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中国新能源汽车产业发展现状与建议

2022-10-27时玉正

汽车电器 2022年10期
关键词:动力电池汽车产业续航

车 帅,时玉正

(北京中机车辆司法鉴定中心,北京 100170)

发展新能源汽车产业是中国实现汽车工业高质量发展的重要途径,对中国实现汽车产业由大到强具有重要推动作用。中国汽车工业已连续10年保持产销量世界第一,根据公安部数据显示,截至2021年底,中国汽车保有量达到3.02亿辆,汽车保有量增长的同时也带来了日益严峻的环境污染和能源危机等问题,引起广泛的关注与担忧。为实现环保目标,应对能源危机,发展新能源汽车更能满足新经济时代要求。自2013年起,中国发改委、工信部、科技部等各大部委相继出台了一系列激励新能源汽车产业发展的政策,同时企业积极响应,纷纷入局,新能源汽车产业得到迅猛发展。据公安部数据显示,截至2021年底,中国新能源汽车保有量达到784万辆,呈高速增长态势,保有量、增值、占比均居世界前列。本文对中国新能源汽车发展现状进行梳理,对存在的问题进行剖析,并提出相关建议,以期为新能源汽车产业持续健康发展提供有益参考。

1 中国新能源汽车产业发展现状

1.1 中国新能源汽车市场发展概况

近5年中国新能源汽车销量状况

在得到国家政策的大力扶持和市场驱动作用下,中国新能源汽车销量连续多年保持增长,已然成为中国汽车工业的最大亮点。根据中国汽车工业协会销量数据显示,中国近5年新能源汽车销量如图1所示。

图1 中国近5年新能源汽车销量状况

根据销量数据,2019年主要受新能源补贴退坡影响,中国新能源汽车的销量出现下降现象,但是,在2020年面对新冠肺炎的严峻挑战,中国新能源汽车销量逆势而上,增长率为10.9%,由负转正,一方面是国家和企业的不懈努力,另一方面也反映出新能源汽车日益受到消费者的认可,获得市场驱动。2021年,新能源汽车销量再创历史新高,增长率达到157.5%,成为汽车行业最大的亮点,可观的成绩反映出新能源汽车已实现由政策驱动向市场驱动的变道,得到消费者的认可。

2021年中国新能源汽车销量区域分布特征

根据新能源汽车交强险数据(因各方统计口径不同,数据存在部分差异),2021年各省新能源汽车累计销量及GDP数据如表1所示。销量排名前5的省份相比全国均为GDP排名靠前、温度较高的地区,而东北三省和内蒙古自治区的全年销量均排在后10位,此4个地区相比全国均为GDP排名靠后、温度低的地区。

表1 2021年中国各省级行政区新能源汽车销量及GDP数据

根据2021年各省份新能源汽车销售和GDP数据分析,如图2所示,广东、江苏、山东、浙江、河南5个GDP全国排名前5的省份新能源汽车销量总和为139.6万辆,占全国新能源汽车销量总和的48%,近一半;西藏、青海、宁夏等GDP全国排名后10位的省份新能源汽车销量总和为11.45万辆,仅占全国新能源汽车销量总和的4%。因此,在经济、人口状况特征方面,经济发达、人口稠密城市是新能源汽车销量的主体,而欠发达地区新能源汽车市场低迷。

图2 GDP排名前5和后10位省份销量对比

根据2021年各省份新能源汽车销售数据和各省份位置特征整理分析得出区域分布特征,如图3所示,华东、华南、西南地区全年温度相对较高,市场销量占全国的71%;东北地区冬季寒冷,销量仅占全国销量的2.2%,此状况主要因低温环境对电池可用容量和充放电性能有着显著的不良影响,造成车辆续航里程衰减严重,而目前电池低温衰减特性无法避免。因此,由于电池低温衰减特性,中国南方高温区域市场销量远超北方低温区域。

图3 各区域销量对比

从近5年销量数据来看,中国新能源汽车近5年的年均增长率约为46%,销量总体趋势呈上升状态,市场生机蓬勃,前景明朗。从2021年中国各省份新能源销量数据、经济情况和气候特征来看,新能源汽车销售以发达、温暖城市为主,欠发达、寒冷城市是市场认可洼地。

