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2019年汽车电动化趋势进展

2019-09-17

中国计算机报 2019年32期
关键词:续航特斯拉燃料电池

汽车电动化,是指以电力驱动作为汽车动力来源,用电机驱动车轮行驶的车辆。根据电动汽车术语(国家标准GB//T19596-2004),主要分为纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动车三个类别。

电动汽车发展情况。全球新能源汽车销量持续大幅增长。EV sales统计,2018年全球新能源乘用车销量突破200万辆,新能源汽车渗透率达到2.1%,2019年全球新能源汽车销量呈进一步增长趋势,到2025年,彭博社预测全球新能源汽车销量增至1100万辆,渗透率达到11%;2040年全球新能源车销量有望达到6000万辆,渗透率55%。

2018年特斯拉销量居全球首位,累计销量达24.52万辆,比亚迪以22.74万辆位列第二,宝马和北汽新能源销量超10万辆,日产、上汽荣威、奇瑞、现代、雷诺及大众均上榜前十。中国自2016年以来连续4年销量位于世界第一,占全球市场保有量的50%以上,是全球最大的电动汽车市场。进入2019年,特斯拉Model 3车型大批交付,2019年一季度特斯拉Model 3销量达到6.2万辆,中国汽车品牌开始放量增长,比亚迪元、北汽绅宝D50、吉利EV 300、上汽宝骏E100和荣威Ei5进入全球电动汽车畅销车型前十名。

电动汽车续航能力大幅提升。特斯拉Model3长续航车型的续航里程已达664公里,Model S和Model X续航里程均超过550公里。国内比亚迪、广汽部分车型已达到500公里以上,如广汽传祺AION.S续航达510公里,比亚迪唐、秦车型续航里程500公里以上。

特斯拉与松下联合研发的新型21700电池,是目前已量产装车的最高单体能量密度电芯,单体能量密度达300Wh/kg,系统能量密度170Wh/kg。我国电池企业在进行技术追赶,电池系统能量密度大幅提升,例如宁德时代NCM811三元电池的系统能量密度已经超过180Wh/kg,已列装吉利几何A等车型。

nformation Trends数据显示,2013—2017年以来,全球燃料电池车乘用车累计销售6475辆,年销量还处在千辆数量级上,产业处在技术探索与市场培育过程中,与年销量燃油车1亿辆和电动车200万辆的规模,相差甚远。但氢燃料电池汽车的研发与产业化在大幅提速。2018年,美国氢燃料电池汽车销量达到2300辆;中国氢燃料电池汽车产量为1619辆,同比增长27%。

截至2018年底,我国累计建成25座加氢站(其中3座已拆除),主要分布在广东、上海、江苏、湖北等省市,但多数加氢站仅供示范车辆加注使用,尚未实现商业化运营。从燃料电池产业链条看,膜电极方面,山东东岳质子交换膜产品受到国际认可,武汉理工新能源、大连新能膜电极产品相对成熟,但专业特性上與国际水平还有一定差距;电堆方面,大连新源动力、上海神力等企业处于小批量到产业化转化阶段;燃料电池系统方面,潍柴动力、雪人股份、大洋电机、亿华通等龙头企业通过国际合作加速技术与生产能力提升。

当前,我国氢燃料电池汽车在基础材料、关键零部件、系统集成等方面与国际先进水平还存在差距,推动氢燃料电池汽车产业化,需要着力解决氢能产业链条与燃料电池产业链条的成本问题。在氢能产业链条方面,工业副产氢纯化成本、电解水制氢成本较高,氢能储运及加氢站等基建配套建设成本较高,限制了氢燃料汽车应用的经济性。在燃料电池产业链条方面,质子交换膜、高性能碳纤维、高压气阀、加氢枪、催化剂材料等关键技术、设备及材料多掌握在日、德等国外企业手中,国内产品替代能力不足,关键部件依赖进口导致成本处于高位,制约氢燃料电池汽车产业发展。

有关电动汽车扶持政策。各国都制定了支持新能源汽车发展的推广政策。美国、英国、法国、西班牙、挪威、德国等国都制定了禁售燃油车和力推环保汽车的规划,欧洲碳排放新政扶持新能源汽车推广。

制定了相关产业政策,支持新能源汽车研发和产业化。美国、日本、德国等政府资助企业关键技术科研项目,在纯电动汽车、燃料电池汽车、固态电池等领域形成了产业成果。此外,美国财政资金直接扶持具体企业关键项目,在特斯拉产业化关键时期伸出援手,推动Model S的量产。

汽车电动化发展趋势展望。一是汽车企业电动化战略大幅提速。中美两国新能源汽车发展领先全球,带动其他国家企业加快电动化进程,以德国汽车三巨头为例,宝马宣布两年内将纯电动量产车型的数量提升至5款,到2023年向市场提供25款电动车型(比原计划提前两年)。奔驰计划在2019年年底将插混产品在所有级别中扩充至10款,在2020年将进一步扩大至20款。大众集团宣布实施“全面脱碳计划”,预计2028年推出70款电动汽车车型,在全球交付2200万辆电动汽车。

二是锂电池技术将有突破。现有车用动力电池中,三元锂电池逐步替代磷酸铁锂电池成为主流。三元锂电池以镍钴元素作为正极材料,主要有NCM(镍钴锰)和NCA(镍钴铝)两种。目前特斯拉使用的21700 NCA三元锂电池的单体能量密度高达300Wh/kg。另外,由固态电解质代替隔膜和电解液的固态电池引起广泛关注,丰田汽车和松下计划在2020年设合资公司,共同开发全固态电池。目前,已有消费类固态电池投产,2019年7月,日本村田制作所开始量产用于可穿戴设备的固态电池。

三是氢燃料电池汽车产业在商用车领域率先取得突破。目前,氢能源汽车在公交客运、物流等行业应用推广较好。该类领域车辆活动半径相对较小,氢能源汽车能够较好满足其续航里程要求,同时车辆具有集散地相对统一的特征,加气站等相关基建布局利用效率高,摊薄储运加环节成本。数据显示,2019年1-5月,我国燃料电池汽车产销分别完成553辆和545辆,比上年同期分别增长476.0%和479.8%。2020年,国内燃料电池商用车将在受政策和政府补贴的支持下,通过规模化量产降低成本;《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,到2030 年燃料电池车辆保有量200 万,加氢站数量1000座。

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