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新能源汽车未来十五年如何“跑”

来源:《中国科学报》2020-11-18 09:38

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  未来15年是新能源汽车发展壮大的关键阶段。田瑞颖摄

  编者按

  日前,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,为该产业未来15年的发展谋划更为清晰的路径。在战略大方向的指引下,新能源汽车该如何选择技术路线,并应对大量退役的动力电池?针对这些关键问题,本版展开深入探讨。

  ■本报见习记者 田瑞颖

  “金九银十”期间,新能源车零售翻倍,回暖态势明显。在这场国际“洗牌”竞争中,如何让中国新能源汽车在智能新赛道上更好地“驰骋”,国家已明确定调。

  近日,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》)。《规划》提出,要坚持电动化、网联化、智能化发展方向,以融合创新为重点,突破关键核心技术,优化产业发展环境,推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展。力争经过15年的持续努力,我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平,质量品牌具备较强国际竞争力。

  不过,在近日召开的国务院政策例行吹风会上,工业和信息化部副部长辛国斌坦言,虽然我国新能源汽车产业取得了积极成效,但仍然存在关键核心技术创新能力不强、基础设施建设滞后、服务模式有待创新完善、产业生态不健全等突出问题。

  未来15年,中国新能源车该如何“跑”?《中国科学报》就此采访了多位专家。

  核心技术“劈波斩浪”

  “过去15年,是新能源汽车经历从无到有的阶段;未来15年,则是新能源汽车发展壮大的关键阶段。”中国科学院物理研究所研究员黄学杰在接受《中国科学报》采访时说。

  就纯电动汽车而言,电池系统是其性能的关键。作为《节能与新能源汽车技术路线图2.0》主要参与修订者之一,黄学杰强调,“电池是电动汽车的动力源泉,也是制约电动汽车发展的关键因素。提升能量密度和安全可靠性,以及进一步降低成本,是动力电池技术的主要发展方向。”

  黄学杰表示,近年来,我国动力电池产业快速发展,形成了全球最完整的产业链,在生产制造技术及装备方面也有了长足的进步,但在模拟分析优化、数字化模型设计、大规模自动化生产制造装备、制造过程中的在线检测技术,以及生产制造全过程管理等方面还有差距,材料技术的创新还需要进一步加强。

  “材料是基础,自动化生产技术、工艺装备和质量控制水平是生产高品质、高水平动力电池产品的重要保证。”黄学杰强调说。

  《规划》还指出,要有序推进氢燃料供给体系建设,提高氢燃料制储运经济性,推进加氢基础设施建设。到2035年,实现燃料电池汽车商业化应用、氢燃料供给体系建设稳步推进的发展目标。

  中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉告诉《中国科学报》,“为达到我国2060年前实现碳中和的目标,必须逐步过渡到以可再生能源为主的能源结构。要大力发展储能特别是氢储能,以减轻电网压力,提高电网稳定性。氢能的发展同时会促进燃料电池,特别是燃料电池车的快速增长。”

  “发展燃料电池首先要建立关键材料与部件自主产业链。”衣宝廉指出,虽然国内优秀科研成果很多,但很少对成果进行放大工艺研究,研制的样品也很少在电堆中应用和装车运行。因此,要建立产品开发联盟,由批量生产单位、电堆等单位共同开发、考核。只有通过装车运行的材料才是可信的,才能替代进口提高市场占有率。

  在衣宝廉看来,电堆的组装工艺是决定电堆一致性的关键,要创新性地改进电堆组装工艺,大幅度提高电堆内单节电池的一致性。此外,还要制定关键材料与部件的国家标准,成立第三方检测机构,对关键材料与部件、电堆、电池系统和整车进行检测和验证,确保结果可信、可靠。

  “动力电池核心技术的突破,一要做好关键材料和电池技术的迭代研发,系统谋划,稳扎稳打;二要支持电池技术的多元化发展,让市场做出选择。”黄学杰表示。

  智能网联“交融与共”

  《规划》强调,要坚持电动化、网联化、智能化发展方向。顺应这一发展潮流和趋势,新能源汽车融汇新能源、新材料和人工智能、互联网等变革性技术,逐渐从交通工具向移动智能终端、储能单元和数字空间转变。

