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  “到2025年,电动化技术将会全方位的成熟,也是新能源、可再生能源价格性价比的拐点。”中国科学院院士、电动百人会执行副理事长欧阳明高在电动百人会论坛中,对新能源汽车何时走向市场成熟期进行了预测。

  在1月12日-13日召开的中国电动汽车百人会(2019)论坛,无疑是中国新能源汽车领域最高规格的峰会,工信部、发改委、科技部、能源局以及住建部等部委代表,以及行业协会代表和各界技术专家尽数登台发言,对新能源汽车行业进行总结和展望。

  以2013年新能源汽车财政补贴政策正式推广实施为计,中国的新能源汽车产业已历经近6年高速发展。根据工信部部长苗圩披露的数据,中国的新能源汽车全产业链已经累计投入超过2万亿元,从2013-2018年,中国的新能源汽车产销量分别达到307万辆和292万辆,这使得中国成为全球最大的新能源汽车市场。

  如果说快速发展、补贴、产业聚集是过去6年中国新能源汽车行业的关键词,那么在本次百人会论坛中,补贴退坡、安全,以及燃料电池、混动等多种技术路线齐头发展,已经是多位部委代表和行业专家高频强调的信息。

  在以速度获得产业体量,实现市场培育之后,顶层设计中已经明显透露出明确地节奏调整、查缺补漏信号,这对于新能源汽车企业,尤其是在2014年前后大举涌入的新创电动车车企来说,无疑是一场新的生存挑战。

  “安全是新能源汽车最关键的指标”

  续航是电动汽车的命门,电动车市场之所以依赖政策在财政和路权上的持续支持,正是因为续航短板难以满足市场需求。而提升续航的主要手段则是提升动力电池的能量密度。

  能量密度是一项评价电池在单位重量下存储电量的指标,能量密度越高,意味着可以在同样重量体积下,搭载更多的电量。

  特斯拉Model 3之所以作为A型轿车能够实现590公里的续航,正是搭载了能量密度达到300Wh/kg的21700电池。而蔚来去年12月发布的ES6也因为搭载单体能量密度超过260Wh/kg的NCM811电池,得以实现NEDC工况法510公里续航里程。

  中国科学院院士欧阳明高披露了一组数据:自2008年锂离子动力电池应用于电动汽车已经10年,实际装车产品的能量密度从100Wh/kg已经提升2.5倍至250Wh/kg左右,能量成本降至1元/Wh。欧阳明高将此评价为“蓄电池领域百年来的革命性突破”。

  “2012年,电池的单体能量密度是150Wh/kg,到2015年的180Wh/kg,我们用了3年时间,从180Wh/kg到2018年260Wh/kg,我们也只用了3年的时间。”中汽研首席专家王芳不无深意的表示,“这个增长速度里面,可能会隐含一些需要我们重视的除了能量密度以外,其他方面的一些问题。”

  王芳的担忧不无根据,在其参与制定国家《电动汽车用动力蓄电池安全要求的强制标准》过程中,曾对2011年—2018年9月份,发生的80多例电动汽车乘用车起火事故进行分析:

  除了16%的比例跟充电过程相关,18%由机械碰撞等外力产生外,35%的起火事故则是不明原因的自燃事件。

  动力电池是一项电化学载体,其化学反应无时不刻不在进行,即便是车辆停置不开也会发生。“高能量密度电池的发展,它的很多不确定因素导致的瞬间热失控正变得越来越多。”王芳说。

  武汉大学教授艾新平教授也指出,我国提升电池能量密度的方法主要是在电池正极中加入更高比例的镍,而随着镍含量的提高,正极材料的稳定性则随之下降。

  “以目前能量密度最高的NCM811电池为例,电池的热分解在120度即开始发生。”艾新平说,“电池起火的一个核心原因就是热失控,一般情况下是负极的热失控,但是对三元电池来说,它有可能是正极先发生热失控,解决这个问题的难度将更大。”

  对于电池能量密度提升与安全之间的平衡,全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢在演讲中明确表示:

  “我们仍然要把安全,特别是动力电池系统的电-热安全作为新能源汽车最关键的指标。从动力电池的单体模块、电池包、电-热管理以及结构布置等方面综合考虑,特别重视材料的稳定性、充放电机制、热失控防护和电-热管理系统,实现最佳系统解决方案。”

  欧阳明高也指出,“高能量密度锂离子电池的发展瓶颈正是其安全性。”

  如果用安全对动力电池的性能进行制衡,那么安全要求的增加,无疑会压缩电池的可用性能边界。这对于以动力电池为主要技术路径的新能源车企来说,显然需要筹谋续航里程短板的新解决之道。

  及时推动混动技术,燃料电池产业化提速

  国际主流的新能源汽车路线是燃料电池汽车,中国则是电动车、混合动力汽车以及燃料电池车齐头发展。而这其中,电动车无疑是主流技术路线,无论是传统主机厂的投入方向,还是新创车企选择的技术阵营,都是纯电动。

  但是从2018年的产销数据来看,插电式混合动力汽车销量则呈现了明显增长。

  2018年,我国新能源汽车产销量分别完成了127万辆和125.6万辆,同比分别增长了59.9%和61.7%;其中纯电动汽车产销分别完成98.6万辆和98.4万辆,同比分别增长47.9%和50.8%;插电式混合动力汽车产销分别完成28.3万辆和27.1万辆,同比分别增长122%和118%。

