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特斯拉发展之路:引领时代,砥砺前行(上篇)

原标题:特斯拉发展之路:引领时代,砥砺前行(上篇)

摘要

电动汽车有着比燃油车更老的历史,历经多次石油危机的刺激,各大车企均曾多次尝试电动车量产,但都纷纷折戟,而特斯拉作为一个没有汽车制造经验的企业,创立至今仅仅历经15年,就从一家小型初创电动汽车公司发展成为全球化车企,做到了通用等汽车龙头做不到事情。特斯拉是如何成功的?

本篇报告通过回顾特斯拉的发展历程,并对特斯拉发展过程中的关键节点进行了分析,希望对致力于开拓新兴市场的创新型制造类企业些许帮助我们认为特斯拉主要经历了开山之路、量产之路、产业化之路、大众化之路四个阶段,通过不断调整市场定位、构建产业链,并且利用资本的杠杆力量,助力腾飞。

新兴产业的发展离不开政策支持,美国产业补贴政策支持特斯拉走过发展初期瓶颈;在政策大方向的支持下,特斯拉市场定位精准,用超级跑车打开市场,占领电动车高性能的品牌认知,逐步下探渗透大众市场,走向规模生产获得盈利;创新实体体验中心销售模式,牢牢掌握用户数据、把握品牌控制权。

一个新兴产品的成功必须依靠产业链的力量共同作用,才能使颠覆加速,在极短的时间内汇聚最大限度的能量,将产业带上新高度。在整合产业链方面,特斯拉主要有三种模式:(1)采购、联合开发或收购:采用通用EV1车型奠定的现代电动车架构;利用其他企业长期积淀的优势助力,如电池使用松下的18650电池、电机与台湾富田联合研发;延伸至电池原材料领域,积极与各大锂矿公司合作开发锂矿、收购Maxwell,持续降低制造成本、提高性能。(2)开发核心技术构筑护城河:与松下联合研发的强大电芯以及自主研发的电池管理系统;自动驾驶芯片实现自主研发,掌握硬件核心技术;数以十亿公里计的路测数据大幅领先其他厂商,成为一大竞争优势。(3)开放技术专利权:促使更多的整车企业和零部件厂商进入特斯拉技术路线阵营,分摊技术开发成本。

自成立以来通过股权融资51.85亿美元,债权融资218.47亿美元。回顾特斯拉的融资历史我们发现(1)创始人魅力在融资过程中至关重要。马斯克不仅充当投资人,同时也凭借着超强的游说能力为特斯拉迎来了多笔融资款(2)战略投资人具有更强助推力。特斯拉凭借自身技术力量及影响力引入戴姆勒、丰田、松下等的战略投资数千万美元,更获得了松下的技术支持(3)上市为特斯拉提供了更多样的融资方式。上市后特斯拉充分把握融资时机与融资环境,选择合适的融资方式,降低融资成本。如特斯拉上市后使用可转债筹资总额接近200亿美元,2014年为了投资50亿美元建造电池厂通过可转换债券成功融资20亿美元,兑换溢价为42.5%,票面利率只有0.25%和1.25%。

风险提示:新能源行业补贴退坡;在华建厂面临政策风险;产量不及预期。

若想了解报告详细内容,请联系广证恒生新三板高端装备团队 于栋(微信号:YD20080820)

数据支持:李烨潼 汤歌

1. 特斯拉开创电动汽车新格局

1.1 从小型初创公司到全球新能源汽车领军者

2003年是电动汽车发展史上黑暗的一年,小布什上台后降低油价,撤销对新能源汽车的补贴,通用宣布召回全部已生产的电动汽车EV1,送到处理厂粉碎销毁。在这样的背景下,特斯拉逆流而上,从小型初创公司一路发展成为全球新能源汽车领军者。

作为全球最为知名的纯电动汽车企业,特斯拉位于美国加利福尼亚州硅谷,由马丁·艾伯哈德(Martin Eberhard)和马克·塔彭宁(Marc Tarpenning)共同创立。这二位创始人是上世纪末美国互联网创业大潮中的佼佼者,艾伯哈德是极有才华的工程师,并且有很强的社会责任感,他对地球变暖的现实忧心忡忡,一直想用新能源汽车替代燃烧汽油的汽车。二人于2003年7月1日创建了特斯拉公司,明确的目标就是研发电动汽车,而特斯拉这个名字是为了纪念伟大的发明家和电气工程师尼古拉·特斯拉。

2004年埃隆·马斯克(Elon Musk)进入公司并领导了A轮融资。马斯克对锂离子电池技术关注已久,最早看到了18650锂电池的潜力因而投资特斯拉,其钢铁般的意志和执行力也由此注入到特斯拉的企业文化中,最终成就了特斯拉的造车传奇史。

2010年6月,特斯拉在美国纳斯达克完成IPO上市,成为继1956年福特上市后第二家上市的美国车企。从创立至今仅仅历经15年,特斯拉便从一家由谷歌极客创建的小型初创电动汽车公司,发展成为了在全球各大主要汽车市场拥有销售服务网络和能源充电网络的全球化车企,产品甚至比肩传统豪华车品牌。2016年11月,特斯拉通过收购光伏租赁SolarCity公司22%股份进军太阳能储能领域,旨在打造新能源生态闭环,加速全世界向可持续的清洁能源转变。

