我國新能源汽車發展現狀簡介
編者按:如今,面對能源的過度開發和消耗以及環境污染問題,加上政府的力推,新能源汽車得到了迅速的發展。新能源汽車漸漸代替傳統燃料汽車成為汽車市場中的主角已是大勢所趨。在這樣的形勢下,我們需要了解到底什么是新能源汽車、國內新能源汽車的發展現狀、國外的相關情況、新能源汽車發展中的瓶頸、大家對新能源汽車的顧慮以及維修行業應該做哪些準備,以迎接新能源汽車時代的到來。
如今,新能源汽車是一個熱門話題,但什么車才屬于新能源汽車呢?隨著行業的發展,我國對新能源汽車的界定也在發生變化。
根據2007年國家發改委《新能源汽車生產準入管理規則》,2009年工信部《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》,定義新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源(或使用常規的車用燃料,采用新型車載動力裝置),綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術,形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。按照此定義,新能源汽車應包括:純電動汽車(BEV,包括太陽能汽車)、混合動力電動汽車(PHEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)、氫發動機汽車、其他新能源(如高效儲能器、二甲醚)汽車等。
2012年國務院《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012~2020年)》中更明確指出,目前我國新能源汽車是指采用新型動力系統,完全或主要依靠新型能源驅動的汽車。主要包括:純電動汽車、插電式混合動力電動汽車及燃料電池電動汽車,而將其他非插電式汽車定義為節能車。
本文中重點討論的新能源汽車主要指純電動汽車、插電式混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車。
純電動汽車:純電動汽車是指汽車的驅動力全部來自電機的汽車,其包括增程式電動汽車。
混合動力電動汽車:以兩種和兩種以上的儲能器、能源或轉換器作驅動能源,其中至少有一種能提供電能的車輛稱為混合動力電動汽車,目前最常見的是發動機和動力蓄電池的組合。而能列入我國新能源汽車范疇的混合動力電動汽車是插電式混合動力電動汽車。
燃料電池電動汽車:燃料電池電動汽車是指以燃料電池系統作為動力源或主動力源的汽車。燃料電池是指將外部供應的燃料和氧化劑中的化學能通過電化學反應直接轉化為電能、熱能和其他反應產物的發電裝置。
如今,汽車電氣化、能源多樣化成為一種發展趨勢,圖1所示為汽車動力系統的發展趨勢。傳統燃料汽車及各種新能源汽車根據各自特點所體現出的適用性如圖2所示。
推動發展新能源汽車發展的主要因素是能源問題和環保問題。
能源問題:根據有關統計,我國能源對外依存度近年不斷攀升。2000年,我國石油對外依存度為30.2%,2013年升至58.1%,預計到2035年可能攀升至80%,遠超過50%這一國際公認警戒線。根據《能源發展“十二五”規劃》的目標,至2015年我國石油對外依存度需要控制在61%的紅線以內。另外,隨著國際形勢的變化,跨境的油氣管道安全運行問題已不容忽視,石油海上運輸風險較大。
目前,我國人均石油消費量為世界平均水平的60%,石油占一次能源消費比重僅為18%,低于世界平均水平(33%),預計未來我國石油消費仍將持續穩定增長。
環保問題:歐盟在2014年設定了全球最嚴格的汽車碳排放控制目標,即從2020年1月1日起,歐盟范圍內所銷售的95%新車二氧化碳排放平均水平必須達到每千米不超過95g。而2012年的數據顯示,戴姆勒集團車輛平均二氧化碳排放水平在每千米140g,奧迪稍低,但也超過了130g。從排放標準來看,汽車廠商僅僅依靠傳統汽車的技術進步可能無法滿足日益嚴格的排放標準,必須積極投資研發新能源汽車。
