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新能源汽車產業的中場(chǎng)反(fǎn)思

來源:鈦媒體 更新:2019-01-23 19:27:08 作者: 瀏覽:3507次

“到2025年,電動化技術將會全方位的成熟(shú),也是新(xīn)能源、可(kě)再(zài)生能源價格性價比的拐點(diǎn)。”中國科學院院士(shì)、電動百(bǎi)人會(huì)執行副理事長歐陽明高在電動百人會論壇中,對新能源汽車(chē)何時走向市(shì)場成熟期進行了預測。

在1月12日-13日召開的中國電動汽車百人會(2019)論(lùn)壇,無疑是中國新能源汽車領域最高規格的峰會,工信(xìn)部、發(fā)改委、科(kē)技部、能源局以及住建部(bù)等部委(wěi)代表,以及行業協會代表和各(gè)界技術專家盡(jìn)數登台發言,對新能源汽車行業進行總(zǒng)結和展望(wàng)。

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(yuán)汽車產業已曆經近6年高速發展。根據工信部部長苗圩披露的數據,中國的新能源汽車全產業鏈已經累計投入超過2萬億元,從2013-2018年,中國的新能源汽車產銷量分別達到307萬輛和292萬輛,這使得中國成為全球最大的新能源(yuán)汽車市場。

圖2

如果說快速發展、補貼(tiē)、產(chǎn)業聚集是過去6年中國新能源汽車行業的關鍵詞,那麽在本次百人會論(lùn)壇中(zhōng),補貼退坡、安全,以及燃(rán)料電池、混動等多種技術路線齊頭發展,已經(jīng)是多位部委代表和行業專家高頻強調的信(xìn)息。

在以速度獲得產業體量,實現市場培育之後,頂層設計中已經明顯透露出明(míng)確地節奏 調整、查缺補漏信號,這對於新能源汽車企業,尤其是在(zài)2014年前後大舉湧入的新創電動車車企來說,無疑是一(yī)場新的生存挑戰。

“安全是(shì)新能源汽(qì)車最關鍵的指標”

續航是電動汽車的命門,電動車市場之所以依(yī)賴政策在財政和路(lù)權上的持續(xù)支持,正是因為(wéi)續航短板難以滿足市場需(xū)求。而提升續(xù)航的主要手(shǒu)段則是提升動力電池的能量密度。

能量密度是一項評(píng)價電池在單(dān)位重量下存儲電量的(de)指標,能量密度越高,意味(wèi)著可(kě)以在同(tóng)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(xíng)轎車能夠實現590公裏(lǐ)的續航(háng),正是搭載了能量密度達到300Wh/kg的21700電池。而蔚來去年12月發布(bù)的ES6也因為搭載(zǎi)單體能量密度超過260Wh/kg的NCM811電池,得以實現NECD工況法510公裏續航裏程

中國(guó)科學院院士歐陽明(míng)高披露了一組數據:自2008年鋰離子動(dòng)力電池應用於電(diàn)動汽車已經10年,實際裝車產(chǎn)品的能量(liàng)密度從(cóng)100Wh/kg已經提升2.5倍至250Wh/kg左右,能量成本降至1元(yuán)/Wh。歐陽明高將此評價(jià)為“蓄電池領域百年來的革命性突破”。

圖3

“2012年,電池的單體(tǐ)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,我們也隻用了3年的時間。”中汽研首席專(zhuān)家王芳不無(wú)深意的表示,“這個增長速(sù)度裏麵,可能會隱含一些需要我們重視(shì)的除了能量密(mì)度以外,其他方麵的一些問(wèn)題。”

王芳的擔憂不無根(gēn)據,在其參與製定(dìng)國家《電動汽車用動力蓄電池安全要求的強製標準》過程中,曾(céng)對2011年—2018年9月份,發生的80多例電動汽車(chē)乘用車起(qǐ)火事故進行分析:

除了16%的比例跟充電(diàn)過程相關,18%由機械碰(pèng)撞等(děng)外力產生外,35%的起火事(shì)故則是不明原(yuán)因的自燃事件。

圖4

動力電池是一項電化學載體,其化(huà)學反應無時不刻不(bú)在進行,即便是車輛停置不開也會(huì)發生。“高能量密度電池的(de)發展(zhǎn),它的(de)很多不確(què)定因(yīn)素導致的瞬間熱失控正變得越來越多。”王(wáng)芳說。

武漢大學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(gāo),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(chí)為例,電池的熱分解在120度即開始(shǐ)發(fā)生(shēng)。”艾新平說,“電池起火的一個核心原因就是熱失控,一(yī)般情(qíng)況下是負極的熱失控,但是對三元電池來說,它有可能(néng)是正極先發生熱失控,解決這(zhè)個問題的難度將更大。”

對於電池能量密度提升與(yǔ)安全之間的平衡,全國政協副主席、中(zhōng)國科學技(jì)術協會主(zhǔ)席萬鋼在演講中明確表示:

“我們仍(réng)然要把安全,特別是動力電池係統(tǒng)的電-熱安全作為(wéi)新能源汽車最關鍵的指標。從動力電池的單體模塊、電池包、電-熱管理以及結構布(bù)置等方麵綜合考慮,特別重視材料的穩定性、充放電機製、熱失控防護和電-熱管理係統,實現最佳係統解(jiě)決方案。”

歐陽(yáng)明高也指出,“高(gāo)能(néng)量密度鋰離子電池的(de)發展瓶頸正是其安全性(xìng)。”

如果用安(ān)全對動力電池(chí)的性能進行製衡,那麽安全(quán)要求的增加,無疑會壓縮電池的可用(yòng)性能邊(biān)界(jiè)。這對於以動力電池為主要(yào)技術路徑的新能源車企來說,顯然需要籌謀續航裏程短板(bǎn)的新解決之道。

及時推動(dòng)混動技術,燃料電(diàn)池產業化提速

國際主流的新能源汽車路線是燃料電池(chí)汽車,中國則(zé)是電動車(chē)、混合動力(lì)汽車以及燃料電池車齊頭發展。而這其中,電動車無疑(yí)是主流技術(shù)路線,無論(lùn)是傳統主機廠的投入方向,還是新創車企選擇的技術陣營,都是純電動

但是從2018年的產銷數據(jù)來看,插電式混合動力汽車銷量則呈現了明顯增長。

2018年,我國新(xīn)能源汽車(chē)產(chǎn)銷量分別完成了127萬輛和125.6萬輛,同比分(fèn)別(bié)增長了59.9%和(hé)61.7%;其中純電動汽(qì)車產銷分別(bié)完成(chéng)98.6萬輛和98.4萬輛,同比分別增長47.9%和50.8%;插電(diàn)式(shì)混合動(dòng)力汽車產銷分別完成28.3萬輛和27.1萬輛,同比分別(bié)增長122%和118%。圖5

全國政協(xié)副主席、中國(guó)科學技術協會主席(xí)萬鋼

“去年下半年以來,插電式混合動力發展相(xiàng)當快。所以我們也應該及時推動(dòng)插電式混合動力的發展,同時向增程式混合動力(lì)發展方向轉變。”全國政協副主席(xí)萬鋼表示。

補貼退潮之後,純電動汽車將麵臨成本和續航難題,而插電式混合動力路線顯然(rán)是合適的過渡(dù)方案。

“插電式混合動力汽車可以較好得平衡裏程焦慮和純電動汽車成本上升,可以提高傳統內燃(rán)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選項中,增程式路線受到不少部委代表和(hé)專(zhuān)家推崇。根據中國對增程式定義,實際上是串聯的純電型插電混合動力,即車(chē)輛搭(dā)載的發動機全程不會參與動力驅(qū)動,而是用以發電,供給(gěi)電機和動力電池來驅動車輛。而在並聯型方案中,發(fā)動機(jī)在電池電量低於設定值(zhí)後,會同時參與車輛驅動。

“現在插電式混合動力基本上(shàng)達到(dào)了綜合(hé)能耗在2L/100km以下,向(xiàng)增程式方(fāng)向發展,能夠在帶動產能轉換(huàn)的同時,使排(pái)放降到更低(dī),有效的支持產業的轉型升(shēng)級(jí)。”萬鋼說。

日產的Note e-Power車(chē)型,以及李想創立的車和家推出的理想智造ONE均采用串聯型混合動力技(jì)術,據車和家公布的數據,理(lǐ)想智造(zào)ONE的NEDC工況續航可以達到1000公裏。

除(chú)了混合(hé)動力技術路線的權重重新被重視,燃料(liào)電(diàn)池技術(shù)的產(chǎn)業化也正式提上(shàng)議程。

數據顯示(shì),氫燃料電池車載2018年年產超過1500輛,全國投入運營的加氫站達到12座。中國工程院院士衣寶廉透露,明年預計(jì)有100個左(zuǒ)右(yòu)加(jiā)氫站投入運營。

而據(jù)歐(ōu)陽明高預測,根據中國(guó)和全球(qiú)氫(qīng)能燃料電池技術的(de)發展進程,氫燃料電池(chí)汽車相比於純電動汽車,產業化進程大約晚十年左右。

“在2020年(nián),燃料電池混合動力將會成熟,商用(yòng)車(chē)市場,預計投入在五千到一萬輛,2025年,燃(rán)料電池技術將會成熟,推廣累(lèi)計將會達到五到十萬輛,標(biāo)誌性的車型是燃料電池的大型SUV,2030年,新一代氫能(néng)技術突破,製氫、儲氫、運氫全方麵突破,燃料電池技術在交通和能源領域推廣達到100萬輛(liàng),標誌性車型(xíng)是燃料電池(chí)的長途貨運卡車,將會達到一(yī)千公裏的長途貨運能力(lì),一百萬公裏的可靠性和耐久性。” 