2004年马斯克的加入成为特斯拉的重要转折点。马斯克在科技界被称为“鬼才”,以其天马行空的思维在现实中取得的诸多成就,所涉足的领域除了电动汽车以外还包括互联网和私营航天事业。自大学以来马斯克就梦想着将电动汽车推广给普通大众,他有着非常清楚的“自上而下”的推广策略——通过豪华电动汽车打开市场、提高公众认知,再快速向下渗透至大众主流车型。在加入特斯拉后,马斯克迅速将想法转化为了行动。他积极参与特斯拉跑车设计的每个细节,前卫的设计理念从车身到电子控制系统彻底的灌输到了特斯拉跑车的每个部分,他的想象力、创造力带领特斯拉产品设计更加前卫。

1.2 从电动汽车到新能源生态布局

能源业务与汽车业务是特斯拉并驾齐驱的两架马车。秉承公司使命“加速世界向可持续能源的转变”,特斯拉业务已经远远超过电动车制造范畴,是一家非传统意义上的汽车制造企业。特斯拉积极布局能源事业,推进一站式闭环可持续能源解决方案,致力于打造发电、存储、充电、用电的全生态系统,通过“太阳能发电+储能”产品解决电动汽车“将分散式尾气排放转化为发电厂的集中式排放”问题。企业目前在电动汽车制造、能源服务、电池制造等方面都有所建树,未来将在无人驾驶、汽车共享领域继续发展。

在总体战略布局上,特斯拉发展主要分为两个阶段,以“汽车”与“能源”为主线构造其商业版图,两线相辅相成,推动特斯拉实现其“加速世界向可持续能源的转变”的企业使命。

第一阶段,特斯拉首先打造从小众到大众的车型、并以太阳能电力为终点。2006年,埃隆·马斯克(Elon Musk)发布了特斯拉“宏伟秘密计划”四部曲,依次是生产小量而昂贵的电动跑车、适量价格适中的车型、量产价格亲民的车型以及提供太阳能电力。基本上的逻辑是从高端切入,树立品牌形象,寻找对价格不敏感的种子用户,并通过销售收入和后续的融资加大生产规模,进行价格下探和放量。

第二阶段,特斯拉吹响“光伏发电+能源存储”号角,进入2.0时代。2016年7月21日,特斯拉蓝图第二篇章发布,内含整合能源再生与储存、丰富产品线、自动驾驶和汽车共享四大方向。首先是,开发太阳能光伏产品,并且和电池存储系统无缝整合、优化太阳能光伏系统;其次是拓展电动车的产品线,使之覆盖到所有的主流细分市场;第三是通过海量车队的深度学习完善自动驾驶技术,使之安全性10倍于手动驾驶;最后就是打造汽车共享模式、让车辆闲置的时候能替车主赚钱。

特斯拉致力于在能源及汽车双产业链上的垂直整合。在能源产业链方面,从上游的发电、到中游的储能、再到下游的消费,特斯拉目前先通过完善太阳能的光伏发电系统,保证整体的转化效率和成本,同时保证与储能系统powerwall和powerpack的协同整合,夯实了上游和中游的连接。在汽车产业链方面,特斯拉致力于:(1)拓宽产品品类,提高电池的出货规模,降低成本,丰富应用场景,丰盈大数据;(2)完善自动驾驶,提升用户体验、降低安全事故,并为后续的汽车共享提供基础支撑;(3)开发汽车共享作为汽车产业链下游的服务延伸,形成服务闭环,形成入口效应。

接下来我们对特斯拉发展过程中的关键节点进行分析,每个节点我们重点分析了在这个节点特斯拉要解决的问题,从解决问题所需的资金来源、资金用途、最终达到的效果三方面进行论述。本篇报告旨在回顾并梳理特斯拉发展历程,为企业进入新兴行业提供经验借鉴。

2. 开山之作:Roadster“借壳上市”

2.1 股权融资开启创业之路、经济危机下夹缝生存

自2004年特斯拉通过A轮融资筹集750万美元资金、马斯克领投630万美元后,马斯克持续不断地将个人财富投入特斯拉的发展当中,可以说特斯拉的未来与马斯克个人财富紧密联系在一起。截至2009年1月,马斯克已累计出资7000万美元。

但是,在首款车型Roadster从研发到生产的过程中依然屡屡面临资金问题。在研发支出方面,Roadster的开发历经三年,原先预计2500万美元的开发成本,到2008年已经耗尽了1.4亿美元的资金。特别是在2007年3月马斯克SpaceX的“猎鹰1号”发射第二次失败,两线作战的马斯克开始面临严峻的资金短缺,到2007年底特斯拉的钱基本上烧完了,为了筹集资金马斯克甚至变卖了自己的跑车和私人财产。2008年美国爆发了次贷危机更是雪上加霜,不仅特斯拉岌岌可危,连通用、福特和克莱斯勒等老牌汽车商都自身难保,所有企业都资金紧张,很难再筹集资金了。在2008年经济衰退的冲击下,特斯拉面临生死考验,就在特斯拉将要破产几个小时前,马斯克安排了一项4000万美元的债务交易。

在特斯拉整个发展初期,技术产品前景不明朗,可抵押资产少,股权融资成为主要的方式。面临资金窘境,特斯拉凭借自身的技术优势和发展前景吸引资本、获得多轮融资。特斯拉进行了四轮股权融资,其中马斯克在其中扮演重要角色,参与领投并积极游说引入投资,特斯拉共计融入超过6000万美元;同时通过发行可转优先股、可转换债券累计获得1亿美元。

2.2 Roadster“借壳上市”、电池研发是关键

2003年由于行业不景气,特斯拉用最小的代价获得了通用合作伙伴AC propulsion的核心技术,而当今所有主流厂商的电动车技术,与之都是一代或二代的继承关系。特斯拉的第一款产品Roadster其实就是用传承自通用的技术,并改装了英国产的莲花Elise跑车。

