【海通国际证券】开疆辟土二十载，汽车生态“破壁者”.pdf

2023-08-07

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1. 特斯拉宏图计划：通往地球完全可持续能源的未来之路

Master Plan 3.0 提出消除化石燃料的蓝图。特斯拉成立于 2003 年，Elon Musk 作为公司 A 轮融资投资者，于 2004 年成为特斯拉最大股东，并于 2008 年出任 CEO 至今。2010 年特斯拉在纳斯达克上市，2020 年成为全球市值第一大车企，并一度领先至今。公司致力于构建线上+线下，汽车+补能的服务闭环，拓展光伏储能业务，深耕自动驾驶与人工智能领域，完善软件与服务生态，构建“特斯拉网络”。特斯拉在 Master Plan3.0 中阐述了消除化石燃料的“可持续能源帝国”蓝图：制造投资 10 万亿美元，用不到 0.2%的土地面积建立储能 240TWH、可再生电力 30TW、能源消耗为一半燃料经济的完全可持续能源经济。计划包括用可再生能源为电网供电，减少 35%石化燃料的使用；2030 年每年交付 2000 万辆电动车，减少 21%石化燃料的使用；在住宅，商业，工业中推广热泵，减少 22%石化燃料的使用；高温工业流程电气化和制氢充电，减少 17%石化燃料的使用；飞机和船舶使用可再生能源，减少 5%石化燃料的使用，以上共计减少 100%石化燃料，实现淘汰计划。

特斯拉垂直整合新能源产业链。特斯拉汽车只是一个载体，嵌入的自动驾驶技术、机器人、新能源存储、充电技术等是这个宏图计划的冰山一角。特斯拉在不断地垂直整合能源产业链：上游 Solar Roof 太阳能屋顶配合光伏逆电器充电；中游通过 Powerwall住宅储能系统、Powerpack B端储能系统、Megapack超级电池系统等储能；下游从新能源汽车拓展至飞机船舶。特斯拉的太阳能部署量在去年 Q4 达到 100MW，同比增长 18%,储能系统容量达到 2462MWh,同比增长 152%，为全球家庭企业储能与供电。宏图计划提出 2050 年实现能源 100%可持续的愿景，希望打造一个科技驱动，由太阳能供电、靠电池运行、以电动车为交通工具的绿色未来。

1.1 电动汽车矩阵：2030 年每年交付 2000 万辆电动车

特斯拉以高端小众电动跑车切入汽车赛道，后纵向延伸至豪华和大众消费市场。公司成立至今已实现5款车型的量产，2008年通过交付电动跑车Roadster, 售价98,950 美元打入高端小众市场。在电池成本居高不下与产业链配套尚不完善的情况下，特斯拉选择针对高收入群体推出限量超跑，一举颠覆市场对于电动车性能不佳的认知。从 2008 年 2 月上市到 2012 年 1 月停产，Roadster 在全球实现销量 2,450 辆。第二代 Roadster 于 2017 年发布，我们预计 2023 年实现量产。

获战略投资和政策支持成功上市，Model S/X领跑豪华车市场。2009至2010年，特斯拉先后获得奔驰和丰田的战略投资，并在美国政府政策支持下成功上市。在资金困境得到解决，造车 Know-how 日趋精进的情况下，2012 年 6 月交付首辆 C 级轿跑 Model S，2013 年 Model S 在美国中大型豪华轿车市场市占率达到 18%，超过奔驰 S 系与宝马 7 系等老牌豪华车排名第一。2015 年 9 月，豪华 SUV Model X 正式交付，与 Model S 共同打造特斯拉“高端+智能化”的品牌形象。

特斯拉销量拐点：现象级车型 Model 3。2017 年 7 月，特斯拉开始交付现象级车型-B 级轿车 Model 3，从定价上看齐大众消费品牌，开启了大众消费市场的征途。起初由于电池模块生产效率跟不上、过度追求产线自动化等原因，Model 3 产能爬坡缓慢，2018Q3 产能瓶颈突破后，销量大幅上升，据特斯拉 2022 年年报披露，Model 3/Y 生产了 130 万辆消费汽车，交付了 125 万辆辆消费汽车。2020Q2，中小型 SUV Model Y 正式在美国交付，2021 年 1 月国产 Model Y 上市，2021 年成为全球销量第十的 SUV 车型。2023 年 1-6 月特斯拉全球销量 47.7 万辆，同比增长 61.7%。由于竞争加剧，特斯拉在中高端纯电市场占有率一路下滑，去年 Q4 仅有 33%。2023 年 1 月 6 日大降价战略颇有成效，将市占率拉升到了 47%，中高端纯电的其他车企难以跟上降价的步伐，表现疲软。特斯拉 2Q23 业绩会：预计 2023 年全车型产量维持在 180 万辆，夏季停产进行大量工厂升级，Q3 产量会有所下降。业绩会披露了特斯拉在 1Q23 实现约 250 亿美元的创纪录收入，Model Y 成为全球销量最好的车型。