2021年中国市场新能源车企销量状况

中国新能源汽车产业迅速发展的过程中也带动了自主品牌的崛起,如图4所示,新能源汽车企业中,2021年中国市场新能源汽车前10的企业分别为:比亚迪汽车、上汽通用五菱、特斯拉汽车、长城汽车、广汽新能源、上汽乘用车、长安汽车、小鹏汽车、蔚来汽车、奇瑞汽车。自主品牌的市场份额超过60%,主流品牌以纯电动汽车为主。

图4 2021年中国市场销量前10的企业数据

1.2 新能源汽车政策现状

政策补贴逐步消减

2020年4月,四部委(财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委)联合发布了《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》(财建〔2020〕86号),要求原则上2020~2022年补贴标准分别在上一年基础上退坡10%、20%、30%。2022年起新能源车补贴标准在2021年基础上退坡30%。补贴退坡调整加速了中国新能源汽车产业由政策驱动向市场驱动的变道,是科学合理的,也是产业健康发展的必然结果。政策驱动是新能源汽车发展的“起动机”,市场驱动是新能源汽车发展的“发动机”。

深化“三纵三横”,提高创新能力

2021年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》,明确提出,深化“三纵三横”,提高创新能力。“三纵”是指纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车。重点研发模块化整车平台,零部件总成标准化,实现提高效率、降低成本;攻关一体化底盘设计、多能源集成技术,集成底盘和电池,攻克氢燃料电池汽车的应用技术瓶颈,实现更高续航、更大乘坐空间、适配多种车型;能量管理智能化、整车轻量化,通过更合理的算法和更轻的结构材料,实现节能目标;提升安全技术水平,提高电池管理系统性能和车体结构强度,规避起火风险。“三横”是指动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术,是新能源汽车的核心技术。中国新能源汽车核心技术创新能力不强,《规划》强调三电和智能网联技术为研发重点,提升基础技术和工艺的研发能力,“三横”是“三纵”发展的保障。

1.3 充电设施产业状况

根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布的数据,截至2019年12月,中国省级行政区域内所拥有的公共类充电桩数量前10的分别为:广东62834台、江苏60509台、北京59060台、上海55113台、山东32130台、浙江29138台、安徽25754台、河北22307台、湖北17592台、福建17074台。后5名分别为:吉林省1733台、青海省947台、宁夏回族自治区563台、西藏自治区18台。根据数据分析得知,中国新能源汽车充电设施产业出现了新能源汽车市场同样的状况,高温、发达、人口稠密地区充电设施完善,低温、欠发达、人口密度稀薄地区充电设施保有量低,发展滞后,出现了充电设施产业布局不平衡的问题。充电设施产业是新能源汽车产业的配套产业,是中国新能源汽车推广发展的基础保障。

2 中国新能源汽车产业发展存在的主要问题

新能源汽车产业的发展更应依赖消费市场,且脱离消费就没有生产,消费者的自主认可是新能源汽车发展的持续动力。根据中国新能源汽车市场概况分析,中国新能源汽车存在如下特征:经济发达、人口稠密地区相对于经济落后、人口稀疏的地区销量高;南方气候温暖地区相对于北方寒冷地域销量高。结合充电设施产业状况和相关文献,进一步研究发现存在如下特征:销量高的地区,消费者经济条件好,公共基础设施完善,气候温暖;销量低的地区,消费者相对于发达地区经济条件较差,公共基础设施欠缺,气候寒冷。存在费用高、便利性低、安全性受质疑的问题。

2.1 新能源汽车购车和使用成本高

售价偏高

在车辆级别、品牌、内外饰基本相同的状况下,新能源汽车整车售价比传统燃油汽车高,在消费者日益理性的今天,这阻碍了消费者购买新能源汽车。新能源汽车售价偏高的主要因素是成本高,纯电动汽车尤为显著。新能源汽车产业日趋成熟,动力电池占新能源汽车成本的30%~40%,目前致使价格高的主要原因是电池成本高。随着中国新能源汽车产销量大幅度上涨,碳酸锂等动力电池的原材料近年的需求量远远大于供给量,未来,新能源汽车产销量仍会上涨,势必进一步加重碳酸锂等需求量与供给量不平衡问题,因此以碳酸锂等为原材料的动力电池成本势必难以降低,成为降低新能源汽车价格的障碍。

