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◆电动化打开工程机械新一轮增长空间。2023年全球工程机械电动化率不足1%，我们判断技术突破并实现
充分降本后电动化渗透率有望达到30%以上。从各角度观察工程机械电动化趋势：①经济性：国内锂电
产业链降本成果显著，电动工程机械经济效益明显；②工作场景：固定或封闭工作场景便于各类充电方
式；③客户：工程机械更受B端客户青睐；④吨位：中小设备电动化渗透率较高，大型设备尚处于起步
阶段；⑤政策：部分场景欧洲环保政策驱动电动化加速渗透。近年来各主机厂全球化逻辑盈利兑现，
但24M5以来政治风险贸易摩擦使其出口增速承压。各主机厂正积极寻求建立新的海外市场竞争优势，
◆技术革新推动工程机械电动化提速。工程机械电动化发展将经历由浅入深“三步走”。电动化1.0阶段：
动力系统电动化，蓄电池+电控器+电机泵替换传统内燃机+液压泵结构；电动化2.0阶段：在1.0的基础上
实现行走/回转系统电动化，使用电机+减速器代替液压马达，执行机构采用液压系统；整体电液混合式
架构，半分布式布局提高能量效率；电动化3.0阶段：执行机构电动化，引入高传动效率电缸技术
（EHA/EMA）。考虑到其在功率密度、成本上逊色于液压缸，我们认为未来电缸将广泛应用于小型工
◆经济环保打开未来广阔市场空间。电动化工程机械海外市场广阔，重点聚焦欧洲与一带一路沿线地区。
①美国：环保推力弱，油电经济性差异小，电动化替换意愿较差；本土龙头地位稳固，销售渠道网络建
立难度较大；②欧洲：高度重视电动化产品，三一日前与荷兰达成历史性电中挖大订单，在中大挖上迈
出从0到1的一步。主要阻力在于产品认证复杂、标准严格、维修人员要求高；③一带一路地区：工程机
械需求景气度高，上路标准与国内持平，便于产品大规模铺开；④中国地区：电动化工程机械排头兵，
◆复制小松路径，技术突破有望实现弯道超车。复盘小松的全球化之路，技术创新是弯道超车的制胜法宝，
上世纪80年代小松通过掌握了全球领先的液压技术在美国市场大幅侵蚀卡特份额。我们认为国产品牌有
望复制小松路径，依靠全球领先的电动化技术以及碳化硅产业突破实现新一轮的弯道超车。
◆2023年全球工程机械电动化率不足1%，我们判断技术突破并实现充分降本后电动化渗透率有望达到30%
以上。叉车23年电动化率达67.9%，高机24Q1电动化率高达92.6%。后发工程机械中，装载机24M6电动化
渗透率已从23年全年6%迅速提升至25%，新能源搅拌车23年内销电动化率高达29%，同比+18pct。
◆全球化成为工程机械主机厂盈利驱动的重要因素。近年来，国内各主机厂全球化市场开拓顺利，海外收入
增速可观，成功抚平国内下行周期波动并较大程度提高公司盈利能力与质量，24年来全球化逻辑盈利加速
兑现推动工程机械头部主机厂股价迅速上行。24M5以来国际政治贸易格局出现短期波动：24年5月，美
国针对中国发布301关税声明；24年6月，欧洲对高机采取反倾销调查。政治风险贸易摩擦加剧下，国内
主机厂海外收入增速预期放缓，股价出现大幅回调。关税因素使市场对国内产品以成本优势突破海外市场
图：24年国际贸易摩擦情况图：24年全球化逻辑驱动公司股价波动（涨跌幅）
◆电动化有望促进中国工程机械产品力走强，技术突破成为全球化布局关键一环。中国具备全球最齐全、最
领先的电动化产业链，电动化或成为工程机械主机厂全球化进程的关键变量。2023年以来随着电动化技术
突破、电池价格下降，电动化工程机械的回本周期大幅缩短，产业化进程迎来较大突破。电动化突破有望
带来海外市场突破契机：①电动化将成为国产品牌的独有标签：工程机械行业具备一定的消费品属性，尤
其是欧美市场对品牌具有一定品牌黏性，中国市场具有全球最完善、最领先的电动化产业链，我国的电动
化工程机械在全球市场具备稀缺性。②电动化是后市场服务破局的关键：电动化产品的大面积推广将大幅
提高工程机械售后和维保难度，中国品牌有望成为极少数能够提供完整电动化售后维保方案的主体，大幅
