鉅大LARGE | 點擊量:1177次 | 2020年04月30日
新能源汽車該如何選擇?鋰離子電池和氫料電池未來如何發(fā)展
一、發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)勢在必行
隨著全球日益嚴重的能源危機,以及汽車排放引起的環(huán)境污染問題逐漸得到世界各國的重視,新能源汽車已經(jīng)成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點。結(jié)合我國國情及汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,基于我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、緩解環(huán)境壓力等三個方面的深層次戰(zhàn)略考量,發(fā)展新能源汽車已成為必然趨勢。
(一)扶持培養(yǎng)支柱型產(chǎn)業(yè),助力我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級
汽車行業(yè)作為高技術(shù)含量、高附加值的戰(zhàn)略性、支柱型產(chǎn)業(yè),市場格局的變化直接影響到我國國民經(jīng)濟的建設(shè)。在傳統(tǒng)汽車工業(yè)領(lǐng)域,我國因缺乏核心技術(shù)嚴重依賴進口,在市場競爭中喪失主動地位。新能源汽車的出現(xiàn)顛覆了延續(xù)百年的傳統(tǒng)汽車概念,這關(guān)于我國可能成為改寫全球汽車產(chǎn)業(yè)格局的絕佳機會。目前,國內(nèi)新能源汽車技術(shù)與國外先進水平差距在不斷縮小,已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和儲備,因此,新能源汽車將成為建設(shè)制造強國、進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的載體。把握住新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇,是我國實現(xiàn)從汽車大國到汽車強國跨越的關(guān)鍵舉措。
(二)擺脫石油依賴,推動國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整
石油作為戰(zhàn)略資源,對一個國家能源安全至關(guān)重要。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國對石油的需求量逐年攀升。2018年我國石油凈進口量4.4億噸,對外依存度升至69.8%。從此層面來看,能源安全已成為國家經(jīng)濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題,一旦石油進口受到限制,我國將面對重大的能源危機。因此,加快調(diào)整我國過度依賴石油能源向綠色多元發(fā)展轉(zhuǎn)變已迫在眉睫。據(jù)統(tǒng)計,汽車產(chǎn)業(yè)石油消費量占據(jù)全國石油消耗總量的40%左右,且隨著汽車保有量的持續(xù)上升,未來石油消耗量將進一步提高。發(fā)展新能源汽車可以降低石油對外依賴,推動我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,這不僅關(guān)系到我國汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,也事關(guān)國家能源安全。
(三)降低汽車尾氣排放量,減少環(huán)境危機
近年來汽車尾氣排放所造成的環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴重,從走可持續(xù)發(fā)展之路和保護地球生存環(huán)境的角度來審視,節(jié)能減排已成為時代發(fā)展必然趨勢。傳統(tǒng)燃油車的尾氣中含有大量有害氣體以及固體顆粒,嚴重威脅環(huán)境和人類健康。相對而言,新能源汽車可實現(xiàn)零排放并有效緩解環(huán)境危機。因此,布局新能源汽車產(chǎn)業(yè)關(guān)于改善生態(tài)環(huán)境具有重大意義。
二、新能源汽車動力技術(shù)路線各有利弊,應(yīng)用領(lǐng)域各有側(cè)重
隨著固態(tài)鋰離子電池和氫燃料動力電池兩大技術(shù)的崛起,二者均已成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)路線。
(一)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚,但固態(tài)電池技術(shù)有待升級
固態(tài)鋰離子電池技術(shù)是目前車用動力鋰電池取得能量密度突破的重要方向。固態(tài)電池具備離子電導率高、機械強度高以及能量密度高等優(yōu)勢,受益于國內(nèi)鋰離子電池領(lǐng)域原有的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)資源,可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)且成本較低。固態(tài)電池在安全性與能量密度方面具備很大潛力,但是還需開展大量的研究工作改善電極/電解質(zhì)界面、固體電解質(zhì)加工以及化學穩(wěn)定性等問題,彌補其低溫條件下續(xù)駛里程銳減、充電困難、溫控系統(tǒng)能效高等缺陷。
(二)氫燃料動力電池性能優(yōu)勢明顯,但核心技術(shù)缺失,配套建設(shè)不足
氫燃料動力電池作為另一個發(fā)展分支同樣深受業(yè)界推崇。氫燃料動力電池具有重量輕、壽命長、能量密度高、補給時間短、續(xù)航里程更長以及不受環(huán)境影響等特點。但其關(guān)鍵部件質(zhì)子交換膜、催化劑、雙極板等核心技術(shù)長期被國外壟斷,嚴重制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展,而且國內(nèi)尚未形成制氫、儲氫、加氫充分配套的氫能生態(tài)鏈,氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足,短時間內(nèi)難以大范圍推廣。