使用成本高

在获得较低的能耗和维护保养费用的同时,新能源汽车也面临高额的保险费用和二手车保值率低的困境。在保险费用方面,新能源汽车动力电池价格昂贵,且在发生交通事故时极易造成损坏,维修费用高,进而导致车辆报废,从保险公司角度来讲,其风险要高于传统燃油汽车,进而导致车主承担高额的保险费用。在二手车保值率低方面,由于新能源汽车为新兴产业,发展时间短,早期的车辆技术落后、品质差,造成消费者普遍不认可早期的新能源汽车;同时新能源汽车技术更新迭代快,最新的产品对消费者更有吸引力;而且不同于传统燃油汽车,动力电池存在使用寿命短、损伤不可逆、缺乏检验认证标准。这些都导致了二手车商和消费者对二手车兴趣低,进而导致二手车保值率低。

2.2 使用便利性低

实际续航里程不足

续航里程不足问题主要体现在纯电动汽车上。例如一辆综合油耗为6.5L/100L的传统燃油汽车,假设油箱容积为50L,在加满油的情况下,理论上可以行驶769km,在通畅的公路工况下,行驶里程会更大。但是,尽管纯电动汽车具有再生制动功能,且公告的续航里程与传统燃油汽车不相上下,然而纯电动汽车的实际续航里程饱受诟病。与传统燃油汽车不同,高速行驶工况下,纯电动汽车的整车需求功率大幅提升,导致其高速工况下续航里程缩减;在低温环境下,锂离子脱出和嵌入电池的正极材料受阻,电池的正极材料活性物质利用率变低,造成了电池内部反应速率变低,进而导致电池内阻变大,电池容量缩减,实际续航里程不足。传统燃油汽车的油量剩余20%左右时仍可行驶150km左右,在市区内无需考虑续航问题。但纯电动显示剩余20%电量时,驾驶员考虑的首要问题就是充电,这直接引发续航焦虑,严重影响使用感受。

充电难

充电难主要体现在充电慢和充电设施缺乏两方面。在充电慢方面,正常情况下,传统燃油汽车加满油仅需5min左右,然而新能源汽车应用交流充电需要6~8h,应用充电站的直流充电(慢充)需要4~6h,即便是应用快充也需要30min左右,这在生活节奏快、追求高效率的今天是难以接受的,消费者很难将时间分配在汽车充电上,这与传统燃油汽车相比,劣势明显。在充电难方面,根据本文的充电设施状况分析,中国公共充电设施出现的严重不平衡问题,在一些欠发达和人口密度低的地区,难以找到公共充电站,而加油站则更易驶达。同时,私人充电桩数量的增多会加大配电网的负担,也面临着安全性的威胁,这也制约了私人充电桩的发展。而部分市区出现充电站空间分布不均衡问题,分布不合理,部分地区充电高峰排队,部分地区充电桩闲置,充电难严重影响了新能源汽车的使用与推广。

2.3 安全性受质疑

新能源汽车在近几年逐渐进入人们视野,作为新兴产品,新能源汽车领域的安全性饱受争议,尤其媒体的报道会放大舆论影响,在起火事故中尤为显著。新能源汽车的动力电池是起火事故的主要起火部件,当动力电池存在过充电、机械滥用、高温热冲击或产品品质缺陷(极片有毛刺、正极材料纯度低、负极表面析锂)等状况时,容易引发内部短路和外部短路,产生热量,温度升至热失控阈值时SEI膜分解,导致电解液分解引发内短路,电解液起火燃烧,引起火灾。

3 中国新能源汽车产业发展建议

3.1 有效降低成本,提高产品性价比

新能源汽车售价和使用成本较传统燃油汽车过高,是阻碍消费者购买的主要因素。针对新能源汽车售价过高问题,应有效降低新能源汽车的生产制造成本。建议各企业、各车型加强战略合作,协商车辆电池舱总布置要求,若能实现各品牌、各车型采购相同规格的动力电池,那么,将大大降低采购成本,缩短研发周期。在使用成本方面,针对保险费用过高问题,建议国家和行业协会统一费用标准,防止保险费用虚高;保险公司开发专属保险产品,缩小保险范围,进一步降低保险费用。针对保值率差问题,首先建议国家进一步出台新能源汽车激励政策,尽早提高新能源汽车的保有量,尽快实现其市场成熟;其次建议二手车行业建立科学的二手车评估标准,搭建买、卖方桥梁,优化市场环境;最后企业应提供相关售后数据,协助进行二手车残值的评估。

