1. 前言
化工產業細分門類眾多、價值鏈長,化工產品應用極其廣泛。在汽車領域中,化工產品的應用隨處可 見:從基礎材料到尖端產品,從汽車輪胎到車身內外飾、甚至發動機系統等。與此同時,汽車產業是 極具增長與變革潛力的前沿行業,它的發展亦為化工產業帶來諸多機遇。
鑑於當前汽車行業正面臨多種多樣的發展趨勢和行業變革,本文將主要聚焦電動化、智慧化、輕量化、 綠色化四大發展趨勢,研究伴隨這四大趨勢而來的新材料產品需求,以及對新材料行業企業帶來的影 響。
2. 汽車產業發展趨勢推動對新材料的需求全球來看,汽車產業處於關鍵變革期,傳統的汽車產品及其生態正逐步被替代。社會經濟發展要求、 汽車產業自身訴求以及關鍵技術突破等要素的影響互相疊加,推動了汽車產業變革性的轉型升級。與 此同時,傳統的內燃機汽車及其生產、銷售與使用模式也正被新興趨勢所替代。
當前,多種新興趨勢正深刻重塑汽車產業。其中,電動化、智慧化、輕量化、綠色化等趨勢將對相應 的新材料市場帶來深遠影響。
智慧化:以車聯網與自動駕駛為汽車賦能,打造智慧化、萬物互聯的出行生態
輕量化:在經濟、舒適、創新等要素驅動下,通過塑料替代車用鋼/鑄鐵,大幅減少車身重量
綠色化:在汽車全生命週期中,降低能耗與環境破壞、杜絕健康影響、提高產品回收利用水平
共享化:基於網際網路平臺,推動出行及相關基建共享化,實現資源高效配置
多元化:發展背景與資源稟賦多樣化的新興主機廠玩家進入市場,與傳統車企開展競合
金融化:金融資源深度嫁接汽車生產與銷售,助力新興玩家發展、為銷售賦能
2.1 電動化
歐美多個國家和地區已制定了燃油車禁售政策,中國政府更把“新能源汽車”提高到國家層面的戰略 高度。汽車工業正闊步走向百年一遇的歷史變革期,電動化作為行業最不可忽視的趨勢之一,正在以 前所未有的速度推進。
2.1.1 中國電動車市場發展情況
中國電動車市場呈現高速發展態勢。基於現實情況進行合理的假設,預測到 2030 年,電動乘用車的 市場滲透率將會達到 44%左右。
2.1.2 電動車市場發展驅動因素
中國電動車市場的發展同時受到多種因素的影響,從而獲得了快速的增長。其中,包括政府油耗目標 值和積分管理辦法、內燃機效率提升等推力因素,也包括降低的電池價格和總體擁有成本、利好的政 策、完善的基礎設施等拉力因素。
2018 年中國汽車行業平均油耗值約為 6.0 L/100km,預測到 2020 年和 2025 年,這一數字將持續下 降,分別下降至 5.0 L/100km 以及 4.6 L/100km(WLTP 工況)。企業平均油耗積分和新能源積分將 共同保證行業燃油消耗水平達到目標值,同時作為一種重要的推力因素,促進電動車市場的發展。
展望 2025 年,我們認為雙積分的管理模式將繼續聯動,政府也將在 2025 年前推出更加激進和嚴格 的管理規定。例如,2019 年 1 月,政府出臺的新版《乘用車燃料消耗量評價方法及指標 (徵求意見 稿)》中,對於油耗設定了更加嚴格的目標值,預示著政府對於汽車油耗的管理將進一步嚴格;2019 年 7 月和 9 月,政府連續兩次對“雙積分”政策進行修正。
與此同時,下降的電池價格、利好政策和完善的基礎設施作為三大拉力因素,將共同拉動電動車市場 發展。