特斯拉电车矩阵拓展至卡车和皮卡。2017 年 11 月，特斯拉发布电动卡车 Semi，首次进入商用车市场。Semi 一共两个版本，分为续航 300 英里和 500 英里，电耗每英里不到 2 kWh，一公里约 1.2kWh。性能上，特斯拉 Semi 有三个电机驱动，满载状态下零百加速仅用时 20 秒，相比传统半挂卡车快一倍多。2022 年 11 月特斯拉 Semi 则首次完成了 500 英里续航行驶，并于 12 月 1 日举行首批车辆的交付活动。目前 Semi 电动卡车的订单主要来自百事、联邦快递、沃尔玛等企业，其用途为固定线路的中短途运输，这也是纯电卡车目前最理想的使用场景。首辆 Cybertruck 在德州工厂下线，有望带来新的销量增量。2019 年 11 月，特斯拉发布电动皮卡 Cybertruck，截止 2021 年底，订单已超过 300 万辆。2023 年 7 月 15 日，美国德州超级工厂制造完成了第一辆 Cybertruck，官方预计 2023 年 9 月底进行交付。皮卡车型占据 20%的美国汽车市场，如果 Cybertruck 能够给出具有竞争力的市场价格，特斯拉将扩大潜在的市场范围。特斯拉产品矩阵渐趋丰富，每款车按续航和性能维度提供两个以上版本和若干可选配件，满足个性化定制与细分市场需求。

1.2 可再生能源重新装备现有电网：构建光伏、储能等大范围太阳能生态

垂直整合能源产业链，打造新能源生态闭环。2016 年，特斯拉斥资 26 亿美元收购 SolarCity 布局光伏发电，利用 Solar Roof 产品抢占户用光伏市场，推出光伏发电+储能产品体系形成存储+充放的有机循环。其中家庭储能产品为户用储能设备 Powerwall 和太阳能发电屋顶 Solar Roof，Solar Roof 白天收集太阳能并转化为电能储存于 Powerwall 内，Powerwall 在家庭有用电需求时进行放电。针对企业和公用事业客户提供储能产品 Powerpack 和 Megapack。Powerpack 系统主要应用于弥补公共事业领域的电力不足问题，以保障供电。2019 年 7 月，公司研发生产专用于公用事业规模项目的新型储能产品 Megapack ，可与太阳能直流连接，拥有 3MWh 的存储容量、1.5 MW 的逆变器容量，占地空间少 40%。借助 Megapack ，公司可在 3 英亩土地上耗时不到 3 个月建设一座 1GWh 的零排放发电厂，比同等规模的传统化石燃料发电厂快 4 倍。

储能业务高速增长，2030 年装机目标 1,500GWh。2021 年，特斯拉电池储能系统全年装机约 4GWh，2019-2021 装机年均复合增速达到 56%。根据 EnergySage 数据， 2021 年 Powerwall 在美国户用电池储能市场占有率超过 60%，Powerpack 和 Megapack 通过美国加州、澳大利亚等地公共项目交付积累了强大的品牌声誉。特斯拉 2Q23 业绩会披露能源发电和储能收入为 15 亿美元。

光储充一体优化资源配置，前瞻布局超充网络。特斯拉家庭充电系统通过 Solar roof+Powerwall 完成电动汽车充电，提高家庭用户清洁能源使用效率。2021 年 6 月，特斯拉中国光储充一体化项目相继落地拉萨与上海，配备 V3 超级充电桩和目的地充电桩，光储产品首次打开中国市场。2022 年 V3 超级快充充电功率由 250kW 提高至 324kW，15 分钟所充电量可支持 Model 3 行驶约 282 公里。2021 年底，特斯拉在全球范围内拥有超过 3 万个超级充电桩与近 3500 个超级充电站。特斯拉 2Q23 业绩会提到特斯拉超级充电网络在 5000 个地点安装了 5 万个充电桩。随着电动车保有量的持续增加，充电网络的利用率将得到显著提升，推动超级充电网络利润率上行。

