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万钢:安全是新能源汽车发展的最关键指标,高比能量动力电池安全性已经成为制约新能源汽车发展的瓶颈和挑战

类别:行业访谈  出处:中国汽车报  发布于:2019-07-10 10:34:18 | 516 次阅读

  经过十多年的精心培育,我国新能源汽车产业取得了显著成绩,产销量连续四年全球第一,保有量居全球首位。传统车企持续投入、加快研发,不断推出具有差异化优势的新能源汽车产品,快速占领市场;新兴汽车企业勇于创新,利用互联网优势,从中高端和共享市场切入,打造专属品牌形象;合资企业虽然起步稍晚,但稳扎稳打,新产品陆续上市,受到市场欢迎;关键零部件企业的创新能力和产品质量迅速提升,进入全球产业链。
  但与此同时,我国新能源汽车产业存在三电核心技术掌握不足、基础设施尚不完善、产业链水平不高等突出问题。为总结成绩、审视不足、展望未来,近日对全国政协副主席、中国科协主席万钢进行了专访,就当前产业发展现状、问题和路径等提出了相关看法和建议。
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  “面向2035年的新能源汽车产业规划将更具复杂性和系统性,也更为长期前瞻。”
   提问:
  2012年,国务院发布了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》,促进我国节能与新能源汽车产业发展,发挥了至关重要的统领性作用。如何评价这一阶段产业规划的实施效果?
  万钢:
  新能源汽车是世界汽车工业转型升级的主要方向,是中国实现由汽车大国向汽车强国转变的必由之路。回首过去20年的发展道路,我国新能源汽车产业始终坚持战略引领、创新驱动,成功谱写出了具有中国特色的发展三部曲,即科技先行、试点示范和产业化应用。
  从2001年启动的国家新能源汽车重大科技专项,到2012年国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》,相关政策支持贯穿了产业纵横发展的主线,对推动我国新能源汽车产业从科技创新到产业化发展,发挥了至关重要的作用。
  规划针对战略取向、发展目标、研发布局、技术路线、产品定义等当时产业急需解决的重大问题做出了明确指示和全局部署。在规划的战略指引、政府的积极作为、科技的支撑引领、巨大的市场规模和创新的商业模式共同作用下,我国新能源汽车产业在研发、产业、市场、政策创新和基础设施建设方面奠定了明显的综合优势。
  2018年,我国新能源汽车销量达125.6万辆,同比增长61.7%,占全国新车销售4.5%。截至2018年底,全球新能源汽车累计销售突破550万辆,其中中国占比超过53%。我国新能源汽车在全球产业体系中有举足轻重的地位,引领和加速全球汽车电动化进程,可以说规划实施效果斐然。
  提问:
  当前,相关部门正在着手研究制定面向2035年的新能源汽车产业发展规划,从战略目标、政策支撑以及技术路线等方面来看,下一阶段的产业规划会有哪些创新?
  万钢:
  当前,在世界范围内,汽车电动化、智能化、共享化叠加融合,成为产业发展的主要方向,汽车产业正经历百年未有的大变革。我国新能源汽车正站在新起点,处于由市场导入期向产业成长期过渡的关键阶段,行业面临的挑战今非昔比,产业变革日新月异、跨行业、多领域的融合发展新趋势逐渐明朗,需要新的战略规划引领,指明方向,坚定信心,持续推动新能源汽车产业从大到强,实现高质量发展。
  因此,面向2035年的产业战略规划要坚持问题导向,迎难而上,精准解决产业面临的全新且重大问题,用电动化应对能源环保的挑战、智能化保障安全高效的交通、共享化适应通畅便捷的需求,积极探索汽车与能源、交通、信息、人工智能等跨产业、多领域融合发展的政策衔接机制,做好前瞻布局和协同创新。
  总体来看,面向2035年的产业规划更具复杂性和系统性,也更为长期前瞻,必将有效推动产业持续健康发展,引领产业变革、支撑转型升级。
  “新能源汽车的覆盖面正在从城市内向城市间、从区域向广域拓展,需要探索新技术和新策略。”
   提问:
  在纯电动汽车、混合动力以及燃料电池汽车三大技术路线中,电动汽车是发展最好、走得最快的。电动汽车现在面临的最大不足和短板是什么?
