上海发展新能源汽车产业的重点与对策研究
2022-03-05熊世伟王呵成
熊世伟 王呵成
[摘要] 发展新能源汽车是推动汽车产业转型升级,助力实现“双碳”目标的关键举措,对于提升我国汽车产业的竞争力与影响力具有重要意义。上海作为国内重要的汽车产业集聚区,在研发设计、生产制造及市场应用等产业链环节中具有显著优势,具备发展新能源汽车产业的良好基础。通过分析新能源汽车产业链的产业关联特性,梳理上海新能源汽车产业的基础现状,对比上海新能源汽车产业链竞争力,提出上海发展新能源汽车产业的战略定位和重点方向,并建议从顶层设计、关键技术、引才育才、配套保障、产业集聚等方面进一步推动上海新能源汽车产业发展,实现向产业链、价值链的高端延伸,使新能源汽车产业成为带动上海产业升级,打响“上海制造”品牌,实现产业高质量发展的重要支撑。
[关键词]新能源汽车;产业转型升级;产业链
一、 引言
近年来,我国新能源汽车产业发展迅速,新能源汽车产销规模不断提升。2021年我国新能源汽车产销量分别达到354.5万辆和352.1万辆,新能源汽车产销量全球占比超过50%,产销规模已连续7年位居全球第一1。上海作为国内重要的汽车产业集聚区,在研发设计、生产制造及市场应用等产业链关键环节中具有发展优势,为上海发展新能源汽车打下了坚实的基础。随着特斯拉落户上海,这条“鲶鱼”给我国新能源车市场注入了强劲的发展活力,上海汽车产业也面临新的发展机遇[1]。围绕上汽集团、特斯拉两大车企形成的上下游产业链,使上海对国内外新能源汽車市场具有重要影响力。同时上海正积极推进全球科技创新中心建设与打造自贸新片区,在新能源汽车关键技术研发、行业标准编制、市场应用拓展等方面密集出台政策并先行先试,为国内新能源汽车产业发展发挥着示范与引领作用。当前,全球汽车产业正处于转型与变革的关键时期,分析研究新能源汽车产业链,梳理上海新能源汽车发展的基础现状,探讨产业重点方向和发展建议,对于保持上海汽车产业的竞争力与影响力具有现实意义。
二、 新能源汽车产业链的产业关联特性分析
1. 认清新能源汽车产业链的产业特性
新能源汽车是指采用除汽油、柴油之外,以非常规能源驱动的汽车,主要包括纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)及其他新能源汽车,目前全球销售与保有的新能源汽车中,绝大部分是纯电动汽车与混合动力电动汽车。就产业链而言,新能源汽车产业链既有汽车产业链的共性,也有其自身特点。从共性上看,主要环节包括研发、生产、销售及服务,延伸环节涉及装备、电子、能源、基建、交通、零售及金融等领域,产业链涉及行业众多且具有明显的乘数效应。从差异性上看,由于新能源汽车动力来源从内燃机转为电机,产业链较传统汽车有明显差异,其中整车结构以三电(电驱系统、电控系统及动力电池)为主,配套服务以保障电池供能(充换电、加氢)为主。
从产业链上中下游来分析,新能源汽车产业链可分为上游支撑、中游制造与下游服务。上游支撑包括整车及核心零部件设计、关键原材料供应等,其中整车及零部件设计包括开发工具、产品设计、测试仿真等,关键原材料供应包括锂、钴等矿产资源及氢气,正极材料、负极材料、隔膜、电解液等动力电池的电芯组件,质子交换膜、催化剂、碳纸、双极板等燃料电池的电堆组件等。中游制造包括新能源汽车整车及关键零部件制造,整车制造在制造工艺和装备上大体传承于传统汽车,但会结合新能源汽车的不同动力类型和车型,在工艺、设备、装配等方面有所调整,关键零部件制造主要为整车提供三电相关零件。下游服务包括供能服务和后市场服务两大部分,其中供能服务包括充换电、加氢等,后市场服务包括汽车金融、汽车保险、汽车租赁、二手车交易、汽车维修养护及汽车拆解回收等。
