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    赵福全对话欧阳明高院士:应该强调中国电动车的“得”

                         

    对话嘉宾:对话嘉宾:中国科学院院士、国家863新能源汽车重大专项总体专家组组长、清华大学教授欧阳明高

    主持人:清华大学汽车产业与技术战略研究院院长赵福全

    视频链接(http://auto.ifeng.com/fangtan/20180520/1181938.shtml

    核心观点摘要


    电动化综合实力全球领先

    在市场和产业方面,中国电动汽车产业都处于国际上最领先的地位;在技术方面,中国大体上与美国、日本等国处于相同水平。三个方面综合来看,中国是排在全球第一位的。

    得大于失

    电动车总体上是产业政策发挥作用较为成功的案例,是在国际化、市场化竞争激烈的领域里取得的巨大成就。中国电动车产业的成功没有受到足够的重视和应有的评价,应该强调中国电动车的“得”。

    被低估的汽车创新

    汽车行业创新难度常常被低估,误以为不是高精尖的行业,其实并非如此。对政府来说,汽车产业是战略性、支柱性重要产业;从汽车业自身来说,作为民用工业最复杂者,集成了各种高科技和前沿技术。

    汽车是完全市场化的

    汽车销售是完全市场化的,无法依赖国家采购。高铁、航天这样的产业,只有一个“上帝”,那就是政府;我们汽车企业要面对的是所有消费者,全世界可能有几十亿“上帝”。

    十年后电池技术或全球第一

    我国动力电池技术即使目前不是全球第一,十年之后极有可能会成为第一。产业化技术上,目前中国和日韩都处于第一梯队;技术储备上,韩国三锂离子电池方面略有领先,但领先不多;日本下一代固态锂电池技术更优。但这几种技术,中国和日韩的差距都不大。

    燃料电池车产业化速度全球最快

    燃料电池技术还处在产业化初期。近两年我国燃料电池车开始发力,产业化速度全球最快。氢的制取、运输、储存以及加氢站的建设制约了燃料电池车的发展。现在燃料电池车要找到一个通用的、理想的解决方案,还是有难度的。

    产品经济性是核心

    产品经济性是电动车竞争核心要素之一。电耗要看各种技术集成之后的综合效果,比如轻量化、风阻系数、驱动效率和空调等等。对于一辆A级轿车,百公里耗电量的最好水平在10度电左右。

    下一代电池

    固态锂电池最有可能成为下一代动力电池。安全性好,充电也很快,比能量可更高。但远未达到商业化程度。如果成熟起来,可改变未来游戏规则。价格具有竞争力要2025年。实现全面竞争,可能要到2030年。

    对话正文


    赵福全:凤凰汽车的各位网友,大家好!欢迎大家来到2018北京车展凤凰汽车“赵福全研究院”高端访谈栏目,我是栏目主持人清华大学汽车产业与技术战略研究院的赵福全。今天我们非常荣幸地请到了一位重量级嘉宾,他就是中国科学院院士、国家电动汽车重点专项总体专家组组长、清华大学教授欧阳明高老师。欧阳老师,请和各位网友打个招呼。

    欧阳明高:各位网友,大家好!

     

    赵福全:近年来中国新能源汽车产业风起云涌,销量已经连续几年位居世界第一,无论是市场增速还是技术进步,都引起了全世界的瞩目。在这个过程中,您作为国家电动汽车重点专项总体专家组的组长,可以说立下了汗马功劳。今天利用这个机会,首先想请您给中国电动汽车产业把把脉,您认为我们现在处于什么发展阶段?

    欧阳明高:我认为,更客观的评价应该是来自第三方的。在这些评价中,我个人比较同意罗兰贝格的研究报告,它从市场、产业、技术三个方面进行了分析。在市场和产业方面,中国电动汽车产业都处于国际上最领先的地位;在技术方面,中国大体上与美国、日本等国处于相同水平。三个方面综合来看,中国是排在全球第一位的。这个评价比较符合实际,我基本赞同。

     

    赵福全:中国电动汽车产业在全球处于领跑地位,在技术上基本能和发达国家并驾齐驱,相比于传统汽车产业,这是很不容易的。因为传统汽车的核心技术,如发动机、变速箱等,中国是大幅落后于发达国家的。您能不能分析一下,在电动汽车领域,中国为什么能达到市场规模最大?是因为市场的需求总量大,还是因为政府的推动力度大,又或者是因为消费者的认知程度比较高?

