“十二五”以來(lái)，中國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)經(jīng)歷了一個(gè)快速的增長(zhǎng)過(guò)程，2011年—2016年，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量從不足5000輛發(fā)展到51萬(wàn)輛，保有量從1萬(wàn)輛提升到100萬(wàn)輛，在5年間實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量、銷(xiāo)量的100倍增長(zhǎng)，占全球新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的50%，新能源汽車(chē)的銷(xiāo)量到2016年已經(jīng)超過(guò)總銷(xiāo)量的1.8%，今年還將繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)將達(dá)到70萬(wàn)輛左右。
政府推出的一系列政策，促使新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)了初期的培育期，進(jìn)入了成長(zhǎng)期。最近新一輪的政策出臺(tái)，為新能源汽車(chē)從培育期到成長(zhǎng)期過(guò)渡奠定了良好的政策基礎(chǔ)。目前，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入到重要的發(fā)展節(jié)點(diǎn)。
一、新能源汽車(chē)技術(shù)取得了新進(jìn)展
1.以鋰離子動(dòng)力電池為代表的核心技術(shù)取得重大突破。中國(guó)動(dòng)力電池的技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)五年計(jì)劃：“十五”是錳酸鋰電池，“十一五”是磷酸鐵鋰電池，“十二五”是三元電池，“十三五”是高比能量的新一代鋰離子動(dòng)力電池。系統(tǒng)的比能量是在逐年的提升，在過(guò)去五年間提高了近一倍，同時(shí)，動(dòng)力電池系統(tǒng)的成本也在逐年的下降，在過(guò)去五年間下降了一倍以上，預(yù)計(jì)到2020年，將在動(dòng)力電池的成本方面實(shí)現(xiàn)1元/瓦時(shí)的目標(biāo)。目前，我國(guó)的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)取得了重大突破，從2015年全球排名前十名中占據(jù)四位到2016年六個(gè)企業(yè)進(jìn)入前十強(qiáng)。
2.在“純電驅(qū)動(dòng)”動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)上取得快速發(fā)展。我國(guó)從2013年開(kāi)始在大中型客車(chē)和微小型電動(dòng)轎車(chē)起步，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入常規(guī)的家用主流轎車(chē)。乘用車(chē)平均續(xù)駛里程從150公里現(xiàn)在已經(jīng)提高到300公里以上；純電動(dòng)商用車(chē)的總體技術(shù)水平在全球處于領(lǐng)先地位，并且實(shí)現(xiàn)了批量出口。
3.在插電式混合動(dòng)力技術(shù)逐步成熟。目前各大汽車(chē)廠家都有比較成型的混合動(dòng)力汽車(chē)的構(gòu)型，基本上攻克了核心技術(shù)。
4.燃料電池開(kāi)始起步。我國(guó)在燃料電池路線上選擇的是燃料電池混合動(dòng)力汽車(chē)，包括商用車(chē)的燃料電池深度混合動(dòng)力和轎車(chē)的增程式燃料電池汽車(chē)。今年將會(huì)是燃料電池商用化的元年，其發(fā)展規(guī)模和速度不會(huì)像鋰電池電動(dòng)汽車(chē)一樣迅速，而將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)步的發(fā)展過(guò)程。
二、新能源汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀
1.確定了“三化一體”的發(fā)展方向
在“十三五”新能源汽車(chē)科技研發(fā)上，我們制定了新能源汽車(chē)技術(shù)升級(jí)戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化、智能化、輕量化相結(jié)合，三個(gè)戰(zhàn)略相互關(guān)聯(lián)。另一方面，將從基礎(chǔ)科學(xué)、共性核心技術(shù)、系統(tǒng)集成、集成開(kāi)發(fā)示范分為四個(gè)層次進(jìn)行全方位的開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)集成仍然是三大動(dòng)力系統(tǒng)，對(duì)于共性核心技術(shù)的內(nèi)涵還將進(jìn)行進(jìn)一步的挖掘。從動(dòng)力電池的角度，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)電池管理；在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的角度，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)電力電子；在電控的角度，將其轉(zhuǎn)型為智能化技術(shù)，在基礎(chǔ)科學(xué)和示范考核方面繼續(xù)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)全創(chuàng)新鏈一體化推進(jìn)。
2.重視高性價(jià)比產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)
未來(lái)五年，純電驅(qū)動(dòng)方面的主要目標(biāo)是提高家用主流轎車(chē)的性價(jià)比，使其具備技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。家用主流轎車(chē)指的是性價(jià)比相對(duì)比較高的轎車(chē)，也是電動(dòng)汽車(chē)跟傳統(tǒng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)最為激烈、難度最大的一個(gè)區(qū)域。對(duì)于家用主流轎車(chē)來(lái)說(shuō)，性價(jià)比就是里程成本比，即在提升里程的前提下盡量減少成本的升高。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我們不僅需要改進(jìn)電池性能，減少整車(chē)電耗，提高整體效率，還需要實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施的便利以及安全管理。