2. 关注新能源汽车产业链的关键环节
新能源汽车产业链涉及的环节和产业领域众多,但结合新能源汽车发展趋势及产业现状,产业链关键环节主要包括以下5个方面,即新能源汽车整车、三电相关零部件、供能配套设施、车载网联及公共服务平台。
新能源汽车整车。主要包括整车设计与生产制造。其中整车设计要满足新能源汽车不同动力类型及车型需要,并在符合所有法规的情况下实现有效的系统集成,生产制造要在传统制造工艺的基础上,按新能源汽车的特殊工艺要求补充及调整。
三电相关零部件。主要包括电驱系统、电控系统和动力电池。其中电驱系统主要构成是电机和传动机构,是将电能转化为动能的装置;电控系统主要构成是逆变器和控制器,是控制电驱系统的装置;动力电池主要有锂动力电池和氢燃料电池两类,锂动力电池是储能设备不直接生产电能,主要构成是电芯,氢燃料电池是产能设备加氢后直接生产电能,主要构成是电堆。
供能配套设施。主要包括充换电设施、加氢设施等。其中充换电设施主要构成是充电桩与换电站,加氢设施主要构成是氢气的储运及加氢。
车载网联。主要包括网联车盒、高精定位、车路协同等。其中网联车盒主要构成是通信模块、控制器,实现车辆与外部终端指令与信息的传递;高精定位主要构成是高精地图、定位系统;车路协同主要构成是车路端通信模块、基站等。
公共服务平台。主要包括网联汽车道路试验测试、新能源汽车检测认证、新能源汽车公共数据采集与监测。其中网联汽车道路试验测试主要是检测汽车与道路、设施及其他交通参与者的协调;新能源汽车检测认证主要是在汽车常规检测外,对新能源汽车作诸如电磁辐射强度、车用锂离子蓄电池性能等特定检测;新能源汽车公共数据采集与监测主要是收集并分析新能源汽车行驶及车辆充换电情况。
三、 上海发展新能源汽车产业的基础分析
1. 产业基础条件
(1)发展态势良好
上海依托汽车产业上的传统优势,加快推进新能源汽车产业发展,新能源汽车产业已成为带动上海产业升级、打响“上海制造”品牌、支撑制造业高质量发展的重要组成部分。从整体上看,上海新能源汽车产业发展全面、结构合理,涵盖了从研发设计、整车及关键零部件制造、市场销售及服务、试验认证及检测、数据采集与分析等多个环节,不仅有上汽集团、特斯拉等代表性的全球性整车企业,也有以华域汽车、联合电子等为代表的国内重要汽车零部件企业,还有以同济大学、上海交通大学等为代表的国内汽车领域重点高校及众多的科研院所;从政策上看,上海形成了从规划布局到研发生产再到终端用户的一系列政策支持,并结合上海的情况完善了推广应用财政补贴和免费专用牌照政策[2],近期发布的《上海市先进制造业发展“十四五”规划》《上海市战略性新兴产业和先导产业发展“十四五”规划》《上海市加快新能源汽车产业发展实施计划(2021—2025年)》等文件也明确了继续保持对新能源汽车的支持;从数据上看,上海新能源汽车在产值、产量、销量等主要数据上均处于国内领先位置,2021年上海新能源汽车实现产值1925亿元,同比增长190%,实现产量63.2万辆,同比增长165%1,实现销量24.5万辆,同比增长90%(表1)。
(2)产业布局完整
