新能源汽車市場(chǎng)化發(fā)展進(jìn)入新階段,銷量和滲透率在2021年加速提升。
中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,2021年1-10月,我國(guó)新能源汽車銷量已經(jīng)超過250萬輛。中國(guó)科學(xué)院院士歐陽明高預(yù)測(cè),今年新能源汽車總體大約在330萬輛左右。
他表示,明年可能會(huì)到500萬輛,如果沒有電池供應(yīng)、芯片供應(yīng)和產(chǎn)能限制,完全按需求側(cè)推算,預(yù)計(jì)比這一數(shù)字還要高。
11月2日,在百人會(huì)年度媒體溝通會(huì)上,歐陽明高談到上述內(nèi)容。他認(rèn)為,今年市場(chǎng)增長(zhǎng)超出預(yù)期,但符合邏輯,市場(chǎng)爆發(fā)的原因主要是技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品豐富、政策給力的結(jié)果。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽明高
隨著電池技術(shù)持續(xù)改進(jìn)及成本下降,純電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品已經(jīng)全面覆蓋所有車型,具備了快速增長(zhǎng)的基礎(chǔ)。
根據(jù)S型曲線,新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入了陡峭的增長(zhǎng)期。他認(rèn)為,明年市占率肯定能超過20%,如果按照單月來看,到明年12月底,市占率有望超過30%。
有關(guān)新能源汽車未來十年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了相關(guān)預(yù)測(cè),整體來看,國(guó)際給出的數(shù)字更加激進(jìn)、樂觀。
歐陽明高介紹,國(guó)際能源署(IEA)在今年5月發(fā)布的全球碳中和路線圖認(rèn)為,從2020年到2030年全球電動(dòng)車將增長(zhǎng)18倍,2030年年銷量達(dá)到5500萬輛。這一數(shù)字是按照碳中和要求倒推出來的,屬于比較激進(jìn)的預(yù)測(cè),相對(duì)保守的預(yù)測(cè)認(rèn)為,2030年全球電動(dòng)汽車銷量為3000萬輛。
參考國(guó)際預(yù)測(cè)及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的綜合因素,他估計(jì)我國(guó)新能源汽車銷量2025年將在700萬輛-900萬輛之間,2030年在1700萬輛-1900萬輛之間。從保有量來看,2025年會(huì)超過3000萬輛,2030年大概接近1億輛,2035年大概接近2億輛,2040年接近3億輛。
目前來看,自主品牌具備一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但可以預(yù)見,各合資企業(yè)會(huì)在明后年集體發(fā)力,預(yù)計(jì)2023年會(huì)進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)的激烈期。他認(rèn)為,未來五年將是市場(chǎng)的窗口期,市場(chǎng)處于高速增長(zhǎng)的狀態(tài),企業(yè)生存壓力不會(huì)很大,但五年之后一定會(huì)淘汰一批企業(yè)。
總體來看,新能源汽車市場(chǎng)趨勢(shì)很好,但在迎接市場(chǎng)爆發(fā)增長(zhǎng)的同時(shí),也遇到一系列挑戰(zhàn),涉及到電池技術(shù)、充換電技術(shù)以及氫燃料電池等領(lǐng)域。歐陽明高圍繞新能源汽車下一步發(fā)展可能面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)進(jìn)行了深入闡述。
