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我国电动汽车行业发展现状与展望

2016-09-28郑天骄

中国新技术新产品 2016年17期
关键词:电式充电站乘用车

郑天骄

(武汉理工大学汽车工程学院,湖北 武汉 430000)

我国电动汽车行业发展现状与展望

郑天骄

(武汉理工大学汽车工程学院,湖北 武汉 430000)

2015年我国纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车产量为37.89万辆,同比增长351%。随着地方政府政策的逐步落地、充电桩设施的逐步完善以及汽车性能的提升,我国电动汽车产业未来仍将高速发展。目前制约我国电动汽车普及有两个因素,一个是续航里程带来的焦虑感,一个是充电桩设施的完善,未来我国需在这两方面作出努力,有助于我国的电动汽车行业发展。

电动汽车;新能源汽车;产业链;充电站;充电桩;产量;销量

1.电动汽车行业概述

1.1电动汽车定义及分类

电动汽车是新能源汽车的一种,是指全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车。电动汽车按照目前技术的发展方向或者车辆驱动原理,可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车3种类型。电动汽车按应用领域可以分为电动乘用车、电动客车和电动专用车。纯电动汽车是完全由电池提供动力的汽车。混合动力汽车主要是指插电式混合动力车,插电式混合动力汽车的电池充电后可单独为电动汽车提供动力,在电池的电量用尽后,可以由发动机发电来给电池充电,继续用电动机行驶。燃料电池车是通过清洁燃料发电后为电池充电,燃料电池车是解决能源问题的最佳方案,但是目前其许多关键技术还处于研发试验阶段,我国汽车企业在这个领域的技术储备几乎空白,除了上汽集团有一些技术储备外,其他企业几乎都没有涉及燃料电池汽车的研发。

1.2我国电动汽车产业链发展情况

电动汽车的产业链不仅包括传统的供应商,制造商以及销售和服务。电动汽车产业的供应商还包括电机、电池、大功率模块(IGBT)等的供应商。此外,在汽车服务方面也有新的参与者的出现,主要包括充电站和充电桩建造商。

(1)电机。电动汽车包括由动力电池提供能源的纯电动汽车、电机和内燃机共存的混合动力和以燃料电池为能源的燃料电池电动汽车, 这3类电动汽车均采用一个及以上的电机驱动系统将电能转换为机械能、回收刹车的制动能从而实现能量利用率的成倍提升。因此, 电机驱动系统被认为电动汽车3大核心技术(电机/电控/电池)之一。对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。目前国际上正在应用或开发的电动汽车电机主要有直流有刷电机、感应电机、稀土永磁电机、开关磁阻电机4类。进入21世纪以来,电动汽车电机驱动系统的生产和应用取得极大进展,丰田最早实现规模化生产,我国与国际电动汽车电机发展水平相当。电机及其驱动系统是混合型电动汽车的关键部件。目前,我国在电机研发和生产方面已国际先进水平,可以做到自给自足。2015年我国电动汽车的主要电机生产商有山东德洋电子、永康斯科若电器和长沙众达汽车。

(2)电池。电动汽车电池分两大类,蓄电池和燃料电池。燃料电池专用于燃料电池电动汽车。蓄电池适用于纯电动汽车,包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。在电动汽车产业链中的众多新型供应商中,最为突出的也是电池供应商。在车载电池领域,许多国家都会在电动汽车发展规划中投入巨资到电池领域。在我国,铅酸蓄电池在生产规模和技术方面都已成熟,2008年,我国铅酸电池产量占全球总产量的1/3。主要的车用铅酸动力电池生产商有超威电源、江苏双登、江森自控。镍氢电池有较好的过度充放电耐受性和热性能,其广泛应用受限的原因是充电耐受性和价格的限制。锂离子电池体积小,质量轻,循环寿命长且无污染,2015年10月我国车用锂离子电池累计总产量约43.75亿只,质量基本达国际水平。

(3)逆变器。逆变器是一种将直流电(电动汽车)转化为交流电(AC)的装置。目前,纯电动汽车和混合动力电动汽车采用电压源型逆变器(voltage source nverter,VSI)作为其电驱动功率变换单元,VSI增加了控制器的成本与体积,尤其在高温环境下运行时,可靠性得不到保障。而电流型逆变器(current source inverter,CSI)可以降低逆变器、电机连接的损耗,有效提高整个驱动系统的功率。日本和美国的电动汽车专用逆变器研发与应用已走在世界前列。目前,在我国,纯电动汽车和混合动力电动汽车采用电压源型逆变器(voltage source nverter,VSI)作为其电驱动功率变换单元,在我国电流型逆变器已被应用于交流电机驱动、光伏并网发电、风力发电等领域,但在在电动汽车行业还没有规模化生产。我国纯电动汽车电压型逆变器生产企业主要有苏州迈力电器公司等。

