新能源汽車已成為全球汽車產業轉型發展的主要方向和促進世界經濟持續增長的重要引擎。發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路,是應對氣候變化、推動綠色發展的戰略舉措。本版今日起開設“新能源汽車”系列科普報道,讓我們一同感受新能源汽車的技術創新和融合發展。
電動化、網聯化、智能化
當前,全球新一輪科技革命和產業變革蓬勃發展,汽車與能源、交通、信息通信等領域有關技術加速融合,電動化、網聯化、智能化成為汽車產業的發展潮流和趨勢。新能源汽車融匯新能源、新材料和互聯網、大數據、人工智能等多種變革性技術,推動汽車從單純交通工具向移動智能終端、儲能單元和數字空間轉變,帶動能源、交通、信息通信基礎設施改造升級,促進能源消費結構優化、交通體系和城市運行智能化水平提升。
近年來,世界主要汽車大國紛紛加強戰略謀劃、強化政策支持,跨國汽車企業加大研發投入、完善產業布局,新能源汽車已成為全球汽車產業轉型發展的主要方向和促進世界經濟持續增長的重要引擎。面對新一輪科技革命和產業變革,加速汽車全面電動化已成為經濟發達國家和汽車強國的戰略選擇。據不完全統計,全球已有17個國家、25個城市宣布或制定了汽車全面電動化的時間表。再從全球宣布脫離燃油車的時間表來看,在接下來的15年時間里,新能源電動汽車將成為主流。
隨著汽車動力來源、生產運行方式、消費使用模式全面變革,新能源汽車產業生態正由零部件、整車研發生產及營銷服務企業之間的“鏈式關系”,逐步演變成汽車、能源、交通、信息通信等多領域多主體參與的“網狀生態”。相互賦能、協同發展成為各類市場主體發展壯大的內在需求,跨行業、跨領域融合創新和更加開放包容的國際合作成為新能源汽車產業發展的時代特征,極大地增強了產業發展動力,激發了市場活力,推動形成互融共生、合作共贏的產業發展新格局。
2020年10月,國務院辦公廳印發《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》(以下簡稱《規劃》)。《規劃》提出,到2025年,純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公里,新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右,高度自動駕駛汽車實現限定區域和特定場景商業化應用。到2035年,純電動汽車成為新銷售車輛的主流,公共領域用車全面電動化,燃料電池汽車實現商業化應用,高度自動駕駛汽車實現規模化應用,有效促進節能減排水平和社會運行效率的提升。
《規劃》要求,2021年起,國家生態文明試驗區、大氣污染防治重點區域的公共領域新增或更新公交、出租、物流配送等車輛中新能源汽車比例不低于80%。
“三縱三橫”
以純電動汽車、插電式混合動力(含增程式)汽車、燃料電池汽車為“三縱”,布局整車技術創新鏈。研發新一代模塊化高性能整車平臺,攻關純電動汽車底盤一體化設計、多能源動力系統集成技術,突破整車智能能量管理控制、輕量化、低摩阻等共性節能技術,提升電池管理、充電連接、結構設計等安全技術水平,提高新能源汽車整車綜合性能。
以動力電池與管理系統、驅動電機與電力電子、網聯化與智能化技術為“三橫”,構建關鍵零部件技術供給體系。開展先進模塊化動力電池與燃料電池系統技術攻關,探索新一代車用電機驅動系統解決方案,加強智能網聯汽車關鍵零部件及系統開發,突破計算和控制基礎平臺技術、氫燃料電池汽車應用支撐技術等瓶頸,提升基礎關鍵技術、先進基礎工藝、基礎核心零部件、關鍵基礎材料等研發能力。
實施電池技術突破行動。開展正負極材料、電解液、隔膜、膜電極等關鍵核心技術研究,加強高強度、輕量化、高安全、低成本、長壽命的動力電池和燃料電池系統短板技術攻關,加快固態動力電池技術研發及產業化。
