新时代推进我国新能源汽车发展的新思考(根据2018年百人会报告整理)

2018-11-27 10:24
汽车工程学报 2018年4期
关键词:新能源汽车

万 钢

(中国科学技术协会,北京 100863)

过去五年是全国上下砥砺奋进的五年,也是汽车界创新发展的五年。回顾习近平总书记2014年5月份视察上汽集团技术中心时候所指出的:新能源汽车技术研发能不能占领制高点,已经成为当今世界汽车行业的竞争焦点。汽车行业是市场很大、技术含量和管理精细化程度很高的行业,发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,要加大研发力度,认真研究市场,用活用好政策,开发适应各种需求的产品,使之成为一个强劲的增长点。总书记的讲话为我们指出了中国汽车由大到强的路线图。

一、 我国新能源汽车发展面临的新形势

新能源汽车成为全球汽车产业转型升级的标志,中国市场成为全球主战场。2017年,全球主要国家新能源汽车销售超过142万辆,我国新能源汽车销量达到77.7万辆,占新车销售比例达到2.69%,其中,新能源乘用车销售了58万辆左右,新能源商用车增长也比较迅速,达到19.8万辆。截至2017年底,全球新能源汽车累计销售已突破了340万辆,其中在中国行驶的电动汽车也超过了50%,充分说明我国用实实在在的行动为节能减碳以及应对气候变化做出了贡献。

新能源汽车关键零部件的研发及产业化取得新进展。动力电池关键材料国产化进程加快,性能指标稳步提升,成本明显降低,单体、电池包、BMS等方面的安全技术研究全面推进。三元材料动力电池单体比能量最高达到260 Wh/kg;磷酸铁锂动力电池单体比能量提升到160 Wh/kg;动力电池系统成本明显下降,达到2.0元/Wh以下。2017年我国车用动力电池产能已经达到20 GWh,车用动力电池规模生产全球领先。驱动电机关键部件及共性基础技术进一步突破,如IGBT、导磁硅钢、稀土永磁材料、位置传感器等;电力电子系统集成、电机电控一体化趋势取得显著进展,重量比功率已经超过3.3 kW/kg,峰值效率和高效区都得到了明显进步。燃料电池电堆功率密度已超过2 kW/L,双极板的研发和批量化取得原始技术创新,燃料电池动力系统部件和集成技术取得显著进展,研发的70 MPa车载高压供氢系统以及70 MPa的氢气罐的标准也正在形成的过程当中。多品牌的网联车上市,取得了市场好业绩,成了追捧的目标,自动驾驶技术和样车展示运行也崭露头角,相关的一些政策也在推动落实。

我国新能源汽车在研发、产业、市场、政策创新和基础设施建设方面已呈现明显的比较优势。研发体系方面,确立了新能源汽车“三纵三横”研发布局,实施了新能源汽车“纯电驱动”技术转型战略,建立了产学研结合、大中小融通的研发体系,形成产业链供应体系。产业方面,整车到零部件的产业链条基本形成,转型升级速度也加快,龙头骨干企业和一些新兴企业正在加速形成。市场方面,2017年我国新能源汽车产销量全球第一,保有量占世界一半,为应对气候变化和生态文明建设做出显著贡献。政策上方面,已经逐步形成了全环节、中长期、可持续的政策扶持体系,也正在探索用户市场的激励措施。基础设施方面,截至2017年底,全国投入运营的公共充电桩数量超过21万个,形成了龙头企业牵头、多方参与的市场机制。商业模式方面,共享汽车等新兴商业模式取得创新发展,电动化、智能化正吸引着跨界融合的发展。

电动化、智能化正引领全球汽车产业的创新发展。2016年,挪威、瑞典等北欧国家宣布从2030年起要停止销售燃油车后,欧洲、美国、日本、印度都逐步宣布了要向电动化、智能化方向发展的政治意愿,同时也正在制定相应的发展路线图和时间表。与此同时,欧洲、美国、日本等发达国家跨国车企也正围绕电动化、智能化方面同时发力:大众集团提出了升级2025战略,发布“Roadmap E”计划,从2019年开始全系车型的电动化;丰田提出了2020-2030年新能源车型挑战计划;宝马、通用、奔驰等也都分别推出了他们电动汽车的车型。这些计划和行动是对社会的一种承诺,也是全球汽车产业转型发展方向及其为应对全球气候变化的实际贡献。

