摘 要: 新能源汽车是绿色经济发展的方向之一,也是我国政府着力打造新能源发展战略的有机组成部分。目前大部分研究都在对新能源汽车理论上的一些分析,没有从微观方面做深入研究。本文从整个新能源汽车产业链出发,通过对新能源汽车产业链上、中、下游的分析,提出新能源汽车发展改善之举,期许能对新能源汽车的发展做出绵薄之力。
关键词:新能源汽车 产业链 完善
引言
新能源汽车的定义主要是2009年6月17日工信部在《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》中界定的,即“新能源汽车”是采用非常规车用燃料为动力来源(或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。其主要包括纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)、氢发动机汽车及燃料电池汽车(FCV)等其他新能源汽车等。在“十五”期间我国实施了国家新能源汽车重大科技专项,确定了纯电动、混合动力和燃料电池的“三纵”和以整车控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”,经过几十年的研究基本已形成“三纵三横”的格局。任何一个产业的产业链都可以划分为上、中、下游。新能源汽车的产业链结构可以这样划分,中上游主要为零部件的生产采购;中游为整车的制造生产;下游包括销售及提供相关售后服务。本文通过对新能源汽车产业链进行分析,对于解决新能源汽车发展的瓶颈问题起到关键的作用。
1、新能源汽车产业链概述
新能源汽车产业链是在传统汽车产业链的基础上增加了电池行业(包括上游的资源开采)以及电机、电控系统。新能源汽车产业链的核心是动力电池,目前广泛认为锂电池比镍氢电池更适合驱动汽车。稀土永磁电动机及控制系统是新能源汽车产业链的重点,发展前景十分广阔。充电站等基础设施以及售后服务体系的建设是新能源汽车产业链中关键一环,不完善的配套设施将严重阻碍新能源汽车的产业化发展。
目前,混合动力汽车技术相对来说比较成熟,对电池要求并不高,没有达到纯电动汽车的要求,因此仅镍氢电池就能很好的满足其要求。但是混合动力汽车并不能完全解决环境及能源问题,所以只能是一个过渡性的产业技术。因此,发展纯动力的汽车产业技术和燃料电池的开发就成为关键。新能源汽车是一个复杂的产品系统,新能源汽车直接相关的产业链环节包括新能源汽车的核心部件的电池,电机、电控等组成展开,并逐步延伸至上游的锂、稀土资源及下游的配套设施、销售等。新能源汽车产业链概况如图1:
2、新能源汽车产业链可行性
第一,能源危机的需要。全球能源资源越来越紧缺已经是一个不争的事实,各国之间都为了摆脱都能源的依赖,不得不开发新的资源,这就让新能源的开发迫在眉睫。而我国每年成品油的消耗中,汽车所占成品油消耗总量的60%,所以改变传统汽车的驱动方式,降低汽车的耗油量,将对我国能源安全问题起到保驾护航的作用。
第二,绿色低碳经济的需要。随着越来越严重的环境污染,汽车尾气所释放出来的二氧化碳占到空气污染的18%,面对油价的持续高升和全球温室效应增加的严峻形势,社会需要大家积极发展低碳产品和相关技术,特别是自2009哥本哈根世界气候大会上,我国政府承诺要在2020年时达到碳排放比在2005年减少45%的目标,不但体现了我国走低碳经济发展模式,也让新能源汽车上升为国家战略。
第三,汽车工业发展的需要。虽然我国是汽车生产大国,但却不是汽车生产强国。在传统内燃机技术上,发达国家拥有至少超过我们30年的先进技术,而要实现我们自己的汽车强国梦,就要在新能源汽车上下功夫。比起传统的内燃机汽车,在新能源汽车关键技术上,虽然也有差距,但在燃料电池、蓄电池等关键零部件的技术上有了重大突破,整体来说是非常乐观的。
