未來五年將是電動汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略機遇期?!笆濉逼陂g,國家科技計劃將加大力度,持續(xù)支持電動汽車科技創(chuàng)新,把科技創(chuàng)新引領與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育相結合,組織實施電動汽車科技發(fā)展專項規(guī)劃?,F(xiàn)將規(guī)劃摘要刊登。
一、形勢與需求
(一)發(fā)展形勢
從國際發(fā)展趨勢看,隨著技術的不斷創(chuàng)新與突破,面對金融危機、油價振蕩和日益嚴峻的節(jié)能減排壓力,2008年以來,以美國、日本、歐盟為代表的國家和地區(qū)相繼發(fā)布實施了新的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略,進一步明確了產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,明顯加大了政策扶持力度。
從技術層面看,混合動力汽車技術逐步成熟,已進入產(chǎn)品市場競爭期,率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,正成為汽車市場銷售新的增長點。純電動汽車電池技術進步加速,整車產(chǎn)品更加接近消費者需求;世界主要汽車制造商加快了純電動汽車量產(chǎn)步伐;插電式混合動力作為一種具有純電動和混合動力雙重特征的電動汽車技術成為全球新的研發(fā)熱點;以電池租賃為代表的純電動汽車商業(yè)模式創(chuàng)新取得進展。燃料電池及燃料電池汽車技術近年來取得突破性進展,國際上各大汽車集團持續(xù)投入開展燃料電池汽車研發(fā),燃料電池汽車整車成本顯著下降,性能指標已接近商業(yè)化水平。
經(jīng)多年探索實踐,國際汽車產(chǎn)業(yè)界達成了電動汽車產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略共識:在技術路線上,近期(2010-2015),在依靠傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車技術改進和推進車輛小型化實現(xiàn)降低排放的同時,為滿足更為嚴格的節(jié)能減排法規(guī)目標要求,應盡快推進混合動力技術的應用,并發(fā)展小型純電動汽車和插電式混合動力電動車;中期(2015-2020),在混合動力技術得到廣泛應用的基礎上,增加汽車動力系統(tǒng)電氣化程度,加大小型純電動汽車和插電式混合動力汽車推廣力度;在2020年之后,純電驅(qū)動技術將逐步占據(jù)主導地位,通過發(fā)展純電動汽車和燃料電池汽車,實現(xiàn)大幅度降低排放。在車型應用方面,純電動、混合動力和燃料電池三種類型的電動汽車技術各自具有最優(yōu)的適用車型。對短途出行需求,可采用小型純電動汽車;對長途出行需求,主要采用混合動力汽車、插電式混合動力汽車或者燃料電池汽車。
我國高度重視電動汽車技術的發(fā)展。經(jīng)過兩個五年計劃的科技攻關以及奧運會、世博會、“十城千輛”等示范工程的實施,我國電動汽車從無到有,在關鍵零部件、整車集成技術以及技術標準、測試技術、示范運行等方面都取得重大進展,初步建立了電動汽車技術體系,已申請專利3000余項,頒布電動汽車國家和行業(yè)標準56項,建成30多個新能源汽車技術創(chuàng)新平臺。
當前,我國電動汽車發(fā)展已進入關鍵時期,既面臨重大的發(fā)展機遇,也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。我國電動汽車發(fā)展中還存在很多需要解決的問題,例如核心技術還不具競爭優(yōu)勢,企業(yè)投入不足,政府的協(xié)調(diào)統(tǒng)籌潛力還沒有充分發(fā)揮等??傮w看,我國電動汽車研發(fā)起步不晚,發(fā)展不慢,但由于傳統(tǒng)汽車及相關產(chǎn)業(yè)基礎相對薄弱、投入不足,差距仍在,中高端技術競爭壓力越來越大。因此,必須加大攻堅力度,推動我國汽車工業(yè)向創(chuàng)新驅(qū)動轉型,搶占技術制高點,培育新能源汽車戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),引領產(chǎn)業(yè)變革,確保我國汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
(二)國家重大需求
