“十二五”以來，中國新能源汽車市場經(jīng)歷了一個快速的增長過程，2011年—2016年，我國新能源汽車產(chǎn)銷量從不足5000輛發(fā)展到51萬輛，保有量從1萬輛提升到100萬輛，在5年間實現(xiàn)了產(chǎn)量、銷量的100倍增長，占全球新能源汽車產(chǎn)銷量的50%，新能源汽車的銷量到2016年已經(jīng)超過總銷量的1.8%，今年還將繼續(xù)增長，預計將達到70萬輛左右。
政府推出的一系列政策，促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了初期的培育期，進入了成長期。最近新一輪的政策出臺，為新能源汽車從培育期到成長期過渡奠定了良好的政策基礎。目前，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)已進入到重要的發(fā)展節(jié)點。
一、新能源汽車技術取得了新進展
1.以鋰離子動力電池為代表的核心技術取得重大突破。中國動力電池的技術發(fā)展經(jīng)歷了三個五年計劃：“十五”是錳酸鋰電池，“十一五”是磷酸鐵鋰電池，“十二五”是三元電池，“十三五”是高比能量的新一代鋰離子動力電池。系統(tǒng)的比能量是在逐年的提升，在過去五年間提高了近一倍，同時，動力電池系統(tǒng)的成本也在逐年的下降，在過去五年間下降了一倍以上，預計到2020年，將在動力電池的成本方面實現(xiàn)1元/瓦時的目標。目前，我國的動力電池產(chǎn)業(yè)取得了重大突破，從2015年全球排名前十名中占據(jù)四位到2016年六個企業(yè)進入前十強。
2.在“純電驅動”動力系統(tǒng)集成技術上取得快速發(fā)展。我國從2013年開始在大中型客車和微小型電動轎車起步，現(xiàn)在已經(jīng)進入常規(guī)的家用主流轎車。乘用車平均續(xù)駛里程從150公里現(xiàn)在已經(jīng)提高到300公里以上；純電動商用車的總體技術水平在全球處于領先地位，并且實現(xiàn)了批量出口。
3.在插電式混合動力技術逐步成熟。目前各大汽車廠家都有比較成型的混合動力汽車的構型，基本上攻克了核心技術。
4.燃料電池開始起步。我國在燃料電池路線上選擇的是燃料電池混合動力汽車，包括商用車的燃料電池深度混合動力和轎車的增程式燃料電池汽車。今年將會是燃料電池商用化的元年，其發(fā)展規(guī)模和速度不會像鋰電池電動汽車一樣迅速，而將會是一個長期穩(wěn)步的發(fā)展過程。
二、新能源汽車技術發(fā)展的現(xiàn)狀
1.確定了“三化一體”的發(fā)展方向
在“十三五”新能源汽車科技研發(fā)上，我們制定了新能源汽車技術升級戰(zhàn)略，實現(xiàn)電動化、智能化、輕量化相結合，三個戰(zhàn)略相互關聯(lián)。另一方面，將從基礎科學、共性核心技術、系統(tǒng)集成、集成開發(fā)示范分為四個層次進行全方位的開發(fā)，系統(tǒng)集成仍然是三大動力系統(tǒng)，對于共性核心技術的內涵還將進行進一步的挖掘。從動力電池的角度，進一步強調電池管理；在電機驅動的角度，進一步強調電力電子；在電控的角度，將其轉型為智能化技術，在基礎科學和示范考核方面繼續(xù)推進，實現(xiàn)全創(chuàng)新鏈一體化推進。
2.重視高性價比產(chǎn)品的開發(fā)
未來五年，純電驅動方面的主要目標是提高家用主流轎車的性價比，使其具備技術競爭力。家用主流轎車指的是性價比相對比較高的轎車，也是電動汽車跟傳統(tǒng)汽車競爭最為激烈、難度最大的一個區(qū)域。對于家用主流轎車來說，性價比就是里程成本比，即在提升里程的前提下盡量減少成本的升高。要實現(xiàn)這個目標，我們不僅需要改進電池性能，減少整車電耗，提高整體效率，還需要實現(xiàn)充電設施的便利以及安全管理。
