中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛專業(yè)委員會(huì)
我國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)化進(jìn)程中相關(guān)問(wèn)題綜述
中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛專業(yè)委員會(huì)
本報(bào)告概述了2013年以來(lái)我國(guó)新能源汽車推廣應(yīng)用相關(guān)政策及其影響,針對(duì)新能源汽車推廣的兩個(gè)重要組成部分——新能源客車、充電基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論和綜述。我國(guó)純電動(dòng)客車技術(shù)具有國(guó)際領(lǐng)先水平,已推廣到多個(gè)城市,服務(wù)于城市公共交通、環(huán)衛(wèi)等多個(gè)領(lǐng)域;我國(guó)建成了世界上最大的大型充換電站,開(kāi)放的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)市場(chǎng)將有力促進(jìn)新能源汽車推廣應(yīng)用。
新能源汽車;純電動(dòng)客車;插電式混合動(dòng)力客車;充電設(shè)施
我國(guó)面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題,原油對(duì)外依賴度居高不下,汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展也落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,發(fā)展新能源汽車是中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略的必然選擇。習(xí)近平主席指出:發(fā)展新能源汽車是我國(guó)從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó)的必由之路,要加大研發(fā)力度,認(rèn)真研究市場(chǎng),用好用活政策,開(kāi)發(fā)適應(yīng)各種需求的產(chǎn)品,使之成為一個(gè)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)點(diǎn)。
《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012~2020年)》提出,到2015年新能源產(chǎn)銷量達(dá)到50萬(wàn)輛,2020年產(chǎn)銷量達(dá)200萬(wàn)輛,累計(jì)產(chǎn)銷量超過(guò)500萬(wàn)輛。
為落實(shí)發(fā)展規(guī)劃,第一階段(“十二五”期間)要努力實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化,開(kāi)展以小型電動(dòng)汽車為代表的純電驅(qū)動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化示范,實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車在公共服務(wù)領(lǐng)域的小規(guī)模示范考核;第二階段(2016~2020年)要在混合動(dòng)力技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上,加大小型純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的推廣力度;第三階段(2020年之后)要使純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)逐步占據(jù)主導(dǎo)地位,通過(guò)發(fā)展純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)大幅度降低排放。
2013年9月,國(guó)務(wù)院頒布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》明確要求大力推廣新能源汽車,公交、環(huán)衛(wèi)等行業(yè)和政府機(jī)關(guān)要率先使用新能源汽車,北、上、廣、深等城市每年新增或更新的公交車中,新能源和清潔燃料車的比例要達(dá)到60%以上。與此同時(shí),2014年9月13日,財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部和發(fā)展改革委聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于繼續(xù)開(kāi)展新能源汽車推廣應(yīng)用工作的通知》(財(cái)建〔2013〕551號(hào)文),明確了在2013~2015年對(duì)消費(fèi)者購(gòu)買新能源汽車?yán)^續(xù)給予補(bǔ)貼,這一核心政策旨在推動(dòng)新能源汽車由“示范應(yīng)用”走向“推廣應(yīng)用”,通知的主要內(nèi)容包括:
(1)繼續(xù)依托城市尤其是特大城市推廣應(yīng)用新能源汽車,重點(diǎn)在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等細(xì)顆粒物治理任務(wù)較重的區(qū)域選擇積極性較高的特大城市或城市群實(shí)施。
(2)規(guī)定了示范城市或區(qū)域的條件:①?gòu)?013到2015年,在特大型城市或重點(diǎn)區(qū)域新能源汽車?yán)塾?jì)推廣量不低于10000輛,其他城市或區(qū)域累計(jì)推廣量不低于5000輛;②推廣應(yīng)用的車輛中外地品牌數(shù)量不得低于30%,不得設(shè)置或變相設(shè)置障礙限制采購(gòu)?fù)獾仄放栖囕v;③政府機(jī)關(guān)、公共機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域車輛采購(gòu)要向新能源汽車傾斜,新增或更新的公交、公務(wù)、物流、環(huán)衛(wèi)車輛中新能源汽車比例不低于30%;④地方政府對(duì)新能源汽車車輛購(gòu)置、公交車運(yùn)營(yíng)、配套設(shè)施建設(shè)等方面已出臺(tái)具體明確的政策措施;⑤相關(guān)城市須接受年度考核評(píng)估,未能完成年度推廣目標(biāo)的將予以淘汰。
(3)明確了對(duì)消費(fèi)者購(gòu)買新能源汽車的補(bǔ)貼:①補(bǔ)助范圍:納入中央財(cái)政補(bǔ)貼范圍的新能源汽車車型應(yīng)是符合要求的純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車;②補(bǔ)助對(duì)象:補(bǔ)助對(duì)象是消費(fèi)者,消費(fèi)者按銷售價(jià)格扣減補(bǔ)貼后支付;③資金撥付方式:中央財(cái)政將補(bǔ)貼資金撥付給新能源汽車生產(chǎn)企業(yè),實(shí)行按季預(yù)撥,年度清算;④補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn):補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)新能源汽車與同類傳統(tǒng)汽車的基礎(chǔ)差價(jià)確定,并考慮規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)進(jìn)步等因素逐年退坡。新能源乘用車補(bǔ)貼3.5~6萬(wàn)元(燃料電池乘用車20萬(wàn)元),新能源客車補(bǔ)貼25~50萬(wàn)元(燃料電池客車50萬(wàn)元)。此外,超級(jí)電容、鈦酸鋰快充純電動(dòng)客車定額補(bǔ)貼15萬(wàn)元,純電動(dòng)專用車(主要是郵政、物流、環(huán)衛(wèi)等)推廣應(yīng)用補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)按電池容量每千瓦時(shí)補(bǔ)貼2000元,每輛車補(bǔ)貼總額不超過(guò)15萬(wàn)元。上述補(bǔ)貼的特點(diǎn)表現(xiàn)在:除插電式混合動(dòng)力客車補(bǔ)貼政策的“含金量”較高之外,小型公交車補(bǔ)貼政策的“含金量”更高,6m純電動(dòng)客車可獲得國(guó)家30萬(wàn)元的補(bǔ)貼,8m純電動(dòng)客車的補(bǔ)貼額度為40萬(wàn)元??梢灶A(yù)測(cè)新增的補(bǔ)貼將令6~8m純電動(dòng)客車的接受度更高,可解決擁堵地區(qū)、大型小區(qū)、老城區(qū)等區(qū)域道路網(wǎng)絡(luò)交通,改善城市道路微循環(huán)系統(tǒng)。
(4)明確對(duì)示范城市充電設(shè)施建設(shè)給予財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)。中央財(cái)政將安排資金對(duì)示范城市給予綜合獎(jiǎng)勵(lì),獎(jiǎng)勵(lì)資金將主要用于充電設(shè)施建設(shè)等方面,具體獎(jiǎng)勵(lì)辦法及標(biāo)準(zhǔn)另行制定。
