乘用车比较研究报告四：日欧油耗如何做到5L100km以下？.pdf

research.stocke 1/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 Table_main 行业研究类 模 板 专题 汽车整车行业 报告日期： 2019年 9月 15日 日 欧 油耗 如何 做到 5L/100km 以下？ 乘用车比较研究报告 四 行业公司研究汽车整车行业 ： 黄细里 执业证书编号： S1230518050001 ： 021-80106011 ： huangxilistocke table_invest 行业 评级 汽车整车 看好 Table_relate 相关报告 1. 乘用车 比较 研究 专题 三： 谁能成为未来 20年全球整合的赢家？ 2019.08.08 2.乘用车比较研究专题二：中国会像日本进入 30年的零增长吗？ 2019.07.23 3.乘用车比较研究专题一： 自主 SUV难逃轿车命运？ 2019.06.20 4. “汽车早周期”投资机会如何把握？ 2019.01.03 table_research 报告撰写人： 黄 细 里 数据支持人： 黄细里 报告导读 中国 特有 汽车 消费 习惯 导致 降 耗 难度 大， 多种 节油 技术 中 不能 缺 普混 。 投资要点 概念厘清：降低油耗与排放升级 降低油耗等同于降低二氧化碳排放（温室效应），排放升级等同于减少大气污染 。排放升级的重视开始于 1960-70s的美国 &日本 光化学烟雾事件 。降低油耗的重视开始于 1970-80s 两次石油危机。 既能降低油耗且 能 提升排放升级的技术：燃料改善技术 +发动机热 效率优化。 只能降低油耗的技术：轻量化 /物理优化 +传动系统效率优化。只能提升排放升级的技术 ：尾气过滤技术 。 欧美日油耗下降复盘得出 2 条规律 第一，石油对外依赖程度的高低决定了一国新车 百公里 油耗下降的快慢。 日本石油对外依赖程度一直全球最高，也 成为油耗控制最好的国家， 百公里油耗从6L 下降到 5L 只用了 3 年时间（ 2009-2012 年） ，当下 4.4L 附近 。 2008年之前欧洲和美国石油对外进口依赖程度水平相当，但之后欧洲持续上升但美国持续下降，导致了两者出现明显分化， 欧洲用了 5 年时间 2009-2014 年百公里油耗从 6L 下 降至 5L，当下 4.8L 附近 ，美国则一直居高不下，当下 6.24L 附近 。第二，油耗下降压力的 大小决定了一国车企节 油技术的领先性。 日系车企降低油耗最大法宝是【油电混合 +CVT自动变速器 +VVT】 ， 欧系 是 【柴油机 +GDI+涡轮增压 +VVT+发动机启停】。美系是【自动变速器 +VVT+GDI】。 综合 实际降低油耗效果上 ，日系车企 欧系 车企 美系车企 。 中国如何破解百公里油耗 6-5-4L 的 下降 难题？ 过去十年虽然高油耗 SUV 占比快速提升，但在 传统 动力 总成 成熟技术的普及下，中国新车 的 百公里油耗下降依然取得了良好成绩（ 从 7.7L下降至 5.8L）。横向比较，主流成熟降低油耗技术在国内的渗透率与海外差距已经较小，尤 其是涡轮增压 +VVT+自动变速器，但当下 油耗依然高于欧日， 主因 或 是中国特有汽车消费习惯（偏爱大的汽油车） 导致油耗下降难度系数大于欧日。 在持续执行强 有力政策目标前提下，鼓励多种技术路径创新是降低油耗关键所在 。 实现2020 年 5L 目标首要技术支撑点是【普混技术 +发动机小型化】， 其次是【新能源汽车 +其他传统节油技术】。 实现 2025 年 4L 目标首要技术支撑点是【新能源汽车 +普混技术】 ，其次是【发动机小型化 +其他传统节油技术】。 车企应对 6-5-4L 油耗持续下降 压力排序：自主 &美系 日系 &德系 。 