“到2025年，電動(dòng)化技術(shù)將會(huì)全方位的成熟，也是新能源、可再生能源價(jià)格性價(jià)比的拐點(diǎn)。” 中國(guó)科學(xué)院院士、電動(dòng)百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高在電動(dòng)百人會(huì)論壇中，對(duì)新能源汽車何時(shí)走向市場(chǎng)成熟期進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
在1月12日-13日召開的中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)(2019)論壇，無(wú)疑是中國(guó)新能源汽車領(lǐng)域最高規(guī)格的峰會(huì)，工信部、發(fā)改委、科技部、能源局以及住建部等部委代表，以及行業(yè)協(xié)會(huì)代表和各界技術(shù)專家盡數(shù)登臺(tái)發(fā)言，對(duì)新能源汽車行業(yè)進(jìn)行總結(jié)和展望。
以2013年新能源汽車財(cái)政補(bǔ)貼政策正式推廣實(shí)施為計(jì)，中國(guó)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)已歷經(jīng)近6年高速發(fā)展。根據(jù)工信部部長(zhǎng)苗圩披露的數(shù)據(jù)，中國(guó)的新能源汽車全產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)累計(jì)投入超過(guò)2萬(wàn)億元，從2013-2018年，中國(guó)的新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到307萬(wàn)輛和292萬(wàn)輛，這使得中國(guó)成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)。
如果說(shuō)快速發(fā)展、補(bǔ)貼、產(chǎn)業(yè)聚集是過(guò)去6年中國(guó)新能源汽車行業(yè)的關(guān)鍵詞，那么在本次百人會(huì)論壇中，補(bǔ)貼退坡、安全，以及燃料電池、混動(dòng)等多種技術(shù)路線齊頭發(fā)展，已經(jīng)是多位部委代表和行業(yè)專家高頻強(qiáng)調(diào)的信息。
在以速度獲得產(chǎn)業(yè)體量，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)培育之后，頂層設(shè)計(jì)中已經(jīng)明顯透露出明確地節(jié)奏調(diào)整、查缺補(bǔ)漏信號(hào)，這對(duì)于新能源汽車企業(yè)，尤其是在2014年前后大舉涌入的新創(chuàng)電動(dòng)車車企來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一場(chǎng)新的生存挑戰(zhàn)。
“安全是新能源汽車最關(guān)鍵的指標(biāo)” 續(xù)航是電動(dòng)汽車的命門，電動(dòng)車市場(chǎng)之所以依賴政策在財(cái)政和路權(quán)上的持續(xù)支持，正是因?yàn)槔m(xù)航短板難以滿足市場(chǎng)需求。而提升續(xù)航的主要手段則是提升動(dòng)力電池的能量密度。
能量密度是一項(xiàng)評(píng)價(jià)電池在單位重量下存儲(chǔ)電量的指標(biāo)，能量密度越高，意味著可以在同樣重量體積下，搭載更多的電量。特斯拉Model 3之所以作為A型轎車能夠?qū)崿F(xiàn)590公里的續(xù)航，正是搭載了能量密度達(dá)到300Wh/kg的21700電池。而蔚來(lái)去年12月發(fā)布的ES6也因?yàn)榇钶d單體能量密度超過(guò)260Wh/kg的NCM811電池，得以實(shí)現(xiàn)NECD工況法510公里續(xù)航里程。
中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高披露了一組數(shù)據(jù)：自2008年鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車已經(jīng)10年，實(shí)際裝車產(chǎn)品的能量密度從100Wh/kg已經(jīng)提升2.5倍至250Wh/kg左右，能量成本降至1元/Wh。歐陽(yáng)明高將此評(píng)價(jià)為“蓄電池領(lǐng)域百年來(lái)的革命性突破”。
“2012年，電池的單體能量密度是150Wh/kg，到2015年的180Wh/kg，我們用了3年時(shí)間，從180Wh/kg到2018年260Wh/kg，我們也只用了3年的時(shí)間。”中汽研首席專家王芳不無(wú)深意的表示，“這個(gè)增長(zhǎng)速度里面，可能會(huì)隱含一些需要我們重視的除了能量密度以外，其他方面的一些問題。”