電池材料需求巨大
循環(huán)利用是關(guān)鍵
歐陽明高介紹,隨著電動(dòng)汽車爆發(fā)式增長(zhǎng),動(dòng)力電池的可持續(xù)發(fā)展非常值得關(guān)注,包括動(dòng)力電池全生命周期的碳排放與材料回收,電池材料體系的中長(zhǎng)期發(fā)展路線,動(dòng)力電池全鏈條的智能化等。
從裝機(jī)量來看,2021年1-9月,動(dòng)力電池共裝車92GWh。他預(yù)計(jì),動(dòng)力電池今年全年裝車量在150GWh億千瓦時(shí)左右,2025年在600GWh左右,2030年在1500-2000GWh之間。
基于新能源汽車保有量,可以預(yù)測(cè)我國(guó)車載電池的總保有量,預(yù)計(jì)2025年將超過2000GWh,2030年會(huì)超過7000GWh,2035年會(huì)超過15000GWh。
電動(dòng)汽車市場(chǎng)火爆刺激上游電池產(chǎn)業(yè)快速擴(kuò)產(chǎn)。歐陽明高介紹了一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),他指出,中國(guó)動(dòng)力電池規(guī)劃產(chǎn)能2023年將達(dá)1000GWh,2025年接近2500GWh。
2025年規(guī)劃產(chǎn)能為當(dāng)年預(yù)測(cè)裝機(jī)量的4倍之多,產(chǎn)能規(guī)劃遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過動(dòng)力電池的年產(chǎn)量,產(chǎn)能過剩問題需要給予一定警惕。
寧德時(shí)代是當(dāng)前披露產(chǎn)能規(guī)劃最高的動(dòng)力電池企業(yè)
與此同時(shí),電池產(chǎn)量的快速膨脹會(huì)刺激上游材料周期性漲價(jià),同時(shí)也引發(fā)行業(yè)對(duì)材料資源短缺的擔(dān)心。
歐陽明高介紹,從鋰、錳、鎳等核心電池材料的開采潛力來看,全球鋰資源經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量為2100萬噸,如果按三元811電池材料體系算,可以生產(chǎn)電池2000億kWh。按平均一輛車100千瓦時(shí)算,可以制造20億輛電動(dòng)汽車。
他認(rèn)為,鋰資源的儲(chǔ)量無需擔(dān)心,錳資料更加非常富余。但是鈷的資源就沒有那么樂觀了,經(jīng)濟(jì)可開采儲(chǔ)量也就710萬噸。按照這個(gè)算,就只能做950億千瓦時(shí)電池。
表面來看,電池材料短缺的風(fēng)險(xiǎn)在于鈷資源。但隱性的問題是,全球資源分布極度不均勻,也給材料短缺帶來風(fēng)險(xiǎn)。
他介紹稱,鋰礦的3/4在澳大利亞、智利、阿根廷,鈷礦的2/3是依賴于非洲的剛果金,鎳礦的一半依賴于印尼和俄羅斯。
因此,動(dòng)力電池的回收再利用非常重要,而循環(huán)利用帶來的另一個(gè)問題是能耗和排放。以三元811鋰離子電池為例,每千瓦時(shí)全生命周期碳排放大約是87kg。
三元鋰電池相對(duì)碳排放比較高,主要原因在于正極材料的制備。磷酸鐵鋰電池全生命周期碳排放相比三元811化學(xué)體系約降低1/3,鈉離子電池的碳排放會(huì)更低。
怎么解決碳排放問題?歐陽明高提出三點(diǎn)建議:
第一,電能清潔化,現(xiàn)在電池產(chǎn)業(yè)鏈要盡可能往西部轉(zhuǎn)移,四川、貴州、云南、青海是非常合適的地方,利用可再生能源和當(dāng)?shù)刭Y源優(yōu)勢(shì),這是一個(gè)根本途徑。
第二,電池回收利用再生制造。從回收的角度看,2025年中國(guó)需要回收和梯次利用的電池總量就將達(dá)到125GWh。
目前,動(dòng)力電池主要的回收手段有三種:干法、濕法和物理回收。其中,最推崇的就是物理回收、電池修復(fù)和材料再生等創(chuàng)新技術(shù)。