為了實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比，在技術(shù)方面，我們下一步的主要技術(shù)目標(biāo)是A級(jí)，尤其是A0級(jí)的轎車(chē)，其電耗降到接近百公里10度電，產(chǎn)業(yè)化后，續(xù)駛里程為300公里左右的車(chē)型，能夠和傳統(tǒng)轎車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。目前根據(jù)車(chē)型和結(jié)構(gòu)不同，相應(yīng)的續(xù)駛里程也不一樣。比較合理的里程分布是，A00級(jí)轎車(chē)為200公里，A0級(jí)為300公里左右，A級(jí)以上為350-400公里，少數(shù)豪華車(chē)500公里。
3.加強(qiáng)電池性能的提升
要實(shí)現(xiàn)合理的里程的分布，最重要的是要提升電池的性能。目前的電池比能量是180瓦時(shí)/公斤，預(yù)計(jì)到2020年，將提高到300瓦時(shí)/公斤，體積比能量達(dá)到500—600瓦時(shí)/升，這將滿足各類(lèi)轎車(chē)的使用需求。
在300瓦時(shí)/公斤比能量電池的研發(fā)中，正極材料是NCA、NCM，負(fù)極材料是硅碳，目前正在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中。國(guó)內(nèi)已有部分負(fù)極材料企業(yè)，如貝特瑞等，已經(jīng)把硅碳材料用在了300瓦時(shí)/公斤的電池上。
4.安全管理取得重大進(jìn)展
我們?cè)诟弑饶芰堪踩苑矫嬉踩〉昧酥卮筮M(jìn)展。以電池的安全性為例，最容易發(fā)生事故的不僅僅是單體熱失控，而是單體熱失控之后的整個(gè)系統(tǒng)擴(kuò)展，如果不加以預(yù)防和控制，將造成重大事故。
在這方面我國(guó)做的工作處于全球領(lǐng)先地位。無(wú)論是串聯(lián)電池?zé)崾Э氐臄U(kuò)展、測(cè)試和建模預(yù)測(cè)，還是并聯(lián)熱失控的擴(kuò)展、蔓延，都是我們最早做出來(lái)的，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了大型的機(jī)理分析。在熱穩(wěn)定性方面，我們通過(guò)DSC來(lái)研究各種材料的熱穩(wěn)定性，并且通過(guò)測(cè)試分析找到各種材料的熱穩(wěn)定性的特性，目前已經(jīng)能夠做到在電池設(shè)計(jì)階段就預(yù)測(cè)它的熱失控特性。同時(shí)，我們也已經(jīng)找到防止熱擴(kuò)展的技術(shù)，避免熱失控的擴(kuò)展，從而避免事故。
5.降低電池成本仍是研究重點(diǎn)
電池的成本是現(xiàn)在行業(yè)關(guān)注的最重要的問(wèn)題。要降低成本，需要全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力，并在重點(diǎn)環(huán)節(jié)突破。在原材料方面，目前，碳酸鋰的價(jià)格出現(xiàn)大幅上漲，達(dá)到15—17萬(wàn)元/噸。行業(yè)專業(yè)人士認(rèn)為，合理價(jià)格應(yīng)該是3—5萬(wàn)元/噸。原材料價(jià)格的高企是目前電池成本增高的一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，除此之外，和電池成本相關(guān)的還存在生產(chǎn)制造的良品率和一致性提高以及材料回收和再循環(huán)的問(wèn)題。以鈷資源為例，這些稀有資源基本上以進(jìn)口為主，必須要回收利用。在電池成本中，材料成本占了50%，有效減少原材料成本是降低電池成本的重要方面。
在電池總成本方面，新能源汽車(chē)對(duì)于電池成本的目標(biāo)要求可以按照燃油車(chē)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行等價(jià)計(jì)算，即電池系統(tǒng)大概在100美元/千瓦時(shí)，可以跟傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力完全等價(jià)。目前，全球電池系統(tǒng)每千瓦時(shí)平均價(jià)格，在2020年大約在1000元人民幣、100美元和100歐元之間。目前我們的目標(biāo)是2020年達(dá)到1000元人民幣/千瓦時(shí)，但是國(guó)外有可能實(shí)現(xiàn)100歐元/千瓦時(shí)，要使我們的產(chǎn)品更有競(jìng)爭(zhēng)力，下一步要努力的方向是實(shí)現(xiàn)100美元/千瓦時(shí)的價(jià)格。
三、新能源汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)
1. 動(dòng)力電動(dòng)化和能源低碳化相結(jié)合
對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，評(píng)判其碳排放高低的指標(biāo)，關(guān)鍵在于它使用的電從何而來(lái)。電動(dòng)汽車(chē)要做到低碳排放，也必須跟低碳能源相結(jié)合，做到近零排放。另一方面，電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源結(jié)合的重點(diǎn)在于儲(chǔ)能?，F(xiàn)在由于沒(méi)有儲(chǔ)能，棄風(fēng)、棄水、棄光問(wèn)題非常嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年的棄風(fēng)、棄光、棄水量達(dá)到1500億瓦時(shí)，如果能夠利用起來(lái)，可以滿足1億輛電動(dòng)轎車(chē)的用電需求，換算成電池大約是50億千瓦時(shí)的電池；如果用功率來(lái)算，2倍倍率就是100億千瓦，按照目前中國(guó)10幾億千瓦的裝機(jī)量來(lái)算，將能夠?qū)崿F(xiàn)十倍的裝機(jī)量。習(xí)主席說(shuō)，要推動(dòng)能源生產(chǎn)與消費(fèi)的革命，新能源汽車(chē)是可以推動(dòng)能源變革的重要途徑之一。特斯拉已經(jīng)在這方面作出了很好的典范，他們跟太陽(yáng)能SolarCity合作，已經(jīng)在進(jìn)行這方面的嘗試。因此，目前雖然有各種各樣的儲(chǔ)能的手段，但是從規(guī)模、成本各方面來(lái)看，儲(chǔ)能最終的出路還是要靠鋰離子電池和電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)能功能可以說(shuō)是解決可再生能源間隙性的根本出路。