特斯拉花了约五年时间的打磨,才把Roadster推出上市。在这期间,主要时间和金钱花在了研发上。首先是改装现车:Roadster的第一辆原型车是用路特斯Elise改装的,利用Elise现成的底盘和车身结构,把电池和电动机装进Elise车内,并对外形也进行了重新设计,特斯拉先是造出两辆工程样车EP1和EP2,因而从Roadster外形上还可以看出Elise的影子。

其次是电池的研发:限制电动车发展的主要障碍在于电池技术,而电池的散热和安全性成为最大的挑战。通用EV1电动车加速平稳,驾驭舒适,依靠的是简陋的模拟信号控制系统加上铅酸电池,而特斯拉团队改用数字控制系统,更精确、更快速、可靠性非常高。促使创始人们有信心做特斯拉的另一个原因,是锂电池的出现。同等体积和重量下,锂电池可以存储更多电能。但它的致命缺陷是不稳定,容易燃烧。为了找到最合适的锂电池,马克和首席技术官斯特劳贝尔测试了市面上300种品质较好的电池,最后发现松下的一款产品稳定性最好,最终的解决方案是将69个小电池并联封装成一个电池砖,9个电池砖串联成一个电池片,11个电池片并联成一个电池系统,总共需要6831块电池,而这一电池解决方案是通过DOE (design of experiment)完成的,即选取所有可能的数字组合分别做试验,近7000个电池意味着无穷无尽的DOE,由此特斯拉整整做了一年的时间。特斯拉电动车引以为傲的续航能力正是来自由七千多颗电池组成的电池包,即使短路也不会着火,个别电池损坏不会影响其他。特斯拉电动车另一主要竞争力来源于其强大的电池管理系统。该系统解决了充放电一致性和热控制难题,综合了能源密度和成本的双重优势,是对动力电池的应用方面进行的颠覆性创新。其电池管理系统包括18650镍钴铝单体电池、性能卓越的电池能量管理系统、快速充电系统及电池温度冷却系统。超长的电池续航、先进的中控、便捷的充电是特斯拉领先于其他电动汽车企业的重要技术创新领域。

整个汽车研发花费特斯拉1.4亿美元,远远超过了2004年商业计划书预估的2500万美元。从财务数据上看,特斯拉在建立初期的支出以经营支出为主,资本性支出如固定资产投资等相对较少,而经营支出中以产品研发支出为主,从2005年至2008年研发支出一路走高,2007年当年研发费用已达6275万美元,累计已超过1亿美元。直到2008年特斯拉首款车型Roadster量产上市,才开始现金回笼,产生收入1400余万美元。大额持续的研发支出、创立之初无任何可实现收入、以及未知的市场认可,都使得特斯拉的发展之路成为一场巨大的博弈。

2007年成为Roadster车型发展的关键年,二级变速箱设计可靠性出现问题,一直无法通过测试,经营活动净支出暴涨至5300万美元,特斯拉现金见底,Roadster亏本出售。为了达到电动车的高性能加速,由于异步电机在低转速的情况下功率输出效率较低会影响性能,因此使用二级变速箱成为了自然的选择。但是在高压高功率电控系统和变速箱之间的系统研发世界上并无先例可循,而特斯拉当时选取的材料在功率控制的精度和时间响应上都不太适用于二级变速,使得汽车多次都无法通过测试。当时公司管理层本应快速作出决定让产品通过生产标准,但是CEO马丁进入了反复试验的死循环,导致现金不足以支持交通部的认证测试和生产投资,该年度经营支出高达5300万美元,现金急速见底,生产遥遥无期,无奈之下公司只好进入下一轮融资。

2008年当特斯拉以为永远无法做出真正通过认证的电动车时,硅谷老前辈摩尔的摩尔定律拯救特斯拉:2008年晶体管IGBT发展进入高速期,作为大功率变电控制的核心零件,它借助半导体制造工艺得到改进,大幅提升电动机效率,特斯拉如获至宝,迅速购入了这项技术,更小更快更高效耐用的产品彻底把Tesla推上了一个技术高峰。但是,2008年6月第一辆Roadster发售,原计划成本7万美金、售价10万美金,由于变速箱的改进,成本飙升到12万、售价变成11万,2008年全年销售毛利率为-7.74%。特斯拉面临卖车亏本、200余名员工每天工资不断消耗、继续融资无人愿意接盘的困境。

从交货时间来看,Roadster由于各种问题也是一拖再拖。按计划第一批Roadster用户的交货时间是2006年底,但在实际量产过程中遇到的各种问题使得从技术到资金甚至一些设计都推倒重来。交货先是延期到2007年中,后来再次推迟,正式量产一直拖到了2008年,比预期晚了一年多。在2008-2012年期间,特斯拉共卖了2450辆Roadster,先后推出了Roadster1.5、Roadster2.0和Roadster2.5车型,Sport车型是所有Roadster车型中最快的,0-96公里/小时加速仅需3.7秒。虽然困难重重,马斯克最终兑现了自己的承诺,最为难得的是,这是在美国汽车制造业危机和全球金融危机的大环境下实现的。

2.3 Roadster产品性能开创电动汽车新格局

特斯拉第一代Roadster以路特斯Elise为蓝本打造,由路特斯提供车身设计以及底盘研发,而特斯拉则负责把电池组、电动机、变速器和PEM(功率电子模块)等动力系统搭载上去。

