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浅析新能源汽车发展与趋势,续航里程和成本是关键

随着全球温室效应,石油燃料告急,新能源产业被推向潮头。在新兴产业上,大家都处于同一起跑线,错过了传统汽车黄金时代的中国,不愿意再与新能源汽车失之交臂。自2015年挤掉美国,跻身全球第一大新能源汽车市场以来,中国已经蝉联4届新能源汽车销量冠军的宝座……

虽然相对传统燃油汽车而言,新能源汽车在工艺方面更简单,但是该领域是新兴领域,尚处于发展的初级阶段。在新能源汽车方面,世界各国都处于同一起跑线,相比早就落后的传统汽车,中国在新能源汽车领域实现弯道超车的可能性更大,这也是中国坚持发展新能源汽车产业的重要原因之一。

一、新能源汽车的定义与分类

新能源汽车的定义

早在2007年11月,国家发改委在颁布的《新能源汽车生产准入管理规则》中就明确给出了新能源汽车的定义。该规则明确规定:新能源汽车(New Energy Vehicles)是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车的分类

新能源汽车的分类非常复杂,本文列举了目前市面上较为主流的车型,按续航里程和运行方式做了分类,大致可分为纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、增程式混合动力汽车(REEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)等等。

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图1 市面上流行的新能源汽车种类及代表车型 制图:国际电子商情

纯电动汽车 BEV

纯电动汽车(Blade Electric Vehicles,BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,它利用蓄电池作为储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。

该类汽车也是当前中国正在大力推广的车型,目前存在的问题有价格较贵,电池续航力不够,充电时间久且充电不方便。不过对于上述问题,业界一直在想办法解决。电池成本占BEV整车成本的大头,目前车企和电池厂正在努力降低成本,预计到2022年电动汽车价格将有望与燃油车价格相当。

混合动力汽车 HEV

混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。混合动力的分类较复杂,大致有三种方式。

一种是根据有无外接充电电源区分,分为插电式混合动力以及非插电式混合动力两种。

另一种是根据结构特点区分,分为并联式混合动力汽车(PHEV)、串联式混合动力汽车(SHEV)和混联式混合动力汽车(PSHEV)。PHEV采用发动机和电机两套动力系统,两者都有变速器,可同时驱动汽车,也可单独驱动汽车。一般以发动机为主,电机为辅;SHEV将发动机与电机串起来,发动机本身并不驱动汽车,而是由发动机发电,供给电机来驱动汽车行驶;PSHEV包含了串联式和并联式的特点,在并联的基础上加入发电机,可实现并联式双动力驱动,还可利用发动机驱动发电机发电。

还有一种是根据混合度的不同分类,分为微型混合动力汽车,代表车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz;轻型混合动力汽车轻混,代表车型是君越eAssist;中型混合动力汽车,代表车型是本田Insight, Accord 和Civic;重型混合动力汽车,代表车型是丰田第三代普锐斯Hybrid。

增程式混合动力 REEV

网络上一些人把增程式混合动力汽车说成是串联式混合动力汽车,但实际上增程式电动汽车是电气化程度更高的一类插电式混合动力汽车,又可以被定义为全电型插电式混合动力汽车。 

增程式混合动力汽车在所有工况下都可以以纯电动模式运行,但混合型PHEV则只能在部分工况以纯电动运行。因而,增程式PHEV的运行模式、驾驶感受、能量来源都更加接近纯电动车。不过,虽然REEV的运行模式与能量来源接近电动车,但它也要用油,并不是纯电动车。

燃料电池汽车 FCEV

燃料电池汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下,在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种,主要区别在于动力电池的工作原理不同。

一般来说,燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能,电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料。

