编者按
伴随互联网、云计算、大数据等新一轮科技革命和产业革命的掀起,新技术、新能源、新工艺以及新的商业模式不断涌现,我国汽车产业正面临从量变到质变的关键节点。新能源汽车作为未来汽车发展的重要方向,协同智能化、网联化发展,正逐步促进我国汽车产业的转型升级。
文章从能源、环境、信息、科技等方面,剖析了我国发展新能源汽车的重大意义。规划设计出到2050年我国新能源汽车发展的战略目标路线。分析探讨了未来新能源汽车发展的整车基本技术路线、动力电池基本技术路线以及驱动电机、系统构型等动力总成的基本技术路线。针对新能源汽车产业技术攻关,提出组建国家级技术创新联盟的建议,以期为我国未来新能源汽车发展提供战略参考。
一、前言
“十三五”以来,我国汽车行业由持续多年的高速增长转变为平稳增长。汽车大国背景下,产业生产模式、竞争格局都在发生深刻变化,而能源、污染、交通等因素的制约也日
益严重。同时,随着互联网、云计算、大数据等新一轮科技革命和产业革命的掀起,新技术、新能源、新工艺以及新的商业模式的不断涌现,我国汽车产业正面临从量变到质变的关键节点。新能源汽
车作为未来汽车发展的重要方向,协同智能化、网联化发展,正逐步促进我国汽车产业的转型升级。在此过程中,需进一步明确我国发展新能源汽车的重大意义以及推进路径。
二、发展新能源汽车的重大意义
(一)我国能耗及环保形势不容乐观,发展新能源汽车是节能减排的重要途径
目前,我国人均国内生产总值(人均GDP)尚未达到10 000美元,若按照目前的发展模式与能源结构,预测我国人均GDP增长到18 000美元时,人均能源消耗将达到8000kg 石油当量,即为美国、加拿大目前的人均能耗水平,但目前这些国家的人均GDP均已达到40 000美元甚至更高。为此,要提升经济实力,实现强国梦,必须改革发展模式,合理调整能源结构,走上绿可持续发展道路。
据中国工程院研究报告结论,2020年是我国能源结构调整的重要转折点,届时煤、石油等传统化石能源占比将开始大幅下降,而水电、核电等清洁能源则将开始快速增长。我国汽车成品油消耗量接近石油消费总量的一半,发展新能源汽车可以减少国家石油资源消耗,是顺应我国能源结构调整
的关键环节。同时,由于新能源汽车天然的低排放特点,大力推广新能源汽车可大幅度削减车辆运行阶段大气污染物的排放,对改善城市空气质量,保证人健康均有重要意义。
(二)汽车的电动化以及智能互联,正在形成新一轮的技术冲击浪潮
近年来,随着移动互联网、物联网、大数据、4G、卫星定位技术等的快速发展,汽车的电动化及智能互联浪潮正在席卷全球。各相关领域已达成一个普遍共识,即未来的汽车将从今天的代步工具进化为一个“移动智能终端”,成为一个随时互联互通、具备多种功能的交互应用平台。相比传统汽车,新能源汽车是智能化技术应用集成更为理想的平台,两者的紧密联系和互动将催生出更多新理念、新模式、新维度,进而带动信息技术的发展。
(三)新能源汽车涉及面广、融合度高,承载着我国汽车强国建设的重任
新能源汽车作为低碳化和智能化这两个未来时代主题高度融合的典型产品,涉及材料科学、信息技术、控制技术、制造工艺、制造装备等几大领域。其产业发展将有效促进各领域相关的前沿基础研究、设计开发、测试、生产制造等各环节的技术进步和科技创新,其相关技术及产品创新将对其他产业科技创新起到示范带动作用。
同时,新能源汽车的核心是驱动力的新能源化,其创新
与发展,除了革新汽车电机、电控乃至整车技术外,还将高度融合能源管理、智能互联和云服务,极大地重塑汽车产业链,这对汽车产业基础相对薄弱的我国来说,既是契机,更是挑战。节能与新能源汽车作为十大重点发展领域之一,是实现2025目标的重要抓手和组成部分,也是实现汽车强国战略的重要机遇。
三、整车基本技术路线
从现在起到2050年,以节能减排为主驱动力,根据产品成熟度的不同,有计划、有安排、有次序地在各领域推广应用不同类型的新能源汽车,并逐步提升技术水平、调整车型结构、提高应用规模,最终实现新能源汽车占我国汽车总保有量的50%,如表1所示。
表1 新能源汽车发展战略目标整车路线图
第一阶段:从现在起到2020年,重点减少汽车PM2.5排放。主要在公交出租、物流运输、公务机构等公共服务及小型纯电动乘用车领域推广应用新能源汽车。该阶段重点发展纯电动与插电式混合动力汽车,支持鼓励燃料电池汽车技
术研发。到2020年,新能源汽车年产销量达200万辆,市场占比为5%~10%,占我国汽车总保有量的2%以上。
第二阶段:2020—2030年,以节能为主要驱动力,PM2.5得到有效控制,CO2排放有所上升。在全社会各领域大规模推广应用纯电动与插电式混合动力汽车,同时实现燃料电池汽车的产业化并达到一定的产销规模。大力研发、成熟应用清洁发电及氢燃料制备(如利用自产可燃冰等资源发电、制氢)等技术,实现自产气、可燃冰等资源用量超过石油用量。到2030年,新能源汽车年产销量达2000万辆,市场占比为50%左右,占我国汽车总保有量的15%。
第三阶段:2030—2050年,以减少CO2排放量为主要驱动力,降低全产业链能耗水平。在全国各领域开始大规模推广氢燃料电池汽车,建设完善能满足全面普及燃料电池汽车的基础设施。研发应用更清洁更高效的燃料制备技术,利用太阳能、潮汐能、风能等可再生能源生产燃料。同时扩充燃料类型,积极开发生物质燃料、甲醇、CO等多种燃料类型。到2050年,基本实现新能源汽车占我国汽车总保有量的50%以上,其中相当部分为燃料电池汽车。
四、动力电池基本技术路线
在关键零部件中,高能量密度动力电池是新能源汽车当前的迫切需求。目前三元层状锂离子电池材料是最有应用前景的高能量密度正极材料,发展方向主要有高镍及高电压两
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