萬 鋼
(中國科學技術協會,北京 100863)
過去五年是全國上下砥礪奮進的五年,也是汽車界創新發展的五年。回顧習近平總書記2014年5月份視察上汽集團技術中心時候所指出的:新能源汽車技術研發能不能占領制高點,已經成為當今世界汽車行業的競爭焦點。汽車行業是市場很大、技術含量和管理精細化程度很高的行業,發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路,要加大研發力度,認真研究市場,用活用好政策,開發適應各種需求的產品,使之成為一個強勁的增長點。總書記的講話為我們指出了中國汽車由大到強的路線圖。
新能源汽車成為全球汽車產業轉型升級的標志,中國市場成為全球主戰場。2017年,全球主要國家新能源汽車銷售超過142萬輛,我國新能源汽車銷量達到77.7萬輛,占新車銷售比例達到2.69%,其中,新能源乘用車銷售了58萬輛左右,新能源商用車增長也比較迅速,達到19.8萬輛。截至2017年底,全球新能源汽車累計銷售已突破了340萬輛,其中在中國行駛的電動汽車也超過了50%,充分說明我國用實實在在的行動為節能減碳以及應對氣候變化做出了貢獻。
新能源汽車關鍵零部件的研發及產業化取得新進展。動力電池關鍵材料國產化進程加快,性能指標穩步提升,成本明顯降低,單體、電池包、BMS等方面的安全技術研究全面推進。三元材料動力電池單體比能量最高達到260 Wh/kg;磷酸鐵鋰動力電池單體比能量提升到160 Wh/kg;動力電池系統成本明顯下降,達到2.0元/Wh以下。2017年我國車用動力電池產能已經達到20 GWh,車用動力電池規模生產全球領先。驅動電機關鍵部件及共性基礎技術進一步突破,如IGBT、導磁硅鋼、稀土永磁材料、位置傳感器等;電力電子系統集成、電機電控一體化趨勢取得顯著進展,重量比功率已經超過3.3 kW/kg,峰值效率和高效區都得到了明顯進步。燃料電池電堆功率密度已超過2 kW/L,雙極板的研發和批量化取得原始技術創新,燃料電池動力系統部件和集成技術取得顯著進展,研發的70 MPa車載高壓供氫系統以及70 MPa的氫氣罐的標準也正在形成的過程當中。多品牌的網聯車上市,取得了市場好業績,成了追捧的目標,自動駕駛技術和樣車展示運行也嶄露頭角,相關的一些政策也在推動落實。
我國新能源汽車在研發、產業、市場、政策創新和基礎設施建設方面已呈現明顯的比較優勢。研發體系方面,確立了新能源汽車“三縱三橫”研發布局,實施了新能源汽車“純電驅動”技術轉型戰略,建立了產學研結合、大中小融通的研發體系,形成產業鏈供應體系。產業方面,整車到零部件的產業鏈條基本形成,轉型升級速度也加快,龍頭骨干企業和一些新興企業正在加速形成。市場方面,2017年我國新能源汽車產銷量全球第一,保有量占世界一半,為應對氣候變化和生態文明建設做出顯著貢獻。政策上方面,已經逐步形成了全環節、中長期、可持續的政策扶持體系,也正在探索用戶市場的激勵措施。基礎設施方面,截至2017年底,全國投入運營的公共充電樁數量超過21萬個,形成了龍頭企業牽頭、多方參與的市場機制。商業模式方面,共享汽車等新興商業模式取得創新發展,電動化、智能化正吸引著跨界融合的發展。
電動化、智能化正引領全球汽車產業的創新發展。2016年,挪威、瑞典等北歐國家宣布從2030年起要停止銷售燃油車后,歐洲、美國、日本、印度都逐步宣布了要向電動化、智能化方向發展的政治意愿,同時也正在制定相應的發展路線圖和時間表。與此同時,歐洲、美國、日本等發達國家跨國車企也正圍繞電動化、智能化方面同時發力:大眾集團提出了升級2025戰略,發布“Roadmap E”計劃,從2019年開始全系車型的電動化;豐田提出了2020-2030年新能源車型挑戰計劃;寶馬、通用、奔馳等也都分別推出了他們電動汽車的車型。這些計劃和行動是對社會的一種承諾,也是全球汽車產業轉型發展方向及其為應對全球氣候變化的實際貢獻。
