“雙碳”目標(biāo)下我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及對(duì)策

陳靜純

摘 要：“雙碳”目標(biāo)下，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)迅猛。在新一代科技革命的大背景下，本文闡述了新能源汽車發(fā)展的必然性，分析了新能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，針對(duì)新能源汽車在芯片和動(dòng)力電池供應(yīng)、充電、售后服務(wù)等方面面臨的挑戰(zhàn)，提出新能源汽車要通過(guò)加大技術(shù)研發(fā)，做好配套建設(shè)，完善行業(yè)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：雙碳 新能源汽車 芯片 電池

1 “雙碳”目標(biāo)下發(fā)展新能源汽車的必然性

2020年9月，中國(guó)在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上發(fā)言，明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)，即中國(guó)二氧化碳排放量爭(zhēng)取在2030年之前達(dá)到頂峰值，并要力爭(zhēng)在2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)。2021年10月，《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》正式發(fā)布。

據(jù)公安部數(shù)據(jù)，2020年全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.72億輛，其中汽車2.81億輛，預(yù)計(jì)到2030年汽車保有量達(dá)3.8億輛，汽車整體使用能量和碳排放還將增長(zhǎng)50%以上。隨著我國(guó)汽車保有量的不斷提升，汽車行業(yè)碳減排是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要手段，發(fā)展新能源汽車是實(shí)現(xiàn)汽車雙碳目標(biāo)的必由之路。

2020年10月，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)指出，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)將于2028年提前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”目標(biāo)。在新一代科技革命大背景下，以光伏、風(fēng)電為主要代表的清潔能源將逐步取代傳統(tǒng)能源，電網(wǎng)、電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將快速發(fā)展。

2 新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)

2.1 新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)

截止2021年底，我國(guó)新能源汽車保有量為784萬(wàn)輛，同比增速59.34%，其中，純電動(dòng)車占新能源汽車總量的81.63%，達(dá)到640萬(wàn)輛。2022年9月23日，中國(guó)新能源汽車發(fā)展高層論壇在武漢召開(kāi)，會(huì)上指出，十年來(lái)，我國(guó)新能源汽車技術(shù)不斷進(jìn)步，產(chǎn)銷量一直保持超高速增長(zhǎng)。2021年中國(guó)新能源汽車銷量同比增長(zhǎng)160%，市場(chǎng)滲透率達(dá)到13.4%；2022年1-8月，新能源汽車產(chǎn)銷同比增長(zhǎng)超100%，市場(chǎng)滲透率達(dá)到22.9%。新能源汽車已經(jīng)正在從市場(chǎng)培育期邁進(jìn)市場(chǎng)化的發(fā)展階段，正在從政策和市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為主的新的發(fā)展階段。

2.2 新能源汽車發(fā)展的特點(diǎn)

新能源汽車發(fā)展呈現(xiàn)幾個(gè)特點(diǎn)：1、汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生一場(chǎng)顛覆性的科技變革，是電動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化的高度融合。新能源汽車正從典型的機(jī)械產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為機(jī)械產(chǎn)品基礎(chǔ)上的電力電子產(chǎn)品、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品、電子信息高科技的數(shù)字產(chǎn)品?！半妱?dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化”成為主流發(fā)展趨勢(shì)。2、新能源汽車競(jìng)爭(zhēng)的背后實(shí)質(zhì)是礦產(chǎn)、電池、芯片等原材料和智能化的競(jìng)爭(zhēng)，變革中涌現(xiàn)出一批有競(jìng)爭(zhēng)力的供應(yīng)鏈企業(yè)，中國(guó)企業(yè)正積極參與全球供應(yīng)鏈布局。3、受地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和限行限購(gòu)補(bǔ)貼政策的影響，一線城市接入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他城市。

綜上所述，在以市場(chǎng)為主的新發(fā)展階段下，近年來(lái)新能源汽車迎來(lái)了快速發(fā)展的窗口期，各企業(yè)在原料供應(yīng)鏈、核心技術(shù)等變革中重新洗牌。銷量市場(chǎng)以中國(guó)南方氣候相對(duì)溫暖的一線城市為主，其他城市也呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

3 新能源汽車面臨的挑戰(zhàn)