降低油耗“危与机”并存， 看 好 三类投资机会 降低油耗是汽车未来十年的命脉，也是加速行业大鱼吃小鱼的重要催化剂。基于降低油耗主线的投资机会 ： 1）油耗控制优秀的企业有望迎来市场份额持续提升，优先看好 丰田 产业链【广汽集团 +星宇股份】 ， 关注 科力远 。 2）受益自主品牌自动变速器渗透率提升的 CVT供应商【万里扬】 。 3） 混合动力 &EV技术具备先发优势【比亚迪】 +多种技术路径布局 【吉利汽车】 。 风险提示 ： 双积分政策执行力度不达预期 。 证券研究报告 table_page 汽车整车行业专题 research.stocke 2/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录 1. 概念厘清：降低油耗与排放升级 . 4 1.1. 降低油耗等同于降低二氧化碳排放（温室效应） . 4 1.2. 排放升级等同于减少大气污染（直接伤害人体） . 5 1.3. 两者的技术路径存在异同点 . 5 2. 欧美日油耗下降复盘得出 2 条规律 . 7 2.1. 石油对外依赖程度的高低决定了一国新车油耗下降的快慢 . 7 2.2. 油耗下降压力的大小决定了一国车企节油技术的领先性 . 10 3. 中国如何破解百公里油耗 6-5-4L 的难题？ . 14 3.1. 借助成熟技术普及， 2010-2018年油耗快速下降 . 14 3.2. 鼓励多种技术路径创新是未来解题关键所在 . 18 3.3. 车企油耗压力排序：自主 &美系 日系 &德系 . 19 4. 降低油耗 “危与机 ”并存，看好三 类投资机会 . 20 table_page 汽车整车行业专题 research.stocke 3/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图表目录 图 1： 2008-2017年欧盟乘用车新车平均百公里油耗变化 . 4 图 2： 2008-2017年欧盟乘用车平均二氧化碳排 放量 NEDC . 4 图 3：美国 -日本 -欧洲 -中国的排放标准升级过程总结图 . 5 图 4：石油对外依赖程度：日本 中国 欧洲 美国 . 7 图 5： 新车百公里油耗下降速度：日本 欧洲 /中国 美国 . 7 图 6：日本乘用车实际油耗目标变化（单位： L/100km） . 7 图 7：日本国内汽车市场是日系车为主导 . 7 图 8：欧盟乘用车实际油耗及未来目标（单位： L/100km） . 8 图 9：欧盟各系车销量占比历史数据 . 8 图 10：美国 2007-2017乘用车油耗标准及新车实际油耗比较 . 9 图 11： 1961-至今美国车市的竞争格局变化 . 9 图 12：三大车系及两大市场采用油耗下降技术路径的总结（颜色越深，渗透率越高） . 10 图 13： 欧洲和美国两大市场不同技术渗透率比较 . 11 图 14：不 同技术在欧洲和美国市场下渗透率比较 . 11 图 15：混合动力及柴油机两大技术不同车企在欧洲和美国市场渗透情况 . 11 图 16： GDI及 CVT/6+档位两大技术不同车企在欧洲和美国市场渗透情况 . 11 图 17：涡轮增压及发动机启停两大技术不同车企在欧洲和美国市场渗透情况 . 12 图 18：自动档及 VVT 两大技术不同车企在欧洲 和美国市场渗透情况 . 13 图 19： 2009年之后欧洲市场 SUV占比迅速提升 . 13 图 20：欧洲汽车碳排放 -功率 -排量 -车重四者之间关系 . 13 图 21：主流降低油耗技术在中欧美三个市场渗透率比较 . 15 图 22： 2010年之后涡轮增压发动机比例快速上升 . 15 图 23： 2.0T及 1.5T为当下涡轮增压发动机主流型号 . 15 图 24： 1.5T及以下涡轮增压发动机的比例持续上升 . 15 图 25： 1.6T及以上涡轮增压发动机的比例持续下降 . 