- 供給側改革背景下我國西部地區新能源產業發展研究
- 龐敏
- 5280字
- 2020-05-28 18:29:49
第四節 新能源汽車產業發展的階段性評價
一、新能源汽車產業發展脈絡與評判
進入21世紀以來,新能源汽車的發展經歷了四個階段:
實踐認知階段(2000—2006年):該階段主要是對新能源汽車進行初步的探索和市場界定,并開始進行技術研發起步。
開拓創新階段(2007—2011年):該階段是新能源汽車發展崛起的關鍵時期,各國開始與他國建立合作伙伴關系,進行共同研發,出臺相應政策進行補貼,對現有的汽車行業在新能源汽車的研發上給予鼎力支持,并進行大量的專業人才培養和資金投入。在政策利好的環境下,新能源汽車市場規模不斷擴大,為下一階段奠定了經濟基礎。
市場推廣階段(2012—2016年):各國在保持以往政策支持力度的情況下,為了更好地向市場投放新能源汽車,促進其市場的改革,對積極進行新能源汽車研發創新的企業又進行了一定的補助,擴大全球汽車市場規模。
聯合發展階段(2017年之后):經歷了前三個階段的發展,新能源汽車行業已經在汽車市場占據了一定的份額并不斷擴大。
二、我國新能源汽車消費現狀
新能源汽車發展潛力大,市場前景廣闊。中國新能源汽車產銷量和保有量近3年連續名列世界第一,產業總體保持較快增長。據相關數據,2017年,新能源汽車生產79.4萬輛,銷售70.7萬輛,同比增長53.8%和53.3%,分別占燃油汽車產銷量的2.74%和2.69%,高于2016年同期產銷量占比1.21%和1.61%。2017年,新能源汽車保有量153萬輛,占總汽車保有總量2.17億輛的0.7%。總體來說,近年來我國新能源汽車發展增速較快,但是相對傳統汽車銷量仍有不小的差距,新能源目前推廣的重點主要是乘用車市場。據汽車工業協會數據,2017年,乘用車推廣57.9萬輛,占當期總銷量的74.5%;商用車推廣19.8萬輛,占當年總銷量的25.5%;私人購買新能源汽車3.6萬輛,占當年新能源汽車推廣量的43.2%,較2015年私人購買占比24.8%有較大幅度的提升。2018年新能源乘用車銷量達101萬輛,同比增長83%。
三、我國新能源零部件產業發展現狀
(一)動力電池
隨著人們環保意識的增強和政府對新能源汽車免征購置稅的政策推動,家庭用戶已經成為新能源汽車主要消費者。隨著新能源汽車銷售數量的增加,汽車動力電池裝機電量不斷擴大。數據顯示,2017年,動力電池裝機總電量約為36.4億瓦時,增長超過20%。從車輛細分類別來看,乘用車電池裝機電量約13.7億瓦時,同比增長50%;客車電池裝機電量約14.3億瓦時,同比下降10%;專用年電池裝機電量8.4億瓦時,同比增長165%。近年來,動力電池的蓄電能力不斷增強,安全系數也不斷提高,提高了電動汽車在市場上的競爭力,不斷為新能源汽車未來的發展保駕護航。
當前中國動力電池市場仍以銼離子電池為主,車用動力電池主要有磷酸鐵銼電池、三元材料電池、錳酸銼電池、欽酸銼電池、多元復合電池、鎳氫電池等。以三元材料和磷酸鐵銼作為電池正極是目前銼離子電池產業的兩大主流工藝,二者在乘用車領域的裝機總量高達98%。
從新能源汽車配套電池企業來看,企業增長速度較快,目前國內已有151家燃料電池企業,且電池產業發展仍處于高增長階段,發展勢頭迅猛。2017年,寧德時代超越松下和比亞迪,躍居全球第一;全國電池企業銷量前十名,我國企業獨占7名。這些都標志著中國動力電池產業發展的新高度與新里程。
