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欧阳明高:中国新能源汽车产业的20年逆袭之路

日期:2023-10-11    来源:新汽车研究所

国际新能源网

2023
10/11
19:55
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关键词: 新能源汽车产业 汽车出口 混合动力汽车

10月1日,中国电动汽车协会副理事长、中国科学院院士欧阳明高做客《中国经济大讲堂》,系统回顾了我国新能源汽车产业在过去20余年间,是如何实现由小变大,由大到强,实现产业逆袭的过程。

现将欧阳明高院士的发言速记整理如下。本文未经审定,文中配图为截屏图。

2022年底到今年上半年是中国新能源汽车发展的一个里程碑的时期——今年第一季度,中国汽车出口接近百万辆,第一次居于世界汽车出口第一名,而且出口汽车中间的高端产品主要是新能源汽车。出口到哪里呢?是汽车强国,比如说德国这样的欧洲市场,真正完成了新能源汽车的逆袭之路。我作为一个汽车人感到无比的骄傲和自豪,由此也感慨万千。

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四次战略选择

中国新能源汽车一共经历了四次战略选择,第一次战略选择是在世纪之交。

记得那个时候开“两会”的时候,有一位汽车界的代表专门在长安街上数轿车,他一共数了100辆轿车,其中98辆都是合资品牌。所以这个时候汽车行业的自主创新受到社会各界的诟病。

与此同时,我们城市的空气污染——比方说公交车冒黑烟,进城的农用车被大家形容为“乌贼鱼”,也就是长长的一个黑龙——成为中国环境的第一大问题,受到政府和民众的普遍关注。

与此同时,2003年“非典”疫情期间,有很多市民开始从公交出行转向私家车,所以带来了中国轿车进入家庭的一个爆发式的增长年,当年销售了400万辆汽车。大家惊呼:“中国进入了汽车社会!”而且对未来的汽车增长感到既兴奋又焦虑,因为这将大量消耗石油资源。

国际汽车界已经开始研发汽车的低碳减排技术,尤其是1997年,丰田汽车公司推出了第一款油电混合动力汽车普瑞斯,引起全球的关注,当然也受到了中国的关注。

2003年国家中长期科技规划的战略研究能源领域专家组给中央一个专报材料,就是我国交通能源面临的挑战与战略选择。在这篇文章中首次提出了发展节能与新能源汽车的战略思路。所谓的“节能汽车”是过渡战略,就是优化现在的能源动力系统;另外就是要开发新一代的能源动力系统,发展新能源汽车。这就是节能与新能源汽车的双重战略。

这个思路的具体建议被吸收到了国家中长期发展规划纲要,重点发展三种类型的电动汽车:第一种就是油电混合的电动汽车,这里的油电混合是不能外接充电的,我们叫常规混合动力;另外一个就是纯电动汽车,还有燃料电池汽车。常规混合动力我们划归到节能汽车,纯电动和燃料电池属于新能源汽车。为此也开展了国家科技攻关的一系列行动计划,目的就是建立新能源汽车电动化的技术平台,这是第一次战略选择。

到2008年,我们已经有相当好的基础了,这个时候发生了世界金融危机。金融危机之后,美国奥巴马政府上台,提出新能源战略,有一个目标就是到2015年在美国发展100万辆可以外接充电的插电式混合汽车,这是当时的国际背景。

与此同时,在技术领域,2008年,新一代的锂离子电池开始用于轿车,开启了电池领域百年未有的技术革命。

2009年8月在北戴河举行了一个有多位中央领导参加的电动汽车发展战略研讨会,在这个研讨会上形成了“纯电驱动”的技术转型的思路。所谓“纯电驱动”,是相对于当时国际大公司普遍采用的发动机优先战略而言的。

发动机优先战略的内涵是先搞先进的燃油车,搞发动机节能减排,基于先进的内燃机,搞油、电混合动力,再加上两个电机、一个变速器,这样构成技术壁垒。那么以油电混合动力为基础,把油电混合动力的发动机换成燃料电池发动机,就变成燃料电池汽车。所以它是三步——先进燃油车,混合动力车、燃料电池汽车,一步比一步复杂。这个路径如果我们跟随的话,就永远落后。因为我们中国的内燃机基础技术,跟国外差距很大,如果在此基础上再搞混合动力的话,我们跟它差距就更大,一直往下就没有出路。