作为一辆纯电动超级跑车,Roadster 将空气动力工程的优势发挥到极致——在性能和效率方面树立行业典范。作为特斯拉的首款车型,在上市之初便引起轰动。玻璃车顶质量轻便、拆卸简单的玻璃车顶可以收纳在后备箱中,随时体验敞篷式驾驶,百公里加速度3.7秒,最高时速200公里,一次充电续航里程350公里。在特斯拉电动车刚推出时,日产聆风和福特沃兰达等都是续航里程在150公里以下的短距离车型,无法与传统汽车的续航里程相比较,但特斯拉的产品做到了超过400公里,已经接近传统车的使用习惯,实用性更强,能满足长途旅程的需求;与比亚迪e6相比,特斯拉Roadster采用笔记本电脑中使用的圆柱形18650型号电池,每一个特斯拉电池板都是由将近7000个电池组合而成,该类电池在质量、耐用性、稳定性和可靠性早已得到验证,使得特斯拉电池储能容量更大,体型更轻便、设计感更为前卫时尚。作为全球第一辆量产电动车,Roadster1让人类认识到电动车也可以达到燃油汽车的水平,刷新人们对电动汽车的认知。

但是,早期特斯拉Roadster汽车有严重的安全问题。尽管通过了所有监管要求,但由于Roadster为手工制造,制造过程中有产生部分问题,使得该款车在第二档上容易卡壳、会经常出故障,因而其安全性被大打折扣。由于特斯拉首款车型底盘数量受限及安全性的问题,因而特斯拉自主研发车身底盘成为当务之急,由此从2008年起开始研发第二款车型Model S。

3. 量产之路:经济危机中特斯拉迎来生机

3.1 技术政策力量解资金难题、特斯拉迎上市

如果说特斯拉Roadster还是“借壳上市”的话,那么特斯拉Model S则是一辆全新设计的纯电动跑车,从零开始进行研发和设计。2009年3月特斯拉就正式对外公布了Model S,但是量产Model-S面临巨大的资金障碍,Model S很可能因为产能问题无法及时上市。

自2006年至2008年特斯拉现金余额大幅减少,同时运营资本逐步转负、公司运营压力增加。与此同时,公司却也持续快速烧钱,但是特斯拉并没有足够的信用额度去找商业银行贷款。在2008年经济衰退的冲击下,特斯拉面临生死考验,就在特斯拉将要破产几个小时前,马斯克安排了一项4000万美元的债务交易才解决了破产危机。

2008年特斯拉刚刚从破产的边缘挣扎出来,但一些看似偶然实则必然的事件拯救了特斯拉。2009年1月,特斯拉参加了北美底特律车展,这是全球金融危机后一次冷清的车展,许多汽车厂商都缺席,特斯拉也仅仅展出了Roadster车型和纯电动动力系统。但特斯拉的产品引起了戴姆勒的注意,他们先是预定了4000套特斯拉的电池系统。到2009年,马斯克凭借超强的技术能力,用时8周将一辆戴姆勒Smart Car改装成电动车,这其中包括对底盘、电池、电动机和所有控制系统全部重新设计,由此打动了戴姆勒主席,并决定对特斯拉投资5000万美元收购特斯拉10%的股份、并且开始签订Smart Car核心部件的销售订单,与特斯拉建立了战略合作关系。之后特斯拉还与丰田、奔驰等进行合作,为这些老牌车企提供电动动力总成方案,一方面为特斯拉创收、缓解现金流问题,另一方面能与主流车企合作是对特斯拉这一新兴车企技术的肯定,大大提高了特斯拉的市场地位,促使它完成从科技公司到汽车制造商的转变。然而,资金到位后,公司虽然挺过了难关,其核心产品特斯拉Model S仍然面临着成本过大而难以向市场推广的困境。这笔钱很快就用完了,不久公司创始人艾伯哈德也离开了公司,这让外界开始猜测特斯拉的命运是否就此终结。

戴姆勒的这笔资金缓解了Model S的燃眉之急,也让美国能源部认识到特斯拉这家企业的重要性。在特斯拉再次面临资金缺口时,美国联邦和加州政府为特斯拉提供低息贷款帮助度过难关。2008年底,奥巴马与当时的美国能源部长朱棣文参观了特斯拉工厂,对马斯克的理念非常认可,特斯拉因此拿到了能源部4.65亿美元的低息贷款,此时特斯拉才实现量产,将生存的前景牢牢掌控。无疑这4.65亿美元低息贷款起到了雪中送炭的作用,该笔贷款于2009年6月到位,用于Model S的生产、工程建设等,与此同时特斯拉开始接受Model S客户的定金,Model S量产的资金问题解决。事实上,这一贷款来自2007年推出的先进技术车辆生产贷款计划(ATVM),旨在扶持新的发动机技术,鼓励新能源技术的发展。至此特斯拉的财务状况已经稳定下来。

2010年6月29日,特斯拉成功登陆纳斯达克交易所上市交易,发行价是每股17美元,发行日当天股票就涨了超过40%,公开发行筹集资金1.89亿美元。至此,特斯拉成为继1956年福特汽车公司以来第一家在美国上市的汽车公司。与此同时,特斯拉还分别向Toyata、Panasonic定向增发普通股5000万美元和3000万美元,合计8000万美元。至此,ModelS量产的资金问题已基本解决。