3.2 提升续航里程,进一步加快充电基础设施建设

实际续航里程低和充电难题是降低新能源汽车使用体验的最主要问题。实际续航里程低造成了新能源汽车里程焦虑、频繁充电,尤其在低温环境下更为显著,因此,首先从长远角度看,动力电池中碳酸锂的供应能力和存量是有限的,且价格持续增长,制约着新能源汽车的发展,而氢能源不受低温环境限制,在自然界储量丰富,燃烧产物是水,属于清洁能源,热值高,虽然中国在新能源方面起步晚,制氢、储氢技术薄弱,但氢能源在续航、环保、储量方面已明显优于动力电池,故建议国家继续加大氢产业的政策支持力度,同时成立氢能源领域专管机构,规范产业发展;企业积极加快氢能源领域的技术突破,大力发展可再生能源的制氢技术,攻克储量高、安全性强、便于运输的有机液态储氢技术;同时加大加氢站的铺设规模,完善配套设施。其次,建议企业深度钻研电池热管理系统,在寒冷环境下提升电池包温度,使之维持在恒定理想的温度范围内,破除低温衰减问题。

充电难主要是由于充电时间过长和缺乏充电设施所致。因此,建议各主机厂参考蔚来的换电模式,将车辆设计为动力电池与车辆整体分离,可短时间快速换电,设计选用支持高压快充技术的动力总成,解决充电等待时间过长问题。加快充电基础设施建设,建议缺乏充电设施的地方政府出台电价、场地、资金等支持政策,激励资本投入到充电站建设中,解决公共充电设施不平衡问题。充电站相关企业参考宁德时代,开发换电站经营模式,提高充电效率;实地调研新能源分布区域,分析未来发展趋势,合理规划充电站的区域布局;成立联盟,建立统一的充电设施信息平台(共享信息涵盖充电站位置、闲余充电桩、用户剩余充电时间等),配套开发APP,用户可以通过APP了解全市的充电桩使用情况,合理规划充电行程。

3.3 进一步降低起火风险

新能源汽车起火主要是因动力电池存在过充电、机械滥用、高温热冲击或产品品质缺陷等状况,引发热失控导致。因此,建议企业加强新能源汽车车主的培训指导,定期养护检查,尤其是动力电池和电气线路;实时关注、排查隐患车辆,调查分析是否存在安全隐患问题,及时召回并制定解决方案;将BMS的安全功能研究作为重点,高精度测试识别SOC、电流、电压、温度等信息,同时提高BMS对机械振动、电磁、温度等环境的抗干扰能力,使得BMS具备可靠的监控故障性能,能够迅速识别单体电池故障,并做出快速反应,及时退出故障电池,进一步规避热失控风险;开发设计高强度材料、结构的动力电池骨架,减少碰撞导致电池系统变形量,最大程度防止电池短路失效,提高动力电池碰撞的安全性。

4 结束语

本文首先对中国现阶段新能源汽车产业发展状况进行了系统阐述,得出中国新能源汽车产业发展迅猛,已初步形成了市场规模,实现政策驱动向市场驱动的变道,纯电动汽车是主流品牌的销售主体,经济发达、人口稠密、气候温和地区市场成熟,东北、欠发达地区是市场认可洼地等结论。同时对制约中国新能源汽车产业发展的主要问题进行梳理和剖析,主要包括购买和使用费用高、使用便利性差和安全性受质疑3个方面。最后,对本文梳理的主要问题提出相关建议。

在政策收紧、补贴退坡的背景下,中国车企应着力提升汽车的产品力,目前中国新能源汽车外观前卫、内饰高档是值得肯定的,但企业更应将研发和采购成本的重心向续航、安全、舒适性等车辆本身属性方面倾斜,满足消费者的实际需求。

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