1.產(chǎn)業(yè)升級的需求我國已成為全球最大的汽車生產(chǎn)和消費國,面臨著節(jié)能減排的嚴峻挑戰(zhàn)。我國繼2006年超過日本成為全球第二大汽車生產(chǎn)國之后,在2009年又超過美國成為第一大汽車生產(chǎn)和消費國。2010年、2011年產(chǎn)銷汽車均超過1800萬輛。隨著汽車保有量的快速增長,道路交通消耗的燃料量也將持續(xù)上升,導致石油消費進入快速增長期,石油對外依存度不斷攀升。為了使我國2020年乘用車燃油經(jīng)濟性達到國際同期水平,平均油耗應降至5升/百公里以內(nèi),采用混合動力為代表的重大汽車節(jié)能技術勢在必行。同時,以混合動力技術為龍頭,可以帶動傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排技術的綜合集成與全面進步。
2.技術轉型的需求從國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)看,發(fā)展電動汽車是我國汽車工業(yè)技術轉型和培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的歷史機遇。從車用能源角度看,電可以作為我國車用主體替代能源之一。預計到2020年和2030年我國汽車中乘用車保有量將會達到1.5億輛和2.5億輛的規(guī)模,這些車輛全部使用電力驅(qū)動情況下所使用總電量分別為電網(wǎng)總發(fā)電量的6%和7%。電動汽車大規(guī)模應用后,可在電網(wǎng)負荷低谷時段常規(guī)充電,對電網(wǎng)起到“填谷”作用,提高發(fā)電設備的綜合利用率,起到節(jié)能減排的效果。
我國發(fā)展電動汽車具有獨特的資源和市場優(yōu)勢。我國具有電動汽車相關材料資源優(yōu)勢,在鋰離子動力電池、永磁電機等電動汽車關鍵零部件的核心材料方面具有資源優(yōu)勢。我國具有巨大的、多元化的汽車市場優(yōu)勢,而且在電動汽車基礎設施建設方面有后發(fā)優(yōu)勢。我國城鎮(zhèn)化、城市化過程中,電動汽車充電站等基礎設施建設具有較大的發(fā)展空間。
3.科技跨越的需求我國在電動汽車關鍵零部件高端技術方面總體上尚未形成競爭優(yōu)勢。在電池成組技術、燃料電池發(fā)動機技術、車用電機電力電子集成技術、強混合動力機電耦合技術等方面,與國際先進水平仍有一定差距。
同時,我國在整車動力系統(tǒng)發(fā)展方面面臨著國際新一輪低碳科技競爭壓力。針對能源及環(huán)境的壓力,各國紛紛制定了更加嚴格的汽車CO2排放法規(guī)目標,促進了低碳技術的發(fā)展與競爭。從排放標準來看,汽車廠商僅僅依靠傳統(tǒng)車的技術進步無法滿足排放限值,必須依靠技術革新。從技術的潛力分析結果來看,將CO2排放降低40%以上的技術途徑主要集中在深度混合動力、插電式混合動力、純電動和氫能燃料電池技術。
二、發(fā)展戰(zhàn)略與目標
(一) 指導原則
1.自主創(chuàng)新發(fā)展電動汽車要依靠自主創(chuàng)新,掌握核心技術。根據(jù)混合動力、純電動和燃料電池三種基本的電動汽車動力系統(tǒng)技術特征與發(fā)展階段,靈活運用不同的自主創(chuàng)新方式,堅持以科技為支撐,以人才為根本,推動電動汽車技術的快速進步。
2.重點突破緊緊把握汽車動力系統(tǒng)電氣化的戰(zhàn)略轉型方向,重點突破電池、電機、電控等關鍵核心技術,以及電動汽車整車關鍵技術和商業(yè)化瓶頸。
3.協(xié)調(diào)發(fā)展發(fā)展電動汽車是一項系統(tǒng)工程,在研發(fā)、示范和市場導入初期需要一個有利的政策環(huán)境。通過制定引導性政策,官、產(chǎn)、學、研、用、金等社會各方力量形成合力,構建中國特色的電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,推動我國電動汽車產(chǎn)業(yè)快速、健康發(fā)展。
(二)技術路線
電動汽車按動力電氣化水平分為兩類:一類是全部或大部分工況下主要由電機提供驅(qū)動功率的電動汽車(稱為“純電驅(qū)動”電動汽車,例如純電動汽車、插電式電動汽車、增程式電動汽車以及燃料電池電動汽車);另一類是動力電池容量較小,大部分工況下主要由內(nèi)燃機提供驅(qū)動功率的電動汽車(稱為常規(guī)混合動力電動汽車)。從培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)角度看,發(fā)展電氣化程度比較高的“純電驅(qū)動”電動汽車是我國新能源汽車技術的發(fā)展方向和重中之重。要在堅持節(jié)能與新能源汽車“過渡與轉型”并行互動、共同發(fā)展的總體原則指導下,規(guī)劃電動汽車技術發(fā)展戰(zhàn)略。
1.確立“純電驅(qū)動”的技術轉型戰(zhàn)略順應全球汽車動力系統(tǒng)電動化技術變革總體趨勢,發(fā)揮我國的有利條件和比較優(yōu)勢,面向“純電驅(qū)動”實施汽車產(chǎn)業(yè)技術轉型戰(zhàn)略,加快發(fā)展“純電驅(qū)動”電動汽車產(chǎn)品。實施這一技術轉型戰(zhàn)略,要依靠自主創(chuàng)新,堅持自主發(fā)展,突破電動汽車核心瓶頸技術;同時要充分利用國際資源,進一步提升我國汽車共性基礎技術水平,服務于“純電驅(qū)動”的技術轉型戰(zhàn)略。
