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我国电动汽车产业发展趋势展望及对策研究

   日期:2019-02-13     来源:中国能源报    作者:张厚明 赫荣亮 周禛    浏览:1512    评论:0    
发展现状

从产业规模看,近些年中国电动汽车产销量持续增长,稳居世界首位。2018年前三季度,全国电动汽车产销分别完成73.5万辆和72.1万辆,比上年同期分别增长73%和81.1%。其中,纯电动汽车产销量分别为55.5万辆和54.1万辆;插电式混合动力汽车产销分别为18万辆和18.1万辆。2018年前三季度,我国电动汽车产量已占到当年汽车总产量的3.6%。

从技术水平看,电池能量密度逐步提升,汽车续航里程显著提升。目前,我国电动汽车主流车型续驶里程已经达到300公里,一部分车型的续航里程已经在400公里以上。据调研,2018年第三季度,我国龙头企业的动力电池单体能量密度达到250瓦时/公斤以上,动力电池系统成本在1.2元/瓦时。随着电池产业规模的不断扩大及新兴技术应用加快,动力电池的能量密度持续提升,成本还在下降中,预计将超过相关规划设置的2020年目标。

从企业发展看,我国电动汽车企业实力明显增强。目前,我国的电动汽车整车、动力电池骨干企业的研发投入占比达到了8%以上,比亚迪、北汽、上汽、奇瑞等电动汽车企业已建立完善的电动汽车正向开发体系,优势企业规模效应开始显现。

从配套环境看,充电网络正在逐步优化。截至2018年7月,全国共建成公共充电桩27.5万个,同比增长52%,新用户私人桩安装率接近80%,充电运营的主要盈利来自服务费、电力差价和增值服务三个部分。同时,充电运营公司形成集聚效应,据中国充电联盟统计,截至2018年6月,公共充电桩运营规模超过1000台的充电桩企业有16家。其中,特来电运营充电桩数量为11.2万个,国家电网充电桩数量为5.65万个,星星充电则为4.4万个。

从配套政策看,政府相关政策逐步落地,新能源汽车补贴执行到位。2018年纯电动乘用车的补贴向高能量密度、长续航里程倾斜,同时,补贴的退坡机制施行,中央政府再次安排接力政策,出台《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》(“双积分”政策),规定传统能源乘用车企业需考核新能源汽车积分,公司积分不足时可通过自行生产新能源汽车产生积分或购买新能源积分等方式进行抵偿。

存在的问题


(一)电动汽车产能整体过剩

国内已经形成庞大的电动汽车产能。据第一电动网统计,截至2018年6月,16家车企已建成的新能源生产基地年产能超300万辆。而且,新能源汽车产能还将继续释放,统计的29家车企在建新能源汽车生产基地年产能超800万辆,将在2018-2020年投产。汇总相关数据,到2020年,我国仅这41家车企产能累积将达1100万辆/年,大幅超过国家设立的2020年新能源汽车200万辆的产销目标,而2018年我国新能源汽车产销量在100万辆级别。

(二)核心关键技术突破困难

我国电动汽车相关核心和共性技术存在短板,突出表现在电动汽车“三电”(电池、电机和电控)核心技术掌控能力不足,高端品牌和高性能产品缺乏,与美国电动汽车品牌特斯拉存在一定的差距。而且,从发明专利方面看,我国电动汽车企业的专利质量有待提高,实用新型多,发明专利少。目前,特斯拉已公布的387项专利,核心知识产权大都与电池安全控制系统相关,包括电池冷却系统、安全系统、电荷平衡系统等,占到特斯拉专利总数的一半以上。

(三)充电基础设施配套欠缺

电动汽车数量持续增长,带动充电基础设施需求增长,目前看我国充电基础设施结构性供给不足问题突出:一是充电桩利用率低。公共充电设施利用率过低,据调研,我国公共充电基础设施利用率只有12%。充电桩布局问题导致利用率低,有的地方电动基础设施排队,有的地方从建起来到最后寿命期结束很少有人用。二是新兴技术对充电的技术和标准提出挑战。电池技术不断升级,新型充电技术功率大幅提高,需要充电基础设施及时跟踪和扩容,难以形成稳定的充电标准体系。三是充电网络未能实现互联互通。特来电、国家电网、星星充电等各家商业运营充电企业相互独立,充电app终端不兼容,用户充电的操作和体验均较差。

(四)电动汽车质量安全存忧

电动汽车保有量增长,质量安全问题增多。据统计,截至2018年10月,国内当年发生新能源汽车起火事件已在40起以上。事故车辆在产品设计、日常使用中存在着安全缺陷和隐患,其中,动力电池安全问题突出,由于电池质量、技术和不规范使用等各种原因,引发电池自燃、电池组爆炸、充电时着火等安全事故。尤其是电动汽车的碰撞安全性令人担忧,高压电气系统、高压电池在碰撞后可能存在潜在危险,引发电池短路、温度升高进而引起燃烧甚至爆炸。目前来看,所有的纯电动汽车参加E-NCAP碰撞测试,没有一例获得五星安全证书,包括特斯拉品牌。