上海新能源汽车产业形成了以嘉定、浦东金桥及临港新片区的核心区域,以闵行、松江、青浦、奉贤为重点区域的新能源汽车产业布局,涵盖上海新能源汽车整车及关键零部件重点企业,同时围绕上海新能源汽车产业两大核心——上汽集团与特斯拉,配套建设产业集群,形成多个产业结构清晰、分工定位明确、发展水平高端的汽车产业基地。其中,嘉定作为上海建设世界级汽车产业中心核心承载区,有着完整的汽车产业链,主要包括汽车研发、制造、检测、销售、金融、展示、文旅、应用示范、燃料电池汽车等;浦东金桥作为上海两大传统汽车产业集聚区之一,汽车产业链完整,并通过与互联网、大数据、人工智能等融合发展,形成了以新能源汽车为代表的“未来车”产业,并在汽车芯片方面取得一定突破,主要开展汽车研发、制造及销售等;临港新片区作为全球智能新能源汽车产业投资新高地,正加快新能源汽车全产业链布局,持续扩大高端新能源整车生产能力,推动整车出口,主要开展汽车制造、销售、应用示范、氢能研发等;闵行依托莘庄工业区、宁德时代未来能源研究院,主要开展新能源商用车及关键零部件的研发与制造等;松江依托松江经济技术开发区,主要开展新能源乘用车、商用车的研发与制造等;青浦依托西虹桥商务区,主要开展汽车研发及运营总部、氢能和燃料電池汽车商业运营等;奉贤依托新能源汽车零部件产业园,主要开展新能源汽车零部件的研发与制造等。
(3)创新资源丰富
新能源汽车作为新兴技术,对产业创新有较高的要求,而长三角区域拥有丰富的创新资源,从科研机构到产业人才,再到资本要素,各类创新资源为上海发展新能源汽车产业提供了坚实的保障。一是科研机构众多。长三角区域集聚了一大批高校、科研院所等科研单位,在理论研究、技术创新、成果转化等方面有显著优势,以高校为例,长三角高校数量为495所,占全国高等教育院校数量的16.4%1,并涵盖上海交通大学、复旦大学、浙江大学、南京大学、中国科学技术大学等国内顶尖高校。二是产业人才密集。长三角区域作为国内经济发展的高水平区域,不仅人才虹吸效应明显,在培养和引进高水平创新人才方面也有诸多举措,如上海“海外高层次人才引进计划”、江苏“双创计划”、浙江“省级千人计划”、安徽“省级高层次人才引进计划”等政策都在引才方面取得良好成效。三是资本要素多元。长三角区域拥有产业发展所亟需的各类资本要素,涵盖产业基金、天使投资、风险投资、私募基金等众多类型,可为区域内不同发展阶段、不同资金量需求的企业提供广泛的融资渠道,为产业发展提供坚实的资金保障。
2. 产业链竞争力对比
上海新能源汽车产业链完整,在新能源整车及关键零部件上均有所突破,整体而言发展水平领先全国,但在部分领域与国内外先进水平存在明显差距,并存在关键技术“卡脖子”问题。以下聚焦新能源汽车产业链核心构成,从新能源整车到关键零部件,从充换电设施、加氢设施到车载网联及公共服务平台,对上海新能源汽车产业链竞争力进行对比。
在新能源整车领域,上海新能源整车研发已经取得一定成效,自主品牌新能源整车技术水平在国内处于领先地位,但与国际领先水平存在较大差距,具体表现在高性能纯电动整车关键指标上,如在纯电动汽车的续航里程、百公里电耗、动力性能、主动安全、智能辅助驾驶等方面与特斯拉存在较大差距。
在电驱系统领域,上海企业自主研发的驱动电机产品性价比高,技术水平在国内处于领先地位,但与日立、博世等生产的产品在集成度、功率密度、产品可靠性、成本控制等方面存在差距;高速驱动电机轴承等核心零部件严重依赖进口,逆变器核心部件主要依赖进口,无法生产超高功率密度SiC芯片及控制器,自主研发的IGBT功率芯片性能相对落后,供应基本被国外垄断,约90%依赖进口[3]。
在电控系统领域,上海企业自主研发的逻辑器件(MCU微控制单元),技术水平在国内处于领先地位,但与恩智浦、英飞凌、瑞萨等生产的高性能MCU存在明显差距,且逻辑器件中的SoC系统级芯片依赖进口;自主研发的存储芯片,技术水平在国内外处于领先水平。
在锂动力电池领域,上海企业主要以动力电池系统的研发生产为主,在锂动力电池管理系统(BMS)方面上海企业的技术水平处于国内领先地位,锂动力电池上游部件如正负极材料、隔膜、电解液、电芯等尚未布局。目前国内产业链齐全,从原材料到设备都能在国内找到对应供应商,但国内产品在批量生产一致性、工艺质量、能量密度、循环寿命等方面与国外先进水平存在差距。
