“双碳”背景下锻造新能源汽车竞争优势路径研究

工信头条 王雅、谢荣琼
在当前全球汽车产业面临转型的背景下,尽管面临成本、基础设施、技术等多方面的挑战,全球新能源汽车产业在各国政府的大力支持下仍然取得了积极进展。发展新能源汽车成为世界各国争相投入的新赛道。

经过多年精细培育,我国新能源汽车产业已从培育阶段正式迈入全面市场化拓展阶段。必须意识到,我们还需要出台支持政策,为能源汽车产业可持续发展保驾护航。

随着国家政策支持和技术发展,我国新能源汽车正蓬勃发展。2020年,《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》明确了新能源汽车产业技术路线包括纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车三大技术路线。我国地域辽阔,地域资源禀赋不同、能源优势不同、基础设施提供的能力不同,加上消费习惯不同、使用场地不同等,决定了纯电动汽车、插电混动(含增程式)汽车、燃料电池汽车三条技术路线要契合不同的市场需求。因此,需要因地制宜选择新能源汽车发展技术路线,宜电则电、宜混则混、宜氢则氢。

三大技术发展趋势

纯电动技术

纯电动汽车是指车辆的驱动力全部由电机供给,电机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他电能存储装置的汽车。相比之下,目前纯电动技术在新能源汽车三条技术路线中较为成熟。在全球汽车向电动化加速转型的大趋势下,主要汽车企业加大了对电动汽车的投入力度。丰田、大众、宝马、福特、通用、日产等企业均公布了其电动汽车战略目标,以及详细的产品规划。

在技术发展方面,汽车电动化技术整体呈现出平台化、一体化、轻量化、高压化发展趋势。电池系统追求寿命、成本、能量密度、功率、充电倍率等性能的大幅提升,因此对固态电池的研发力度也在加大;电驱动系统追求小型化、轻量化、集成化,机电耦合系统得到不断优化;此外,电动车辆安全、大功率充电设备,以及充电等相关技术等也成为研发的重点领域。

插电式混合动力技术

插电式(含增程式)混合动力汽车是指车辆的驱动力由驱动电机及发动机同时或单独供给,具有外接充电功能,纯电动模式下续驶里程符合相关标准规定的汽车。相较于传统燃油汽车,得益于新能源“三电”(电池、电机和电控)系统的加入,插电式混合动力系统动力性和平顺性得到大幅提升。同时,在混合动力条件下,发动机减少甚至消除了怠速工况,在各行驶工况下,发动机得以始终保持在高效率区间运行。此外,在传统燃油车型上被制动系统以热量形式耗散的部分惯性动能,可以以电能的形式得以回收储存而被再次重复利用,能耗水平也得以大幅下降。

插电式混合动力系统结构由早期的并联式结构,转变为多元化双电机串并联结构和串联式结构并行发展。多元化双电机串并联结构融合了不同模式的长处,具有更加灵活的能量分配和调度能力,能适应更加复杂的行驶工况,且综合油耗水平更低,代表平台有比亚迪DMi/DMp超级混动平台、吉利雷神平台、奇瑞锯鹏DIT超级混合动力平台等。串联式结构具有结构简单、控制易于实现、驾驶平顺性好、布置要求低等特点,也占有一定的市场份额,代表平台有理想AITO和长安深蓝的增程式混动平台。未来,多种插电式混合动力技术路线将并存。混合动力专用发动机趋于向高压缩比、高热效率,以及轻量化方向发展。混合动力机电耦合结构更加紧凑,功率控制单元趋向集成,混动工况下油耗不断降低,纯电动续驶里程趋向更长。

燃料电池技术

作为能源技术革命的重要方向和未来能源战略的重要组成部分,氢燃料电池汽车在日本、欧洲、美国等国家和地区得到了高度重视。但氢燃料电池的进一步商业化仍面临着成本、氢能供给等方面的挑战。在技术发展趋势上,基于新材料体系的电堆技术、更高压力的气态氢气运输储存技术、成本降低与产品量产技术能力等,成为近期该领域的主要技术攻关方向。

从技术路线综合来看,日本的技术路线图是从先进燃油汽车、高效混合动力汽车发展到氢能燃料电池汽车,其混合动力和燃料电池技术全球领先,纯电动汽车的发展则依托固态电池技术。纯电动汽车则是美国转向零排放的主流选择,技术路线主要是发展纯电动和增程式混合动力汽车。我国的技术路线强调纯电动汽车发展,兼顾燃料电池汽车的发展。虽然从2023年开始插电式混合动力汽车销量持续攀升,但从兼顾能源和产业结构考虑,未来新能源汽车的主流技术路线依然是纯电动汽车。