為了鼓勵新能源汽車的發展,國外采用了積分換排放政策。歐盟規定,允許生產電動汽車等排放極低車型來獲取更多的“積分”,并將其轉用于生產其他排放較高的車型。美國加州規定,在該州銷量超過一定數量的汽車企業必須使環保汽車的生產比例達到ZEV(Zero Emission Vehicle)法案規定。未達到ZEV法案規定要求的企業必須支付每輛車5000美元的罰款,或者向其他公司購買積分?!疤厮估痹?012年便靠銷售碳排放積分獲得高達4000萬美元的收入。
綜上所述,我國發展新能源汽車的意義主要有以下幾點。
①緩解石油短缺問題,保障國家能源安全和經濟安全。
②使經濟增長模式由高碳經濟向低碳經濟轉變。
③全球大概25%的二氧化碳來自汽車尾氣,而我國是世界上最大的溫室氣體排放國之一,所面臨的國際社會壓力日益增大。發展新能源汽車有利于減少溫室氣體和污染物排放,以應對氣候變化和降低環境污染。
我國為了推動新能源汽車的發展,近年來相繼制定了相應的規劃和支持政策。
2005年,設立“十一五”863計劃節能與新能源汽車項目。
2007年,發布新能源汽車產品法規,超過100種新能源汽車被允許量產。
2008年,共有595輛混合動力、純電動、燃料電池電動汽車在北京奧運會投入示范運行,規??涨?。
2009年,國家科技部和財政部聯合推動“十城千輛”大范圍新能源汽車示范運行工程。
2010年,千余量新能源汽車為上海世博會提供服務。
2012年7月9日,國務院正式發布《節能與新能源汽車產業發展規劃》。制定了到2015年,純電動汽車和插電式混合動力電動汽車累計產銷量力爭達到50萬輛的發展目標。
1.國內早期提出的新能源汽車發展規劃
我國最初計劃的新能源汽車累計產量列于表1,發展規劃的具體設想分為四步。
第一步:大規模示范宣傳;
第二步:政府主導批量生產;
第三步:產業化、商業化大規模生產;
第四步:國家逐步退出,市場化運作。
表1 我國最初計劃的新能源汽車累計產量
2.國內新能源汽車銷售現狀
盡管有了上述的產量發展規劃,但由于受到各種因素的影響,2013年前新能源汽車的產銷一直不盡人意,所以我國調整了2015年之后的發展目標。從2014年開始,我國新能源汽車的銷量出現同比大幅度增加的狀況。相比2013年全年,僅2014年1~9月,新能源汽車實際銷量即已實現220%的增長。2014年,是當之無愧的新能源汽車元年。從市場結構看,2014年銷量快速增長的新能源汽車主要有純電動汽車和插電式混合動力電動汽車。純電動汽車同比增長4倍,插電式混合動力電動汽車同比增長10.2倍。
表2 我國已進入市場推廣的電動汽車品牌及銷售情況
根據汽車工業協會統計數據,2014年前9個月,新能源汽車生產38,522輛,銷售38,163輛,同比增長2.9和2.8倍。僅9月,產量達8047輛,同比增長83.3%;銷量9145輛,與8月份的4041輛相比,實現了翻倍增長。
3.國內主要銷售的新能源汽車品牌
盡管已經列入國家公告的新能源汽車有100多款,但目前只有10多款真正進入市場推廣(表2)。
4.我國發展新能源汽車的技術路線和技術現狀
(1)技術路線
在新能源汽車領域,我們將汽車的分類歸納為三橫,即純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車。將新能源汽車所涉及的主要部件歸納為三縱,即電池、電機、控制器(表3)。
表3 新能源汽車的“三橫”和“三縱”
目前,我國新能源汽車的技術路線是堅持“三橫三縱”的研發局面,具體解析內容如圖3所示。
表4中解析了我國新能源汽車的發展路線。
表4 新能源汽車發展路線
(2)技術現狀
①充電方式
在新能源汽車的研發中,充電方式的選擇至關重要。表5對三種常見的充電方式進行了比較。
表5 三種充電方式比較
②整車集成設計、匹配技術
在純電動汽車方面:將電動系統與電動附件集成在傳統車身、底盤、內飾之上,在整車動力系統匹配與集成設計方面已掌握核心技術,與國外先進水平接近。
在混合動力電動汽車方面:整車系統集成方面與國外相比有較大差距,主要是因為既受傳統發動機與自動變速器等技術基礎落后的影響,也受開發強度不夠的影響。
③生產、裝配、調試技術
借用我國合資或自主創新建立起來的汽車產業化基礎,在產品制造工藝制定、一致性保障、質量控制、缺陷規避等方面與國外先進技術差別不大,但在電動汽車設計、制造、裝配和調試特點與傳統汽車制造結合方面面臨挑戰。
所開發的純電動大客車、中型工程車、小型乘用車、微型代步車的電驅動系統已經形成系列產品,進入規模示范運行階段并出口。