◆锂电产业链降本成果显著，电动工程机械经济效益明显。购置成本方面，电池成本占工程机械总成本
40%-50%。2023年以来国内锂电产业链降本成果显著，2024年工程机械标准化磷酸铁锂pack价格已降至
800-1000元/kW·h。以市场主流5吨电动装载机为例，市场售价已从超100万元降至约60万元。使用成本方
面，工程机械一般具有功率能耗较大、连续工作时间长、维护保养成本较高等特点。以300天/年，8h/天工
作时长保守计算，同在水泥厂工况下，柳工5吨油装/电装年使用费用为33.6万元/6万元，年均可节省能源
成本27.6万元。而油装电装购置成本差仅为约20万元，不到1年即可覆盖。
油费电费天工作小时，一天电费元，一年电费万天油费元，按照天计，一年油费万
◆工作场景直接关系充电便利程度。电动化程度较高的叉车、高机多用于封闭、固定场景，目前电动化趋势
较明确的装载机也源于其应用场景从上一轮周期的地产、矿山转为港口物流、砂石骨料此类固定场景。24
年来小挖销量增长明显，多用于市政工程等具备充电条件的场景，挖掘机电动化出现切入良机。
◆电动工程机械较为符合大客户需求。工程机械属于重资产生产力工具，客户对其经济效益十分敏感。对于
大B端客户来说，购买工程机械主要用于自身项目，能够保证较长的工作年限和年均工作时长。电动工程
机械具有较低的使用成本，较高强度工作下1-2年内可覆盖油/电机械差价，长期来看经济效益明显。对于
小B客户和C端客户来说，购买工程机械主要由于短期承包工程项目，无法保证覆盖机械生命周期的工作
年限，从而对后市场残值需求较高。然而，由于电动工程机械电池衰减较快，部分产品上市时间较短，后
市场建设不够完善，暂不具备准确的残值定价体系，短期内无法满足小B客户和C端客户的诉求。
◆电动化迅速渗透中小设备，大型工程机械电动化任重道远。电动工程机械中，中小型设备渗透率明显较高。
首先，三电技术并未实现在持续较高负载工况下保持稳定的功率输出，中大型工程机械大多使用传统液压
传动，整机能量转换率不到40%，对电池提出较高需求，从而使其购置成本处于较高区间，对经济效益具
有较大负面影响。其次，中大型工程机械多用于矿山、大型基建和土方工程等，此类场景利润率较高，客
◆政策驱动电动化加速渗透。国内方面，自2021年“碳达峰”“碳中和”被写入政府工作报告以来，国内环保节
能需求与日俱增。工程机械作为高能耗、高排放的重型机械，国家层面已出台了多项相关政策刺激下游需
求向电动化转移。海外方面，欧洲政府高环保要求企业强社会责任感推动欧洲市场对于电动工程机械需
求提升，2024年电动化节奏全球领先。截至2024年6月，国内电动装载机、电动挖掘机大额订单均来自欧
《关于推进机制砂石行业高质量发展的若干意见》提出砂石企业要坚持绿色低碳循环发展，按
广东省人民《广东省促进砂石行业健康有序发展实施方案的通知》提出按照绿色矿山建设标准，实行“绿
政府办公厅色开采、绿色生产”，打造一批生产智能化、环保效果好的精品砂料产业化示范项目
《关于加快沿海和内河港口码头改建扩建工作的通知》提出优先将码头改建扩建项目纳入环评
《突出四个协同发挥港口绿色低碳引领作用》提出系统谋划新能源清洁能源供给体系，加快
2019年欧盟《欧洲绿色新政》设置2030减排目标和2050中和目标，构建欧盟可持续发展模式
《欧盟适应气候变化战略》提出通过技术创新、数智化发展、碳减排、提高新兴技术投资等
◆自3月《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》印发以来，工程机械设备更新换代政策备受关
注。上海政府积极响应政策号召，明确了上海地区国二非道路移动机械更新补贴的具体管理办法。根据我
们测算，2023年国内装载机、叉车、挖机保有量分别为100万台、400万台、170万台，存量国二设备占比
约10%-15%，对应国二待报废更新台量分别约13万台、52万台、22万台。但此次政策补贴要求报废国二车
辆并购置同机型的新能源才可享受补贴，且限定购机人须在上海本市完成新能源机械申报登记。此次补贴