15 图 26： 2013年以来各个系别车型中涡轮增压比例快速提升 . 16 图 27： 1.5T及以下涡轮增压比例提升快速是日系和自主 . 16 图 28： 2015年以来自动档占比快速提升 . 16 图 29： MT变速器的内部结构 . 16 图 30： 2013年以来齿轮数等于或小于 5的变速器快速下 降 . 17 图 31：齿轮数等于或小于 5变速器内部结构 . 17 图 32： 普混， EV+PHEV 在国内市场渗透率变化 . 17 图 33： 抽样原理分析 下国内 “ GDI+VVT+启停 ”渗透比例 . 17 图 34： 主要各国对普通混合动力的销量情况 . 18 图 35： 主要各国对 EV+PHEV的销量情况 . 18 table_page 汽车整车行业专题 research.stocke 4/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1. 概念厘清：降低油耗与排放升级 降低油 耗等 同于 降 低 二氧化 碳排 放 （ 温室 效应 ） ， 排放 升级 等同 于减少 大气 污染 （主 要监控CO+NOX+NMHC+HC+PM 五大指标）。 排放升级的重视最早开始于 1960-1970s 的美国和日本。降低油耗的重视最早开始于 1970-1980s两次石油危机之后。 既能降低油耗且提升排放升级 的技术包括： 燃料改善技术 +发动机热效率优化。只能降低油耗 的技术包括： 轻量化 /物理优化 +传动系统效率优化。只能提升排放升级 的技术包括： 尾气过滤技术 。 第二部分开始并不涉及排放 问题的探讨，聚焦于油耗问 题的探讨。 1.1. 降低油耗等同于降低 二氧化 碳排放 （温室效应） 为应 对全 球变暖所带来的环境威胁，各国政府均提出以二氧化碳为主的车辆温室气体减排目标。 汽车的二氧化碳排放直接来自以碳氢化合物 为成分的 燃油 的燃烧产生，因此 燃油车的二氧化碳排放量随车辆油耗的上升而上升，这也意味着 当车企降低汽车油耗的同时二氧化碳排放也会随之降低 。 以欧盟为例，下图中可以看到乘用 车平均百公里油耗值和其平均二氧化碳排放量 呈现相同下降趋势 。 图 1： 2008-2017 年欧盟乘用车 新车 平均 百公 里油耗变化 图 2： 2008-2017 年欧盟乘用车平均二氧化碳排放量 NEDC 资料来源： ICCT， 浙商证 券研究 所 资料来源： ICCT， 浙商证券研究所 与明确提出的油耗和尾气排放标准不同，各国并没有在二氧化碳排放量上早早地提出 强制 目标， 直到 2009 年 美国和欧洲均首次提出汽车二氧化碳的排放量目标， 而日本也在之后确定了 2015 和 2020 年的二氧化碳减排目标 。 下表为世界主要汽车市场国家和地区提出的二氧化碳减排目标。 表 1：不同国家及地区乘用车二氧 化碳排放目标 国家 /地区 二氧化碳目标（ g/Km） 2015 2020 2025 欧盟 130 95 81 美国 163 132 101 日本 155 109 - 中国 163 117 93 资料来源：各国官网，浙商证券研究所 table_page 汽车整车行业专题 research.stocke 5/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1.2. 排放升级等同于减少大气污染 （直接伤害人体） 回顾各国历史：美国最早 1960s 开始提出汽车排放升级标准，日本 1970s 开始，欧洲 1995 年开始，中国 2000 年开始，美 -日 -欧都有设定自己的一套排放升级标准体系 ，中国是学习欧洲为主。 各国尾气排放限制标准主要针对 以下有害物质 ： 一氧化碳 CO，氮氧化物 NOX，非甲烷碳氢化合物 NMHC，碳氢化合物 HC和颗粒物 PM。 