3.1 動(dòng)力電池和芯片仍是重要制約因素

電動(dòng)車時(shí)代，從上游應(yīng)用端看，動(dòng)力電池、原材料、芯片、操作系統(tǒng)、燃料電池、光電材料等依然制約新能源汽車的快速發(fā)展。新能源汽車供應(yīng)鏈的制約因素有以下三點(diǎn)：1、新冠疫情爆發(fā)，工廠停廠，生產(chǎn)力大幅下降。2、制作芯片的原材料價(jià)格像硅、樹(shù)脂迎來(lái)大漲，電池原材料像碳酸鋰價(jià)格一年時(shí)間暴漲10倍。3、我國(guó)汽車芯片仍處于起步階段，研發(fā)程度不深，設(shè)備與人才儲(chǔ)備不足，與國(guó)際領(lǐng)先水平尚有差距。目前我國(guó)汽車芯片自給率不足10%。芯片的短缺對(duì)汽車產(chǎn)能影響非常巨大。截至2022年9月，廣汽集團(tuán)因疫情和芯片短缺造成的產(chǎn)能損失超過(guò)17萬(wàn)輛。2022年博世集團(tuán)每個(gè)月因芯片短缺造成的產(chǎn)能損失都有30萬(wàn)輛。

3.2 低溫下電池性能下降

從動(dòng)力蓄電池歷年裝機(jī)量來(lái)看，自2018年以來(lái)，三元鋰電池一直作為市場(chǎng)主流電池，磷酸鐵鋰電池呈現(xiàn)回歸趨勢(shì)。低溫會(huì)影響純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。因?yàn)樵诘蜏叵?，電?dòng)汽車使用的鋰蓄電池中化學(xué)物質(zhì)的活性會(huì)降低，導(dǎo)致鋰電池的容量和電壓降低，而且低溫狀態(tài)下開(kāi)暖風(fēng)也會(huì)增加電池的耗電量，從而降低車輛續(xù)航里程。根據(jù)國(guó)內(nèi)外近10年累計(jì)53款新能源汽車低溫衰減數(shù)據(jù)顯示，六成以上的新能源汽車在低溫環(huán)境下續(xù)航折損率已超過(guò)三成。這在很大程度上決定了我國(guó)在新能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)“南熱北冷”的局面。

3.3 充電基礎(chǔ)設(shè)施仍未完善

截至2021年底，我國(guó)新能源汽車保有量已經(jīng)達(dá)到784萬(wàn)輛，但是我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施保有量?jī)H為261.7萬(wàn)臺(tái)，車樁比超過(guò)3：1，比例趨于合理。但是，部分私人充電樁車主面臨車位不足或充電電力負(fù)荷不足的問(wèn)題，導(dǎo)致我國(guó)私人充電樁的安裝率偏低；公共充電樁仍面臨著充電時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)、充電樁故障率高、車位被占用、布局不合理等問(wèn)題，影響了消費(fèi)者的充電體驗(yàn)。

3.4 維修技術(shù)發(fā)生大變革

隨著我國(guó)新能源汽車的不斷普及，以及智能輔助駕駛、無(wú)人駕駛技術(shù)的推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)機(jī)械維修的需求不斷減少，“三電系統(tǒng)”的修理日趨成為重點(diǎn)，與智能輔助駕駛系統(tǒng)相配套的傳感器、雷達(dá)、攝相頭的維修和更換需求將日益增加，取代傳統(tǒng)的燃油汽車更換機(jī)油、火花塞等機(jī)械原件。車輛維修從傳統(tǒng)的機(jī)械維修轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程診斷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，特斯拉約90%的車輛故障可以通過(guò)遠(yuǎn)程OTC軟件進(jìn)行預(yù)診斷，車載系統(tǒng)或內(nèi)部控制器的固件升級(jí)。

4 進(jìn)一步發(fā)展新能源汽車的對(duì)策

4.1 加大技術(shù)研發(fā)，掌握核心技術(shù)

伴隨著汽車電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化的發(fā)展，軟件功能不斷升級(jí)，新能源汽車芯片計(jì)算力直接影響到汽車的智能化功能，例如：安全運(yùn)行、智能駕駛等功能。1、國(guó)產(chǎn)芯片替代方案正在崛起。2022年，MobileyeQ5、高通驍龍、英偉達(dá)Orin等都選擇在中國(guó)首發(fā)。相關(guān)行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示，地平線的征程芯片也正在成為自主品牌域控制器的主流選擇，1-6月份地平線的出貨量排名第二，僅次于特斯拉。中國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)成為全球智能芯片的角斗場(chǎng)。2、2022年以來(lái)，各汽車企業(yè)陸續(xù)開(kāi)始投資芯片企業(yè)。芯片涉及到自動(dòng)駕駛芯片、智能座艙芯片等多個(gè)領(lǐng)域，積極推動(dòng)“聯(lián)合造芯”的戰(zhàn)略布局，才能加快車規(guī)級(jí)芯片關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化。國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)的崛起，正逐步減少對(duì)進(jìn)口芯片的依賴。