3.2 从零设计Model S、低价收购厂房实现量产

首款车型Roadster最大的问题在于车身、底盘非特斯拉所有、由外部供应,特斯拉与路特斯之间签署了底盘与车身的供应协议,该供应协议规定了路特斯仅向特斯拉提供不超过2500套底盘与车身,使得特斯拉受限于车身数量,同时安全性能上无法由特斯拉自己把控。早在2007年,当马斯克还在为Roadster忙得焦头烂额的时候,他已经开始筹划特斯拉的下一个产品Model S。如果说特斯拉Roadster还是“借壳上市”的话,那么特斯拉Model S则是一辆全新设计的纯电动跑车,从零开始进行研发和设计。

特斯拉首先解决的是新款车型的外形设计问题。Roadster的第一辆原型车是用路特斯Elise改装的,外形上可以看出Elise的影子。马斯克认为新的产品应该是一辆优雅的4门豪华轿车,可以带上全家人旅行,还要有阿斯顿·马丁车型一样漂亮的外观。为此,特斯拉曾委托著名的汽车设计师亨利·菲斯克为Model S进行外观设计,但一切进行的并不顺利,后来甚至还闹上了法庭。让Model S设计出现转机的人物是设计师弗朗茨·冯·霍兹豪森。他以极高的效率完成了Model S的外观设计,在他入职半年后,2009年3月,特斯拉正式对外公布了Model S,速度快得不可思议。在Model S的设计上,马斯克也给出了许多具体的建议,比如大面积的触摸屏、铝制车身设计,这些细节都是马斯克坚持的、不能妥协且必须无条件执行,而更大的挑战是如何把这些炫酷的设计量产。

其次,特斯拉将融入的资金用于自主研发底盘结构中。特斯拉Model S的底盘结构共分为三部分:电池组、电机、四驱。在电池方面,特斯拉的电池是特斯拉的核心专利技术之一,特斯拉一共拥有249项专利,其中有104项是跟电池有关的。与很多采用几个大的电池单元成电池组的布局不同,特斯拉采用的是与笔记本一样的电池。整台Model S的整备质量为2.1吨,其中电池组的重量就占了0.6吨。作为一辆D级豪华车,特斯拉Model S并没有超重在很大程度上得益于Model S的全铝车身。由于电池组横贯于位于车辆底部,这使得Model S的重心得以降低,平衡了配重,从而提升了操控性。根据官方数据,Model S的前后配重比为48:52。在电机方面,特斯拉Model S采用的是由特斯拉与台湾富田公司共同研发与制造的三相交流感应电机。特斯拉汽车之所以叫做特斯拉,就是因为他们采用了由物理学家尼古拉•特斯拉发明的感应电机。所以,电动机是特斯拉的心脏,也是这家公司核心精神的体现。与这台感应电机搭配的是一个电流逆变器,它将电池组的直流电转换为交流电,输入到感应电机中;而感应电机的动力则通过一个9.73:1的固定齿比变速箱,将动力创送至轮端。此外,与上述驱动机构搭配的还有一个差速器。电池、电机、逆变器,以及固定齿比的变速箱,构成了特斯拉Model S的动力总成。在驱动方面,Model S是一款后置后驱的车型,电动化使得其四驱系统相对简单,同时因为电动单元的加入让车辆可以同时拥有两个动力来源,而这两个来源可以分别被安置在车辆的前后桥来驱动前后轮。特斯拉自主研发的底盘结构也为后来的车系奠定了基础。

当资金、产品技术与设计条件到位后,特斯拉万事俱备、只欠一家可为Model S量产的工厂。此时,美国的金融危机在给汽车工业制造灾难的同时,也给特斯拉带来了千载难逢的机遇。硅谷的旁边弗里蒙特有一家通用汽车和丰田汽车联合建立的汽车工厂New United Motor Manufacturing Inc,该工厂一直生产雪佛兰和丰田的经济型车型。2008年经济危机后,通用汽车陷入了破产保护的泥潭,2009年通用汽车退出了工厂经营,2010年4月丰田宣布工厂停产。随后特斯拉就工厂的转让和丰田汽车进行了沟通,交易结果相当理想:特斯拉仅以4200万美元就收购大部分工厂,而事实上这家工厂曾价值10亿美金,丰田汽车又拿出5000万美元购买了特斯拉2.5%的股份,同时双方还宣布建立战略合作。对特斯拉而言,相当于以“白菜价”获得了全美生产制造最顶尖、生产效率最高的汽车制造工厂。在2010至2012年期间,特斯拉投入近5亿美元理顺生产制造和供应链,对特斯拉工厂和Model S的相关制造设备进行了投资,用于安装设备、完善供应链和制造流程,实现大批量生产,同时保持高质量标准。

3.3 Model S 双电机四驱结构提升性能

Model S是全球第一辆全新研发的量产高级纯电动轿车,拥有独一无二的底盘、车身、发动机以及能量储备系统,拥有超过500公里的超长续航里程,这代表着当时全球量产电动汽车的最高续航水平。Model S电机瞬间输出最大扭矩,其中Model S P85D百公里加速仅需3.4秒,是当时世界上加速最快的量产四门轿车。

Model S最大的亮点在于其双电机四驱系统。作为一款纯电动车,特斯拉摆脱了燃油发动机、传统变速箱的束缚,实现四驱模式变得更加简单,同时因为电动单元的加入,让车辆可以同时拥有两个动力来源。而这两个来源,可以分别被安置在车辆的前后桥,来驱动前后轮。与传统汽车装配四驱结构导致油耗升高不同,电动汽车实现四驱后,续航反而会提升。根据特斯拉官方的数据,全时四驱版的Model S 85D,能够比两驱版本多出5英里的续航,原因是在于大功率感应电机,虽然在起步时就能爆发最大扭矩,但当达到较高转速时,扭矩就会大幅降低。而双电机结构可以优化功率输出,相互配合提高能量的利用效率,与此同时,采用主电机+辅助电机的组合,辅助电机被设计为拥有较为平缓的扭矩曲线,虽然峰值很低,但不会因为转速的增加而出现剧烈的变化。这样,在主电机达到高转速出现扭矩下降时,辅助电机就可以补充一部分扭矩,使车辆后半段的加速也保持有力的状态。简而言之,双电机结构不仅优化了电机效率,还实现了四驱,是最完美的方案。