国际竞争背景下产业发展形势

全球新能源汽车产业发展形势

在当前全球汽车产业面临转型的背景下,尽管面临成本、基础设施、技术等多方面的挑战,全球新能源汽车产业在各国政府的大力支持下仍然取得了积极进展。发展新能源汽车成为世界各国争相投入的新赛道。

根据Marklines的数据,2023年全球新能源汽车销量达到1407万辆,同比增长34.3%,新车销售中新能源汽车占比快速提高至16%。全球新能源汽车市场目前主要是中国、欧洲和美国。中国新能源汽车销量连续9年蝉联全球第一,市场份额进一步提升至63.5%。

中国新能源汽车产业发展形势

中国新能源汽车产业发展速度很快。一方面,中国市场规模全球领先。2023年全年新能源汽车产销分别完成了958.7万辆和949.5万辆,同比分别增长35.8%和37.9%,渗透率达到31.%。纯电动车型销量提升至668.5万辆,占新能源汽车销量的70.4%。插电式混合动力汽车销量280.4万辆,占比29.5%。燃料电池汽车仍处于产业化发展初期,全年销量达6000辆。新能源汽车出口规模超百万辆,达到120.3万辆,同比增长77.6%。另一方面,中国新能源汽车产业配套设施日益完备。截至2023年12月,中国累计建成充电桩859.6万台、换电站3567座,形成全球最大规模的充换电网络,能有效满足消费者补能需求。

新能源汽车产业国际竞争趋势

随着新一轮科技革命和产业变革加速深化,“碳中和”成为国际共识,全球多国全面加速电动化转型,加快布局新能源汽车关键核心领域,加大财税等多领域政策支持力度。

中国新能源汽车产业的主要竞争措施

我国高度重视汽车产业的发展,围绕顶层设计、标准法规、财税政策、推广应用等出台了一系列政策,加强产业战略规划,明确产业发展方向,有力支撑汽车产业的发展。2020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)》(下称《规划》),明确了电动化、网联化、智能化发展方向,强调充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,强化企业在技术路线选择等方面的主体地位,政府在战略规划引导、标准法规制定、质量安全监管等方面发挥作用。

其中,《规划》中包括5项重点任务。第一项是要提高技术创新能力,坚持整车和零部件并重,强化整车集成技术创新,提升动力电池、新一代车用电机等关键部件的产业基础能力,推动电动化与网联化、智能化并行发展。第二项是构建新型产业生态,以生态主导型企业为龙头,加快车用操作系统的开发应用,建设动力电池高效循环利用体系,强化质量安全保障,推动形成互融共生、分工合作、利益共享的新型产业生态体系。第三项是推动产业融合发展,推动新能源汽车与能源、交通、信息通信深度融合,促进能源消费结构优化,交通体系和城市智能化水平提升,构建产业协同发展的新格局。第四项是完善基础设施体系,加快推动充换电、加氢、信息通信与道路交通等基础设施建设,提升互联互通水平,同时还要鼓励“换电”等商业模式创新,营造良好的使用环境。第五项是深化开放合作,进一步践行开放融通、互利共赢的合作观,深化研发设计、贸易投资、标准法规等领域的开放合作,积极参与国际竞争,培育新能源汽车的产业发展新优势。这些任务从各个角度打造中国新能源汽车的竞争力和生命力。此外,《规划》还有5个专栏任务,着力推动新能源汽车核心技术攻关工程,打造车用操作系统生态,建设动力电池高效循环利用体系,以及助力智慧城市新能源汽车应用示范行动,建设智能基础设施服务平台。

《规划》指出了中国汽车产业转型升级的主要方向,发展空间十分广阔。

美国新能源汽车产业的主要竞争举措

拜登政府高度重视汽车产业低碳转型和智能化发展,并通过巨额资金支持美国研发生产电动汽车。拜登政府提出1740亿美元的汽车电动化提振方案,其中,1000亿美元用于消费者补助,150亿美元支持建设50万个充电站,590亿美元推动美国校车和公交汽车电动化(包括联邦政府和美国邮政更换电动汽车)。参议院通过《美国清洁能源法案》,提供316亿美元电动车消费税收抵免,将税收抵免上限提升至1.25万美元/车;同时,放宽汽车厂商享受税收减免的20万辆限额,并将提供1000亿美元购置补贴。美国陆续出台《两党基础设施法案》《芯片和科学法案》《通胀削减法案》等法案,其中都包含了电动汽车补贴条款,大力刺激美国本土新能源汽车发展。

