通过改进工厂结构、工厂数字化和工厂流程来向未来工厂过渡,万博体育官网登录制造商可以减少每千万时万博体育官网登录组的成本约20%。除材料外的万博体育官网登录生产过程成本有望降低20~35%。

全球动力万博体育官网登录的产量预计很快将高于全球动力万博体育官网登录市场需求的40%左右,进而给这个行业造成了巨大的价格压力。动力万博体育官网登录产量的增长速率远超过了需求增速,将会导致动力万博体育官网登录产品的价格不断下降。

生产商必须降低生产成本

通过改进工厂结构、工厂数字化和工厂流程来向未来工厂过渡,万博体育官网登录制造商可以减少每千万时万博体育官网登录组的成本约20%。除材料外的万博体育官网登录生产过程成本有望降低20~35%。采用数字技术可以降低成本,进而推动经济研发新万博体育官网登录材料以及相关的机械设计。

每个利益相关者必须采取行动来捕捉利益

万博体育官网登录制造商必须对现有的工厂设备进行数字化升级或者新建具有未来工厂概念的工厂。未来的万博体育官网登录工厂可以通过降低美国和西欧汽车制造商的抵岸成本,从而在2030年之前达到与燃料汽车进行价格竞争的水平。

电动汽车的时代即将到来,万博体育官网登录将逐渐成为移动的主要动力来源。为了获得市场份额,实现规模经济,万博体育官网登录生产商需要大幅提高生产能力。但是这一做法可能会造成整个行业的经济下滑。

BCG预计2021年,全球万博体育官网登录产量将高于需求量约40%,这将给万博体育官网登录价格造成巨大压力。即便是新兴的万博体育官网登录生产商也不得不通过大幅降价来获取竞争激烈市场中的销售份额。万博体育官网登录生产商只有通过降低万博体育官网登录的生产成本,才能在确保利润的前提下降低销售价格。

BCG研究发现,在产能过剩的市场,提高万博体育官网登录生产的运行性能是提高市场竞争力的最有效途径。万博体育官网登录生产商只有通过实施未来工厂的概念,利用工业4.0的技术来改进工厂结构和工厂流程,才能提高生产运行效率。(参阅波士顿咨询公司(BCG),《2016年未来工厂研究》)

通过向未来工厂转型,万博体育官网登录生产商可以降低资本支出、日常开支同时提高收益率,从而可以降低每千万时万博体育官网登录组的成本约20%。20~35%生产成本(不包括材料)的降低可通过万博体育官网登录生产的重要环节:电极生产、万博体育官网登录组装、万博体育官网登录完成。其中,在电极生产过程中,通过缩短干燥时间,生产速率得以提高,同时生产设备的成本也相应地降低。在万博体育官网登录组装环节,数据驱动的自动化参数设置提高了生产精度同时缩短了生产时间。在万博体育官网登录完成出厂中,通过缩短成型和老化的时间,资本花费可以大大减少。

万博体育官网登录生产商和汽车制造商必须采取相应的措施才能有效地降低这些生产成本。生产商可以对现有工厂的结构和流程进行数字化改造并设计成为未来工厂。对美国和西欧的电动汽车制造商而言,万博体育官网登录未来工厂的实现将促使电动汽车在2030年之前具备与传统燃料汽车竞争的价格水平。

低成本万博体育官网登录市场的需求正在迅猛增长

低成本万博体育官网登录市场的需求正在迅猛增长

通过对电动汽车的预测,我们估测了万博体育官网登录的市场需求。(见示图1和电动车引爆点:电动化、自动驾驶和共享出行—汽车行业的未来,BCG的焦点,2018年1月。)模型考虑了四种电动车的万博体育官网登录容量要求和使用率,具体的假设如下:

中型混合动力电动汽车(MHEVs)有一个内燃机和一个万博体育官网登录容量约为5kWh的小功率动电动机。我们假设到2030年,MHEVs将占全球汽车市场的15%。

混合动力汽车(HEV)有一个内燃机和一个万博体育官网登录容量约10kWh的中型电动机,同时假设2030年的市场份额约13%。

插入式混合动力电动汽车有一个ICE和一个万博体育官网登录容量约为18kwh的大功率电动机,假设2030年的市场份额仅为6%。

纯电动汽车(BEVs)有一个由大容量万博体育官网登录供电的电动机。根据不同的车辆类型,万博体育官网登录的容量最高可能达到110kWh,同时假设2030年,BEVs的市场份额将占14%左右。

BEVs将占万博体育官网登录容量市场需求的最大的份额。为了深入了解不同BEVs对万博体育官网登录的市场需求,我们对四种类型的BEVs及其万博体育官网登录容量进行研究。

城市车。这种小型车通常适合在城市内短途行驶。其万博体育官网登录可通过车库或街道插座的标准电压隔夜充满。我们预测这一类型的汽车将在2030年占BEV市场份额的20%左右。

家庭轿车。这类车适合中程,城市间的行驶。万博体育官网登录需要通过高功率充电桩进行充电,充电的时间大约30分钟到60分钟。预计将在2030年占BEV市场份额的40%左右。

高档车。这类车是BEV中具有功率最大发动机的电动车,其行驶路程可达到500英里。万博体育官网登录完全充满将大约需要2个小时。充电15分钟,至少可行驶125英里。预计这类车在2030年占BEV市场份额约25%。

自动驾驶出租车。这类车将用于城市交通。先进的车队管理和适用于大功率电站的快充技术(10~15分钟)可以允许行驶里程达到125英里。无人驾驶车将会卖给车队管理公司,而不会卖给消费者。同时我们预计2030年这类车占BEV市场份额的15%左右。