    欧阳明高:一部分原因是我们的市场大,但主导因素还是国家的强力引导。一种颠覆性技术在市场导入初期,只靠市场本身的力量驱动是很难推广的,此时政府的支持非常重要。中国在全球电动汽车领域发展得最快,关键原因就在于,中国政府比其他国家推广电动汽车的决心和力度更大。

    中国从“十一五”就开始示范推广电动汽车,到2011年,国内电动汽车的推广量仍然很小,产量不到5000辆,保有量不到10000辆。在2011年之后,国家战略进一步明确,确立了我国新能源汽车的技术战略,即纯电驱动战略。实际上,对于新能源汽车技术战略的首次表述是在2009年的两会期间,国家领导人在参加我们民盟政协委员联组讨论的时候,对我的发言进行了回应,这是国家最高领导人第一次对新能源汽车产业做出明确指示。当年国家对新能源汽车发展战略进行了系统梳理和反思,确定了中国要首先发展纯电驱动汽车,进而带动整个新能源汽车产业发展,这是一次很重要的国家战略决策。

    纯电驱动战略确立之后,“十二五”就是按照这个指导思想进行规划的。2012年3月发布的“十二五”规划第一次明确提出电动汽车的市场导入战略,即“两头挤”战略,首先从公交大客车和微小型家用轿车进行推广。2012年7月国家发布了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,也是同样的思路。这些政策为中国电动汽车的快速发展奠定了很好的基础。2014年,习总书记在上汽视察时又特别强调,“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路”,这个指示对产业发展起到了强力催化的作用,各个部委均动员起来,加大了支持力度,很快国内的电动汽车市场就开始腾飞。

    从2011年到2016年,在5年时间里,中国新能源汽车的年产量从不到5000辆增加到50万辆,总保有量从不到1万辆增加到100万辆,增长都超过了100倍。在此过程中,国家各部委出台了一系列相关支持政策,尤其是财政部的新能源汽车补贴政策以及基础设施建设鼓励政策等,提供了直接助力。这些政策为中国新能源汽车市场取得全球领先地位,发挥了巨大作用。

    2016年是新能源汽车发展的一个关键年份,在看到中国电动汽车产业后发先至之后,包括丰田在内的主要国际车企纷纷下决心向电动化转型;同样是在2016年,特斯拉在美国汽车市场被评为第一品牌,市值直线上升。由此,2016年也成为全球汽车产业向纯电驱动转型的标志性年份。随后的2017年,中国新能源汽车市场继续平稳发展,年产量接近80万辆,年销量接近78万辆。预计2018年还会继续保持这种增长态势,产量应该会超过100万辆,销量会接近100万辆。

     

    赵福全:2009年上一届国家领导班子将发展新能源汽车确立为一项基本国策;而新一届领导班子更进一步强调了发展新能源汽车的重要性。可以说,国家主导对于推动新能源汽车这一战略性新兴产业的发展,起到了不可替代的作用。

    同时,由于中国汽车市场庞大的体量,中国的举措和进展也提高了全世界对电动汽车产业的关注度,国外对电动汽车产业的投资不断加大,一些全新的电动车企业也涌现出来。其中,最具代表性的就是特斯拉。特斯拉在电动汽车产业化推广、品牌塑造以及商业模式探索等方面,都做了很多引领性的工作。它的很多做法直接冲击了传统车企的固有理念,例如大屏幕、在线升级、建体验店而非销售店、自建充电设施等,特斯拉通过实际行动证明了这些做法都是可行的。实际上,特斯拉的实践对中国电动汽车产业的发展也起到了促进作用,在产业发展滞缓的时候,特斯拉推出了很成功的电动车产品,并且得到了消费者的认可,这在全球范围内提振了新能源汽车产业的士气。

    欧阳明高:特斯拉确实是国外的一个代表性案例,它使全世界对于电动汽车的认知发生了突破性转变,同时在品牌上也形成了完全不同于传统汽车品牌的特色。之前电动汽车产业也经历了几起几落,消费者是不太接受电动汽车的,而特斯拉的重要贡献在于彻底扭转了电动车不及燃油车的形象。

    单从企业角度看,特斯拉确实发挥了相当程度的创新引领作用。它把新一代汽车的形象全方位地展现出来,不只是电动化,也包括智能化,还有与可再生能源相结合的低碳化。同时,在商业模式创新,包括制造、销售、服务等方面都做了很多开创性的工作,如自建充电基础设施等。当然,企业在发展过程中会遇到各种各样的问题,有的时候做得太激进也可能会从先驱变成先烈。但是不管怎么说,特斯拉在全世界汽车产业向电动化、智能化和低碳化转型的过程中,已经做出了探路者的贡献。

     

    赵福全:中国的媒体和企业家不要只关注埃隆·马斯克的表态,更要看他的行动,尤其是他对科技创新的执着甚至疯狂,以及敢于赌上全部身家的勇气,这可能是商人心理和企业家精神的差别所在。

    欧阳明高:实事求是地说,埃隆·马斯克不只在汽车方面做了重要探索,在航天、能源、人工智能及人机交互等方面,都做了许多革命性的探索。无论成败,这都是值得肯定的。

     

    赵福全:今天我们讨论电动汽车的时候,说到国家,不得不谈的一定是中国;而说到企业,不得不谈的可能就是特斯拉。埃隆·马斯克的很多开创性探索,确实值得钦佩。实际上,只靠电池、电机和电控,并不足以支撑电动汽车的腾飞,因为电驱动总成是在车里的,如果整车的智能化以及模式创新跟不上,即使有了很好的电池、电机和电控,也很难打造出受消费者认同的电动车产品。而特斯拉至少阶段性地做到了这一点。