2.堅持“三縱三橫”的研發(fā)布局我國電動汽車研發(fā)在“三縱三橫”的技術創(chuàng)新戰(zhàn)略指導下,經(jīng)過“十五”“三縱三橫、整車牽頭”和“十一五”“三縱三橫、動力系統(tǒng)技術平臺為核心”兩階段技術攻關,取得了重大技術突破,形成了中國特色的電動汽車研發(fā)體系?!笆濉逼陂g,繼續(xù)堅持“三縱三橫”的基本研發(fā)布局,根據(jù)“純電驅(qū)動”技術轉型戰(zhàn)略,進一步突出“三橫”共性關鍵技術。在“三縱”方面,純電動汽車、增程式電動汽車和插電式混合動力汽車作為純電驅(qū)動汽車的基本類型;燃料電池汽車作為純電驅(qū)動汽車的特殊類型繼續(xù)獨立作為一“縱”;混合動力汽車主要為常規(guī)混合動力汽車。在“三橫”方面,“電池”包括動力電池和燃料電池;“電機”包括電機系統(tǒng)及其與發(fā)動機、變速箱總成一體化技術等;“電控”包括“電轉向”、“電空調(diào)”、“電制動”和“車網(wǎng)融合”等在內(nèi)的電動汽車電子控制系統(tǒng)技術。
(三)規(guī)劃目標
1.面向產(chǎn)業(yè)升級需求:產(chǎn)品研發(fā),支撐發(fā)展 “十二五”是以汽車電控化和動力混合化兩大技術相結合為標志的產(chǎn)品換代與產(chǎn)業(yè)升級期。要推進各種常規(guī)混合動力汽車的產(chǎn)業(yè)化技術研發(fā)與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。力爭使我國混合動力客車綜合性價比和市場占有率處于國際先進水平;力爭使我國混合動力轎車具備國際市場競爭力。以混合動力技術為龍頭帶動傳統(tǒng)汽車節(jié)能減排技術的綜合集成與全面進步。為我國汽車行業(yè)實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)政策和油耗與排放法規(guī)的“十二五”目標提供技術支撐。
2.面向技術轉型需求:規(guī)模示范,產(chǎn)業(yè)引領 “十二五”是將汽車小型化和動力電氣化相匯合、發(fā)展我國小型電動轎車的機遇期。要實施“純電驅(qū)動”技術轉型戰(zhàn)略,探索純電驅(qū)動汽車技術解決方案、新型商業(yè)模式和能源供應體系。使我國在以小型電動轎車為代表的各類純電動汽車普及程度、以示范城市為平臺的電動汽車全價值鏈整合水平、以鋰動力電池為重點的車用電池產(chǎn)業(yè)國際競爭能力等方面處于國際先進水平,為培育我國電動汽車戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)揮引領作用。
3.面向科技跨越需求:前瞻部署,創(chuàng)新突破 “十二五”是將能源多元化和動力一體化兩大趨勢相統(tǒng)一,研究下一代純電驅(qū)動平臺,搶占電動汽車高端前沿制高點的科技攻堅期。要攻克以先進燃料電池/新型動力電池等為代表的一批前沿高端難點技術。開發(fā)出具有關鍵技術綜合集成性、先進成果展示標志性、系列化、高級別電動汽車,綜合技術指標達到國際先進水平。為實現(xiàn)我國從汽車制造大國向汽車技術強國轉型奠定堅實基礎。
到2015年,在整車、關鍵零部件、公共平臺等29個技術創(chuàng)新方向上實現(xiàn)關鍵技術突破,全面掌握核心技術,預期申請電動汽車核心技術專利達3000項以上,在30個以上城市進行規(guī)模化示范推廣,在5個以上城市進行新型商業(yè)化模式試點應用,為實現(xiàn)電動汽車規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、尤其是純電驅(qū)動汽車銷量達到同類車型總銷量1%左右的重要門檻提供科技支撐,引領電動汽車新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展。
形成整車及零部件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化體系,建設新能源汽車基礎設施、產(chǎn)業(yè)標準體系和檢驗檢測系統(tǒng),新增建成節(jié)能與新能源汽車領域技術創(chuàng)新平臺25個以上,組建“三縱三鏈”產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,培育形成一批國際知名、具有自主知識產(chǎn)權的關鍵零部件與整車企業(yè),使我國躋身節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)先進國家行列。