  万钢:
  以纯电动、混合动力和燃料电池汽车为“三纵”,电池、电机、电控等共性关键技术为“三横”的研发和产业布局是新能源汽车发展的长远架构。从应对大气污染、能源节约的社会需求,特别是城市交通需求来看,纯电动汽车首先在大中型城市推广应用是符合市场发展规律的,因此也取得了快速发展。
  随着科技和产业的进步,新能源汽车的覆盖面正在从城市内向城市间、从区域向广域拓展,需要探索新技术和新策略。
  首先,氢燃料电池汽车具有零排放、加注快、里程长和(能源)来源广的优势,无疑是面向未来的最佳选择;其次,传统内燃机驱动系统面临更加严苛的降耗、减排和低碳的要求,转型的压力要转化为产业升级的动力;第三,基础设施建设不平衡、不充分,建设、运营、服务和商业模式还需完善;最后,面向未来电动化、智能化、共享化的发展趋势,现有的政策体系要相应调整,相应的标准法规也要加快制定和完善,使之更加精准和高效。
  提问
  普及充电基础设施是推动和完善纯电动汽车市场的关键,但整体来看,我国充电基础设施建设仍然滞后于新能源汽车产业发展,如何解决?
  万钢:
  近年来,我国电动汽车配套环境逐步优化,根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟(简称“充电联盟”)的统计数据,截至2018年底,全国已建成80万根公共充电桩,但与新能源汽车数量的持续放量增长态势相比,充电基础设施仍存在结构性供给不足的短板问题。
  根据充电联盟的采样调查,未随车配建充电设施的占比约为29%,主要原因有三方面:集团用户自行建桩、居住地物业不配合以及居住地没有固定停车位。针对居住地物业不配合,全国政协调研发现,建成小区已有车位安装充电设施普遍较难,关键在于利益分配机制不顺,建议各地方政府出台政策,建立兼顾用户、电网和小区维保三方利益的分配机制,鼓励充电设施市场化建设和运营维护。据了解,一些地方在公交、出租、网约车、分时租赁领域采用换电模式,这值得鼓励、尝试和推广。
  “全球主要发达国家均把氢作为能源管理,我国仍作为危化品管理,管理理念不同制约了我国氢能的利用。”
    提问:
  当前颇受业界关注的燃料电池汽车还处于商业化初期,面临包括氢能作为能源管理还未明确、关键核心技术不足、基础设施过少等问题。在这些问题中,目前最关键且最急需解决的是什么?
  万钢
  在远程公交、双班出租、城市物流、长途运输等领域,氢燃料电池汽车具有清洁、零排放、续驶里程长、加注时间短和氢燃料来源广泛的特点,是适应市场需求的最佳选择。
  经过奥运会和世博会等小规模示范运行,目前我国燃料电池汽车产业化已开始起步。由国家能源集团牵头,国家电网公司等多家企业参与成立了跨学科、跨行业、跨部门的国家级产业联盟——中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟。上汽、潍柴、福田、长城等骨干企业已经明确相关规划,加大投入,推进燃料电池汽车研发和商业化,逐渐探索出具有中国特色的燃料电池汽车“电电混合”动力系统技术路线,并在全国范围内初步形成了京津冀、长三角、珠三角、胶济带等各具特色的氢燃料电池汽车产业集群,累计运行车辆超千辆,运营加氢站12座,在建20余座。
  总体来看,我国燃料电池汽车产业仍处于发展初期,虽然具备了一定基础,但还存在不少问题。例如产业链相对薄弱,膜电极、空压机、储氢罐等核心技术与国际先进水平的差距还在拉大,需要进一步加强基础研究、技术创新和系统集成。
  当前,全球主要发达国家均把氢作为能源管理,创制了科学安全的氢加注站建设和车载氢罐技术标准及检测体系,有力推动了燃料电池汽车商业化。相较之下,我国仍把氢作为危化品管理,管理理念不同制约了我国氢能的利用。我建议,应尽快破除制约氢能和燃料电池汽车发展的标准检测障碍和市场准入壁垒,完善标准法规体系,提升测试评价能力,加强和完善氢能生产、储运和供销体系建设。
   提问
  2009年启动的新能源汽车“十城千辆”工程为新能源汽车的推广应用打下了基础,氢燃料电池汽车是否会沿用这一示范运营路线?
  万钢:
  推广燃料电池汽车要系统推进制氢、储氢、运输、加注和车辆运行各环节,采用“十城千辆”的方式是合适的,但规划中要结合远程公交、物流运输的特点,构建城市间氢设施和运行网络,才能更好地发挥优势。
  氢能及燃料电池汽车是能源技术革命的重要方向,对改善能源结构、保障能源安全具有重要意义。我相信,国家主管部门将会保持政策的连续性,发挥地方政府积极性,加强体制机制创新,研究制定种类更多、更丰富、更具针对性的综合政策体系,持续推动燃料电池汽车技术和产业化突破。
  “要因地制宜,推动车用动力和能源多元化发展,着重研究如何最大限度发挥各种动力的优势,在有效应对节能、减排、低碳的同时提高效率,实现高质量发展。”
   提问:
  刚才提到,传统内燃机驱动系统正面临更加严苛的环保要求,转型的压力要转化为产业升级的动力,企业应该如何应对这种压力?