    欧阳明高:特斯拉应该说做得非常到位,其实它在电动汽车的核心技术方面也不一定有多少突破,总体来看,其创新主要是在产品设计、商业模式、品牌塑造以及整车的集成技术等方面,而这些正是整车企业应该做好的事情。对于汽车产品而言,核心技术只是基础,要真正产业化、投放市场,并满足用户的需求,还有很多技术以外的重要工作要做。

     

    赵福全:您既是大教授,也是国家新能源汽车重点专项的技术领军人,同时,您不在企业工作,所以您的评价更客观。从信息技术应用的角度看,当时各家车企其实都在同样的起跑线上,但是特斯拉率先把很多网联技术、信息技术应用到了汽车上,而传统车企主要还在针对车载娱乐系统进行开发,对通讯功能尤其是在线升级的尝试非常有限。

    从2009年至今,中国电动汽车产业从小到大、快速发展,产销量目前已接近百万辆级别,尽管与约3000万的总销量相比还比较少,但是百万辆已经超过很多国家一年的汽车销量,这是一个相当可观的规模了。当然,产业持续快速发展还要解决很多问题,包括核心技术的问题、基础设施的问题,也包括消费者认知的问题。多年来您一直参与推动中国电动汽车产业的发展,您如何评价我们的得与失?

    欧阳明高:从我的角度看,我认为得大于失。最主要的是,我们的战略方向正确。电动汽车总体上是产业政策发挥作用较为成功的一个案例,而且这是在国际化、市场化竞争激烈的领域里取得的巨大成就。以往我们取得的成功主要集中在政府买单或主导的领域,很少是在这种高度国际化、市场化,竞争非常激烈的行业。从这个意义上讲,我认为中国电动汽车产业的成功还没有受到足够的重视和应有的评价,我们应该更加强调中国电动汽车的“得”。

     

    赵福全:电动汽车是消费者用自己辛辛苦苦赚来的钱购买的,今天近百万辆的规模可不是政府采购就能达到的。

    欧阳明高:没错。汽车行业的创新难度常常被低估,因为汽车属于大众消费品,公众随时都接触得到,因此会误以为这不是一个高精尖的行业,觉得发展价值和难度不如航天、高铁等行业。其实情况并非如此。从政府角度来说,汽车产业是战略性、支柱性的重要产业;从汽车业自身来说,汽车作为民用工业中最复杂者,集成了各种高科技和前沿技术,而且销售是完全市场化的,无法依赖国家采购。所以,汽车行业的创新发展是很困难的,在这方面很多人都有误解,为此我希望借赵教授这个平台强调中国新能源汽车产业的成功来之不易。

    当然,看待任何事物总要一分为二。说到“失”的问题,这些年来电动汽车的发展驱动是政府力量为主、市场力量为辅,有时候政策难免会有稍许偏差,尤其是补贴政策,要做到完全合理是很困难的,需要在实践中不断完善。在新能源汽车补贴初期,确实出现过部分车型补贴过度、而部分车型补贴不足的情况。此外,补贴主要针对企业而非个人,主要集中在产品而非基础设施,这些都值得总结和反思,以便未来进一步优化政策。

     

    赵福全:欧阳老师刚才这番话,希望大家都能认真倾听。长期以来,中国汽车产业受到很多诟病,好像中国汽车人不努力、没追求似的。实际上,汽车产业大而不强不仅与我们发展时间太短、技术储备不足有关,而且更是由汽车产业的特点所决定的。我们国家发展起来的很多产业都是B2G(企业对政府)或者B2B(企业对企业)的,而汽车产业却是B2C(企业对消费者),必须直接面向广大消费者。消费者买什么车,是没办法用政策或者行政命令来强制的,也不是简单的爱国情怀所能解决的,毕竟消费者需要自掏腰包。

    回顾中国电动汽车发展的得与失,我们最大的“得”可能就在于,和其他的国家重点工程相比,电动汽车可能是唯一一个国家主导、政策主推,最后把产品卖到千家万户,让消费者买单的产业。对于新技术产品,消费者在购买时要冒一些风险,对产品的安全性也会有所质疑,何况即使有补贴电动车仍然比传统车贵,此外还有充电基础设施不足的问题。在这种情况下,还能有这么多消费者愿意购买新能源汽车,真的很不容易。

    欧阳明高:在我的记忆中,类似条件下,这好像是唯一一个成功的案例。华为在智能手机领域取得了成功,但是智能手机并不是在中国率先应用的,而是在世界范围内已经普及后,中国才去跟随发展的。相比之下,新能源汽车是在中国率先得到推广应用,而且在产业规模达到百万量级的过程中,也没有出现任何严重的问题,这非常难能可贵,值得高度肯定。

     