所以我们反其道而行之,以纯电动为基础平台,因为纯电动中间的核心就是电池技术,而中国当时已经在手机电池方面处于世界领先地位,因为大多数手机电池都是中国做的。只要电池技术有基础,加上电机技术,整车技术并不是非常复杂。所以我们换道先行,以纯电动为基础平台,来带动新能源汽车的全面发展,这就是我们的第二次战略选择。

在这一选择之后,新能源汽车开始进入产业化,但是在产业化的初期还是困难重重。2014年5月,习近平总书记视察上汽,提出“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路”,确立了发展新能源汽车的强国战略。我们各个部委形成合力,出台了一批政策,对新能源汽车进入家庭提供优惠和鼓励。经过几年的发展,到2018年,我们新能源轿车已经超过百万了。2018年在全国两院院士大会上,习近平总书记指出,新能源汽车等跻身世界前列,这就是第三次战略选择。

当我们新能源汽车进入规模化、快速发展的时候,习近平总书记在2020年又提出碳达峰碳中和的“双碳战略”和能源革命的思想。我们认为新能源汽车和新能源革命实际上互动的——新能源汽车需要绿电、绿氢才能成为真正的新能源汽车;而新能源高比例的发展又需要新能源汽车的电池和氢能技术来解决光伏风电发电的波动问题。新能源汽车带动新能源的高品质发展,新能源的高品质发展反过来使我们新能源汽车成为真正的新能源,这就是我们的第四次战略选择。

总之,中国的新能源汽车是在国家的战略引领下发展。以政府主导制定发展战略,来保证我们集中优势办大事,集中各方面的智慧,保证我们的技术路线不要选错。因为我们技术路线如果选错,我们就没有出头之日;而我们一旦选择了技术路径正确的话,我们就可以换道先行,最后超越国外。

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六个代表性技术突破

四个“五年规划”的研发当中,我们产生了一系列的技术突破,我举六个代表性的成果给大家介绍。

第一个就是动力电池的安全技术体系。锂离子动力电池的规模化应用是在中国开展的,没有前人的经验可借鉴。电动汽车着火,这件事情在社会上引发了强烈的反响和高度关注。因为这种电动汽车以前没有过,所以我们必须自主创新。我们揭示了电池热失控的全过程机理,比方说过充、过放、过热,比方说碰撞它会导致电池放热的副反应,放热副反应会推高电池内部温度,当它达到一个临界点的时候,温度就会迅速上升,达到每秒钟上升1000度,这样我们就叫热失控。那么一个电池的热失控,会在整个电池包中间蔓延,就像我们放鞭炮一样,点燃第一个,一排都开始,这样就会造成电池的燃烧事故。

那么应对这个过程,我们建立了电池安全的技术,我们推出了电池行业首个AI大模型,使我们电池安全预警的准确度提高了一个数量级,建立了电池热的时候蔓延的测试、仿真,以及热管理设计的全套技术,保障了中国新能源汽车大规模推广时的安全水平,始终不低于燃油汽车,平均事故的概率低于0.5/10000。这是我们第一个技术,就是来解决我们用户的安全焦虑,这也是最重要的一个焦虑。

第二个成果就是解决我们的续航里程。电动汽车的初期续航里程是不令人满意的,比方刚开始我们100多公里、200多公里,这个还是不够的。那么再往上走,光靠单体电池改进不够,所以中国电池行业开展了引领全球的电池结构创新。

传统上,电池装在轿车上,它是由三级组成:第一是单体电池,单体电池组成电池模组,很多个人的模组再组成一个电池包。但是这种组成方式带来的问题就是我们轿车的体积是有限的,如果你搞的富余结构很多,占用体积,我们就不能装更多的电池。

