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电动汽车产业发展趋势展望与对策

时间:2024-04-24

◎张厚明 赫荣亮 周禛

电动汽车①作为我国新能源汽车产业的关键与核心组成部分,早在“十二五”时期,就被列为战略性新兴产业之一,予以重点支持发展。2012年6月国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,明确了发展重点为纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。经过多年的市场培育与推广,我国电动汽车产业获得了快速发展。但也出现了产能略有过剩、核心技术缺乏、安全性能低以及废旧动力电池回收难等突出矛盾和问题。面对日新月异的产业发展趋势和技术创新浪潮,我国电动汽车产业未来的发展机遇与挑战并存。

发展现状

1.从产业规模看,电动汽车产销量持续增长,稳居世界首位

我国电动汽车产业在经历了产业导入期(2009-2013年,全年年产量不超过2万辆)、快速增长期(2014-2015年,产销同比增长300%以上)后,从2016年开始进入稳定增长期,2016年和2017年全年产销量同比增长率保持在30%-60%,2017年我国共生产电动汽车约82万辆,较2016年增长了58.9%,各类电动汽车产量(见表),其中,纯电动车乘用车45.3万辆,占比达到了55.3%,是我国电动汽车市场的主力车型;插电式乘用车2017年共生产了10.3万辆,占比达到了22.7%;以上两种车型合计占比接近68%,主要源于近期私家车市场的迅速发展;纯电动客车和插电式客车共计生产10.7万辆,占比为13.1%。2017年我国电动汽车继续保持全球产量第一的地位。

2.从技术水平看,电池能量密度逐步提升

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达到400公里以上。其中,荣威Marvel X、长安逸动EV和北汽新能源EX3的综合工况续航里程分别为403km、405km和476km,2018年12月上市的比亚迪唐EV的续航里程为500km。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,成本也会随之下降,预计将超过相关规划设置的2020年目标。

表 我国电动汽车产量统计(2009—2017年)单位:辆

3.从企业发展看,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8%以上,比亚迪、北汽、上汽和奇瑞等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。统计数据显示,在2018年1-8月全球电动汽车销量前10名中,我国车型占5席,北汽EC系列、比亚迪秦PHEV、江淮iEV系列、比亚迪宋DM、比亚迪e5的销量分别达到43434辆、31124辆、25861辆、25525辆和23714辆。同期,特斯拉入选的Model 3、Model S和Model X三款车型的总销量为115631辆。

4.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。

5.从配套政策看,政府相关政策逐步落地

电动汽车补贴执行到位。从国家补贴来看,2009-2015年,中央财政累计安排补助资金334.35亿元;2016年中央财政累计发放补助约256亿元;截至2018年10月,国家发放的2017年电动汽车推广应用补助资金约50.88亿元。同时,结合地方政府补贴,参照各种数据,预计全国各级政府累计发放的电动汽车补贴总额超过1000亿元。补贴对于电动汽车产业的推动效果相当显著,尤其是在2013年之后,国内电动汽车市场进入了爆发期。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》(简称“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电动汽车产生积分或购买新能源积分等方式进行抵偿。

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,逐渐回归到理性的市场定位。近年来国内外电动汽车制造商和电器公司的技术竞争异常激烈,主要集中在电动汽车生产制造环节成本较高的电池、电机以电控三大核心部件领域。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。

1.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、舒适化和智能化方向发展。一是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,提高汽车续航能力,降低汽车成本。目前国际先进车企特斯拉和宝马均通过探索使用全铝合金材料和碳纤维轻质材料来降低电动汽车整备质量,电动汽车价格也因此大幅下降。二是提高电动汽车舒适感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、方向盘和电动附件等进行改良,提高电动汽车安全性和舒适度,增加用户体验。三是无人驾驶技术、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。通过搭载先进的车载传感器、控制器和执行器等装置,融合现代通信与网络技术,增加智能化决策、自动化控制等功能,提高电动汽车动力性、经济性和安全性。

2.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。一是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。近年来,比亚迪、宁德时代等龙头企业已具备大规模智能化生产能力,未来通过大数据分析等手段,将大大提升电池产品质量和安全性能。二是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。2018年后电动汽车动力蓄电池进入规模化退役,预测到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仍有较大发展潜力。目前我国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。

3.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。

4.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。

5.配套:充换电模式多样化

随着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”技术将得到广泛地推广和应用,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

1.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。根据最新产业及市场发展变化情况,研究编制新版的电动汽车产业中长期发展战略规划;继续完善针对电动汽车的政府采购制度,加强各级政府部门对电动汽车的优先采购和强制采购;推动“政产学研用”相结合,促进市场各个主体共同合作发展电动汽车产业。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。三是改变地方政府政绩考核标准,打破地方保护主义。建立多元化的地方政府政绩考核标准,统一各个地方的财政政策,由中央政府制定统一的电动汽车标准以及车型目录,取消地方目录。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。

2.提升电池安全性能,为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、电池自燃和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、电解液泄露、电压安全、触电保护、绝缘性能和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、电芯和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。

3.加强关键技术攻关,破解产业发展瓶颈

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,重点研究技术集成、合理分组和维修保养等;强化电池循环使用技术研究,重点推进电池价值的重新评价、循环集成、二次加工及相关的奖励机制等;提升锂电池性能研究,鼓励科研机构与制造企业联合起来,构建科研联盟,从提升锂电池性能和实现超级电容应用两方面入手,着力提升车载电池的效率、使用寿命和稳定性等硬性指标。二是强化电机相关技术攻关。着力加强永磁电机技术研究,在永磁电机转矩、功率和安全性等方面加强研究,鼓励各个生产企业在电动汽车产品上试用和推广永磁电机;提升电机数字化水平,加强对电机控制系统、专用数字系统、小型化和精确度等方面的研究。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的技术研究,着力解决充电对国家电网产生的负面影响,研发智能电网,转变传统供电方式,实现电能的高效利用。

4.加快配套基础设施建设,助力电动汽车得到快速推广与应用

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。建议各地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。

5.完善回收体系,提升电池回收利用效率和水平

针对当前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,实现对电动汽车整车生产企业、动力电池生产企业、售后维修企业和回收再利用企业统一管理,为下一步构建基金、押金回收制度奠定数据基础;同时,鼓励电动汽车整车生产商、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,以提升动力电池的回收利用效率。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、新工艺和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、低速电动车以及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。

注释:

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,主要包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车以及其他新能源汽车等。本文所指的电动汽车仅包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。

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