系統成本有著至關重要的影響。

而對於像大眾Golf這樣的燃油車，內燃機（ICE）成本約2000美元，變速箱總成成本約1500美元，油箱成本600美元，其他零部件約900美元，整體的動力總成系統的成本在5000美元左右。也就是說類似性能的兩輛燃油車和電動車，目前的動力總成系統成本差異大約在1萬美元左右。

如何通過技術進步、規模效應等手段降低成本，縮小這1萬美元的差異，是橫亙在產業面前需要解決的首要問題。在前景展望部分中，我們會對這一問題作詳細探討。

2、續航里程有限

在車重、氣溫等外在條件相同的情況下，電動車續航里程主要由電池容量所決定，電池容量越大，續航里程越高。一般情況下，一度電的續航里程為6-7公里。因此，電動車要實現更高的續航里程，一方面可以通過增大單車的電池容量，另一方面，由於單車所能搭載的電池體積和重量總歸是有限的，通過提高電池在單位體積或重量所能攜帶的能量大小（即能量密度）也可以提升整體的電池容量。前者的核心是成本問題，後者的核心則是技術問題和材料問題。

2017年國內新能源乘用車累計銷量前10車型中，一共7款為純電動車，其餘三款為插電混動車型。而這7款熱銷的純電動車型中，僅吉利的帝豪EV和比亞迪E5的續航里程超過了300公里，其餘5款車型的續航里程均在200公里左右或低於200公里，僅能滿足市內交通或者短途出行需求。而對於一般的燃油車（油箱容量40-50升）而言, 加滿油通常可以跑500公里以上。

而從國外目前主流車企推出的電動車型來看，雖然續航里程相比燃油車仍有一定差距，但是電池容量和續航里程均顯著高於國內的競爭對手，普遍達到30KWh以上的電池容量以及300km以上的續航里程。尤其是特斯拉，旗下已經發布的Model S和Model X 100D版本續航里程均已超過500km，基本可以滿足市際交通需求；量產在即的Model 3普通版的續航里程接近350km，高配版續航里程則達到500km。

3、充電基礎設施不完善

根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟統計，截至2016年12月，我國公共類充電樁建設、運營數量共14.1萬個，而電動汽車整體保有量達到109萬輛，車樁比高達7.7：1。歐洲、美國、日本等主要的電動車消費國家/地區的車樁比也均在4：1以上。全球範圍來看，充電基礎設施保有量相對於電動汽車保有量仍處於短缺狀態。

2013年至今，雖然中國的充電設施保有量增加了近10倍，然而仍然無法趕上電動汽車保有量的快速增長，目前車樁比仍然處於近8：1的高位。儘管16年以來車樁比有所下降，17年下降趨勢並沒有得到延續，截至17年9月份，車樁比反而略微提高，達到7.8：1。根據《電動汽車充電基礎設施發展指南（2015-2020年）》的要求，到2020年，我國車樁比將達到1：1的合理水平，當前的車樁比水平離這一目標還有很大的差距。

目前，制約充電設施建設的主要因素包括電力接入週期長和成本高、核減表安裝困難、現階段城市土地供應緊張、場地選址難度大，而私人建樁則存在物業配合度、報樁立項備案流程複雜週期長、停車位緊張等問題。在充電運營服務方面，則存在著支付互聯互通和車樁新老標準切換問題、充電安全性問題、燃油車佔位、充電設施佈局不合理、用戶找樁難、設施利用率低、且充電運營企業難以盈利等問題。

由於部分車輛限購城市允許新能源汽車免費上牌，在這一政策推動下，電動汽車的買主主要集中在設有車輛購置限制的一二線城市，如北京、上海、杭州等；根據電動乘用車的銷售狀況，限購城市電動乘用車銷量在其總銷量中所佔比例接近 80%。而對於北京、上海這樣的一線城市，目前普遍存在停車位緊張的情況，擁有固定停車位卻往往是城市住宅小區居民安裝充電樁的先決條件，這使得在北京、上海等城市一半以上的電動汽車車主仍需依賴公共停車場充電設施。

根據測算，目前城市內公用場所直流充電樁（快衝）的成本回收週期在7年左右，而用於家庭的交流充電樁（慢充）的成本回收期則在4年左右，大型城際充電站的回收週期則長達25年。電動汽車車主目前依賴的公共場所快衝設施面臨回收週期較長的問題，而回收週期較短的交流充電樁則又面臨城市土地供應難、停車位緊缺的問題，造成目前整體的充電基礎設施建設無法跟上車輛保有量的增長。

至於三四線城市，目前電動汽車銷量較少，且以低速車為主，這種電動汽車大多使用鉛酸蓄電池作為動力源，並不支持快速充電，且其電動車主一般都擁有獨立的車庫，可安裝私人充電樁，在室內完成充電，因此建於三四線城市的公共充電樁或專用充電樁使用效率很低，盈利難度大。