(5)補(bǔ)貼政策退坡計(jì)劃:財(cái)建〔2013〕551號(hào)文提出相對(duì)激進(jìn)的退坡計(jì)劃,2014年和2015年,純電動(dòng)乘用車、插電式混合動(dòng)力(含增程式)乘用車、純電動(dòng)專用車、燃料電池汽車補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)在2013年標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上分別下降10%和20%;純電動(dòng)公交車、插電式混合動(dòng)力(含增程式)公交車標(biāo)準(zhǔn)維持不變。今年2月財(cái)政部、科技部、工信部和發(fā)改委(以下簡(jiǎn)稱四部委)聯(lián)合發(fā)布新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整計(jì)劃,國(guó)家補(bǔ)貼退坡速度下降,2014年在2013年補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上下降5%,2015年在2013年補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上下降10%。此外,四部委還明確,新能源汽車補(bǔ)貼將是相對(duì)長(zhǎng)期的政策,“按照相關(guān)文件規(guī)定,現(xiàn)行補(bǔ)貼推廣政策已明確執(zhí)行到2015年12月31日。為保持政策連續(xù)性,加大支持力度,上述補(bǔ)貼推廣政策到期后,中央財(cái)政將繼續(xù)實(shí)施補(bǔ)貼政策”。這將打消市場(chǎng)對(duì)短期補(bǔ)貼政策的顧慮,將有利激發(fā)企業(yè)對(duì)發(fā)展新能源汽車采取更為長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃,投入更多資源。
2013年11月,財(cái)政部、科技部、工信部和國(guó)家發(fā)展改革委組織專家對(duì)各地申報(bào)的新能源汽車推廣應(yīng)用方案進(jìn)行了審核評(píng)估,確認(rèn)北京、天津、上海、廣州等28個(gè)城市或區(qū)域?yàn)榈谝慌履茉雌囃茝V應(yīng)用城市。目前已公布了前兩批新能源汽車推廣應(yīng)用城市名單,涉及近40個(gè)城市、區(qū)域,如圖1所示。這40個(gè)城市、區(qū)域以經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)居多,亦包含城市群形式聯(lián)合申報(bào)的二三線城市,各個(gè)地區(qū)對(duì)于新能源汽車推廣都具有較高積極性。
圖1 中國(guó)新能源汽車推廣城市與區(qū)域分布圖Fig.1 New energy vehicle promotion areas
隨后,多個(gè)省市密集發(fā)布新能源汽車補(bǔ)貼政策細(xì)則,包括新能源汽車推廣目標(biāo)、充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃、新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)優(yōu)惠政策等。北京:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼最高6萬(wàn)元,共計(jì)12萬(wàn)元,每月有1700余個(gè)新能源汽車獨(dú)享的搖號(hào)指標(biāo);上海:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼最高4萬(wàn)元,共計(jì)10萬(wàn)元,對(duì)新能源車免費(fèi)上滬牌;深圳:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼最高6萬(wàn)元,共計(jì)12萬(wàn)元;廣州:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼1萬(wàn)元,共計(jì)7萬(wàn)元,每月有1000余個(gè)新能源汽車獨(dú)享的搖號(hào)指標(biāo);杭州:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼最高6萬(wàn)元,共計(jì)12萬(wàn)元;合肥:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼最高2萬(wàn)元,共計(jì)8萬(wàn)元;長(zhǎng)春:中央最高補(bǔ)貼6萬(wàn)元,地方補(bǔ)貼按照車總價(jià)不同制定不同補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)(售價(jià)在20萬(wàn)元以上的補(bǔ)貼4.5萬(wàn)元,售價(jià)在10萬(wàn)~20萬(wàn)元的補(bǔ)貼3.5萬(wàn)元,總計(jì)不超過(guò)10.5萬(wàn)元);武漢、西安按國(guó)家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的1∶1地方給與配套補(bǔ)貼;江蘇城市群省補(bǔ)貼按國(guó)家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的40%,地市不低于60%。
2014年1月8日~10日國(guó)務(wù)院副總理馬凱先后到深圳、合肥、蕪湖等地視察了新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游的10家企業(yè),強(qiáng)調(diào)了國(guó)家對(duì)新能源汽車發(fā)展的四個(gè)不變?cè)瓌t:國(guó)家發(fā)展新能源汽車戰(zhàn)略不變;以純電驅(qū)動(dòng)為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略取向不變;確定的節(jié)能與新能源汽車的規(guī)劃目標(biāo)不變;政府政策扶植的政策取向不變。3月26日,馬凱再次考察深圳新能源汽車企業(yè),并以前所未有的高度對(duì)過(guò)去五年新能源汽車發(fā)展的障礙做了分析。在當(dāng)天新能源汽車工作會(huì)議上,馬凱副總理把“充電設(shè)施建設(shè)滯后于整車的研發(fā)、生產(chǎn)和推廣”定性為新能源汽車市場(chǎng)化推廣最大的客觀矛盾。
馬凱提出了新的方法論和扶持辦法:由國(guó)務(wù)院副總理牽頭,成立各部委聯(lián)席會(huì)議,由原來(lái)四部委的協(xié)同推進(jìn)增加到九部委;一些能切實(shí)刺激消費(fèi)的方案也正在考慮,比如減免新能源汽車的購(gòu)置稅、延緩財(cái)政補(bǔ)貼退坡政策、征收燃油車排污費(fèi)用于電動(dòng)汽車等等;提出研究民營(yíng)資本進(jìn)入純電動(dòng)汽車整車生產(chǎn)政策、強(qiáng)制執(zhí)行汽車油耗限額管理制度、油耗積分交易制度等。在汽車行業(yè)內(nèi)對(duì)新能源汽車發(fā)展一片迷茫時(shí),國(guó)家啟動(dòng)第二波新能源汽車推廣計(jì)劃目的之一也是為市場(chǎng)樹(shù)立信心,馬凱在會(huì)議中講到的問(wèn)題和解決方案將是未來(lái)幾年國(guó)家層面扶持新能源汽車的政策方向。
與之相呼應(yīng),2014年5月27日,國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布了《關(guān)于做好電動(dòng)汽車充換電設(shè)施用電報(bào)裝服務(wù)工作的意見(jiàn)》。對(duì)于個(gè)人自建充電樁,只要滿足個(gè)人有固定車位、小區(qū)物業(yè)同意等條件,自建充電樁享受5角錢1度電的居民電價(jià)。這意味著自建充電樁的口子終于撕開(kāi),即國(guó)家電網(wǎng)公司明確支持社會(huì)資本參與慢充、快充等各類電動(dòng)汽車充換電設(shè)施市場(chǎng)。
2014年5月,北京市發(fā)改委、北京市科委和北京市經(jīng)信委聯(lián)合下發(fā)《北京市示范應(yīng)用新能源小客車自用充電設(shè)施建設(shè)管理細(xì)則》,要求北京新能源汽車經(jīng)銷商、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)商、物業(yè)公司等部門(mén)配合北京消費(fèi)者的自用充電設(shè)施建設(shè),明確指出新能源小客車生產(chǎn)企業(yè)負(fù)責(zé)組織單位和個(gè)人的充電條件確認(rèn)、充電設(shè)施建設(shè),并納入售后服務(wù)體系,小區(qū)物業(yè)、業(yè)委會(huì)對(duì)充電設(shè)施建設(shè)應(yīng)予以支持和配合,供電公司必須在7個(gè)工作日內(nèi)作出用電報(bào)裝和供電方案答復(fù),充電設(shè)施建設(shè)企業(yè)根據(jù)供電方案3個(gè)工作日內(nèi)完成充電設(shè)施工程建設(shè)等后續(xù)工作,“物業(yè)服務(wù)企業(yè)應(yīng)當(dāng)無(wú)條件配合自用充電設(shè)施的安裝,不得借機(jī)收取費(fèi)用”。
相關(guān)扶持政策密集出臺(tái),且對(duì)于產(chǎn)銷量、補(bǔ)貼政策等進(jìn)行了更為明確、細(xì)致的規(guī)劃,為行業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)與動(dòng)力。
為滿足市場(chǎng)需求,一些地區(qū)和行業(yè)也以低速電動(dòng)車和物流電動(dòng)三輪車作為市場(chǎng)化運(yùn)作的切入點(diǎn),如山東的低速電動(dòng)車和快遞公司用電動(dòng)三輪車。