那怎么办?我们就必须简化结构。所以中国电池行业率先开展了两极结构:直接从单体电池到电池包,取消了中间结构。简化结构,追求电池系统空间利用的最大化,提高能量密度,解决里程焦虑。那么这中间有两个最典型的代表:比亚迪磷酸铁锂的刀片电池、宁德时代的麒麟电池。

另外一个问题,就是电动汽车的成本,又要长续航,又要安全,还要低成本,这就是我们第三项技术——磷酸铁锂的轿车底盘平台。

我们要共享平台,就是一个平台、多个车型,这样形成规模,降低成本。所以比亚迪集成了刀片电池自主研发的第三代碳化硅电力电子芯片的高压电力电池三合一,还有电驱动系统的三合一,还有多合一的控制总成,建立了底盘专用的电动化底盘。比亚迪三电技术全部自研,这在全球应该说是领先的。

由于这个平台的通用性,它被很多国际大公司采用,比如说丰田,就采用了比亚迪的电动平台,它只是做车身,底盘技术全部采用比亚迪的。

前三个都是纯电动技术,但是还有一个焦虑,就是充电的焦虑。在我们基础设施不健全的时候,长途出行往往就担心充不上电。在这个方面我们也有一个技术,就是纯电型插电式混合动力轿车。我们中国插电混合汽车在城里基本上是纯电动,就是有电的时候就是纯电动,比方说现在都是100公里续航了,只有在长途出行才会进入混合动力模式,也就是所谓短途用电,长途用油,这样来解决我们偶尔长途出行的充电焦虑问题。但是混合型插电动力汽车,有电的时候不一定是纯电动,如果你要加速,发动机立即起来,这就是国外的模式。

2022年我们比亚迪一家,就这一种混合动力车型一年销售了96万辆,形成了插电混合动力的爆款产品,应该说创造了市场的奇迹,也引领了全球插电式混合动力的发展趋势。

我想对于卡车大家同样关心。在卡车中间,重卡的电动化是难度最大的。因为它续航里程太长,能耗太大。如何进行重卡的电动化,中外也有不同的技术。国外搞的是什么?超级充电。多大的充电?兆瓦级的充电。对电网的冲击很大,充电站的成本很高;同时车上电池的装载量太大,可能要5吨到8吨重的电池,大大地影响了重型卡车的货物装运量。所以我们中国没有采用这条路。

我们在实践中发展出了换电重卡的技术体系与商业模式。我们用换电池的方法,5分钟就把电池换掉,而不是要充半个小时。2020年换电动卡的销售超过了1万辆,在我们电动重卡中间占到了一半以上,开创了全球重卡电动化的新路径。那么换电重卡既是技术创新、也是商业模式,因为可以租电池。我们的重卡车辆的购置成本跟传统车基本一样,但如果你带上电池,那这个成本几乎要翻倍。因为中国重卡用户都是成本第一的,换电的租赁费用和电费是在跟柴油竞争,大家知道我们电费是很便宜的,成本对技术创新也是非常重要的。

同时因为我们一个重卡的电池包就300度电,我们一个站要供100辆纯电动重卡,所以我们换电的电池量需求是很大的,这么大的换电量的电池就会形成一个储能系统。我们轿车超级充电,如果直接从电网取电,那对电网冲击太大,我们不用这样做,我们直接用重卡换电作为储能电池给轿车快充,这样实现超级快充。多快呢?5分钟充200公里。所以这样构成就是重卡换电,轿车超充相互耦合。

同时由于我们有储能,我们可以再发展我们换电站的光伏,形成光储充换一体化互补型的一个能源系统。如果我们再把所有的这些换电站连起来,就可以形成一个虚拟电厂,跟电网互动。所以这样一来就把新能源汽车跟新能源电力系统完全耦合,形成生态。

那么重卡电动化的另外一条技术路线,就是氢燃料电池汽车。因为氢燃料电池的好处就是可以有更长的续航里程。像国外都是以燃料电池轿车为主要的技术路线,但是我们中国,是以商用车为燃料电池的主导技术路线,这又是不一样的。到目前为止,中国主体的燃料电池车都是商用车,轿车基本上都是纯电动和插电式混合动力汽车。实践证明,我们现在的技术路线是完全正确的。