在Model S上市后,销量迅速扩张,广大用户面临充电难问题。因而,特斯拉下一步开始布局全球充电网络,完善基础设施,致力于提高用户体验,进一步扩大市场。

4. 产业化之路:补充电动汽车产业链、形成能源网络

4.1 迎首次季度盈利、财务状况改善

如果说Roadster是炫技,那么Model S就是特斯拉正式朝着乘用车商业化迈进的第一款代表车型。这一车型于2010年美国底特律车展展出,2012年在美国完成了首批交付,并于2014年进入了中国市场。2012年正值新旧产品交替之年,Roadster的产销量受限于特斯拉与路特斯之间签订的底盘与车身的供应协议(2500套底盘和车身),而由于提前的产能布局,并且特斯拉自主研制底盘和车身、打破供应限制,Model S产量迅速提升,更好地满足市场需求。

Model S上市后,带动特斯拉汽车销量及收入节节攀升。其中,2013年第一季度历史性地首次实现季度盈利1120万美元。同时,2012年第4季度及2013年第1季度连续两季营业收入均实现上市以来的高速增长,季度主营业务收入分别为3.06亿美元、5.62亿美元,环比增长512%、83%。财报发布后特斯拉汽车股价当日暴涨19%,5月单月内特斯拉股价涨了近80%,市值突破100亿美元,是特斯拉的里程碑时刻。由于特斯拉采取车主预付款的形式,因而2013年经营现金流转正,资金压力稍微减弱。

收入及利润大幅增长除了由Model S汽车销量推动之外,零排放积分机制成主要推手。2013年首季收入及利润的增长还源于该季度出售了价值6790万美元的ZEV(Zero-Emission Vehicle Credit,简称ZEV-credit)、相当于总收入的12%。2013年第一季度当季盈利1120万美元,若没有零排放积分营收,特斯拉当季会亏损5300万美元,相当于当季每出售一辆车亏损1万美元。为了大幅削减汽车尾气排放总量,1994年加州政府推出了零排放积分机制。2012年特斯拉通过销售零排放积分收获4050万美元,即每辆车约1.39万美元。2013年特斯拉销售了650.2个排放积分,从中获利2.5亿美元。

有所改善的财务状况支持特斯拉的进一步发展扩张,但是投资活动的支出远大于经营活动的流入,从财务数据上看,从2013年的投资净支出2.5亿美元、到2014年的近10亿美元、到2015年超过16亿美元,而事实上,进入2014年后,特斯拉的经营现金流再次转负,迫切需要融资解决资金问题。从融资结构来看,该阶段特斯拉大量资金是通过债务融资特别是可转债进行的。

4.2 超级工厂补足电池产能短板

2014年,插电式电动汽车占据了美国汽车销售总量的约1.5%。虽然这一比例依旧不高,但是市场份额的增加值已经超出了预期。按照这一趋势,插电式电动汽车将会在21世纪末成为市场主角,超越燃油汽车,而特斯拉Model S和Model X电动汽车正是这一门类中的佼佼者。特斯拉CEO马斯克早已意识到制约特斯拉电动汽车发展的因素包括锂电池生产的瓶颈、充电站数量、行驶里程、充电时间以及成本等同时在增长。因而,特斯拉必须在这一关键节点选择建造一座年产量可供50万辆电动汽车使用的电池工厂Gigafactory。

特斯拉自建电池工厂、在电池板块的布局是电动车产业链自身的完整性补充。特斯拉在成立之初仅仅拥有电池管理系统技术和整车设计技术,对电池系统及其上游供应链的控制能力不强,后来通过和松下的合作,从产品采购到资本战略的深度合作,基本上帮助特斯拉补足了电池板块上的短板。由此,特斯拉在产线的布局、设备的选型、流程的优化控制等方面都有了深入的参与,基本上补足了电池这一关键的产业链环节。

2014年6月,特斯拉在内华达州里诺市外建造Tesla Gigafactory(“超级工厂”),并于2016年7月底正式开业。特斯拉与松下达成协议,松下将投资用于制造生产设备和供应电池,特斯拉提供土地、建筑物和公用事业、投资电池模块和包装生产的生产设备,负责整体管理。Gigafactory 1超级工厂主要负责特斯拉汽车、储能服务器的电池单体及电池组的制造,旨在提高锂电池产量和降低电池成本,从而实现较低成本下的更高产量。该工厂采用分阶段建设投产,截至2017年底总投入超过37亿美元并持续增加,当前整体建筑结构占地超过18万平方米,多层作业区面积超过46万平方米,已建成面积仍不足整体的30%。根据财报显示,特斯拉2018年上半年向Gigafactory 1超级工厂增加4.024亿美元投入,多数资金都用于扩大产能,工厂的实际结构未发生变化。