雖然《純電動(dòng)乘用車技術(shù)條件》(GB/T28382-2012)中規(guī)定小型低速短途電動(dòng)乘用車測(cè)量30min最高車速應(yīng)不低于80km/h,但一些地方低速電動(dòng)車低于這個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2012年山東省政府出臺(tái)了52號(hào)文件支持低速電動(dòng)汽車發(fā)展,具體部署淄博、濟(jì)寧、濰坊、聊城和德州5市38縣自行開(kāi)展低速電動(dòng)汽車生產(chǎn)試點(diǎn),山東省汽車行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟還制定了《低速電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)》,給出的低速電動(dòng)車定義是“以純電驅(qū)動(dòng),時(shí)速小于60km,續(xù)航里程在70km以上的乘用車”。山東省包括德州、淄博以及濰坊等多個(gè)地級(jí)市先后試點(diǎn)在轄區(qū)內(nèi)統(tǒng)一掛牌,濰坊壽光則借此成為第一個(gè)“吃螃蟹”的縣級(jí)市。盡管如此,省內(nèi)電動(dòng)汽車生產(chǎn)仍處于魚(yú)龍混雜狀態(tài),生產(chǎn)、銷售、使用等環(huán)節(jié)監(jiān)管缺失導(dǎo)致小作坊非法拼裝組裝、產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。
值得注意的是,近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物發(fā)展飛速帶來(lái)送貨上門(mén)服務(wù)的需求激增。電動(dòng)三輪車靈活便捷、時(shí)速低、能夠保證安全,方便進(jìn)入小區(qū),對(duì)于快遞公司來(lái)說(shuō)是最適合用于投遞服務(wù)的。國(guó)家郵政局披露,2014年5月20日,《快遞服務(wù)用電動(dòng)三輪車技術(shù)要求》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)在北京召開(kāi),困擾快遞行業(yè)已久的電動(dòng)三輪車不合規(guī)問(wèn)題或?qū)⒌玫浇鉀Q。
當(dāng)前,我國(guó)新能源汽車尚處于導(dǎo)入期。在這一階段,尚不具備大規(guī)模普及和產(chǎn)業(yè)化的條件,整車、動(dòng)力電池及電機(jī)等關(guān)鍵部件仍需要在技術(shù)上進(jìn)一步提升和完善,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式需要進(jìn)一步探索。建議選取推廣條件較好的領(lǐng)域或地區(qū),建立不同示范重點(diǎn)的新能源汽車示范運(yùn)行項(xiàng)目或示范區(qū),小范圍建設(shè)不同類型的基礎(chǔ)設(shè)施,進(jìn)行不同運(yùn)行模式和運(yùn)營(yíng)方案的嘗試比較,從而完善新能源汽車技術(shù)和產(chǎn)品、探索不同模式產(chǎn)業(yè)化的利弊,提高消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的認(rèn)知度以及理順稅收、補(bǔ)貼、行業(yè)管理等制度環(huán)境,完善相關(guān)政策。
2.1 純電動(dòng)客車
2.1.1 技術(shù)發(fā)展綜述
我國(guó)從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始進(jìn)行純電動(dòng)客車研發(fā),經(jīng)過(guò)多個(gè)五年計(jì)劃的重點(diǎn)支持,我國(guó)的純電動(dòng)客車技術(shù)取得巨大的技術(shù)進(jìn)步,基本形成純電動(dòng)客車關(guān)鍵技術(shù)體系,支撐了“十二五”期間純電動(dòng)客車大規(guī)模示范運(yùn)行。同時(shí),純電動(dòng)客車技術(shù)向環(huán)衛(wèi)、物流等領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)轉(zhuǎn)移,純電動(dòng)客車技術(shù)水平與應(yīng)用規(guī)模處于國(guó)際領(lǐng)先地位,北京、深圳、合肥和杭州等城市都建成了多家純電動(dòng)客車整車生產(chǎn)與示范基地。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),純電動(dòng)客車成功服務(wù)北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)和深圳大運(yùn)會(huì)四大盛會(huì),并在大連夏季達(dá)沃斯論壇等國(guó)際重大活動(dòng)中得到應(yīng)用,受到黨中央、國(guó)務(wù)院表彰,在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生重大影響,擴(kuò)大了我國(guó)電動(dòng)汽車在國(guó)際上的影響力。在城市交通中,純電動(dòng)客車在北京、深圳、合肥、上海、廣州、大連和臨沂等城市得到示范應(yīng)用,規(guī)模不斷擴(kuò)大,所開(kāi)發(fā)的幾十款純電動(dòng)客車產(chǎn)品并進(jìn)入汽車產(chǎn)品公告目錄,在“十城千輛”示范工程中得到應(yīng)用,并實(shí)現(xiàn)小批量出口歐美市場(chǎng)。圖2為純電動(dòng)客車服務(wù)北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)的圖片。
2.1.2 純電動(dòng)客車技術(shù)路線百家爭(zhēng)鳴
“十五”末期,我國(guó)成功研制完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多款純電動(dòng)客車,車型包括純電動(dòng)準(zhǔn)低地板公交客車、低地板純電動(dòng)公交客車、純電動(dòng)旅游客車及純電動(dòng)中型客車,并在北京121路公交車和密云電動(dòng)汽車示范區(qū)開(kāi)展了純電動(dòng)客車的小批量生產(chǎn)和小規(guī)模載客示范運(yùn)行,總計(jì)規(guī)模40余輛。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)所有的純電動(dòng)客車均采用整車充電方式(慢充或快充),商業(yè)模式都是整車銷售的方式。由于純電動(dòng)客車整車充電最快需要3h左右,充電一次行駛100km左右,不能滿足公交客車一天的運(yùn)營(yíng)需求,純電動(dòng)客車?yán)寐瘦^低,加上整車銷售價(jià)格較貴,影響了純電動(dòng)客車的推廣應(yīng)用[1]。此后,國(guó)內(nèi)很多企業(yè)和示范城市還對(duì)其他技術(shù)路線進(jìn)行了有益的探索,為“十二五”期間純電驅(qū)動(dòng)汽車的大規(guī)模示范運(yùn)行積累了經(jīng)驗(yàn)。
(1)電池快換模式
“十一五”期間,在863項(xiàng)目的支持下,結(jié)合北京奧運(yùn)會(huì)純電動(dòng)客車項(xiàng)目,以北京理工大學(xué)為首的純電動(dòng)客車團(tuán)隊(duì),在國(guó)際上首次采用了“動(dòng)力電池租賃、電池快速更換”的體制,開(kāi)發(fā)了可快速更換電池的純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)和電池自動(dòng)更換設(shè)備,建設(shè)了當(dāng)時(shí)國(guó)際最大的電動(dòng)汽車充/換電站,8min內(nèi)就可以完成整車所有電池箱的更換。更換后的電池箱采取分箱充電,有利于動(dòng)力電池的集中維護(hù)與保養(yǎng),提高了車輛的利用效率。同時(shí),將車輛狀態(tài)監(jiān)控和智能調(diào)度系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,建立了車輛監(jiān)控和智能調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)客車車隊(duì)的運(yùn)行安全管理、狀態(tài)監(jiān)控和有序合理調(diào)度,形成了包括純電動(dòng)客車、充電站、電池組快速自動(dòng)更換、遠(yuǎn)程安全監(jiān)控與智能調(diào)度、維護(hù)保養(yǎng)等系統(tǒng)的純電動(dòng)城市客車推廣應(yīng)用工程體系,在北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)等大型盛會(huì)中得到成功應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生重大影響,是目前北京純電動(dòng)商用車(包括純電動(dòng)客車和純電動(dòng)公交車)示范運(yùn)營(yíng)的主要技術(shù)路線。
圖2 純電動(dòng)客車服務(wù)北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)Fig.2 Battery powered electric bus services in Olympic 2008,World Expo 2010 and Asian Games 2010
(2)整車快充模式