王芳的擔(dān)憂不無(wú)根據(jù)，在其參與制定國(guó)家《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)》過(guò)程中，曾對(duì)2011年—2018年9月份，發(fā)生的80多例電動(dòng)汽車乘用車起火事故進(jìn)行分析：
除了16%的比例跟充電過(guò)程相關(guān)，18%由機(jī)械碰撞等外力產(chǎn)生外，35%的起火事故則是不明原因的自燃事件。
動(dòng)力電池是一項(xiàng)電化學(xué)載體，其化學(xué)反應(yīng)無(wú)時(shí)不刻不在進(jìn)行，即便是車輛停置不開也會(huì)發(fā)生。“高能量密度電池的發(fā)展，它的很多不確定因素導(dǎo)致的瞬間熱失控正變得越來(lái)越多。”王芳說(shuō)。
武漢大學(xué)教授艾新平教授也指出，我國(guó)提升電池能量密度的方法主要是在電池正極中加入更高比例的鎳，而隨著鎳含量的提高，正極材料的穩(wěn)定性則隨之下降。
“以目前能量密度最高的NCM811電池為例，電池的熱分解在120度即開始發(fā)生。”艾新平說(shuō)，“電池起火的一個(gè)核心原因就是熱失控，一般情況下是負(fù)極的熱失控，但是對(duì)三元電池來(lái)說(shuō)，它有可能是正極先發(fā)生熱失控，解決這個(gè)問題的難度將更大。”
對(duì)于電池能量密度提升與安全之間的平衡，全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席萬(wàn)鋼在演講中明確表示：
“我們?nèi)匀灰寻踩?，特別是動(dòng)力電池系統(tǒng)的電-熱安全作為新能源汽車最關(guān)鍵的指標(biāo)。從動(dòng)力電池的單體模塊、電池包、電-熱管理以及結(jié)構(gòu)布置等方面綜合考慮，特別重視材料的穩(wěn)定性、充放電機(jī)制、熱失控防護(hù)和電-熱管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最佳系統(tǒng)解決方案。”
歐陽(yáng)明高也指出，“高能量密度鋰離子電池的發(fā)展瓶頸正是其安全性。”
如果用安全對(duì)動(dòng)力電池的性能進(jìn)行制衡，那么安全要求的增加，無(wú)疑會(huì)壓縮電池的可用性能邊界。這對(duì)于以動(dòng)力電池為主要技術(shù)路徑的新能源車企來(lái)說(shuō)，顯然需要籌謀續(xù)航里程短板的新解決之道。
及時(shí)推動(dòng)混動(dòng)技術(shù)，燃料電池產(chǎn)業(yè)化提速
國(guó)際主流的新能源汽車路線是燃料電池汽車，中國(guó)則是電動(dòng)車、混合動(dòng)力汽車以及燃料電池車齊頭發(fā)展。而這其中，電動(dòng)車無(wú)疑是主流技術(shù)路線，無(wú)論是傳統(tǒng)主機(jī)廠的投入方向，還是新創(chuàng)車企選擇的技術(shù)陣營(yíng)，都是純電動(dòng)。
但是從2018年的產(chǎn)銷數(shù)據(jù)來(lái)看，插電式混合動(dòng)力汽車銷量則呈現(xiàn)了明顯增長(zhǎng)。
2018年，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量分別完成了127萬(wàn)輛和125.6萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)了59.9%和61.7%；其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬(wàn)輛和98.4萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)47.9%和50.8%；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷分別完成28.3萬(wàn)輛和27.1萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)122%和118%。
“去年下半年以來(lái)，插電式混合動(dòng)力發(fā)展相當(dāng)快。所以我們也應(yīng)該及時(shí)推動(dòng)插電式混合動(dòng)力的發(fā)展，同時(shí)向增程式混合動(dòng)力發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。”全國(guó)政協(xié)副主席萬(wàn)鋼表示。
補(bǔ)貼退潮之后，純電動(dòng)汽車將面臨成本和續(xù)航難題，而插電式混合動(dòng)力路線顯然是合適的過(guò)渡方案。
