中国汽车产业通往电动化的曲折道路
来源:博斯公司 作者:朱利安 徐沪初 罗威 时间:2012-10-27 10:56 点击:次
随着全球市场与经济重心从西方向东方转移,中国将成为21世纪全球汽车行业的争霸之地。与此同时,空气污染、石油消耗和城市交通拥堵等等因素带来的压力日益上升,将中国汽车行业进一步从传统内燃机技术推往替代性驱动技术方面发展——其中电动汽车更是发展的重点。不少分析家和行业专家认为,经过政府在过去十年雄心勃勃地开展新能源车发展计划及政策,中国将成为全球”绿色”汽车革命的主要基地。届时,汽车动力系统电动化将为汽车业、乃至整个社会带来深远的影响。
不过,我们认为,重塑交通运输业需要的时间将比预期的更长,主要原因来自两方面:其一,中短期内内燃机技术难以实现跨越式的发展;另外,要缩短创新先进汽车技术的开发周期也会有一定难度。故此,我们预计中国发展新能源以替代汽油之路将会漫长而曲折。政府仍将扮演重要角色-如在制定资源分配与研发决策、明确行业标准、提供补贴及税收减免等激励措施等等方面。同时,转型将分阶段进行,出租车、配送企业以及公交车等商用车等将成为首批重点用户。从此,汽车业将衍生出一个全新商业体系-体系内将包括传统上跟汽车行业相关的各类不同企业。这种新的合作关系将催生出与内燃机时代完全不同的新商业模式。
引言
对全球汽车企业而言,21世纪的增长机遇主要来自亚太地区,尤其是在中国。在2009年,中国超越美国成为全球汽车销量最高的市场。与其他新兴市场一样,中国汽车业最近才开始加速发展,因此在近期仍将保持高速增长的态势。由此看来,在今后几十年,中国将成为全球汽车行业的主要战场。
不过,这场战争并不在传统战场上进行。汽车动力系统的电动化将为汽车行业带来深远的影响。同时,考虑到汽车与交通运输业在城市及生活方式中扮演的关键角色,整个社会都将面临重大改变。
动力系统电动化还会为汽车业价值链带来巨大的影响。汽车业需要新的供应商 – 这些新的供应商很多是来自技术和IT界的企业,而非目前占据汽车供应主流的工程与金属企业。汽车业需要这些新的供应商来研发和制造和以往全然不同的零部件,如电动机和驱动电动机的电池、皮带驱动启动电机、再生制动系统,电动配套设施、智能控制,以及此类车辆所需的其他电子元器件等。
不过,社会的转型将会带来更大的挑战。目前,城市和高速公路上充斥着内燃机汽车、货车及卡车,但不久后它们就会被零排放汽车所取代。后者的体积更小、噪音更低、重量更轻、采用可回收材料,并融入传感技术和车载信息系统等智能设计,籍此司机几乎可以不费吹灰之力就能驾驶。
车辆将使用智能电网,后者将电力供应与电子停车两者相结合 – 根据空余车位数、使用情况和里程数进行动态定价 – 停车场同时还是充电站;发电设备遍布各地,而且具备储电功能,并进一步支持风能与太阳能。设计师将拥有更灵活的测试及试验空间 – 未来的电动车可能再也不会有方向盘,情况就好比具备电传控制律系统(fly-by-wire)的客机不再需要传统的操纵杆一样。麻省理工学院的CityCar和通用汽车的P.U.M.A概念车也许是此类微型车(USV)的最早雏形。
尽管这些理念极具颠覆性,但中国具有引领汽车业价值链进行变革的独特优势。虽然中国的汽车制造业只有很短的历史 – 20年前的年产量还不足100万辆 – 但中国推动变革的势头势在必行,其主要原因如下:
首先,中国将汽车业视为关键的战略性产业 – 虽然过去的努力令中国成功地建立了规模庞大的汽车产业,但国内汽车企业依然未能取代欧美和日本等传统行业巨头的地位。不过,若国内企业能重点发展领先的未来技术,他们便有望实现跨越式的发展,一举超越西方的竞争对手。电信设备制造业就是个很好的例证:总部位于深圳的华为技术公司直接跳过了固定电话技术,直接建设移动网络。如今,公司已成为全球电信设备制造业的领先企业。
其次,中国经济的高速发展带来惊人的污染,城市内的交通拥堵情况也日益严重。汽车带来的污染和其他环境问题已经成为危害健康的主要杀手。同时,持续上升的燃料需求令人们对能源安全与成本问题感到忧虑。目前,中国每年所消耗的石油有三分之二都是进口的,而且需求仍在不断增长之中,这将给全球油价带来巨大的压力。替代燃料与动力系统可以减少环境污染、缓解交通拥堵,并降低中国对海外能源和资源的依赖,因此具有极大的吸引力。
第三,中国有能力投入巨资,以支持新型电池、相关汽车技术及产业的发展、以及为内燃机转化成电动车的需要建设公共设施。政府可以直接进行投资,同时,也可促进、甚至要求企业进行跨行业协作,因此国家导向的资本主义在这一方面独具优势。
汽油替代品
多种技术创新都可用于发展替代驱动技术:
“氢燃料电池车(FCV)利用储存罐中的氢气氧化反应来产生电能。
“液化石油气(LPG)/压缩天然气(CNG)车辆的排量低于汽油车。
“传统混合动力车(HEV)用电池来辅助常规的内燃机;可在行驶时给电池充电。
“插入式混合动力车(PHEV)可插入外接电源给电池充电。
“纯电动车(BEV)只采用蓄电池作为动力来源。
“柴油车向来比汽油车更为节能,前者的燃油经济性比后者高出约50%;”清洁”柴油车的大部分气体与颗粒的排量都低于汽油车。
“柴油混合动力车在理论上是可行的,但目前车企只是生产了原型车,并未开始量产。
搜寻替代技术
政府已在替代汽车动力技术的研发领域投入巨资。从十多年前起,中国政府便开始大力支持新能源汽车的发展。
从1999年到2002年是发展的第一阶段,名为《清洁汽车行动计划》,重点目标是发展压缩天然气、液化石油气和其他替代燃料车(CAFV)。2002至06年为第二阶段(时间上和”十五”计划相配合),主要目标是推动电动车的商业化与产业化。政府将电动车项目纳入国家863计划,并把氢燃料电池车、纯电动车和混合动力车列为替代动力技术发展的重点。为此,政府从国家高技术研究发展计划中划拨八亿元(当时相当于9,700万美元)以支持这个政府重点先进技术发展规划。
政府随后在2006年开始的第三阶段进一步加大投入至11亿元人民币(1.38亿美元);在2009年开始的第四阶段中,动力来源的范围拓展到蓄电池、燃料电池和混合技术等领域。
从2011到2015年的”十二五”规划期间,电动车行业被列为七大新兴产业之一,得到政府的特别支持。2011-2020年替代能源车发展计划的研发投资额则高达1,000亿元人民币(151.5亿美元),计划到2020年末将电动车数量增至500万至1,000万辆 – 相当于乘用车总数的20%左右。若要实现这一个目标,2020年的电动车年产量需达到100万辆。
目标能否实现?