從動(dòng)力電池全生命周期減排的潛力看,在現(xiàn)有電力結(jié)構(gòu)下,物理回收減排超過50%,濕法回收減排32%,火法回收減排3-5%。
寶馬回收i3電池用于工廠儲(chǔ)能
第三,全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、提升關(guān)鍵環(huán)節(jié)的能效。簡(jiǎn)單來講,就是要挖掘現(xiàn)有材料性能潛力。每一種電池材料比容量都有一個(gè)理論值,但實(shí)際上做出來的電池產(chǎn)品很難達(dá)到理論值。
實(shí)現(xiàn)全過程智能化生產(chǎn)、回收是歐盟2030年電池計(jì)劃的核心思想,就是通過智能設(shè)計(jì)使電池實(shí)際性能與理論值之間差距減少一半,通過智能回收使回收原材料的利用率接近100%,以及全生命周期的碳足跡減少1/2。
超充、快換、有序充電各有場(chǎng)景
目前來看,長(zhǎng)續(xù)航的電動(dòng)汽車越來越多,消費(fèi)者里程焦慮在明顯減弱,但開始擔(dān)心續(xù)航里程上去后怎么充電。超級(jí)快充是一個(gè)解題思路,但充電倍率太大,電池、車、電網(wǎng)都受不了。
歐陽明高談到,要實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充,電池要具備4C-6C倍率的充電能力,車載平臺(tái)的電壓要提高到800伏以上,同時(shí)需要通過儲(chǔ)能電池放電來解決電網(wǎng)負(fù)荷的問題。
他進(jìn)一步談到,快充技術(shù)要解決安全問題,又不影響電池壽命,其中最難的是動(dòng)力電池本身快充潛力的發(fā)揮。充電過程最容易發(fā)生安全事故,主要原因是快充導(dǎo)致鋰枝晶造成內(nèi)短路。
為此,除了需要開發(fā)無析鋰的快充技術(shù)外,還要選擇超快充電區(qū)間和幅度,研究表明比較合適的是在電量低到一半以下,5分鐘充1/3的電量。電池充滿會(huì)遇到很多問題,安全問題、壽命問題、發(fā)熱問題等。
他認(rèn)為,超快充電應(yīng)當(dāng)主要用在高速公路應(yīng)急補(bǔ)電,比如600公里的車,5分鐘充1/3電量,這是比較科學(xué)合理的。
如果說要做基于儲(chǔ)能電池放電的超級(jí)快充,儲(chǔ)能電池從哪兒來?
歐陽明高談到有兩種辦法,其一,直接帶儲(chǔ)能的充電站,但成本偏高;其二,跟換電結(jié)合,利用換電的備用電池做儲(chǔ)能電池。
目前來看,商用車快速換電趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯了,“高出勤率、重型載荷、短途運(yùn)輸?shù)目ㄜ嚫銚Q電是最火的,比如礦區(qū)、建筑工地、鋼鐵廠、港口等,這是首先要進(jìn)行的,將來會(huì)逐步擴(kuò)展到城市和高速公路”。
他認(rèn)為,快速充電和快速換電相結(jié)合,商用車快換乘用車車快充,換電備用電池給乘用車快充,將是一個(gè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)資源共享的解決方案。
而且,他預(yù)計(jì),這種快充快換站的使用,與燃油車加油的習(xí)慣、頻率及位置會(huì)很接近。因此,他認(rèn)為,大型能源企業(yè)非常適合在加油站建設(shè)快充、快換耦合站。
殼牌在國(guó)內(nèi)布局的充電樁
在慢充領(lǐng)域同樣存在一定隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前家用電動(dòng)汽車充電量的75%通過慢充獲得,而慢充主要是在家里慢充。隨著電動(dòng)車數(shù)量快速增加,慢充會(huì)給電力負(fù)荷帶來很大壓力。
“大家下班回家都充電,電力系統(tǒng)受不了,現(xiàn)在深圳等地已經(jīng)出現(xiàn)這個(gè)問題了”,歐陽明高談到。
無序充電的時(shí)代即將結(jié)束,后續(xù)將進(jìn)入有序充電階段,會(huì)有后臺(tái)來管理充電,通過電價(jià)機(jī)制把充電調(diào)整到電力負(fù)荷低谷區(qū)間,深圳目前已經(jīng)開始示范。