中国虽然起步晚，但在排放标准升级路上追赶速度非常快，尤其是本次国六 b 标准的提前实施。若按照现在各个国家正在执行的汽油排放标准来看，中 国俨然是全球最严的国家了。 图 3： 美国 -日本 -欧洲 -中国的排放标准升级过程总结 图 资料来源： 各国政府官网等， 浙商证券研究所 表 2：不同国家及地区当前 汽油 排放标准 国家 /地区 标准 施行时间 污染物 （ g/Km） 一氧化碳 CO 氮氧化物 NOX 非甲烷碳氢化合物 NMHC 总碳氢化合物 THC 颗粒物 PM 欧盟 WLTP 2018 1.0 0.06 0.068 0.1 0.0045 美国 FTP 2017 1.3 0.1 0.1 - 0.006 日本 WLTP 2018 1.15 0.05 0.1 - 0.005 中国 WLTP 2020 国六 b 0.5 0.035 0.035 0.05 0.003 资料来源： ICCT, EPA, JAMA, 浙商证券研究所 1.3. 两者的 技术路径存在异同点 为达 到 降低 油耗及 提升 排放标准，车企从多个方向入手并发展出 不同技术 路径 。 其中 一些技术可以在降低汽车油耗的同时也降低尾气有害物质排放 ， 而其它一些技术则是专门准对降低油耗或排放 而 设计的 ，无法做到两方兼顾 。 这里我们将 这些技术分 为 三大类： 1）既能降低油耗且提升排放升级，燃料改善技术 +发动机热效率优化。 2）只能降低油耗，轻量化 /物理优化 +传动系统效率优化。 3）只能提升排放升级，尾气过滤技术。 详情如下表。 1） 燃料 改善 技术 则是从最根本解决油耗和排放的问题， 通过改变燃料的化学组成或燃料的种类来达到减油耗 /排放的目的 。混合动力汽 车通过车载电 池来控制车辆的辅助系统从而降低不必要的燃油浪费，电动车则更是用动力电池将燃油彻底取代，使得汽车实现行驶时零排放。 车型 年份 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020轻型汽油车第一类第二类轻型柴油车第一类第二类国 VI国 I 国 II国 III 国 IV国 V无控制要求国 I国 I国 I国 II国 II国 II国 III国 III国 III国 IV国 IV国 IV国 V国 V国 V无控制要求无控制要求无控制要求国 VI国 VI国 VI车型 年份 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021重型燃气车重型汽油车重型柴油车国 I 国 II 国 III无控制要求国 I 国 II 国 III 国 IV 国 V无控制要求国 I 国 II 国 III 国 IV无控制要求 国 V国 VI国 VI国 IVCh i n atable_page 汽车整车行业专题 research.stocke 6/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2） 发动机热效率优化技术 通过提升燃油在发动机燃烧室内燃烧的效率，例如各类燃油注 射技术可以 提高燃料和空气的混合均匀度使燃烧更加充分，降低未燃烧的燃料浪费，该类技术在降低油耗的同时也可以降低尾气排放量 。 代表性技术有： 缸内直喷 +气缸启停 +涡轮增压机 +车辆启停技术 等。 3） 传动系统 效率优化技术 则是通 过降低变速器等动力传导装置在使用过程中的能量浪费，使更多的燃料燃烧产生的能量能被用于驱使车辆行 驶，从而达到降低油耗的目的。该类技术理论上并不直接影响排放量。 代表性技术： 额外变速齿轮 +无级变速 CVT 等 。 4） 汽车轻量化 /物理优化 则是从车身和其零部件入手，在保证安全性能的同时减轻整车质量，并伴随着空气 动力学优化过的车身外形和里滚阻轮胎，降低了车辆行驶阻力从而降低油耗。