“到2025年，電動化技術(shù)將會全方位的成熟，也是新能源、可再生能源價格性價比的拐點。” 中國科學(xué)院院士、電動百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高在電動百人會論壇中，對新能源汽車何時走向市場成熟期進行了預(yù)測。
在1月12日-13日召開的中國電動汽車百人會(2019)論壇，無疑是中國新能源汽車領(lǐng)域最高規(guī)格的峰會，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)會代表和各界技術(shù)專家盡數(shù)登臺發(fā)言，對新能源汽車行業(yè)進行總結(jié)和展望。
以2013年新能源汽車財政補貼政策正式推廣實施為計，中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)已歷經(jīng)近6年高速發(fā)展。根據(jù)工信部部長苗圩披露的數(shù)據(jù)，中國的新能源汽車全產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)累計投入超過2萬億元，從2013-2018年，中國的新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到307萬輛和292萬輛，這使得中國成為全球最大的新能源汽車市場。
如果說快速發(fā)展、補貼、產(chǎn)業(yè)聚集是過去6年中國新能源汽車行業(yè)的關(guān)鍵詞，那么在本次百人會論壇中，補貼退坡、安全，以及燃料電池、混動等多種技術(shù)路線齊頭發(fā)展，已經(jīng)是多位部委代表和行業(yè)專家高頻強調(diào)的信息。
在以速度獲得產(chǎn)業(yè)體量，實現(xiàn)市場培育之后，頂層設(shè)計中已經(jīng)明顯透露出明確地節(jié)奏調(diào)整、查缺補漏信號，這對于新能源汽車企業(yè)，尤其是在2014年前后大舉涌入的新創(chuàng)電動車車企來說，無疑是一場新的生存挑戰(zhàn)。
“安全是新能源汽車最關(guān)鍵的指標(biāo)” 續(xù)航是電動汽車的命門，電動車市場之所以依賴政策在財政和路權(quán)上的持續(xù)支持，正是因為續(xù)航短板難以滿足市場需求。而提升續(xù)航的主要手段則是提升動力電池的能量密度。
能量密度是一項評價電池在單位重量下存儲電量的指標(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。而蔚來去年12月發(fā)布的ES6也因為搭載單體能量密度超過260Wh/kg的NCM811電池，得以實現(xiàn)NECD工況法510公里續(xù)航里程。
中國科學(xué)院院士歐陽明高披露了一組數(shù)據(jù)：自2008年鋰離子動力電池應(yīng)用于電動汽車已經(jīng)10年，實際裝車產(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。歐陽明高將此評價為“蓄電池領(lǐng)域百年來的革命性突破”。
“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年時間，從180Wh/kg到2018年260Wh/kg，我們也只用了3年的時間。”中汽研首席專家王芳不無深意的表示，“這個增長速度里面，可能會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)憂不無根據(jù)，在其參與制定國家《電動汽車用動力蓄電池安全要求的強制標(biāo)準(zhǔn)》過程中，曾對2011年—2018年9月份，發(fā)生的80多例電動汽車乘用車起火事故進行分析：
除了16%的比例跟充電過程相關(guān)，18%由機械碰撞等外力產(chǎn)生外，35%的起火事故則是不明原因的自燃事件。
動力電池是一項電化學(xué)載體，其化學(xué)反應(yīng)無時不刻不在進行，即便是車輛停置不開也會發(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越多。”王芳說。
武漢大學(xué)教授艾新平教授也指出，我國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，“電池起火的一個核心原因就是熱失控，一般情況下是負(fù)極的熱失控，但是對三元電池來說，它有可能是正極先發(fā)生熱失控，解決這個問題的難度將更大。”
對于電池能量密度提升與安全之間的平衡，全國政協(xié)副主席、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席萬鋼在演講中明確表示：
“我們?nèi)匀灰寻踩貏e是動力電池系統(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、充放電機制、熱失控防護和電-熱管理系統(tǒng)，實現(xiàn)最佳系統(tǒng)解決方案。”
歐陽明高也指出，“高能量密度鋰離子電池的發(fā)展瓶頸正是其安全性。”
如果用安全對動力電池的性能進行制衡，那么安全要求的增加，無疑會壓縮電池的可用性能邊界。這對于以動力電池為主要技術(shù)路徑的新能源車企來說，顯然需要籌謀續(xù)航里程短板的新解決之道。
及時推動混動技術(shù)，燃料電池產(chǎn)業(yè)化提速
國際主流的新能源汽車路線是燃料電池汽車，中國則是電動車、混合動力汽車以及燃料電池車齊頭發(fā)展。而這其中，電動車無疑是主流技術(shù)路線，無論是傳統(tǒng)主機廠的投入方向，還是新創(chuàng)車企選擇的技術(shù)陣營，都是純電動。
但是從2018年的產(chǎn)銷數(shù)據(jù)來看，插電式混合動力汽車銷量則呈現(xiàn)了明顯增長。
2018年，我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別完成了127萬輛和125.6萬輛，同比分別增長了59.9%和61.7%；其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，同比分別增長47.9%和50.8%；插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成28.3萬輛和27.1萬輛，同比分別增長122%和118%。
“去年下半年以來，插電式混合動力發(fā)展相當(dāng)快。所以我們也應(yīng)該及時推動插電式混合動力的發(fā)展，同時向增程式混合動力發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。”全國政協(xié)副主席萬鋼表示。