乍看之下,这一目标似乎是可以实现的。越来越多的人认为,汽车的替代动力技术商业化已经差不多可以实现。首先,中国市场正在高速发展,且生产成本较低,是理想的生产基地。与此同时,全球领先的充电电池生产商都已在中国建立了大规模的厂房,为手机与笔记本电脑行业生产电池。
消费者对电动车的接受度应该也不成问题。由于中国的汽车使用历史较短,人均乘用车保有量仍然较低,故此人们还没有形成对传统汽车的强烈偏好。因此,相比欧美和日本等成熟的汽车市场,中国人购买电动车的障碍较少。
另外,成功进入电动车市场将为中国车企带来绝佳的机会:中国车企可以通过建立在该领域的先进科技,以挑战现有大型国际汽车厂商的优势,实现跨越式发展,从而取得全球领先地位。由于中国电动车研发及市场已经具有一定的规模,而乘用车需求在近期仍将持续增长,中国在建立汽车技术标准与架构方面具有明显的优势。
不幸的是,”跨越式发展”或缩短先进技术发展周期等方面的尝试很可能会碰壁。消费者对电动车本身并不反感,但其价格比传统汽油车高出一大截,让人望而却步。尽管电动车的维修与燃料费用远远低于汽油车,但其前期成本确是后者的1.5倍左右。即便分摊到五年,中型电动车的保有成本也要高出约75-80%。
到2020年,两者之间的差距将显著缩小。五年后,电动车成本将比汽油车仅高出不到20%。但在中国这种对价格比较敏感的市场,成本仍将是一个主要障碍。
同时,行业还面临技术上与商业上的挑战。尽管中国车企已经进行了研发投资,但在车型开发与整合流程这些对替代动力系统开发至关重要的环节仍然未有足够的经验。汽车的制造是一门十分复杂的工程,对研发能力、测试和验证对标目标的绩效、燃料经济性、安全性与质量等等都有很高的要求。中国企业在这些方面依然缺乏经验。
另外,动力技术一旦有任何变化,就几乎一定需要有设计上的创新。光是有生产电动车关键组件的能力(如关键的电池等)是远远不够的;实际上,打造整个全新价值链的能力更为重要 – 要打造全新的价值链,将会需要一个截然不同的商业模式。
因此,尽管汽车企业在过去的十多年里已经作出巨大努力,但真正的”汽车革命”时刻的来临,大概需要比预期中更长的时间。
目标能否实现?
乍看之下,这一目标似乎是可以实现的。越来越多的人认为,汽车的替代动力技术商业化已经差不多可以实现。首先,中国市场正在高速发展,且生产成本较低,是理想的生产基地。与此同时,全球领先的充电电池生产商都已在中国建立了大规模的厂房,为手机与笔记本电脑行业生产电池。
消费者对电动车的接受度应该也不成问题。由于中国的汽车使用历史较短,人均乘用车保有量仍然较低,故此人们还没有形成对传统汽车的强烈偏好。因此,相比欧美和日本等成熟的汽车市场,中国人购买电动车的障碍较少。
另外,成功进入电动车市场将为中国车企带来绝佳的机会:中国车企可以通过建立在该领域的先进科技,以挑战现有大型国际汽车厂商的优势,实现跨越式发展,从而取得全球领先地位。由于中国电动车研发及市场已经具有一定的规模,而乘用车需求在近期仍将持续增长,中国在建立汽车技术标准与架构方面具有明显的优势。
不幸的是,”跨越式发展”或缩短先进技术发展周期等方面的尝试很可能会碰壁。消费者对电动车本身并不反感,但其价格比传统汽油车高出一大截,让人望而却步。尽管电动车的维修与燃料费用远远低于汽油车,但其前期成本确是后者的1.5倍左右。即便分摊到五年,中型电动车的保有成本也要高出约75-80%。
到2020年,两者之间的差距将显著缩小。五年后,电动车成本将比汽油车仅高出不到20%。但在中国这种对价格比较敏感的市场,成本仍将是一个主要障碍。
同时,行业还面临技术上与商业上的挑战。尽管中国车企已经进行了研发投资,但在车型开发与整合流程这些对替代动力系统开发至关重要的环节仍然未有足够的经验。汽车的制造是一门十分复杂的工程,对研发能力、测试和验证对标目标的绩效、燃料经济性、安全性与质量等等都有很高的要求。中国企业在这些方面依然缺乏经验。
