
第四节 新能源汽车产业发展的阶段性评价
一、新能源汽车产业发展脉络与评判
进入21世纪以来,新能源汽车的发展经历了四个阶段:
实践认知阶段(2000—2006年):该阶段主要是对新能源汽车进行初步的探索和市场界定,并开始进行技术研发起步。
开拓创新阶段(2007—2011年):该阶段是新能源汽车发展崛起的关键时期,各国开始与他国建立合作伙伴关系,进行共同研发,出台相应政策进行补贴,对现有的汽车行业在新能源汽车的研发上给予鼎力支持,并进行大量的专业人才培养和资金投入。在政策利好的环境下,新能源汽车市场规模不断扩大,为下一阶段奠定了经济基础。
市场推广阶段(2012—2016年):各国在保持以往政策支持力度的情况下,为了更好地向市场投放新能源汽车,促进其市场的改革,对积极进行新能源汽车研发创新的企业又进行了一定的补助,扩大全球汽车市场规模。
联合发展阶段(2017年之后):经历了前三个阶段的发展,新能源汽车行业已经在汽车市场占据了一定的份额并不断扩大。
二、我国新能源汽车消费现状
新能源汽车发展潜力大,市场前景广阔。中国新能源汽车产销量和保有量近3年连续名列世界第一,产业总体保持较快增长。据相关数据,2017年,新能源汽车生产79.4万辆,销售70.7万辆,同比增长53.8%和53.3%,分别占燃油汽车产销量的2.74%和2.69%,高于2016年同期产销量占比1.21%和1.61%。2017年,新能源汽车保有量153万辆,占总汽车保有总量2.17亿辆的0.7%。总体来说,近年来我国新能源汽车发展增速较快,但是相对传统汽车销量仍有不小的差距,新能源目前推广的重点主要是乘用车市场。据汽车工业协会数据,2017年,乘用车推广57.9万辆,占当期总销量的74.5%;商用车推广19.8万辆,占当年总销量的25.5%;私人购买新能源汽车3.6万辆,占当年新能源汽车推广量的43.2%,较2015年私人购买占比24.8%有较大幅度的提升。2018年新能源乘用车销量达101万辆,同比增长83%。
三、我国新能源零部件产业发展现状
(一)动力电池
随着人们环保意识的增强和政府对新能源汽车免征购置税的政策推动,家庭用户已经成为新能源汽车主要消费者。随着新能源汽车销售数量的增加,汽车动力电池装机电量不断扩大。数据显示,2017年,动力电池装机总电量约为36.4亿瓦时,增长超过20%。从车辆细分类别来看,乘用车电池装机电量约13.7亿瓦时,同比增长50%;客车电池装机电量约14.3亿瓦时,同比下降10%;专用年电池装机电量8.4亿瓦时,同比增长165%。近年来,动力电池的蓄电能力不断增强,安全系数也不断提高,提高了电动汽车在市场上的竞争力,不断为新能源汽车未来的发展保驾护航。
当前中国动力电池市场仍以锉离子电池为主,车用动力电池主要有磷酸铁锉电池、三元材料电池、锰酸锉电池、钦酸锉电池、多元复合电池、镍氢电池等。以三元材料和磷酸铁锉作为电池正极是目前锉离子电池产业的两大主流工艺,二者在乘用车领域的装机总量高达98%。
从新能源汽车配套电池企业来看,企业增长速度较快,目前国内已有151家燃料电池企业,且电池产业发展仍处于高增长阶段,发展势头迅猛。2017年,宁德时代超越松下和比亚迪,跃居全球第一;全国电池企业销量前十名,我国企业独占7名。这些都标志着中国动力电池产业发展的新高度与新里程。
(二)电驱动系统
2017年,中国新能源汽车产销量均超过70万辆,其中,新能源乘用车产销量占2/3,新能源商用车产销量占1/3,国内研制的驱动电机及控制器已经能够完全满足市场需求。目前除了少量的乘用车外,大多数的新能源乘用车和所有新能源商用车都是使用国内研发的产品。
2017年,新能源乘用车驱动电机装机量达到55.2万台。其中,永磁同步电机装机量超过39.2万台,占比达到71%;交流异步电机装机量近15.4万台,占比约为28%。这两种驱动车是当下最受欢迎的新能源车型。
此外,中国驱动电机生产企业和电机控制器生产企业虽有200多家,但是市场相对比较集中。北汽新能源、比亚迪、江铃新能源、精进电动、联合电子等10家企业所占市场份额超过75%。
目前,国内的驱动电机企业大多属于我国自主品牌,只有少量的汽车电子是与国外合资创立的,并且这些自主品牌企业在国内都具备一定的竞争力。为了适应市场的需求,大多数供应商的研发能力都较强,能够及时根据整车厂的需求共同开发新的产品,对当下市场具有较高的适应性。因此,自主品牌驱动电机产业得到了较快的发展。
(三)充电设施