電驅動系統由電機、電機控制器及變速器集成。我國自主開發的電驅動系統已可實現功能及性能測試接近國際先進水平,可滿足一定產能需求。高性能產品的工程化能力、可靠性、系統配套及產業化程度落后,先進產品的部分部件、材料需進口,電驅動系統集成實力較弱。
④電動附件
已有小型車電動轉向、空調、制動系統等產品,但與國外同類產品相比還有較大差距,特別是智能化電動附件產品方面相差更大,許多關鍵部件仍需進口。
(3)國內主要廠商的開發現狀
當前我國新能源汽車產業還處在導入期,新能源汽車的推廣在取得驕人成績的同時,還存在諸多技術、標準、基礎設施配套、運營管理等方面的問題和難點。
鑒于目前各企業都在上馬,散亂差的局面,國家發改委印發了《新建純電動乘用車生產企業投資項目和生產準入管理的暫行規定》征求意見稿。征求意見稿提出,投資項目申請企業的基本條件包括需要有3年以上純電動乘用車的研發基礎,具有專業研發團隊和整車正向研發能力。新建企業只能生產純電動汽車和純電動其他乘用車(包括增程式電動乘用車),不能生產任何以內燃機為驅動動力的汽車產品。
在新能源汽車領域,國內主要廠商的開發現狀列于表6。
表6 國內主要廠商的開發現狀
1.社會使用環境
①充電問題
如何解決充電問題,是關乎新能源汽車推廣的瓶頸也是社會各界人士集中關心的問題。2016~2020年,國家電網建設充電站的目標是10,000座。計劃建成完整的“四縱四橫”(四縱:沈海、京滬、京臺、京港澳;四橫:青銀、連霍、滬蓉、滬昆)電動汽車充電網絡。充電站建立的具體規劃情況如表7所示。
表7 我國新能源汽車充電站的規劃情況
②區域地方性保護
盡管國家要求各地不能設置新能源推廣壁壘,但在實際運行中,部分區域仍然設置了不同的保護措施。地方保護主義不僅阻礙了用戶自有選擇的權力,對整個新能源產業的發展也有嚴重的影響,但從去年下半年開始有所改善。
2.技術瓶頸
①電池的性能:比能量和比功率的問題(續駛里程與車重的矛盾)、電池的可靠性(使用壽命)、一致性(均衡性)。
②專用電機:專為新能源汽車特殊開發的電機,要求體積小、重量輕、符合電驅動特性要求。
③電動附件:空調系統、制動系統、轉向系統、以及與傳統電器系統的兼容。
④控制技術:電池充放電技術、能量管理控制技術、電機工作在高效率區的匹配技術、整車集成控制技術及車載網絡技術。
截至2014年1月底,日產共賣出10萬輛新能源汽車;雪佛蘭沃藍達在全球范圍內共售出了6萬多輛插電式混合動力電動汽車;普銳斯的銷量數字超過400萬;特斯拉則為2.5萬輛。日本2015年已開始在市場中銷售燃料電池電動汽車。
典型國家關于新能源汽車的最新計劃及政策示于表8。
表8 典型國家新能源汽車最新計劃及政策
在科學技術的發展過程中,有不同技術觀點和爭論是正常的,下面簡單列出了不同專家關于新能源汽車的一些觀點供大家參考。
1.“十三五”新能源汽車科技規劃特別部署了發展燃料電池電動汽車,計劃在關鍵基礎器件、燃料電池系統、基礎設施與示范三方面加大研發和投入力度,爭取在未來幾年攻克薄金屬雙極板表面改性技術、車用燃料電池耐久性技術、推進加氫站建設和燃料電池電動汽車示范運行等多項工作。
2.雖然電能是一種理想方式,但由于蓄電池目前尚未取得突破性發展,單位體積的儲能量小、充電時間長和價格貴都是眼下無法突破的制約因素。目前新能源汽車還不可能全面取代汽油車,電動和汽油機同時使用的雙能源車對減排節能來說可能是理想的過渡方式。
3.新能源汽車不可能全面推廣 ,應瞄準公交車市場,以及部分出租車。
4.插電式混合動力電動汽車可能是下一階段最實用的選擇。
5.燃料電池比蓄電池還貴,燃料電池電動汽車看不到推廣前景。
新能源汽車推廣和應用的增長,必然給售后的維修服務帶來新的要求和挑戰,作為維修企業,應看到這種變化,盡早準備,才能跟上市場的需求。目前看,至少有下述幾個方面的技術要引起我們的注意。
1.高電壓的知識、作業的安全與規范。
2.電池的知識、電池的檢測和故障診斷技術。
3.電機的知識、電機檢測和故障診斷技術。
4.輔助電氣系統的知識、檢測和故障診斷技術(空調、制動、轉向、車身電器)相關技術。
5.故障診斷內容的變化。
6.I/M制度的意義和推進。
(本刊記者高中偉根據中國汽車維修行業協會2014年會上的專家發言內容整理)