    赵福全:中国汽车产业看起来好像没有高铁成功,也没有航天成功。但是我们已经实现了年产销近3000万辆的产业规模,并且中国品牌拿下了其中一半的市场份额, 这些产品同时符合技术、质量和成本的要求,满足了消费者的需求。我们应该充分认识到,作为民用产品,汽车必须赢得消费者的认可,才能走进千家万户,这就需要多个产业、多个环节、多种技术的有效协同。所以,中国汽车产业能够发展到当前的水平是很不容易的。而您作为汽车行业的大教授,今天也是在为汽车行业正名,希望全社会都能客观看待汽车人这么多年来努力的成果。

    欧阳明高:消费者总觉得接触得到的产品就是简单的,其实汽车产品是高度复杂的。把这样复杂的产品,变成千千万万不同消费者看起来简单的产品,这个过程可能并不比高铁和航天难度小。而且都说客户就是上帝,像高铁、航天这样的产业,只有一个“上帝”,那就是政府;相比之下,我们汽车企业要面对的是所有消费者,全世界可能有几十亿“上帝”。

    另外,汽车核心技术的自主率也并不低。很多人以为中国的发动机都是进口的,其实我们早就开始使用国产发动机了。至于新能源汽车,可以说95%以上都是自主的,可能除了芯片,这是工业基础的问题,对相关的各个行业都一样是瓶颈,其他像电池、电机、电控以及整车和主要零部件,基本上中国都实现了自主。这样高的自主程度,我认为其他行业包括一些取得巨大成就的行业,都是不具备的。

     

    赵福全:还有一个重要因素对后发者不利,那就是品牌。国外汽车产品的品牌附加值往往很高,而中国自主品牌车企的品牌积淀还需要更多的时间。有时候消费者不选择自主品牌的产品,不是因为质量或者技术,而是因为品牌。实际上,消费者总是挑剔的,他们买车的时候希望自主品牌的产品比合资品牌便宜,用车的时候又希望自主品牌的产品和价格更高的合资品牌产品一样好。

    欧阳明高:是的,品牌也是一个大问题,而新能源汽车恰恰给了我们打造新品牌的机遇。其实中国传统燃油车的品质已经相当好了,设计能力也在迅速赶上来,唯一欠缺的可能就是品牌。但是传统车企的品牌提升之路是漫长的,没有捷径可走。相比之下,新能源汽车是一类全新的产品,车企可以基于新产品来打造新品牌。从这个意义上讲,新能源汽车给了中国汽车产业彻底翻身、走向强国的战略机遇。

     

    赵福全:正如欧阳老师所说,虽然中国汽车产业目前还不够强大,但是我们已经取得了巨大的进步。尤其是新能源汽车,“得”是大于“失”的,而且一些之前考虑得不充分或者做得不到位的“失”,今后也会变得越来越完善。

    欧阳老师,今年我们栏目的主题是“技术创新与汽车强国”,因为技术是强国的基础和前提。下面就请您介绍一下,电动汽车的核心技术是什么?目前国内在这些技术领域内处于什么水平?国际上又是什么水平?

    欧阳明高:电动汽车的核心技术包括两个方面,简单地说就是“3+1”,即电池、电机和电控三大核心技术以及一套整车集成技术。

    先说说电池。中国的动力电池在市场和产业两个方面,地位与电动汽车相当,处于全球第一梯队,在技术方面也能排进全球前三。目前在全球范围内,我国电池产业规模最大,产业链完整度最高,发展后劲最足。我们从事电池研究的相关人员数以百万计,大大超过其他国家,甚至有可能相当于全世界其他国家的总和。同时,我国每年毕业的大学生数量也大大超过其他国家。像材料、化工等学科中国在全球的排名都比较靠前,每年从这些专业走出大量工程师进入到电池产业。正因如此,我接触过的一些电池行业的外国专家,都非常看好中国电池产业,例如日产的电池首席专家,到中国领先的电池企业参观后,感受就是中国的电池企业潜力大、后劲足,未来不可估量。

    总体上,我国动力电池技术即使目前还不能说是全球第一,但在十年之后极有可能会成为第一。在产业化技术上,目前中国和日韩都处于第一梯队;在技术储备上,韩国在三元锂离子电池方面比我们略有领先,但领先不多;而日本的下一代固态锂电池技术更优。不过这几种技术,中国和日韩的差距都不大。

    相比之下,燃料电池技术目前还处在产业化初期。不过,近两年我国燃料电池汽车开始发力,产业化速度是全球最快的,今年会达到几千辆的规模。中国是以燃料电池商用车作为突破口,推进得比较顺利;而日本是以乘用车作为突破口,推进速度比较慢。这不是燃料电池技术本身的问题,更多的是氢能产业链的问题,氢的制取、运输、储存以及加氢站的建设制约了燃料电池汽车产业的发展。

    现在燃料电池汽车要找到一个通用的、理想的解决方案,还是有难度的,但是在局部区域和特定场景应用就不是问题。比如在北方寒冷地区,像马上要办冬奥会的张家口,由于天气原因并不适合推广电动汽车,同时这里风电、光电充裕,制氢成本很低,完全可以用可再生能源制氢在当地使用,也不需要运输,这样就可以很好地解决氢能产业链的问题。而要在全国推广燃料电池汽车,目前还没有一种像电动汽车那样的全方位解决方案,毕竟电能是最普及的能源供给。

    近几年来,我国燃料电池技术也在快速发展中,与国外的差距正在大幅缩小。此前一段时间因为没有太多产业界力量的介入,发展相对慢一些;现在产业界的兴趣提高了,燃料电池汽车产业化的速度很可能超出我们原来的估计,至少在商用车领域是这样。

     

    赵福全:电机的情况怎么样?电机的市场同样很大,为什么电池领域出现了像宁德时代这样的领先企业,而电机领域中国没有诞生相同级别的企业呢?造成这种情况的原因是什么?您认为应该如何解决?