在氢燃料电池领域,上海在燃料电池系统、整车应用开发方面有较完整产业链,但氢燃料电池电堆中的核心部件如质子交换膜、催化剂、碳纸等由于国内产品性能和一致性问题,需要大量依靠进口,上海企业可自主生产氢燃料电池,技术水平在国内处于领先地位,两者电池的核心部件均需要进口。
在车载网联领域,上海依托汽车与电子信息领域的产业优势,企业具备自主研发能力,受国外影响较小,与国外水平接近,在车载网联技术标准制定及产业推进方面处于国内领先地位,拥有国内领先的通信产品及终端的研发设计能力,并在通信模块及基站建设上处于全球领先地位;在高精地图、C-V2X等车路协同关键技术领域,上海依托四大网联车道路测试基地,相关技术研究处于国内领先。
在充换电设施领域,上海已建成公共充电桩10.3万台,公共充电桩规模处于全国前列(表2)1,广泛分布于公交、企业、高校、社区、商业网点、公共停车场、汽车租赁网点和高速公路服务区等区域。上海在推进新能源汽车产业发展中,始终注重充电设施建设,也是国内较早引入换电设施的城市,相关技术研究处于国内领先。
在加氢设施领域,上海已建设并规划加氢站15座,加氢站数量处于国内前列(表3)2,初步形成了从上游制氢,到中游储运加氢,再到下游应用的氢能全产业链。上游制氢环节工业副产氢充足,在现有氢燃料电池汽车产量及保有量情况下可以保证供给;中游储运及加氢环节凭借提前布局,在储运研发及加氢站建设上处于国内领先;下游应用环节上海具备从设计研发到检验检测的完整产业体系,处于国内领先。
在公共服务平台领域,上海依托嘉定安亭、浦东金桥、临港新片区及奉贤南桥等四个新能源与智能网联汽车道路测试基地,及上海新能源汽车公共数据采集与监测平台、上海充换电设施公共数据采集与监测平台等两大新能源汽车及配套设施数据采集分析平台,快速推进上海新能源汽车相关公共服务,累计开放243条、559.87公里的测试道路,累计道路测试总里程超过190万公里3,处于国内领先。
四、 上海发展新能源汽车产业的战略定位与发展重点
1. 战略定位
当前,受全球疫情及国际市场环境变化影响,上海新能源汽车产业正面临以下3个新形势,一是立足国际国内两个市场,上海需要把握高水平对外开放和国际化创新的机遇,以高品质新能源汽车产品,抢占国内市场、打通国外市场,实现国内国际互动互促;二是全球汽车产业加速重构,上海需要适应全球汽车产业电动化、智能化、网联化发展趋势及“碳中和”“碳达峰”发展要求,在新能源汽车关键领域提前布局,推动汽车产业生产体系及车型结构优化;三是产业链和供应链自主可控,上海需要提升新能源汽车产业链和供应链的自主可控,推动产业链上的各个参与方强化合作与协同,构筑安全稳定的汽车产业链与供应链。
(1)把握战略定位
在新的形势下,面对全球产业链、供应链和价值链重构的新变局,制造业全球化竞争日趋激烈,国家实施制造强国战略,上海要勇于承担国家战略、代表国家参与全球合作竞争的新使命。特别是在我国经济逐步进入以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局下,制造业要支撑上海成为国内大循环的中心节点和国内国际双循环的战略链接点,要加快向产业链、价值链中高端迈进,牵头做好长三角区域汽车产业规划布局,协同建设世界级汽车产业集群,创建国家级新能源与智能网联汽车创新中心,打造世界一流的新能源与智能网联汽车测试、检验及认证平台。
