氣候變化、能源和環境問題是人類社會共同面對的長期問題。隨著美國表示回歸COP15(《聯合國氣候變化框架公約》締約方第15次會議)和以中國、印度為代表的新興國家被納入到其中,以及主要國家積極實施能源和環境保護戰略,全球進入了真正解決人類社會共同問題的時代。交通運輸領域的溫室氣體排放、能源消耗和尾氣排放三大問題是否有效解決直接影響人類共同問題能夠有效解決,為此,全球主要國家政府、組織、汽車生產商、能源供應商、風險投資企業共同行動起來,推動全球汽車工業產業結構升級和動力系統電動化戰略轉型,促進具有多層次結構的電動汽車社會基礎產業形成和相應的政策、組織保障體系建設,助推可持續發展電動汽車社會的形成。
作為世界能源消耗大國和環境保護重要力量,中國積極實施電動汽車科技戰略,促進汽車工業產業結構升級和動力系統電動化轉型,培育和發展電動汽車社會,并取得了一定效果,但仍然面臨著政策環境亟需完善、工業基礎薄弱、國際競爭力弱、開放協同創新環境差、知識產權保護和標準化意識低、個別關鍵技術有待加強、車輛成本高、商業模式探索不充分等問題。本報告在簡要分析國外電動汽車社會發展現狀和階段特點基礎上,著重總結我國電動汽車社會的發展歷程,構成我國電動汽車社會的基礎產業結構特點,電動汽車社會建設所需的政策、標準、組織保障體系發展現狀,并結合新能源汽車戰略性新興產業培育和發展,提出完善我國電動汽車社會發展的建議。
一、 實現電動汽車社會的必要性
降低交通領域溫室氣體排放是解決全球氣候變化重要手段,是建設可持續發展電動汽車社會前提條件。世界主要國家政府、組織都制定了嚴格的汽車尾氣排放標準,旨在減少交通領域對全球氣候和環境造成的影響。以歐盟為例,溫室氣體排放問題是歐盟研究制定交通領域車用能源戰略重要因素,為達到2050年將溫室氣體排放量減少80%目標,歐盟對各大溫室氣體源頭進行任務分解,交通領域作為溫室氣體排放重要源頭之一,其減排目標是到2050年,與當前排放水平相比,二氧化碳排放量減少95%以上。因此,歐盟規定2015年之后新車的平均碳排放量需降至130g/km,并力爭到2020年降低至95g/km。為實現該標準,全球汽車生產商積極探索不同技術方案降低車輛碳排放,如柴油汽車/生物燃料汽車開發與應用(以歐洲柴油車和巴西生物燃料汽車的規模應用為代表)、傳統汽車技術進步(如汽油缸內直噴技術、機械+廢氣渦輪增壓復合技術、均值壓燃、雙離合器技術、加強起動機實現快速起停技術等)、汽車動力系統電動化轉型。
此外,美國洛杉磯光化學煙霧、世界石油危機、中東局勢動亂、北京陰霾天氣等一些事件對注重環境保護、保證國家石油安全提出了迫切要求,推動了世界范圍內汽車技術進步,加速電動汽車社會建設。
柴油車和替代燃料汽車的規模應用、先進汽車技術的開發應用一定程度上能夠減少車輛碳排放,但從長遠角度無法完全滿足未來低碳交通需求。未來很長一段時間內,我國公路交通將采用傳統車輛、替代燃料汽車和新能源汽車并行發展,并最終發展為低碳甚至無碳公路交通方式,加上人類環保意識的提升、健全的政策法規和技術標準體系、充分的知識產權保護等,共同構成我國電動汽車社會主體。
二、 電動汽車社會的基礎產業
邁向電動汽車社會的過程是重組傳統汽車產業、開展新事業的歷史機遇,需要傳統汽車生產和銷售企業、電機產商、電子產商、材料產商、能源企業、IT企業等共同努力,需要國際組織、國家及地方政府共同推動。在這種彼此相互發展趨勢中,由整車企業主導、零部件企業附屬的傳統垂直整合型汽車產業結構和產業價值鏈將被拋棄,取而代之是電動汽車制造商和為電動汽車社會服務的基礎產業,以及相應的水平分工式電動汽車產業價值鏈。在該新興電動汽車產業價值鏈中,整車制造商仍然擁有策劃、營銷過程中產生的附加價值,而研發、生產過程中產生的附加價值將由整車制造商和其它公司共同擁有,如AC Propulsion、Edrive、SFCV等。