  国家智能交通产业技术创新战略联盟理事长关积珍对《中国科学报》表示,“网联化、协同化、智能化、电动化是交通系统未来的发展趋势,基础设施和载运工具都在围绕这个趋势发展,其中载运工具电动化更要顺应这一趋势。”

  对此,关积珍认为,可以从五个方面来推动。一是围绕交通系统总体发展目标和未来智能出行服务、高效运营与智能化管控、智能车路协同系统建设等具体目标有序推进。

  二是强化交通系统的顶层设计。除传统的综合交通规划等顶层设计外,还要根据技术发展趋势和要求,统筹规划载运工具、基础设施、能源供给。

  三是进一步完善标准体系和相关政策。电动化、网联化和智能化互融协同发展,会形成许多新的交叉技术领域、应用服务类型和商业模式,现有的标准体系和政策不能覆盖、适应,甚至具有很大的局限性。

  四是跨界融合,协同创新,促进发展。要多部门协作推动技术开发、创新应用和产业化,鼓励和推动跨界融合的协同创新模式。

  五是推进智能交通系统建设。推动载运工具智能化、基础设施智能化、智能车路协同系统、智能出行服务、智能物流、智能化运营与智能化管控等环节的发展。

  对于电动化、网联化、智能化的互融协同发展,北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室教授徐猛认为,“首先要在各自行业的发展规划中相互借鉴、补充和影响。新能源汽车产业的顶层发展规划中已将三者很好地考虑在内,但是从网联化、智能化产业顶层发展规划的角度来看,三者的融合是不足的,例如智能网联汽车的发展规划中对于电动化的‘交叉互引’是有限的。”

  其次,徐猛强调加强关键核心技术的突破。鼓励车用操作系统、动力电池、换电模式等方面的开发创新,支持新能源汽车与能源、信息通信、交通出行等产业的深度融合。此外,在实际应用中要继续加大对公共服务领域使用新能源汽车的政策支持,并逐步提高公共服务领域的信息化水平。

  “电动化与智能网联化是相互促进的,电动平台是智能网联系统的最佳载体,未来汽车不仅是交通工具,更具有智能空间的功能,智能驾驶水平也将越来越高。”黄学杰认为。

  配套基建“相得益彰”

  《规划》指出要完善基础设施体系,大力推动充换电网络建设,协调推动智能路网设施建设,有序推进氢燃料供给体系建设。

  对此,关积珍表示,一方面要加强与新能源汽车使用直接相关的配套基础设施建设,核心是加强充换电基础设施的建设。这不仅是涉及电力、停车、城市公共服务等方面复杂的系统工程,还涉及国家、地方政策的一致性和配套体系。“历经多年,虽然形成了一定的基础和经验,但还面临艰巨的挑战。”

  另一方面,要从交通基础设施的建设方面体现新能源汽车发展的要求,“供给侧”要有前瞻性。在发展智慧道路的同时,也要发展信息、能源、安全一体化的新型基础设施。

  除此之外,关积珍表示,新能源汽车的发展路线图要更加清晰和明确。基础设施和能源供应网络的建设投入大、周期长,面向新能源汽车发展的基础设施建设,要与新能源汽车发展的技术路线相吻合。

  而对于氢燃料供给体系的建设,衣宝廉建议,可以利用西南水电、西北和东北的风电与太阳能发电,电解水制氢,将氢送入附近天然气管网,为燃料电池车提供廉价的氢源。此外,还可以发展沿海地区海上风电,电解水制氢,用输氢管线将纯氢送至加氢站供给燃料电池车。同时,制氢的液化工厂也可以用列管车将氢气送至加氢站。

  跨行业、跨领域融合创新和更加开放包容的国际合作是新能源汽车产业发展的时代特征。对此,徐猛指出,政府机构要鼓励引导汽车市场开放、合作,促进汽车流通全链条协同发展,在与国际市场深度融合中共赢;新能源企业应注重掌握核心技术,在国内外行业标杆的引领下,坚持自主创新、加强品牌意识;高校、科研机构应通过国际合作共推新兴的前沿跨领域研究,增强我国新能源科技创新能力。

  为推动新能源汽车高质量发展,徐猛还强调,“政府要鼓励企业承担一定的节能减排社会责任和行业发展责任,自主调整企业战略布局,完善并评估新能源汽车及其相关产业的补贴政策,促进汽车消费观念的改变。”

[ 责编:张梦凡 ]
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