2.V2G技術(shù)前景可觀
為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)能功能，V2G技術(shù)的發(fā)展極為必要。V2G技術(shù)是以車(chē)輛的蓄電功能為基礎(chǔ)，支持智能電網(wǎng)工作的一種應(yīng)用方式，電網(wǎng)可以給電動(dòng)汽車(chē)充電，電動(dòng)汽車(chē)也可以給電網(wǎng)回饋電。將電動(dòng)汽車(chē)作為電網(wǎng)的儲(chǔ)能裝置，是我們未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)。在這方面，比亞迪公司已經(jīng)進(jìn)行了一些探索，取得了一定的成績(jī)，他們的交流快充就具備這個(gè)功能。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工程協(xié)會(huì)《節(jié)能與新能源技術(shù)路線圖》最新的預(yù)測(cè)，2020年，我國(guó)新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量將在200萬(wàn)輛左右，之后將進(jìn)入到高速的成長(zhǎng)期；到2025年，我國(guó)新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量大約在800萬(wàn)輛左右；到2030年，我國(guó)新能源汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量將達(dá)到汽車(chē)總銷(xiāo)量40%，大約為1500萬(wàn)輛，全球新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的平均值大約占汽車(chē)總銷(xiāo)量的30%，這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的V2G技術(shù)而言將有一個(gè)很好的發(fā)展前景。
四、我國(guó)新能源汽車(chē)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與建議
汽車(chē)動(dòng)力電動(dòng)化幾起幾落、多元探索，不同的行業(yè)有不同的角度和不同的取向。中國(guó)的模式是以純電動(dòng)為基礎(chǔ)平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展插電式混合動(dòng)力、燃料電池混合動(dòng)力，最后突破常規(guī)的混合動(dòng)力技術(shù)和全功率燃料電池技術(shù)。中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化率先發(fā)力，得益于鋰離子電池的后來(lái)居上、技術(shù)進(jìn)步超出預(yù)期，我國(guó)的技術(shù)路徑得到了全球范圍的跟隨。
2016年是全球純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)型的標(biāo)志性年份，各個(gè)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)達(dá)國(guó)家都進(jìn)入了轉(zhuǎn)型期，福特、通用、本田、豐田、大眾等各大車(chē)企都在進(jìn)行轉(zhuǎn)型，開(kāi)始跟隨我們的路徑，但是采取新的戰(zhàn)略。以歐洲汽車(chē)廠商為代表的國(guó)際大汽車(chē)公司提出到2020年后，新能源汽車(chē)實(shí)現(xiàn)與燃油車(chē)的全方位競(jìng)爭(zhēng)：車(chē)輛續(xù)駛里程500公里、電池容量到100度電、充電時(shí)間15分鐘跑500公里、快充功率350千瓦……這將是技術(shù)門(mén)檻不斷提高的過(guò)程，尤其是安全性的挑戰(zhàn)將會(huì)全方位的倍增，這是我們中國(guó)新能源汽車(chē)面臨的新挑戰(zhàn)。
為了應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，我們的建議是：
第一，評(píng)估大功率直流快充的安全性技術(shù)門(mén)檻。要實(shí)現(xiàn)350千瓦的充電，電動(dòng)汽車(chē)的電壓將提高到1000V，充電電流為350安，這會(huì)對(duì)整車(chē)電氣安全、電池安全、充電安全、電網(wǎng)安全帶來(lái)重大技術(shù)挑戰(zhàn)，所以我們要充分考慮中國(guó)國(guó)情，制定科學(xué)合理的充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
第二，制定充電技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。目前我國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展最大的短板在于充電，即現(xiàn)有的充電設(shè)施不能滿足新能源汽車(chē)發(fā)展的需求，而新一代的充電技術(shù)又在挑戰(zhàn)我們的安全風(fēng)險(xiǎn)，所以我們?cè)谶@方面必須要進(jìn)行充分的研究。今年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)在技術(shù)角度重點(diǎn)研討的就是大功率直流快充以及充電基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，將通過(guò)組織行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士進(jìn)行充分的研討，為政府的標(biāo)準(zhǔn)制定和政策發(fā)布提供良好的參考建議。
（本文作者系“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《新能源汽車(chē)》重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組組長(zhǎng)歐陽(yáng)明高）