(五)废旧动力电池回收利用难

进入 2 0 1 8年,我国动力电池报废进入高峰期。据中国电池联盟预计2018年理论退役动力电池为5.14GWh。到2023年理论退役动力电池将达到48.09GWh。退役动力电池带来环境影响、安全隐患和资源回收压力。当前,我们将面对两大难题:一是如何实现退役电池梯次利用。动力电池容量衰减,退役的电池经过检测、维护等环节,可以进行二次开发梯次利用,比如低速电动车、分布式光伏发电、储能等领域;二是如何实现废旧电池资源化处理。目前已生产的动力电池种类繁多,结构复杂,导致废旧电池的回收利用不规范,存在污染环境、发生拆解安全事故的可能,要妥善进行废旧电池回收拆解,进行资源化处理。

发展趋势

随着居民消费层次多元化发展和环保约束的升级,电动汽车市场需求进一步增加,市场整体规模将继续扩大,有望超过传统燃油车成为市场主流。现阶段电动汽车发展逐渐由政策引导转为市场牵引,上游材料成本的增加及下游补贴减少的双重夹击,造成电动汽车行业新一轮洗牌,产业增速趋缓,将逐渐回归到理性的市场定位。未来,电动汽车的发展趋势主要聚焦于整车一体化开发、核心零部件和关键技术的提升以及下游基础设备的配套发展。

(一)整车:轻量化、舒适化、智能化

从电动汽车整车制造发展趋势来看,整车一体化开发将向更加轻量化、舒适化、智能化方向发展。首先,在保证汽车安全性能和同等电池强度的前提下,采用轻质材料进行整车一体化开发有助于提高汽车续航能力,降低汽车成本。 第二,提高电动汽车舒适感也将是电动汽车发展的必然趋势。综合考虑汽车噪声、振动和声振粗糙度(NVH),对电动汽车悬架、方向盘、电动附件等进行改良,有助于提高电动汽车安全性和舒适度,增加用户体验。第三,无人驾驶技术、智能网联技术等智能化应用将成为电动汽车发展竞争热点。

(二)电池:规模化、智能化、回收利用高效化

从电池的发展趋势来看,未来技术发展主要集中在高性能电池材料、电池包、电池管理系统、电池梯级利用回收技术以及电池生产制造等领域。

首先,动力电池产业将向规模化、智能化方向发展,产品质量全面提升。其次,动力电池回收产业将进入爆发性增长时期,电池梯级利用回收技术亟待突破。据预测,2018年后新能源汽车动力蓄电池将进入规模化退役,到2020年累计将超过20万吨(24.6GWh),按照70%可用于梯次利用,大约有近6万吨电池需要报废处理。

短期内锂电池仍是投资热点,燃料电池因具有极高的环保性能和安全性能,市场有望实现快速增长。总体来看,我国锂离子动力电池具有完整的产业链,动力电池单体技术指标已达国际先进水平,但在电池设计、生产设备及电池原材料研发方面技术水平仍有较大发展潜力。目前国内燃料电池发展尚处初期阶段,在功率、寿命等方面与国际先进水平差距较大,未来应着重加强燃料电池关键技术研发和建设氢能基础设施。

(三)电机:提升永磁电机效率和电机控制器功率密度

从电机的发展趋势来看,永磁电机因其效率高、功率密度高和体积小等优点广泛应用于乘用车领域,占据国内电机市场主要份额。由于我国稀土资源有一定优势,未来永磁电机仍是电动汽车电机发展重点。交流异步电机控制技术也相对成熟,但因其体积大、重量大等缺点制约了其广泛应用,目前主要应用于新能源客车和部分乘用车。从电机控制器连续比功率来看,较国际先进水平有较大差距。我国产品连续比功率主要集中在1.2-1.6kW/kg,国际主流汽车企业连续比功率可达2.4-2.8kW/kg,未来利用碳化硅提升电机控制器功率密度将是电机控制器技术发展的主流趋势之一。

(四)电控: IGBT产业加速扩张

从电控的发展趋势来看,随着我国电动汽车行业的快速发展以及国内电控系统产业链的逐步完善,电控系统的国产化率逐步提高,电控市场增速有望超过电动汽车整车制造的增速。电控中作为能源转换与传输的核心零部件IGBT芯片和模块目前主要依赖进口,高端市场被英飞凌、三菱等外国企业占据,比亚迪、中车时代电气等企业虽然分享了IGBT剩余市场,但仍与外资品牌存在较大技术差距。未来,在下游市场的刺激下,国内IGBT产业呈现加速扩张态势,预期将快速发展。