第四,良好的社会基础。随着当前经济的发展及国民意识的提高,新能源汽车的发展前景是巨大的。据统计,我国电动车与电动自行车超过5000万辆,这将极大的促进电机和蓄电池产业的发展。电动摩托跟自行车的成功推广为新能源汽车尤其是电动汽车的产业化发展奠定了社会基础。
第五,原材料丰富。对于稀土、锰、铁等稀有资源,在我国的储量都非常丰富,特别是在原材料领域,我国的锂资源量居世界第三位,从而为锂离子动力电池的发展提供了可靠的资源保证。
综上所述,新能源汽车的发展是提升国家实力,发展绿色中国的必然之路。新能源汽车产业链的研究有助于我们更好的
发展新能源汽车。
图1 新能源汽车产业链概况图
3、新能源汽车产业链的架构
与传统的新能源汽车产业链相比,新能源汽车产业链增加了电池行业(包括上游的资源开采)以及电机、电控系统,变速箱等组件,进而延伸至上下游配套设施、销售及租赁服务。
如图2所示,新能源汽车产业链的上中下游分别为
图2 新能源汽车产业链构成
3.1 新能源汽车产业链分析
3.1.1 新能源汽车产业链的上游
正极材料:正极材料是新能源汽车锂电池的关键,当前主要的锂离子正极材料有锰酸锂,磷酸铁锂,镍钴锰三元,我国目前主要为磷酸铁锂,日本采用锰酸锂和镍钴锰三元材料为正极材料。磷酸铁锂在国内是以碳酸锂为原材料,而锂资源分布在我国存在明显的地域性,主要集中在广东地区为代表的珠三角、以江浙为代表的长三角和以京津地区为代表的京津唐地区。另外江西宜春,四川阿坝,青海和西藏等为代表的锂矿资源丰富的地区具备了发展锂离子电池产业得天独厚的条件。
负极材料:目前国内主要集中在内在人造和天然石墨生产,且安全性差,技术先进硬碳更是空白点。未来的负极材料将向合金类和金属锂方向技术变革。
隔膜:现在来说,隔膜对我国新能源汽车电池板块是一个比较大的障碍,全球的电池隔膜被少数国际巨头垄断,我国动力电池隔膜基本依赖进口,且隔膜具有较高的技术壁垒,因此发展隔膜,抢占国内外的隔膜市场已经刻不容缓。
电解液:目前国内仅有少数几家企业生产,电解液的主要原材料为六氟磷酸锂(LiPF6),目前基本上要依赖进口,其技术是一个难点及空白点。
我国拥有丰富的稀土材料及钢铁等,因此,在电机的生产的最初原材料的供应具有很大的优势。而单纯电机生产,不具有较高的技术壁垒。
以上分析得出,正极,隔膜及电解液目前都是国内急需解决的难题。
3.1.2 新能源汽车产业链的中游
(1)电机电控系统
无论是纯电动车、混合电动车还是燃料电池电动车的技术发展,都需要电机电控系统技术的支撑。按目前常用电机电控系统主要有:直流电机电控系统、永磁同步电机电控系统、交流感应电机电控系统及开关磁阻电机电控系统四种。
直流电机因为其可靠性和效率等问题,不适合作为驱动电机使用,目前只应用一些性能要求较低的场合,与铅酸电池配合使用。相比交流电机,开关磁阻电机的控制相对简单,所以一直有厂商试图在新能源汽车上使用开关磁阻电机,但因其转矩脉动大等缺点,这种电机目前的应用计较少。
(2)电池
目前,新能源汽车电池是新能源汽车产业链关键制约因素之一。主要分为五大类,即镍氢电池、铅酸蓄电池及锂离子电池,磷酸铁锂电池,燃料电池。
镍氢电池刚刚进入成熟期,是目前混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系,现有混合动力电池99%的市场份额,其商业化的代表是丰田的普锐斯,国内镍氢电池在汽车上的运用仍处于研发匹配阶段。
铅酸电池作为比较成熟的技术,因其成本较低,而且能够高倍率放电,依然是唯一可供大批量生产的电动车用电池。但是铅酸电池的比能量、比功率和能量密度都很低,以此为动力源的电动车不可能拥有良好的车速及续航里程。
锂电池相对于传统的铅酸电池、镍氢电池具有体积小,质量轻,循环寿命长,自动电率低,无记忆效应,无污染等特点,因此原来越多的新能源汽车厂家选择采用锂电池最为新能源汽车的动力电池。
磷酸铁锂电池也是一种锂电池,安全性高,循环次数能达到2000次,放电稳定,价格便宜,成为车用动力新的选择。