1.3 热泵市场潜力大：将热泵推广至家庭、企业、工业

积极布局热泵，实现能源转型。通过在家庭、企业和工业中优先用热泵，可以将房屋外部的能量传递到房屋内部，这将为建筑物供暖减少 3 倍能耗，且此举可以减少 22%化石燃料的使用。2030 年全球潜在热泵市场规模达 2 万亿元以上，其中欧洲当前热泵渗透率较低、长期提升空间大、2021-2030 年市场规模 CAGR 有望达 26%，我们基于中国热泵渗透率进行测算、预计中国热泵销量 2020-2030 年 CAGR 有望达 15-19%。

1.4 船舶和飞机将配备清洁能源，减少 5%的化石燃料使用

特斯拉相信可持续燃料可以优化船舶和飞机的燃料使用。通过优化设计速度和航线，特斯拉致力于使较小的电池在长航线上更频繁地充电，从而实现大陆和洲际远洋运输的电气化。根据国际能源署的数据，全球远洋运输每年消耗 3.2 瓦时。通过应用 1.5 倍的电气化效率优势，特斯拉相信一个完全电气化的全球船队每年将消耗 2.1PWh 的电力。在现有可行的电池能量密度下，特斯拉也在努力通过优化飞机设计和飞行轨迹，实现短距离飞行的电气化。对于较长距离的飞行，据估计占航空旅行能源消耗的 80%（全球每年消耗 850 亿加仑的喷气燃料），特斯拉计划利用费托合成工艺从多余的可再生电力中获得合成燃料。该工艺使用一氧化碳（CO）和氢气（H2）的混合物来合成各种液体碳氢化合物，并已被证明是合成喷气燃料的可行途径。为了实现合成燃料的生产，特斯拉将需要额外的每年 5PWh 的电力，其中包括：电解产生的氢气、通过直接空气捕集捕获的二氧化碳、通过电解二氧化碳产生的一氧化碳。此外，特斯拉也探索从生物质中获取合成燃料所需的碳和氢。

船舶和飞机的可持续能源配置。特斯拉计划在船舶和飞机领域推动可持续能源配置。在船舶方面，特斯拉计划实现海洋舰队的电气化，以减少对化石燃料的需求。每年海洋舰队的电气化需求约为 2.1PWh，特斯拉计划提供总计 40TWh 的电池容量。具体来说，船队中的 33%需要高密度的镍和锰基阴极电池，而 67%的船队则只需要低能量密度的 LFP 阴极电池。在飞机方面，特斯拉计划将一部分窄体飞机实现电气化，以减少航空业对化石燃料的依赖。预计约 15,000 架窄体飞机中的 20%将使用 7 兆瓦时的电池组进行电气化。特斯拉计划提供 0.02TWh 的电池容量。通过推动全球可持续的合成燃料和船只、飞机用电，特斯拉预计每年可消除 7PWh 的化石燃料使用，并同时创造出额外的 7PWh 全球电力需求。这将有助于减少碳排放和实现更加环保的交通运输体系。

1.5 高温热传输和氢气电气化

高温工业过程的电气化。需要高温（>200℃）的工业流程，占化石燃料使用量的其余 55%，需要特别考虑。这包括钢铁、化工、化肥和水泥生产等。这些高温工业过程可以直接由电阻加热、电弧炉提供服务，或通过热存储进行缓冲，以便在可再生能源过剩时利用低成本的可再生能源。现场蓄热可能是有价值的，可以低成本地加速工业电气化（例如，直接使用蓄热介质和辐射加热元件）。全球工业加工热>200C 的电气化每年可消除 9PWh 的化石燃料，并创造 9PWh 的额外电力需求，如果假设热输送效率相等的话。

电解水或甲烷热解绿色制氢。绿色氢气可以通过电解水（能源强度高，不消耗/ 生产含碳产品）或通过甲烷热解（能源强度较低，产生固体碳黑副产品，可转化为有用的碳基产品）来生产。为了保守地估计绿色氢气的电力需求，假设未来的化石燃料炼制将不需要氢气，以及钢铁生产将转为直接还原铁工艺，需要氢气作为投入。氢气需求用于铁矿石（假设为 Fe3O4）的还原需求是基于以下还原反应：