“插電式混合動(dòng)力汽車可以較好得平衡里程焦慮和純電動(dòng)汽車成本上升，可以提高傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的使用效率和整車能源效率，也可以降低電池的使用量，車輛自重以及車輛成本。”工信部部長(zhǎng)苗圩直言表示。
而在插電式混合動(dòng)力的技術(shù)選項(xiàng)中，增程式路線受到不少部委代表和專家推崇。根據(jù)中國(guó)對(duì)增程式定義，實(shí)際上是串聯(lián)的純電型插電混合動(dòng)力，即車輛搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)全程不會(huì)參與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，而是用以發(fā)電，供給電機(jī)和動(dòng)力電池來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛。而在并聯(lián)型方案中，發(fā)動(dòng)機(jī)在電池電量低于設(shè)定值后，會(huì)同時(shí)參與車輛驅(qū)動(dòng)。
“現(xiàn)在插電式混合動(dòng)力基本上達(dá)到了綜合能耗在2L/100km以下，向增程式方向發(fā)展，能夠在帶動(dòng)產(chǎn)能轉(zhuǎn)換的同時(shí)，使排放降到更低，有效的支持產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。”萬(wàn)鋼說(shuō)。
日產(chǎn)的Note e-Power車型，以及李想創(chuàng)立的車和家推出的理想智造ONE均采用串聯(lián)型混合動(dòng)力技術(shù)，據(jù)車和家公布的數(shù)據(jù)，理想智造ONE的NEDC工況續(xù)航可以達(dá)到1000公里。
除了混合動(dòng)力技術(shù)路線的權(quán)重重新被重視，燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化也正式提上議程。
數(shù)據(jù)顯示，氫燃料電池車載2018年年產(chǎn)超過(guò)1500輛，全國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的加氫站達(dá)到12座。中國(guó)工程院院士衣寶廉透露，明年預(yù)計(jì)有100個(gè)左右加氫站投入運(yùn)營(yíng)。
而據(jù)歐陽(yáng)明高預(yù)測(cè)，根據(jù)中國(guó)和全球氫能燃料電池技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，氫燃料電池汽車相比于純電動(dòng)汽車，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大約晚十年左右。
“在2020年，燃料電池混合動(dòng)力將會(huì)成熟，商用車市場(chǎng)，預(yù)計(jì)投入在五千到一萬(wàn)輛，2025年，燃料電池技術(shù)將會(huì)成熟，推廣累計(jì)將會(huì)達(dá)到五到十萬(wàn)輛，標(biāo)志性的車型是燃料電池的大型SUV，2030年，新一代氫能技術(shù)突破，制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫全方面突破，燃料電池技術(shù)在交通和能源領(lǐng)域推廣達(dá)到100萬(wàn)輛，標(biāo)志性車型是燃料電池的長(zhǎng)途貨運(yùn)卡車，將會(huì)達(dá)到一千公里的長(zhǎng)途貨運(yùn)能力，一百萬(wàn)公里的可靠性和耐久性。”
進(jìn)入后補(bǔ)貼時(shí)代
自2013年正式推廣的新能源汽車財(cái)政補(bǔ)貼將于2020年后全面退坡，工信部、發(fā)改委等5部委在2018年聯(lián)合推出施行的《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》(俗稱“雙積分”管理辦法)，是新能源汽車后補(bǔ)貼時(shí)代最為有力的支持調(diào)控政策。
2018年，五部委已經(jīng)推動(dòng)2016、2017兩個(gè)年度的積分核算和交易，共有118家乘用車企業(yè)參與，完成積分交易107筆，交易金額達(dá)到七億余元人民幣。
“相關(guān)部門正在抓緊研究制定2019年補(bǔ)貼政策，總的原則是在確保2021年補(bǔ)貼全部退出后，產(chǎn)業(yè)不發(fā)生大的波動(dòng)，分階段的釋放退坡所帶來(lái)的壓力，防止一次退坡坡度過(guò)大，帶來(lái)大起之后的大落。”工信部部長(zhǎng)苗圩在發(fā)言中表示。
