“雙碳”目標下我國新能源汽車產業面臨的挑戰及對策

陳靜純

摘 要：“雙碳”目標下，我國新能源汽車產業發展趨勢迅猛。在新一代科技革命的大背景下，本文闡述了新能源汽車發展的必然性，分析了新能源汽車行業發展趨勢和特點，針對新能源汽車在芯片和動力電池供應、充電、售后服務等方面面臨的挑戰，提出新能源汽車要通過加大技術研發，做好配套建設，完善行業規范，實現“雙碳”目標。

關鍵詞：雙碳 新能源汽車 芯片 電池

1 “雙碳”目標下發展新能源汽車的必然性

2020年9月，中國在第75屆聯合國大會上發言，明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標，即中國二氧化碳排放量爭取在2030年之前達到頂峰值，并要力爭在2060年之前實現碳中和這一目標。2021年10月，《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》正式發布。

據公安部數據，2020年全國機動車保有量達3.72億輛，其中汽車2.81億輛，預計到2030年汽車保有量達3.8億輛，汽車整體使用能量和碳排放還將增長50%以上。隨著我國汽車保有量的不斷提升，汽車行業碳減排是實現雙碳目標的重要手段，發展新能源汽車是實現汽車雙碳目標的必由之路。

2020年10月，中國汽車工程學會指出，我國汽車產業將于2028年提前實現“碳達峰”目標。在新一代科技革命大背景下，以光伏、風電為主要代表的清潔能源將逐步取代傳統能源，電網、電化學儲能產業將快速發展。

2 新能源汽車發展趨勢和特點

2.1 新能源汽車發展趨勢

截止2021年底，我國新能源汽車保有量為784萬輛，同比增速59.34%，其中，純電動車占新能源汽車總量的81.63%，達到640萬輛。2022年9月23日，中國新能源汽車發展高層論壇在武漢召開，會上指出，十年來，我國新能源汽車技術不斷進步，產銷量一直保持超高速增長。2021年中國新能源汽車銷量同比增長160%，市場滲透率達到13.4%；2022年1-8月，新能源汽車產銷同比增長超100%，市場滲透率達到22.9%。新能源汽車已經正在從市場培育期邁進市場化的發展階段，正在從政策和市場雙驅動轉向市場驅動為主的新的發展階段。

2.2 新能源汽車發展的特點

新能源汽車發展呈現幾個特點：1、汽車產業發生一場顛覆性的科技變革，是電動化、數字化、網聯化、智能化、共享化的高度融合。新能源汽車正從典型的機械產品轉化為機械產品基礎上的電力電子產品、互聯網產品、電子信息高科技的數字產品。“電動化、網聯化、智能化”成為主流發展趨勢。2、新能源汽車競爭的背后實質是礦產、電池、芯片等原材料和智能化的競爭，變革中涌現出一批有競爭力的供應鏈企業，中國企業正積極參與全球供應鏈布局。3、受地區經濟發展水平和限行限購補貼政策的影響，一線城市接入量遠遠高于其他城市。

綜上所述，在以市場為主的新發展階段下，近年來新能源汽車迎來了快速發展的窗口期，各企業在原料供應鏈、核心技術等變革中重新洗牌。銷量市場以中國南方氣候相對溫暖的一線城市為主，其他城市也呈現快速增長趨勢。

3 新能源汽車面臨的挑戰

3.1 動力電池和芯片仍是重要制約因素

電動車時代，從上游應用端看，動力電池、原材料、芯片、操作系統、燃料電池、光電材料等依然制約新能源汽車的快速發展。新能源汽車供應鏈的制約因素有以下三點：1、新冠疫情爆發，工廠停廠，生產力大幅下降。2、制作芯片的原材料價格像硅、樹脂迎來大漲，電池原材料像碳酸鋰價格一年時間暴漲10倍。3、我國汽車芯片仍處于起步階段，研發程度不深，設備與人才儲備不足，與國際領先水平尚有差距。目前我國汽車芯片自給率不足10%。芯片的短缺對汽車產能影響非常巨大。截至2022年9月，廣汽集團因疫情和芯片短缺造成的產能損失超過17萬輛。2022年博世集團每個月因芯片短缺造成的產能損失都有30萬輛。