(二)電驅動系統
2017年,中國新能源汽車產銷量均超過70萬輛,其中,新能源乘用車產銷量占2/3,新能源商用車產銷量占1/3,國內研制的驅動電機及控制器已經能夠完全滿足市場需求。目前除了少量的乘用車外,大多數的新能源乘用車和所有新能源商用車都是使用國內研發的產品。
2017年,新能源乘用車驅動電機裝機量達到55.2萬臺。其中,永磁同步電機裝機量超過39.2萬臺,占比達到71%;交流異步電機裝機量近15.4萬臺,占比約為28%。這兩種驅動車是當下最受歡迎的新能源車型。
此外,中國驅動電機生產企業和電機控制器生產企業雖有200多家,但是市場相對比較集中。北汽新能源、比亞迪、江鈴新能源、精進電動、聯合電子等10家企業所占市場份額超過75%。
目前,國內的驅動電機企業大多屬于我國自主品牌,只有少量的汽車電子是與國外合資創立的,并且這些自主品牌企業在國內都具備一定的競爭力。為了適應市場的需求,大多數供應商的研發能力都較強,能夠及時根據整車廠的需求共同開發新的產品,對當下市場具有較高的適應性。因此,自主品牌驅動電機產業得到了較快的發展。
(三)充電設施
當下,我國充電樁的保有量在全球名列第一,2017年全年月均新增公共類充電樁數約為6054個。截至2017年,我國充電樁數量約為45萬個,其中公共充電樁的數量超過了20萬個,與同期相比增長了約50%。其中,交流電樁約為9萬個,直流電樁約為6萬個,交直流一體電樁約為7萬個。但是從整體的發展情況來看,充電設施的建設數量遠不及新能源汽車的增速,完全不能達到1∶1的需求。
四、我國新能源汽車技術發展現狀
(一)整車技術
當下我國純電動乘用車的技術已經遙遙領先,續駛里程已突破400km,并且還在不斷提高,技術的安全性和動力性能不斷優化提升,在保證以上性能的前提下,技術的經濟性和高效益也在不斷凸顯,其中不乏一些發展迅猛的中高端產品,這也預示著該技術已經能夠開始規模化推廣。
在新能源客車領域,目前已研發出6~12m的多類純電動公交車型,形成了獨樹一幟的欽酸銼電池快充、雙源無軌及快速換電等多項能源供給技術。在混合動力技術領域,混合動力狀態節油率超過40%,插電式混合動力公交綜合節油率能夠達到50%。
我國的燃料電池汽車使用的是“電電混合”的動力技術,這種技術是對多項技術特性的整合,具有整車適配、高壓儲氫系統、混合能源動力控制、氫氣純化利用等特性。根據最新調查顯示,燃料電池汽車的最高時速達到了150km,加速耗時最快紀錄為14s,一百公里燃料消耗量僅為0.912kg,使用者儲蓄一次燃料可支持汽車行駛約300km。
燃料電池城市客車的研發也不落后于汽車。當前,客車的混合動力、電動化底盤、整車控制三大主要系統取得重大進展,并且在客車電池耐用性能、氫電安全性、使用燃料的效能等方面也實現了巨大進展。鑒于我國公交循環的整車百公里氫耗不超過7.5kg的標準,其示范運行獲得了較好的社會效益。
(二)動力電池技術
“十三五”前,國內動力電池各發展階段的衍生產品主要包括錳酸銼電池、磷酸鐵銼電池、三元電池等。國內掌握了電池材料、單體電池、電池系統、批量生產工藝等眾多領先技術,構筑了涵蓋磷酸鐵銼和錳酸銼正極材料、三元材料前驅體、石墨負極材料、欽酸銼負極材料、電解液和PP/PE隔膜在內的完整電池材料技術體系,在技術方面已經與國際發展水平持平。