用氢气来还原：Fe3O4+H2=3FeO+H2O；FeO+H2=Fe+H2O

假设全球所有的氢气生产都来自于电解，则对绿色氢气的需求量为 1.5 亿吨/年，而从电解中获取这一需求估计每年需要约 7.2PWh 的可持续发电量。氢气生产的电力需求被模拟为具有年度生产限制的灵活负荷，氢气储存潜力被模拟为具有最大资源限制的地下储气设施。今天用于储存天然气的地下储气设施可以被改造为储氢；模拟的美国储氢需要约 30%的美国现有地下储气设施。全球可持续的绿色氢气每年可消除 6PWh 的化石燃料能源使用，以及 2PWh 的非能源使用。矿物燃料被替换成 7PWh 的额外电力需求。

2. Cybertruck：进军电动皮卡赛道，打造特斯拉盈利新增长点

四年磨一剑，Cybertruck 有望助力特斯拉再创全球汽车销量新高。特斯拉最早于 2019 年 11 月发布 Cybertruck，首发仅两日便收到近 15 万份预定，但由于全球经济波动和供应链等因素影响，Cybertruck 投产日期几经推迟，售价也仍未可知。马斯克曾在今年 5 月份的特斯拉股东交流会上透露 Cybertruck 产能爬坡正在进行中，并采用了全新的制造工艺，有望于今年年底开始交付，预期年产量 25 万-50 万辆。美国时间 7 月 15 日，随第一辆 Cybertruck 于德州工厂下线，标志着马斯克谋划多年的电动皮卡即将步入量产阶段。

Cybertruck 亮相至今车身和内饰有诸多优化。尺寸上，为了适配马斯克创办的 The Boring Company 的超高速地下隧道，Cybertruck 的尺寸将缩小 3%-5%。而尺寸的缩小也导致了内饰的调整，包括前排座位数的减少、取消 Yoke 方向盘以及仪表板用料的改变等。动力方面，量产车型或将取消单电机版本。同时为了符合道路法规要求，特斯拉将新车保险杠替换为挡泥板、加大了雨刮器、车头灯也从前端顶部调整到底部。经过多次迭代更新，Cybertruck 的最终下线是特斯拉的一项重大成就，展示了公司强大的创新能力，拓宽了电动汽车的设计界限。

销量有望受益于美国皮卡的高渗透率而快速提升。皮卡是美国销量最好的车型之一，全美皮卡销量 2022 年接近 260 万辆，1Q23 超 65 万辆，同比增长 1.33%，全美皮卡市场渗透率接近 20%。具体销量方面，福特 F 系列稳居榜首，市占率高达 25.85%。Cybertruck 与竞品 F150 Lightning 相比，车身外观参数近乎一致，但牵引力、续航里程以及智能化水平等方面均有明显提升。售价方面，为迎战即将量产的 Cybertruck，福特 F150 Lightning 在 7 月 17 日调整基础款起价为 49995 美元，降幅近 17%，对此，马斯克在社交平台评论称“有点贵”。Cybertrack 的竞争力还体现在其自研 30X 冷轧不锈钢车身以减轻车身重量，外加采用一体化压铸提升车身强度，同时首次应用的 48V 低压电架构能进一步增大功率。相信在众多高新技术的加持下，叠加价格优势，有望在电动皮卡这一细分市场站稳脚跟，进一步推动特斯拉的量增。

3. 特斯拉深耕智能驾驶与人工智能领域

特斯拉将拥有最通用和可扩展的自动驾驶解决方案。特斯拉坚持对视觉数据的收集和训练，一个从头开始建立在视觉数据上的人工智能导航系统可以被重新应用于超越道路驾驶的各种应用。

3.1 BEV+Transformer：视觉系统上的“巨人”

自研 FSD 芯片，专注纯视觉自动驾驶系统。2014 年特斯拉推出辅助驾驶系统 Autopilot 1.0，搭载 Mobileye EyeQ3 芯片，实现全速自适应巡航、车道保持、紧急制动、变道辅助、自动泊车等 L2 级别功能；2016 年推出 Autopilot 2.0，搭载英伟达 Drive PX2 芯片，增加了传感器数量；2019 年推出 Autopilot 3.0，使用自研芯片 FSD 替代英伟达 Drive PX2，采用 14nm 工艺制造，单芯片算力达到 72TOPS，每秒可以处理 2300 帧图像。目前行业中普遍使用的 L4 级别及以上的自动驾驶方案以激光雷达为主，系探测距离最长、分辨率最高的传感器方案。但特斯拉从 HW2.0 开始一直坚持使用硬件为 8 个摄像头、12 个超声波雷达和 1 个前置毫米波雷达的数据采集方案，通过收集用户在各种路况下的行驶数据，训练 Autopilot 算法，并通过整车 OTA 升级完善 Autopilot 系统。2021 年 10 月，特斯拉开始推送 FSD beta 版，对底层架构进行了重写，通过视觉图像处理的 4D 逻辑模拟激光雷达的工作原理，在没有高精度地图覆盖的地区也能完成自动驾驶功能。