新形勢下既有很多新的挑戰,也有很多好的基礎。第一,現在純電動汽車雖然發展快,但是功能、性能上還是有短板。續駛里程就是一個短板。增加續駛里程不能簡單的用增加電池的辦法解決,因為電池增加了,重量也增加了,單位耗能反而增加了。純電動汽車功能也還沒有完全覆蓋汽車市場要求,電池低溫性能亟待改進,能量密度亟待提升,需要我們共同的繼續探索技術創新的方向和策略。第二,傳統內燃機驅動系統將面對更加嚴苛的排放標準和降耗減碳的要求,高動態檢測標準對動力系統提出新的挑戰。我們需要將轉型的壓力轉化為產業升級的動力。第三,基礎設施建設不平衡、不充分,建設、運營和服務體系還需更加靈活完善,要著力創新新能源汽車市場運營模式,包括基礎設施市場運營商業模式。第四是面向未來電動化、智能化的發展和大規模市場應用,現有的政策體系要相應調整,相應的標準法規也要加快制定和完善,使之更加精準和高效,更加適應于創新發展、綠色文明和普適、普惠的發展方向。
總的來說,未來我們要更加重視科技創新、轉型升級、政策創新、制度創新和業態創新。
科技創新方面,需要與時俱進,促進更高質量的發展。我國電動汽車科技創新走過了將近20年道路,一直在與時俱進,促進更高質量發展。第一個五年規劃確定了電池、電機和電控三大核心技術以及純電動、混合動力、燃料電池等基本車型,形成了“三縱三橫”的研發布局,“十二五”時期順應科技制度的改革,把關鍵技術向基礎研究方面發展,在控制理論、電力電子、電化學機制等方面增加了基礎研究,同時明確了插電式增程式作為混合動力汽車的研發重點。未來的發展方向,一是要明確電動化、智能化新方向,創新和完善新能源汽車“純電驅動”技術轉型戰略。整車產品要在綜合能效,即高比能量蓄能、高比功率發電、高效率驅動和能量回收、智能化控制、輕量化車身等多方面提高質量;二是要提升“三電”核心技術,加強高能量密度動力電池、高功率密度燃料電池、高性能驅動和高效率能量回饋、智能控制系統等方面的基礎研究,應用研究和系統集成創新;三是要加大對燃料電池發動機的研發力度,推進區域商業化示范運營,加快產業化進程,拓展燃料電池應用領域;四是要結合新一代人工智能重大項目的實施,來研發智能網聯、自動駕駛技術平臺,積極穩妥的推動自動駕駛上路,逐步的進入市場應用階段。
轉型升級方面,內燃機電動化相結合成為車用動力技術發展新方向。在相當長的時間內,特別是在大客運、大貨運、大船運、大農業等領域,內燃機或以獨立驅動、或以混合動力的形式具有廣闊的市場需求,面對節能減排低碳新要求和高動態監測新標準的挑戰,內燃機行業必須適應新形勢、新要求,著力推動技術進步和轉型升級。一方面,內燃機技術將以提升燃油效率、降低排放為主線,著重在高質量整機技術、高性能關鍵零部件技術、先進燃燒技術、低磨擦技術、低消耗功附件、輕量化以及余熱能利用、后處理技術等領域組織科研攻關,以期在我國交通領域節能減排、應對氣候變化中發揮重要作用。另一方面,內燃機與電動化相結合成為車用動力技術發展的新方向。除了內燃機本身的技術創新之外,要更加注重內燃機與電動化融合發展方面的技術創新。目前,市場上已出現了一些新產品,如CHS混合動力系統已經運用到廣汽、吉利的插電式混合動力車型上,效率明顯提高,部分車型還應用了阿特金森循環發動機。另外,還可以基于各類油-電混合動力構型體系,探索諸如均質壓縮點燃(HCCI)、內燃機增程器、轉子發動機等過去難以獨立應用的新技術的研發和應用。針對新型動力系統混合驅動需求,研發高效率增程式機電混合系統研發和系統優化,因此研發高效率增程式機電混合的系統,將是今后的重點研發內容之一。