1)超級(jí)電容快充:上海市開(kāi)展了超級(jí)電容公交車的示范運(yùn)行,利用超級(jí)電容充電速度快、使用壽命長(zhǎng)、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),在公交車終點(diǎn)站或乘客上下車時(shí)間完成快速充電,充電時(shí)間僅為30s~3min,一次充電滿載運(yùn)行(帶空調(diào))5~8km。2006年8月,上海建成了超級(jí)電容公交車運(yùn)行示范線11路,共有十七臺(tái)電容車,在上海老城廂中華環(huán)線運(yùn)行,全程5.5km,成為世界上首條投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的電容公交線路。2010年5月,共61輛超級(jí)電容公交車服務(wù)上海世博會(huì),安全運(yùn)行六個(gè)月,運(yùn)行120多萬(wàn)千米,運(yùn)送客人4000多萬(wàn)人次。
2)鈦酸鋰電池快充:2012年,重慶恒通電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)有限公司推出了世界首款基于快速充電模式的純電動(dòng)公交客車,采用充放電倍率大于5C、循環(huán)壽命大于1.5萬(wàn)次的鈦酸鋰動(dòng)力電池組作為車輛的儲(chǔ)能系統(tǒng),克服了傳統(tǒng)鋰電池電動(dòng)客車重量重、充電時(shí)間長(zhǎng)、壽命短、充電站占地面積大等不足,采用雙槍快速充電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)10min快速充電,一次充電續(xù)駛里程30~50km,滿足了公交客車定線、中短距離客運(yùn)的使用需求。2013~2014年內(nèi)重慶公交集團(tuán)將投入500輛快速充電純電動(dòng)客車開(kāi)展示范運(yùn)行。
(3)整車慢充模式
深圳市純電動(dòng)客車采用“白天運(yùn)營(yíng)、夜間充電”的模式,通過(guò)增加純電動(dòng)客車電池容量的方式延長(zhǎng)一次充電續(xù)駛里程(比亞迪K9整車電量324kW·h,充滿電工況下續(xù)航里程達(dá)到250km),滿足了大部分公交車一天的運(yùn)營(yíng)需求,運(yùn)營(yíng)結(jié)束后利用夜間谷電進(jìn)行充電。2011年大運(yùn)會(huì)期間,共有200輛純電動(dòng)客車?yán)眠@種模式進(jìn)行了示范運(yùn)行,截至2013年底,比亞迪已經(jīng)生產(chǎn)超過(guò)1000輛電動(dòng)客車。此外,深圳市還按照“政府扶持監(jiān)管,企業(yè)融資運(yùn)營(yíng),技術(shù)創(chuàng)新規(guī)范”的基本思路,針對(duì)公交企業(yè)融資能力差的狀況,基于充電設(shè)施專業(yè)運(yùn)營(yíng)商與金融租賃機(jī)構(gòu)相結(jié)合、純電動(dòng)裸車與動(dòng)力電池分離銷售相結(jié)合、動(dòng)力電池維護(hù)與充電設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)相結(jié)合的思路,提出了“融資租賃、車電分離、充維結(jié)合”的純電動(dòng)公交車購(gòu)買、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)方案。
2.1.3 我國(guó)純電動(dòng)客車領(lǐng)域主要技術(shù)突破、創(chuàng)新與特色
在863計(jì)劃的支持下,我國(guó)針對(duì)純電動(dòng)客車瓶頸與核心技術(shù)開(kāi)展重點(diǎn)攻關(guān),車用動(dòng)力電池、電機(jī)及其控制系統(tǒng)等瓶頸技術(shù)取得了重大進(jìn)展,電力電子、控制與信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用促使純電動(dòng)客車技術(shù)深入發(fā)展、日臻完美,產(chǎn)品的可靠性、壽命得到明顯提升,一批裝備了先進(jìn)動(dòng)力電池的純電動(dòng)客車已經(jīng)進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng),并形成了自己的技術(shù)特色。
(1)我國(guó)以系統(tǒng)集成創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)突破為主線,突破了純電動(dòng)汽車以改裝設(shè)計(jì)為主的傳統(tǒng)思路,建立和完善了純電動(dòng)客車設(shè)計(jì)理論與系統(tǒng)集成體系,掌握了高效動(dòng)力系統(tǒng)集成與匹配標(biāo)定技術(shù),解決了輕量化結(jié)構(gòu)、高電壓安全、二次絕緣、電磁兼容等相關(guān)核心技術(shù),開(kāi)發(fā)了低地板公交車專用電動(dòng)化底盤(pán),建立了純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái),為北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)發(fā)的12m純電動(dòng)低地板客車,整車能量消耗率為83.8kWh/100km(40km/h勻速工況),綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,部分性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
(2)動(dòng)力電池成組應(yīng)用性能和安全性是電動(dòng)汽車應(yīng)用的關(guān)鍵。針對(duì)一致性影響下動(dòng)力電池成組壽命明顯低于單體電池的核心問(wèn)題,提出了電池單體不一致性對(duì)動(dòng)力電池成組應(yīng)用壽命影響的理論與分析方法,建立了動(dòng)力電池組壽命模型和動(dòng)力電池系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)體系。開(kāi)發(fā)了電池模塊化封裝系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了在電池箱快速更換過(guò)程中動(dòng)力線、通信線同步自動(dòng)插接,突破了動(dòng)力電池在純電動(dòng)客車應(yīng)用中的瓶頸技術(shù),有效提高了續(xù)駛里程、能量利用率及電池成組使用壽命,解決了電動(dòng)汽車大批量應(yīng)用高能量鋰離子動(dòng)力電池組的核心技術(shù)問(wèn)題。
(3)將先進(jìn)的全數(shù)字矢量控制交流電機(jī)和專門(mén)設(shè)計(jì)的三擋機(jī)械變速器進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì),取消了傳統(tǒng)的離合器,研制成功了一體化自動(dòng)變速動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),提升了電動(dòng)客車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)水平。
(4)我國(guó)根據(jù)電動(dòng)車輛的特點(diǎn)制定了基于多路CAN總線的電動(dòng)客車通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)發(fā)了電動(dòng)客車專用的數(shù)字化信息控制系統(tǒng)(包括整車控制器、車身控制器(BCM)及智能儀表等),首次在電動(dòng)客車上實(shí)現(xiàn)了基于總線技術(shù)的信息共享及系統(tǒng)間協(xié)調(diào)控制,具備整車故障診斷、報(bào)警和分級(jí)保護(hù)等功能。
(5)車用空調(diào)是僅次于驅(qū)動(dòng)主電機(jī)的耗能部件。我國(guó)在國(guó)際上首次成功研制出采用渦旋式壓縮機(jī)的電驅(qū)動(dòng)空調(diào),該空調(diào)通過(guò)直交逆變電源的模塊控制,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)渦旋式壓縮機(jī)無(wú)級(jí)變頻起動(dòng)、基頻制冷和降頻保持等過(guò)程,徹底改變傳統(tǒng)大客車空調(diào)控制模式,節(jié)能效果顯著。
(6)開(kāi)發(fā)了電池組自動(dòng)更換設(shè)備,采用了分箱充電模式進(jìn)行動(dòng)力電池組充電,在國(guó)際上首次采用了動(dòng)力電池租賃運(yùn)營(yíng)模式;將車輛狀態(tài)監(jiān)控和智能調(diào)度系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,建立了車輛監(jiān)控和智能調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)客車車隊(duì)的運(yùn)行安全管理、狀態(tài)監(jiān)控和有序合理調(diào)度,形成了包括充電站、電池組快速自動(dòng)更換、遠(yuǎn)程安全監(jiān)控與智能調(diào)度、維護(hù)保養(yǎng)等系統(tǒng)的純電動(dòng)城市客車推廣應(yīng)用工程體系。
2.2 插電式混合動(dòng)力客車