2021 年 8 月，特斯拉公布自研发的超级计算机 Dojo，内置特斯拉自研 AI 芯片 D1，单颗 D1 拥有 362TFLOPS 的峰值算力，功耗不超过 400W。Dojo 于 2022 年投用，以庞大的计算能力处理大量行车视频数据，进行无监督学习，从而快速训练自动驾驶的神经网络，实现算法性能的指数级提高。2023 年特斯拉自动驾驶硬件系统 HW4.0 曝光，公司预计年底 Model S/X 可能搭载 HW4.0。初代 FSD 使用 12 个 ARM Cortex-A72 内核， HW4 FSD 芯片将使用三星 M5 内核，最高运行频率是 2.35GHz，采用 12 核或 16 核 M5 架构，搭配 8 核或 4 核 Cortex-A72。如果搭载 MALI G77 内核的 GPU，算力可达到 1GFLOPS。而 HW4 FSD 芯片的 NPU 采用美光的 GDDR6，可流畅运行 Transformer，带宽有 224GB/s，比 HW3.0 提速 6.5 倍。HW4 FSD 芯片可能是 2 个 NPU 加一个 CPU，AI 算力达 162TOPS。

电动车业务带动软件收入协同增长。智能驾驶模式下，用户的驾驶时间具备更大的变现可能，车企后端软件服务收费业务市场空间巨大。特斯拉利用整车规模化优势，迅速扩大用户群体，软件服务逐渐由免费转向付费，由单次硬件收入转向持续软件收入，提供车辆全生命周期售后服务，满足用户个性化定制需求。2021 年特斯拉服务与软件收入为 38.02 亿美元，2018-2021 年均复合增速达到 39.8%。在 FSD 自动驾驶达到 L4 级别之后，无人驾驶共享出行服务 Robotaxi 有望大规模上线，瞄准智能化出行生态，届时将显著带动公司 FSD 收入增加。

BEVFormer 代表特斯拉目前最先进的技术。特斯拉在智能驾驶技术领域处于引领地位，追随学术界的最新成果，努力将好的技术落地，始终走在智能驾驶科技前沿。特斯拉智驾 3D 场景重建的方法是单目，采用 Transformer，在 BEV 视角下不会出现图像视角下的尺度和遮挡问题。算法可基于先验知识预测被遮挡区域。特斯拉的 BEVFormer 有机融合感知与决策，无需中间计算环节，由 Occupancy Grid 直接规划路径，提升了速度和准确率。基于深度学习的 BEV 采用从 3D 到 2D 初始化 BEV 空间特征，通过多层 Transformer 融合每个图像特征，得到 BEV 特征。如果用头顶 64 线或 128 线 360 度 Velodyne 机械激光雷达，无法进行商业化落地，故特斯拉采用纯摄像头 BEV，应用 Transformer 空域结构+Temporal 时域结构生成 BEV 特征，可实现更强表征的感知任务。

在智驾领域特斯拉并非绝对霸主。Mobileye 在 L2 领域占据头部，市场占有率超过 70%。Mobileye 也采用单目进行 3D 场景重建，使用 SFM（Structure From Motion）这个经典技术路线，通过多视图几何优化等数学理论从 2D 图像序列中确定目标的空间几何关系，相机移动来恢复 3D 结构。SFM 简单灵活且对算力需求低，但在图像序列采集中遇到场景和运动退化问题，尤其是大范围场景和远距离。为了解决不同视角造成的多视角深度估计（MVS）偏差，Mobileye 采用 7 个 800 万像素的高像素摄像头。 SFM 的准确度也受限，CNN 的特征提取和融合模块是分开运行再融合的，可处理多个输入视图的 3D 呈现，但效率低，即使引入递归神经网络 RNN，也难以兼容无序的输入图。