目前Gigafactory 1超级工厂生产的产品包括Model 3电池、特斯拉汽车的动力传动系统、以及两款太阳能蓄电池Powerwall和Powerpack。其中日本松下公司负责制作电池的电芯,特斯拉负责进一步组装电池模块和电池包,最后再由轨道电车将电池成品运送出去,由此形成闭合一体化供应链。特斯拉表示,到2020年,Gigafactory 1将使锂电池年产能提升至50GWh,其中1/3(约15Gwh)用于Powerwall和 Powerpack储能电池,2/3(约35Gwh)用于动力电池,预计可满足50万辆特斯拉电动车。2018年年中,Gigafactory 1一期的电池年产值约为20GWh,已成为全球高产电池工厂,电池产能远超于其他市场产能总和。

4.3 从车用能源到家用、商用能源

特斯拉的“能源”与“汽车”板块一直相辅相成,总的来说,特斯拉在早期便通过solarcity打造超级充电站、提供车用能源的补充,后期通过并购solarcity补足了上游能源的供给板块,通过powerwall和powerpack两款产品将产业链拓展到了家用能源和商业和共用基础设施。

4.3.1 布局全球充电网络

充电桩的数量决定了电动汽车的使用范围,从而在根本上影响愿意购买电动汽车的用户数量。对于车主而言,新能源汽车充电的便捷性问题是考虑的主要因素之一,只有具备充足的充电基础设施,车主用起来才无后顾之忧,因而特斯拉在2012年开始大力推动充电网络的建设,致力于建设一个480伏的快速充电站网络,充电桩是一种特有的直流(DC)技术,可提供高达120千瓦的功率,从而在大约75分钟内完全充电。截至2018年12月全球共有1,375个快充站、11,414台充电桩。

特斯拉在充电站布局方面表现出了非常高的战略水平,特斯拉选择自行规划建设充电网络,一方面能够更加的合理高效、与自身发展步伐路径相匹配;另一方面,特斯拉能够在此过程中打造独一无二的产品力,提供闭环式的用户体验,为品牌提供足够的产品个性,也可以作为品牌的能力来进行宣传,在整体上与自己在产品规划、客群定位、技术投入方面的路线也有很好匹配。若采用分散式的建设模式,搭其他品牌、第三方充电站运营机构和政府的便车,很容易出现充电桩布局冲突等不合理问题、从而造成浪费和服务质量不达标,降低了用户体验。

2014年特斯拉启动“目的地充电”项目,通过向酒店、餐厅、购物中心、度假村等地方提供充电桩,以提供现场车辆充电,功率是典型充电地点的两倍,致力于推动充电设施的进一步普及。该项目采取与合作伙伴的合作的形式,一般由合作伙伴提供充电场地和进行日常维护,特斯拉提供充电设备,借助停车场已有的线路布局充电桩。消费者缴纳了正常的停车费用后,可享受免费的充电服务。2014年6月,特斯拉与银泰集团共同宣布,合作启动中国的“目的地充电”项目,而除了与银泰集团合作,特斯拉也即将与SOHO中国签约,特斯拉还通过多种形式寻找在华快速发展的战略合作伙伴。2016年4月,特斯拉推出欧洲目的地充电,随后将增加150个地点和更多地点。

截至2015年特斯拉目前已建设超过100座超级充电站,而在中国已经建成除美国之外全世界最大的特斯拉车主公用充电网络,包括覆盖全国46个城市的320个超级充电桩和超过百余座城市的1600多个目的地充电桩。2015年特斯拉中国宣布,位于江西南昌和安徽合肥的超级充电站正式落成,与此同时,多条区域连接线路也已经开通,这意味着特斯拉在中国继去年京沪两地的超充线路开通后,今年已成功将此线路分别延伸至东北及广东,实现了南北大贯通,车主可以完全依靠超充补充能量,从深圳开往哈尔滨。特斯拉似乎要在中国撒下一片“充电桩网”,加大密度实现区域内的超级充电无死角,最主要满足城际之间长途的需求,包括京津冀地区、长三角地区和珠三角地区,并打通区域连接线,如华南到华东、华南到华中、华南到华西等区域连接线。

4.3.2 拓展能源产业链

能源市场前景广阔,是特斯拉产品线覆盖能源的生产、储存和使用全周期的重要原因。储能产品是电动车产业链的一部分、属于巨大的蓝海市场。 随着电动汽车的普及,太阳能发电板和储能产品与充电网络的属性一致,都是电动车产业链的一部分。据数据统计,世界上每年大约会售出1亿辆新车,全球汽车保有量大约为20亿辆,预计到2020年电动车的保有量将达到100万辆,按照单车电池组平均70 kWh计算,为它们充一次电需要整整70 GWh 的能量。与此同时,随着全球范围内社会生产力的发展,其他领域的用电需求也在持续增长,全球能源网络会产生愈演愈烈的供电缺口。据国际能源署的预测,到2022 年200 kW - 350 kW 的快充开始普及,电动车保有量达到1300万辆,全球能源网络将出现更加严峻的供求失衡。

秉承公司使命“加速世界向可持续能源的转变”,积极布局能源事业,推进一站式闭环可持续能源解决方案。特斯拉一直致力于通过“太阳能发电+储能”产品解决电动汽车“将分散式尾气排放转化为发电厂的集中式排放”问题,加速世界向可持续能源的转变。对于特斯拉来说,能源业务与汽车业务是并驾齐驱的两架马车,能源业务是实现特斯拉使命的绝对核心。如今特斯拉拥有家庭储能产品Powerwall、商业及公用事业储能产品Powerpack、家用太阳能产品SolarRoof、商业及公用事业太阳能产品可再生微电网等一系列的产品组合。在完成对Solarcity的收购后,特斯拉宣布引入松下的投资、大规模扩建 Solarcity位于纽约布法罗的工厂,并将之更名为Gigafactory 2。