其他新能源汽车

包括压缩天然气、液化石油气、液化天然气和乙醇等作为燃料的汽车。目前,许多国家和地区在这方面的新能源汽车已经有了较大的推广,这也将成为未来世界汽车产业发展的趋势。

二、各国新能源汽车发展目标

主要国家都在积极发展新能源汽车产业,甚至已经宣布停售燃油汽车的时间表。不过,各国的新能源汽车路线并非完全一致。

日本

日本政府在2010年发布了《下一代汽车战略2010》,将下一代汽车定义为“非插电式混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、燃料电池汽车(FCV)、清洁能源汽车(CEV)、清洁柴油汽车(CDV)、压缩天然气汽车(CNGV)”等节能与新能源汽车。

日本的在新能源汽车方面的计划是,以产业竞争为第一目标,最先实现HEV、FCV的产业化。2016年上半年,日本经济产业省发布《EV·PHV路线图》和《氢能/燃料电池战略路线图》,进一步明确了下一代汽车的普及目标:到2020年,下一代汽车将在新车销量中力争达到20%~50%,2030年这一比例达50%~70%。具体各种汽车类型的目标详见表1:

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表1 日本新能源汽车普及目标

美国

美国是全球最大的HEV市场,以技术创新结合新型商业模式,着力推进本国BEV技术。

在奥巴马执政时代,推动新能源汽车的发展是其制定能源政策方面的重要部分,奥巴马政府制订了一系列严格的新能源汽车政策以及汽车燃油标准,并要求政府大量采购节能汽车,对新能源基础设施建设给予资金支持,推动汽车向小型化、低排放、低消耗的方向发展。

但是特朗普上台之后,对新能源汽车的态度并不友好。特朗普政府宣布,美国将停止对电动车在内的新能源汽车的补贴,包括在奥巴马政府期间的补贴政策。对于具体的时间表,特朗普表示在不久的将来都会停止,计划在2020或者2021年。

欧盟

欧盟以二氧化碳排放法规为主驱动力,推动低碳化发展。

2018年12月,欧盟各国政府代表以及欧洲议会就减排方案达成了一致,最终各方妥协定下的减排目标为37.5%。同时,欧盟谈判代表还确定了到2025年使汽车和货车二氧化碳排放量削减15%的临时目标。为了达到低碳化的目标,到2025年,欧盟要求所有在售新车中,15%为电动或插电式混合动力车(低于50克/公里二氧化碳);到2030年,这一比例将达到30%。

中国

中国的新能源汽车走的是纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车并驾齐驱的特色路线,并制定了2019年新能源汽车占比8%,2020年占比10%的目标。据了解,2018年全年,我国共销售了2808万辆汽车,其中新能源汽车有125.6万辆,占比为4.47%。

为此,针对我国新能源汽车实施了一些优惠举措。其中,2018年实施的主要政策有7则:

新能源免征车辆购置税延期:免征新能源汽车车辆购置税的政策延期三年,延期时间是2018年1月1日起至2020年12月31日止。

小排量汽车购置税恢复至10%:2018年1月1日起,1.6L及以下排量的乘用车的购置税优惠政策恢复到10%。

贷款买车首付低至15%:2018年1月1日起,新能源车的最高贷款比例为85%,二手车的贷款比例从50%提高到70%,而传统燃油车的汽车贷款依旧为80%。

所有出厂新车配备反光背心:2018年1月1日起,《机动车运行安全技术条件》标准正式实施,新增了未来所有电动车窗需具备防夹功能、不能随便悬挂于车辆品牌不符合的厂标、新车需配备一件反光背心等标准。

乘用车胎压监测系统强制标准实施:2018年1月1日起,强制性国家标准《乘用车轮胎气压监测系统的性能要求和试验方法》正式实施。车辆应按规定安装本标准规定的 TPMS,对发动机中置且宽高比小于等于 0.9 的乘用车,其新申请型式批准车型自 2020 年 1 月 1 日起开始实施,其已获得型式批准的车型自 2021 年 1 月 1 日起开始实施;对其它 M1类车辆,其新申请型式批准车型自 2019 年 1 月 1 日起开始实施,其已获得型式批准的车型自 2020 年 1 月 1 日起开始实施。