  万钢:
  内燃机是工业革命中最具核心价值、最有代表性的发明,不仅大大提升了生产效率,而且推动了工业社会的快速发展。当前,内燃机仍是汽车等各类机械的主动力并占据较大的市场份额。在我国大运输、大水运、大农业、大工程等应用领域,内燃机仍具有广阔的市场需求和顽强的生命力,也必须为实现交通领域节能减排、应对气候变化发挥不可或缺的基础性作用。
  我国政府高度重视环境保护,着力推动节能减排,在制定严苛的汽车能耗、排放标准和检测规范的同时,积极推动新能源汽车技术创新和产业化。在汽车动力系统电动化的国际大趋势下,产能巨大的传统燃料汽车产业以及与之配套的内燃机产业,面临着应对节能、减排、低碳三重压力,要把压力变成转型升级的动力,持续推进内燃机-机电一体化创新发展是一条行之有效的技术路径。
  事实上,内燃机行业的机电一体化从上世纪90年代就已开始,电喷、增压、共轨、电子气门等已经形成系统技术,在高效燃烧和降低排放方面取得了革命性进展,也带动了天然气、醇类燃料等替代燃料的高效利用。从最近的国际发展趋势来看,动力侧机电融合将成为新的热点:把内燃机动力输出端与双电机驱动系统融合一体,可实现串、并、混联和纯电驱动的灵活组合,通过智能控制系统可以使内燃机保持在相对稳定工况下,实现高效率和低排放,通过电机驱动获得驱动系统的最佳动态响应。
  日产、本田和上汽、广汽、精进电机等企业已经在这方面进行了有益探索,取得了产业化初步成果。动力侧的机电耦合为我国在内燃机领域长期投入的稀薄燃烧、均质压燃(HCCI)、米勒循环等科研成果找到了新的用武之地,也可以促进燃烧排放侧的技术进步,推动替代燃料的高效利用。
  未来很长一段时间内,多种动力并存将是总体趋势。我们需要因地制宜,推动车用动力和能源多元化发展,着重研究如何最大限度发挥各种动力的优势,在有效应对节能、减排、低碳的同时提高效率,实现高质量发展。
  “在三元体系中,随着高镍材料的大规模应用,电池安全风险剧增,稳定性、可靠性仍需进一步提高。”
   提问:
  目前,主流车用动力电池是锂电池,随着新能源汽车产业的进步,我国电池产量和相关技术指标不断提升。从国际范围看,我国车用动力电池的竞争力如何?未来发展方向是什么?
  万钢:
  近年来,我国动力电池关键材料性能指标稳步提升,成本明显降低;单体模块、电池包、BMS等方面的技术水平和安全性能也全面提升。
  目前,纯电动乘用车产品中,续驶里程高于300公里的比例已经达到了81%,电池系统能量密度在140Wh/kg以上的产品已经成为主流,单体的比能量基本上超过了250Wh/kg,有些已经达到了300Wh/kg的预定目标。我国注重基础研究、技术创新和系统集成,在重大专项支持下,比能量达到304Wh/kg、65Ah锂离子电池已经完成了相关检测,今年开始装车。
  磷酸铁锂电池也在不断进步,突出表现在安全性、稳定性、可靠性和性价比方面,在城市客车上应用广泛。
  从去年装车的动力电池总量来看,排名前五的电池企业占比为74%左右。高端动力电池产品与国外的差距不大,宁德时代、比亚迪等企业的产品可以与三星、松下、LG等同台竞争。面向未来,我们要更加关注下一代核心关键技术的发展,进一步提高动力电池的安全性和效能。
  此外,我们已经在基础研究领域前瞻布局新型固态电池,这也是美国、日本、欧洲等国家和地区全力部署的前沿方向,成为全球电池技术热点。
  在电机驱动方面,三年前科技部启动了以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体(第三代半导体)研发;在智能控制方面,在实施《新一代人工智能发展规划》之初,我们构建了以企业为主体的跨界研发和产业化平台,在智能芯片、激光传感、北斗高清地图等方面已经初见成效。新材料、轻量化等众多相关技术的基础研究和技术创新也已经立项实施。
   提问:
  近期,国内发生了数起新能源汽车起火事件,安全性受到广泛关注。提升新能源汽车的使用安全性要从哪些方面入手?
   万钢:
  安全是新能源汽车发展的最关键指标,高比能量动力电池安全性已经成为制约新能源汽车发展的瓶颈和挑战。特别是在三元体系中,随着高镍材料的大规模应用,电池安全风险剧增,稳定性、可靠性仍需进一步提高。
  从当前技术指标来看,需要从动力电池的单体、模块、电池包、电-热管理以及结构布置、应急防护等方面综合考虑,特别要重视材料的稳定性、充放电机制、热失控防护和电-热管理系统,实现最佳系统解决方案。

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