在構建電動汽車社會過程中,四層次產業結構是國外電動汽車社會基礎產業的典型特征。按由下到上的順序,第一層是包括發電站、輸電網、充/換點站、充電樁等在內的基礎設施;第二層是應用主體,包括從電網接受電力并實際發揮功能的產品或者向電網傳輸電力的產品陣容,如電動汽車和能源網絡子系統中設置的蓄能電池、太陽能電池等;第三層是控制層,該層綜合考慮電動汽車和太陽能電池應用特點,通過整個電網來對電力的最優分配進行控制;第四層是服務層,重點強調和應用有關的服務,如利用電動汽車進行拼車、按照固定價格回購太陽能電池所發的電等。
三、 我國電動汽車社會發展現狀
早在2000年時,在環境保護和國家石油安全戰略的推動下,建設電動汽車社會被提到日程,我國進入了電動汽車社會”科技引導”初期發展階段。該階段(”十五”時期和”十一五”前期)以電動汽車關鍵技術研發為主要特征,著重開展電動汽車關鍵技術原始創新和系統集成創新、測試環境建設、專業技術人才培養、技術標準體系搭建、開放協同創新環境建設、科技成果轉化活動等一系列活動。
”十五”期間,以攻克電動汽車科技問題為切入點,在充分考慮到我國工業基礎薄弱、科研實力不強、企業R&D投入有限等現狀,發揮我國集中力量辦大事的社會主義制度優越性,科技部創造性提出了”三縱三橫”電動汽車研發戰略規劃布局,全面部署電動汽車關鍵技術攻關,從而完成了我國電動汽車關鍵技術的原始創新和系統集成創新。”十一五”期間,在認真總結前期研究成果基礎上,聚焦電動汽車動力系統技術平臺和關鍵零部件研發,加強規模產業化技術攻關。
經過連續兩個”五年計劃”的支持,我國基本掌握了新能源汽車關鍵技術,開發了以混合動力、純電動、燃料電池為代表的擁有自主知識產權的新能源汽車動力系統技術平臺,截止目前,累計開發了300余款新能源汽車整車產品,產品核心技術競爭力顯著提高;建立了若干個新能源汽車測試中心;頒布了若干條電動汽車國家標準,初步形成電動汽車技術標準體系;形成了新能源汽車關鍵零部件研發、生產配套技術體系;初步顯現以環渤海、長三角、珠三角、東北、長株潭、西南為代表的產業集群,產業環境明顯改善。
伴隨著電動汽車關鍵技術持續進步,電動汽車產業發展頂層設計和組織保障日趨清晰,建立了電動汽車技術標準體系,優化了電動汽車研發戰略布局,明晰了電動汽車發展技術路線,開展了”十城千輛”節能與新能源汽車示范推廣試點工程,加快推進科技成果轉化。到”十一五”后期,支撐我國電動汽車社會發展的五層結構的電動汽車產業結構初步顯現(如圖1),五層結構分別是商業和服務、應用產品、優化控制、能源基礎設施、智能和信息化公路交通運輸系統,我國電動汽車社會建設進入了快速發展階段。在商業和服務層,全價值鏈中的相關利益方積極探索新型電動汽車示范推廣和普及商業模式,探索全生命周期范圍的電動汽車經濟效益;在應用產品層,出現了多款適合細分市場需求的電動汽車整車產品、充/換電基礎設備、儲能系統;在優化控制層,探索綜合考慮應用產品特性和基礎能源供應結構特點的電力最優控制;在能源基礎設施方面,出現了大型能源基礎設施供應商有序布局,保障電動汽車普及所需的基礎能源供給和加注;在交通運輸系統層,依托車聯網技術、智能車輛技術,電動汽車融入到智能和信息化公路交通運輸系統中。
頂層設計
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產業及鼓勵政策:
1.工信部牽頭,科技部、發改委等多部委參與,制定《節能與新能源汽車產業規劃》;
2.國家和地方政府研究制定新能源汽車示范推廣鼓勵政策,鼓勵免除車牌拍賣、搖號、先行等限制措施,鼓勵出臺停車費、電價、道路通行費等扶持政策,將新能源汽車納入政府采購目錄;
3.國務院《”十二五”節能減排綜合性工作方案》明確指出:1)要推進交通運輸節能減排,積極推廣節能與新能源汽車;2)到2015年,非化石能源占一次能源消費總量比重達到11.4%。3)到2015年,戰略性新興產業增加值占國內生產總值比重達到8%左右;
產業化推進:
1.《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》明確指出將新能源汽車作為7大戰略性新興產業進行培育和發展;