另外,动力技术一旦有任何变化,就几乎一定需要有设计上的创新。光是有生产电动车关键组件的能力(如关键的电池等)是远远不够的;实际上,打造整个全新价值链的能力更为重要 – 要打造全新的价值链,将会需要一个截然不同的商业模式。
因此,尽管汽车企业在过去的十多年里已经作出巨大努力,但真正的”汽车革命”时刻的来临,大概需要比预期中更长的时间。
替代路径
我们认为,随着新的动力技术取代内燃机技术,中国汽车业将呈现一些重要的趋势。通过仔细观察,我们不难发现一些端倪:新的合作体系正在崛起,涵盖了三个主要领域,包括监管、技术与商业等等各方面(见图六)。
与过去十年一样,政府将继续在行业发展中扮演关键角色,如投资研发与基础设施的建设、制定行业标准、提供补贴与税收减免等激励措施、以及支持试点方案等等。当然,政府的选择最终不一定被市场所采纳,但其政策无疑会对行业的发展方向产生决定性的影响。
但最具革命性的,将会是汽车价值链的改变。要生产电动车,行业需要一系列全新的生产技能。汽油与柴油动力系统的产能将逐步下降,而替代动力的生产设备产能则将逐渐扩充,以填补其空缺。
在技术方面,汽车厂商与新型电动车供应商需合作开发新的汽车技术 – 尤其是在动力系统技术与创新的轻型材料技术方面 – 以找出可行而具有成本效益的技术来替代内燃机。
在这过程中,汽车生产设备也将发生变化。金属部件将被轻型材料所取代,新的生产基地需采用全新的生产技术,因此其配置将与目前的汽车厂全然不同。
汽车维护也需要全新的技能,因此销售及售后服务同样会有新的商业模式。当然,机械知识仍然十分重要,但整个业务的模式将有极大改变。首先,因为电动车不会有太多的可动部件,现在经销商的售后维修及保养业务这块最重要利润来源几乎将不复存在。因此,配件业务、仓储和库存控制等业务必须进行重组。另外,汽车企业还需将维修保养技能与信息技术及软件能力相结合,使车主无需前往修车厂,在家中或工作场所就能完成车辆的维修保养。最后,汽车企业还需要具备将汽车与智能手机和平板电脑等电子设备相整合的能力。
汽车企业需与价值链各环节的车企、公用事业企业、经销商、基础设施开发商、租赁企业及其它服务提供商进行合作,共同开发新的商业模式,其中的不少合作伙伴都将来自传统汽车行业以外的企业与行业。
因此,成功将取决于这三个维度之间的合作。以更换汽车动力系统为例,最主要的”断层”在于从内燃机转向电动车的技术转移。这并不是以一种发动机取代另一种发动机这么简单的问题,而是需要对汽车进行彻底的改造。
电动车需要更轻、更牢固的材料来代替厚重的金属部件。目前的技术成本仍然很高;因此第二个关键挑战便是开发经济型的车身材料。
由于电动车的动力系统及车身材料与内燃机汽车所使用的完全不同,因此,传统汽车行业外的供应商能通过这一个机会进入电动车的供应链业务。
最后,除了发展新技术和制造电动车以外,完善的充电与维修保养设施也是不可或缺的。它们需和政府的城市交通政策相辅相成 – 交通政策当中包括在未来20年内协助数以亿计的农村人口迁往城市的计划。
简而言之,交通运输系统要实现大规模电动化,技术与商业模式的创新是必要条件。
建立新型的合作伙伴关系
一些与中国企业有合作关系的电动车企业正在作出新尝试。美国私营企业Coda公司计划在美国销售电动车。为此公司采用了新的商业模式,即借助合作网络共同研发电动车。Coda的动力系统运用了UQM公司的电动机技术,后者是一家美国的电动机、发电机和控制器生产商;但除此之外,Coda的主要合作伙伴都来自中国。目前在美国市场销售的电动车型是基于哈飞汽车(中国第四大汽车集团国有长安集团的子公司)的生产平台。Coda还与力神电池公司成立了合资企业,专门研发电池系统。为了在中国市场能达到规模效应,Coda与来自河北省的长城汽车公司签署了意向书,合作生产先进的电动车动力系统并共同研发纯电动汽车。
