做有色金属/稀有金属必读：新能源汽车革命，上游需求研究系列之一
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文 | 安信有色齐丁团队
来源 | 齐丁有色研究，ID：es_metal
编辑 | 扑克投资家，转载请注明出处
摘要：爆款车型是新能源车增长的主力军。以Tesla为代表的具有全球影响力的爆款车型（2016年销量在9000辆以上、排名前30位的车型）在2016年总销量达到57万辆，已占当年全球新增登记新能源汽车77万辆的74%。爆款车型的产销量增长是全球新能源车增长的主力军，跟踪研究其产销量及其计划，有助于投资者了解其对上游资源需求的边际拉动力以及预测未来该车型放量对上游资源供需的影响。
全球汽车电动化势不可挡，爆款车型将层出不穷，新能源车上游需求有望超预期。我们重点研究Tesla系列、海外传统整车厂及中国新能源乘用车三大阵营的爆款车型单车锂、钴消耗量，同时考察国内外主流厂商2017～2020（～2025）年的新能源汽车生产规划，并以此做出锂、钴需求预测。总体结论是全球汽车电动化大潮已起，爆款车型将层出不穷，带电量、能量密度将持续提升，锂、钴需求有望超预期。
Model 3单车消耗碳酸锂39.40kg、钴9.64kg，高于其他品牌爆款车型，对全球锂、钴资源需求边际拉动力最强。
海外传统整车大厂和国内新能源车厂的爆款产品在带电量、能量密度方面暂时略逊于Tesla，但潜力不容小视。海外其他爆款如宝马i3、雪佛兰Volt对碳酸锂、钴消耗量分别为18.21kg、5.94kg和13.24 kg、4.32kg。中国爆款新能源汽车以北汽EC180为例，碳酸锂消耗量为16.80kg，钴消耗量为5.48kg；吉利帝豪（45.3KWh）碳酸锂消耗量为37.59kg，钴消耗量12.23kg。
全球主流车厂竞相推出2020～2025年新能源车战略，中长期锂、钴需求有望超预期。
爆款的力量
爆款车型是新能源车增长的主力军，边际研究价值巨大。一直以来，市场对锂、钴需求分析更多地基于我国及海外新能源汽车整体产销量增长幅度的变化，而没有细化到具体某些爆款品牌、车型（尤其是非Tesla品牌）对上游需求拉动的边际分析上。
实际上，以Tesla为代表的具有全球影响力的爆款车型（2016年销量在9000辆以上、排名前30位的车型，下图所列）在2016年总销量达到57万辆，已占去年全球新增登记新能源汽车77万辆的74%。从某种意义上说，爆款车型的产销量增长是全球新能源车增长的主力军，跟踪研究其产销量及其计划，有助于投资者了解其对上游资源需求的边际拉动力以及预测未来该车型放量对上游资源供需的影响。
某车型锂、钴需求量的计算基本原理是：1）确定爆款产品的电池容量，动力电池往往是已知的，而3C产品则需要由电压和电量计算；2）确定该款车型应用的正极材料品类，然后将对应正极材料的单位Kwh上游资源消耗量，乘以单体带电量，由此计算出单个爆款的锂、钴资源消耗量（详情见附录）。
由以上计算过程可得下表：
三大阵营爆款车型的单锂、钴消耗量测算
全球新能源车爆款产品主要分为三大阵营，其中Tesla Model3是当前市场最受追捧的车型。全球新能源汽车爆款产品，主要包括特斯拉系列、海外传统整车大厂及中国新能源乘用车等三大阵营。目前市场上最受关注的纯电动车品牌是特斯拉，其中今年7月开始正式生产的model 3车型以其平民车型的定位，更被市场寄予厚望，有望大幅拉动全球新能源车产销量。
特斯拉Model 3及特斯拉其他车型的钴锂消耗量