(4)IGBT。大功率模块(IGBT)为电动汽车的重要部件,是牵引传动系统的核心部件。欧美和日本的电动汽车IGBT技术已经比较成熟,电动汽车IGBT生产厂家主要集中在欧、美、日。我国在这方面研发起步较晚,但是随着我国国内电力电子技术的快速发展,我国的电动汽车IGBT研也取得了新的进展。目前我国的电动汽车IGBT技术主要还是被欧美和日本垄断,从整体市场来看,我国也已成为IGBT最大的消费国,目前年需求量超过75亿元。但是,我国尚未形成成熟的产业链和生产规模,广泛应用的大功率IGBT器件一半以上依赖进口。国家加大对电动汽车IGBT的研发支持,成为国产电动汽车实现自主发展的迫切任务。

(5)充电站。截至2015年底,我国共建成电动汽车充电站913座,而根据我国的规划,到2020年,全我国电动汽车保有量将超过500万辆,新增集中式充换电站要超过1.2万座,可见,我国充电站的建设速度已经不利于电动汽车的普及。“大力发展和推广以电动汽车为主的新能源汽车,加快建设城市停车场和充电设施。”被明确写入2016年的我国政府工作报告。我国充电站网络建设者的背景可以非常多元化,起初,我国充电站建设主要由我国国有企业主导,2015年10月,我国石油在四川的建设的我国第一家集加油和充电于一体的新能源充注站正式运营。2014年底,我国国家电网公司董事长表示,为电动汽车充电的充换电设施,将对社会“全面开放”,谁想投资,谁有钱投资,谁就投。随后又传出南方电网不再包括对电动汽车充电站的投资、国家电网大幅缩减充电桩招标计划的消息。确实有不少民营企业看好新能源的发展,也敢于承担早期亏损的风险。2014年11月13日,全国首座由社会资本投建的智能光伏充电站在上海松江区落成并向公众开放。截至2015年底,我国主要的充电站建设企业有国电南瑞/森源电气、许继电气和奥特迅,其中森源电气、奥特迅和许继电气为民营企业,见表1。

表1 2011~2015年我国电动汽车充电站数量

(6)充电桩。截止到2015底年,我国公共电动汽车充电桩数量仅有4.9万座,而2015年我国电动汽侧车的销量已超过30万辆,决定着电动汽车行驶半径的充电桩,建设数量却远低于电动汽车的销量。另根据我国的规划,到2020年,全我国电动汽车保有量将超过500万辆,分散式充电桩超过480万个,可见,目前我国目前国内的充电桩模式难以支撑未来新能源汽车的大规模发展。据不完全统计,截至2015年底,我国涉充电桩的企业数量首超300家,但这其中除了国电南瑞之类的大型企业外,大部分是随着电动汽车行业发展而创立发展的实力较弱的新兴企业,见表2。

表2 2011~2015 年我国电动汽车充电桩数量

2.我国电动汽车行业发展环境

2.1我国汽车行业发展状况

2015年我国汽车产销总体平稳增长,全年汽车产销分别完成2450.33万辆和2459.76万辆,连续7年蝉联全球第一,创历史新高,比上年分别增长3.3%和4.7%,总体呈现平稳增长态势。2015年乘用车产销分别完成2107.94万辆和2114.63万辆,比上年分别增长5.8%和7.3%,增速高于汽车产业总体增速分别达2.5和2.6个百分点,比2014年分别下降4.4和2.6个百分点,首次超过2000万辆。新能源汽车的高速增长成为2015汽车产销的一大亮点。2015年新能源汽车生产34.0471万辆,销售33.1092万辆,同比分别增长3.3倍和3.4倍。其中纯电动汽车产销分别完成25.4633万辆和24.7482万辆,同比分别增长4.2倍和4.5倍;插电式混合动力汽车产销分别完成8.5838万辆和8.361万辆,同比增长1.9倍和1.8倍。截止到2015 年底,我国民用汽车的保有量达到17228万辆(比2009年增长9609万辆),比上年末增长11.5%,每千人保有量125辆(2009年这个数字是46辆)。而美国的民用汽车每千人保有量为812辆(截至2010年)、日本是540辆,说明我国汽车行业仍然有很大发展潜力。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的日益提高,人们对汽车的需求越来越大,汽车行业将继续保持快速的发展,见表3~表4。

