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点评2019年新能源汽车技术热点及PHEV、EV、FCV技术路线图

作者 | 欧阳明高

编辑 | Jane

来自帮宁工作室（gbngzs）的报道

01．

点评2019年新能源汽车技术热点

第一， 补贴退坡阵痛与全球转型大势。

就国内形势看，补贴政策退坡，新能源汽车销量不及预期，商用车下降最严重，从20万辆掉到10万辆。

从国际形势看，德国、法国、美国都发布了新能源汽车继续补贴政策。令我感到意外的是美国，计划将单个汽车公司20万辆电动汽车免税门槛提高到60万辆。

从中国公司看，以比亚迪和宁德时代为代表的中国公司加快技术创新力度，尤其在电池技术方面，相继推出C2P技术和刀片电池技术，具有里程碑意义。而且，这两家公司还进一步扩大国际配套的速度和规模。

从跨国公司看，以大众汽车集团为代表的跨国公司战略清晰化，从规划转向行为。

从新兴公司看，特斯拉市值突破700亿美元，超过奔驰和宝马，仅次于大众和丰田，成为第三大市值公司。其上海超级工厂建成，即将大规模量产。全球转型已成大势。

第二， 新能源汽车动力系统技术价值越来越受到重视。

2019年锂电池获得诺贝尔化学奖；中国科协发布2019年20个重大科学技术难题，其中的两个难题，一是高比能量动力电池，一是氢燃料动力电池系统。此外，中国工程院发布全球工程前沿2019，动力电池被提到4次，燃料电池被提到2次，氢能与可再生能源被提到4次，电驱动和混合电动驱动系统被提到2次。

第三， 电动汽车核心技术市场前景非常明朗，但正在遭受阵痛。

现在PHEV和EV遇到的情况相当于20年前（1999年）的手机状态，燃料电池可能会再晚十年。每个技术都是S曲线发展过程，新能源汽车技术正在S曲线底部，即将要上坡。

第四， 新能源汽车推动新能源革命的战略意义被认识，但还没受重视。

以前我们谈新能源汽车往往是基于交通工具角度，或者化石能源角度来谈，其实应该从新能源和交通电动化双重角度来看，否则其价值会被大大低估甚至误解。

动力电气化——电池、燃料电池、氢能本身就是新能源革命的核心技术。《第三次工业革命》里提到新能源革命五大支柱，概括起来就是动力电气化；能源低碳化；系统智能化。

因为新能源汽车所具有的双重属性，补贴新能源汽车其实也是投资国家新一代能源基础设施，如果2035年我们有1亿辆电动汽车，车载电池储电容量就是50亿度电。从这个角度看，补贴很值。

02．

PHEV繁荣期10年左右

先来看插电混合动力。今年合资企业插电混动卖得非常火，比例上升很快，行业反响热烈。

从政策看，“双积分”油耗核算是加权平均值，这个值在不断下降，要满足这个法规就必须做新能源汽车。相对HEV，PHEV更有优势。为什么？PHEV成本跟HEV基本相当，但它有不限行的方便，有使用费用的降低，综合效益不错。

另外，PHEV残值比EV高。总体看，EV二手车残值偏低。从客户选车标准看，安全、性价比、便利性、车辆残值这些符合客户需求。

我个人估计，今后5年PHEV会上涨，但中间会出现一个高峰期，整个繁荣期10年左右。根据我们的计算，到2030年，100纯电里程的PHEV与500纯电里程的电动车相比，成本方面不具备优势，甚至各方面EV都会超过PHEV。

《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）提出，2025年新能源汽车占比25%，PHEV将发挥重要作用。估计到2025年，PHEV会达到峰值，现在PHEV在总量中占比20%~25%。当然，纯电动汽车仍然会占新能源汽车主体。因此技术上，尤其国内企业要通过系统平台化，部件模块化的共享，来简化开发流程、降低开发成本，避免折腾和浪费，这非常重要。

