新能源汽車未來十五年如何“跑”

未來15年是新能源汽車發(fā)展壯大的關(guān)鍵階段。田瑞穎攝

編者按

日前，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》，為該產(chǎn)業(yè)未來15年的發(fā)展謀劃更為清晰的路徑。在戰(zhàn)略大方向的指引下，新能源汽車該如何選擇技術(shù)路線，并應(yīng)對大量退役的動(dòng)力電池?針對這些關(guān)鍵問題，本版展開深入探討。

“金九銀十”期間，新能源車零售翻倍，回暖態(tài)勢明顯。在這場國際“洗牌”競爭中，如何讓中國新能源汽車在智能新賽道上更好地“馳騁”，國家已明確定調(diào)。

近日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》(以下簡稱《規(guī)劃》)?！兑?guī)劃》提出，要堅(jiān)持電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化發(fā)展方向，以融合創(chuàng)新為重點(diǎn)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，推動(dòng)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。力爭經(jīng)過15年的持續(xù)努力，我國新能源汽車核心技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，質(zhì)量品牌具備較強(qiáng)國際競爭力。

不過，在近日召開的國務(wù)院政策例行吹風(fēng)會(huì)上，工業(yè)和信息化部副部長辛國斌坦言，雖然我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)取得了積極成效，但仍然存在關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后、服務(wù)模式有待創(chuàng)新完善、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不健全等突出問題。

未來15年，中國新能源車該如何“跑”?《中國科學(xué)報(bào)》就此采訪了多位專家。

核心技術(shù)“劈波斬浪”

“過去15年，是新能源汽車經(jīng)歷從無到有的階段;未來15年，則是新能源汽車發(fā)展壯大的關(guān)鍵階段。”中國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說。

就純電動(dòng)汽車而言，電池系統(tǒng)是其性能的關(guān)鍵。作為《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》主要參與修訂者之一，黃學(xué)杰強(qiáng)調(diào)，“電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。提升能量密度和安全可靠性，以及進(jìn)一步降低成本，是動(dòng)力電池技術(shù)的主要發(fā)展方向。”

黃學(xué)杰表示，近年來，我國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，形成了全球最完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在生產(chǎn)制造技術(shù)及裝備方面也有了長足的進(jìn)步，但在模擬分析優(yōu)化、數(shù)字化模型設(shè)計(jì)、大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)制造裝備、制造過程中的在線檢測技術(shù)，以及生產(chǎn)制造全過程管理等方面還有差距，材料技術(shù)的創(chuàng)新還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

“材料是基礎(chǔ)，自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)、工藝裝備和質(zhì)量控制水平是生產(chǎn)高品質(zhì)、高水平動(dòng)力電池產(chǎn)品的重要保證。”黃學(xué)杰強(qiáng)調(diào)說。

《規(guī)劃》還指出，要有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)，提高氫燃料制儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性，推進(jìn)加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。到2035年，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車商業(yè)化應(yīng)用、氫燃料供給體系建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)的發(fā)展目標(biāo)。

中國工程院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員衣寶廉告訴《中國科學(xué)報(bào)》，“為達(dá)到我國2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，必須逐步過渡到以可再生能源為主的能源結(jié)構(gòu)。要大力發(fā)展儲(chǔ)能特別是氫儲(chǔ)能，以減輕電網(wǎng)壓力，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。氫能的發(fā)展同時(shí)會(huì)促進(jìn)燃料電池，特別是燃料電池車的快速增長。”

“發(fā)展燃料電池首先要建立關(guān)鍵材料與部件自主產(chǎn)業(yè)鏈。”衣寶廉指出，雖然國內(nèi)優(yōu)秀科研成果很多，但很少對成果進(jìn)行放大工藝研究，研制的樣品也很少在電堆中應(yīng)用和裝車運(yùn)行。因此，要建立產(chǎn)品開發(fā)聯(lián)盟，由批量生產(chǎn)單位、電堆等單位共同開發(fā)、考核。只有通過裝車運(yùn)行的材料才是可信的，才能替代進(jìn)口提高市場占有率。