当下,我国充电桩的保有量在全球名列第一,2017年全年月均新增公共类充电桩数约为6054个。截至2017年,我国充电桩数量约为45万个,其中公共充电桩的数量超过了20万个,与同期相比增长了约50%。其中,交流电桩约为9万个,直流电桩约为6万个,交直流一体电桩约为7万个。但是从整体的发展情况来看,充电设施的建设数量远不及新能源汽车的增速,完全不能达到1∶1的需求。
四、我国新能源汽车技术发展现状
(一)整车技术
当下我国纯电动乘用车的技术已经遥遥领先,续驶里程已突破400km,并且还在不断提高,技术的安全性和动力性能不断优化提升,在保证以上性能的前提下,技术的经济性和高效益也在不断凸显,其中不乏一些发展迅猛的中高端产品,这也预示着该技术已经能够开始规模化推广。
在新能源客车领域,目前已研发出6~12m的多类纯电动公交车型,形成了独树一帜的钦酸锉电池快充、双源无轨及快速换电等多项能源供给技术。在混合动力技术领域,混合动力状态节油率超过40%,插电式混合动力公交综合节油率能够达到50%。
我国的燃料电池汽车使用的是“电电混合”的动力技术,这种技术是对多项技术特性的整合,具有整车适配、高压储氢系统、混合能源动力控制、氢气纯化利用等特性。根据最新调查显示,燃料电池汽车的最高时速达到了150km,加速耗时最快纪录为14s,一百公里燃料消耗量仅为0.912kg,使用者储蓄一次燃料可支持汽车行驶约300km。
燃料电池城市客车的研发也不落后于汽车。当前,客车的混合动力、电动化底盘、整车控制三大主要系统取得重大进展,并且在客车电池耐用性能、氢电安全性、使用燃料的效能等方面也实现了巨大进展。鉴于我国公交循环的整车百公里氢耗不超过7.5kg的标准,其示范运行获得了较好的社会效益。
(二)动力电池技术
“十三五”前,国内动力电池各发展阶段的衍生产品主要包括锰酸锉电池、磷酸铁锉电池、三元电池等。国内掌握了电池材料、单体电池、电池系统、批量生产工艺等众多领先技术,构筑了涵盖磷酸铁锉和锰酸锉正极材料、三元材料前驱体、石墨负极材料、钦酸锉负极材料、电解液和PP/PE隔膜在内的完整电池材料技术体系,在技术方面已经与国际发展水平持平。
“十三五”期间,国家致力于发展高比能量的动力电池,在新型的锉离子动力电池研发中,动力电池系统在技术上取得了关键性的进展。我国已经开始对32131高能量密度圆柱磷酸铁锉电池进行大批量的生产,目前生产单体能量密度达到170W·h·kg-1;生产的高镍正极材料NCM622的方壳单体能量密度可达到200W·h·kg-1以上;所有电池单体能量密度为23020W·h·kg-1。比克电池领先发布并准备投入量产的高能芯新品单体能量密度能够超过250W·h·kg-1;天津力神牵头开发的高比能量密度锉离子动力电池,单体能量密度能够超过260W·h·kg-1;国轩高科开发出的三元811软包电芯,单体能量密度超过了302W·h·kg-1,目前正处于产品中试阶段。
(三)电驱动系统技术
在驱动电机技术领域,我国基于特有的稀土资源优势,研制了车用永磁电机技术,并且一些关键技术指标驱动电机的功率密度、效率等已经和国际水平一致。同时,国内独立研制的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机已经与整车产业化匹配,系列化产品的功率范围能够适应200kW以下的新能源汽车驱动电机动力的需要。
乘用车方面,我国研制出了包括42~120kW的系列化驱动电机及其控制器产品,功率密度为3.3~3.6kW·kg-1(峰值功率与有效质量之比),最高转速超过12800r·min-1。
商用车方面,我国研制出了AMT同轴并联驱动电机、6~12m纯电驱动电机以及驱动转矩为3100N·m的电动客车双电机动力总成,电机转矩密度达到18N·m·kg-1以上,最高转速达到3500r·min-1以上。
(四)车用燃料电池系统技术
经过长时间的技术发展,尽管燃料电池系统技术攻克难度较大,但我国仍然取得了不小的进步,提高了低压燃料电池的使用寿命,单堆动态循环工况累计运行超过1500h,性能仅下降6.7%;乘用车燃料电池系统净输出功率提升到55kW,客车燃料电池系统输出额定功率为80kW,过载功率可达110kW,系统最高效率超过61%,最大功率密度超过0.7kW·kg-1,最大体积比功率达1.0kW·L-1。
国内当前汽车使用的质子交换膜燃料电池性能水平与发达国家现有技术水平相比仍存在较大差距。为改变现状,我国正努力探索实现自主研发,同时与一些拥有关键性技术的国外供应商达成合作意识,进行学习研发。