“管理充電的信息網(wǎng)會(huì)智能調(diào)度電網(wǎng)的充電能量,能源互聯(lián)網(wǎng)的雛形就出現(xiàn)了,這是一件非常非常大的事情”。
他進(jìn)一步談到,有序充電還是單向的能量流動(dòng),下一步發(fā)展就是雙向流動(dòng),電動(dòng)汽車既充電又放電。
隨著向可再生能源轉(zhuǎn)型,風(fēng)電光伏發(fā)電波動(dòng)大,電多的時(shí)候先儲(chǔ)存一部分,沒電的時(shí)候再放出,這樣來看,儲(chǔ)能的作用會(huì)很大,電價(jià)差也會(huì)越來越大,電動(dòng)汽車作為儲(chǔ)能裝置的價(jià)值就會(huì)發(fā)揮出來。
十年成本將下降85%
氫燃料電池迎來技術(shù)突破點(diǎn)
“我對(duì)氫能和燃料電池總體看法是樂觀的,不是悲觀的,尤其是從整個(gè)氫能看更是如此,燃料電池是氫能的一個(gè)部分,但它是先導(dǎo)部分,是引領(lǐng)部分”,歐陽明高談到,這是他對(duì)氫燃料電池的一個(gè)長(zhǎng)期態(tài)度。
他表示,氫燃料電池技術(shù)在這兩年有了重大突破,已經(jīng)到了一個(gè)技術(shù)突破的節(jié)點(diǎn)。電池技術(shù)突破節(jié)點(diǎn)大概是在十多年前,氫燃料電池技術(shù)的突破晚了十多年。
目前,氫燃料電池會(huì)進(jìn)入成本下降的快速通道,這與十年前動(dòng)力電池成本開始快速下降的邏輯基本一致。歐陽明高談到,未來十年是氫燃料電池技術(shù)成本下降期,大概會(huì)下降85%。
現(xiàn)在,氫燃料電池汽車已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)示范階段。在即將開幕的北京冬奧會(huì)期間,將示范運(yùn)營(yíng)1000多輛燃料電池車,已經(jīng)建成30多個(gè)加氫站,這是全球最大的一次燃料電池汽車示范。
從中國(guó)氫燃料電池汽車技術(shù)路線圖的規(guī)劃來看,2025年氫燃料電池汽車保有量發(fā)展到5-10萬輛;2030-2035年間保有量增加到80-100萬輛。
歐陽明高談到,目前對(duì)于這一預(yù)測(cè)依然維持不變。他表示,“未來5年將是氫燃料電池的關(guān)鍵期,在2025年,我們會(huì)做出一個(gè)明確的判斷,現(xiàn)在只是初步判斷”。
目前來看,氫燃料電池的優(yōu)勢(shì)場(chǎng)景主要還是在商用車市場(chǎng),歐陽明高認(rèn)為,氫燃料電池想在乘用車市場(chǎng)與純電動(dòng)技術(shù)已經(jīng)不太可能,動(dòng)力電池技術(shù)的前景已經(jīng)非常確定,而且純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)已經(jīng)爆發(fā),中長(zhǎng)期看都不太可能改變?yōu)闅淙剂想姵丶夹g(shù)。
另外,他還提到,純電動(dòng)汽車只需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池單點(diǎn)突破就解決了基本問題,而氫能燃料電池汽車不僅需要燃料電池,還有氫能的制、儲(chǔ)、運(yùn)、加以及車載儲(chǔ)氫。因此,必須從氫能的大戰(zhàn)略角度看問題。
氫燃料電池客車示范運(yùn)營(yíng)
針對(duì)這一系列的問題,他提出三點(diǎn)建議:
其一,清潔低碳、主攻綠氫。他談到,從碳中和與新能源革命的角度,可再生能源的載體只有兩個(gè),一個(gè)是電,一個(gè)是氫。電與氫在動(dòng)力和儲(chǔ)能應(yīng)用方面是互補(bǔ)的。在儲(chǔ)能方面,氫能是集中式、長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能;電池是分布式、短周期、小規(guī)模儲(chǔ)能。