特斯拉的主要产品包括Roadster、Model S、Model X和Model 3，除Roadster使用钴酸锂电池以外，其他三种均使用NCA电池，其中主要差异为能量密度及电池容量，这四款车型的电池容量分别为53、70、100和60KWh。
根据上述计算原理，由电池容量及能量密度，可算出正极材料中所使用各种资源的量。其中Model 3由于能量密度较高，单车资源消耗量最少，氢氧化锂、折合碳酸锂当量和钴的材料需求分别为44.73kg、39.40kg和9.64kg。Model S的氢氧化锂、折合碳酸锂当量、钴消耗量分别为52.18 kg、45.97kg、11.25kg，Model X的氢氧化锂、折合碳酸锂、钴消耗量分别为74.54 kg、65.67kg、16.07kg。
海外其他新能源爆款车型：以宝马i3和雪佛兰Volt为例
除特斯拉以外，宝马i3和雪佛兰Volt也是海外新能源汽车的爆款车型。宝马i3和雪佛兰Volt均使用NCM电池，其中主要差异为能量密度及电池容量，这两款汽车电池容量分别为22和16KWh。
根据上述计算原理，由电池容量及能量密度，可算出正极材料中所使用各种资源的量。其中宝马i3的碳酸锂、钴消耗量分别为20.46 kg和11.13kg，雪佛兰Volt的碳酸锂、钴消耗量分别为13.24 kg、4.32kg。
中国爆款新能源车型：以北汽EC，帝豪EV等为例
除特斯拉和海外传统整车厂以外，中国乘用车市场产量增速超高，并涌现了一大批爆款车型，如北汽EC系列、比亚迪系列和奇瑞等。
中国爆款新能源汽车单车电池容量：北汽EC、帝豪EV和比亚迪系列均在50KWh以内。
国内主要的爆款乘用车电池容量均不高，其中比亚迪秦为47.5KWh，偏低的北汽EC系列为20.3 KWh。
中国爆款新能源汽车单车资源消耗量：测算车型碳酸锂、钴消费量均值分别为23.5kg、7.8kg。
根据上述计算原理，由电池容量及能量密度，可算出正极材料中所使用各种资源的量。其中北汽EC180的碳酸锂、钴消耗量分别为16.80 kg和5.48kg，比亚迪秦的碳酸锂消耗量为29.01kg。
大潮起兮：全球主要车厂的新能源车生产计划及锂、钴消耗量预测
特斯拉Model 3的产量预期及锂、钴耗用量：乐观假设Vs中性假设
Model 3如期下线，今年年产量有望超过4万辆。美西时间2017年7月3日，特斯拉CEO马斯克在其Twitter账号上公布了一系列关于Model 3 生产进展和达产情况的信息。马斯克表示，第一辆量产model 3于7日下线，7月28日量产model 3开始交付，未来量产爬坡过程为：8月100辆，9月1,500辆，12月20,000辆。如果产量爬坡顺利，我们预计今年特斯拉Model 3的产量将达到40,000辆。
特斯拉车型产销量结构转变，Model 3和Model X占比明显提升。特斯拉四大车系里，Model S作为最早的一款车型，产量增速从15年的60%急速下降至16年的1%，而Model X作为后起之秀前期增长十分迅猛，预计未来产量将以超过每年100%的速度增长。
虽然跑车系列仍在规划当中，预计2018年上市，但是公司预计其产量将不超过1万辆，可以判断此类车型并非公司主要规划部分。相比之下，Model 3尽管2017年7月才将开始量产，但市场和公司本身都对这一车型抱有极高的期望。预计其将占公司全部车型产量的70%至90%之间，未来将成为特斯拉的主打品牌和支柱车型，也是特斯拉新的主力增长极。
根据特斯拉生产规划和实际生产情况预计，中性假设下2019年特斯拉所有车型产量将达到51万辆，乐观假设下将达到76万辆。特斯拉制定了2020年汽车年产量100万辆的目标，结合特斯拉旗下Gigafactory的建设目标以及松下电池贡献的额外产能来看，这个数量是有望实现的。但考虑到Model 3 2017年出货量将会低于特斯拉早期预计的7万辆总数，我们有理由做出更为保守的中性假设，并在中性假设的基础上进行（虽然偏于保守但能够确保释放的）需求测算。