同时我们攻克了氢燃料电池全技术链的成套核心技术。在2022年的冬奥会中间,我们举行了全球最大的氢能燃料电池全产业链示范,有1200辆各类燃料电池汽车参与,30多个加氢站,11个可再生能源制氢参与示范,这是全球第一次关于氢能的全产业链综合示范,这个规模之大在历史上是首次的。由此,我们推动了中国燃料电池商用车目前居于全球第一,从推广数量上看,我们全球第一。

这就是我们六个成果,这些成果也充分地体现了我们举国体制的优势。如果没有举国体制,没有产学研合作,没有政策的扶持,我们的技术不可能出现这么多引领全球的成果。

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三个发展阶段

在新能源汽车市场的初期,性能应该说还不能满足市场的需求,尤其是私家车。对成本、续航里程各方面,它被认为跟燃油车还没法比,直接进入私家车领域这个困难是很大的。所以政府启动了科技成果产业化的财政科技联动的新机制,用财政的资金补贴公共车辆,政府作为新能源汽车的第一个用户。

大家知道我们的高铁、航天这都是政府客户,但是我们的轿车全是中国人民的,都是用户,但是刚开始这个用户胃口太多,众口难调,所以我们政府要第一个吃螃蟹。怎么做呢?我们就要采用“两头挤”的市场推进战略,也就是刚开始不去碰私家车,用大客车和微型电动车,然后逐步地向中间的私家主流轿车挤过去,逐步挤入这个市场。这个时候,我们用公共的大客车装电池多的特点拉动电池市场,就可以促进技术进步,使电池技术快速地发展;然后电池技术好了之后,我们再进入私家车市场。

具体实现的时候,专家组提了一个“十城千辆”的思路。

从2009年到2012年是第一期。刚开始实际推广时并不是很顺利,因为那个时候电池技术的确不是很好,连政府买单的公交车,在公交公司都不愿意用,因为寿命太短,充电太慢。

2012年又开始的第二期示范,我们通过财政补贴,在城市公共领域来推广新能源汽车,拉动了动力电池产业的技术迭代和验证。所以经过四五年的推广示范,我们动力电池的技术大幅度提升,所以基本上解决了磷酸铁锂电池应用的一系列难题。

到2014年,我们中国的电动客车产业化水平已经跃居世界第一,已经到了36000辆。相比其他的国家,我们大大领先,这就是我们第一阶段。

2014年我们开始从客车进入商用车、私家车,对私家车进行补贴,这是第二阶段。一个最大的转折点,就是我们明确了免征车辆购置税,开始走上了真正的真金白银补贴的时代。与此同时,我们蔚来、小鹏、理想等一系列新造车企业,也就是我们的“鲶鱼们”都进入了。他们采用了完全不同商务模式,纷纷上市,在市场上融资,然后利用互联网的模式开辟轿车市场。比如说蔚来,它是以客户为中心的创立品牌的过程,把服务做到极致,卖车卖的很贵,仍然有客户;小鹏是以技术导向为核心的公司,他全方位地聚焦智能化技术,高科技感很强,得到了年轻用户的青睐;理想是以产品导向为核心的,摸透了客户对车辆的各种需求,形成了爆款车型。

刚开始我们很多传统厂家反应很慢,也瞧不上新的造车势力。但是我们新造车势力的第一波冲击波非常的强烈,引起了很好的市场反响,同时使我们中国的普通用户,对新能源汽车产生了很好的印象。因为他们的车做的很漂亮,它们的内饰高科技感也都很强,大大地冲击了传统造车的以前的观念和模式,从而带动了传统汽车厂转变观念,加快了新能源电动化的转型。这种“鲶鱼效应”是中国新能源汽车在起步和成长阶段一股重要的力量。这就是2014年,真正的我们新能源乘用车的元年。

