“双碳”目标下我国新能源汽车产业面临的挑战及对策_陈静纯.pdf

AUTO TIME 119 NEW ENERGY AUTOMOBILE|新能源汽车 时代汽车 1“双碳”目标下发展新能源汽车的必然性2020 年 9 月，中国在第 75 届联合国大会上发言，明确提出 2030 年“碳达峰”与2060 年“碳中和”目标，即中国二氧化碳排放量争取在 2030 年之前达到顶峰值，并要力争在2060年之前实现碳中和这一目标。2021 年 10 月，关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见正式发布。据公安部数据，2020 年全国机动车保有量达 3.72 亿辆，其中汽车 2.81 亿辆，预计到 2030 年汽车保有量达 3.8 亿辆，汽车整体使用能量和碳排放还将增长50%以上。随着我国汽车保有量的不断提升，汽车行业碳减排是实现双碳目标的重要手段，发展新能源汽车是实现汽车双碳目标的必由之路。2020 年 10 月，中国汽车工程学会指出，我国汽车产业将于 2028 年提前实现“碳达峰”目标。在新一代科技革命大背景下，以光伏、风电为主要代表的清洁能源将逐步取代传统能源，电网、电化学储能产业将快速发展。2新能源汽车发展趋势和特点2.1新能源汽车发展趋势截止 2021 年底，我国新能源汽车保有量为 784 万辆，同比增速 59.34%，其中，纯电动车占新能源汽车总量的 81.63%，达到 640 万辆。2022 年 9 月 23 日，中国新能源汽车发展高层论坛在武汉召开，会上指出，十年来，我国新能源汽车技术不断进步，产销量一直保持超高速增长。2021 年中国新能源汽车销量同比增长 160%，市场渗透率达到 13.4%；2022 年 1-8 月，新能源汽车产销同比增长超 100%，市场渗透率达到22.9%。新能源汽车已经正在从市场培育期迈进市场化的发展阶段，正在从政策和市场双驱动转向市场驱动为主的新的发展阶段。2.2新能源汽车发展的特点新能源汽车发展呈现几个特点：1、汽车产业发生一场颠覆性的科技变革，是电动化、数字化、网联化、智能化、共享化的高度融合。新能源汽车正从典型的机械产品转化为机械产品基础上的电力电子产品、互联网产品、电子信息高科技的数字产品。“电动化、网联化、智能化”成为主流发展趋势。2、新能源汽车竞争的背后实质是矿产、电池、芯片等原材料和智能化的竞争，变革中涌现出一批有竞争力的供应链企业，中国企业正积极参与全球供应链布局。3、受地区经济发展水平和限行限购补贴政策的影响，一线“双碳”目标下我国新能源汽车产业面临的挑战及对策陈静纯南海救助局广东省汕头市515041摘 要：“双碳”目标下，我国新能源汽车产业发展趋势迅猛。在新一代科技革命的大背景下，本文阐述了新能源汽车发展的必然性，分析了新能源汽车行业发展趋势和特点，针对新能源汽车在芯片和动力电池供应、充电、售后服务等方面面临的挑战，提出新能源汽车要通过加大技术研发，做好配套建设，完善行业规范，实现“双碳”目标。关键词：双碳新能源汽车芯片电池Challenges and Countermeasures for Chinas New Energy Vehicle Industry under the Dual Carbon GoalChen JingchunAbstract：Under the goal of dual carbon,the development trend of Chinas new energy vehicle industry is rapid.In the context of the new generation of scientifi c and technological revolution,this paper expounds the inevitability of the development of new energy vehicles,analyzes the development trend and characteristics of the new energy automobile industry,and proposes that new energy vehicles should increase technology research and development,do a good job in supporting construction,improve industry norms,and achieve the goal of dual carbon by increasing technology research and development,doing a good job in supporting construction,improving industry norms,and achieving the goal of dual carbon.Key words：double carbon,new energy vehicles,chips,batteries120 AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE|新能源汽车城市接入量远远高于其他城市。