根据特斯拉生产规划以及上文对不同车型钴锂消耗量的计算结果，可以测算出特斯拉不同情境下对上游金属的需求量。
国际知名车厂相继推出2020/2025战略，竞相布局新能源汽车市场。
全球传统汽车厂向新能源车转型的大潮已起，海外知名车企竞相布局电动车。除上述特斯拉和海外爆款车型确定情况以外，国际知名车企纷纷发布2020/2025战略计划布局新能源汽车市场。近日，沃尔沃宣布从2019年起不再生产燃油汽车，成为世界首家宣布停产纯汽油车的公司，更加印证了全球传统汽车厂向新能源车转型的趋势。
各国政府政策支持与政策规制持续加强。
2017年7月6日，法国政府宣布预计在2040年全面停售汽油车和柴油车。在此之前挪威和德国也宣布分别在2025年和2030年停售传统燃油车。
大众：规划2025年纯电动汽车年销量达到200～300万辆，占总销量的20%～25%。
中性预测下，若大众集团汽车总销量维持现有水平（过去几年中大众集团汽车产量增速上下浮动小于4%），2025年大众集团将实现纯电动汽车销量占比达到20%的目标，则2025年大众集团新能源汽车产量将达到208万辆, 倒推年复合增长率49%，粗略估计2020年大众集团新能源汽车产量为28.1万辆, 新能源车占比将达到2.70%。
乐观预测下，若大众集团汽车总销量维持现有水平（过去几年中大众集团汽车产量增速上下浮动小于4%）,2025年大众集团将实现纯电动汽车销量占比达到25%的目标，则2025年大众集团新能源汽车产量将达到260万辆, 倒推年复合增长率53%,，粗略估计2020年大众集团新能源汽车产量为31.0万辆, 新能源车占比将达到2.99%。
宝马：规划2025年新能源汽车年销量达到总销量的15%～25%。
宝马集团近三年传统和新能源汽车总年销量平均年复合增长率为5.73%，但是我们以自2016年年销量数据维持不变，保守估算2017～2020年数据。宝马集团2025战略规划中提出，到2025年目标新能源汽车年销量达到15%-25%。
中性预测下，若宝马汽车总销量维持现有水平,2025年宝马将实现电动汽车销量占比达到15%的目标，则2025年宝马新能源汽车产量将达到35万辆, 倒推年复合增长率21.4%,，粗略估计2020年宝马新能源汽车产量为13.5万辆, 新能源车占比将达到5.69%。
乐观预测下，若宝马汽车总销量维持现有水平,2025年宝马将实现电动汽车销量占比达到25%的目标，则2025年宝马新能源汽车产量将达到59万辆, 倒推年复合增长率28.5%,，粗略估计2020年宝马新能源汽车产量为16.9万辆, 新能源车占比将达到7.14%。
宝马集团目前旗下目前共计13款电动汽车，插电混合动力汽车占比较大。
梅赛德斯奔驰：规划2025年纯电动车年销量占总销量的15%～25%。
梅赛德斯奔驰近三年传统和新能源汽车总年销量平均年复合增长率为12.96%，但是我们以自2016年年销量数据维持不变，保守估算2017～2020年数据。奔驰2025战略规划提出2025年目标纯电动汽车年销量为15%-25%。
中性预测下，若梅赛德斯奔驰总销量维持现有水平，2025年梅赛德斯奔驰将实现电动汽车销量占比达到15%的目标，则2025年宝马新能源汽车产量将达到33万辆, 倒推年复合增长率37.8%,，粗略估计2020年梅赛德斯奔驰新能源汽车产量为6.6万辆, 新能源车占比将达到3.02%。