政策限定电动化对挖掘机影响不明显，对电动化程度较高的装载机和叉车具有较强刺激作用。
◆在中性假设条件下，补贴带动的装载机、叉车更换量约为2.6/10.4万台。此外，该政策设有时限性，在
2025年12月31日之后申请的补贴金额仅为补贴标准的80%，因此更新替换的最佳期限为2年内。按两年折
算，2024年补贴带动的装载机/叉车更换增量分别为1.3/5.2万台。2023年装载机、叉车内销分别为5.6/77万
台，以2023年内销为基数，2024年补贴带动的装载机/叉车增量分别为23%/7%，对装载机拉动作用较强。
◆传统液压挖掘机的结构：主要由动力系统（柴油箱+发动机）、行走回转系统（行走马达+履带+回转马达
◆工程机械的电动化，即使用电动化组件（电池、电泵、电驱、电缸等）部分或全部替代原有的机械结构，
以达到提高传动效率、节能减排、提高适应能力、接轨智能化等目的。以电动挖掘机为例，广义上认为：
电动挖掘机是以车载电源、蓄电池为动力，用电动机驱动行走回转系统和执行机构的挖掘机。
图：液压挖掘机示意图与电动方案涉及结构①~⑥图：主要的电动化驱动模式概述
◆拖电：电动化发展初期以及限定/固定作业场景下的电动化产物，通常需要通过外置电缆接通电源，很好地
◆混动：电动化发展的过渡技术，兼具了电供能与油供能的优势。核心在于燃油供能与电池功能的耦合：提
升了电池续航能力，同时这一模式使燃油机维持在相对高效的功率区间，提高输出效率。
◆纯电：最理想的供能方式，实现零排放、低能耗成本、除极寒外几乎所有环境下的作业适应性。但目前仍
◆换电：基于纯电的一种供电解决方星空体育网站 星空体育首页案，施工现场使用移动换电站提供电池更换，充分利用电池电量峰谷配
比的成本优势。但充分发挥这一优势需要10台以上工程机械，这在实操中难以满足，且大部分工程机械由
于外形原因无法使用标准电池更换方案，非标（叉车）更换电池的操作也更加复杂。
◆电动化第一阶段的工程机械在使用电动供能的同时，保留了传统液压系统的集中式液压传动架构。传统液
压传动模式的能量流向为内燃机→液压油泵→多路阀，由多路阀同时控制执行机构油缸（动臂、斗杆、铲
斗）与行走回转机构油缸（行走、回转系统）；而第一阶段电动化使用动力电池、电控器、电机泵（泵与
电机的集成）代替了原有的内燃机和液压油泵，回转机构与执行机构依然沿用液压传动系统。
◆传液压传动具备高能量密度但低传动效率的属性。1）核心优势：高功率密度。功率密度的定义是传动功率
/质量，由于液压油的质量远低于其他传动部件，液压传动是功率密度最高的传动方式，小质量即可传输高
功率；2）劣势：传动效率低下。液压系统“单泵源多执行器”的工作模式不可避免地存在传动效率低下的
问题。以液压挖掘机的液压系统为例，其效率仅30%~40%，能量损耗集中在液压多路阀，大量能量被浪费
图：液压系统传动效率低，挖机整机效率仅10~30%图：电动化1.0沿用集中式液压传动架构
◆电机泵功率密度天然低于同转速的液压泵。电机泵（电动机+电泵）是工程机械电动化的心脏，尽管提高了
能量利用/传动效率，但由于自重远高于液压泵+内燃机，在功率密度上存在天然劣势。
◆高速泵的引入为解决电动机能量密度问题提供了可行性。根据功率密度公式，在相同的质量下，传动功率
越大，功率密度越大（η=P/m，η∝P），因此对于自重大的电机泵而言，提高转速是解决功率密度问题的重
要途径。电机泵只有在转速达到20000转/分钟（rpm）以上，才能在功率密度上超越传统液压泵。但目前，
20000rpm高速泵只出现在航空航天、军用工业以及部分其他领域，工业用高速泵以川崎最新发布的K-Alxe
为例，尽管在小型化、高效、自由度、低噪音等方面表现优秀，转速也仅达到5000rpm左右。高转速、小体
积、小重量将成为工业泵的发展趋势，未来冲击20000rpm将成为工业泵的大势所趋，但工业化研发与降本
图：川崎电动化挖掘机是电动化1.0的标志性产品图：川崎于2023年9月推出K-ALXE高速泵
2.2.2电动化2.0：行走/回转系统电动化，兼并电动化与液压系统二者之长