总部位于加利福尼亚州帕罗奥多市的初创企业Better Place也采用了创新方法来推广其电动车技术。其商业模式是把电动车中最昂贵的部件 – 电动车电池 – 从电动车其他部分单独列出来作租赁。电池并非预先充好电,而是由客户每月支付电费及维护费用 – 公司以此来回收成本。为了管理销售与服务,公司还参与了充电设施的开发项目。
Better Place的重点目标是丹麦和以色列这两个规模较小的市场,不过,过去两年它已与中国的领先车企奇瑞汽车以及中国南方电网签订协议,计划共同在广州建立电池体验中心与教育中心。该中心将展示Better Place的技术。根据其商业模式,客户不仅能在充电站给电动车充电,还可定期在此以空电池更换已充满电的电池。南方电网与Better Place也正在进行磋商,希望将电动车销售给广州市政府及出租车公司。
赫兹国际汽车租赁公司也就新的合作模式作出尝试,公司与通用电气能源集团及深圳比亚迪公司开展合作,共同在中国发展电动车租赁业务,希望能藉此把握中国新兴的电动车市场机会。不过,高昂的成本和薄弱的基础设施仍然是技术推广的最大障碍。赫兹将为上海、深圳和北京等地的消费者及企业提供租赁业务,前期将采用比亚迪的酷越E6车型;通用电气则将协助建立首批770座充电站。
结束语
尽管势头良好,但我们认为,即使中国政府给予充分的支持,汽车动力系统从内燃机向电动化的转型仍将远比预期的更为艰难。
电动车的各利益相关方现在面对着各种困难。首先,它们需要制定自身的战略,还要在十分不确定的情况下进行大量投资。同时,将来的行业标准尚不得而知,而且很可能会针对性的满足特定国有企业的需要。另外,充电设施的发展重点与目前主导公路交通燃料供应的石油企业大相径庭 – 此类投资大概只会来自没有汽车背景的地方政府或能源企业。
电动车企业需要明确了解可能出现的各种情景,并根据形势变化进行适时调整。另外,它们还应慎重考虑哪些投资需要立刻进行,哪些投资需要暂缓;是单独发展还是另寻合作伙伴。
总体而言,我们认为未来发展将涉及传统汽车业内外各类企业之间的协作。企业之间需要共享能力、并共同分担投资需要与风险。国有企业和政府支持的研究机构对基础设施建设、行业标准制定以及试验项目测试将维持重要的地位。不过,随着企业越来越清楚需要什么技术与服务伙伴来建立可行的运营模式,民营企业的合作将成为新商业模式的最重要来源。
中国的金融系统受全球波动的影响较小,GDP增长又主要来自固定投资,因此中国经济的抗跌性较强。由此看来,政府将继续在发展新能源车及相关的基础设施上大力投入(中国最大的电力企业 – 国家电网公司宣布了国家充电网络的建设方案,计划到2016年建成2,350座充电站、220,000个充电桩)。
不过,由于传统内燃机汽车的需求依然强劲,中国电动车的发展之路将会十分曲折。出租车、公交车和配送企业的商用车可能成为电动车的首批用户。政府企业既是采购方又是推广方,因此尤为关键。中国市场的需求可望在未来大幅增长 – 在新体系的建立完成后,电动车行业的规模便有望迅速扩大。
目前看来,企业若想在21世纪全球汽车行业取得领先地位,就需要把精力重点投入到如何和跨国企业、公用事业企业、研究机构与政府建立合作关系之上,从而共同推动中国、乃至全球的汽车革命。
作者介绍:
朱利安(John Jullens)先生是博斯公司全球合伙人、大中华区汽车行业的负责人之一。他重点关注需求方面的转型,为众多北美、欧洲和亚洲的B2C及B2B企业提供收入增长战略、品牌管理、客户维系以及零售渠道效率等方面的咨询服务。
徐沪初先生是博斯公司全球合伙人、大中华区汽车行业的负责人之一。他拥有十年以上的管理咨询经验,长期致力于为汽车价值链各个环节的国际及国内企业提供咨询服务,客户包括大型汽车集团、合资企业及汽车零部件供应商等。
罗威(Bill Russo)先生是博斯公司高级专家,常驻北京。他拥有20年以上的汽车行业经验,曾任克莱斯勒公司东北亚区的副总裁。