插電式混合動(dòng)力客車是一種可以使用外部電源為車載儲(chǔ)能裝置充電的混合動(dòng)力客車,具有傳統(tǒng)混合動(dòng)力客車的全部?jī)?yōu)點(diǎn)和純電動(dòng)客車的部分優(yōu)點(diǎn),不僅大大提高了節(jié)油率和排放性能,續(xù)駛里程也能很好地滿足使用要求。相比純電動(dòng)客車,插電式混合動(dòng)力客車運(yùn)營(yíng)模式更加靈活,更易被市場(chǎng)認(rèn)可,推廣阻力小。
2.2.1 產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展綜述
在新能源城市客車使用較多的公交、班車市場(chǎng),插電式混合動(dòng)力客車多在純電動(dòng)模式下工作,可謂“零排放”。2013年以來(lái),插電式客車已成為各新能源汽車廠商的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。
與傳統(tǒng)混合動(dòng)力客車相同,國(guó)內(nèi)插電式混合動(dòng)力客車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為并聯(lián)式、串聯(lián)式和混聯(lián)式三種,相應(yīng)車型節(jié)油率達(dá)15%~50%。以宇通客車為代表的新能源汽車企業(yè)推出的雙電機(jī)混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)插電式混合動(dòng)力汽車主流形式。該系統(tǒng)采用簡(jiǎn)潔的直驅(qū)傳動(dòng)方案,具有動(dòng)力傳遞高效、再生能量回收比例高、經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)車載電源系統(tǒng)的模塊化配置,電功率比可以覆蓋51%~100%。
按車輛上牌數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年全國(guó)共推廣插電式混合動(dòng)力客車3659輛,由于氣電插電式混合動(dòng)力客車具有更高的燃油經(jīng)濟(jì)性、更低的排放、靜音效果良好,在整個(gè)插電式客車中氣電比例達(dá)到85%。3659輛插電式客車中,宇通客車2013年推廣975輛,占總數(shù)的27%,其中氣電插電式客車965輛,占行業(yè)氣電插電式客車總數(shù)的31%,均位列行業(yè)第一,中通、蘇金、恒通等車企緊隨其后,如表1所示。
表1 2013年國(guó)內(nèi)主要車企插電式混合動(dòng)力客車上牌情況Tab.1 Plug-in hybrid bus production
2.2.2 插電式混合動(dòng)力客車技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)
(1)2013年插電式混合動(dòng)力客車技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)
目前國(guó)內(nèi)新能源客車廠家及動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)商在插電式混合動(dòng)力客車上所采取的技術(shù)路線為:依托現(xiàn)有的混合動(dòng)力系統(tǒng),通過(guò)增加動(dòng)力電池容量及充電接口,形成插電式混合動(dòng)力客車產(chǎn)品,典型代表為宇通客車。
宇通客車基于公交工況分析提出了經(jīng)濟(jì)適用的雙電機(jī)混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型。該系統(tǒng)通過(guò)模式離合器實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)電電混合驅(qū)動(dòng)、并聯(lián)機(jī)電混合驅(qū)動(dòng)兩種工作模式,很好地適應(yīng)了城市運(yùn)行工況的特點(diǎn)。通過(guò)車載電源系統(tǒng)的模塊化配置,電功率比可以覆蓋51%~100%,實(shí)現(xiàn)了從節(jié)能型混合動(dòng)力客車到新能源客車的擴(kuò)展。
(2)2013年插電式混合動(dòng)力客車的主要技術(shù)突破點(diǎn)
在開(kāi)發(fā)插電式混合動(dòng)力客車的過(guò)程中,充分利用前期開(kāi)發(fā)節(jié)能型混合動(dòng)力客車所形成的技術(shù)積累,針對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車載能源系統(tǒng)及電動(dòng)附件系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行了集成研發(fā)。
以宇通客車插電式混合動(dòng)力客車為例,在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面,進(jìn)行了高壓控制器集成化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了ISG控制器、主驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制器、DC/DC、高壓配電器集成化設(shè)計(jì),高壓節(jié)點(diǎn)由27個(gè)減少到11個(gè),重量減少50%;在車載能源方面,針對(duì)插電式混合動(dòng)力的使用需求,提出了能量功率兼顧型的復(fù)合電源構(gòu)型,選用能量型動(dòng)力電池滿足整車平均功率需求,超級(jí)電容滿足整車峰值功率需求,動(dòng)力電池經(jīng)過(guò)雙向斬波DC/DC與動(dòng)力母線并聯(lián),與母線的動(dòng)態(tài)功率需求實(shí)現(xiàn)了解耦,有利于動(dòng)力電池的主動(dòng)能量管理。
2.2.3 插電式混合動(dòng)力客車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
目前,插電式混合動(dòng)力客車的整體發(fā)展趨勢(shì)是繼續(xù)加大電功率,加大電驅(qū)動(dòng)在混合動(dòng)力中的比例,同時(shí)關(guān)鍵零部件逐步電動(dòng)化,其具體技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為:①永磁化、數(shù)字化、集成化的車用電機(jī)技術(shù);②高能量密度、高安全性能、低成本的車載能源技術(shù);③集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電控技術(shù);④快速化、智能化、集成化、電能轉(zhuǎn)換高效化的充電技術(shù),包括使用方便的無(wú)線充電技術(shù);⑤插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)工程化集成設(shè)計(jì),進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和效率優(yōu)化,提升整車平臺(tái)可靠性和耐久性;⑥插電式混合動(dòng)力汽車相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的制定與完善。
2.3 我國(guó)新能源客車領(lǐng)域面臨問(wèn)題及發(fā)展建議
雖然我國(guó)新能源客車產(chǎn)業(yè)及運(yùn)營(yíng)取得了一定的成績(jī)、具備了一定的優(yōu)勢(shì),但還存在可靠性較差、成本高、充電設(shè)施不健全等問(wèn)題。
(1)關(guān)鍵零部件技術(shù)的差距制約了新能源客車產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。
在動(dòng)力電池方面,日本企業(yè)研制的動(dòng)力電池水平居世界領(lǐng)先水平,我國(guó)單體電池實(shí)驗(yàn)室水平與日本的產(chǎn)品水平有一定的差距,與德國(guó)等國(guó)則差距不大。我國(guó)成組電池系統(tǒng)(電池包)的工程化能力、成組技術(shù)、壽命、可靠性、充放電能力、能量管理與熱管理等方面,明顯落后于日本的先進(jìn)產(chǎn)品。另外,動(dòng)力電池的梯次利用與資源循環(huán)再利用體系還沒(méi)有形成。
在驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)方面,客車用大功率車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度和效率等主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到和接近國(guó)際先進(jìn)水平,但是在產(chǎn)品集成度、可靠性、電磁兼容性能等方面仍有差距;電機(jī)控制器用大功率IGBT基本依賴進(jìn)口,價(jià)格昂貴。國(guó)產(chǎn)車用IGBT尚處于研究階段。
國(guó)外在智能化電動(dòng)附件產(chǎn)品方面憑借其制造業(yè)和汽車業(yè)的工業(yè)基礎(chǔ),遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國(guó)。我國(guó)已有小型車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向、大型車電動(dòng)空調(diào)產(chǎn)品,電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)尚在研發(fā)過(guò)程中,在電動(dòng)附件所用壓縮機(jī)等部件、器件等方面也要依賴進(jìn)口。