下降的電池價格:在現實場景下,電池組價格預計在 2025 年下降至~0.8 元/Wh,純電動車總體 擁有成本將和燃油車持平。
利好政策:目前的利好政策主要包括免購置稅、新能源專用車牌,以及路權優待等。未來, 我們認為新能源車直接補貼將逐漸縮減,直至 2020 年完全退出,但是間接補貼仍將持續。 政策導向也將從“刺激購買”逐步轉變為“鼓勵使用”。
完善的基礎設施:與電動化汽車相配套的基礎設施目前正處在不斷增加、完善的過程中。預計到 2030 年,充電樁數量將達到 4,970 萬個,充電樁數/新能源車保有量的比值將高達 137%。換言 之,基礎設施將不再是制約新能源市場發展的瓶頸。
2.1.3 電動化趨勢對新材料的需求
從電化學技術路線來看,正負極、電解液與隔膜材料技術不斷推陳出新,當前主流的三元鋰電將被逐 步替代,催生大量新型材料需求。
同時,氫燃料電池車在效能優勢及降本驅動下,預計市場將在 2030 年前後初步商業化。對氫燃料電 池車的商業化前景分析後,我們發現氫燃料電池車具有兩大明顯優勢。 首先,氫燃料電池具有顯著的效能優勢。
氫燃料電池能量密度高,續航里程長,在驅動大功率、長里程交通工具方面優勢顯著。在續航里程上, 本田 Clarity、豐田 Mirai 以及宇通客車等燃料電池車分別能達到 589 公里、502 公里和 500 公里。而 現代 ix35、比亞迪 E6以及BMW i3等電動車僅能達到 415 公里、196公里以及 183 公里的續航里程。
氫燃料電池還同時具有加氫速度快的特點,所需加氫站基礎設施密度遠低於充電樁。電動車慢充的單 次加註/充電時間長達 420-480 分鐘,電動車快充也至少需要 30 分鐘。而燃料電池車的單次加註/充 電僅需 3-10分鐘即可完成。
其次,氫燃料電池的成本持續下降,未來將具備較強的市場競爭力。
我們認為,氫燃料電池車雖與電化學電池車存在競爭,未來也將長期共存。但效能優勢使氫燃料電池 車具備差異化定位能力,同時質子交換膜技術提升推動降本,預計 2030 年前後與電化學電池相比初 步具備成本競爭力。
值得一提的是,氫燃料電池車的市場化也將同時帶動整個氫能產業鏈及價值鏈的發展,啟用多種新興 材料的需求。
2.2 智慧化
隨著人工智慧技術取得長足進步,人工視覺、生物識別、深度學習等關鍵技術應用到汽車工業中,智 能化已然成為了汽車技術升級的重要方向。
2.2.1 車聯網發展現狀及趨勢
車聯網技術經過一段時間的發展,已經從以資料收集處理、雲端計算、服務提供為主題的“人車互動”模 式,逐步向著以智慧交通、自動駕駛、自動家居等為代表的“萬物互聯”的方向發展,為實現智慧出行 構建了出色的外部條件。
同時,車輛與智慧交通設施聯動,可實現更大範圍內的資訊共享協同與資料的雙向流動。具體來說, 具備雲同步功能的車輛、車聯智慧交通設施可以作為資料採集點,將資料上傳至雲端進行儲存整合, 而云端則可以反向將儲存和處理後的資料資訊提供給車輛及智慧交通設施。
2.2.2 自動駕駛發展現狀及趨勢
在車聯網不斷髮展迭代的同時,自動駕駛技術也正分階段與車聯網協同發展,共同重塑出行生態。
2.2.3 智慧化趨勢對新材料的需求
以車聯網、自動駕駛為基礎的智慧出行生態,逐漸孕育出用於車輛製造以及基建建設等用途的新材料 機遇。
用於車輛製造為主的新材料包括:
車輛製造和相關配件:高效能纖維、複合材料、稀土永磁材料、液晶顯示材料和有機發光二極體 (OLED)顯示材料等 智慧化裝置和系統:半導體材料、磁芯材料、敏感材料 (感測器)、氮化鎵與覆銅板 (5G 通訊)、 石英 (光纖光纜)、超導材料 (計算機)等 ……
用於基建為主的新材料包括:
基礎工程:瀝青、膠黏劑、塗料、複合材料、高溫合金、基站濾波器材料等
通訊工程:射頻電路材料、天線用材料(移動終端和多媒體終端) 等 ……
2.3 輕量化
當前,輕量化已成為國家的重要戰略,而汽車行業也將輕量化視作最重要的行業議題之一。
2.3.1 汽車輕量化的重要意義
汽車輕量化對於汽車產品、企業、產業以及環境等多方面都具有極其重要的意義。
產品-增強車輛效能:
輕量化能為汽車帶來更好的效能、安全和舒適性。每減重 0.1 噸,百公里加速效能提升~9%。整 備品質每減重 100 千克,制動距離縮短 2-7 米。簧下品質的減少,可提升不平坦道路的駕駛舒適 性。
企業-創造商業機遇:
輕量化趨勢促進價值鏈革新。汽車行業特性使傳統強者有“贏家通吃”的機會,新材料的高速增長, 帶來價值鏈各環節的革新機遇。
產業-促進產業發展:
一方面,汽車輕量化趨勢將帶動材料產業發展,推動複合材料的基礎研發和商業應用。另一方面, 輕量化趨勢也將助力新能源汽車產業,提高續航,降低成本。車身每減重 10%,行駛里程就可 增加 5.5%,而且在相同續航里程下,電池成本減少明顯大於材料成本增加。
環境-減少能源消耗:
汽車的輕量化直接減少了能量消耗,滿足政府排放要求。品質每下降 10%,能源消耗約下降 68%,單車每減輕 0.1 噸,百公里油耗減少 0.6 升。
2.3.2 輕量化趨勢對新材料的需求
在普通汽車的重量分佈中,鋼/鑄鐵佔總重量的 71%,鋁佔 12%,塑料佔 8%,其他非鐵金屬佔 3%, 工作液、複合材料、和其他材料分別佔 2.3%、2%和 1.7%。由此可見,鋼/鑄鐵在汽車整體重量中佔 絕對第一的 71%,替換鋼/鑄鐵將是最主要的輕量化方向。
目前,車用塑料替代金屬趨勢明顯,相關的材料需求不斷攀升。分析世界發達國家與中國的車用塑料 需求市場,我們解讀出兩大主要的趨勢:
新車型對材料提出更高要求:汽車行業已經成為改性塑料需求增速最快的領域,而新能源汽車對 輕量化技術要求更加嚴苛,材料供應商將加大研發投入把握商機。
中國發展車用塑料潛力大:相比全球 42%的改性塑料用於汽車行業,國內汽車在改性塑料應用 範圍中的佔比僅為 15%左右,增長空間巨大。
憑藉低成本和優異效能,“以塑代鋼”的輕量化行動已基本覆蓋整車各個部件。
當前用於替代金屬材料的車用塑料材料多種多樣。在此,以聚碳酸酯(PC)為例。
聚碳酸酯作為重要的車用塑料,應用於儀表板、車窗等多個重要汽車部件
聚碳酸酯需求規模持續攀升,並拉動上游原料市場增長
受汽車領域廣泛應用的推動,PC 需求持續增長,帶動國內產能高速提升,逐步擺脫進口依賴的局面。 同時,PC 需求增長拉動上游雙酚 A/苯酚的需求及國內產能提升。
2.4 綠色化
近年來,汽車產業的各類參與者都愈加關注產品生命週期中的安全健康、環境能耗及物料回用等綠色 議題,隨之而來的是大量新材料需求的啟用。
2.4.1 綠色化挑戰與對新材料的需求