3.2 低溫下電池性能下降

從動力蓄電池歷年裝機量來看，自2018年以來，三元鋰電池一直作為市場主流電池，磷酸鐵鋰電池呈現回歸趨勢。低溫會影響純電動汽車的續航里程。因為在低溫下，電動汽車使用的鋰蓄電池中化學物質的活性會降低，導致鋰電池的容量和電壓降低，而且低溫狀態下開暖風也會增加電池的耗電量，從而降低車輛續航里程。根據國內外近10年累計53款新能源汽車低溫衰減數據顯示，六成以上的新能源汽車在低溫環境下續航折損率已超過三成。這在很大程度上決定了我國在新能源汽車應用領域出現“南熱北冷”的局面。

3.3 充電基礎設施仍未完善

截至2021年底，我國新能源汽車保有量已經達到784萬輛，但是我國充電基礎設施保有量僅為261.7萬臺，車樁比超過3：1，比例趨于合理。但是，部分私人充電樁車主面臨車位不足或充電電力負荷不足的問題，導致我國私人充電樁的安裝率偏低；公共充電樁仍面臨著充電時長過長、充電樁故障率高、車位被占用、布局不合理等問題，影響了消費者的充電體驗。

3.4 維修技術發生大變革

隨著我國新能源汽車的不斷普及，以及智能輔助駕駛、無人駕駛技術的推廣應用，傳統機械維修的需求不斷減少，“三電系統”的修理日趨成為重點，與智能輔助駕駛系統相配套的傳感器、雷達、攝相頭的維修和更換需求將日益增加，取代傳統的燃油汽車更換機油、火花塞等機械原件。車輛維修從傳統的機械維修轉變為通過網絡遠程診斷。據統計，特斯拉約90%的車輛故障可以通過遠程OTC軟件進行預診斷，車載系統或內部控制器的固件升級。

4 進一步發展新能源汽車的對策

4.1 加大技術研發，掌握核心技術

伴隨著汽車電動化、網聯化、智能化的發展，軟件功能不斷升級，新能源汽車芯片計算力直接影響到汽車的智能化功能，例如：安全運行、智能駕駛等功能。1、國產芯片替代方案正在崛起。2022年，MobileyeQ5、高通驍龍、英偉達Orin等都選擇在中國首發。相關行業統計顯示，地平線的征程芯片也正在成為自主品牌域控制器的主流選擇，1-6月份地平線的出貨量排名第二，僅次于特斯拉。中國市場已經成為全球智能芯片的角斗場。2、2022年以來，各汽車企業陸續開始投資芯片企業。芯片涉及到自動駕駛芯片、智能座艙芯片等多個領域，積極推動“聯合造芯”的戰略布局，才能加快車規級芯片關鍵技術的攻關與產業化。國產芯片企業的崛起，正逐步減少對進口芯片的依賴。

4.2 提高電池性能，降低電池成本

4.2.1 降低電池成本是關鍵。新能源汽車最主要的功能指標是三電系統和動力電池。2022年，以普通品牌的新能源汽車電池1200-1500元/Kwh 的換電成本（包含材料費、運費、更換工時費等）來估算，按460公里的電池是58度，電池成本是6.9-8.7萬，售價在18萬左右。電池與售價占比38-48%，降低電池成本是降低汽車售價關鍵。隨著新能源電池技術的發展和電池量產，電池的生產成本會逐步下降。

4.2.2 解決電池性能下降是瓶頸。通過網友的實車體驗，新能源汽車在低溫和高速行駛下電池性能明顯下降。網友實測從電車充滿電到車輛無法行駛的狀態，時速在60-70公里約能達到續航里程90%左右，時速在120公里的高速只能達到續航里程的70%左右。里程焦慮直接影響到消費者購買意愿，在實際行駛中，還要考慮市區塞車、空調、導航還會削減續航里程。根據《2022-2028年中國三元電池行業發展戰略研究及投資規劃分析報告》指出，高鎳化、單晶化成為三元鋰電池的發展趨勢愈加明顯。三元鋰電池是指以錳酸鎳鈷或鋁酸鎳鈷為正極材料的鋰電池。三元鋰電池因體積更小、容量密度更高、耐低溫等優點，被廣泛應用于新能源汽車。鎳的作用是提高電池能量密度和延長續航里程，鈷的作用是提高電池的穩定性和導電率，從而改善電池的充/放電性能。此外，單晶化也成為行業重要趨勢之一，相較于多晶型三元正極材料，單晶型三元正極材料內部沒有晶界，可有效的減少顆粒破碎等問題，還具備機械強度高，高壓實密度下不容易破碎，一次顆粒大，減少副反應的發生等優勢。要加大力度制定電池生產行業規范，加大對電池生產企業科研政策支持，在產品的設計能力、工藝性能、生產管理上爭取更大的提高。