(2)新能源客車整車產(chǎn)品在可靠性和工程化能力上還需要進(jìn)一步優(yōu)化,產(chǎn)品還需進(jìn)行深入驗(yàn)證與考核。
我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的新能源客車在整車動(dòng)力系統(tǒng)匹配與集成設(shè)計(jì)、整車控制方面已掌握核心技術(shù),純電動(dòng)商用車技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平,但是還需要進(jìn)行可靠性和安全性的進(jìn)一步優(yōu)化。
(3)已初步建成新能源客車產(chǎn)業(yè)鏈,但是大部分企業(yè)還處于起步階段(有的生產(chǎn)規(guī)模較小,有的正在研發(fā)還未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化),還需要進(jìn)一步進(jìn)行豐富和完善。
(4)需要建立完善新能源客車的示范運(yùn)行工作數(shù)據(jù)共享平臺(tái),統(tǒng)一收集整理運(yùn)行數(shù)據(jù),為整車研發(fā)提供支持。
建議今后在以下方面重點(diǎn)開(kāi)展工作:
(1)新能源客車的產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中,可靠性與安全性是關(guān)鍵,加大力度支持新能源客車可靠性與安全性的研究及其試驗(yàn)條件建設(shè)。
(2)希望支持零部件企業(yè)開(kāi)展技術(shù)攻關(guān),加快新能源客車汽車零部件配套體系建設(shè),提高零部件的質(zhì)量,降低零部件成本。
(3)進(jìn)一步加強(qiáng)示范運(yùn)營(yíng)的力度,積累商業(yè)化運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),探索商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式,提供動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)和整車設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
3.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
電動(dòng)汽車低碳環(huán)保的優(yōu)勢(shì)得到充分展現(xiàn),充換電設(shè)施及服務(wù)網(wǎng)絡(luò)作為保障電動(dòng)汽車發(fā)展的重要基礎(chǔ)[2,3],得到了社會(huì)的高度關(guān)注。
3.1.1 激勵(lì)政策
繼2009年提出的“十城千輛”計(jì)劃后,財(cái)政部、科技部、工信部和發(fā)改委于2013年11月公布了28個(gè)城市和區(qū)域作為首批新能源汽車推廣應(yīng)用城市。2014年2月,四部委又批復(fù)了12個(gè)城市和區(qū)域作為第二批推廣城市。截止目前,推廣城市總數(shù)達(dá)到了86個(gè),計(jì)劃推廣車輛總數(shù)超過(guò)33萬(wàn)輛。在這些城市購(gòu)置的新能源汽車可以享受包括中央和地方政府給予的購(gòu)車補(bǔ)貼。同時(shí),國(guó)家還將根據(jù)各示范城市新能源汽車的推廣情況,對(duì)充換電設(shè)施建設(shè)給予資助。
3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)制定
隨著國(guó)家大力推進(jìn)電動(dòng)汽車充電技術(shù)及設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)程,我國(guó)電動(dòng)汽車充換電技術(shù)及設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)體系已基本建立,并為推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)揮了積極作用。
2012~2013年,標(biāo)準(zhǔn)制定工作在充電接口及通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、充電設(shè)施關(guān)鍵設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、充電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、換電標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量及其它標(biāo)準(zhǔn)等重要領(lǐng)域取得巨大進(jìn)展,完成相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)、能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng),有力地促進(jìn)了我國(guó)充換電設(shè)施產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展。同時(shí),積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化制定活動(dòng),組織專家直接參與相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作,為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化作出了重要的貢獻(xiàn)。
3.1.3 關(guān)鍵技術(shù)
(1)充電技術(shù)
接觸式充電技術(shù)具有成本低、接口簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟等特點(diǎn),已被絕大多數(shù)車企應(yīng)用,主要類型包括單相交流充電、三相交流大功率充電及直流充電技術(shù)。近年來(lái),基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)重點(diǎn)發(fā)展適用于家用小型集成、兼容、穩(wěn)定性好的交流充電樁,以及適用于公共領(lǐng)域的交直流一體式充電機(jī)、自適應(yīng)一機(jī)多充式大功率充電機(jī)。2013年末國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)整了發(fā)展技術(shù)路線,提出了“主導(dǎo)快充、兼顧慢充、引導(dǎo)換電、經(jīng)濟(jì)實(shí)用”的原則。
同時(shí),在國(guó)際知名研究團(tuán)隊(duì)與企業(yè)的共同努力下,無(wú)線充電技術(shù)有了質(zhì)的飛躍,已經(jīng)從最初的概念設(shè)想逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。當(dāng)電動(dòng)汽車??吭诘孛姘l(fā)射臺(tái)上,通過(guò)車身下側(cè)的電能接收墊即可自動(dòng)完成無(wú)線充電。無(wú)線充電技術(shù)蘊(yùn)含著巨大的商機(jī),發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始著手無(wú)線充電技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)線充電技術(shù)的研究尚處于探索階段,目前主要研究適合于電動(dòng)汽車用大功率、低頻化電磁共振式無(wú)線充電的設(shè)計(jì)技術(shù),以及無(wú)線充電基礎(chǔ)設(shè)備部署的規(guī)劃和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
(2)換電技術(shù)
換電技術(shù)通過(guò)調(diào)整備用電池集中充電的方式,解決了電動(dòng)汽車充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題,并把對(duì)電網(wǎng)沖擊相對(duì)較大的快充模式變?yōu)槁淠J?,?shí)現(xiàn)有序充電。同時(shí),因?yàn)殡姵丶泄芾淼奶攸c(diǎn),可以在一定程度上延長(zhǎng)電池壽命。
通過(guò)國(guó)內(nèi)多家企業(yè)的努力,目前商用車換電時(shí)間已可縮短至6min;乘用車底盤(pán)自動(dòng)換電技術(shù)、后備箱自動(dòng)換電技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,并完成了相關(guān)項(xiàng)目的建設(shè)。
3.1.4 試驗(yàn)檢測(cè)
中國(guó)在電動(dòng)汽車充換電設(shè)施檢測(cè)領(lǐng)域起步較早,緊跟國(guó)際行業(yè)發(fā)展步伐,開(kāi)展了廣泛的研究,國(guó)內(nèi)多家檢測(cè)機(jī)構(gòu)已逐步建立起各類電動(dòng)汽車充換電設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng),為電動(dòng)汽車安全充電奠定了重要基礎(chǔ)。