“十三五”期間,國家致力于發展高比能量的動力電池,在新型的銼離子動力電池研發中,動力電池系統在技術上取得了關鍵性的進展。我國已經開始對32131高能量密度圓柱磷酸鐵銼電池進行大批量的生產,目前生產單體能量密度達到170W·h·kg-1;生產的高鎳正極材料NCM622的方殼單體能量密度可達到200W·h·kg-1以上;所有電池單體能量密度為23020W·h·kg-1。比克電池領先發布并準備投入量產的高能芯新品單體能量密度能夠超過250W·h·kg-1;天津力神牽頭開發的高比能量密度銼離子動力電池,單體能量密度能夠超過260W·h·kg-1;國軒高科開發出的三元811軟包電芯,單體能量密度超過了302W·h·kg-1,目前正處于產品中試階段。
(三)電驅動系統技術
在驅動電機技術領域,我國基于特有的稀土資源優勢,研制了車用永磁電機技術,并且一些關鍵技術指標驅動電機的功率密度、效率等已經和國際水平一致。同時,國內獨立研制的永磁同步電機、交流異步電機和開關磁阻電機已經與整車產業化匹配,系列化產品的功率范圍能夠適應200kW以下的新能源汽車驅動電機動力的需要。
乘用車方面,我國研制出了包括42~120kW的系列化驅動電機及其控制器產品,功率密度為3.3~3.6kW·kg-1(峰值功率與有效質量之比),最高轉速超過12800r·min-1。
商用車方面,我國研制出了AMT同軸并聯驅動電機、6~12m純電驅動電機以及驅動轉矩為3100N·m的電動客車雙電機動力總成,電機轉矩密度達到18N·m·kg-1以上,最高轉速達到3500r·min-1以上。
(四)車用燃料電池系統技術
經過長時間的技術發展,盡管燃料電池系統技術攻克難度較大,但我國仍然取得了不小的進步,提高了低壓燃料電池的使用壽命,單堆動態循環工況累計運行超過1500h,性能僅下降6.7%;乘用車燃料電池系統凈輸出功率提升到55kW,客車燃料電池系統輸出額定功率為80kW,過載功率可達110kW,系統最高效率超過61%,最大功率密度超過0.7kW·kg-1,最大體積比功率達1.0kW·L-1。
國內當前汽車使用的質子交換膜燃料電池性能水平與發達國家現有技術水平相比仍存在較大差距。為改變現狀,我國正努力探索實現自主研發,同時與一些擁有關鍵性技術的國外供應商達成合作意識,進行學習研發。
五、我國新能源汽車產業發展面臨的問題
(一)戰略政策與具體實施的矛盾
近年來,隨著“藍天保衛戰”口號的提出和國內“中國制造2025”以及“汽車產業中長期規劃”戰略政策的頒布,新能源汽車產業未來發展動向備受矚目。在當今的科技與產業革命背景下,要積極抓住發展機遇,把中國打造為國際領先的制造業大國和強國。
從目前總體發展情況來看,國內對新能源汽車的接受度不斷提升,新能源汽車的技術也持續不斷地向前發展,政策體系框架搭建也基本完善,產業鏈不斷調整升級,實現了產銷快速增長。但從政策的具體實施情況來看,由于國內汽車企業發展情況各異,企業內部存在著不可忽視的文化差異,加上各企業責任意識、創新意識、人才意識參差不一,因此在執行新能源汽車發展戰略時可能會因為企業自身對戰略認識不同,而導致產業發展方向不統一,甚至存在一些企業發展新能源汽車只為謀取國家補貼,而不執行相關標準的情況。部分市場的配套設施仍未跟上汽車產業的發展,一些消費者對產業的不信任,都極大地阻礙了新能源汽車的發展。
(二)核心技術與自主創新的矛盾