欧洲及其他地区新能源汽车产业主要竞争举措

欧洲多国上调新能源汽车购车补贴标准并延长补贴时间。比如,德国加大对新能源汽车的支持力度,联邦政府将原计划2022年退出的新能源汽车购置补贴延长至2030年,并提高单车补贴额度最高至50%。英国政府提出的《英国绿色工业革命十项计划》将加速向电动化转型作为重要内容,投入5.82亿英镑,用于支持消费者购买零排放或超低排放汽车。法国、瑞典、荷兰等国家和地区也纷纷提高新能源汽车补贴额度。

总体来看,我国新能源汽车产业虽然在全球范围内取得一定先发优势,但是传统汽车强国正在通过加大资金支持力度,重塑新能源汽车产业链,以期继续掌握汽车工业的话语权。

中国新能源汽车产业发展建议

经过多年精心培育,我国新能源汽车产业已从培育阶段正式迈入全面市场化拓展阶段。必须意识到,我国新能源汽车虽在电动化阶段取得一定的先发优势,但国外传统汽车强国奋起直追,布局大量资源投入新能源汽车发展,我们需要谋划竞争策略,出台支持政策,为新能源汽车产业可持续发展保驾护航。

一是推动关键核心技术建长板补短板。加强高校和科研院所创新能力建设,引导有条件的院所更多聚焦科学前沿和应用基础研究,打造引领汽车行业发展的原始创新高地。把实现“从0到1”的突破摆在更加突出的位置,前瞻探索全固态动力电池、基于新材料和新器件的电驱动系统等下一代动力电池、驱动电机等核心关键技术,布局高安全自动驾驶类脑决策与人机共驾技术、车路云分层决策与网联控制技术等智能驾驶技术,为产业未来发展奠定坚实的科技基础。组织力量对汽车产业重点领域关键核心技术进行摸底清查,建立核心技术项目动态管理数据库,更加精准地支持重大科技专项和关键核心技术攻关。

二是提高产业链供应链韧性与安全水平。一方面,打造安全可靠供应保障体系,推动关键矿物材料的国外布局和国内开采,建立车规级芯片、动力电池关键矿物等领域的国家战略储备和商业储备相结合的储备体系,加强关键资源循环利用。另一方面,积极应对碳壁垒等新型绿色贸易壁垒,积极参与国际规则制定并研究出台类似应对措施。完善装备制造产业链,推动智能制造方案实施,推动汽车制造与新能源、工业互联网、人工智能、大数据深度融合,加快汽车产业零碳工厂、智能工厂和数字化车间建设,鼓励企业有序开展节能低碳智能化升级改造。推动汽车产业链上下游绿色智能发展,构建汽车产业绿色智能供应链。

三是打造新能源汽车产业国际化合作新模式。加强国际监管政策与法规交流,完善国际监管政策合作体系和交流机制,深入开展双边交流与合作,积极参与国际组织和多边机制,加强公平竞争政策国际协调。提升汽车标准国际化水平,鼓励汽车企业、行业机构、科研院所积极参与国际标准制定工作,推动国标与国际标准互认。研究制定汽车产业对外投资指导意见,加强与重点区域的国际产能合作,鼓励有条件的企业进行海外投资、并购、设立海外研发中心和营销服务机构,推动整车企业与供应链企业协同“出海”。

四是加强产业科技战略咨询力量构建和复合型人才储备。发挥中央科技委员会的领导协调作用,统筹推进汽车等重要产业的科技创新体系建设,统筹解决产业科技领域战略性、方向性、全局性重大问题,统筹布局国家实验室等战略科技力量。建立国家层面汽车领域关键核心技术创新战略研判机制。通过战略研判,增强汽车产业关键核心技术创新政策的前瞻性、预见性和系统性。加强对国家需求的战略扫描,突出交叉性和综合性,对创新链条进行系统分析,确定攻关的核心方向。积极推动对引进汽车创新人才的“减负”工作,打破高校、科研单位与企业间人才流动的藩篱,使创新人才能够在更大范围内更加便利地开展创新活动。推动汽车整车及零部件相关企业开展技能需求研判,自主开发有针对性的课程和模块化培训,建立灵活的技能培训渠道,培育跨学科、跨领域的高水平复合型汽车产业技术创新人才。

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责编:莎莉
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