◆电动化2.0采用电液混合式传动架构，实现行走回转系统电动化。1）布局：在电动化1.0的基础之上，使用
电机+减速机替代液压马达，即类似商用电动车的驱动模式；2）架构：使用电液混合式传动架构，多路阀
的集成程度下降：多路阀由电动化1.0的总控行走/回转系统+执行机构，演变为电动化2.0的仅总控执行机构，
不再控制行走/回转系统；动力电池直连行走/回转系统以直接控制左右履带与回转马达。由于多路阀的能量
损耗占液压系统绝大部分，整机的多路阀集成程度下降可以有效降低液压系统的能量损耗，而行走回转系
◆此阶段产品兼并电动化与液压系统的优势，具有不可替代性。电动化3.0将引入电缸，而电缸在成本与能量
密度上不及液压系统，短期内不适配中大挖高功率的工作特点与降本需求。因此，尽管液压系统的传动效
率相对低下，但能量密度高、成本优势显著，同时又兼具电动化的节能等属性，我们认为大型工程机械
◆引入纯电驱执行机构，完全舍弃液压泵阀式设计。使用电缸、电控器等纯电驱结构完全代替液压、泵阀等
驱动执行机构，实现工业级控制精度、高传动效率、实现系统闭环控制、与智能化工业接轨。
◆分布式电控是纯电驱方案的关键布局。回顾电动化发展“三步走”，电动化的核心逻辑在于降能耗与降本，
而分布式布局是理论能耗最低的总控布局。过去，工程机械用电动机与内燃机几乎都是定量泵和定输出功
率，分布式布局并没有出现在传统液压布局中。未来进入电动化时代，电动机、变量泵与高速泵的普及将
使分布式布局成为可能，这种“一对一”的布局将最大限度提升整机的传动效率。
◆电动缸主要具备传动效率高、控制精确等优势，但传动机制决定效率与密度不可兼得。1）电动缸优势：由
于电控的引入，电动缸的传输效率可以高达90%以上，并且步进电机/伺服电机的引入能够精确控制执行机
构的运行状态和位置。2）电动缸劣势：①造价高昂：以1.9t微型挖掘机的部件为例，电动缸的价格是液压
缸的5倍以上；②重量大：由于能量密度低，与液压缸同等的传输功率的电动缸重量是液压缸的7倍以上，
且执行机构为悬出结构，带来的力矩将成倍增加。电动缸的传输效率与能量密度矛盾是物理机制决定的，
◆电动缸技术分为电动液压缸（EHA）与电动机械缸（EMA）两种类型。1）传动效率：德国一研究机构对
EHA和EMA驱动六自由度平台的特性进行了对比，测试结果显示EHA驱动整机效率约为71%、EMA驱动整
机功率约为74%，远高于传统液压驱动的10%~30%。2）功率密度：理论上，液压驱动的功率密度排序为：
液压缸＞EHA＞EMA，尽管EHA传动效率略低于EMA，但EHA的最大输出功率约为EMA的3倍。综合来看，
由于电动缸高成本、高重量的特性，以及EMA、EHA之间的差异性，EMA未来可能在小型工程机械中被大
◆电动化拓展的主要动力是经济性。绝大多数电动化工程机械的回本周期在1-2年，使用频次高/开机时间长的
工程机械回本周期会更短。以5吨电动装载机为例，与油装的差价大约在20万元左右，而每年的使用成本
（电/油）价差测算约为30万元，回本周期小于一年，全生命周期成本仅为油装的三分之一。综合来看，相
比于燃油产品，部分电动化工程机械回本快，经济性强，长期可以为用户提供较大的降本空间。
◆当前电动化推广的主要阻力在于充电场景难推广、回本周期不确定以及高贬值属性。当前的电动化产品主
要处在电动化1.0~2.0阶段，综合技术门槛较低，推广难主要来自充电解决方案与施工场景不匹配、前期投
资大后期残值预期较低。1）充电场景：目前可充电场景比较局限，大多集中在室内或对工程机械作业范围
要求不高的区域（如港口），大部分施工场景（土石方、矿山等室外场景）不具备充电条件；若考虑换电
法，标准化换电方案主要面向工程车辆，工程机械使用换电方案难度较高；2）回本周期：回本周期受开
工时长影响大，开工时长短、使用频次低的机械回本周期较长，加上电动产品前期投入大，减弱下游投资
意愿；3）残值预期：电动化机械以及电池产品迭代速度快，导致电动化产品自带快
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