當前汽車行業所面臨的綠色化挑戰涉及多個主題,相應地,由各個綠色議題所引申出的挑戰又對新材 料產品和行業企業提出了新的需求,帶來新的機遇。
2.4.2 綠色化材料在汽車的應用
綠色輪胎
綠色輪胎具備優異的降耗效能,與普通輪胎相比,綠色輪胎滾動阻力改善 20%,油耗可節省 5%左右。 在綠色輪胎產量快速增長的同時,當前市場中綠色輪胎化率也出現躍升。
同時,高分散性白炭黑作為綠色輪胎重要的補強填充劑,可提高胎面的抗切割、抗撕裂效能,減少蹦 花掉塊,也同步進入了需求增長期。
熱塑性硫化橡膠(TPV)
熱塑性硫化橡膠以塑料作為分子骨架 (連續相)、在硫化劑作用下橡膠以小於 2 微米的微粒形式 (分散相) 與塑料交聯。由於熔融與硫化同時進行,因此稱為動態硫化。TPV 環保無毒、支援回收 再利用,目前已對大量傳統橡膠材料形成替代。
熱塑性硫化橡膠主要具備以下兩種特殊效能:
第一,環保屬性。熱塑性硫化橡膠環保無毒,反覆使用六次以上效能無明顯下降,有效替代聚氯 乙烯(PVC)/氯乙烯系熱塑性樹脂(TPVC)等產品。TPV 的使用可滿足整車回收的強制性要 求,對傳統橡膠形成替代。
第二,理化效能。熱塑性硫化橡膠具有高韌性和回彈性,壓縮永久變形量為熱塑性彈性體材料中 最低,耐候、耐油、耐熱,電絕緣性好。TPV 比重輕 (0.90-0.97),外觀品質均勻,且容易著色、 顏色多樣,也可做成透明型,而且加工效能靈活,可與多種高分子共同注塑或擠出。
由於熱塑性硫化橡膠具備以上出色的環保和理化的效能,它在汽車領域已經得到廣泛的利用,應 用於汽車內外飾、密封系統、底盤系統、安全系統等。全球及中國對於 TPV 的需求量不斷快速 攀升,預計到 2023 年全球對 TPV 的需求量將高達 141 萬噸,其中 2/3 的 TPV 將用於汽車領域。
3. 新材料行業企業發展機遇綜上,汽車產業當前發展的四大趨勢對新材料產品提出了新的需求。同時,也將為新材料行業企業帶 來產品佈局、研發生產及業務模式等多方面機遇。
3.1 產品佈局機遇
電池材料、車用塑料、新型橡膠等各類新材料的需求不斷興起,形成單品、產業鏈及細分市場等不同 層次的佈局機會。
3.2 研發生產機遇
鑑於新材料的重要性與稀缺性,車企、零部件供應商通過與材料企業聯合研發、合作生產實現能力互 補、上下游協同,也為後者帶來資金、技術、銷售等資源。
3.3 業務模式機遇
業務模式方面,鑑於下游客戶需求的多樣化與複雜化,材料企業已從單一材料產品的供應向一體化的 解決方案發展。
4. 啟示羅蘭貝格認為,相關企業應積極把握和擁抱汽車產業發展所帶來的新材料市場機遇,充分識別汽車產 業發展格局下新興的化工材料與產品,全面對接下游應用市場的發展需求。
對於具體企業而言,仍有若干議題值得深入思考。例如:新材料業務的發展目標與戰略是什麼?結合 外部趨勢與自身稟賦,哪些品類最值得佈局?通過哪些手段切入新材料市場?如果選擇投資併購的方 式,有哪些優質標的值得關注?
在佈局節奏上,企業可基於自身發展戰略及資源優勢,從業務戰略、專案/產能佈局等層次靈活選擇 切入深度及廣度。在發展模式上,除自建發展、併購等手段外,可充分考慮上下游合資合作的方式, 與主機廠等下游客戶形成資源互補、供需協同的合作聯合體。在品類選擇上,應結合產品吸引力與自 身資源的匹配程度,選擇最合適的新材料細分門類進行佈局。