乐观预测下，若梅赛德斯奔驰总销量维持现有水平，2025年梅赛德斯奔驰将实现电动汽车销量占比达到25%的目标，则2025年宝马新能源汽车产量将达到55万辆, 倒推年复合增长率45.8%,，粗略估计2020年梅赛德斯奔驰新能源汽车产量为8.3万辆, 新能源车占比将达到3.79%。
梅赛德斯奔驰目前旗下目前共计8款电动汽车，同样，当前插电混合动力汽车占比较大，但2017年的两款新车型均为纯电车型，并且公司计划2025年之前推出超过十种新款电动车型。
福特：规划2025年新能源汽车年销量占总销量的10%-25%。
在集团2025传略规划中提出，到2025年目标新能源汽车年销量占比达到10%-25%，考虑到福特汽车近三年传统和新能源汽车总年销量波动率均在4%以内，以2016年年销量数据来估算2017～2020年数据。
中性预测下，若福特汽车总销量维持现有水平（过去几年福特汽车产量增速上下浮动小于4%）,2025年福特将实现纯电动汽车销量占比达到10%的目标，则2025年福特新能源汽车产量将达到66.5万辆, 倒推年复合增长率44.1%,，粗略估计2020年福特新能源汽车产量为10.7万辆, 新能源车占比将达到1.61%。
乐观预测下，若福特汽车总销量维持现有水平（过去几年中福特汽车产量增速上下浮动小于4%）,2025年福特将实现纯电动汽车销量占比达到25%的目标，则2025年福特新能源汽车产量将达到166.2万辆, 倒推年复合增长率59.5%,，粗略估计2020年福特新能源汽车产量为16.1万辆, 新能源车占比将达到2.42%。
福特汽车目前旗下目前共计4款电动汽车，计划在2020年之前推出13款新的电动车车型。
2020年全球新能源汽车产量保守估计超过500万辆。
根据前文测算，2020年全球新能源汽车产量保守估计超过600万辆。在中性假设和乐观假设的情况下，上文中统计的五大海外车企2020年新能源汽车总产量分别能够达到125万辆和152万辆。2016年，全球汽车总产量为9,497万辆，上述五大车企汽车总产量为2,174万辆，占比22.9%。若2020年上述车企新能源汽车产量在全世界新能源汽车产量中能维持这一比重，2020年全球新能源汽车产量保守估计超过500万辆，如参考各国政府指定的节能减排及汽车电动化目标，中、美、欧盟2020年则需要销售760万辆电动车（世界能源理事会测算）。
粗略测算，2020年新能源汽车锂、钴消耗量分别为18万吨和3.8万吨。
在以下假设条件下：
1. 2020年海外新能源汽车中纯电车型平均带电量50kWh，混动车型平均带电量20kWh；
2. BEV和PHEV比例约为6:1（2016年这一比例约为9:1）；
3. 电池正极使用NCM811和NCM622 的比例为7:3；
4. 2020年全球新能源汽车产量达到500万辆。
可粗略估计2020年新能源汽车对上游钴锂资源的消耗量：
电池需求量(GWh)=(50*500*6/7+20*500/7)/100=229GWh
碳酸锂消耗量（万吨）=(229*740*0.7+229*830*0.3)/10000=18万吨
钴消耗量（万吨）=(229*120*0.7+229*270*0.3)/10000=3.8万吨
注：1GWh NCM622电池消耗碳酸锂830吨、钴270吨；1GWh NCM811电池消耗碳酸锂740吨、钴120吨。
国内新能源汽车厂商生产规划：2020年年产量量均达20万辆以上
国家针对新能源车的阶段性目标为2020年年产销量200万辆。2017年4月25日，工业和信息化部、发展改革委、科技部印发《汽车产业中长期发展规划》的通知，通知称，在新能源重点领域将大力发展汽车先进技术，形成新能源汽车、智能网联汽车和先进节能汽车梯次合理的产业格局以及完善的产业配套体系，引领汽车产业转型升级。在新能源领域的阶段性目标是，到2020年，新能源汽车年产销达到200万辆。到2025年，新能源汽车占汽车产销20%以上。