    欧阳明高:电机方面,从原材料到生产制造,都是我国的强项。我国电机产业目前的问题是缺少大品牌、大企业,也就是说,还没有上规模从而能把技术提上来、成本降下去的领先企业。其实这不是电机本身的问题,因为电机的核心不在制造,而在于驱动器、控制器,包括驱动器里的芯片,这些是电机的底层核心技术;也在于电机和变速器的有效结合,这是电机的上层核心技术。从整个电驱动系统看,我国在电机制造层面比较强,而在电机底层和上层核心技术方面,竞争力偏弱。

    究其原因,一方面是之前大家不够重视,因为国产较差的电机也能用,而且新能源初期推广的重点是大客车,对电机的要求不高,所以当时大家都把注意力转向了电池。但随着产业的发展,电机驱动系统变得越来越重要,这不是能不能用的问题,而是如何做得更好的问题。比如乘用车在NEDC工况下电机驱动系统的整体效率,我国企业现在只能做到82%-85%;而国际上新一代电机的效率可以达到90%以上。

    另一方面,国内整车企业对电机的介入偏少。相比之下,国外整车企业在电机驱动系统方面的技术储备充足,国际主流汽车公司都在自己生产电机驱动系统,比如日产、宝马、奔驰等等。而现在国内的驱动电机基本上都是零部件厂商供应的,这些企业很多原先是做工业电机的,活力很强,机制也很灵活,但是在汽车领域还需要一个成长的过程。

    近期国外许多大型零部件厂商正在加快进入中国汽车电机市场,比如博世、电装、吉凯恩等,对此我们应该给予足够的重视。实力强大的国外企业大举进入,可能对国内电机产业造成很大的冲击。当然,我国一些优秀企业也在积极进入到这个市场,比如中车时代(原南车时代),不仅自己生产电机,也生产IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和碳化硅,而且其发展非常国际化,收购了英国的丹尼斯半导体和德国采埃孚的橡胶与金属业务,并将这些业务整合形成一个整体,具有很大的潜力,可以与国外企业竞争。因此,在电机领域,后进入的企业正在涌现,市场格局可能会有所变化。

     

    赵福全:那么电控的情况怎么样?

    欧阳明高:电控方面,总体来看问题不大。芯片是共性问题,但也不是太大的问题。现在电控系统有进一步升级优化的迫切需求,一方面要更加智能化,至少要加入驾驶辅助功能;另一方面要加强对电机的上层控制,提升车辆的驾驶性、操控性,比如现在日产e-Pedal电子踏板可以实现单踏板操作,驾驶员收松油门的快慢直接与制动回馈相关联,完成相应的刹车操作。

    目前,我国在一些子系统的控制方面还需要进一步优化。比如制动回馈系统,国内多数是并联式构型,并联式系统的回馈效率偏低,要想提高效率,就得使用串联式构型。考虑到安全性和敏感性问题,企业之前一般很少使用串联式系统,但未来要提高电动汽车的整体性能,串联式是必须的选择,所以就要尽快形成相应的开发能力。

    总体来看,我国电机电控行业还需要进一步优化和提升,这是市场竞争力的问题,而不是有无的问题。

    另外,国外零部件厂商正陆续进入中国市场,对此我们要持开放的态度,并不是说所有的东西都要用我们自己的,凡是市场化的产品,最终还是要看竞争力。比如华为,自己有麒麟芯片,但是还在大量使用国外的芯片,因为国外芯片的性价比更好。再比如特斯拉,大部分零部件都不是自己生产的,但是最后能集成起来把产品造好,消费者仍然会认可。

    当然,产业安全必须得到保障,我们自己要有核心技术,不能让别人卡脖子。我刚才说的这些技术,目前国内都具备,所以不必担心被国外企业断供。只是在市场化竞争中,还是要看性价比,我们还需要做得更好。以上就是三电核心技术的介绍。

    赵福全:集成式创新是汽车产业最大的特点。我国电动汽车的整车集成技术目前处于什么状况?