上海发展新能源汽车产业应立足于上海产业基础和优势资源,充分发挥三省一市要素资源,整体推进区域内新能源汽车的研发与生产制造,形成区域性高集中度的完整产业链,加快推动新能源汽车产业向电动化、智能化、网联化、共享化发展;打造以三电系统为核心,以充换电设施、加氢设施、车载网联及公共服务平台等为支撑的上海新能源汽车产业链核心竞争力,实现新能源汽车核心关键零部件自主供应,积极推动非传统汽车供应商融入新能源汽车产业链。
(2)明确发展目标
构建一个以上海为龙头的长三角汽车产业协同创新体系,通过创新不断降低新能源汽车产业链的成本[4]。在产业链上游,深化全要素资源配置,协同攻关新能源整车及关键零部件核心技术,提升整车及零部件关键技术的自主可控能力;在产业链中游,将大数据、云计算、工业互联网、人工智能与制造集成融合,推动汽车产业数字化转型,提升整车及零部件智能制造水平;在产业链下游,重点聚焦新应用场景开发,发挥产业链乘数效应,充分挖掘新能源汽车数据资源,推进车路协同向智慧出行拓展。
2. 发展重点
依托上海在汽车产业上的基础优势,聚焦新能源汽车产业链关键环节,围绕嘉定、浦东金桥、临港新片区等打造新能源汽车产业集聚区。在前端设计、中端制造、后端服务等方面全面布局,打通新能源汽车产业链、创新链、服务链;加强上汽集团、特斯拉等龙头企业的辐射带动作用;发展下游配套产业,形成产业集聚规模化效应,重点在以下方向进行突破:
一是整车集成及控制技术。依托整车企业开展整车集成及控制技术研究,推动新能源汽车整车层面的系统集成及控制优化,聚焦行驶控制、能量管理、状态监控、信息交互等功能的实现,提升新能源汽车在整车系统集成、整车控制技术、能源动力系统、智能网联系统等方面的技术水平。
二是三电零部件及其关键部件。围绕新能源汽车产业链做大做强产业链配套,加强对新能源汽车三电零部件总成及关键部件的研发。其中,电机部分重点攻关永磁同步电机,电控部分重点围绕汽车级IGBT芯片产业链整合与国产化,电池部分重点研究电池能量密度提升,加强对电池组管理及电池充放电技术的研究。
三是感知传感器。提升新能源汽车环境感知能力,加强对车载毫米波雷达、车载激光雷达、车载视觉设备等汽车感知传感器的研究。其中,车载毫米波雷达重点提升77GHz毫米波雷达探测能力,车载激光雷达重点推进32线激光雷达,车载视觉设备重点推进重要零部件的国产化替代,重点攻关图像传感器CMOS。
四是车载网联。提升新能源汽车网联交互能力,加强对网联车盒、高精地图、C-V2X等车载网联系统研究。其中,网联车盒重点推进4G TBOX控制器向5G IBOX控制器升级,高精地图重点推进与“5G﹢北斗高精定位系统”的融合,实现亚米级、厘米级、毫米级高精度定位服务,C-V2X重点推进车端及设施端通信模块的测试及研究。
五、 加快发展上海新能源汽车产业的对策建议
1. 强化顶层设计,加快部署政策链
科学制定上海市新能源汽车产业发展规划,统筹优化新能源汽车产业发展政策。围绕上海新能源汽车产业规划布局,依托各区域产业发展实际及新能源汽车产业链特点,打造新能源汽车产业的区域中心,明确各区产业定位,以产业基地为核心统筹招商、集中布局,避免同质化竞争,实现上海各新能源汽车产业基地的差異化发展。从产业准入、车辆管理、质量监督、数据收集、基础设施等多个方面细化和完善相关新能源汽车产业政策,积极推进各政策主管部门与市场参与方的协同机制,提升新能源汽车产业的政策执行效率。
2. 攻坚关键技术,加快构建创新链