本田汽车就是一个例子。今年本田汽车发布了电动平台化战略，以前本田技术路线非常多元化，最后统一到一个平台，叫串并联平台。何谓串并联平台？混合动力城区运行最好就是串联，高速公路最好就是并联，这可以从内燃机效率角度来解释。

为什么就剩一个？因为可以平台化、模块化、共享化，降低成本，而且这种系统的机械结构极其简单，给电驱动系统技术快速提升提供了很大空间，很值得我们学习，国内有些汽车企业已经在朝这个方向走。

03．

纯电动仍是新能源汽车主力

关于纯电动。我讲讲在应对纯电动汽车焦虑方面的一些进展。

成本方面。2019年中国动力电池成本降到0.6元~1元/瓦时，各种类型电池不一样，磷酸铁锂可做到100美元/千瓦时以下。

至于比能量，磷酸铁锂在提升。以前大家着重在单体比能量上下功夫，但单体比能量到一定时候，锂离子电池材料就会有瓶颈，要把比能量做到足够高，遇到安全瓶颈就要加东西，一加东西成本就上升，所以要有一个平衡。其实300瓦时/公斤的电池去年就做出来了，今年是推向市场。

今年电池厂在比能量方面做得最漂亮的工作不是单体，而是宁德时代和比亚迪做的电池包，以前是从单体电池，到电池模块，再到电池PACK这三个层次。现在基本上减少到两个层次，中间模块去掉，直接从单体电池到电池PACK。

这两个厂家，一个做三元电池，一个做磷酸铁锂电池，但具体做法不太一样。宁德时代电池包叫CTP，重量能量密度提升10%~15%，体积能量密度提升15%~20%。车上体积能量密度最重要，零部件减少40%。

比亚迪电池包叫刀片电池，已申请专利，很多国外企业都对这个技术感兴趣。车有多宽，电池也可以做多宽。以前电池很短，现在整个长条就像一个刀片，高度不变，一片一片叠起来，刚度和强度都非常好，还可以做结构件。而且电池单体制造成本还可以进一步下降，这是2019年的重要创新。

以前认为磷酸铁锂电池跑不了500公里，因为装不了那么多电池，现在就可以做到。一辆A级车装到60度电没问题，磷酸铁锂电池主要是体积比能量，而体积比能量偏低。

寿命和质保方面。大家总担心寿命，比亚迪电动大客车提出10年100万公里质保，这在商用车领域已经非常高。轿车分两种，如果是运营车，宁德时代提出5年50万公里，家用轿车是8年15万公里。

低温方面。宁德时代新的自加热技术，可以做到加热2度/分钟，不需要其他东西，就是自加热。自加热靠什么？靠电机里的电感电容回路，进行高频振荡。

快充问题。现在的常规电压平台，可以做到30分钟~45分钟充电80%。超级快充可以做到15分钟充电80%，主要在负极上改变材料，当然会增加成本。将来可能做到充10分钟就能走多远，比如续航里程500公里的汽车，可做到充5分钟续航100公里，比快充容易多了。

安全理念问题。我们开始强调系统安全性，而不是简单的单体安全性。比如只要把热蔓延防止住，就不会有事故，现在热蔓延法规开始实施。

另外，更多强调使用安全。还有就是电池、整车、充电桩系统安全，更多是预警，而不是报警。比如电压的监测、内短路、自放电都可以监测，所以电池厂更多在电池管理上做文章，而不是改变材料。

改变材料要么增加成本，要么有副作用，非常复杂。现在是不增加成本，就改算法，或者利用大数据，可以干很多事。

提高电池比能量只是一个方面，更重要的是降低整车电耗。如何降低？要从整车系统集成技术上想办法，这其中，电驱动系统技术进步所带来的重量和体积减少贡献最大。

如果是内燃机或者油电混合动力，打开前舱门，前舱里装满了动力系统部件。而电机比功率越来越大，体积越来越小，电机控制器也一样。国内有好几家企业在做碳化硅电力电子器件，体积缩小80%，再集成到电机上。电机和电机控制器又跟车轴集成，成为一体化电驱动车轴。车载充电器移到车下，由交流慢充变成直流慢充。