二、推进我国新能源汽车发展的新战略

新形势下既有很多新的挑战,也有很多好的基础。第一,现在纯电动汽车虽然发展快,但是功能、性能上还是有短板。续驶里程就是一个短板。增加续驶里程不能简单的用增加电池的办法解决,因为电池增加了,重量也增加了,单位耗能反而增加了。纯电动汽车功能也还没有完全覆盖汽车市场要求,电池低温性能亟待改进,能量密度亟待提升,需要我们共同的继续探索技术创新的方向和策略。第二,传统内燃机驱动系统将面对更加严苛的排放标准和降耗减碳的要求,高动态检测标准对动力系统提出新的挑战。我们需要将转型的压力转化为产业升级的动力。第三,基础设施建设不平衡、不充分,建设、运营和服务体系还需更加灵活完善,要着力创新新能源汽车市场运营模式,包括基础设施市场运营商业模式。第四是面向未来电动化、智能化的发展和大规模市场应用,现有的政策体系要相应调整,相应的标准法规也要加快制定和完善,使之更加精准和高效,更加适应于创新发展、绿色文明和普适、普惠的发展方向。

总的来说,未来我们要更加重视科技创新、转型升级、政策创新、制度创新和业态创新。

科技创新方面,需要与时俱进,促进更高质量的发展。我国电动汽车科技创新走过了将近20年道路,一直在与时俱进,促进更高质量发展。第一个五年规划确定了电池、电机和电控三大核心技术以及纯电动、混合动力、燃料电池等基本车型,形成了“三纵三横”的研发布局,“十二五”时期顺应科技制度的改革,把关键技术向基础研究方面发展,在控制理论、电力电子、电化学机制等方面增加了基础研究,同时明确了插电式增程式作为混合动力汽车的研发重点。未来的发展方向,一是要明确电动化、智能化新方向,创新和完善新能源汽车“纯电驱动”技术转型战略。整车产品要在综合能效,即高比能量蓄能、高比功率发电、高效率驱动和能量回收、智能化控制、轻量化车身等多方面提高质量;二是要提升“三电”核心技术,加强高能量密度动力电池、高功率密度燃料电池、高性能驱动和高效率能量回馈、智能控制系统等方面的基础研究,应用研究和系统集成创新;三是要加大对燃料电池发动机的研发力度,推进区域商业化示范运营,加快产业化进程,拓展燃料电池应用领域;四是要结合新一代人工智能重大项目的实施,来研发智能网联、自动驾驶技术平台,积极稳妥的推动自动驾驶上路,逐步的进入市场应用阶段。

转型升级方面,内燃机电动化相结合成为车用动力技术发展新方向。在相当长的时间内,特别是在大客运、大货运、大船运、大农业等领域,内燃机或以独立驱动、或以混合动力的形式具有广阔的市场需求,面对节能减排低碳新要求和高动态监测新标准的挑战,内燃机行业必须适应新形势、新要求,着力推动技术进步和转型升级。一方面,内燃机技术将以提升燃油效率、降低排放为主线,着重在高质量整机技术、高性能关键零部件技术、先进燃烧技术、低磨擦技术、低消耗功附件、轻量化以及余热能利用、后处理技术等领域组织科研攻关,以期在我国交通领域节能减排、应对气候变化中发挥重要作用。另一方面,内燃机与电动化相结合成为车用动力技术发展的新方向。除了内燃机本身的技术创新之外,要更加注重内燃机与电动化融合发展方面的技术创新。目前,市场上已出现了一些新产品,如CHS混合动力系统已经运用到广汽、吉利的插电式混合动力车型上,效率明显提高,部分车型还应用了阿特金森循环发动机。另外,还可以基于各类油-电混合动力构型体系,探索诸如均质压缩点燃(HCCI)、内燃机增程器、转子发动机等过去难以独立应用的新技术的研发和应用。针对新型动力系统混合驱动需求,研发高效率增程式机电混合系统研发和系统优化,因此研发高效率增程式机电混合的系统,将是今后的重点研发内容之一。