(三)兩種動力技術(shù)路線潛在應(yīng)用優(yōu)勢各有不同
國內(nèi)新能源汽車發(fā)展環(huán)境復(fù)雜,需求各異,固態(tài)鋰離子電池和氫燃料動力電池兩種技術(shù)路線擁有各自的優(yōu)勢和短板,面向?qū)嶋H應(yīng)用各顯潛力。
就能源分布、氣候、地域以及區(qū)域功能性差異來看,兩條技術(shù)路線分別有用武之地。首先,國內(nèi)煤礦資源分布不均,近50%的煤炭資源分布在華北地區(qū),另有約30%的儲量在我國西北地區(qū),而華東、西南等地區(qū)則少有煤炭資源。華北和西北地區(qū)電廠的多余產(chǎn)量可通過充電樁為固態(tài)鋰離子電池汽車供應(yīng)動力來源,達到燃油代替和提高電力利用率雙重效果;據(jù)統(tǒng)計2018年我國平均棄風率為7%,重要集中在新疆、甘肅、西藏等地區(qū),隨著制氫技術(shù)的發(fā)展,這些未被利用的資源可以轉(zhuǎn)化為氫氣,并以壓縮氣態(tài)儲氫、液化儲氫等方式儲存起來。因此當?shù)刎S富的可再生能源為發(fā)展氫燃料動力電池汽車供應(yīng)了得天獨厚的條件。其次,現(xiàn)有固態(tài)電池技術(shù)暫無法滿足東北等高寒地帶的應(yīng)用需求,而氫燃料動力電池可作為替代技術(shù)在這些地區(qū)優(yōu)先發(fā)展。再次,就地域條件而言,華東地區(qū)城市分布較為集中,發(fā)展迅速,用車數(shù)量持續(xù)上升且短途交通線密集,適宜發(fā)展固態(tài)鋰離子電池汽車。此外,港口加氫站集中布局難度相對較低,可針對停泊在港口的商用車進行轉(zhuǎn)型,在港口布局氫能產(chǎn)業(yè);高速公路等沿線服務(wù)區(qū)也便于設(shè)立油氫混合站,打造氫能城際高速,實現(xiàn)加氫站與加油站、加氣站和充電站多站合一的布局。
根據(jù)汽車種類及用途的不同,兩種技術(shù)也各有所長。家用乘用車、公交車數(shù)量龐大,行程較短,更適合裝載高能量密度、小體積的固態(tài)鋰離子電池。而且相比氫燃料動力電池,固態(tài)鋰離子電池技術(shù)相對成熟,具備一定商業(yè)化基礎(chǔ),可滿足乘用車及公交車的高需求量。商用車、物流車以及重型卡車要充足的乘用空間和長續(xù)航能力,裝載固態(tài)鋰離子電池,會占用空間并新增負重,而氫燃料動力電池本身質(zhì)輕,燃料借助外循環(huán)進入車體供應(yīng)動力,在長途、重載方面實為取代燃油動力的首選。此外,加氫體系適合集中布局,與長途、重載車集中存放的特點不謀而合,這可以大大提升加氫站利用的效率,降低維護成本。
三、發(fā)展建議
新能源汽車的產(chǎn)業(yè)布局關(guān)系到國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)能否崛起,技術(shù)選擇偏頗易造成能源利用失衡、產(chǎn)業(yè)發(fā)展不科學、應(yīng)用效果不顯著的后果。因此,未來國內(nèi)新能源汽車動力時代應(yīng)是一個兩強相存、齊頭并進的雙輪前進時代,為促進我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)均衡且全面發(fā)展,提出如下幾點建議。
(一)二者發(fā)展各有阻礙,應(yīng)對癥下藥,各有側(cè)重
固態(tài)鋰離子電池和氫燃料動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展面對困境不同,需結(jié)合實際分布制定發(fā)展方法,合理完善布局。針對固態(tài)鋰離子電池汽車產(chǎn)業(yè),第一,建議市政各部門協(xié)調(diào)配合,打通場地租用、電力部門審批等環(huán)節(jié),打造一條龍公共快充充電樁建設(shè)流程,提高完善充電樁網(wǎng)絡(luò)效率;第二,借鑒國外發(fā)展相關(guān)經(jīng)驗、從理論基礎(chǔ)、材料性能、產(chǎn)業(yè)化問題的解決路徑乃至標準的制定,形成了一個產(chǎn)官研密切結(jié)合的強大聯(lián)盟,同時拉動其他產(chǎn)業(yè)形成網(wǎng)狀發(fā)展;第三,依靠相對成熟的產(chǎn)業(yè)化技術(shù),抓住短時間的經(jīng)濟效益,提升我國固態(tài)鋰離子電池汽車市場競爭力。
針對氫燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè),首先,建議全面重視關(guān)鍵組件核心技術(shù)的研發(fā)與突破,建立自主知識產(chǎn)權(quán)體系,擺脫進口依賴和受制于人的現(xiàn)狀;其次,建議制定氫氣以及加氫站相關(guān)標準,規(guī)范加氫站建設(shè)審批規(guī)則,完善加氫站建站標準法規(guī)、政策體系,明確管理部門;再次,發(fā)展制氫技術(shù),需降低成本,從源頭為氫燃料動力電池應(yīng)用保駕續(xù)航;此外,重點加強加氫站建設(shè),并完善配套措施,逐步建立和完善國內(nèi)氫能生態(tài)系統(tǒng)。
(二)因勢利導,各顯神通,走我國特色新能源汽車應(yīng)用路線
我國各地區(qū)能源分布、氣候和地理條件也不盡相同,應(yīng)根據(jù)各地特色發(fā)展現(xiàn)階段最適宜當?shù)氐男履茉醇夹g(shù)。同時要在應(yīng)用層面上發(fā)揮技術(shù)本身的優(yōu)勢,規(guī)避技術(shù)缺陷帶來的劣勢。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)根據(jù)國情、國力、自然環(huán)境等,走特色應(yīng)用路線,杜絕統(tǒng)一效仿和復(fù)制。抓住地域特色,做到物盡其用,為兩種技術(shù)創(chuàng)造應(yīng)用平臺,有的放矢地布局新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線。