實施智能網聯技術創新工程。以新能源汽車為智能網聯技術率先應用的載體,支持企業跨界協同,研發復雜環境融合感知、智能網聯決策與控制、信息物理系統架構設計等關鍵技術。
實施新能源汽車基礎技術提升工程。突破車規級芯片、車用操作系統、新型電子電氣架構、高效高密度驅動電機系統等關鍵技術和產品,攻克氫能儲運、加氫站、車載儲氫等氫燃料電池汽車應用支撐技術。
產業融合發展
加強新能源汽車與電網(V2G)能量互動。加強高循環壽命動力電池技術攻關,推動小功率直流化技術應用。鼓勵地方開展V2G示范應用,統籌新能源汽車充放電、電力調度需求,綜合運用峰谷電價、新能源汽車充電優惠等政策,實現新能源汽車與電網能量高效互動,降低新能源汽車用電成本,提高電網調峰調頻、安全應急等響應能力。
促進新能源汽車與可再生能源高效協同。推動新能源汽車與氣象、可再生能源電力預測預報系統信息共享與融合,統籌新能源汽車能源利用與風力發電、光伏發電協同調度,提升可再生能源應用比例。鼓勵“光儲充放”(分布式光伏發電—儲能系統—充放電)多功能綜合一體站建設。支持有條件的地區開展燃料電池汽車商業化示范運行。
發展一體化智慧出行服務。加快建設涵蓋前端信息采集、邊緣分布式計算、云端協同控制的新型智能交通管控系統。加快新能源汽車在分時租賃、城市公交、出租汽車、場地用車等領域的應用,優化公共服務領域新能源汽車使用環境。構建智能綠色物流運輸體系。推動新能源汽車在城市配送、港口作業等領域應用,為新能源貨車通行提供便利。
推進以數據為紐帶的“人—車—路—云”高效協同。基于汽車感知、交通管控、城市管理等信息,構建“人—車—路—云”多層數據融合與計算處理平臺,開展特定場景、區域及道路的示范應用。
【專訪】
圍繞新能源汽車產業發展及相關技術,《亮報》對國網能源研究院電網發展綜合研究所所長韓新陽進行了專訪。
《亮報》:未來要實現新能源汽車高質量發展的關鍵在于哪些方面?新能源汽車產業發展還面臨哪些問題?
韓新陽:支撐未來新能源汽車高質量發展的關鍵之處,體現在新能源汽車技術、充電設施、配套電網、電力結構等方面,具體來說,主要在于拓展應用領域,豐富補電模式,完善基礎設施,加強配套電網,實現充綠色電。
拓展應用領域。新能源汽車的不同技術路線各有優勢,具有不同的應用場景。當前新能源汽車主要應用在私人領域,且以純電動汽車為主,也有部分插電式混合動力電動汽車,氫燃料電池汽車主要應用在大型客車領域。未來燃料電池汽車在長途運輸、重型卡車領域的應用值得期待。
豐富補電模式。當前充電模式是新能源汽車的主流補電模式。由于換電模式具有補電快、對充電樁依賴少、電池好管理、設備利用率高、對電網沖擊小等優點,逐步在重型卡車、出租車領域得到應用,未來將進一步在充電樁建設困難、對補電速度要求高的場景得到推廣應用。
完善基礎設施。大規模新能源汽車快速發展,對充電基礎設施的保障能力提出更高要求。需要利用充電大數據和出行大數據,與城市規劃和電網規劃統籌銜接,優化充電基礎設施規劃布局,提高充電基礎設施供給水平。
加強配套電網。充電基礎設施布局點多面廣,充電負荷與電網高峰負荷疊加明顯,對配套電網容量需求大,配套電網投資很大。需要充分利用現有配電網容量資源,引導充電設施優先向容量充裕的電網節點布局,同時利用有序充電、V2G技術,引導用戶錯峰充電,降低最大充電負荷,減少配套電網容量需求,提高配套電網利用效率。
實現充綠色電。鼓勵充電運營商利用智慧車聯網平臺、電力交易平臺參與新能源發電交易,引導新能源汽車用戶優化充電行為,在新能源大發期間購買綠色電,促進新能源消納,實現綠色出行,助力“碳達峰、碳中和”。
展望未來,新能源汽車產業仍然面臨性價比有待提升、存在續航里程焦慮、電池安全事件時有發生等問題,需要進一步攻關“卡脖子”技術難題,提高車輛、電池等產品質量和性能,提升用戶體驗,提高電池能量密度,增加續航里程,加強電池安全防護技術和標準應用,提升新能源汽車安全性能,不斷提高新能源汽車用戶滿意度和市場競爭力。