2.發改委和商務部聯合發布《外商投資產業指導目錄(2011年修訂)》,鼓勵外資投資新能源汽車用能量型動力電池單體,考慮到防止技術淪陷,要求外資投資股本不超過50%;
3.發改名審批新建汽車生產工廠時,對企業提出必需有新能源汽車產品的要求;
4.結合當地資源分布、產業特色等,全國范圍內設立了多個與新能源汽車相關的產業化基地;
技術路線、產品R&D、試驗及研發中心:
1.《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020)》將低能耗與新能源汽車列入優先發展主題;
2.充分考慮我國工業基礎薄弱,研發能力不強,采用過渡與轉型互動,科技部戰略性提出”三縱三橫”研發戰略布局;
3.科技部制定《電動汽車科技發展”十二五”專項規劃》,設立電動汽車重大項目,開展技術攻關;
4.中國境內注冊的、具有獨立法人資格的企業、科研院所、高等院校均可承擔國家高科技發展計劃項目;
5.地方政府積極籌措資金,設立新能源汽車研發、產業化及示范推廣專項資金;
6.科技部、發改委先后設立多個節能與新能源汽車國家級工程技術中心、工程實驗室;
示范推廣與市場培育:
1.適時地啟動研發與示范相結合的”兩條腿”走路新能源汽車發展模式;
2.制定《節能與新能源汽車示范推廣財政補貼資金管理暫行辦法》;
3.制定《私人購買新能源汽車試點財政補助資金管理暫行辦法》;
4.科技部、財政部、發改委、工信部《關于進一步做好節能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》強調建立公平競爭的市場秩序,促進生產企業發揮技術、質量、價格、服務優勢,有序參與市場競爭;
5.國家部委及地方政府高度重視電動汽車示范推廣工作安全性;
6.國家、地方政府、整車企業、基礎設施運營商建立分層式新能源汽車示范推廣監控及數據采集平臺;
標準體系:
1.從電動汽車設計、制造、試驗和示范各個階段考慮,多部門聯動,制定電動汽車標準體系,內容設計整車、關鍵零部件、試驗評價等方面;
2.積極應對國際汽車制造商利用ISO,IEC等標準對我國關鍵技術實施標準化戰略;
基礎設施及電力控制:
1.國家電網、南方電網、普天等大型基礎設施建設運營商發布基礎設施發展方針;
2.住建部、科技部等部委協調推動新建小區預留充電位;
2.電網公司將智能電網建設納入到企業長期戰略之中,將電動汽車V2G功能納入到電網大循環或者小系統循環中;
合作&創新:
1.科技部與美國能源部合作,建立聯合研究中心,致力于電動汽車關鍵技術研發;
2.中國與德國政府合作,建立中德電動汽車戰略伙伴關系,并簽署《中德關于建立電動汽車戰略伙伴關系的聯合聲明》;
3.設立電動汽車國際示范區,開展電動汽車國際聯合示范,吸收國際電動汽車先進示范經驗;
4.鼓勵建立不同技術領域的電動汽車技術創新聯盟,營造開放式創新環境;
5.批準設立電動汽車相關的國際聯合研究中心,積極承擔或參與國際同步開發;
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組織保障
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1.科技部、財政部、工信部、發改委基于各自職能分工建立聯動協調機制,指導”十城千輛”節能與新能源汽車示范推廣試點工作;
2.發改委和商務部基于聯動協調機制,提出外商投資新能源汽車零部件企業的股本要求;
3.能源局、科技部、工信部等委局建立聯動協調機制,開展電動汽車標準建設工作;
4.各地方科技廳(委、局)結合地方城市轉型發展、產業培育、地理特點和重大活動需求,設立工作領導小組,積極承擔國家科技項目,推動節能與新能源汽車在當地示范推廣;
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商業
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服務