氫能的合理性主要取決于可再生能源大規(guī)模、長(zhǎng)周期的能量?jī)?chǔ)存和多元化利用需求。氫的關(guān)鍵是成本,這取決于綠電的成本。如果綠電低到每千瓦時(shí)1毛5以內(nèi),經(jīng)濟(jì)性就體現(xiàn)出來了。這在大規(guī)模可再生能源基地是容易實(shí)現(xiàn)的,例如,比如四川的水電、新疆的光伏,內(nèi)蒙的風(fēng)電等,要盡可能在這些地方發(fā)展氫能。
其二,自立自強(qiáng),實(shí)現(xiàn)氫能科技的新突破。氫能與燃料電池跟電能與動(dòng)力電池不一樣,前者鏈條很長(zhǎng),難點(diǎn)很多,亟待制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、加氫、車載儲(chǔ)氫、燃料電池動(dòng)力、氫儲(chǔ)能系統(tǒng)全鏈條技術(shù)取得新突破。
目前,當(dāng)務(wù)之急是要突破產(chǎn)業(yè)化卡脖子的問題,比如基礎(chǔ)材料,催化劑、質(zhì)子膜、碳紙、高強(qiáng)度碳纖維、安全閥、加氫站離子壓縮機(jī),這些現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廠家多數(shù)還做不好,還要依賴進(jìn)口。
同時(shí),要打造安全的產(chǎn)業(yè)鏈體系。他提到,動(dòng)力電池剛進(jìn)入汽車市場(chǎng)的時(shí)候安全就很敏感,現(xiàn)在的氫燃料電池安全也同樣很重要,要建立測(cè)試評(píng)價(jià)規(guī)范、安全監(jiān)控平臺(tái)、開展安全操作培訓(xùn)等。
此外,他還指出,跟動(dòng)力電池相比,燃料電池的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人才隊(duì)伍要薄弱很多,氫能燃料電池行業(yè)現(xiàn)在缺人。在動(dòng)力電池方向,我國(guó)總體是領(lǐng)先,但在燃料電池上,我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平比還有一定差距。
其三,市場(chǎng)主導(dǎo),政府引導(dǎo),遵循新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律。他談到,氫燃料電池的發(fā)展不能完全靠政府,政府不可能像補(bǔ)貼新能源汽車那樣進(jìn)行全面補(bǔ)貼,只能選擇重點(diǎn)。
他認(rèn)為,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展會(huì)跟純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展類似,從孕育期到導(dǎo)入期、成長(zhǎng)期再到爆發(fā)式增長(zhǎng)期,要經(jīng)歷一個(gè)艱難的過程。氫燃料電池汽車比純電動(dòng)汽車晚大概十余年,目前正處于產(chǎn)品導(dǎo)入期,即將進(jìn)入成本快速下降的產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)期。
補(bǔ)貼退出對(duì)市場(chǎng)影響不會(huì)太大
按照現(xiàn)行政策,新能源汽車補(bǔ)貼將持續(xù)到2022年底。而隨著新能源汽車市場(chǎng)進(jìn)入新發(fā)展階段,補(bǔ)貼政策或?qū)⒄酵顺鰵v史舞臺(tái)。
對(duì)于《電動(dòng)汽車觀察家》提問的,2022年后補(bǔ)貼是否還會(huì)延續(xù)的問題,歐陽明高沒有明確回答,但他表示,從市場(chǎng)表現(xiàn)來看,非補(bǔ)貼城市銷量也很好,新能源汽車已經(jīng)完全進(jìn)入市場(chǎng)化的軌道,雖然沒有補(bǔ)貼還有雙積分、碳排放、路權(quán)等非補(bǔ)貼形式的鼓勵(lì)政策,因此補(bǔ)貼政策的存在與否對(duì)于市場(chǎng)的影響不會(huì)很大。