2016年11月,特斯拉以约28亿美元的报价收购了SolarCity,随后对其进行了脱胎换骨的改造,包括发布了面向C端的产品太阳能屋顶(Solar Roof)、裁掉了低效的销售组织以及接手了这个工厂,特斯拉将工厂命名为Gigafactory 2,还为该工厂引入了特斯拉动力电池合作伙伴松下的投资和光伏电池技术,并拿到了纽约州政府以提供1500个工作岗位为条件的7.5亿美元贷款。

2017年9月,Gigafactory 2超级工厂正式量产太阳能电池板。太阳能电池模块和特斯拉太阳能屋顶瓦片使用的是由特斯拉特种玻璃Tesla Glass、SolarCity的Zep和Silevo(模块和连接)开发的技术,以及松下为电池单体和制造开发的技术,相较于传统的太阳能屋顶设备,特斯拉的太阳能屋顶成本要低10%到15%。对于该工厂的产能规划,特斯拉希望到2019年就实现1GW的产能,随后继续增长至2GW/年,Gigafactory 2也将成为全美最大的太阳能发电板制造工厂。根据特斯拉原来的计划,Gigafactory 2现在应该已经开始进入大规模投产阶段,然而目前,Gigafactory 2内部只有一条生产流水线,并且还是未实现自动化生产的流水线,周产能只有每周订单数量的3/5。Gigafactory 2最关键的生产问题在于太阳能面板压制过程的精确控制,在早期特斯拉Solar Roof的良品率相当低,超过7成的面板都是不合格的,而特斯拉称该问题已经在2018年第二季度得到了解决,良品率也已经超过了90%,随之而来的还有Solar Roof订单量的飙升。

特斯拉转型成为全球垂直整合的能源公司。本次收购使得特斯拉转型成为一家垂直整合的能源公司,为住宅和商业客户提供太阳能系统,提供包括出售零排放电动汽车和屋顶太阳能电池板、Powerwall能源墙等端到端的清洁能源产品,形成“特斯拉汽车+特斯拉的太阳能屋顶+特斯拉充电设备”的模式。由于能源业务拓展, 收购后SolarCity的经营业绩并入特斯拉的报表中,2016年第三季度营收为22.98亿美元,比去年同期的9.37亿美元大幅增长145%,净利润为2200万美元,相比之下去年同期的净亏损为2.30亿美元,实现成立以来第二次盈利,从而推动其盘后股价大幅上涨近5%。

Powerwall 和 Powerpack打下坚实基础,储能业务收入增长迅速。自从Powerwall 和 Powerpack推出,特斯拉在设备实用方面已取得不少进展。基于Powerpack 技术的大型太阳能发电厂已经开始为夏威夷的考艾岛提供电力;洛杉矶市政府则使用特斯拉建于南加州的一个 80MWh 规模的电网为 15,000 个家庭供电。2016年第四季度,特斯拉储能产品正式上线对外销售;2017年储能产品销量稳步上升,到第四季度储能业务创收超过11亿美元,占当季应收近10%。

特斯拉全球最大锂离子电池系统百日内如期完工、创造纪录。2017年3月,特斯拉启动计划——100天内在南澳大利亚地区安装总价值约为 2500 万美元的电池存能系统,并承诺若完不成就免费,这使得马斯克成功打败 91 个竞争对手,成功揽下南澳储能系统项目。特斯拉联合法国知名的可再生能源公司Neoen一起推进该项目。根据规划,特斯拉将会在Neoen公司的Hornsdale风力发电场附近安装储能系统,总装机容量预计为 129 兆瓦时,是全球目前已建成最大锂电池储能系统装机容量的3倍。两家公司的发电系统将互相配合以保证该地区的新能源电力供应更加稳定。整个储能系统将会于2017年12月完成,可以为大约 3 万个家庭提供充足的电力供应,进一步加速澳大利亚能源结构向可再生能源转变。全新的锂离子电池储能系统不仅能很好的平衡可再生能源电力的供需,更重要的是新系统还将保护现有电力系统,在电力需求出现高峰的时候,调用锂电池储能系统中的电力,以维持电网的稳定运行。

4.4 收购Maxwell布局未来电池技术

2019年2月,特斯拉宣布以 2.18 亿美元溢价 55% 收购 Maxwell,这是特斯拉在电化学领域的第一次重要收购。在汽车行业电动化变成大势所趋后,越来越多的公司在尝试布局固态、锂空气、燃料电池等下一代电池技术实现弯道超车,比如博世、丰田、大众等都在预研和布局固态电池的商业化。收购 Maxwell 意味着,特斯拉的电池战略出现转变,开始通过吸收外部技术团队布局未来电池技术战略。

Maxwell 的核心技术分为两块:干电池电极技术、超级电容驱动的能源储存业务。在干电池技术方面,该公司已经研发完毕并获得专利,这项技术一方面能够显著增加电动汽车的续航里程,另一方面其制造电池组件的流程效率明显高于业内通用的流程、可以显著降低电动汽车的生产成本。在超级电容方面,超级电容就相当于电力系统中的高速缓存,这样动能回收时发的电可以存在电容中而不是充进电池,急加速时电容和电池同时供电可以爆发更高功率,低温时不必加热电池就能保证加速和回收功率,高温时也避免了电池大功率充放电,有效延长电池寿命,可以回避掉很多锂电池的固有缺陷、产生质的提升。特斯拉 + Maxwell的关键思路在于,把超级电容和电池并联起来用,急加速急减速用超级电容,电池输出平均功率,构成电动汽车的新混动技术。

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