新能源汽车补贴大幅下滑:2018年6月12日起,新能源汽车补贴新政正式实施,要求纯电动乘用车30分钟最高车速≥100km/h,补贴门槛从续航100km提升至150km。电池能量密度方面,105-120Wh/kg的车型按 0.6 倍补贴;120-140Wh/kg的车型按 1 倍补贴;140-160Wh/kg的车型按 1.1 倍补贴;超过160Wh/kg的车型按 1.2 倍补贴。

逐步推行电子车牌:未来在拥堵城市的核心区域,都将使用电子车牌进行检测。电子车牌的全国推广表从2018年起全面铺开,全国将设置100万个监测点。

三、2018年全球新能源汽车发展情况

德勤最新数据显示,全球新能源车销量在2018年首次突破200万台,该数值几乎是2017年的两倍。同时,该机构还预测,在2018年200万辆级别的基础上,2020年全球新能源车销量将达到400万辆,2025年达到1200万辆,2030年达到2100万辆。

在全球新能源汽车销量大涨的同时,2018年全球最受欢迎的新能源品牌也随之出炉,特斯拉和比亚迪分别以年销量245,240和227,152辆的数据脱颖而出,跻身为全球新能源汽车销量最高的两大品牌。其中,特斯拉Model 3在2018年的销量为145,846辆,成为该年最受欢迎的新能源车型之一。

截止发稿日,仍有部分车企尚未公布2018年新能源汽车具体销量数据。不过本文汇整了2018年上半年全球新能源汽车品牌销量排行版数据,有兴趣的读者可以参考。根据榜单可知,全球电动汽车在2018年1-6月累计销量达76万辆,比亚迪、特斯拉、北汽新能源、宝马、日产、大众、荣威、奇瑞新能源的销量列入2018年上半年Top 8。

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表2  2018年全球新能源汽车品牌销量排行榜

四、2018年中国新能源汽车产销情况

4.1中国汽车总销量增长趋势与预测

据中国汽车工业协统计,2018年全年汽车销量为2808万辆,呈现2.8%的下降幅度。中国汽车市场开始进入调整期,业内预计,该状态将持续3年左右。此背景下,国内汽车企业的竞争压力将进一步加大,汽车产业重组步伐也将提速。

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来源:1.EETimes-China, EDN-China, ESM-China, Robotics-China Market Research;2. 国家统计局,http://www.stats.gov.cn/

图2 中国汽车总销量增长与预测

4.2 中国新能源汽车销量增长与预测

在2018年总汽车销量微跌的基础上,中国的新能源汽车销量有出色的成绩。

据中汽协的最新数据显示,2018年我国新能源汽车销量为125.6万辆,比上年同期增长61.7%。

其中,纯电动汽车销量为98.4万辆,比上年同期增长50.9%。;插电式混合动力汽车销量为27.1万辆,比上年同期增长116.8%;燃料电池汽车销量为1527辆。

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图3 2018年中国新能源汽车销量占比%

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来源:1.EETimes-China/EDN-China/ESM-China/Robotics-China Market Research;2. 中国汽车工业协会,http://www.caam.org.cn/

图4 2018年中国纯电动汽车销量增长与预测

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来源:1.EETimes-China/EDN-China/ESM-China/Robotics-China Market Research;2. 中国汽车工业协会,http://www.caam.org.cn/

图5 2018年中国插电式混合动力汽车销量增长与预测

具体到类别来看,2018年纯电动乘用车销量为78.8万辆,比上年同期分别增长68.4%;插电式混合动力乘用车销量为26.5万辆,同期增长139.6%。纯电动商用车销量为19.6万辆,同期增长6.3%;插电式混合动力商用车销量为0.6万辆,同期下降58%。

同时,中汽协也指出,受宏观经济增速回落影响,短期内国内汽车市场仍面临较大的压力。目前我国新能源汽车产业仍处于普及期,仍有较大的增长空间。

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来源:1.EETimes-China/EDN-China/ESM-China/Robotics-China Market Research;2. 中国汽车工业协会,http://www.caam.org.cn/