為了實現(xiàn)高性價比，在技術方面，我們下一步的主要技術目標是A級，尤其是A0級的轎車，其電耗降到接近百公里10度電，產(chǎn)業(yè)化后，續(xù)駛里程為300公里左右的車型，能夠和傳統(tǒng)轎車競爭。目前根據(jù)車型和結構不同，相應的續(xù)駛里程也不一樣。比較合理的里程分布是，A00級轎車為200公里，A0級為300公里左右，A級以上為350-400公里，少數(shù)豪華車500公里。
3.加強電池性能的提升
要實現(xiàn)合理的里程的分布，最重要的是要提升電池的性能。目前的電池比能量是180瓦時/公斤，預計到2020年，將提高到300瓦時/公斤，體積比能量達到500—600瓦時/升，這將滿足各類轎車的使用需求。
在300瓦時/公斤比能量電池的研發(fā)中，正極材料是NCA、NCM，負極材料是硅碳，目前正在開發(fā)的過程中。國內已有部分負極材料企業(yè)，如貝特瑞等，已經(jīng)把硅碳材料用在了300瓦時/公斤的電池上。
4.安全管理取得重大進展
我們在高比能量安全性方面也取得了重大進展。以電池的安全性為例，最容易發(fā)生事故的不僅僅是單體熱失控，而是單體熱失控之后的整個系統(tǒng)擴展，如果不加以預防和控制，將造成重大事故。
在這方面我國做的工作處于全球領先地位。無論是串聯(lián)電池熱失控的擴展、測試和建模預測，還是并聯(lián)熱失控的擴展、蔓延，都是我們最早做出來的，并且在此基礎上進行了大型的機理分析。在熱穩(wěn)定性方面，我們通過DSC來研究各種材料的熱穩(wěn)定性，并且通過測試分析找到各種材料的熱穩(wěn)定性的特性，目前已經(jīng)能夠做到在電池設計階段就預測它的熱失控特性。同時，我們也已經(jīng)找到防止熱擴展的技術，避免熱失控的擴展，從而避免事故。
5.降低電池成本仍是研究重點
電池的成本是現(xiàn)在行業(yè)關注的最重要的問題。要降低成本，需要全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力，并在重點環(huán)節(jié)突破。在原材料方面，目前，碳酸鋰的價格出現(xiàn)大幅上漲，達到15—17萬元/噸。行業(yè)專業(yè)人士認為，合理價格應該是3—5萬元/噸。原材料價格的高企是目前電池成本增高的一個最重要的環(huán)節(jié)，除此之外，和電池成本相關的還存在生產(chǎn)制造的良品率和一致性提高以及材料回收和再循環(huán)的問題。以鈷資源為例，這些稀有資源基本上以進口為主，必須要回收利用。在電池成本中，材料成本占了50%，有效減少原材料成本是降低電池成本的重要方面。
在電池總成本方面，新能源汽車對于電池成本的目標要求可以按照燃油車的內燃機動力系統(tǒng)來進行等價計算，即電池系統(tǒng)大概在100美元/千瓦時，可以跟傳統(tǒng)內燃機動力完全等價。目前，全球電池系統(tǒng)每千瓦時平均價格，在2020年大約在1000元人民幣、100美元和100歐元之間。目前我們的目標是2020年達到1000元人民幣/千瓦時，但是國外有可能實現(xiàn)100歐元/千瓦時，要使我們的產(chǎn)品更有競爭力，下一步要努力的方向是實現(xiàn)100美元/千瓦時的價格。
三、新能源汽車技術發(fā)展的趨勢
1. 動力電動化和能源低碳化相結合