目前,中國(guó)已制定、發(fā)布和實(shí)施了電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)、交流充電樁、充電連接器的自愿性認(rèn)證規(guī)則,并積極開(kāi)展電動(dòng)汽車充換電設(shè)施的檢測(cè)工作。目前國(guó)內(nèi)權(quán)威的質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)已可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范開(kāi)展充換電站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)服務(wù),并提供充換電站現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收和運(yùn)行評(píng)估服務(wù)。
3.1.5 工程建設(shè)
目前,國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施主要是由電網(wǎng)公司投資建設(shè),普天集團(tuán)、中石化和中石油也建設(shè)了部分設(shè)施。2012~2013年,國(guó)家電網(wǎng)公司累計(jì)建設(shè)運(yùn)營(yíng)244座充換電站、1.27萬(wàn)余個(gè)交流充電樁;南方電網(wǎng)公司建設(shè)運(yùn)營(yíng)充換電站18座,充電樁3千余個(gè)。現(xiàn)已建設(shè)完成的環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈、蘇滬杭電動(dòng)汽車城際互聯(lián)工程正在緊鑼密鼓建設(shè)的高速公路城際快充網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目,將有力地推動(dòng)我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)積極發(fā)展。
與此同時(shí),多個(gè)示范城市已將充換電設(shè)施建設(shè)正式納入城市建設(shè)總體規(guī)劃,給予充換電設(shè)施建設(shè)剛性保障。國(guó)內(nèi)已上市的上汽、北汽、江淮、比亞迪、奇瑞、眾泰等品牌的多款電動(dòng)車型已具備了較好的量產(chǎn)條件,部分車企已明確家庭用充電樁作為車輛的延伸,成為售后服務(wù)的一部分。此外,國(guó)際車企加快了進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的步伐,如特斯拉在北京開(kāi)張門(mén)店,并在北京、上海建立了3座超級(jí)充電站。
3.1.6 商業(yè)運(yùn)營(yíng)
自2012年以來(lái),基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理領(lǐng)域取得了豐碩的成果,電動(dòng)汽車充換電站監(jiān)控系統(tǒng)已形成了成套標(biāo)準(zhǔn)與系列產(chǎn)品,完成了智能充換電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)及智能互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。目前已在浙江示范工程、青島薛家島智能充換電站、北京高安屯換電站、成都石羊充換電站、??邶埲A換電站、蘇滬杭城際互聯(lián)等重點(diǎn)工程實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。
3.1.7 車網(wǎng)互動(dòng)
在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)多家企業(yè)已研制成功電動(dòng)汽車與電網(wǎng)信息交互的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)終端、直流計(jì)量裝置、里程計(jì)量裝置及數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)傳關(guān)鍵設(shè)備,從而優(yōu)化電動(dòng)汽車充電策略,減少大規(guī)模隨機(jī)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊,改善區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷特性,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)的信息互動(dòng)及有序充電功能。
在電動(dòng)汽車和電網(wǎng)的互動(dòng)(V2G)領(lǐng)域,目前主要研究受控狀態(tài)下電動(dòng)汽車的能量與電網(wǎng)之間雙向互動(dòng)和交換技術(shù)與應(yīng)用,并利用電池的充放電進(jìn)行削峰填谷,提高電網(wǎng)供電能力,最大程度地發(fā)揮現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)備和電力資源的作用。
3.2 困境及建議
3.2.1 地方保護(hù)色彩重
中央和地方的推廣應(yīng)用目標(biāo)尚不完全統(tǒng)一,有些地方出于自身利益,設(shè)置了各種障礙和地方保護(hù)措施,從而阻礙了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這是目前各級(jí)政府大力關(guān)注和解決的問(wèn)題,需要集中力量打破堅(jiān)冰,讓新能源汽車產(chǎn)業(yè)回歸市場(chǎng)。
3.2.2 激勵(lì)政策不到位
國(guó)家和多個(gè)地方政府在新能源汽車購(gòu)置補(bǔ)貼方面已給出詳細(xì)的優(yōu)惠政策,而在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面,目前只有補(bǔ)貼計(jì)劃,還無(wú)具體的可執(zhí)行文件出臺(tái),需要進(jìn)一步細(xì)化和明確配套設(shè)施的激勵(lì)政策。
3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不徹底
新能源汽車整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈缺少有效溝通的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,在有標(biāo)準(zhǔn)的情況下,還出現(xiàn)了多家企業(yè)生產(chǎn)非標(biāo)產(chǎn)品的情況。需要加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制力和執(zhí)行力,從制度上約束企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程。
3.2.4 技術(shù)路線需明確
當(dāng)前,電動(dòng)汽車主要應(yīng)用于公交、出租、環(huán)衛(wèi)、物流等領(lǐng)域,針對(duì)其行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn),采用快充模式還是電池更換模式也是一個(gè)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。
首先,充電速度越快對(duì)連接器和電纜的要求就會(huì)越高;其次,大功率快速充電需要電池技術(shù)的配合,目前的電池技術(shù)普遍只能承受0.5C~2C(充電時(shí)間0.5~2h)的充電電流,如果充電速度過(guò)快,將對(duì)電池造成傷害;第三,快速充電設(shè)備是大功率間歇性負(fù)荷,大量接入將對(duì)配電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出很大的挑戰(zhàn)。
電池更換技術(shù)雖能夠解決充電時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題,但電池更換站的建設(shè)投資過(guò)大,建設(shè)和維護(hù)成本都要遠(yuǎn)高于充電站。而其提供的服務(wù)能力有限,無(wú)法有效地收回投資,難以維持日常運(yùn)維。其次,因?yàn)閾Q電技術(shù)車電分離的特點(diǎn),也會(huì)造成在車輛出現(xiàn)故障后帶來(lái)法律上的糾紛,所以國(guó)內(nèi)的車企對(duì)換電的技術(shù)路線大多持觀望態(tài)度。第三,由于目前電池的能量密度較低,電池體積較大,新能源汽車車型的多樣性造成了電池?zé)o法做到標(biāo)準(zhǔn)化,嚴(yán)重阻礙了對(duì)電池標(biāo)準(zhǔn)化要求極高的換電技術(shù)發(fā)展。
以上爭(zhēng)論焦點(diǎn)說(shuō)明,必須要加強(qiáng)國(guó)家對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng),形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,共同商討確定基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)路線的發(fā)展方向。
3.2.5 建設(shè)需求不明確
基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)以往的發(fā)展過(guò)程中更重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),而不注重當(dāng)?shù)匕l(fā)展需求及后期運(yùn)營(yíng)管理,導(dǎo)致部分地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施閑置,另外一部分地區(qū)超負(fù)荷運(yùn)營(yíng),資源協(xié)調(diào)不平衡。