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1.探索充電、換電、充換兼容等不同基礎設施配套形式,規避電池成本高、電池性能不足等因素,推動電動汽車普及和發展;
2.探索”融資租賃”、”社會捐贈”、”合同能源管理”等新型商業模式,減輕地方財政壓力,加速電動汽車普及和發展;
3.探索全價值鏈內各利益方在電動汽車全生命周期內實現經濟效益提高的商業模式,實現電動汽車示范推廣工作可持續進行;
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應用產品
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1.統籌國內資源,集中優勢力量,開展節能與新能源汽車技術創新,提高企業創新能力,提高新能源汽車國際競爭力,累計開發300余款節能與新能源汽車產品;
2.開發電動汽車充/換電基礎設備,為電動汽車規模示范和普及提供支撐;
3.探索全釩液流儲存和太陽能電池發電的聯合供給及儲存系統、風光電聯合發電儲能系統,燃料電池通訊及家用備用電源等產品,支撐電力分配最優控制;
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優化控制
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1.聯合考慮基礎能源生產企業、應用產品實際使用工況的智能電力分配最優控制系統;
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能源基礎設施
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1.國家電網、南方電網、普天等公司結合企業戰略規劃和”十城千輛”工程,在長三角、珠三角等區域建設適合城市節能與新能源汽車示范推廣需要的基礎設施;
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智能和信息化公路交通運輸系統
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1.充分發揮航空、鐵路軌道、水路和公路交通運輸各自優勢,建立點-線-面結合的國家綜合交通運輸體系;
2.充分利用信息技術、智能控制技術,實現公路交通系統智能化和信息化,提高系統效率;
3.考慮電動汽車智能化和信息化特點,利用車聯網技術,將電動汽車納入到整個交通運輸體系;
4.利用智能交通、智能車輛技術和GPSGPRS技術,提供車輛額外附加的智能化服務,提高車輛使用額外附加值。
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四、 中國電動汽車社會發展存在的問題及建議
”十二五”時期是我國電動汽車社會快速發展戰略機遇期,電動汽車社會的基礎產業結構發展的好壞決定我國搶占未來全球經濟新增長點的質量,決定我國汽車工業產業結構升級、動力系統轉型是否順利實現,是實現汽車工業由大變強的一個重要戰略機遇。
我國電動汽車社會發展態勢總體良好,但面臨著無發展經驗和模式可借鑒、電動汽車制造價值鏈不完整、價值鏈體系內利益方利益爭斗不止、技術基礎和創新能力相對弱、企業知識產權和標準戰略意識不夠、開放協同創新機制不暢、政策導向與技術戰略需優化、示范推廣普及發力點不明確等問題,因此建議在”二十五”關鍵時期,加強以下方面研究和部署:
(一)開展電動汽車社會內涵研究,積極探索、規劃電動汽車社會發展路線圖
我國在電動汽車技術研發活動及示范推廣工作上走在了世界的前列,尤其是電動汽車的示范推廣,沒有國外成功經驗可以借鑒,為避免走錯路,貽誤時機,我國應加強國內外政治、經濟、社會和技術環境變化趨勢研究,情景分析不同變化趨勢對我國電動汽車的優勢/弱勢、機會/威脅的影響(SWOT分析法),指導電動汽車社會發展過程中的決策。