4.2 提高電池性能，降低電池成本

4.2.1 降低電池成本是關(guān)鍵。新能源汽車最主要的功能指標(biāo)是三電系統(tǒng)和動(dòng)力電池。2022年，以普通品牌的新能源汽車電池1200-1500元/Kwh 的換電成本（包含材料費(fèi)、運(yùn)費(fèi)、更換工時(shí)費(fèi)等）來(lái)估算，按460公里的電池是58度，電池成本是6.9-8.7萬(wàn)，售價(jià)在18萬(wàn)左右。電池與售價(jià)占比38-48%，降低電池成本是降低汽車售價(jià)關(guān)鍵。隨著新能源電池技術(shù)的發(fā)展和電池量產(chǎn)，電池的生產(chǎn)成本會(huì)逐步下降。

4.2.2 解決電池性能下降是瓶頸。通過(guò)網(wǎng)友的實(shí)車體驗(yàn)，新能源汽車在低溫和高速行駛下電池性能明顯下降。網(wǎng)友實(shí)測(cè)從電車充滿電到車輛無(wú)法行駛的狀態(tài)，時(shí)速在60-70公里約能達(dá)到續(xù)航里程90%左右，時(shí)速在120公里的高速只能達(dá)到續(xù)航里程的70%左右。里程焦慮直接影響到消費(fèi)者購(gòu)買意愿，在實(shí)際行駛中，還要考慮市區(qū)塞車、空調(diào)、導(dǎo)航還會(huì)削減續(xù)航里程。根據(jù)《2022-2028年中國(guó)三元電池行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究及投資規(guī)劃分析報(bào)告》指出，高鎳化、單晶化成為三元鋰電池的發(fā)展趨勢(shì)愈加明顯。三元鋰電池是指以錳酸鎳鈷或鋁酸鎳鈷為正極材料的鋰電池。三元鋰電池因體積更小、容量密度更高、耐低溫等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車。鎳的作用是提高電池能量密度和延長(zhǎng)續(xù)航里程，鈷的作用是提高電池的穩(wěn)定性和導(dǎo)電率，從而改善電池的充/放電性能。此外，單晶化也成為行業(yè)重要趨勢(shì)之一，相較于多晶型三元正極材料，單晶型三元正極材料內(nèi)部沒(méi)有晶界，可有效的減少顆粒破碎等問(wèn)題，還具備機(jī)械強(qiáng)度高，高壓實(shí)密度下不容易破碎，一次顆粒大，減少副反應(yīng)的發(fā)生等優(yōu)勢(shì)。要加大力度制定電池生產(chǎn)行業(yè)規(guī)范，加大對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)科研政策支持，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力、工藝性能、生產(chǎn)管理上爭(zhēng)取更大的提高。

4.2.3 用車習(xí)慣直接影響電池壽命。首先，影響新能源電池的使用壽命有兩大主要因素，充電循環(huán)次數(shù)及時(shí)間。以主流的續(xù)航400公里車型為例，單次充電可行駛400公里，按照至少1000次循環(huán)，則理論可用壽命為40萬(wàn)公里。通常鋰電池只要保養(yǎng)得當(dāng)，使用10年沒(méi)有問(wèn)題。其次，充放電平均功率、儲(chǔ)存及工作溫度、充放電深度等是影響電池壽命的次要因素。相對(duì)來(lái)說(shuō)，快充會(huì)比慢充更加速電池的衰減；電池儲(chǔ)存及工作溫度在0度以下和40度以上，會(huì)加速電池老化和容易衰減；鋰電池在續(xù)航里程30%-70%左右開(kāi)始充電，更有利于延長(zhǎng)電池壽命。