(四)實施途徑
1.技術平臺“一體化” 為了應對電動汽車技術多元化和車型多樣化問題,緊緊抓住“電池、電機、電控”三大共性關鍵技術,以關鍵零部件模塊化為基礎,推進動力總成模塊化,促進動力系統(tǒng)平臺化,實現(xiàn)電動汽車技術平臺“一體化”。
動力電池、電機、電子控制單元等關鍵部件模塊化,有利于規(guī)?;a(chǎn)和應用,便于電池的維修、更換、租賃和回收處理。以通用化、系列化的動力電池模塊為核心,可以形成多樣化的整車動力電池系統(tǒng),結合電機等基礎模塊,可開發(fā)各種純電驅(qū)動汽車;車用動力總成方面,以動力電池等關鍵零部件模塊為基礎,進一步提升系統(tǒng)集成層次,可發(fā)展出各種新型動力總成。
2.車型開發(fā)“兩頭擠” 我國中高級別以上轎車的純電驅(qū)動平臺技術尚不成熟,需要繼續(xù)研究開發(fā),并作為科技跨越的重點研究內(nèi)容。與此同時,對于電動汽車科技發(fā)展,充分發(fā)揮我國技術特色、產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢和市場潛力,在城市公共用車和私人小型轎車上優(yōu)先發(fā)展“純電驅(qū)動”電動汽車,形成“兩頭擠”發(fā)展格局,啟動大規(guī)模市場;然后滾動發(fā)展,逐步擠占中高檔燃油轎車這一市場空間。
一方面,要以城市公交車為重點,在現(xiàn)有常規(guī)混合動力大客車推廣應用的基礎上,加強純電驅(qū)動的可充電式/里程延長式電動大客車的開發(fā)、推廣力度;并繼續(xù)開展電動大客車與燃料電池-動力蓄電池的電-電混合式大客車的研發(fā)和示范。另一方面,發(fā)展小型電動汽車。燃油汽車小型化和電動汽車小型化是全球主流趨勢,中國最具技術特色、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和市場潛力。小型電動汽車可以成為我國汽車工業(yè)自主創(chuàng)新的重要突破口,可以滿足我國快速城市化進程中交通可持續(xù)發(fā)展需求,可以促進我國電動汽車與充電設施以及電池產(chǎn)業(yè)之間的良性互動和滾動發(fā)展,可以形成大規(guī)模市場需求。
3.產(chǎn)業(yè)化推進“三步走” 電動汽車產(chǎn)業(yè)化初期,電動汽車產(chǎn)業(yè)化推進按照“三步走”的推進戰(zhàn)略,結合不同階段的技術進步程度和市場需求狀況,把握節(jié)奏,分步實施。
(1)第一階段:2008年―2010年在大中城市公共服務領域開展新能源汽車示范。2008年開始的奧運示范項目,已經(jīng)實現(xiàn)595輛電動汽車規(guī)模化示范運行,2009年啟動“十城千輛”大規(guī)模示范推廣工程,全國13個示范城市約5000輛節(jié)能與新能源汽車投入示范運營;到2010年度,示范城市從13個增加到25個,重點轉向純電驅(qū)動汽車,全國25個示范城市約8000輛節(jié)能與新能源汽車投入示范運營。
(2)第二階段:2010年―2015年實現(xiàn)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化;開展以小型電動汽車為代表的純電驅(qū)動汽車大規(guī)模商業(yè)化示范;實現(xiàn)燃料電池汽車在公共服務領域小規(guī)模示范考核;攻克深度機電耦合、新型電機驅(qū)動技術等前沿技術,研發(fā)以燃料電池汽車為代表的下一代純電驅(qū)動動力系統(tǒng)平臺。為實現(xiàn)電動汽車規(guī)模產(chǎn)業(yè)化尤其是純電驅(qū)動汽車銷量達到同類車型總銷量1%左右的重要門檻提供科技支撐。
在此階段,開展以能量型鋰離子動力電池為重點,電池模塊化為核心的動力電池全方位技術創(chuàng)新,實現(xiàn)我國車用動力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化突破。到2015年左右,在20個以上示范城市和周邊區(qū)域建成由40萬個充電樁、2000個充換電站構成的網(wǎng)絡化供電體系,滿足電動汽車大規(guī)模商業(yè)化示范能源供給需求。
(3)第三階段:2015年-2020年 繼續(xù)推進純電動汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,并開始啟動下一代純電驅(qū)動汽車產(chǎn)業(yè)化進程。
在此階段,以下一代動力電池技術路線為主導,開啟下一代動力電池產(chǎn)業(yè)化。確立電動汽車主導商業(yè)模式,并完善原有基礎設施網(wǎng)絡,提高車網(wǎng)融合程度。到2020年左右,為實現(xiàn)各類電動汽車推廣普及提供技術支撐。
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