到2018年,中国新能源汽车又迈过了一个关键的门槛,就是产销超过百万辆,然后就进入了我们的市场腾飞的阶段。

市场腾飞有几个方面的因素,第一个因素就是政策因素。我们有一系列的财税补贴,免税,扩大充电基础设施,新能源汽车不摇号优先通行。这些是大家熟知的,但其实还有一个,我们对汽车行业推出双积分政策。因为新能源汽车的积分高,实际上是倒逼燃油汽车节能减排,同时鼓励新能源汽车,所以这样就对供给侧很大的一个推动力。两边发力,这样我们新能源汽车政策角度力度很大。

另外一个方面就是技术。从2012年到2022年,我们动力电池的比能量提升了三倍——从100瓦时/公斤提升到300瓦时/公斤,成本下降了70%。中国特色的磷酸铁锂电池,也就是低成本、长寿命、高安全的磷酸铁锂电池,占据了近70%的市场。现在,动力电池已经成为中国的新的“三大件”——即光伏、电动汽车和锂电池——每个月出口接近300亿人民币。

还有一个就是市场特点。经过多年的培育,我们的用户已经逐步地接受了新能源汽车,所以新能源汽车的市场,在轿车领域也开始“两头挤”。所谓“两头挤”,就是B级以上的比较贵的车卖的很好,比方我们新造车势力都是30万、40万、50万,以前不敢想的,卖的很好。另外一块就是以上汽通用五菱为代表的微型车,3万块钱以下的,卖得极好,一年卖几十万。慢慢的就朝我们家用主流的这种讲究性价比的,十几万的这个车挤压。在2022年,在这个领域也开始大规模发力,尤其是我们可以充电的混合动力车的推出。所以我们新能源汽车开始占据各个市场份额,全市场的各种车型全覆盖,大规模地替代燃油汽车。

新能源汽车的市场的启动成长到腾飞的全过程,充分体现了新型举国体制的要义。与传统的举国体制不同的就是充分利用市场,以企业为技术创新的主体,利用市场竞争的手段来促进技术创新,从而带动产业化的发展。这是新型举国体制的真正的内涵。

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将带动四个十万亿级产业发展

第一个就是新能源汽车催生交通的全面电动化。我们会有电动飞机、电动飞行汽车、电动船、电动火车、电动农机、电动特种运载工具,还有电气化公路。

第二个就是新型动力电池催生新型储能产业。现在储能产业非常火,但实际上据统计,这个新型储能中间94.5%是锂电池。其实这个锂电池跟我们车上动力电池是一样的,储能照样是磷酸铁锂电池。我们的电动汽车通过双向充电桩进行车网互动,也就是即可充又可以放,车载的电池也可以作为储能。这个储能有多大呢?如果我们把3亿辆车这种分布式的把它连起来,一辆车比方说装60度电,那么3亿辆车将近200亿度电。200亿度电是什么概念?就是今天中国一天消费的总电量,所以这是个巨大的虚拟电厂。

第三个产业就是氢燃料电池汽车会催生绿色氢能产业。氢燃料电池汽车产业作为龙头,可以带动氢能的制、储、运、加全产业链发展。我们不光是氢动力,我们还有氢储能,我们还有氢原料来带动氢化工、氢冶金等等。所以这也是一个巨大的产业。

第四个是我们智能化的新能源汽车,也就是自动驾驶会催生下一代的智能信息产业。智能新能源汽车,也就是自动驾驶,是最复杂的信息智能系统。这个平台会带动下一代的移动式机器人,比方说移动的智能终端、智慧城市、智慧能源,全方位的发展,这又是一个大产业。

除了新能源汽车这个十万亿产业之外,这四个产业都具备十万亿的发展潜力,加起来,一共五个“十万亿”。这是我们新能源汽车的作用——它会引领以绿色化、智能化为核心的第四次工业革命,支撑中国经济的全面转型,形成巨大的、全方位的产业带动能力。这个过程充分体现了中国社会主义制度的优势和中国新型举国体制的力量。这是中国新型举国体制一次成功的尝试和范例,值得我们倍加珍惜。


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