综上所述，在以市场为主的新发展阶段下，近年来新能源汽车迎来了快速发展的窗口期，各企业在原料供应链、核心技术等变革中重新洗牌。销量市场以中国南方气候相对温暖的一线城市为主，其他城市也呈现快速增长趋势。3新能源汽车面临的挑战3.1动力电池和芯片仍是重要制约因素电动车时代，从上游应用端看，动力电池、原材料、芯片、操作系统、燃料电池、光电材料等依然制约新能源汽车的快速发展。新能源汽车供应链的制约因素有以下三点：1、新冠疫情爆发，工厂停厂，生产力大幅下降。2、制作芯片的原材料价格像硅、树脂迎来大涨，电池原材料像碳酸锂价格一年时间暴涨 10 倍。3、我国汽车芯片仍处于起步阶段，研发程度不深，设备与人才储备不足，与国际领先水平尚有差距。目前我国汽车芯片自给率不足 10%。芯片的短缺对汽车产能影响非常巨大。截至 2022 年 9 月，广汽集团因疫情和芯片短缺造成的产能损失超过 17 万辆。2022 年博世集团每个月因芯片短缺造成的产能损失都有 30 万辆。3.2低温下电池性能下降从 动 力 蓄 电 池 历 年 装 机 量 来 看，自2018 年以来，三元锂电池一直作为市场主流电池，磷酸铁锂电池呈现回归趋势。低温会影响纯电动汽车的续航里程。因为在低温下，电动汽车使用的锂蓄电池中化学物质的活性会降低，导致锂电池的容量和电压降低，而且低温状态下开暖风也会增加电池的耗电量，从而降低车辆续航里程。根据国内外近10 年累计 53 款新能源汽车低温衰减数据显示，六成以上的新能源汽车在低温环境下续航折损率已超过三成。这在很大程度上决定了我国在新能源汽车应用领域出现“南热北冷”的局面。3.3充电基础设施仍未完善截至 2021 年底，我国新能源汽车保有量已经达到 784 万辆，但是我国充电基础设施保有量仅为 261.7 万台，车桩比超过 3:1，比例趋于合理。但是，部分私人充电桩车主面临车位不足或充电电力负荷不足的问题，导致我国私人充电桩的安装率偏低；公共充电桩仍面临着充电时长过长、充电桩故障率高、车位被占用、布局不合理等问题，影响了消费者的充电体验。3.4维修技术发生大变革随着我国新能源汽车的不断普及，以及智能辅助驾驶、无人驾驶技术的推广应用，传统机械维修的需求不断减少，“三电系统”的修理日趋成为重点，与智能辅助驾驶系统相配套的传感器、雷达、摄相头的维修和更换需求将日益增加，取代传统的燃油汽车更换机油、火花塞等机械原件。车辆维修从传统的机械维修转变为通过网络远程诊断。据统计，特斯拉约 90%的车辆故障可以通过远程 OTC 软件进行预诊断，车载系统或内部控制器的固件升级。4进一步发展新能源汽车的对策4.1加大技术研发，掌握核心技术伴随着汽车电动化、网联化、智能化的发展，软件功能不断升级，新能源汽车芯片计算力直接影响到汽车的智能化功能，例如：安全运行、智能驾驶等功能。1、国 产 芯 片 替 代 方 案 正 在 崛 起。2022 年，MobileyeQ5、高通骁龙、英伟达 Orin 等都选择在中国首发。相关行业统计显示，地平线的征程芯片也正在成为自主品牌域控制器的主流选择，1-6 月份地平线的出货量排名第二，仅次于特斯拉。中国市场已经成为全球智能芯片的角斗场。2、2022 年以来，各汽车企业陆续开始投资芯片企业。芯片涉及到自动驾驶芯片、智能座舱芯片等多个领域，积极推动“联合造芯”的战略布局，才能加快车规级芯片关键技术的攻关与产业化。国产芯片企业的崛起，正逐步减少对进口芯片的依赖。4.2提高电池性能，降低电池成本4.2.1降低电池成本是关键。新能源汽车最主要的功能指标是三电系统和动力电池。2022 年，以普通品牌的新能源汽车电池 1200-1500 元/Kwh 的换电成本（包含材料费、运费、更换工时费等）来估算,按460 公里的电池是 58 度，电池成本是 6.9-8.7 万，售价在 18 万左右。电池与售价占比38-48%，降低电池成本是降低汽车售价关键。随着新能源电池技术的发展和电池量产，电池的生产成本会逐步下降。4.2.2解决电池性能下降是瓶颈。通过网友的实车体验，新能源汽车在低温和高速行驶下电池性能明显下降。网友实测从电车充满电到车辆无法行驶的状态，时速在 60-70 公里约能达到续航里程 90%左右，时速在 120 公里的高速只能达到续航里程的 70%左右。里程焦虑直接影响到消费者购买意愿，在实际行驶中，还要考虑市区塞车、空调、导航还会削减续航里程。根据2022-2028 年中国三元电池行业发展战略研究及投资规划分析报告指出，高镍化、单晶化成为三元锂电池的发展趋势愈加明显。三元锂电池是指以锰酸镍钴或铝酸镍钴为正极材料的锂电池。三元锂电池因体积更小、容量密度更高、耐低温等优点，被广泛应用于新能源汽车。镍的作用是提高电池能量密度和延长续航里程，钴的作用是提高电池的稳定性和导电率，从而改善电池的充/放电性能。