(二)消化吸收國外有關電動汽車制造商價值鏈,結合我國電動汽車社會發展過程,形成分工合理、利益均衡、科技與金融有效結合的水平分工式電動汽車制造商價值鏈
相比傳統整車企業主導、零部件附屬的垂直整合型傳統汽車價值鏈,電動汽車制造商價值鏈具有水平分工特點。為完善水平分工的電動汽車制造商價值鏈,我國應建立相應引導政策,指導整車制造商應與關鍵零部件、系統總成單位在產品研發和生產環節的分工,實現將部分高額附加價值轉移給零部件,如APU單元的集成設計與控制、電池包集成設計與管理等,最終達成全產業鏈內各企業利益合理分配,從而提高所有企業的積極性。
此外,我國應積極引導、吸引大型國有企業資本、風險資本、民間資本進入到電動汽車產業價值鏈中,實現電動汽車科技與金融資本的深度結合。
(三)堅持有所為,有所不為,致力于突破面向普通消費者全天候環境使用的電動汽車產品的短板技術
電動汽車社會成熟度的重要衡量指標是電動汽車保有量占全社會汽車保有量的比例,目前,我國電動汽車保有量占全國汽車保有量比例不到1/5000,仍然處在電動汽車社會快速發展初期。究其原因,主要由于常規混合動力汽車的發動機控制技術、電動車用發動機快速起停技術、電池成本控制技術、電池材料制備技術、電池高壓電安全器件制造技術、高功率大電流IGBT技術、電池的低溫環境適應性技術、避免電池熱失控技術、整車高壓電安全防護技術、整車能量管理與主動安全控制等技術仍然無法滿足整車性能要求,而電動汽車總體性能必須遵循”木桶原理”,因此,上述任何一個關鍵技術成為短板都將影響電動汽車普及,阻礙電動汽車社會形成。
(四)調整新能源汽車補貼標準,將新能源汽車科技發展技術戰略和補貼標準有效掛鉤
”純電驅動”技術戰略是順應全球汽車動力系統電動化變革趨勢,是我國”十二五”時期電動汽車科技發展的重要技術戰略。為落實”純電驅動”技術戰略,科技部制定了”技術平臺一體化”、”車型開發兩頭擠”、”市場推進三步走”具體實施戰略。
分析示范推廣清算車輛的整車及關鍵零部件價格得到:傳統混合動力車輛尤其是混合動力城市客車的國家財政補貼能夠彌補車輛動力系統電動化帶來的成本增加(統計”十城千輛”工程2010年度清算核定的所有類型混合動力客車,每種類型車輛裝配的動力電池和電機的總價格均低于核定的國家財政補貼標準),汽車運行過程中的部分費用,甚至實現車輛補貼轉為補償混合動力汽車研發費用,新能源汽車全產業鏈內的全部利益方均能贏利。因此,”十城千輛”工程中25個試點城市更愿意選取價格競爭力高、技術相對成熟的混合動力城市客車。截止到2011年11月底,全國25個”十城千輛”工程試點城市累計推廣混合動力客車6449量(該批車輛均符合節能與新能源和示范推廣推薦車型目錄并在正常運行,已簽署合同未交付、車輛動力系統采用國外產品的車輛除外),占所有示范推廣車輛56%,加上占示范推廣數量15%的混合動力轎車(由于傳統內燃機技術的壁壘,推廣的車型以弱混和加強起動機形式為主,同時,該兩種形式混合動力汽車的額外增加成本較低),示范推廣混合動力汽車比例高達71%。
與此同時,一方面受限于電池性能,推廣純電動汽車目的主要是為了驗證產品的可靠性、環境適應性和耐久性等性能,另一方面由于電池單體關鍵材料或制造設備技術、高壓熔斷器、高壓接插件、高壓線纜、控制單元芯片等主要部件依賴進口,零部件價格高,致使純電動汽車刨除相應國家和地方補貼后的價格仍然高于同等基礎車輛(統計”十城千輛”工程2010年度清算核定的所有類型純電動汽車,每種類型車輛裝配的動力電池和電機的總價格均高于核定的國家財政補貼標準),導致在25個試點城市示范推廣的純電動客車和轎車分別僅占推廣總量的9%和18%。
因此,在”十二五”期間,配合”純電驅動”技術戰略,國家相關部委應適當調高”純電驅動”車輛的示范推廣國家財政補貼標準,引導整車企業加大”純電驅動”車輛技術研發投入和試驗考核投入,加大”純電驅動”車輛的電池低溫適應性性技術、電池大電流環境下熱失控控制技術、高壓電安全技術和電動汽車主動安全控制等關鍵技術攻關力度。