2014年初,國(guó)家電網(wǎng)公司以積極開(kāi)放的姿態(tài),明確充換電設(shè)施建設(shè)將對(duì)社會(huì)“全面開(kāi)放”,邀請(qǐng)更多的社會(huì)資源一起完成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃,預(yù)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)將會(huì)迎來(lái)一個(gè)很大的整合洗牌過(guò)程。
3.2.6 商業(yè)模式較單一
以往的建設(shè)都是以電網(wǎng)公司為主導(dǎo),建設(shè)環(huán)境相對(duì)較為封閉,發(fā)展模式較為單一,已建成的基礎(chǔ)設(shè)施主要為公交、出租等行業(yè)用戶集中服務(wù)。其配套服務(wù)網(wǎng)絡(luò)主要是由各省市的電網(wǎng)公司建設(shè),采集的數(shù)據(jù)也主要是內(nèi)部配電、充換電設(shè)施的運(yùn)行數(shù)據(jù)。由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小,服務(wù)的項(xiàng)目也比較簡(jiǎn)單,面向電動(dòng)汽車用戶的服務(wù)局限在充值、結(jié)算的層面,更多的增值服務(wù)空間有待開(kāi)拓。
若要大力推廣應(yīng)用電動(dòng)汽車,肯定會(huì)面對(duì)社會(huì)多元化的能源補(bǔ)給及服務(wù)問(wèn)題,因此必須要建設(shè)一個(gè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò),涵蓋提供給車輛的能源補(bǔ)給、計(jì)量支付、增值服務(wù)等,還包括建設(shè)規(guī)劃、運(yùn)行維護(hù)、清分結(jié)算、資產(chǎn)管理等功能。
從管理層面來(lái)講,必須建立一個(gè)統(tǒng)一服務(wù)網(wǎng)絡(luò),覆蓋盡量大的地域、網(wǎng)羅盡量多用戶,才能真正為產(chǎn)業(yè)起到支撐作用,避免重復(fù)建設(shè)造成的資源浪費(fèi)。
綜上所述,近年來(lái)我國(guó)在電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)制定、關(guān)鍵技術(shù)、試驗(yàn)檢測(cè)、建設(shè)運(yùn)營(yíng)和車網(wǎng)互動(dòng)等領(lǐng)域的研究和實(shí)踐工作,已取得巨大進(jìn)步和多項(xiàng)成果。同時(shí),我們也應(yīng)該看到,國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)整體水平與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在一定的技術(shù)差距,還需在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域加強(qiáng)學(xué)習(xí)與自主創(chuàng)新,繼續(xù)加大在基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐等領(lǐng)域的投入。
隨著市場(chǎng)的啟動(dòng)條件趨于成熟,電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入加速發(fā)展通道。所以在現(xiàn)階段,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)必須加快形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)盟,共同推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)向著積極、健康的市場(chǎng)方向發(fā)展。
2013年度報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)化進(jìn)程中的相關(guān)問(wèn)題,分別從政策引導(dǎo)、新能源客車技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三方面對(duì)當(dāng)前技術(shù)現(xiàn)狀與行業(yè)發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行綜述和分析。本報(bào)告概述了2013年以來(lái)我國(guó)新能源汽車推廣應(yīng)用的相關(guān)政策及其影響,介紹了國(guó)家對(duì)新能源汽車發(fā)展的四個(gè)不變?cè)瓌t、
國(guó)家電網(wǎng)開(kāi)放充電設(shè)施建設(shè)的舉措以及北京市等推廣新能源汽車的具體措施等;重點(diǎn)針對(duì)新能源汽車推廣的兩個(gè)重要組成部分——新能源客車、充電基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論和綜述。由北京理工大學(xué)牽頭開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)客車技術(shù)已推廣到多個(gè)城市、服務(wù)于城市公共交通、環(huán)衛(wèi)等多個(gè)領(lǐng)域;我國(guó)在電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)制定、關(guān)鍵技術(shù)、試驗(yàn)檢測(cè)、建設(shè)運(yùn)營(yíng)和車網(wǎng)互動(dòng)等領(lǐng)域的研究和實(shí)踐工作,已取得巨大進(jìn)步和多項(xiàng)成果,建成了世界水平的大型充換電站,開(kāi)放的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)市場(chǎng)將有力促進(jìn)新能源汽車推廣應(yīng)用。當(dāng)然,我們還面臨著動(dòng)力電池能量密度偏低、純電動(dòng)客車成本高、運(yùn)營(yíng)里程短等技術(shù)問(wèn)題,面臨充電設(shè)施嚴(yán)重不足等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)問(wèn)題,面臨可持續(xù)發(fā)展的運(yùn)營(yíng)模式和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同模式有待探索的問(wèn)題,仍然任重而道遠(yuǎn)。
致謝:本文使用了王秉剛先生提供的中國(guó)新能源汽車推廣城市與區(qū)域分布圖,特此表示感謝。
[1]王文偉,孫逢春,林程(Wang Wenwei,Sun Fengchun,Lin Cheng).電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)研究 (A study on the power system of electric bus)[J].汽車工程 (Automotive Engineering),2006,28(9):787-791.
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Annual report on technical and industrial development of electric vehicle power supply and drive in China
Electrical Vehicle Committee,China Electrotechnical Society
The annual report recaps 2013’s new energy electric vehicle(EV)promotion policies and their influence in China.The discussion and summary focus on the current technologies and their trends regarding the new energy electric bus and charging infrastructures,two important elements in the new energy electric vehicle promotion campaign.The EV bus technology,one of the most advanced technologies in the world,has been spread out to any manufacturers and was used in city public transportation and city sanitation transportation since 2008.The biggest battery charge and swap station has been completed and used in 2013 and the open infrastructure market will accelerate the new energy electric vehicle promotion.
new energy vehicle;battery powered electric bus;plug-in hybrid electric bus;charge infrastructure
TM9
:A
:1003-3076(2015)07-0001-10
2015-01-12