特斯拉 Transformer 与 Mobileye 深耕的方向不同。特斯拉和 Mobileye 的思路一致，但特斯拉采用的 Transformer 比 Mobileye 的 SuperVision 强得多。典型的 NLP 用 Transformer 参数是 10 亿个，其中视频相关的可能有 20 亿个，可推测 Transformer 模型大小是 2GB。特斯拉初代 FSD 使用的 LPDDR4，型号是 MT53D512M32D2DS-046 AAT，容量为 16Gb，总共 8 片，I/O 频率 2133MHz，其带宽为 2.133*64/8，即 17.064GB/s，由于 DDR 是双通道，所以带宽是 34.12GB/s。而这样的带宽无法流畅运行 Transformer，因为每分钟读入权重模型的次数最高也不过 17 次，还未包括处理数据的时间和路径规划所需要的时间，而智能驾驶需要帧率至少是每秒 30 帧，内存带宽至少要能支持每秒 60 次读入，即带宽要增加 3 倍以上。同时，Transformer 对 CPU 的标量算力需求也大，初代 FSD 仅有 12 个 ARM Cortex-A72，二代 FSD（ HW4.0）使用成本高的 GDDR6，带宽大幅增加，CPU 核心也从 12 个增加到 20 个，勉强可以跑 Transformer。初代 FSD 无法搭载 BEVFormer， Mobileye 的像素远高于初代 FSD，有效距离更远，安全系数更高。但二代 FSD 全面优于 SuperVision，有望 2024 年上市。

3.2 动力电池：自研 4680 圆柱电池，引领产业变革

与松下携手成长，不断升级电池性能。特斯拉使用的松下圆柱电芯在消费电子市场有成熟的应用历史，拥有能量密度高、工艺成熟、生产自动化程度高等优点。特斯拉首先在 Roadster 上应用松下的 18650 圆柱型动力电池。采用 LCO（钴酸锂）正极与石墨负极，具有商业化应用成熟、生产工艺较为简单的优点。成组后 PACK 能量密度为 120Wh/kg，成本在 190 美元/KWh 以上。2012 年之后开始采用松下高镍 NCA（镍钴铝酸锂）正极与石墨负极方案的 18650 电池，单体能量密度和 PACK 能量密度分别提升至 252Wh/kg 与 150Wh/kg。持续攻克电池材料配比，实现电池降本与性能提升。特斯拉在 2012 年开始启用高镍三元电池，2017 年探索更高能量密度的硅碳负极，并成功应用在 Model 3 上。同时由于矿产稀缺性导致钴价居高不下，特斯拉不断提高镍含量并降低钴含量，2018 年 Model 3 相较 Roadster，平均单车钴含量降低约 60%。不辍研发与技术积累使公司电池能量密度和整车续航里程领先整个行业。

开放供应链，探索电池模组多样性。2019 年，特斯拉引进 LG 为国产 Model 3/Y 提供 2170 电池，2020 年引进宁德时代，为国产 Model 3 提供方形磷酸铁锂电池。松下、LG 与宁德时代分别是圆形、软包与方形电池领域的技术领先者，特斯拉与三方合作探索电池模组多样性与优化可行性。同时，开放供应链引入价格协商机制，有效降低采购成本与整车 BOM 成本。2022 年特斯拉上海工厂辐射欧洲与东南亚，整体产量有望达到 100 万辆，对应动力电池需求超过 70GWh。美国德州与德国柏林工厂除生产整车外还将同步生产电池，特斯拉电池供应形成自供+松下+LG+宁德时代的格局， 2021 年特斯拉外部供应电池装机量超过 63.5GWh。

自研自产 4680 电池，引领新一轮电池革命。2020 年，特斯拉在电池日上公开发布自研 4680 大圆柱电池，直径 46mm，高度 80mm。增加单体电池尺寸可摊薄非活性物质占比，降低固定成本和 BMS 管理难度。相较于 2170 电池，电芯容量是其 5 倍，功率提升 6 倍，续航增加 16%。