五、我国新能源汽车产业发展面临的问题
(一)战略政策与具体实施的矛盾
近年来,随着“蓝天保卫战”口号的提出和国内“中国制造2025”以及“汽车产业中长期规划”战略政策的颁布,新能源汽车产业未来发展动向备受瞩目。在当今的科技与产业革命背景下,要积极抓住发展机遇,把中国打造为国际领先的制造业大国和强国。
从目前总体发展情况来看,国内对新能源汽车的接受度不断提升,新能源汽车的技术也持续不断地向前发展,政策体系框架搭建也基本完善,产业链不断调整升级,实现了产销快速增长。但从政策的具体实施情况来看,由于国内汽车企业发展情况各异,企业内部存在着不可忽视的文化差异,加上各企业责任意识、创新意识、人才意识参差不一,因此在执行新能源汽车发展战略时可能会因为企业自身对战略认识不同,而导致产业发展方向不统一,甚至存在一些企业发展新能源汽车只为谋取国家补贴,而不执行相关标准的情况。部分市场的配套设施仍未跟上汽车产业的发展,一些消费者对产业的不信任,都极大地阻碍了新能源汽车的发展。
(二)核心技术与自主创新的矛盾
相对其他产业而言,汽车行业对技术的要求更高,推动汽车产业发展主要依靠在汽车零部件上的技术研发。简言之,汽车产业承载了我国高新技术的发展,但目前国内汽车行业关键技术尚无法与国外发达国家形成有效竞争优势。首先,技术投入不够细化,技术研发不够深入,如动力电池单体一致性、成组技术差距过大,燃料电池的性能、寿命和成本还有巨大的提升空间。其次,目前国内的研究成果尚不足以支撑产业发展,许多关键技术产权仍被一些发达国家掌控,难以拥有自主权。另外,企业资金投入相对集中、知识产权保护意识弱、未突破现有技术等也是国内汽车产业技术发展面临的重大难题。最后,国内人才培养体系尚不健全,专业性不强,难以适应产业快速变革。
(三)研发生产与工业“四基”的矛盾
国内目前零部件产业的发展远落后于整车产业,这种失衡状态源于前期战略部署主要偏向整车产业,进而忽视了零部件产业在长期战略发展中的关键地位,以致现在汽车产业发展要取得重大突破十分困难。新能源汽车的发展必然也面临这些问题,如在生产方面与工业技术之间发展严重失衡,关键的零部件目前只能依赖国外进口才能满足市场需求;在激光焊接、先进挤压、真空铸造、自主涂装等基础工艺上,缺乏一系列的先进技术;在核心材料上,虽然自主研发的材料能够满足基本的生产需求,但是其质量跟发达国家相比还相差很远;受限于技术水平,新材料(如碳纤维材料、纤维增强复合材料等轻质高强材料)应用有限。
(四)产业体系与管理机制的矛盾
与传统汽车相比,新能源汽车产业链更加宽泛,覆盖的设施和系统更加广阔。其中,上游产业包含了能量系统(高性能电池材料、动力电池)、驱动系统(驱动电机)、控制系统(电池管理系统、电控制系统)和基础设施(充电站、充电设备)等细分环节,甚至可以扩展到锉、稀土、镍、锰等金属矿产资源加工;下游产业涵盖了新能源汽车整车运营及服务、动力电池回收利用等环节。传统企业未获得行业准入而进行转型升级是否合理,严格审批制度与市场快速变化是否相匹配;资质参差的企业如何生产经过统一认证标准的产品,如何保证产品的可靠性,二手新能源汽车评估如何标准化;动力电池回收由谁负责,如何促进企业落实生产者责任延伸制。这些都是目前产业体系与管理机制的不相适应带来的问题。与此同时,多头管理的现象导致新能源产业很难统一发展方向,不利于新能源汽车产业体系的完善壮大。
(五)示范推广与基础配套的矛盾
国内新能源汽车发展战略方向还处于扩大汽车生产和销售量的阶段,各地方政府的主要任务也是向这一目标进发。然而推广应用的过程中却忽视了配套充电桩的建设,导致市民购买新能源汽车后普遍存在充电难的问题。虽然部分城市也进行了充电设施的建设,但是缺乏事先规划,导致大量充电桩没有发挥应有的作用,造成了大量资源的浪费,使得基础设施配套未能与新能源汽车协同发展。
(六)产品销售与市场环境的矛盾
某些地区对新能源汽车产业实施了地方保护政策,导致市场缺乏竞争对手,难以激发现有企业的技术创新能力,新能源汽车处于亚健康发展状态。由于新能源汽车在投放市场前的应用率未达标,产品质量管理得不到保证,降低了消费者对新能源汽车产品的信任度,导致新能源市场销量受到极大的影响。如电动汽车并不能很好地解决驾驶人里程焦虑的问题;燃料电池汽车并不能有效消除驾驶人安全担忧等问题;大多数汽车维修师技术水平依然停留在解决传统汽车问题的层面,未能及时更新技术,新能源汽车维修保养相关职业技术人才存在很大缺口。