新能源机械设备行业专题研究深挖高景气的能源转型装备赛道

新能源机械设备行业专题研究-深挖高景气的能源转型装备赛道新能源车装备：关注减速器齿轮、一体化压铸设备等景气赛道新能源汽车销量持续快步增长，短期供应链影响修复，5月以来行业景气逐步复苏。受疫情影响，4月新能源车销量环比有所下滑，随着疫情的有效控制以及复产复工的进程加快，5月产销迎来好转。2022年1-5月新能源汽车累计销量超200万辆，同比增长110.90%；

其中1-5月纯电动汽车和插电混合动力汽车销量分别完成158.6万辆和41.6万辆，同比分别增长100%和167%。随着供应链加速恢复，新能源汽车产销情况有望持续向好；多省市陆续发布汽车补贴政策，拉动汽车行业需求增长，有望带动销量继续攀升。锂电设备：受益全球电池产能扩张，设备公司在手订单充足22年国内电池厂商继续扩产能，预计23年锂电设备需求将创新高2022H1电池厂商继续扩产，我们预计22-25年锂电设备累计需求超过5800亿。截至22年6月，我们统计国内外主要电池厂产能规划超过2800GW，我们测算2021年全球锂电设备需求为916亿元，预计2023年将增长至1830亿元，2022-2023年复合增速19.92%。自21年以来，国内外主要锂电设备企业总规划产能已经达到2791GWh，假设这些产能都能在25年前投产，那么未来4年锂电设备累计市场需求有望达到5861亿元。海外电池厂接力国内扩产需求，储能装机需求接力动力锂电持续增长从下游需求（动力+储能+小型电池）来看，25年全球动力电池需求为1392GWh（国内706GWh，海外686GWh）。25年储能装机需求370GWh，小型电池装机需求177GWh，其他（船舶机械等）电池装机需求为50GWh。关注电池技术创新带来的新需求：激光焊接、叠片技术、机器视觉等4680电池采用无极耳技术，大大降低电池内阻，大幅提升电池能量密度。相比18650和21700电池，4680尺寸更大，能量密度更高。据特斯拉于2020年超级电池日的介绍，4680电池单体电芯能量较前代21700电池提升了5倍，输出功率提升6倍，带动动力电池的发展推进新时代。据亿纬锂能董事长刘金成（2022.03.27电动车百人会论坛），4680电池工艺路径较前代2170电池工艺路径缩短了30%，每GWh生产效率更高，对比方形电池的制造成本下降42%。4680大圆柱电池生产工艺难点集中在卷绕和封口：