在衣寶廉看來，電堆的組裝工藝是決定電堆一致性的關(guān)鍵，要?jiǎng)?chuàng)新性地改進(jìn)電堆組裝工藝，大幅度提高電堆內(nèi)單節(jié)電池的一致性。此外，還要制定關(guān)鍵材料與部件的國家標(biāo)準(zhǔn)，成立第三方檢測機(jī)構(gòu)，對關(guān)鍵材料與部件、電堆、電池系統(tǒng)和整車進(jìn)行檢測和驗(yàn)證，確保結(jié)果可信、可靠。

“動(dòng)力電池核心技術(shù)的突破，一要做好關(guān)鍵材料和電池技術(shù)的迭代研發(fā)，系統(tǒng)謀劃，穩(wěn)扎穩(wěn)打;二要支持電池技術(shù)的多元化發(fā)展，讓市場做出選擇。”黃學(xué)杰表示。

智能網(wǎng)聯(lián)“交融與共”

《規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化發(fā)展方向。順應(yīng)這一發(fā)展潮流和趨勢，新能源汽車融匯新能源、新材料和人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等變革性技術(shù)，逐漸從交通工具向移動(dòng)智能終端、儲(chǔ)能單元和數(shù)字空間轉(zhuǎn)變。

國家智能交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長關(guān)積珍對《中國科學(xué)報(bào)》表示，“網(wǎng)聯(lián)化、協(xié)同化、智能化、電動(dòng)化是交通系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，基礎(chǔ)設(shè)施和載運(yùn)工具都在圍繞這個(gè)趨勢發(fā)展，其中載運(yùn)工具電動(dòng)化更要順應(yīng)這一趨勢。”

對此，關(guān)積珍認(rèn)為，可以從五個(gè)方面來推動(dòng)。一是圍繞交通系統(tǒng)總體發(fā)展目標(biāo)和未來智能出行服務(wù)、高效運(yùn)營與智能化管控、智能車路協(xié)同系統(tǒng)建設(shè)等具體目標(biāo)有序推進(jìn)。

二是強(qiáng)化交通系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)。除傳統(tǒng)的綜合交通規(guī)劃等頂層設(shè)計(jì)外，還要根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢和要求，統(tǒng)籌規(guī)劃載運(yùn)工具、基礎(chǔ)設(shè)施、能源供給。

三是進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)體系和相關(guān)政策。電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化和智能化互融協(xié)同發(fā)展，會(huì)形成許多新的交叉技術(shù)領(lǐng)域、應(yīng)用服務(wù)類型和商業(yè)模式，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系和政策不能覆蓋、適應(yīng)，甚至具有很大的局限性。

四是跨界融合，協(xié)同創(chuàng)新，促進(jìn)發(fā)展。要多部門協(xié)作推動(dòng)技術(shù)開發(fā)、創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化，鼓勵(lì)和推動(dòng)跨界融合的協(xié)同創(chuàng)新模式。

五是推進(jìn)智能交通系統(tǒng)建設(shè)。推動(dòng)載運(yùn)工具智能化、基礎(chǔ)設(shè)施智能化、智能車路協(xié)同系統(tǒng)、智能出行服務(wù)、智能物流、智能化運(yùn)營與智能化管控等環(huán)節(jié)的發(fā)展。

對于電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化的互融協(xié)同發(fā)展，北京交通大學(xué)軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授徐猛認(rèn)為，“首先要在各自行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃中相互借鑒、補(bǔ)充和影響。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的頂層發(fā)展規(guī)劃中已將三者很好地考慮在內(nèi)，但是從網(wǎng)聯(lián)化、智能化產(chǎn)業(yè)頂層發(fā)展規(guī)劃的角度來看，三者的融合是不足的，例如智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展規(guī)劃中對于電動(dòng)化的‘交叉互引’是有限的。”