政策支持是對(duì)產(chǎn)業(yè)方向護(hù)航，但失去財(cái)政補(bǔ)貼對(duì)售價(jià)的保護(hù)，新能源汽車尤其是純電動(dòng)汽車則將直面市場(chǎng)需求的檢驗(yàn)，續(xù)航里程短板和充電效率低下如何應(yīng)對(duì)用戶需求？
“目前續(xù)駛里程已經(jīng)從150公里提高到普遍300公里以上，但是用戶的抱怨并沒有減少，因?yàn)閷?shí)際的續(xù)駛里程低于期望值。我本人也是電動(dòng)車的用戶，深有感觸，實(shí)際的續(xù)駛里程對(duì)氣溫和駕駛風(fēng)格是非常敏感的。”歐陽(yáng)明高對(duì)此談到親身體會(huì)。
而為解決續(xù)航焦慮問題，新造車企業(yè)不惜投入重金建設(shè)加電服務(wù)體系，如蔚來(lái)已經(jīng)在北京、上海等一線城市，以及G4京港澳高速、G2京滬高速部署換電網(wǎng)絡(luò)。小鵬汽車則效仿特斯拉，建設(shè)高功率充電站。
對(duì)此，歐陽(yáng)明高表示，大功率直流快充和換電站的代價(jià)太大，不是理想的續(xù)航補(bǔ)充路線。
“中國(guó)是220伏的電壓，非常適合小功率慢充?，F(xiàn)在應(yīng)該盡量使家用轎車都配置慢充樁，這將成為主體的供電模式，未來(lái)成為能源互聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)；10-15分鐘的快速充電是必備的，但快充的定位是應(yīng)急，不是主體充電的模式，占比大概承擔(dān)15-20%。”
歐陽(yáng)明高認(rèn)為，增加充電便利性的同時(shí)，增加續(xù)駛里程的主流技術(shù)路線還在于提高電動(dòng)汽車能效。
首先，在能效方面，高效電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)變革將會(huì)在未來(lái)5年發(fā)生，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高速化、高效化、小型化，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到1.8萬(wàn)轉(zhuǎn)/min，未來(lái)可能會(huì)到2萬(wàn)轉(zhuǎn)/min；
其次，以碳化硅為代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用，這也將會(huì)支撐高速電機(jī)的發(fā)展，使電機(jī)向小型、高效、低成本方向發(fā)展。
據(jù)悉，比亞迪、英飛凌都在投入新一代碳化硅的IGBT電控芯片研發(fā)，但目前的面臨的現(xiàn)實(shí)問題是，都因成本高企而難以規(guī)?；瘧?yīng)用。
因此，對(duì)于電動(dòng)車企來(lái)說(shuō)，在動(dòng)力系統(tǒng)層面進(jìn)行轉(zhuǎn)型，借助內(nèi)燃機(jī)和氫燃料技術(shù)向增程路線演進(jìn)，也不失為一條兼顧續(xù)航能力和成本的路徑。新創(chuàng)車企車和家已經(jīng)在實(shí)現(xiàn)這一方案，而從本次百人會(huì)的討論來(lái)看，該路線也已經(jīng)納入鼓勵(lì)技術(shù)方案之列。
“從模塊化和平臺(tái)化的發(fā)展來(lái)看，內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力完全可以通過(guò)模塊化發(fā)展到并聯(lián)的純電型插電混合動(dòng)力，而純電動(dòng)力系統(tǒng)，則可以學(xué)習(xí)日產(chǎn)，發(fā)展串聯(lián)式混合動(dòng)力，然后到燃料電池串聯(lián)混合動(dòng)力。”歐陽(yáng)明高在對(duì)插電式混合動(dòng)力進(jìn)行展望時(shí)表示。
“總之，中國(guó)混合動(dòng)力技術(shù)的特色和優(yōu)勢(shì)仍然是純電驅(qū)動(dòng)。”歐陽(yáng)明高強(qiáng)調(diào)，“純電驅(qū)動(dòng)包括純電動(dòng)，但不等于純電動(dòng)。”
新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)行至中途，行業(yè)的高速演進(jìn)中取得了不少技術(shù)的突破性成果和市場(chǎng)的規(guī)模化基礎(chǔ)，但是行業(yè)反思也同時(shí)浮出水面，新造車陣營(yíng)乃至整個(gè)新能源汽車行業(yè)接下來(lái)將走向何處，每一個(gè)企業(yè)都應(yīng)該回顧自身的出發(fā)點(diǎn)。
消息來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