(五)深化技術創新聯盟、產學研合作、聯合開發等合作形式的內涵,建立電動汽車開放式協同創新機制
當前,開放式創新、組織網絡式發展、更大范圍地利用協作技術成為全球企業商業模式創新的重要趨勢。電動汽車社會的形成依賴高科技、材料、能源、通信等多產業聯合推動,需要多學科技術交叉融合,因此,開放式協同創新機制是當前我國電動汽車技術研發分散和核心技術競爭力弱等實際情況下的必然選擇。為此,在我國電動汽車社會發展過程中,應深化技術創新聯盟、產學研合作等形式的內涵,調動全國優勢資源,形成一個能真正代表國家水平的、開放的、相互尊重的電動汽車技術創新”國家聯盟”。
(六)積極穩妥地推動電動汽車示范推廣普及工作,避免示范推廣過程中出現”大躍進”、”形象工程”、”政績工程”等現象
電動汽車普及是一個尊重市場、尊重技術的”遠中近期”相結合的過程,應避免推廣普及過程由于政績需要、政府或領導形象需要而出現的不符合市場規律現象。因此,近期應重點在公交、校車領域普及混合動力汽車尤其是混合動力城市公交車,輔以在出租、校車、公務、郵政、快遞、物流等領域推廣新能源汽車(該領域推廣的車輛具有移動空間有限、容易實現集中管理等特點),并嘗試私人購買新能源汽車;中期應逐漸擴大電動汽車應用領域,在以常規混合動力車輛為市場主流車型情景下,重點推廣插電/増程式混合動力,輔以不同形式的新能源汽車;遠期應全面地推廣技術已經成熟的純電動汽車/燃料電池汽車。另外,在電動汽車推廣普及過程中應充分考慮各地區的”地利”條件,推廣合適的車型。
(七)加速國家標準制定,積極主導或參與國際標準制定,一方面,嚴防國際公司采用標準化戰略,降低我國產品國際競爭力;另一方面通過主導或參與國際標準制定,采用事實標準等策略,突破國際市場壁壘,培育我國電動汽車國際市場競爭力
在可持續發展電動汽車社會建設過程中,我國如何積極應對、引導標準化趨勢,是形成我國電動汽車國際競爭優勢的重要因素,因此我國應從以下三個方面開展標準化工作:
1)平衡我國企業差異化需求和技術標準化總體趨勢,推動國內標準化活動,并積極參與國際標準化活動。
2)積極應對國際對我國具備競爭力的部分乃至全部核心技術實施標準化活動,制定確保我國產品競爭力的實質性優勢戰略;對對我國造成發展障礙的國外技術,在ISO、ITC等范圍內實施標準化行動。
3)戰略上思考如何應對標準化趨勢,對于技術鏈上非附加價值高的技術,采用類似德國寶馬汽車等相關企業所用的戰略,利用外銷以促進技術的廣泛應用,利用規模經濟實現大幅降低成本。
(八)培育企業知識產權國際戰略,在全球范圍內實施專利保護,實現應用范圍廣的重要技術的戰略性專利保護
日本電動汽車制造商在日本、歐洲、中國市場的專利擁有率分別高達96%、36%和48%。而同期中國電動汽車制造商在中國本土的專利擁有率卻只有32%,相比之下,我國電動汽車制造商的國際化專利保護意識弱,因此,在未來電動汽車社會構建過程中,應加強引導電動汽車制造商開展全球專利保護和應用范圍廣的重要技術的戰略性保護工作。
(九)通過輿論宣傳、公眾體驗、科普宣傳等方式提高電動汽車公眾認知度,形成一個包容、尊重、客觀的公眾認知環境,避免過左、過右思想或輿論影響電動汽車社會健康發展
電動汽車社會形成是科學技術進步、新興產業發展和應用環境培育等共同作用結果,是技術創新驅動過程,是一個相見、相識、相知的認知過程。輿論宣傳、公眾體驗、科普宣傳等方式能夠加快人們對電動汽車的認識過程。在電動汽車社會發展過程中,除關注技術進步和產業培育外,應加強輿論宣傳、公眾體驗、科普教育等活動,避免示范推廣和產品研發過程中出現過于保守或過于激進的行為,創建一個包容、尊重和客觀的公眾認知環境,實現電動汽車社會健康發展。
(本文作者供職于科技部電動汽車重大項目管理辦公室)
( 編輯/張翠翠 )
來源:第一電動網
作者:寧國寶
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