4680 电池在结构、材料、电池组设计方面提供更高能量密度解决方案。4680 电池结构采用创新无极耳技术，增加功率重量比，增大电流传导面积、缩短电流传导距离，从而大幅降低电池内阻；内阻降低减少了热量产生，电极导电涂层和电池端盖的有效接触面积达到 100%，提升散热能力，延长电池寿命；优化电池结构、简化生产工序，省去极耳焊接过程，提高生产效率，降低了因焊接产生的不良率。材料方面，采用硅基负极、高镍无钴正极、干电极工艺，压实密度更高，可以实现负极补锂，即在压实过程中添加额外的锂，使电池循环寿命提高两倍以上。2022 年马斯克提出镍锰正极材料方案，2/3 的镍和 1/3 的锰是满足高能量密度+低成本的更优配比。电池 PACK 设计方面，采用去模组化 CTC（Cell to Chassis）技术，直接将 960 个 4680 电芯按照 40x24 的排列方式放入动力电池结构体中。抛弃电池系统原来笨重的外壳，电芯和底盘直接集成，减少了电池组 10%的质量，增加了整体 14%的续航，并减少了 370 个电池零部件，电池组能量密度可达 300Wh/kg。

4680 电池有望成为特斯拉主力电芯。特斯拉的 4680 电池与国产 4680 差距大，技术迭代周期很短，如第二代 4680 电芯负极盖板变化不同于第一代，多了三条焊缝。从性能上，第二代 4680 的电芯能量密度提高了并延长了续航里程。通过规模扩张，特斯拉进一步削减了电池成本，减少对稀有金属的依赖。

海内外电池厂相继布局 4680，2023 年有望迎来量产元年。根据特斯拉公告，每辆长续航 Model Y 大约需要 1000 颗 4680 电池，特斯拉计划 2030 年产量达到 2000 万辆/年，公司需要足够的电池产量支持全球超级工厂的产能释放。目前，特斯拉 4680 电池外部供应商仅有松下一家，未来将需要更多的海内外电池厂进行代工。

4680 电池产能爬坡增速，攻克量产难关。4680 电池加速量产，产能持续爬坡。特斯拉目前开创了有 3 条生产线，其中内华达工厂计划新建一座 4680 电池工厂，预在 2023 年 Cybertruck 量产前完成产能爬坡。特斯拉将增加 100GWh 的电池产能，长期目标要做 1000GWh 的 4680 电池用于储能。汽车的内部供应计划产能再增加 1 亿 kWh，长期目标是内部生产的电池远超 10 亿 kWh。我们预计采购模式：自产+外购并存模式。

3.3 电机电控：自主研发核心技术，构筑电动化护城河

特斯拉永磁电机动力优势明显。目前，电动汽车行业主要采用交流感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。电机主要由定子和转子两个部件构成，定子固定不动产生磁场，转子在磁场中受力转动。受永磁材料供应链限制等因素影响，特斯拉最初在 2012 版 Model S 与 2015 版 Model X 上选择搭载交流感应电机。为提高传统感应电机功率和运作效率，特斯拉独创感应电机铜芯转子专利技术，将电机转子结构原材料由铝换成铜，显著提高电机工作效率。随着大功率永磁电机技术与供应链日趋成熟，2017 年上市的 Model 3 转向使用改良版永磁开关磁阻电机。传统开关磁阻电机通过在定子中加入电磁铁和钢铁制成转子，仅产生磁吸引力进而带动电机转子运动，具有成本低、结构简单等优点，但存在功率输出时扭矩波动问题。特斯拉通过在定子中加入少量稀土，并通过控制算法平滑了电机的扭矩波动，最终提高了电机输出功率。其中双电机版本采用感应+永磁方案，两类电机形成优势互补，同时兼顾性能与成本。

高效扁线电机替换圆线电机，能量转化效率及驱动力显著提升。2021 年开始， Model 3/Y 由圆线电机换装扁线电机，采用绕组形式降低电阻，槽满率较圆线提高约 30%。宽截面提升了输出功率，Model 3 电机成功实现体积小、稀土使用量少、无需使用铜芯、铸造成本降低等优点。相比于 Model S/X 感应电机 83%的能量转化效率， Model 3 的能量转化效率提升至 89%，即 89%的电能可以最终转化为驱动力，进一步降低了电耗，提高了续航里程。2021 年 6 月，特斯拉推出 Model S Plaid，电机转子采用创新的碳纤维包裹技术，突破转速瓶颈，百公里加速仅 2.1 秒，成为汽车工业有史以来加速最快的量产车。

率先使用全 SiC 功率模块。碳化硅相较传统硅片，具有损耗低、耐高温的优点。用于逆变器，可提高系统功率密度、耐压性、并缩小逆变器体积，降低汽车空气阻力系数。特斯拉是第一家集成全碳化硅 SiC 功率模块的车企，Model 3 逆变器由 24 个 SiC MOSFET 功率模块组成，每个模块有 2 个 SiC 裸晶（Die），共 48 颗 SiC MOSFET，将汽车电压系统提升至 650-800V，逆变器重量下降 84%至 4.8kg。为达到更好的连接效果，特斯拉采用了大量的激光焊接工艺。与特斯拉 Model S 相比，Model 3 逆变器效率从 82%提升至 90%，对续航里程数提升显著，同时可降低传导损耗和开关损耗。