这样前舱就会慢慢空出来，逐渐实现电动底盘平台化，跟现在的汽车完全不一样。现在的承载式车身是封闭壳子，平台是虚拟的。大家知道，丰田汽车、大众汽车都在做电动底盘平台。最理想的电动底盘平台轴距可以灵活改变，底盘对各种车型适应性好，车身轻量化后花样多，就能灵活地做车型开发。

这都是带发动机的PHEV做不到的。我们预测，2030年前在轿车领域，各种路线中纯电动会做到最优秀。

综合以上，未来5年PHEV会繁荣，2025年可能达到峰值（取决于购置税减免政策和限行政策），但纯电动仍是新能源汽车主力。

2025年左右，纯电动乘用车综合成本可能小于燃油车（有的企业会提前）。2030年，500公里纯电动乘用车综合成本可能小于100公里纯电里程插电混合动力。2035年，纯电动乘用车将成为新销售乘用车主流。

《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》（征求意见稿）提出，2035年纯电动汽车将成为主体。大众汽车集团预计，2040年欧洲70%汽车将是纯电动车，而中国这个数字可能超过85%。未来燃油汽车仍有一定影响力，大众汽车集团到2040年才彻底结束燃油车生产和销售。燃油车比例会逐步降低，而不是一蹴而就。

04．

氢能燃料出路在于创新

关于氢能燃料电池。2019年被认为是中国氢能元年。这半年来，国外一些大能源公司如BP、壳牌、西门子、法国EDF、美国AP等都来找我们谈氢能。面向低碳转型，欧洲出台了全方位技术一揽子规划。新能源汽车包括氢能和燃料电池专项，一些中国能源企业更积极地介入氢能。

我个人认为，氢能是新能源技术体系重要组成部分。如果把氢能跟化石能源相连，这个意义不大，重要的是把可再生能源发的不稳定的电，通过电解水制氢转换成氢能。所以，氢能的合理性取决于它在可再生能源转型中的大规模能量储存。

小规模、短周期储存，电池非常优秀，但是大规模、长周期储存需要氢能，尤其是中国西北部集中式的一望无际的光伏和风电。另外，氢能有多元化利用需求，不仅车要用，将来发电、航空、供热、工业原料、农业化肥，甚至医学、炼钢等都要用。

从固定式储能角度看，氢能有几个优点。第一，储氢比电池储电便宜。车下储能大概差一个数量级，也就是10倍的关系。1公斤氢是34度电，再便宜的储能电池也需要800元，长寿命是9000次循环，因此一般要1元/瓦时以上。氢能储能装置储1千瓦时能量约需100元（视车载情况而异，由于体积限制，加之氢燃料电池发电效率比电力电池储电效率低，会下降3至5倍）。

第二，与储电互补。电池是高频双向调节，氢能是低频调节，两者互补。

第三， 商品属性更好。

第四，储运方式灵活多样。有特别不合理的，也有合理的，目前这方面争议较多。

比如长管拖车不经济，要做管道运氢，建设成本又太高，需要创新。再比如可以长途输电，当地制氢，西部2000公里先把电输到北京附近再制氢。无论哪里制氢对电网负荷调节作用都类似，国家电投已经在做示范。

储能为什么这么重要？将来可再生能源发电电价会极其便宜，储能成本反倒会占很高比例，看一种储能方式好不好，要看全链条，也就是可再生能源生产、运输、储存等全链条成本。

由于氢能热和纯电动汽车补贴退坡，几个因素叠加，氢能燃料电池汽车成为热点。但也有很多人严重质疑，其中一些观点也有道理。所以它既受吹捧，也受质疑；它既不是那么好，也不是那么差，关键是找到平衡点。