4.3 合理規(guī)劃布局，解決充電問(wèn)題

4.3.1 合理規(guī)劃充電樁和換電站，提高充換電服務(wù)體驗(yàn)。近年來(lái)，隨著新能源汽車的普及，充電樁和交換電中心配備的比例大幅提升。中規(guī)院數(shù)據(jù)顯示，2021年廣州市中心城區(qū)公共充電樁密度為34.4個(gè)/平方公里，位居全國(guó)城市前三。除了充電站之外，廣州市也在推動(dòng)換電模式的推廣。2022年將在廣州設(shè)立220座超級(jí)充換電中心，實(shí)現(xiàn)3km半徑覆蓋；2025年將擴(kuò)充至1000座，實(shí)現(xiàn)1.5km半徑覆蓋，將廣州率先打造成為全球首個(gè)“超充之都”。2022年8月25日，深圳市發(fā)改委發(fā)布關(guān)于公開(kāi)征求《深圳市新能源汽車充換電設(shè)施管理辦法（征求意見(jiàn)稿）》，通告中提出，各類建筑物配建停車場(chǎng)（庫(kù)）及社會(huì)公共停車場(chǎng)小汽車停車位的充電樁配置比例不應(yīng)低于30%，100%預(yù)留充電樁建設(shè)安裝條件。不難看出，一線城市在加快充換電設(shè)施的建設(shè)方面，從前期規(guī)劃設(shè)計(jì)到后期建設(shè)都走在前列。

4.3.2 發(fā)展無(wú)線充電技術(shù)，提供更靈活的充電方式。無(wú)線充電主要有磁感應(yīng)和磁共振兩種方式。近年來(lái)，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，無(wú)線充電技術(shù)日漸提升，一款無(wú)線充電系統(tǒng)正在研究測(cè)試，能夠給高功率（50-75kw）和低功率（7-22kw）的多款電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，該系統(tǒng)設(shè)置了“雙功率”模式。2022年，沃爾沃汽車官方表示，他們正在測(cè)試無(wú)線充電技術(shù)，按照最大充電功率可達(dá)40kW，以測(cè)試車載電池容量為69kWh計(jì)算，將空電池充滿100%大概需要100分鐘左右。未來(lái)，將實(shí)現(xiàn)停車到指定的停車位，就能自動(dòng)完成充電。無(wú)線充電技術(shù)不僅能兼容不同功率車輛的充電需求，為不同車型汽車提供充電服務(wù)，而且能最大限度地發(fā)揮充電樁的利用率，避免人和車或者充電樁觸碰的安全風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避雨天漏電隱患。

4.4 完善維修體制，提高售后服務(wù)水平

4.4.1 健全售后政策標(biāo)準(zhǔn)體系，不斷完善服務(wù)細(xì)則。通過(guò)技術(shù)研發(fā)和售后案例的積累，企業(yè)要不斷總結(jié)“三電系統(tǒng)”等關(guān)鍵部件的故障模式及類型，制定新能源汽車動(dòng)力蓄電池維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定衰減維護(hù)和置換條件，不斷完善保修、更換等細(xì)則，給消費(fèi)者帶好更好的用車體驗(yàn)。

4.4.2 加大維修人員人才儲(chǔ)備，提高維修技術(shù)。高校要加大汽車維修專業(yè)人才的培養(yǎng)，并與車企強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，培養(yǎng)更多的集電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化專業(yè)技能人才，更好地適應(yīng)電動(dòng)汽車維修的需求。

4.4.3 提高智能診斷技術(shù)，提高維修裝備的集成化。發(fā)展智能化故障診斷技術(shù)，提高診斷的準(zhǔn)確性，是新能源汽車維修的有效途徑。新能源汽車電氣構(gòu)造復(fù)雜性使汽車維護(hù)使用的絕緣工具、專用設(shè)備和工具種類眾多。隨著智能設(shè)備向集成化、自動(dòng)化方向發(fā)展，將在維修領(lǐng)域整合各類檢測(cè)、維護(hù)工具及設(shè)備，提高維修的效率和便攜性。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，“雙碳”目標(biāo)的提出，汽車行業(yè)正經(jīng)歷一場(chǎng)顛覆性的科技革命，表面上看是芯片、電池的競(jìng)爭(zhēng)，充電技術(shù)、維修模式的革新，實(shí)質(zhì)上是原材料的資源全球供應(yīng)鏈的競(jìng)爭(zhēng)，是電氣化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化多個(gè)行業(yè)的技術(shù)融合的競(jìng)爭(zhēng)。2022年以來(lái)，車企出臺(tái)了價(jià)格優(yōu)惠政策，政府通過(guò)規(guī)范立法、稅收減免、消費(fèi)補(bǔ)貼等政策引導(dǎo)，消費(fèi)者在權(quán)衡購(gòu)買新能源汽車的利弊下做出消費(fèi)決策。總體上來(lái)說(shuō)，為降低碳排放，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，在探索的新能源的道路上企業(yè)、政府、消費(fèi)者都在做出努力，各方都在這場(chǎng)汽車科技革命中不斷求索。

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