2.2国家对电动汽车行业的支持政策

2014年被称为我国的“新能源汽车元年”,2014年至今,政府出台了一系列鼓励电动汽车行业发展的利好政策,这些政策为我国企业研发和生产新能源汽车指明了发展方向,表明了我国政府发展新能源汽车的决心和思路,见表5。

表3 2011~2015年我国汽车产量

表4 2011~2015年我国民用汽车保有量

表5 2014-2016年我国政府发布的主要关于电动汽车行业的政策

3.我国电动乘用车的发展

3.1我国纯电动乘用车发展现状

2014年我国纯电动乘用车产量为37800辆,与2013年的14243辆相比,增长了165.4%。2015年我国纯电动乘用车产量为142800辆,比2014年增长了278%。我国要完全摆脱汽车对化石能源的依赖,还是要发展纯电动汽车,而电动乘用车关系居民日常,有大规模潜在购买者,发展电动乘用车是促进电动汽车产业发展的重要发力点。因而国家对纯电动乘用车实施了大量补贴和优惠措施,2015年我国纯电动乘用车最高可补贴5.4万元,政策支持成为了促进纯电动乘用车生产的主要因素(见表6)。

表6 2011~2015年我国纯电动乘用车产量

2015年我国纯电动乘用车销售同比增长300%,由于乘用车要更多考虑个性化设计,因此与纯电动商用车相比,纯电动乘用车的成本不仅主要在于电池和电机,还在于内在结构与外在结构融合的成本。而我国消费者大部分属于价格敏感性,因此我国政府对纯电动乘用车的强补贴力度可以极大地缓解电动车价格的居高不下,极大促进我国市场的纯电动乘用车需求。另外, 纯电动汽车却比传统燃油机动车节约了很多成本,电动汽车跑50km约需要9度电,以上海为例,这只需花费约3元,而传统汽车要跑同样的里程数却需要花20元的汽油费,对于价格敏感性的我国电动汽车消费者而言,这样的使用成本优势极大地刺激了纯电动乘用车的市场需求。

3.2我国插电式混合动力乘用车的发展

2014年我国插电式混合动力乘用车产量为16700辆,与2013年的3290辆相比,增长率高达407.6%。2015年我国混合动力乘用车产量为63600辆,相比2014年,增幅高达281%。对混合动力乘用车的补贴一直是我国电动汽车补贴中的主要部分,政策支持加上插电式混合动力乘用车即可电动也可机动的优势,使得插电式混合动力乘用车的产量增速逐年加快,见表7。

表7 2011~2015年我国插查电式混合动力乘用车产量

2015年我国插电式混合动力乘用车销售同比增长250%。相比纯电动乘用车,插电式混合动力乘用车吸收了传统汽车的优点,当电池电量耗尽,可以以发动机继续产生动力,这有力地缓解了驾车者对电动汽车一次充电可行驶里程的担忧,插电式混合动力电动车既部分解决了纯电动汽车续航力偏低的问题,又保留了电动汽车绿色环保的优点,同时每年享受3万元左右的补贴,多种优势插电式混合动力乘用车有极大市场吸引力。

4.我国电动商用车的发展

4.1我国纯电动商用车发展现状

2015年我国纯电动商用车产量为147900辆,与2014年的15700辆相比,增长率达到842%。纯电动商用车一般路线固定,使用这对里程数要求不高,因此电动汽车电池续航能力偏低这一重大缺点对纯电动商用车影响较小,因此节能环保的优势与政策支持的优势对需求表现出了更强的促进作用,见表8。

表8 2011~2015年我国纯电动商用车产量

2015年纯电动商用车销售同比增长858%,巨大的产销增长体现了我国纯电动商用车极大的市场潜力,对于企业和其他机构组织而言,其大部分用车有设定好的用途和固定的路线,纯电动汽车一次充电可行驶里程数的限制就称不上缺点,因此,纯电动汽车巨大的成本优势得以全面发挥,这极大地促进了纯电动商用车的市场需求。

4.2我国插电式混合动力商用车发展现状

2015年我国插电式混合动力商用车产量为24600辆,与2014年的13800辆相比,增长率为78.26%。插电式混合动力商用车的增长速度远远低于插电式混合动力乘用车281%的增速,其原因主要是政策方面,除了政府设定的基本的电动汽车补贴优惠政策,各地方政府在此基础上都出台了很多插电式混合动力电动乘用车的补贴政策,如,地方政府片偏重加大插电式混合动力乘用车补贴力度,是造成查电式混合动力商用车产量增速不如前者的主要原因,见表9。