政策创新方面,需要继续完善政策创新,保持政策连续性,扩大电动汽车市场销售配额。一方面,坚定2020年新能源汽车财政补贴退出的同时,明确延长新能源汽车车购税等优惠措施。适时实施汽车节能积分制和相应的奖励措施,加快碳交易制度建设、创新商业模式等政策措施,保持和加强政策的连续性和创新性。年初中央政府已经出台规定,要求党政机关率先使用新能源汽车,按照规定逐步扩大新能源汽车配备比例;交通运输部发布了《关于加快新能源汽车在交通运输方面的推广应用的实施意见》;住建部发布了《城市电动汽车充电设施规划建设》,对充电设施、财政奖励制度、互联互通作出了新的要求和新的规定。另一方面,我们的政策创新今后将继续扩大电动汽车市场销售配额,加快公交、出租汽车普及步伐,开拓共享汽车新市场,完善充电设施基础建设措施,营造更好的市场环境。

制度创新方面,需要制定和落实好各项标准规范。一要制定技术标准,支撑转型,加强标准研究制定及供给。环保部门已公布的国六排放标准将是全球最严厉的汽车排放控制法规,实施前应做好整车开发、油品质量和相关检测能力建设和监管工作。着眼新能源汽车的转型升级,应研究制定有关新能源汽车的综合能效和超低排放的技术标准;制定汽车新标准时,要扩大新能源汽车专家参与,听取新能源汽车优势企业意见,协同推进新能源汽车推广应用和传统汽车的转型升级。二要加快电力价格机制改革。要注重实施支持可再生能源和波谷电利用的政策,降低成本、提高效率;要及时出台鼓励车用动力电池梯次利用和回收再利用的政策措施。三要以安全、绿色、高效、共享为原则,及时出台自动驾驶试运行的发展规划和技术规范,要明确适应阶段和区域的法定标准,通过安全可靠的试验运行,逐步投入市场应用。

业态创新方面,龙头企业领军基础设施建设,新能源汽车产业从制造向服务全链条发展。一方面,龙头领军企业在基础建设设施方面开展了大量工作。国网公司构建了高效的充电设施和开放服务的平台,符合相关标准的充电桩就可纳入到充电服务平台内。国网公司逐渐从一个运营公司转化到平台公司。神华开始布局氢能基础设施,选择了一些重点来进行加氢设施的布局,为未来进入氢能源设施、为未来的清洁能源的发展做了很多工作,也发挥了龙头领军企业的作用。另一方面,新能源汽车产品正在从制造向服务的全链条发展。新能源汽车企业从单一的提供汽车产品向提供产品-服务-充电-运营多环节组合的新型商业模式转变;目前国内已经有几十家开始进行商业运行,以环球车享、易开租赁、奔驰Car2Go为代表的分时租赁和共享汽车在国内开始运行,取得了比较好的运行效果,规模也在不断的扩大。另外,自动驾驶汽车正在推进跨产业的融合,从传感器、地图、自动驾驶、操作系统、整车制造、通信设备和通信服务等各方面已经形成初期产业生态。

国际合作方面,需要继续加大开放和国际合作力度,推进全球协同创新。多边合作上,去年的清洁能源部长会议和创新使命部长会议上,电动汽车倡议对外发布了EV30@30挑战,目标是到2030年,全球销售的汽车中有30%是新能源汽车,同时国际氢能伙伴计划和国际能源署的先进燃料电池合作项目也在推进中。双边合作上,中美清洁能源联合研究中心、中德电动汽车联合研究中心也正在开展相关工作。另外,我们主动倡议发起的国际氢能燃料电池协会,来自12个国家的46家国内外机构共同参与了发起。在全球环境基金会(GEF)支持下,我国也将在新能源汽车和可再生能源综合应用中逐步实现商业化推广。

汽车产业转型升级是一个长周期过程,我国新能源汽车起步虽早,但整体实力优势微薄。行百里者半九十,要继续加强科技创新、产业升级、政策创新、制度创新和业态创新,着力提高供给质量,创造经济和社会效益。在今后的国际合作与产业竞争中,更需要集政产学研用各方力量,发挥创新优势,加强国际合作,努力奋斗、发奋图强实现我国汽车产业由大到强的目标。

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