(五)配套:充换电模式多样化

从配套产业看,电动汽车下游应用市场充换电模式呈现多样化发展态势,主要是因为充换电设施网络迅速发展,多方社会资本的参与使充换电市场主体呈现多元化发展格局。未来,“互联网+充电”技术将得到广泛的推广和应用,充换电模式趋于多元,下游应用市场充换电便捷化发展仍是主要趋势。以青岛特锐德为代表的汽车群充电系统及运营模式、以万帮集团“星星充电”为代表的众筹建桩及充电服务模式、以中兴为代表的无线充电模式和以深圳沃玛特为代表的移动补电模式获得广泛关注,在特定领域的应用将稳步扩大。充换电运营商与电动汽车行业、互联网行业的互联互通、协作创新也将有力推动整体电动汽车产业发展。

对策与建议

(一)多措并举,有效防范产能过剩

针对当前电动汽车市场高企的产能过剩风险,一是完善相关政策法规体系,促进产业健康有序发展。二是优化政府补贴扶持方式,加强行业监督管理。进一步提高电动汽车产品进入目录的技术门槛,改变当前补贴发放的“普惠制”,转为“奖优扶强”,提高财政补贴的扶持效率;借鉴国外经验,实施“汽车折价退款”的以旧换新政策。三是建立多元化的地方政府政绩考核标准。四是加大推广宣传力度,培育发展消费市场。加强示范推广,进行消费引导;加快培育消费市场,支持国内过剩产能“走出去”,加快培育知名的电动汽车自主品牌。

(二)提升动力电池系统安全性能,为电动汽车产业发展扫除后顾之忧

针对电动汽车存在的安全隐患,特别是电动汽车动力电池存在的充电时起火、电池组爆炸、电池自燃、线路短路等安全事故问题,一是推动对电动汽车动力电池系统的评价力度与深度,要求电动汽车整车企业及动力电池生产企业,在动力电池生产出来以后和装车前,必须对动力电池系统进行全面深入的测试考核评价,以便及早发现问题,消除安全隐患;二是加强对于国内纯电动汽车的安全性和碰撞测试,特别是强化车载可充电储能系统、电解液泄漏、电压安全、触电保护、绝缘性能、电能安全等电气安全的全面测试,鼓励相关企业获取E-NCAP碰撞测试五星安全证书等;三是继续强化电动汽车企业在各个环节的质量主体责任,保障材料、电池包、电芯、整车等的安全生产和使用,大幅提升高能量密度电池系统的稳定性、可靠性和安全性,加强动力电池的消防安全研究。

(三)加强关键技术攻关,破解电动汽车产业发展瓶颈

为了破解电动汽车产业技术发展的瓶颈,一是加强动力电池相关技术攻关。要继续优化电池组技术研究;强化电池循环使用技术研究;提升锂电池性能研究。二是强化电机相关技术攻关。着力加强永磁电机技术研究;提升电机数字化水平。三是加强充电相关技术的研究。着力开展车载充电和电力管理两方面的技术研究,着力解决充电对国家电网产生的负面影响问题,研发智能电网,转变传统供电方式,实现电能的高效利用。

(四)加快配套基础设施建设,助力电动汽车快速推广与应用

针对当前电动汽车使用过程中存在的配套设施落后等短板,一是加快完善充电设施建设规划,各地应将充电基础设施专项规划纳入当地城乡建设规划中统筹考虑,科学布局,提高充电设施密度和广度。二是加强充电设施标准体系建设。发展科研机构、大专院校和汽车制造企业的作用,加快充电站、充电机、供电系统和电网等的建设技术标准、整体规划、配备数量等关键指标的制定,出台符合实际、具有可操作性的充电设施国家标准。三是加快充电设施建设,重点发展更换电池式充电模式,即租赁电池模式。

(五)打造完善的回收体系,提升电池回收利用效率和水平

针对当前的动力电池回收利用效率低和集中到来的废旧动力电池退役期,一是加强回收利用信息化平台及网络建设。统筹建立全国车用动力电池管理信息系统;同时,鼓励新能源汽车生产商、动力电池生产商和电池租赁公司将现有的经营网络改建为回收网络。二是鼓励关键技术、新技术的研发与使用。对动力电池退役判定标准及检测技术、单体电池的自动化拆解和材料分选技术等关键共性技术研发予以财政资金扶持,对积极采取新技术、新工艺、新设备的动力电池回收利用企业予以税收减免优惠。三是积极开展动力电池的梯级利用。针对快速增长的大量退役动力电池,推动有关企业加强与应急电源、光伏发电、低速电动车、电动自行车等储能领域相关企业的合作,推进动力电池的梯次利用。

(作者供职于工业和信息化部赛迪研究院) 
 

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