基于这些假设,万博体育官网登录的年需求量将从2017年的70千兆瓦时到2030增长到800~900千兆瓦时。

汽车制造商不仅需要更大的万博体育官网登录容量来满足电动汽车的需求同时也渴望更廉价的万博体育官网登录。现阶段行业的基准水平表明,动力传动系统(包括电机、电力电子和万博体育官网登录组)将占BEVs成本的50%以上。相比之下,内燃机汽车的动力传动系统仅占传统汽车成本的16%左右(见示图2)。万博体育官网登录组(包括万博体育官网登录管理系统)占据整个车辆成本的35%左右,是主要的成本支出。因此,那些试图降低BEVs成本的公司必须实现一个目标:降低万博体育官网登录组的成本。

内燃机汽车的动力传动系统仅占传统汽车成本的16%左右

一个万博体育官网登录组由多个万博体育官网登录模块构成,而一个万博体育官网登录模块通常又包含6~12个万博体育官网登录。其中,万博体育官网登录是成本最高的部件,约占万博体育官网登录组总成本的70%。现阶段,尽管大多数大型汽车制造商将万博体育官网登录生产业务外包给万博体育官网登录生产公司,但是汽车公司内部仍将继续进行万博体育官网登录的模块和封装。这是因为万博体育官网登录模块和封装是决定电动汽车的行驶里程和充电速率的主要因素,而汽车制造商希望可以控制万博体育官网登录组使用和冷却的空间。未来将会使万博体育官网登录组在汽车设计中更加重要。

规划的产量将对价格造成压力

为了通过规模经济效应降低万博体育官网登录生产成本,主要的万博体育官网登录生厂在过去的一年里相继宣布将增加产能。例如,中国万博体育官网登录制造商宁德时代宣布将在欧洲建立第一家动力万博体育官网登录生产工厂地址选在了德国,而美国汽车制造商特斯拉(Tesla)则表示正在考虑在德国建立一家万博体育官网登录生产厂。随着中国制造产能增长速度保持领先,未来超级万博体育官网登录工厂预计将在亚洲诞生。

到2021年,全球万博体育官网登录装机总量将增加一倍以上。尽管全球对动力万博体育官网登录的需求量大幅增长,但短期内仍赶不上万博体育官网登录的计划产量。预计到2020年全球大约有40%的万博体育官网登录产能将闲置,而在中国这一数字将超过60%。此外,许多新增生产万博体育官网登录设计的工厂很快将被淘汰。

为了充分利用万博体育官网登录厂的产能,万博体育官网登录生产商需要大幅降低万博体育官网登录价格。事实上,我们预计未来10年内价格将会减少50%以上。太阳能万博体育官网登录板行业就是一个典型的例子:2006年—2015年太阳能万博体育官网登录行业产能过剩35%导致其价格下跌了50%以上。

万博体育官网登录价格下降将导致制造成本相应的减少,从而才可以确保生产利润。截止到2021年,每千瓦时的成本将从2018年的195美元降至153美元。相比之下,2010年的预测结果对生产商而言更有利,即2010年预测的2021年盈利生产成本为270美元/kWh。2018年的预测值已经相对减少了28%。

基于当前的预测,2021年中型电动汽车万博体育官网登录组的价格将在7600~10700美元之间。在这一情景中,这种类别的电动汽车和内燃机车的差价将降至5000美元以内,从而使得BEVs具有与内燃机车竞争的价格水平,尤其是考虑购置电动车的税费减免政策。尽管低差价将促进BEVs的使用,但是这并不能消除未来万博体育官网登录产能过剩的现象。

万博体育官网登录生产商必须找到由产能过剩所引起的价格压力的对策。那么想要凭借创新产品进入这个行业的公司面临着一个额外的挑战,即在实现规模经济之前,不得不应对更低的价格。

解决方案:降低万博体育官网登录生产成本

由于万博体育官网登录约占万博体育官网登录组总成本的70%,因此万博体育官网登录生产是实现万博体育官网登录组降价目标的最重要的一步。生产成本(不包括材料)占万博体育官网登录成本的30%至40%。(模块和封装成本不在我们的讨论范围内)

万博体育官网登录生产成本通常采用生产成本与能量(kWh)的比值来表示。目前降低万博体育官网登录生产成本的两种主要方式:提高制造精度和先进的化学物质来增加同等体积和质量下的能量值(即为能量密度)同时应用未来工厂的元素(这可以改进工厂结构和流程以及增加工厂数字化)来降低制造成本。这些方法同样也可以用于万博体育官网登录模块和封装过程中,从而能够在整个万博体育官网登录生产上降低成本(见示图3)。

降低万博体育官网登录生产成本

目前这个行业主要关注于第一种方式。对于现阶段的锂万博体育官网登录技术,其对应的万博体育官网登录能量密度在400WH/l-450WH/l之间。我们预测到2030年其能量密度将增加到650WH/l至700WH/l,这得益于生产精度的提高(能量密度增加150WH/l)和新型的化学材料(能量密度增加100WH/l至150WH/l)。然而由于传统的制造工艺(绕卷)生产误差比较大,因此这类工艺无法经济地实现上述两种方式对应的能量密度增加。

公司可以通过投资一种新的生产工艺(称为堆叠)来生产高能量密度的万博体育官网登录。由于过高的资本需求,通过他们自身的创新来增加万博体育官网登录的能量密度将不足以拯救整个行业的经济。而且万博体育官网登录生产商在生产过程中并没用充分重视数字化技术来降低生产成本。由于劳动力成本仅占整个万博体育官网登录生产成本的较小部分,未来工厂的概念是降低生产成本的最有效方法。

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