    欧阳明高:对于整车集成技术,我觉得最重要的有两点。第一是经济性,核心是电耗。因为电动汽车的电耗决定其成本和利润,同样续航里程的产品,电耗低就可以少装电池,从而节省大量的成本;或者装同样的电池,续航里程就可以更长。展望未来,产品经济性是车企之间竞争的核心要素之一。电耗不是某一种具体技术的问题,而是要看各种技术集成之后的综合效果,比如轻量化、风阻系数、驱动效率和空调等等。对于电动汽车来说,冬天的制暖是一个大问题,采用热泵空调就是为了降低电耗。对于一辆A级轿车,百公里耗电量的最好水平在10度电左右,企业必须朝着这个目标不断努力。

    第二是安全性,核心是电池安全。目前国内在电池安全方面做得还不错,与国外的差距不大,我本人也有很大一部分工作是围绕电池安全展开的。但是随着三元高比能量锂电池的引入,电压越来越高,就会遇到安全方面的新挑战。或者说,安全性将成为阻碍电池进一步提高比能量的核心瓶颈。

    总体来看,经济性和安全性是最考验我们整车集成技术的两个关键点。

     

    赵福全:听了您的介绍,广大网友了解到新能源汽车的核心技术不只是电池,还有其他很多核心技术需要关注,也了解了我国在这些领域的最新情况。刚才您谈到,目前中国在电池领域发展态势很好,这就引申出一个问题,电池也有其核心零部件,这些技术领域里,中国在全球处于什么地位?在将来的发展过程中,有没有出现类似于芯片瓶颈的风险?比如说隔膜技术等。

    欧阳明高:如果从电动汽车上选出一种最核心的技术,无疑就是电池。而电池技术可以分为几个层级,首先是材料层级,之后是单体层级、模块层级、系统层级,直至整车层级,材料层级主要包括正极、负极、隔膜和电解质几种技术。

    在正极材料方面,国内产业链非常完备,正极材料的厂家比如杉杉能源,已经在给日韩的电池企业供货了。在负极材料方面,国内也有不错的企业,像深圳贝特瑞也已经是全球供货,特斯拉的电池是松下做的,其中负极材料就是贝特瑞的。在隔膜领域,相对来说比正负极要差一点,但是总体上问题也不太大。现在即使是先进的PE/PP三层复合隔膜,国内的产量也很大。而且将来如果使用固态电解质,隔膜可能就不存在了,所以隔膜不会构成类似芯片那样的瓶颈。最后,在液态电解质领域,国内的产量也非常大。

    从材料技术水平看,在负极材料领域,石墨和硬碳中国都是最好的;在正极材料领域,三元正极材料尤其是高镍三元材料方面,我们比韩国大约落后一两年,但产业化的日期差不多。目前国内外基本都是523型或者622型电池,预计都会在明年或者后年实现811型电池的产业化。

    但是,我国在材料基础研究方面还需要加强,像韩国的SK、三星SDI、LG等电池企业都有很强的化学部门。这些国外的电池企业基本上都是大集团下的一个事业部,在开发电池的时候,材料可以依靠集团其他部门做。而中国的电池企业不是这样,所以更依赖于行业协同。比如宁德时代,建立了一个产业生态,正极、负极、隔膜、电解液这些零部件企业都在其周边建厂,有些企业宁德时代可能还会部分参股,这个模式和国外不太一样。

    从电池材料的基础研究水平看,中国基本上是与国际同步的。虽然美国在材料基础研究方面比较强,但其产业化能力较弱,不足以对中国构成威胁。现在中国大学里做电池材料基础研究的团队基本都在和国内领先的电池企业比如宁德时代密切合作。同时,像宁德时代这种企业对材料技术的研究水平本身也不比大学低。

    现在的问题可能是,以宁德时代为例,它仍然不是一个规模很大的企业,每年的产值也就200亿。这种规模的企业要保证几千人的研发团队,是一个很大的挑战,会拉低企业的利润率,尤其是在中国动力电池持续降价的背景下。

     

    赵福全:这就引出一个问题,技术创新模式非常重要。国外更多的是大集团公司部门之间的合作,这种合作是毫无保留的。而像宁德时代这种模式是通过自建产业生态来实现协作,但各方不可能毫无保留,即使有些企业宁德时代入了股,也并不控股。所以,零部件企业的核心技术不一定就能受控。这对电池企业掌控核心技术是一个很大的挑战。

    欧阳明高:所以电池企业就必须维持一个很大的研发团队,像宁德时代有博士100多人,研究人员几千人,相比于传统汽车企业,其博士的比例要高很多。

     

    赵福全:此外,还有整车企业与电池企业的合作模式问题。我认为整车企业可以参股电池企业,也可以自己做模组,但不能进入单体领域。而电池企业必须做好单体。

    欧阳明高:是的。实际上,宁德时代的模组和系统业务已经逐渐交给整车企业了,未来会更多地聚焦于单体。也就是说,未来产业分工会进一步细化和明确,整车企业应该承担更多的责任,在技术创新方面加大投入。例如,现在还有许多整车企业是不开发电池系统和电机驱动系统的,但是未来应该自己开发,不能把所有的责任都交给零部件企业。

     