相對其他產業而言,汽車行業對技術的要求更高,推動汽車產業發展主要依靠在汽車零部件上的技術研發。簡言之,汽車產業承載了我國高新技術的發展,但目前國內汽車行業關鍵技術尚無法與國外發達國家形成有效競爭優勢。首先,技術投入不夠細化,技術研發不夠深入,如動力電池單體一致性、成組技術差距過大,燃料電池的性能、壽命和成本還有巨大的提升空間。其次,目前國內的研究成果尚不足以支撐產業發展,許多關鍵技術產權仍被一些發達國家掌控,難以擁有自主權。另外,企業資金投入相對集中、知識產權保護意識弱、未突破現有技術等也是國內汽車產業技術發展面臨的重大難題。最后,國內人才培養體系尚不健全,專業性不強,難以適應產業快速變革。
(三)研發生產與工業“四基”的矛盾
國內目前零部件產業的發展遠落后于整車產業,這種失衡狀態源于前期戰略部署主要偏向整車產業,進而忽視了零部件產業在長期戰略發展中的關鍵地位,以致現在汽車產業發展要取得重大突破十分困難。新能源汽車的發展必然也面臨這些問題,如在生產方面與工業技術之間發展嚴重失衡,關鍵的零部件目前只能依賴國外進口才能滿足市場需求;在激光焊接、先進擠壓、真空鑄造、自主涂裝等基礎工藝上,缺乏一系列的先進技術;在核心材料上,雖然自主研發的材料能夠滿足基本的生產需求,但是其質量跟發達國家相比還相差很遠;受限于技術水平,新材料(如碳纖維材料、纖維增強復合材料等輕質高強材料)應用有限。
(四)產業體系與管理機制的矛盾
與傳統汽車相比,新能源汽車產業鏈更加寬泛,覆蓋的設施和系統更加廣闊。其中,上游產業包含了能量系統(高性能電池材料、動力電池)、驅動系統(驅動電機)、控制系統(電池管理系統、電控制系統)和基礎設施(充電站、充電設備)等細分環節,甚至可以擴展到銼、稀土、鎳、錳等金屬礦產資源加工;下游產業涵蓋了新能源汽車整車運營及服務、動力電池回收利用等環節。傳統企業未獲得行業準入而進行轉型升級是否合理,嚴格審批制度與市場快速變化是否相匹配;資質參差的企業如何生產經過統一認證標準的產品,如何保證產品的可靠性,二手新能源汽車評估如何標準化;動力電池回收由誰負責,如何促進企業落實生產者責任延伸制。這些都是目前產業體系與管理機制的不相適應帶來的問題。與此同時,多頭管理的現象導致新能源產業很難統一發展方向,不利于新能源汽車產業體系的完善壯大。
(五)示范推廣與基礎配套的矛盾
國內新能源汽車發展戰略方向還處于擴大汽車生產和銷售量的階段,各地方政府的主要任務也是向這一目標進發。然而推廣應用的過程中卻忽視了配套充電樁的建設,導致市民購買新能源汽車后普遍存在充電難的問題。雖然部分城市也進行了充電設施的建設,但是缺乏事先規劃,導致大量充電樁沒有發揮應有的作用,造成了大量資源的浪費,使得基礎設施配套未能與新能源汽車協同發展。
(六)產品銷售與市場環境的矛盾
某些地區對新能源汽車產業實施了地方保護政策,導致市場缺乏競爭對手,難以激發現有企業的技術創新能力,新能源汽車處于亞健康發展狀態。由于新能源汽車在投放市場前的應用率未達標,產品質量管理得不到保證,降低了消費者對新能源汽車產品的信任度,導致新能源市場銷量受到極大的影響。如電動汽車并不能很好地解決駕駛人里程焦慮的問題;燃料電池汽車并不能有效消除駕駛人安全擔憂等問題;大多數汽車維修師技術水平依然停留在解決傳統汽車問題的層面,未能及時更新技術,新能源汽車維修保養相關職業技術人才存在很大缺口。