其次，徐猛強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破。鼓勵(lì)車用操作系統(tǒng)、動(dòng)力電池、換電模式等方面的開發(fā)創(chuàng)新，支持新能源汽車與能源、信息通信、交通出行等產(chǎn)業(yè)的深度融合。此外，在實(shí)際應(yīng)用中要繼續(xù)加大對公共服務(wù)領(lǐng)域使用新能源汽車的政策支持，并逐步提高公共服務(wù)領(lǐng)域的信息化水平。

“電動(dòng)化與智能網(wǎng)聯(lián)化是相互促進(jìn)的，電動(dòng)平臺(tái)是智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的最佳載體，未來汽車不僅是交通工具，更具有智能空間的功能，智能駕駛水平也將越來越高。”黃學(xué)杰認(rèn)為。

配套基建“相得益彰”

《規(guī)劃》指出要完善基礎(chǔ)設(shè)施體系，大力推動(dòng)充換電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，協(xié)調(diào)推動(dòng)智能路網(wǎng)設(shè)施建設(shè)，有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)。

對此，關(guān)積珍表示，一方面要加強(qiáng)與新能源汽車使用直接相關(guān)的配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，核心是加強(qiáng)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。這不僅是涉及電力、停車、城市公共服務(wù)等方面復(fù)雜的系統(tǒng)工程，還涉及國家、地方政策的一致性和配套體系。“歷經(jīng)多年，雖然形成了一定的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，但還面臨艱巨的挑戰(zhàn)。”

另一方面，要從交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方面體現(xiàn)新能源汽車發(fā)展的要求，“供給側(cè)”要有前瞻性。在發(fā)展智慧道路的同時(shí)，也要發(fā)展信息、能源、安全一體化的新型基礎(chǔ)設(shè)施。

除此之外，關(guān)積珍表示，新能源汽車的發(fā)展路線圖要更加清晰和明確。基礎(chǔ)設(shè)施和能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)投入大、周期長，面向新能源汽車發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，要與新能源汽車發(fā)展的技術(shù)路線相吻合。

而對于氫燃料供給體系的建設(shè)，衣寶廉建議，可以利用西南水電、西北和東北的風(fēng)電與太陽能發(fā)電，電解水制氫，將氫送入附近天然氣管網(wǎng)，為燃料電池車提供廉價(jià)的氫源。此外，還可以發(fā)展沿海地區(qū)海上風(fēng)電，電解水制氫，用輸氫管線將純氫送至加氫站供給燃料電池車。同時(shí)，制氫的液化工廠也可以用列管車將氫氣送至加氫站。

跨行業(yè)、跨領(lǐng)域融合創(chuàng)新和更加開放包容的國際合作是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)代特征。對此，徐猛指出，政府機(jī)構(gòu)要鼓勵(lì)引導(dǎo)汽車市場開放、合作，促進(jìn)汽車流通全鏈條協(xié)同發(fā)展，在與國際市場深度融合中共贏;新能源企業(yè)應(yīng)注重掌握核心技術(shù)，在國內(nèi)外行業(yè)標(biāo)桿的引領(lǐng)下，堅(jiān)持自主創(chuàng)新、加強(qiáng)品牌意識(shí);高校、科研機(jī)構(gòu)應(yīng)通過國際合作共推新興的前沿跨領(lǐng)域研究，增強(qiáng)我國新能源科技創(chuàng)新能力。

為推動(dòng)新能源汽車高質(zhì)量發(fā)展，徐猛還強(qiáng)調(diào)，“政府要鼓勵(lì)企業(yè)承擔(dān)一定的節(jié)能減排社會(huì)責(zé)任和行業(yè)發(fā)展責(zé)任，自主調(diào)整企業(yè)戰(zhàn)略布局，完善并評估新能源汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼政策，促進(jìn)汽車消費(fèi)觀念的改變。”