此外，单晶化也成为行业重要趋势之一，相较于多晶型三元正极材料，单晶型三元正极材料内部没有晶界，可有效的减少颗粒破碎等问题，还具备机械强度高，高压实密度下不容易破碎，一次颗粒大，减少副反应的发生等优势。要加大力度制定电池生产行业规范，加大对电池生产企业科研政策支持，在产品的设计能力、工艺性能、生产管理上争取更大的提高。4.2.3用车习惯直接影响电池寿命。首先，影响新能源电池的使用寿命有两大主要因素，充电循环次数及时间。以主流的续航400 公里车型为例，单次充电可行驶 400 公里，按照至少 1000 次循环，则理论可用寿命为 40 万公里。通常锂电池只要保养得当，使用10年没有问题。其次，充放电平均功率、AUTO TIME 121 NEW ENERGY AUTOMOBILE|新能源汽车 时代汽车 储存及工作温度、充放电深度等是影响电池寿命的次要因素。相对来说，快充会比慢充更加速电池的衰减；电池储存及工作温度在0 度以下和 40 度以上，会加速电池老化和容易衰减；锂电池在续航里程 30%-70%左右开始充电，更有利于延长电池寿命。4.3合理规划布局，解决充电问题4.3.1合理规划充电桩和换电站，提高充换电服务体验。近年来，随着新能源汽车的普及，充电桩和交换电中心配备的比例大幅提升。中规院数据显示，2021 年广州市中心城区公共充电桩密度为 34.4 个/平方公里，位居全国城市前三。除了充电站之外，广州市也在推动换电模式的推广。2022 年将在广州设立 220 座超级充换电中心，实现3km 半径覆盖；2025 年将扩充至 1000 座，实现 1.5km 半径覆盖，将广州率先打造成为全球首个“超充之都”。2022 年 8 月 25 日，深圳市发改委发布关于公开征求深圳市新能源汽车充换电设施管理办法（征求意见稿），通告中提出，各类建筑物配建停车场（库）及社会公共停车场小汽车停车位的充电桩配置比例不应低于 30%，100%预留充电桩建设安装条件。不难看出，一线城市在加快充换电设施的建设方面，从前期规划设计到后期建设都走在前列。4.3.2发展无线充电技术，提供更灵活的充电方式。无线充电主要有磁感应和磁共振两种方式。近年来，随着新能源汽车产业的蓬勃发展，无线充电技术日渐提升，一款无线充电系统正在研究测试，能够给高功率（50-75kw）和低功率（7-22kw）的多款电动汽车进行充电，该系统设置了“双功率”模式。2022 年，沃尔沃汽车官方表示，他们正在测试无线充电技术，按照最大充电功率可达 40kW，以测试车载电池容量为69kWh 计算，将空电池充满 100%大概需要100 分钟左右。未来，将实现停车到指定的停车位，就能自动完成充电。无线充电技术不仅能兼容不同功率车辆的充电需求，为不同车型汽车提供充电服务，而且能最大限度地发挥充电桩的利用率，避免人和车或者充电桩触碰的安全风险，规避雨天漏电隐患。4.4完善维修体制，提高售后服务水平4.4.1健全售后政策标准体系，不断完善服务细则。通过技术研发和售后案例的积累，企业要不断总结“三电系统”等关键部件的故障模式及类型，制定新能源汽车动力蓄电池维修技术标准，制定衰减维护和置换条件，不断完善保修、更换等细则，给消费者带好更好的用车体验。4.4.2加大维修人员人才储备，提高维修技术。高校要加大汽车维修专业人才的培养，并与车企强强联合，培养更多的集电动化、智能化、网联化专业技能人才，更好地适应电动汽车维修的需求。4.4.3提高智能诊断技术，提高维修装备的集成化。发展智能化故障诊断技术，提高诊断的准确性，是新能源汽车维修的有效途径。新能源汽车电气构造复杂性使汽车维护使用的绝缘工具、专用设备和工具种类众多。随着智能设备向集成化、自动化方向发展，将在维修领域整合各类检测、维护工具及设备，提高维修的效率和便携性。5结语近年来，“双碳”目标的提出，汽车行业正经历一场颠覆性的科技革命，表面上看是芯片、电池的竞争，充电技术、维修模式的革新，实质上是原材料的资源全球供应链的竞争，是电气化、智能化、网联化多个行业的技术融合的竞争。2022 年以来，车企出台了价格优惠政策，政府通过规范立法、税收减免、消费补贴等政策引导，消费者在权衡购买新能源汽车的利弊下做出消费决策。总体上来说，为降低碳排放，实现“双碳”目标，在探索的新能源的道路上企业、政府、消费者都在做出努力，各方都在这场汽车科技革命中不断求索。参考文献：1 王震波,梁兆文.中国新能源汽车大数据研究报告（2021）M.北京:机械工业出版社,2021.2 赵征.双碳目标下我国新能源汽车发展现状及挑战研究 J.商业经济,2022(8):46-52.3 冯浩，熊兆钦.“双碳”背景下新能源汽车产业机遇及发展战略思考 J.决策与信息,2022(5):68-76.4 华光辉，夏俊荣，廖家齐，王会超，周磊，刘瑜俊.新能源汽车充换电及车网启动 J.现代电力,2022(38):1-9.5许书军，杨小娟，刘富佳，陈潮洲，赵志伟.新能源汽车售后行业发展及维修技术趋势分析 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