1）在卷绕过程中，为保证电芯组装成的电池具有高一致性，需要对卷绕张力进行控制，张力波动会使得卷绕出的电芯产生不均匀的拉伸形变，严重影响产品的一致性。由于4680电池相比原先的18650/21700放大了电极表面积，也因此使得张力控制变得更难。2）4680电池极耳数量多，单车装配量大，比21700电池的焊点数量提高五倍以上。根据GGII数据，4680电池的“无极耳”并非真的没有极耳，而是在正极或负极上增加很多极耳，可以理解为一种特定形式的“全极耳”。与21700电池相比，4680的焊点数量提高五倍以上，也对焊接的精度、质量、一致性要求更高，对焊接机器的稳定性和可靠性要求更高。同时，由于圆柱电池体积小于方壳电池，同样电量的电动车需要搭载圆柱电池的数量数倍于方壳电池，需要更多的焊接设备进行加工。方形和软包电池电芯装配工艺环节开始大规模采用叠片技术。软包采用叠片工艺，圆柱采用卷绕工艺，方壳采用卷绕工艺。随着叠片机效率的提升，成本下降，BYD、蜂巢能源等主流厂商开始大规模采用叠片工艺，2021年成为叠片机的元年，预计未来叠片机的需求会持续增长。随着动力电池对电芯的品质要求较高，全自动化设备市场需求逐步加大。一方面，大企业整线改造升级加速；另一方面，新建项目对于智能设备的投入加大，其中包括机器人、机器视觉、AGV/AMR、智能仓储系统等。我们预计，锂电池产业对于机器人为代表的智能设备的需求将持续旺盛，锂电池厂商对于机器人的综合性能要求将日趋提升。从机器人的应用角度来看，前段工艺机器人的应用场景较少，基本由专机设备完成，机器人应用主要集中在中后段工艺环节，其中包括电芯装配、检测、电池组装等环节，涉及卷绕、包装、检测、入壳、化成分容、PACK等工艺。数码电池以SCARA为主，动力电池以多关节机器人为主。SCARA在实现产品的快速转型以及取代直线滑台上具有优势。在数码电池的生产过程中，因为电池产品种类多，需要频繁换型，SCARA使用量比较大；而动力电池产品相对单一且体积和重量较大，在产线后端的搬运和装箱上使用大负载的多关节机器人更方便。随着锂电芯生产工艺过程自动化程度不断提高，加上对安全性和降本增效的要求，视觉检测技术的应用逐步普及。视觉检测模块可嵌入式的安装在辊压机后、分条/模切机、卷绕机上，无需对原有设备进行改造，就可以快速检测极片表面缺陷、极片毛刺、极耳缺陷、卷绕对位精度等。根据奥普特官网，奥普特机器视觉整体方案在锂离子电池极片瑕疵检测和极耳尺寸测量的应用，速度120米/分钟，检测瑕疵种类超过15种。智能仓储物流系统提升生产及管理智能化。锂电池企业越来越重视其原料仓、线边仓及成品仓的智能化管理，越来越倾向于利用自动化立体仓库提升厂区空间的利用率及电池的便捷存取，同时使用AGV/AMR实现工艺之间的物料、半成品的运输，便于生产物料的监管。此外，将电池生产工艺与自动化物流系统完美结合，通过存储设备、输送设备、装盘区设备、NG站等专机，实现电池生产全工艺过程的自动化、智能化，达到生产企业预期的指标。锂电设备企业已经具备全球竞争力我们认为，依托于多年积累形成的技术储备、产业链配套、整线交付使设备一致性、良率提高、大规模制造等竞争力，中国产品、中国方案、中国技术将深度参与到其电池产业构建之中，锂电设备有望全面参与全球竞争。2019年2月，先导智能与欧洲知名电池厂商Northvolt签订锂电池生产设备框架协议，双方计划在未来进行约19.39亿元人民币的业务合作。这是我国首次将自主研发制造的高端锂电池装备出口到欧美发达国家，国产锂电设备开始出口拓展阶段。随着国内头部设备企业进入国际一线电池企业供应链，“出海”速度也在加快，利元亨、海目星激光、先导智能、嘉拓智能、联赢激光等领先装备企业已经进入国际车企/动力电池巨头供应链，全球化路径逐渐延伸至远。一体化压铸设备：颠覆汽车制造工艺，大型压铸机成长性凸显一体压铸是通过大吨位压铸机，将多个单独、分散的铝合金零部件高度集成，再一次成型压铸为1-2个大型铝铸件。2020年之前压铸机最大吨位为4500吨，压铸机主要用于小型零部件。小型零部件主要包括车门框、A柱、后纵架、尾箱盖、三合一/五合一动力总成外壳等大型车身构件，需要使用4000T压铸机制造，减震塔使用2500吨压铸机制造，重卡发动机缸体使用4500吨压铸机制造。传统造车工艺包括冲压、焊装、涂装、总装四个步骤，一体化压铸覆盖了冲压和焊装两个步骤，以单个大型铝铸件替代大量的小型零件，与传统汽车制造相比具有显著优势。特斯拉近期计划用2~3个大型压铸件拼接成整个下车体总成，替换掉原来的370个零件。2020年9月22日的特斯拉电池日发布会上，车身一体化的构想（即“一体化压铸前底板+CTC+一体化压铸后底板”）被提出，极简化汽车制造方式对大型压铸机产生需求。马斯克称特斯拉ModelY将采用一体压铸生产车身后底板总成，2021年特斯拉发布的ModelY，一体压铸了车身的整个后底板，一体压铸件包含了整车左右侧的后轮罩内板、后纵梁、底板连接板、梁内加强板等零件。根据特斯拉远期计划，未来可实现底盘甚至白车身一次压铸成型，整车将由8个构件组成，代替200-400个零部件，生产成本有望下降40%，从而完全取消组装生产线，对应的压铸机吨位有望达到10000T以上。一体压铸优势体现在降本提效上：1）后桥轮拱上方部位零部件加工时间从1~2小时缩减到3~5分钟；2）为汽车生产提供了较高的灵活度，缩短了车型开发周期，新车开发周期从过去的6个月缩短到2~3个月；3）通过设备、人员、场地的节省，制造成本降低40%。根据中汽协数据及我们的预测，2022~2030年中国/全球新能源汽车一体压铸设备年均需求为72/181亿元。如果考虑燃油车也有减重需求，采用一体压铸工艺，我们假设2030年一体压铸在新能源车/燃油车的渗透率分别为100%/20%，那么全球燃油车对一体压铸设备的年均新增需求为32亿。因此，综合考虑新能车和燃油车需求，一体压铸设备年均新增需求为213亿元。核心假设：1）新能源乘用车产量：根据中汽协数据，2023-2030年中国乘用车产量增速为4%，根据各国规划的新能车数量，我们预计2030年我国新能源车渗透率为55%，我们预计2030年全球新能源车渗透率为50%。2）随着特斯拉的示范效应，一体压铸产业趋势开始逐渐明朗，越来越多的车企和压铸厂开始研究一体压铸工艺和材料，我们认为基于一体压铸的低成本高效率，减重提升续航里程的显著优势，未来一体压铸有望在新能源车领域全面应用，同时在燃油车上部分渗透。3）根据特斯拉官网，从特斯拉加州基地的设备节拍和专利披露的生产节拍来看，生产一个铸件的时间大约为147秒，专利上特斯拉给出的节拍范围为60~120秒且设备的有效工作时间为75%，那么每天共计生产：（24*60*60/147）*0.75＝441件，每年生产50周，每台压铸机年产能为441*7*50=154350件。4）一体化压铸部件：新能源车