政策創新方面,需要繼續完善政策創新,保持政策連續性,擴大電動汽車市場銷售配額。一方面,堅定2020年新能源汽車財政補貼退出的同時,明確延長新能源汽車車購稅等優惠措施。適時實施汽車節能積分制和相應的獎勵措施,加快碳交易制度建設、創新商業模式等政策措施,保持和加強政策的連續性和創新性。年初中央政府已經出臺規定,要求黨政機關率先使用新能源汽車,按照規定逐步擴大新能源汽車配備比例;交通運輸部發布了《關于加快新能源汽車在交通運輸方面的推廣應用的實施意見》;住建部發布了《城市電動汽車充電設施規劃建設》,對充電設施、財政獎勵制度、互聯互通作出了新的要求和新的規定。另一方面,我們的政策創新今后將繼續擴大電動汽車市場銷售配額,加快公交、出租汽車普及步伐,開拓共享汽車新市場,完善充電設施基礎建設措施,營造更好的市場環境。
制度創新方面,需要制定和落實好各項標準規范。一要制定技術標準,支撐轉型,加強標準研究制定及供給。環保部門已公布的國六排放標準將是全球最嚴厲的汽車排放控制法規,實施前應做好整車開發、油品質量和相關檢測能力建設和監管工作。著眼新能源汽車的轉型升級,應研究制定有關新能源汽車的綜合能效和超低排放的技術標準;制定汽車新標準時,要擴大新能源汽車專家參與,聽取新能源汽車優勢企業意見,協同推進新能源汽車推廣應用和傳統汽車的轉型升級。二要加快電力價格機制改革。要注重實施支持可再生能源和波谷電利用的政策,降低成本、提高效率;要及時出臺鼓勵車用動力電池梯次利用和回收再利用的政策措施。三要以安全、綠色、高效、共享為原則,及時出臺自動駕駛試運行的發展規劃和技術規范,要明確適應階段和區域的法定標準,通過安全可靠的試驗運行,逐步投入市場應用。
業態創新方面,龍頭企業領軍基礎設施建設,新能源汽車產業從制造向服務全鏈條發展。一方面,龍頭領軍企業在基礎建設設施方面開展了大量工作。國網公司構建了高效的充電設施和開放服務的平臺,符合相關標準的充電樁就可納入到充電服務平臺內。國網公司逐漸從一個運營公司轉化到平臺公司。神華開始布局氫能基礎設施,選擇了一些重點來進行加氫設施的布局,為未來進入氫能源設施、為未來的清潔能源的發展做了很多工作,也發揮了龍頭領軍企業的作用。另一方面,新能源汽車產品正在從制造向服務的全鏈條發展。新能源汽車企業從單一的提供汽車產品向提供產品-服務-充電-運營多環節組合的新型商業模式轉變;目前國內已經有幾十家開始進行商業運行,以環球車享、易開租賃、奔馳Car2Go為代表的分時租賃和共享汽車在國內開始運行,取得了比較好的運行效果,規模也在不斷的擴大。另外,自動駕駛汽車正在推進跨產業的融合,從傳感器、地圖、自動駕駛、操作系統、整車制造、通信設備和通信服務等各方面已經形成初期產業生態。
國際合作方面,需要繼續加大開放和國際合作力度,推進全球協同創新。多邊合作上,去年的清潔能源部長會議和創新使命部長會議上,電動汽車倡議對外發布了EV30@30挑戰,目標是到2030年,全球銷售的汽車中有30%是新能源汽車,同時國際氫能伙伴計劃和國際能源署的先進燃料電池合作項目也在推進中。雙邊合作上,中美清潔能源聯合研究中心、中德電動汽車聯合研究中心也正在開展相關工作。另外,我們主動倡議發起的國際氫能燃料電池協會,來自12個國家的46家國內外機構共同參與了發起。在全球環境基金會(GEF)支持下,我國也將在新能源汽車和可再生能源綜合應用中逐步實現商業化推廣。
汽車產業轉型升級是一個長周期過程,我國新能源汽車起步雖早,但整體實力優勢微薄。行百里者半九十,要繼續加強科技創新、產業升級、政策創新、制度創新和業態創新,著力提高供給質量,創造經濟和社會效益。在今后的國際合作與產業競爭中,更需要集政產學研用各方力量,發揮創新優勢,加強國際合作,努力奮斗、發奮圖強實現我國汽車產業由大到強的目標。