對于電動汽車而言，評判其碳排放高低的指標，關鍵在于它使用的電從何而來。電動汽車要做到低碳排放，也必須跟低碳能源相結合，做到近零排放。另一方面，電動汽車和可再生能源結合的重點在于儲能?，F(xiàn)在由于沒有儲能，棄風、棄水、棄光問題非常嚴重。據(jù)統(tǒng)計，2016年的棄風、棄光、棄水量達到1500億瓦時，如果能夠利用起來，可以滿足1億輛電動轎車的用電需求，換算成電池大約是50億千瓦時的電池；如果用功率來算，2倍倍率就是100億千瓦，按照目前中國10幾億千瓦的裝機量來算，將能夠實現(xiàn)十倍的裝機量。習主席說，要推動能源生產(chǎn)與消費的革命，新能源汽車是可以推動能源變革的重要途徑之一。特斯拉已經(jīng)在這方面作出了很好的典范，他們跟太陽能SolarCity合作，已經(jīng)在進行這方面的嘗試。因此，目前雖然有各種各樣的儲能的手段，但是從規(guī)模、成本各方面來看，儲能最終的出路還是要靠鋰離子電池和電動汽車，電動汽車的儲能功能可以說是解決可再生能源間隙性的根本出路。
2.V2G技術前景可觀
為了實現(xiàn)電動汽車的儲能功能，V2G技術的發(fā)展極為必要。V2G技術是以車輛的蓄電功能為基礎，支持智能電網(wǎng)工作的一種應用方式，電網(wǎng)可以給電動汽車充電，電動汽車也可以給電網(wǎng)回饋電。將電動汽車作為電網(wǎng)的儲能裝置，是我們未來的發(fā)展目標。在這方面，比亞迪公司已經(jīng)進行了一些探索，取得了一定的成績，他們的交流快充就具備這個功能。根據(jù)中國汽車工程協(xié)會《節(jié)能與新能源技術路線圖》最新的預測，2020年，我國新能源汽車的產(chǎn)銷量將在200萬輛左右，之后將進入到高速的成長期；到2025年，我國新能源汽車的產(chǎn)銷量大約在800萬輛左右；到2030年，我國新能源汽車的產(chǎn)銷量將達到汽車總銷量40%，大約為1500萬輛，全球新能源汽車產(chǎn)銷量的平均值大約占汽車總銷量的30%，這對于電動汽車的V2G技術而言將有一個很好的發(fā)展前景。
四、我國新能源汽車技術面臨的挑戰(zhàn)與建議
汽車動力電動化幾起幾落、多元探索，不同的行業(yè)有不同的角度和不同的取向。中國的模式是以純電動為基礎平臺，在此基礎上發(fā)展插電式混合動力、燃料電池混合動力，最后突破常規(guī)的混合動力技術和全功率燃料電池技術。中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化率先發(fā)力，得益于鋰離子電池的后來居上、技術進步超出預期，我國的技術路徑得到了全球范圍的跟隨。
2016年是全球純電驅動技術轉型的標志性年份，各個汽車工業(yè)的發(fā)達國家都進入了轉型期，福特、通用、本田、豐田、大眾等各大車企都在進行轉型，開始跟隨我們的路徑，但是采取新的戰(zhàn)略。以歐洲汽車廠商為代表的國際大汽車公司提出到2020年后，新能源汽車實現(xiàn)與燃油車的全方位競爭：車輛續(xù)駛里程500公里、電池容量到100度電、充電時間15分鐘跑500公里、快充功率350千瓦……這將是技術門檻不斷提高的過程，尤其是安全性的挑戰(zhàn)將會全方位的倍增，這是我們中國新能源汽車面臨的新挑戰(zhàn)。
為了應對這個挑戰(zhàn)，我們的建議是：
第一，評估大功率直流快充的安全性技術門檻。要實現(xiàn)350千瓦的充電，電動汽車的電壓將提高到1000V，充電電流為350安，這會對整車電氣安全、電池安全、充電安全、電網(wǎng)安全帶來重大技術挑戰(zhàn)，所以我們要充分考慮中國國情，制定科學合理的充電技術標準。
第二，制定充電技術與基礎設施中長期發(fā)展規(guī)劃。目前我國新能源汽車發(fā)展最大的短板在于充電，即現(xiàn)有的充電設施不能滿足新能源汽車發(fā)展的需求，而新一代的充電技術又在挑戰(zhàn)我們的安全風險，所以我們在這方面必須要進行充分的研究。今年中國電動汽車百人會在技術角度重點研討的就是大功率直流快充以及充電基礎設施的發(fā)展，將通過組織行業(yè)內的專業(yè)人士進行充分的研討，為政府的標準制定和政策發(fā)布提供良好的參考建議。
（本文作者系“十三五”國家重點研發(fā)計劃《新能源汽車》重點專項總體專家組組長歐陽明高）