    赵福全:产业刚刚起步的时候,简单的集成是可以的,其实也是不得已。但是随着中国电动汽车发展进入新阶段,产业竞争进入深水区,整车企业必须形成自己的核心技术,这就不是简单的集成能够满足的了。实际上,我们造传统燃油车的时候,也经历了这样的过程:一开始没有发动机,只能从航天三菱购买,后来发展到一定程度后,就开始自己生产了。在电动汽车产业链上,整车企业当然不必去挖矿,也不必做单体,但是电池模组和系统,也包括电机系统,整车企业是应该介入的。否则你的核心技术在哪里?很多整车企业也在思考自身在电动汽车上的核心技术是什么,我想上面说的这些可能就是整车企业在电动车时代的核心技术。

    欧阳明高:整车企业对核心技术的掌控能力亟待提高,因为时间不多了。国外的车企不只在做电池包、电机驱动系统,还在做充电设施,例如特斯拉、大众、宝马等企业都在自产充电设施。而这些方面,国内整车企业基本上都还未涉及,这样未来怎么会有竞争力?

    当然,国内整车企业大力投入新能源的时间不是很长,也要有一个学习的过程。目前国内新能源汽车做得比较好的可能是比亚迪、上汽、吉利等几家企业,但这些企业基本上也是基于他人资源做起来的。所以必须要有紧迫感,要抓紧把几块核心技术做起来,同时要把整车集成技术不断提升。总体来看,和零部件企业相比,我国整车企业尤其应该投入更大的力量,承担更大的责任。

     

    赵福全:刚才欧阳老师分享的信息量非常大,我们简单梳理一下。对中国电池产业的发展您总体上是比较乐观的。我们在规模上已经位居世界前列,而且各层级、各领域的核心技术也都有了相当程度的积累。当然,在某些方面仍然存在明显差距,比如隔膜技术,不过您认为隔膜不会成为像芯片一样的产业瓶颈。

    对于电机,我国原来的重视程度不够,新能源汽车在发展初期对电机性能的要求也没有那么高,因此大多采取拿来主义。但是产业发展已经进入了新阶段,电机必须引起我们的高度重视,因为电机驱动系统是影响未来新能源汽车产品性能的关键。

    对于电控,早已不是简单的电池控制,而是要做各个模块的深度开发,而且这部分是整车企业应该高度关注的,必须作为未来的核心技术来掌握。

    对于整车集成技术,您特别强调了安全性和经济性,后者其实就是能耗。未来电动汽车也一定会导入能耗法规,所以能耗低将是产品的核心竞争力。为此,要把包括轻量化、低风阻等所有的共性节能技术都有效集成起来,同时还要做好电池本身的优化、与电机之间的匹配以及整车性能开发等工作。

    下面想和您交流一下关键技术指标的问题,相信大家对这个问题都非常关注。根据您的观察,目前三元锂电池的能量密度做到了什么水平?其极限又会是多少?

    欧阳明高:我觉得,我们现在对电池比能量的期待过高了。三元锂电池的比能量水平与其封装形式有关,主要有三种类型:圆柱形,软包,还有方形。圆柱形电池体积小,单体比能量较高,可以达到300瓦时/公斤,特斯拉使用的松下电池就是这种类型;而软包电池的单体比能量大概在250瓦时/公斤左右;方形电池为210-220瓦时/公斤,三星SDI今年年底会推出230瓦时/公斤的方形电池。但是这里说的都是单体比能量,集成之后这三种类型电池的系统比能量其实是差不多的。方形电池虽然单体的比能量低一些,但是成组率高,系统的比能量在160瓦时/公斤左右。在去年的公告上,方形电池产品的比能量最高是158瓦时/公斤,现在已经达到160瓦时/公斤了。

    展望未来,我认为2020年三元锂电池的系统比能量达到200瓦时/公斤是没有问题的,2025年之前系统比能量达到250瓦时/公斤也没问题。过去经常说2020年要实现单体比能量300甚至350瓦时/公斤,但单体本身是存在差异的。如果政府要求单体比能量达到300瓦时/公斤,那车企就肯定要用软包电池了,因为软包电池的单体比能量更高,但装车后只能达到200瓦时/公斤左右。

    至于说到三元锂电池的极限,大概是单体比能量350瓦时/公斤、系统比能量250瓦时/公斤左右。镍的比例要到90%,现在是50%和60%,2020年要达到80%,最终要达到90%。

     

    赵福全:目前国家政策方面,对动力电池能量密度的要求越来越高,而且由于补贴和能量密度挂钩,所以就演变成了产品公告和能量密度挂钩。但是企业要考虑消费者的承担能力,不能一味搭载好而贵的电池。这个矛盾应该怎样解决?您有什么建议?

    欧阳明高:政府为了引导技术创新,提高比能量要求是正确的,实行补贴和比能量挂钩,也基本上是正确的,但是今后不能作为一个法规存在。补贴退出后,就不应该再强制要求比能量达到多少了,因为这是一个客户满不满意的市场问题,跟政府和社会没有太大的关系。我个人的建议是,在2020年之后,新能源车辆的公告不应该和比能量挂钩,而相关的优惠政策可以和比能量挂钩。

    也就是说,2020年之后新能源汽车要转向市场化,国家应该管好的是安全和节能,不应该去管使用哪种电池。比如认为某些材料从国外进口不安全而有所限制,又或者为追求性能不让企业使用国产的便宜材料,这些都没有什么道理。

     

    赵福全:那么电池的成本呢?请您和大家分享一下,现在动力电池的价格能做到多少?