特斯拉计划未来汽车中的碳化硅用量减少 75%。过去五年的碳化硅市场增长主要依靠特斯拉的采购，但由于碳化硅（SiC）很昂贵且很难规模化，特斯拉将通过优化单个芯片和周围封装来减少电动汽车中碳化硅量，尤其是设计特斯拉自有的热优化封装，从而更好的驱动电动车。一方面是特斯拉减少设备数量，如特斯拉 Model 3 中的 48 die 的逆变器随着碳化硅生态系统的发展，可实现封装、冷却和沟槽器件的更高集成化，将 48 个 die 减少到 12 个；另一方面是开发功率要求较低的入门级汽车，如 Model 2 或者 Model Q。这些车型对动力需求的降低将带来 SiC 使用量的减少。未来，特斯拉也有可能用其他材料代替 SiC，转向如 GaN 这样的创新材料。

4. 财务分析：以价换量，营业利润率保持稳健

马斯克为第一大股东，前三大股东持股 33%。根据公司最新的公告，公司首席执行官伊隆·马斯克（Elon Musk）同时作为公司大股东，拥有 715,022,706 股实益股份，持股比例为 20.6%。在持股 5%以上的股东中，The Vanguard Group 持有特斯拉 217,857,401 股实益股份，持股比例为 6.9%；Blackrock, Inc.持有特斯拉 12,134,541 股实益股份，持股比例为 5.6%，其余股东持股不到 1%。

特斯拉销量走高，营业利润率保持稳健。特斯拉 2Q23 全球生产及交付报告显示， 2Q23 全球共计生产电动车 479,700 辆，交付 466,140 辆，分别同比增长 86%/83%，远超市场预期。其中，Model 3 与 Model Y 交付了 446,915 辆，Model S 和 Model X 交付了 19,225 辆。营业利润率保持稳健，盈利受价格战影响短期承压。2Q23 营业收入同比增长 47% 至 249 亿美元。与去年同期相比，收入受到以下因素的影响：+ 车辆交付量增长+ 业务其他部分的增长- 平均售价同比下降（不包括汇率影响）- 外汇负面影响达 6 亿美元。2Q23 汽车销售收入为 204 亿美元；能源发电和储能收入为 15 亿美元；汽车租赁收入为 5.67 亿美元。

特斯拉以价换量，毛利表现短期承压。23 年初特斯拉进行了新一轮大降价， 2Q23 特斯拉毛利率进一步下探至 18.2%，是 4 年毛利率最低点。特斯拉股东报告中披露，利润率较低的原因有汽车平均销售价格下降，4680 电池产量成本等因素。马斯克表明如果宏观经济环境不稳定，特斯拉还将继续降价。面对美联储加息，利率大幅上升，车贷利息实际上提高汽车价格，因此特斯拉不得不降低汽车的价格，并车贷放宽至 84 个月。

总体营业指标和现金流稳步增长。2022 年特斯拉归母净利润 125.6 亿美元，同比增长 127.5%，是特斯拉史上最高年度利润。2023 年的新能源车市场，特斯拉在市占率攀升到 16.18%的同时，1Q23 特斯拉归母净利润为 25.1 亿美元，同比下降 24%，以价换量战略效果显著，进一步打开了市场占有率。今年 1-6 月，特斯拉累计的归母净利润为 52.16 亿美元，自由现金流增长到 10.05 亿美元，总体营业指标稳步增长。

高比例研发费用是特斯拉科技增长的关键。2Q23 特斯拉研发费用支出高达 9.43 亿美元，同比增长 41%。在营业总支出中，特斯拉研发费用占比 44%，远高于传统车企的 20%左右，单车研发成本是行业平均水平的三倍。而特斯拉自成立以来用于营销广告的支出几乎为 0，销售管理费用处于业界较低水平。特斯拉专注产品的精进与打磨，目前特斯拉电机效率可达 95.6%，耐久性超过 120 万公里，几乎不需要保养和维护。2Q23 业绩会，马斯克表示可将自动辅助驾驶（AP）、完全自动驾驶（FSD）等技术授权其他公司。

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