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汽车新能源技术发展趋势分析

作者:千讯咨询  来源:本站原创  发布时间:2018-6-14 15:24:44    http://www.qianinfo.com  

国内外政府出台相关政策,大力扶持新能源汽车的发展,带动新能源技术的推进。新能源汽车的发展是我国政策大力扶持的,从提出要大力发展纯电动汽车,到给予电动车生产企业高额补助,到规范车企和行业的秩序,国家的推动是坚定有力、也是循序渐渐的。目前新能源市场依然保持着远高于整体市场的市场增速,且销量基数相对较低,发展前景广阔。

千讯咨询发布的中国汽车市场前景调查分析报告显示,对温室气体和污染的关注正在推动汽车能源使用方式的变化。燃油经济性和二氧化碳排放量的规定驱使厂商制造更高效的发动机。到2025年,市场上销售的汽车25%将是电动汽车(当前这一数字是5%),而大多数汽车则为混合动力汽车。这意味着汽车制造商需要使发动机更有效地遵守新的标准。

替代能源,如燃料电池的发展将增加汽车的整体效率,但需要人们能负担得起。日本政府已经为2025年的燃料电池汽车设定了一个目标价格:220万日元(约合1.8万美元)。这一目标价格将为日本厂商在燃料电池汽车领域增加与混合动力汽车的竞争力。

传统化石能源的匮乏危机以及传统燃油车经济性能的影响等因素。

目前,全球能源都陷入紧张状态,未了减少石油等不可再生能源的使用,在汽车制造和应用领域逐渐引入新能源。在人们的日常生活中,汽车发挥的作用很大,人们的生活、工作都离不开汽车,而将新能源应用于汽车领域,将会为环保做出很大的贡献。

随着人们对大自然的能源进行了一百多年的开采,如今逐渐意识到节能和开源的重要性,从人类生存和发展的角度来说,能源问题也将是一个很难跨越的瓶颈。目前,包括我国在内的多个国家都投入了大量的人力和资金研究汽车新能源技术,通过一段时间的努力,取得了阶段性成效。

1.汽车新能源技术发展趋势

根据英国石油公司(BP)发布的《能源技术展望》报告,动力电池与氢燃料发动机技术会在未来发展迅速,新能源汽车的市场保有量将逐年提升。

随着科技不断进步,现设计一款汽车用到的电脑算力已然超过设计第一艘登月飞船阿波罗11号。不断进步的汽车科技在提升汽油车燃油效率的同时,也降低了碳排放量。据BP分析,得益于直喷技术,发动机小型化、涡轮增压、以及燃料和润滑剂领域的技术进步,未来汽油车的燃油效率将接近柴油车的燃油效率。

值得注意的是,到2035年全世界汽车保有量将较2015年增长1倍达到25亿台,在新增汽车中,传统汽油动力依然会是主要动力来源,但电能、压缩天然气、和氢燃料占比会逐步提高。根据BP预测,到2050年电动车的每公里成本为14.3美分/公里,较2012年的26.2美分/公里下降近1/2,而电动车成本下滑的主要推手是整车制造成本,尤其是动力电池成本的不断下降。

除了介绍新能源汽车成本会持续下降,BP在报告中也介绍了各类汽车动力源的发展方向与面临的挑战,主要为以下几方面。

氢燃料汽车方面,得益于未来5-10年间氢燃料发动机的制造成本会逐步下降到与汽油发动机持平的价格,氢燃料汽车的成本下浮空间最大,但受限于高昂制氢成本与储存成本,未来氢燃料汽车市场容量依然有限。并且目前主流的蒸汽重组甲烷制氢法会产生大量二氧化碳,不利于降低全球碳排放。

电动汽车方面,随着电池技术的不断提升,电动汽车将会更为普及,并且动力电池价格在未来20-30年间有较大下浮空间。但电动汽车是否真的环保取决于电力来源是核电与清洁能源,还是传统化石能源,BP认为在以煤电为主的地区,电动汽车不仅不会降低环境污染,反而会增加对环境的负担,其环保性能要差于柴油与混合动力汽车。

混合动力汽车方面,目前在北美已上路超过300万辆,得益于刹车充电技术的普及,混动汽车的未来市场占有率将不断提升,据BP分析,混合动力汽车的每公里行使成本有望在2050年下降至0.117美分/Km,将是所有类型汽车中最低的。

综合来看,发动机小型化的汽油车在节能环保领域的成本最低,而电动汽车与氢燃料汽车的能节能成本过高,目前每降低1吨CO2排放,氢燃料汽车需花费$2050美元,电动车需花费$1100,BP认为新能源汽车的发展将是一个循序渐进的过程,还需要较长时间的技术积累。

2.我国汽车新能源技术发展趋势

依据国际能源署IEA的预测。从2020年开始,传统汽柴油汽车的市场份额开始进入到下降的通道,新能源汽车,包括普通的混合动力汽车在未来应该说是市场份额持续扩大的趋势。