表9 2011~2015年我国插电式混合动力商用车产量

2015年我国插电式混合动力商用车销售同比增长76.31%。通过混合动力商用车产量的增长率的下降,可以看出,与混合动力乘用车相比,混合动力商用车的发展势头还不够强劲,未来商用电动汽车的朝阳行业还是纯电动商用汽车。

5.我国电动汽车行业展望

5.1发展影响因素

(1)有利因素。我国是世界上最大的发展中国家,电动汽车行业还有广阔的发展空间。针对2016年的电动汽车市场形势。2016~2020年影响电动汽车行业的有利因素主要有:在政策大力推动下,2016年预计电动汽车仍会继续保持高速增长。区域市场有望进一步释放增长潜力,根据2012年我国推出的战略纲领性文件《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》,到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车产能要达200万辆、累计产销要超500万辆。然而2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力还不足38万辆。从38万到200万,中间的差距显示我国电动汽车市场还有巨大空间。由于市场存在大量空间,今年纯电动乘用车和混合动力电动乘用车将继续保持高速增长趋势。为促进电动汽车产业发展,国家不断出台鼓励性政策:2014年7 月8 日,中德就将共同制定电动汽车充电接口标准达成一致;2014年 7 月,国务院办公厅发布《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》。2015年9月底,国务院办公厅发布《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》,提出加强充电基础设施建设专项规划设计和指导,各地要将充电基础设施专项规划有关内容纳入城乡规划,新建住宅配建停车位、大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设或预留建设充电设施安装条件的车位比例分别为100%、10%、10%,每2000辆电动汽车至少配建一座公共充电站。在2016年里,充电服务站等电动汽车配套设施建设政策的推进将支持电动乘用车的发展。

(2)不利因素。不利因素主要表现在,2016年我国宏观经济继续存在下行压力,将继续影响电动汽车市场。此外,由于进出口市场形势存在不利因素,预测将对2016年电动汽车出口的增长产生消极影响。充电时间长,充电设施不足以及安全性的问题,2015年4月26日,五洲龙A10纯电动大巴在深圳湾加电站充电后,发生火灾。由于一些原因,各地政府对补贴政策也比较谨慎,跟进较慢,我国新能源汽车产业高速增长,而下游充电桩数量却严重不足,根据发改委公布的 《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》,2015年,全国计划建成的充电站数量1549个,计划建成充电桩的数量24万个,而实际已建成的充电站数量不足1000个,充电站数量也只是4.9万年个,充电设施建设规划的落实缓慢,将成为阻碍我国电动汽车发展的主要问题。

5.2市场展望

未来我国电动汽车将加快导入市场,根据中国汽车协会的数据,截止至2016年3月,我国电动汽车2016年累计销量58125辆,同比增长119%.从前3月的销量可以看出。我国电动汽车已处于行业高速增长期,预计2016年我国电动汽车销量可达到76.5万辆。根据国务院2012年7月在印发的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,到2015年,我国纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车累计产销要达50万辆,到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车产能要达200万辆、累计产销要超500万辆。虽然2015年的50万辆目标未能实现,但到2020年累计产销500万辆还是有可能完成的。据此,我们预计2020年我国电动汽车销量可达180万辆,略低于200万辆的目标。

5.3发展建议

从宏观导向上看,随着地方政府政策的逐步落地、充电桩设施的逐步完善以及汽车性能的提升,我国电动汽车产业未来仍将高速发展。在实践层面看,一直以来制约电动汽车普及有两个因素,一个是续航里程带来的焦虑感,一个是充电桩设施的完善。我国新能源汽车产业正高速增长,而下游充电桩数量却严重不足,成为制约新能源汽车快速发展的瓶颈。截至2014年年底,我国新能源汽车保有量已超过12万辆,其中76606辆为纯电动汽车;已建成充换电站数量780座,交直流的充电桩3.1万个。电动汽车与充电桩的比例约为4∶1,距国家设定的1∶1的“车桩相随”目标仍有巨大差距。充电桩供需严重失衡将倒逼充电桩市场的发展。根据最新发改委公布的 《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》,十三五期间,我国将新建充电站1.2万座,充电桩480万个,来满足500万辆新能源车的需求。据此,笔者认为,应加快电动汽车配套充电服务设施的建设,为我国电动汽车行业的长足发展提供助力和保障。

[1]马钧,周碧云.电动汽车产业链的模式研究[J].上海汽车,2012,112-116.

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