聚焦产业链打造创新链,推动产业链上下游更广泛的合作对接,依托政府、厂商、高校三者携手构建产学研联盟[5],在整车集成、关键零部件、核心材料、智能化与数字化技术等关键技术领域推动产业相关方更广泛合作,打造共性技术公共服务平台。加强在新能源汽车核心部件上的技术攻关,实现核心部件的自主研发和产业化,提升核心部件系统可靠性和质量稳定性。充分发挥各类资本要素,通过设立新能源汽车产业发展基金,鼓励新能源“造车新势力”上市等措施,吸引各类市场资本共同推动产业发展,拓展企业融资渠道,化解产业创新的资本困境。
3. 聚焦引才育才,加快建设人才链
充分利用各类人才政策,吸引和激励新能源汽车领域的高端人才创新创业,拓展人才支持的范围,对符合上海新能源汽车产业发展方向的优秀人才,在落户、住房、子女教育等方面给予有利的政策支持。打造良好的人才创新环境,鼓励创新,宽容失败,鼓励和引导各类社会资本与政府专项引导基金实现联动,为人才创新创业提供资金支持。及时跟进了解全球新能源汽车发展变化与趋势,优化新能源汽车人才培养,推动高校、企业、科研院所的合作对接,研究符合新形势下新能源汽车教育课程,鼓励高校企业联合培养,为新能源汽车产业提供跨学科、跨领域的新型汽车人才。
4. 完善配套保障,加快形成服务链
完善以充电桩、换电站、加氢站等为代表的新型能源供给系统,加快推进支持车路协同的配套设施建设,提升新能源汽车服务保障能力。加强城市公共充电设施建设,充分利用公交、环卫、出租车、物流等企业的自有停车站场改建城市集中充电站,在满足自身需求的情况下对外提供充电服务。加强用户居住地充电基础设施建设,促进充电设施互联互通,鼓励开展充电车位分时共享,提高充电桩使用效率。加强充电系统的平台服务能力,鼓励各类充电服务主体开发实时交互、电量提醒、充电导航、故障报警等平台服务。加强车路协同配套服务能力,充分发挥以5G为代表的信息通信关键技术,推动车路协同成为智慧交通的重要支点,更好地服务城市交通网络。
5. 推动产业集聚,加快打造生态链
充分发挥上汽集团、特斯拉等重点企业对产业链的牵引作用,加快实现区域范围的产业集聚。持续优化产业发展环境,积极推进重大项目落地,引进和培育具有国际影响力的新能源汽车产业链相关企业,以重大项目和重点企业为突破口,实现从企业集聚到产业集聚的演进,提升新能源汽车产业发展能级。把握产业链与应用场景,聚焦前端设计研发、中端生产制造及后端应用服务的产业生态体系建设,依托汽车智能化与网联化技术的发展,突破以往封闭与垂直的供应链体系,着力构建开放与扁平的供应链体系,将应用场景从行业内部向外拓展,形成更多元的产业生态。
参考文献:
[1] 邹俊,张亚军.汽车产业的变局及上海加快汽车产业转型升级的路径[J].科学发展,2021(151):24-33.
[2] 李国栋,罗瑞琦,谷永芬.政府推广政策与新能源汽车需求:来自上海的证据[J].中国工业经济,2019(4):42-43.
[3] 薛奕曦,龙正琴.上海新能源汽车产业生态现状[J].上海质量,2021(7):22-24.
[4] 白玖.“十四五”时期新能源汽车产业竞争力提升的方向与路径[J].价格理论与实践,2021(2):5-7.
[5] 高运胜,金添阳.新形势下中国新能源汽车国际竞争力分析[J].国际经济合作,2021(4):9-12.
作者简介:熊世伟(1970-),男,正高级经济师,上海市经济和信息化发展研究中心主任,研究方向为产业经济;王呵成(1988-),男,电子科技大学工商管理硕士,上海市经濟和信息化发展研究中心分析师,研究方向为产业经济。
(收稿日期:2022-06-23 责任编辑:苏子宠)
1 资料来源于中国汽车工业协会。
1 资料来源于上海市统计局。
1 资料来源于教育部。
1 资料来源于中国充电联盟。
2 资料来源于势银(TrendBank)加氢站数据库。
3 资料来源于上海市经济和信息化委员会。