補貼退潮之后，純電動汽車將面臨成本和續(xù)航難題，而插電式混合動力路線顯然是合適的過渡方案。
“插電式混合動力汽車可以較好得平衡里程焦慮和純電動汽車成本上升，可以提高傳統(tǒng)內(nèi)燃機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。”工信部部長苗圩直言表示。
而在插電式混合動力的技術(shù)選項中，增程式路線受到不少部委代表和專家推崇。根據(jù)中國對增程式定義，實際上是串聯(lián)的純電型插電混合動力，即車輛搭載的發(fā)動機全程不會參與動力驅(qū)動，而是用以發(fā)電，供給電機和動力電池來驅(qū)動車輛。而在并聯(lián)型方案中，發(fā)動機在電池電量低于設(shè)定值后，會同時參與車輛驅(qū)動。
“現(xiàn)在插電式混合動力基本上達(dá)到了綜合能耗在2L/100km以下，向增程式方向發(fā)展，能夠在帶動產(chǎn)能轉(zhuǎn)換的同時，使排放降到更低，有效的支持產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。”萬鋼說。
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1500輛，全國投入運營的加氫站達(dá)到12座。中國工程院院士衣寶廉透露，明年預(yù)計有100個左右加氫站投入運營。
而據(jù)歐陽明高預(yù)測，根據(jù)中國和全球氫能燃料電池技術(shù)的發(fā)展進程，氫燃料電池汽車相比于純電動汽車，產(chǎn)業(yè)化進程大約晚十年左右。
“在2020年，燃料電池混合動力將會成熟，商用車市場，預(yù)計投入在五千到一萬輛，2025年，燃料電池技術(shù)將會成熟，推廣累計將會達(dá)到五到十萬輛，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、儲氫、運氫全方面突破，燃料電池技術(shù)在交通和能源領(lǐng)域推廣達(dá)到100萬輛，標(biāo)志性車型是燃料電池的長途貨運卡車，將會達(dá)到一千公里的長途貨運能力，一百萬公里的可靠性和耐久性。”
進入后補貼時代
自2013年正式推廣的新能源汽車財政補貼將于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)，是新能源汽車后補貼時代最為有力的支持調(diào)控政策。
2018年，五部委已經(jīng)推動2016、2017兩個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年補貼政策，總的原則是在確保2021年補貼全部退出后，產(chǎn)業(yè)不發(fā)生大的波動，分階段的釋放退坡所帶來的壓力，防止一次退坡坡度過大，帶來大起之后的大落。”工信部部長苗圩在發(fā)言中表示。
政策支持是對產(chǎn)業(yè)方向護航，但失去財政補貼對售價的保護，新能源汽車尤其是純電動汽車則將直面市場需求的檢驗，續(xù)航里程短板和充電效率低下如何應(yīng)對用戶需求？
“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，因為實際的續(xù)駛里程低于期望值。我本人也是電動車的用戶，深有感觸，實際的續(xù)駛里程對氣溫和駕駛風(fēng)格是非常敏感的。”歐陽明高對此談到親身體會。
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。
對此，歐陽明高表示，大功率直流快充和換電站的代價太大，不是理想的續(xù)航補充路線。
“中國是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，未來成為能源互聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點；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%。”
歐陽明高認(rèn)為，增加充電便利性的同時，增加續(xù)駛里程的主流技術(shù)路線還在于提高電動汽車能效。
首先，在能效方面，高效電驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)變革將會在未來5年發(fā)生，即電機驅(qū)動系統(tǒng)高速化、高效化、小型化，現(xiàn)在轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到1.8萬轉(zhuǎn)/min，未來可能會到2萬轉(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，這也將會支撐高速電機的發(fā)展，使電機向小型、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)實問題是，都因成本高企而難以規(guī)?；瘧?yīng)用。
因此，對于電動車企來說，在動力系統(tǒng)層面進行轉(zhuǎn)型，借助內(nèi)燃機和氫燃料技術(shù)向增程路線演進，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)在實現(xiàn)這一方案，而從本次百人會的討論來看，該路線也已經(jīng)納入鼓勵技術(shù)方案之列。
“從模塊化和平臺化的發(fā)展來看，內(nèi)燃機動力完全可以通過模塊化發(fā)展到并聯(lián)的純電型插電混合動力，而純電動力系統(tǒng)，則可以學(xué)習(xí)日產(chǎn)，發(fā)展串聯(lián)式混合動力，然后到燃料電池串聯(lián)混合動力。”歐陽明高在對插電式混合動力進行展望時表示。
“總之，中國混合動力技術(shù)的特色和優(yōu)勢仍然是純電驅(qū)動。”歐陽明高強調(diào)，“純電驅(qū)動包括純電動，但不等于純電動。”
新能源汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)行至中途，行業(yè)的高速演進中取得了不少技術(shù)的突破性成果和市場的規(guī)?；A(chǔ)，但是行業(yè)反思也同時浮出水面，新造車陣營乃至整個新能源汽車行業(yè)接下來將走向何處，每一個企業(yè)都應(yīng)該回顧自身的出發(fā)點。
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