6000吨以上一体压铸可应用的部位为前、中、后底板3个部位，4000吨一体压铸可应用的部件为电池包、电机电控壳体、副车架、车门*4、后盖共计8个部位；燃油车可用6000吨以上一体压铸可应用的部位为前、中、后底板3个部位，4000吨一体压铸可应用的部件为车架、车门*4、后盖共计6个部位。5）根据调研，4000吨压铸机解决方案约为3600万元，一体压铸所需6000吨及以上的压铸解决方案均价约1亿元。越来越多车企跟进，压铸厂积极新建一体压铸产能。跟进这项工艺的车企中，特斯拉是采取完全自供的方式，蔚来、理想、小米是外供，小鹏、大众是自供+外供相结合，根据沃尔沃2022年5月20日发布的新闻，沃尔沃将在下一代纯电车型上采用自供方式，奔驰、福特、一汽等传统造车企业也在陆续跟进布局，我们认为未来还会有更多车企加入。布勒、力劲、伊之密和海天金属是一体压铸领域最主要的参与者。压铸机行业竞争格局较为稳定，市场份额排名靠前且具备一定规模的企业有力劲科技、伊之密、海天金属，瑞士布勒。从产品吨位来看，国内具备6000吨以上大型压铸机设计、生产能力的企业仅有力劲、伊之密和海天金属，海外领先企业是瑞士布勒。减速器齿轮：新能源车产业链中格局较好的细分赛道之一与传统车齿轮相比，纯电动汽车减速器齿轮在转速、强度、噪音上的性能要求更高，推高了齿轮行业的技术壁垒。新能源汽车时代，电动车减速器齿轮的高转速使得对齿轮精度、噪音控制要求、加工难度大幅提升，在热处理和磨齿等关键制造技术上变得更加严格，齿轮精度从传统燃油车变速箱齿轮精度的6-7级提高到更为精密的4-5级。高精度齿轮生产加工流程主要包括粗加工、热处理、精加工三大部分。齿轮制造的设计、加工、工艺制造、检验、质量体系等多个环节都会影响齿轮成品的品质，对齿轮精密度影响最大的技术是热处理和磨齿。汽车电动化引发的技术变革打破了传动齿轮固有行业格局，独立第三方齿轮厂商有望加速崛起：1）车辆齿轮传动产品过往在乘用车应用领域呈现出“自给自足”的业态，但随着汽车产业的升级变革，特别电动化趋势，使得整车及部件企业自身所面临的核心创新能力与制造能力的竞争格局发生变化，企业竞争高地从动力系统变为智能化，这一态势让原有格局逐步走向分工协作、协同发展，原本封闭的零部件供应链逐渐向外部市场打开。2）在新能源汽车电驱动系统中，电机、控制器和减速器往往作为“三合一”模块提供给主机厂，减速器齿轮与电机轴或供给“三合一”电驱动厂商，或供给车企的电驱动工厂，由于电驱动系统对齿轮的设计要求较传统燃油车更高，对高转速、高承载、啮合精度以及噪声的性能要求大幅提升，从而提高了行业的技术门槛，而电驱动厂商更注重驱动系统的整体设计与方案解决，因此在齿轮生产环节往往采用外包模式，具有技术实力的少数独立第三方齿轮厂商迎来重大崛起机遇。减速器齿轮的制造产能建设周期长、资金需求量大，较早布局产能的独立第三方齿轮厂商具备先发优势，市场有望向少数先发头部企业集中，格局优化。近年来行业头部企业顺应行业趋势提前布局并建成了可满足当下及一定前瞻性需求的产能，与战略客户构建快速响应、协同共生的合作关系。大规模、多基地的项目投资形成了在一段时期内先发企业的

“护城河”。而且经过多年投入，头部企业已拥有适应高端制造装备需求的各类国际一流的大型齿轮制造设备，并且与设备供应商进行技术合作，寻求降本增效的优化方案，具备对高端设备二次开发的能力，不断打造、巩固公司的“装备能力”。同时，在全球充满诸多不确定性的大环境下，越来越多的客户不再单纯地追求成本优势，而是强调产品质量保证和交期保证，更多地选择与供应商形成深度的合作关系以保障其供应链的安全和稳定。头部企业规模化的设备投资、高质量生产能力、精密化制造工艺可以更好满足下游客户的需求。轴承：新能源车本土制造崛起，推动轴承产业链本地化轴承产业下游应用领域广泛，以汽车领域占比最高。以国内市场情况来看，轴承下游广泛应用于工业自动化、高端装备、机器人、汽车制造等领域。2020年轴承应用领域占比最高的前三个领域分别为汽车、家用电器以及电机，分别占比为37.4%、12.4%、10.6%。新能源车渗透率提升，自主品牌市占率稳步上行。据中汽协，1-5月自主品牌汽车累计销量381.3万辆，同比