  “去年下半年以来,插电式混合动力发展相当快。所以我们也应该及时推动插电式混合动力的发展,同时向增程式混合动力发展方向转变。”全国政协副主席万钢表示。

  补贴退潮之后,纯电动汽车将面临成本和续航难题,而插电式混合动力路线显然是合适的过渡方案。

  “插电式混合动力汽车可以较好得平衡里程焦虑和纯电动汽车成本上升,可以提高传统内燃机的使用效率和整车能源效率,也可以降低电池的使用量,车辆自重以及车辆成本。”工信部部长苗圩直言表示。

  而在插电式混合动力的技术选项中,增程式路线受到不少部委代表和专家推崇。根据中国对增程式定义,实际上是串联的纯电型插电混合动力,即车辆搭载的发动机全程不会参与动力驱动,而是用以发电,供给电机和动力电池来驱动车辆。而在并联型方案中,发动机在电池电量低于设定值后,会同时参与车辆驱动。

  “现在插电式混合动力基本上达到了综合能耗在2L/100km以下,向增程式方向发展,能够在带动产能转换的同时,使排放降到更低,有效的支持产业的转型升级。”万钢说。

  日产的Note e-Power车型,以及李想创立的车和家推出的理想智造ONE均采用串联型混合动力技术,据车和家公布的数据,理想智造ONE的NEDC工况续航可以达到1000公里。

  除了混合动力技术路线的权重重新被重视,燃料电池技术的产业化也正式提上议程。

  数据显示,氢燃料电池车载2018年年产超过1500辆,全国投入运营的加氢站达到12座。中国工程院院士衣宝廉透露,明年预计有100个左右加氢站投入运营。

  而据欧阳明高预测,根据中国和全球氢能燃料电池技术的发展进程,氢燃料电池汽车相比于纯电动汽车,产业化进程大约晚十年左右。

  “在2020年,燃料电池混合动力将会成熟,商用车市场,预计投入在五千到一万辆,2025年,燃料电池技术将会成熟,推广累计将会达到五到十万辆,标志性的车型是燃料电池的大型SUV,2030年,新一代氢能技术突破,制氢、储氢、运氢全方面突破,燃料电池技术在交通和能源领域推广达到100万辆,标志性车型是燃料电池的长途货运卡车,将会达到一千公里的长途货运能力,一百万公里的可靠性和耐久性。”

  进入后补贴时代

  自2013年正式推广的新能源汽车财政补贴将于2020年后全面退坡,工信部、发改委等5部委在2018年联合推出施行的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(俗称“双积分”管理办法),是新能源汽车后补贴时代最为有力的支持调控政策。

  2018年,五部委已经推动2016、2017两个年度的积分核算和交易,共有118家乘用车企业参与,完成积分交易107笔,交易金额达到七亿余元人民币。

  “相关部门正在抓紧研究制定2019年补贴政策,总的原则是在确保2021年补贴全部退出后,产业不发生大的波动,分阶段的释放退坡所带来的压力,防止一次退坡坡度过大,带来大起之后的大落。”工信部部长苗圩在发言中表示。

  政策支持是对产业方向护航,但失去财政补贴对售价的保护,新能源汽车尤其是纯电动汽车则将直面市场需求的检验,续航里程短板和充电效率低下如何应对用户需求?

  “目前续驶里程已经从150公里提高到普遍300公里以上,但是用户的抱怨并没有减少,因为实际的续驶里程低于期望值。我本人也是电动车的用户,深有感触,实际的续驶里程对气温和驾驶风格是非常敏感的。”欧阳明高对此谈到亲身体会。

  而为解决续航焦虑问题,新造车企业不惜投入重金建设加电服务体系,如蔚来已经在北京、上海等一线城市,以及G4京港澳高速、G2京沪高速部署换电网络。小鹏汽车则效仿特斯拉,建设高功率充电站。

  对此,欧阳明高表示,大功率直流快充和换电站的代价太大,不是理想的续航补充路线。

  “中国是220伏的电压,非常适合小功率慢充。现在应该尽量使家用轿车都配置慢充桩,这将成为主体的供电模式,未来成为能源互联网的终端节点;10-15分钟的快速充电是必备的,但快充的定位是应急,不是主体充电的模式,占比大概承担15-20%。”

  新能源汽车产业的中场反思

  欧阳明高认为,增加充电便利性的同时,增加续驶里程的主流技术路线还在于提高电动汽车能效。

  首先,在能效方面,高效电驱动系统的技术变革将会在未来5年发生,即电机驱动系统高速化、高效化、小型化,现在转速能够达到1.8万转/min,未来可能会到2万转/min;

  其次,以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将普遍使用,这也将会支撑高速电机的发展,使电机向小型、高效、低成本方向发展。

  据悉,比亚迪、英飞凌都在投入新一代碳化硅的IGBT电控芯片研发,但目前的面临的现实问题是,都因成本高企而难以规模化应用。

  因此,对于电动车企来说,在动力系统层面进行转型,借助内燃机和氢燃料技术向增程路线演进,也不失为一条兼顾续航能力和成本的路径。新创车企车和家已经在实现这一方案,而从本次百人会的讨论来看,该路线也已经纳入鼓励技术方案之列。

  “从模块化和平台化的发展来看,内燃机动力完全可以通过模块化发展到并联的纯电型插电混合动力,而纯电动力系统,则可以学习日产,发展串联式混合动力,然后到燃料电池串联混合动力。”欧阳明高在对插电式混合动力进行展望时表示。

  “总之,中国混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动。”欧阳明高强调,“纯电驱动包括纯电动,但不等于纯电动。”

  新能源汽车产业已经行至中途,行业的高速演进中取得了不少技术的突破性成果和市场的规模化基础,但是行业反思也同时浮出水面,新造车阵营乃至整个新能源汽车行业接下来将走向何处,每一个企业都应该回顾自身的出发点。

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