2020年新能源汽车上游需求有望超预期。在2020年中国新能源汽车产量200万辆的预测下，我们测算2020年中国新能源汽车动力电池对上游碳酸锂和钴的消耗量分别为15.9万吨和3.01万吨。如果以上统计各家车企的生产目标能实现70%，单独这9家车企的新能源汽车产量将达到231万辆，2020年上游锂、钴资源需求可能超出我们此前预期。
附录
电池容量：表示一定条件下电池放出的电量。电池的容量是衡量电池性能的一项重要指标。一般用安时（Ah）来表示，即容量=放电时间（小时）×放电电流（安培）。电池的实际容量，取决于电池中活性物质的多少和活性物质的利用率，影响因素包括温度、终止电压等。
电池电量：通俗地讲是电池实际输出的能量，一般用瓦时（Wh）来表示。一般情况下，电池电量越高，新能源汽车单次充电后续航里程越长，数码设备单次充电后使用时间越长。
电池能量密度：电池平均单位质量能释放出的能量，一般用瓦时每千克（Wh/kg）来表示，电池的能量密度越高，在同样电池电量的情况下电池的体积越小，质量越轻。
金属消耗量的计算方法
为计算单体电池的金属消耗量（本文中指锂、钴），在已知不同类型电池中单位质量电池所耗不同类型金属的质量的基础上，需要知道电池的质量。
新能源汽车：一般车企披露新能源汽车信息或工信部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》不会直接给出车辆电池质量，但通过电池电量和正极能量密度，我们可以计算出车辆电池中正极材料的质量，从而得到单体电池的金属消耗量。
电子产品（手机）：对于数码电子产品，如智能手机，通过手机电池上标注的电池容量和工作电压我们可以计算出电池电量。通常3C数码产品使用钴酸锂电池，钴酸锂电池的电池能量密度一般为150Wh/kg，结合这个已知条件可以计算出电池正极质量，从而得到单体电池的金属消耗量。
已知条件：
通过上列的计算方法可获得下表：
同时由正极材料分子式以及其中不同离子的质量，可算出不同离子在正极材料中的质量占比。
由此可算出单吨某类正极材料中所需某种金属的质量，如钴的质量，以及锂对应的氢氧化锂和碳酸锂的消耗量。
例如：NCM523中锂质量占比为7.2%，钴质量占比为12%，对应一吨NCM523正极材料中锂离子的质量为72kg，钴质量为12kg。通过分子质量比的关系可得，制造一吨NCM523正极材料需要72*5.28=380kg=0.38吨碳酸锂。
在以上已知条件的基础上，结合电池自身数据，可以计算出电池金属消耗量。下面介绍具体计算方法。
计算电池消耗金属量过程
已知不同电池容量，乘以表22中对应的单位电池电容消耗的金属量，即可得到电池消耗的金属量。
例：以新能源汽车中model 3为例，计算电池金属消耗量
Model 3电池正极材料为NCA，由上表可知，NCA电池1kwh电池容量对应的锂金属量0.1242 kg；所需金属钴0.1607 kg/kWh；Model 3电池容量为60Kwh。
则Model 3电池所需金属锂质量为：
对应氢氧化锂消耗量：60 x 0.1242=7.45kg
所需金属钴质量为： 7.45 x 6=44.71kg
第二个公式中的"6"参见表19，为氢氧化锂和金属锂的转换系数/比例
通过以上计算可知，一辆特斯拉Model 3电池对应金属锂消耗量7.45kg，对应氢氧化锂44.71kg，金属钴消耗量9.64kg。
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