進入後補貼時代

自(zì)2013年正式推廣的新能源汽(qì)車財政補貼將於2020年後全麵退(tuì)坡,工信部、發改委等5部委在2018年聯合推出施行的(de)《乘用(yòng)車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分並行管理辦法》(俗稱“雙(shuāng)積分”管理辦法),是新能源汽車後補貼時(shí)代最為有力的支持調控政策。

2018年,五部委已經(jīng)推動(dòng)2016、2017兩個年度的積分核算和交易,共有118家乘用車企業參與,完成積分交易107筆,交易金額達(dá)到(dào)七億餘元人民(mín)幣。圖6

中(zhōng)華人民共和國工業和信息化(huà)部部長苗圩

“相關部門(mén)正在抓緊研究製定2019年補貼政策,總的原(yuán)則是在確保(bǎo)2021年補貼全部退出後,產業(yè)不發(fā)生大的波動,分階段(duàn)的釋放退坡所帶來的(de)壓(yā)力,防止一次退(tuì)坡坡度過大,帶來大起之後的大(dà)落。”工信部部長(zhǎng)苗圩在發言中表示。

政策支持是對產業方向護航(háng),但失去財政補貼對售價的保(bǎo)護,新(xīn)能源汽(qì)車尤其是純電動汽車則將直麵市場(chǎng)需求的檢驗,續(xù)航裏程短板和充電效率低(dī)下如何應對用戶需求?

“目前續駛裏程已(yǐ)經從150公裏提高到普遍300公裏以上,但是用戶的抱怨並沒有減少,因為實際的續駛裏程低於期望值。我本人也是電動車的用戶,深有感觸,實際(jì)的續駛裏程對氣溫和駕駛風格是非常敏感的。”歐陽明高對此談到親身體會。

而為解決續航焦慮問題,新造車企業不惜投入重金建(jiàn)設加電服務體係,如蔚(wèi)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絡。小鵬汽車則效仿特斯拉(lā),建設高(gāo)功率充電站

對此,歐陽明高表示,大功率(lǜ)直流快充和換電站的代(dài)價太大,不是理想的續(xù)航補充(chōng)路線(xiàn)。

“中國是220伏的電(diàn)壓,非常適合小功率慢充。現在應該盡量使家用轎車都配(pèi)置慢充樁(zhuāng),這將成為主體的供(gòng)電模式,未來成為(wéi)能源互聯網的終(zhōng)端節點;10-15分鍾的快速充電是必備的,但快充的定位是應急,不是主體充電的模式,占比大概承擔15-20%。”

圖(tú)7

歐陽明高認為,增加充電便(biàn)利性的同時,增加續駛裏(lǐ)程的主流技術路線還在(zài)於提高電動汽車(chē)能效。

首先,在能效(xiào)方麵,高效電驅動係(xì)統的技術變革將會在未來5年發生,即電機驅動係統高速化、高效化、小型化,現(xiàn)在轉速能夠達到1.8萬轉/min,未來可能會到2萬轉/min;

其次,以碳化矽為代表(biǎo)的新一代高頻、高效電力電子將(jiāng)普(pǔ)遍使用,這也將會支撐高速電機的發展,使電機向小型、高效、低成本方向發展。

據悉,比(bǐ)亞迪、英飛淩都在投入新一代碳化矽的IGBT電控芯(xīn)片研發,但目前的麵臨的現實問題是,都因成本高企而難以規模化(huà)應用。

因此,對於電動車企來說,在動力係統層麵(miàn)進行轉型,借助內燃機和氫(qīng)燃(rán)料(liào)技術向增程路(lù)線演(yǎn)進,也不失為一條(tiáo)兼顧續航能力和成本的路(lù)徑。新創車企車和家已(yǐ)經在實現這一(yī)方案,而從本次百(bǎi)人會的討(tǎo)論來看,該路線也已經納入(rù)鼓勵(lì)技術方案(àn)之列。 

圖8

“從模塊(kuài)化和平台化的發展來看,內燃機動(dòng)力(lì)完全可以通過模塊化(huà)發展到並(bìng)聯的純電型插電混合動力,而純電動(dòng)力係統,則可以學習日產,發展串聯式混合動力,然後到燃料電池(chí)串聯混合動力。”歐陽明高在對(duì)插電(diàn)式混合動力進行展望時表示。

“總之,中國混合動力技術的特色和優勢仍然是純電驅動。”歐陽明高強調(diào),“純電(diàn)驅動包(bāo)括純電動,但不等於(yú)純電動。”

新能源汽車產業已經(jīng)行至中途,行業的高速演進中取得了不少技術的突破性成果和市場的規模化基(jī)礎,但是行業反思也同時浮出水麵,新(xīn)造車陣營乃至整個新(xīn)能源汽(qì)車行業接下來將走向何處,每一個企業都應該回顧自身的出發點。  

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