简单地说,燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
不过,在我国磷酸铁锂电池还是主流,而锂电池因质量轻,体积小,循环寿命使用较长,没有记忆性,对温度也要求不高等优点,所以更符合未来新能源汽车发展的要求。从未来实用性来看,锂电池将逐步取代镍氢电池。
3.1.3新能源汽车产业链的下游
下游环境主要是指与新能源汽车配套的一些基础设施建设和服务,而基础设施建设主要指充电桩和电池更换站,服务则指整车和电池租赁及其他的配套服务。
(1)充电站
建设一个中型的快速充电站约需投入300万元,建设一个充电桩的投入约1.5万元。目前国内充电站和充电桩的建设正在快速展开,对相关市场将产生有力拉动。小型新能源汽车完全可利用民用电充电,其功率仅相当于一台空调,粗略估计每日低谷电就可供千万辆新能源汽车充电,可以有效提高电网使用效率,减少因增加高峰时充电量而追加的投资。中型及以上新能源汽车的续航里程长,速度要求高,要大型充电设施。
(2)电池更换站
换电站为用户提供电池或者电池维护服务,由于专业化比较强,需要配备专业人士快速完成电池更换、充电及维护。
(3)配套服务
整车或电池租赁是新能源汽车配套服务中的一个新兴产业。消费者在购买纯电动汽车时,为了降低消费者购买成本,前期只需缴纳部分保证金,以后在每月向厂家交付租金就可以了,租赁模式是一种成本比较低的模式,从而达到降低新能源汽车使用的门槛。
3.2 新能源汽车完善策略
(1)新能源汽车上游完善策略
在产业链的上游应聚集零部件厂商,解决创新能力问题,实现规模效应。在关键零部件技术方面重点支持磷酸铁锂离子蓄电池等动力蓄电池研发,形成蓄电池关键材料、单体电池、蓄电池模块、蓄电池包及管理系统等集成能力。
(2)新能源汽车中游完善策略
在产业链中游加强对新能源汽车整车研发,设立新能源汽车研发专项资金,重点支持新能源汽车整车集成开发的关键技术突破和产业化;强化政府对新能源汽车研发的协调,支持高校、科研机构与企业建立产学研联合体,汽车企业建立省级或国家级科技研发中心,合作开展新能源汽车研发;积极引导和支持国内汽车生产企业组成合作联盟,整合研发新能源汽车的科技力量和优质资产,形成强大合力,集中攻关,合力解决产业发展瓶颈,共同参与国际竞争。
(3)新能源汽车下游完善策略
在产业链下游解决充电配套等后续问题,加强新能源汽车充电站等配套设施的规划和建设,从停车场建设入手配备必要的充电设施,收取适当的充电费用。大规模建设充电站需要政府的规划和扶持,尤其是在土地购置费用、电网接入、充电电价制定、电网改造等方面。
在注重新能源汽车技术的能源替代,节约的效果的同时,要更加注重环保方面的特性,要将节能与环保置于同等重要的位置。如在规划中落实废旧动力电池回收、处理、再生利用中涉及的重金属污染等问题,使新能源汽车更好服务社会、造福民众。在售后维修技术人才方面,应大力培育新型人才,现有的技术人才储备短缺,并且存在人才结构不合理,综合能力偏低的问题。针对这些问题,我国要想加速新能源汽车产业的发展,占领产业发展的制高点,必须积极实施人才占领,把加快培养和引进素质的人才队伍作为发展新能源汽车产业的重中之重。
4、结论
新能源汽车在中国的发展是一个主要趋势,但跟发达国家相比,我国在新能源汽车的一些关键技术上还存在差距,这需要政府与企业共同去努力解决一些问题。本文从新能源汽车产业链出发,分析了新能源汽车产业链上,中,下游的一些关键问题,急需改进,创新的地方。对于一些技术上的问题,还需要更加专业的人员来分析并提出解决方法。
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作者简介:
胡磊鑫 (1986年—),男,湖南省益阳市,中南林业科技大学研究生,工商管理技术经济及管理。
(作者单位:中南林业科技大学 湖南长沙市 410000)
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