目前 主流车企通过在车身和零部件上使用高强度钢和铝合金材料来实现轻量化，未来碳纤维及碳化硅材料也将会得到应用。 这一类技术仅能直接降低油耗，但无法直接影响汽车尾气的排放量 。 代表性技术： 车身及零部件轻量化 +低滚阻轮胎 +空气动力外形优化 。 5） 尾气 过滤 技术 通过在汽车尾气排放管加装可以过滤有害物质的装置来达到减排的目的，如颗粒过滤器可以有效过滤因燃油燃烧不完全而产生的碳颗粒。若 发动机热效率 没有 优化 的前提下，若只是增加尾气过滤技术大概率只能减少尾气排放 但没法做到降低汽车油耗，相反 由于其带来的额外重量反而会增加油耗 。 代表性技术： GPF 颗粒过滤器 +三元催化器 +废弃再循环 EGR等。 表 3：不同技术对降低油耗及污染物的作用 技术方向 细分技术 是否降低油耗（二氧化碳） 是否降低一氧化碳CO 是否降低氮氧化物 NOX 是否降低碳氢化合物 HC 是否降低颗粒物 PM 发动机热效率优化 缸内直喷 是 是 是 是 是 涡轮增压机 是 是 是 是 是 车辆启停技术 是 是 是 是 是 传动系统效率优化 额外变速齿轮 是 否 否 否 否 无级变速 CVT 等 是 否 否 否 否 轻量化 /物理优化 发动机小型化 是 是 是 是 是 车身及零部件轻量化 是 否 否 否 否 低滚阻轮胎 是 否 否 否 否 空气动力外形优化 是 否 否 否 否 尾气过滤装置 GPF 颗粒过滤器 否 否 否 否 是 三元催化器 否 是 是 是 否 废弃再循环 EGR 是 否 是 否 否 燃料技术 混合燃油（生物乙醇） 是 是 是 是 是 混合动力（如 48V） 是 是 是 是 是 电动 /燃料电池汽车 是 是 是 是 是 资料来源：现代汽车排放控制技 术，浙商证券研究所 table_page 汽车整车行业专题 research.stocke 7/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2. 欧美日油耗下降 复盘得出 2 条规律 第一，石油对外依赖程度的高低决定了一国新车百公里油耗下降的快慢。 日本石油对外依赖程度一直全球最高，也成为油耗控制最好的国家，百公里油耗从 6L下降到 5L只用了 3 年时间（ 2009-2012 年），当下 4.4L 附近。 2008年之前欧洲和美国石油对 外进口依赖程度水平相当，但之后欧洲持续上升但美国持续下降，导致了两者出现明显分化，欧洲用了 5年时间 2009-2014年百公里油耗从 6L下降至 5L，当下 4.8L附近，美国则一直 居高不下，当下 6.24L附近。第 二，油耗下降压力的大小决定了一国车企节油技术的领先性。 日系车企降低油耗最大法宝是【油电混合 +CVT 自动变速器 +VVT】，欧系是【柴油 机 +GDI+涡轮增压 +VVT+发动机启停】。美系是【自动变速器 +VVT+GDI】。综合节油技术上评估，日系车企好于欧系车企好于美系车企 。 2.1. 石油对外依赖程度的高低决定了一国新车 油耗下降的快慢 一国的石油对外进口依赖程度越高，则新车百公里 实际 油耗下降 越快 。 自 1980年以来日本石油对外依赖程度一直全球最高，也成为百公里油耗控制最好的国家，百公里油耗从 6L下降到 5L只用了 3年时间（ 2009-2012年），当下已经达到了 4.4L/百公里附近。 2008 年之前欧洲和美国石油对外进口依赖程度水平相当，但之后欧洲持续上升但美国持续下降，这导致了两者出现明显分化，欧洲用了 5年时间 2009-2014年百公里油耗从 6L下降至 5L，当下已经达到 4.8L/百公里附近，美国则一直居高不下，当下仍然在 6.24L/百公里附近。 中国 的石油对外依赖程度在 2000 年之后不断攀升， 2015 年超过欧洲仅次于日本，这也逼迫政府对新车百公里油耗下降 时间表提出了重要规划 ，试图用 2 年时间将百公里油耗从 6L 下降至 5L（ 2018-2020 年）。 （备注：该部分百公里油耗比较分析并不是在整备质量完全相 等前提下） 图 4： 石油对外依赖程度：日本 中国 欧洲 美国 图 5： 新车百公里油耗下降速度：日本 欧洲 /中国 美国 资料来源： ICCT， EUC， 浙商证券研究所 资料来源： NHTSA， ICCT， JAMA， 浙商证券研究所 根据日本 JAMA 官方公布数据 显示 ： 2008 年日本乘用车百公里油耗是 6.5L， 2009-2014 年进入了油耗快速下降的5 年， 2014年以来一直维持在 4.4L 附近，到 2020年日本政府提出目标是下降至 4.2L（ WLTP工况） 。 而从 marklines对日本国内车市数据显示： 日本乘用车市场一直以来是本土品牌主导的市场，美系 /德系车基本上难以撬动日本市场。因此，日本国内油耗下降推动力核心来自于日本政府及日本车企。 图 6： 日本乘用车 实际 油耗 目标变化 （单位： L/100km） 图 7： 日本国内汽车市场是日系车为主导 0%20%40%60%80%100%120%1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017美国石油 - 进口 / 消费 日本石油 - 进口 / 消费 中国 - 进口 / 消费 欧洲 - 进口消费3.004.005.006.007.008.009.002008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018欧洲 日本 美国 中国table_page 汽车整车行业专题 research.stocke 8/21 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源： JAMA， 浙商证券研究所 资料来源： marklines， 浙商证券研究所 根据 ICCT 及 EUC 官方公布数据 显示 ： 欧盟 2008年被公里油耗是 6.2L， 2009-2014 年也经 历了油耗快速下降的5年， 2014年以来一直维持在 4.8L附近，欧盟未来规划目标： 2020年达到 4.1L（ WLTP工况）， 2025年达到 3.5L（ WLTP工况）。 而从 marklines 对 欧盟 车市数据显示： 欧盟市场一直 以欧系品牌为主（占比一直稳定在 70%附近），其次是美系品牌和日系。 在 2008年之后欧洲油耗下降速度加快时，美系车占比从 16%逐步下降至 2017年 13%， 2018年随着通用退出欧洲市场导致份额急剧下降至 8%；日系车一直份额稳定在 12%附近。 因此，欧盟新车百公里油耗下降推动力核心是欧盟政府及欧系车企 ， 辅 助力量是日系及美系车企。 图 8： 欧盟乘用车 实际 油耗及未来目标（单位： L/100km） 图 9： 欧盟各系车销量占比历史数据 资料来源： ICCT， EUC， 浙商证券研究所 资料来源： marklines， 浙商证券研究所 根据 EPA 及 NHTSA 官方公布数据 显示 ： 美国百公里油耗 标准值（相当于政府制定的目标值） 2007-2010年之间维持在 8.5L， 2010-2012年经历了快速下降期， 2013-2017年稳步下降，当下油耗在 6.24L附近 。 而根据美国每年实际销售的新车油耗值一直是低于政府的目标 值，尤其是在 2007-2011 年期间 。这背后原因是和美国车市 的销量结构有关系。 不同于欧洲和日本，美国车市在 1960年及以前一直是美系三大巨头主导（占有率超过 90%），但是 1960-2008年这近 50 年期间，日系车市场逐步攀升至 40%附近，美系三大巨头下降至 50%附近。 因此，随着 低油耗的日系车占比提升，美国每年新车实际油耗也逐步下降且绝对水平低于政府目标值。 根据 EPA 统计数据显示：