另根据技术路线图课题组对未来形成的预测和判断,中国新能源汽车年销量的目标,2020年预计在200万辆的规模,到2025年是500万辆,到2030年是千万辆的市场销售规模。

我国汽车新能源技术发展分阶段的技术发展目标和路径:

从整车来看,主要的工作是降重量、降能耗、提高续驶里程,这是主线。对于插电式混合动力,最主要是降低油耗,这个油耗与以前提的油耗不太一样。以前提的都是综合油耗,把电耗和油耗折算在一起,现在提出来下一步要重点考核混动模式下的油耗,要真正检验插电式混合动力汽车的混合动力系统的技术水平,我们相应地提出了这样一些油耗指标的要求。

对于电机,还是要提升比功率和比扭矩,对于电机的控制器要提升功率的密度。

对于电池,我们有专门的电池的技术路线图的专题组,我们现在提的目标是到2020年单体比能量达到300瓦时/公斤,2025年达到400瓦时/公斤,到2030年达到500瓦时/公斤。我们目前的最好水平是180瓦时/公斤,到2020年要达到300瓦时/公斤,这个挑战非常大。

对于成本,单体成本到2020年要降到1元/瓦时,系统的成本要降到1.3元/瓦时,2025年单体的成本要降到0.8元/瓦时,系统的成本要降到1元/瓦时。到2030年,单体的成本要降到0.6元/瓦时,系统的成本要降到0.8元/瓦时。成本要逐渐降低。

燃料电池除了车之外,氢能也是非常关键的一个环节。到2030年基本上是采取了大规模的集中制氢和分布式制氢并行的技术方案。在2025年之前,大规模的集中制氢主要是焦煤气和驰放气这种技术方案制氢,2025年之后是大型煤制氢。对于分布式制氢,逐渐会更多引入可再生能源的分布式制氢。

对于燃料电池整车的目标,从发动机来讲还是要提升功率的水平,轿车和客车都是逐渐提高。

寿命方面,要从目前轿车和客车分别3000小时、5000小时要提高到5000-10000小时(2020年)。成本要有显著的下降。

燃料电池方面需要做的工作,从材料、部件、发动机、动力系统到整车、氢能的利用,包括到规模化的示范,都需要完整的、全面的、系统的往前推进。

3.汽车新能源技术趋势

新能源汽车有两个方面。一是新能源本身的一些技术发展,这个大的趋势大家都很清楚,无非重点核心还是在动力电池方面,如何提升能量密度,如何提升续驶里程,包括降低成本。但是我们也从另外的层面看一下整个汽车产业的趋势,也是新能源汽车发展的一个大趋势,即:轻量化、智能化、低碳化。

(1)轻量化

每减重1%,带来的节能效果还是非常显著的。特别是对新能源汽车来讲,因为现在电池的能量密度还比较低,整个车重还是比较重,对新能源汽车来讲更需要轻量化。与此同时,轻量化带来的不光是技术上的进步和革新,更重要的是它会带来一些对传统制造加工工艺,包括生产模式的重大变革。

比如说像宝马i3,大范围地使用了碳纤维的材料,它现在整车的重量只有1195公斤,比传统车减重了250-350公斤,减重的效果是非常明显的,而且它车身的重量仅仅180公斤,整个复合材料的使用率达到50%。

所以现在碳纤维这种新型轻量化的材料未来在电动车上可能会首先进行普及和应用。另外,像特斯拉也在铝合金的材料运用上也做了大量的工作。

(2)智能化

无论从传统车来讲,还是和电动车的结合来讲,智能化都是一个新的发展热点。对于电动车来讲,更有应用的优势,因为本身电控的水平程度比较高。按照国际上大家共识的发展前景来看,日本和欧洲目前的预计,实现全自动的驾驶大概在2025-2030年的阶段,也就是十年左右的阶段。

(3)低碳化

这里讲的低碳化实际上是一个全生物周期的概念,现在发展电动车在社会上还是有不同的声音,包括对电动车到底减不减排还有质疑,主要因为电力的结构,煤电将近70%的比例,如果电动车的能耗不能控制在合理的程度,确实会存在不减排的状况。从未来的角度来看,必须要引入可再生能源,真正实现生物周期的低排放和零排放。这不光是国内所关注的,这些年国际上对这块也投入了很大精力,特别像欧洲、美国、日本在这方面都做了很多试验验证的工作,积极推动新能源汽车和可再生能源的融合,在未来,这也是重要的发展方向。

非常重要的环节是,如果说新能源汽车和可再生能源,包括智能电网的融合,它不光是解决了环保效益的问题,更重要的一点,它还能带来在经济性方面的收益,特别是电池的梯次利用。如果能够实现动力电池的梯次利用,对新能源汽车降低成本,能够快速地普及会发生非常重要的推动作用。

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