为什么要做新能源汽车？只有在向可再生能源低碳转型时，新能源汽车优势才会凸显。不仅要用新能源，反过来还会推动新能源转型，没有这个反作用，其意义就没这么大。基于可再生能源、动力蓄电池和氢能成为储能的优先选择，纯电动汽车、燃料电池汽车成为智能低碳能源系统互动终端，新能源汽车优势才会凸显。

从长期看，一是当可再生能源发电量比例足够高，比如超过50%，2035年就可能达到；二是可再生能源发电成本足够低，低到多少？比如0.1元，现在目标是0.2元；三是储能成本在可再生能源制、运、储、运全链条综合成本中占比足够高，假如占到50%~70%；四是燃料电池效率也足够高，这样技术经济性就很优异。

但这需要科学技术的新突破，战略思维的新理念和商业化的新模式，不能一蹴而就，需要时间。目前发展燃料电池汽车的现实挑战，仍然是氢能燃料电池全链条的技术经济性。

多大挑战？举个例子，日本氢能燃料电池乘用车技术路线图是，2025年轿车燃料电池+储氢瓶+电池等于5万元，而500公里纯电动的动力电池约4万元，也就是说，按照乐观估计，2025年500公里车还是没法跟纯电动相比。

此外，不仅要储氢，还有燃料电池，氢能燃料电池总体积比扁平化电池体积大，这会挤占乘员空间。再加上氢燃料电池轿车使用能耗和维保费用大大高于纯电动，除非换电池，每度两三元，一般家用纯电动车不这么做，都是在家里慢充。

如果给氢能燃料电池汽车定位，什么情境下有优势？前面讲过储电比储氢贵，所以里程越长，收益就越大。但纯电动汽车除电池就是电机，氢燃料电池汽车除储氢瓶，还有燃料电池发动机，燃料电池是固定成本，储氢成本随里程增长可以累计收益，来抵销燃料电池成本，这是平衡点。

对乘用车而言，这个平衡点中长期看是500公里左右。商用车需要能量多，其平衡点里程会短一些，比如两三百公里就能达到平衡点。所以相对而言，氢燃料电池动力系统更适合于长途、大型、高速重载，应用于柴油重型车，而锂离子电池最适合汽油乘用车。

虽然柴油车数量比汽油车小很多，但车用柴油消耗总量与汽油消耗总量差不多。一辆柴油车至少顶10辆乘用车油耗，加上排放总量也差不多，所以这个意义很大。此外，轮船、飞机、潜艇、火车和作业机械等也用柴油。

中国燃料电池商用车已经居世界首位，目前是4000辆，我们要继续朝这个方向努力。燃料电池发动机成本在快速下降，跟5年前相比已经下降一半，今后5年还要下降一半以上。很多材料和部件由于进口成本高，比如质子交换膜，进口一平方米2500元，变成国产后就在1000元以内，所以大家要有信心。

从商用车角度，当前面临的挑战是氢运输、车载储氢和加氢站。虽然储氢比储电成本低，但它体积大，而且建加氢站比较贵，对安全要求很高。尽管面临这些瓶颈，但创新非常活跃。

所以，氢能战略必要性没有问题，现实技术和经济性是全球面对的共同挑战，出路在于创新。

市场突破口在哪里？首先，在弃风弃电弃水和副产氢富余的地方。尽量在当地使用，别运，一运就贵。尽量在低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围里。最好在温度较低的北方地区，燃料电池有40%~50%是废热，北方可以用来取暖，如果是纯电动，可用电来供暖。

还有就是地方政府愿意支持并且大型能源企业愿意建加氢站，满足这些条件就是市场突破口。但现在还不是大范围全面铺开的时候，而是要重点突破，示范带动，以点带面，行稳至远，避免大起大落。