4.2.3 用車習慣直接影響電池壽命。首先，影響新能源電池的使用壽命有兩大主要因素，充電循環次數及時間。以主流的續航400公里車型為例，單次充電可行駛400公里，按照至少1000次循環，則理論可用壽命為40萬公里。通常鋰電池只要保養得當，使用10年沒有問題。其次，充放電平均功率、儲存及工作溫度、充放電深度等是影響電池壽命的次要因素。相對來說，快充會比慢充更加速電池的衰減；電池儲存及工作溫度在0度以下和40度以上，會加速電池老化和容易衰減；鋰電池在續航里程30%-70%左右開始充電，更有利于延長電池壽命。

4.3 合理規劃布局，解決充電問題

4.3.1 合理規劃充電樁和換電站，提高充換電服務體驗。近年來，隨著新能源汽車的普及，充電樁和交換電中心配備的比例大幅提升。中規院數據顯示，2021年廣州市中心城區公共充電樁密度為34.4個/平方公里，位居全國城市前三。除了充電站之外，廣州市也在推動換電模式的推廣。2022年將在廣州設立220座超級充換電中心，實現3km半徑覆蓋；2025年將擴充至1000座，實現1.5km半徑覆蓋，將廣州率先打造成為全球首個“超充之都”。2022年8月25日，深圳市發改委發布關于公開征求《深圳市新能源汽車充換電設施管理辦法（征求意見稿）》，通告中提出，各類建筑物配建停車場（庫）及社會公共停車場小汽車停車位的充電樁配置比例不應低于30%，100%預留充電樁建設安裝條件。不難看出，一線城市在加快充換電設施的建設方面，從前期規劃設計到后期建設都走在前列。

4.3.2 發展無線充電技術，提供更靈活的充電方式。無線充電主要有磁感應和磁共振兩種方式。近年來，隨著新能源汽車產業的蓬勃發展，無線充電技術日漸提升，一款無線充電系統正在研究測試，能夠給高功率（50-75kw）和低功率（7-22kw）的多款電動汽車進行充電，該系統設置了“雙功率”模式。2022年，沃爾沃汽車官方表示，他們正在測試無線充電技術，按照最大充電功率可達40kW，以測試車載電池容量為69kWh計算，將空電池充滿100%大概需要100分鐘左右。未來，將實現停車到指定的停車位，就能自動完成充電。無線充電技術不僅能兼容不同功率車輛的充電需求，為不同車型汽車提供充電服務，而且能最大限度地發揮充電樁的利用率，避免人和車或者充電樁觸碰的安全風險，規避雨天漏電隱患。

4.4 完善維修體制，提高售后服務水平

4.4.1 健全售后政策標準體系，不斷完善服務細則。通過技術研發和售后案例的積累，企業要不斷總結“三電系統”等關鍵部件的故障模式及類型，制定新能源汽車動力蓄電池維修技術標準，制定衰減維護和置換條件，不斷完善保修、更換等細則，給消費者帶好更好的用車體驗。

4.4.2 加大維修人員人才儲備，提高維修技術。高校要加大汽車維修專業人才的培養，并與車企強強聯合，培養更多的集電動化、智能化、網聯化專業技能人才，更好地適應電動汽車維修的需求。

4.4.3 提高智能診斷技術，提高維修裝備的集成化。發展智能化故障診斷技術，提高診斷的準確性，是新能源汽車維修的有效途徑。新能源汽車電氣構造復雜性使汽車維護使用的絕緣工具、專用設備和工具種類眾多。隨著智能設備向集成化、自動化方向發展，將在維修領域整合各類檢測、維護工具及設備，提高維修的效率和便攜性。

5 結語

近年來，“雙碳”目標的提出，汽車行業正經歷一場顛覆性的科技革命，表面上看是芯片、電池的競爭，充電技術、維修模式的革新，實質上是原材料的資源全球供應鏈的競爭，是電氣化、智能化、網聯化多個行業的技術融合的競爭。2022年以來，車企出臺了價格優惠政策，政府通過規范立法、稅收減免、消費補貼等政策引導，消費者在權衡購買新能源汽車的利弊下做出消費決策。總體上來說，為降低碳排放，實現“雙碳”目標，在探索的新能源的道路上企業、政府、消費者都在做出努力，各方都在這場汽車科技革命中不斷求索。

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