图 6 中国新能源汽车销量增长与预测

中国新能源汽车销量增长已经度过2013-2015年的井喷阶段,并逐步回归理性,但是在未来2-3年里,仍将保持20%~30%的同比增长率。值得注意的是2020年,中国新能源汽车补贴政策将全面退出,汽车股比限制也将进一步开放,届时国产品牌汽车和外资品牌汽车将迎来最激烈的竞争。

在此背景下,新能源汽车的渗透率也将达到7.28%,再根据图2中国汽车总销量增长与预测和图6中国新能源汽车销量增长与预测可知未来2-3年内我国的新能源汽车渗透率。

4.3中国新能源汽车渗透率走势与预测(%)

2018年中国汽车市场开始进入微增长阶段,该年的汽车总销量为2808万辆,新能源汽车销量为125.6万辆,渗透率达到4.47%,比2017年提高了1.78个百分点。当前该新能源汽车渗透率增长趋势有望在2020年达到7.28%,随着新能源汽车进一步普及,未来该数值将有更突出的表现。

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来源:1.EETimes-China/EDN-China/ESM-China/Robotics-China Market Research;2. 中国汽车工业协会,http://www.caam.org.cn/

图 7 中国新能源汽车渗透率走势与预测(%)

五、中国新能源汽车发展的趋势

总的来说,汽车电动化、智能化、网联化的发展趋势已经明确,未来汽车的发展都应该围绕这三方面来进行。当前,动力电池是新能源汽车最受关注的核心部件,围绕该部件,如何提升配套电池的能量密度,如何提升续驶里程,降低成本都是车企最关注的焦点。

在技术方面,新能源汽车将呈现轻量化、低碳化、智能化等趋势。

轻量化仍是围绕续航里程来出发。研究发现,汽车重量的减轻将促使续航里程的增加。比如:纯电动汽车整车重量若降低10kg,续驶里程则可增加2.5km。因此,汽车车身材料的选择十分关键,新能源汽车车身轻量化材料主要有高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维等。

一般我们认为新能源汽车更环保,主要是因为其采用可再生能源。但不同新能源车型从研发、生产、使用到报废回收的全生命周期的碳排放存在较大差异,甚至有些新能源汽车在全生命周期的碳排放高于燃油车。引入可再生能源,真正实现生物周期的低排放和零排放,积极推动新能源汽车和可再生能源的融合,是中国新能源汽车产业的发展方向。

到2020年,我国智能汽车市场规模接近600亿元。有机构表示,在政策扶持和汽车技术突破的推动下,自动驾驶产业化步伐将提速,并催生包括硬件终端、传感器、运营服务在内的车联网市场,潜在规模达千亿元级别。

另外,值得注意的是,动力电池技术的提升也是趋势之一,近年来,动力电池关键材料国产化进程加快。电池原材料价格整体呈现下降趋势,企业开始生产大容量单体电芯等等这些都是值得关注的趋势之一。

六、中国新能源汽车存在的问题

虽然有政策的支持,有企业的努力,有市场的包容,但是中国新能源汽车核心技术瓶颈、配套设施不完善、后补贴时代竞争力不足等问题凸显。

通俗来说,当前我国新能源汽车还面临着里程、安全、充电、价格方面的焦距和忧虑。

从新能源车企而言,有更加严苛的排放标准,降耗减碳和转型发展等要求;在技术方面,目前纯电动汽车存在着很多短板,并需要继续探索新的方向和策略;在基础研究和设施方面,其建设还不够充分,建设运营服务的体系还需更完善;在标准法规方面,要加快制定相应法规和标准,使之适用于创新发展;另外,还需要更多的科技创新、转型升级、政策制度和国际合作。

同时我们也应当思考,当前的新能源汽车是否又真正的清洁呢?除了前面说的全生产周期之外。我们也应该注意,我国的火力发电占到全部发电量的70%以上。由煤变成电的过程,仍有大量的废气排出。只有可再生能源,比如:水电,太阳能,风能,地热能,潮汐能等等技术充分利用起来,尽量降低火力发电的比例,才能迎来真正的环保。

本文为《国际电子商情》2019年3月刊杂志文章。

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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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