    欧阳明高:今年在中国动力电池市场上,三元锂电池系统的价格是1.2元/瓦时左右,磷酸铁锂电池系统的价格则是0.6元/瓦时左右。相比于三元锂电池,磷酸铁锂电池在成本上有非常明显的优势。

     

    赵福全:补贴退坡之后,电池成本不再有政府的分担了,企业必须考虑消费者实际可以接受的价格。这样一来,磷酸铁锂电池是否有东山再起的可能,市场份额会不会有所提高?

    欧阳明高:有这种可能,0.6元/瓦时的电池成本意味着电动车基本上可以和燃油车比拼性价比了。而且三元材料的供应过程中,有很多材料需要进口,价格的波动会比较大。此外三元锂电池的比能量越是提升,在安全性方面就越是挑战,需要增加额外的保护才行,这也会导致成本提高。

     

    赵福全:电池在某种程度上也和规模有关,但又不像传统零部件和规模有那么大的关系。说到底,这是个电化学而非机加工的行业。而且材料的价格也不见得能够随着规模增加而不断下降,它实际上涉及到资源禀赋、国际贸易、政治关系等太多的因素。那么,最终在规模效应达到极限的时候,您觉得三元锂电池的成本能下降到多少钱?

    欧阳明高:当规模增长上来以后,材料肯定要开始循环利用了,这样就不会有太大问题。我预计三元锂电池到2020年应该可以降到1元/瓦时,2025年会达到0.7-0.8元/瓦时的水平。如果电池成本降低到100美元/千瓦时,差不多也就是0.6-0.7元/瓦时,电动车就可以和传统车的性价比媲美了,这也意味着可以实现更大的突破。

    我看了全球很多资料的估计,三元锂电池的极限应该就在100美元/千瓦时左右。当然还要考虑两点:第一,电池企业也要保持必要的利润,在发展初期,电池企业为了增量可以承受低一点的价格,但最终还是要有足够的利润的。第二,对材料的价格也不能太乐观,这其中不确定因素很多。因此2020年特别是2025年之后,电池价格会怎样变化,究竟能下降到多少钱,我也无法估计。不过从目前市场的情况评估,应该可以降到100美元/千瓦时,因为现在很多大型整车企业已经开始面向2025年制定电池采购计划了。

     

    赵福全:三元锂电池之后,下一代的动力电池将是什么?预计发展的时间表是怎样的?性能又将如何?

    欧阳明高:首先想说明的是,三元锂电池已经可以满足电动车的需求了。按照100公斤25度电计算,如果节能做得好,一辆车装200公斤电池,也就是50度电,就够用了。比如日产的聆风,40度电可以续航400公里,如果增加到50度电,续航里程对于家用轿车来说已经足够了。而成本方面按100美元/千瓦时算,5000美元也不算贵,完全可以和传统燃油车竞争。

    与此同时,动力电池技术的进步是没有极限的,永远都有向前探索的空间。在现有的各种探索中,最有可能成为下一代动力电池的就是固态锂电池。固态电池不一定是全固态,最终也可能是半固态或者半液态,毕竟固固结合是非常困难的。固态锂电池的理论性能相当理想,一是安全性比较好,二是充电可以很快,三是比能量可以更高。在这方面推进最快的是丰田,宣称2022-2023年就要商业化应用。但是目前固态锂电池的性能还远没有达到可以商业化的程度,其循环寿命只有几百次,比能量只有200瓦时/公斤,制造成本也比较高,仍有很多技术需要创新突破,还不能和三元锂电池相比,只能算是潜力股。

    当然,固态锂电池如果成熟起来,是可以改变未来的游戏规则的,这是大家公认的。只不过从实验室发展到规模生产,再到价格也能和三元锂电池竞争,这个时间点可能要到2025年之后。而要实现全面的竞争,从一般的技术创新规律看,可能要到2030年。

     

    赵福全:也就是说,固态锂电池真正能够和三元锂电池全面竞争,要在2030年以后,但是它的潜力很大。这就像电动汽车和传统内燃机汽车的竞争一样,也需要一个长期的过程。

    我们交流了这么多,感觉您对于最核心的电池指标还是很乐观的。不过,电动汽车的发展还要解决充电设施的问题。如果充电设施跟不上,电动汽车即使发展到800公里的续航里程,也仍然面临使用不便的瓶颈。目前国外一些整车企业已经开始在充电领域布局了,这对于传统燃油车是不可想象的。因为对于燃油车而言,汽油从哪里来不是问题;而对于电动车来说,电从哪里来却是一个很现实的问题。即使到2020年电池成本会有大幅下降,能量密度也会大幅提升,电动汽车在性价比上和传统燃油车越来越接近,如果不能解决充电难的问题,恐怕电动汽车产业的持续发展仍然面临挑战。您认为充电设施对电动汽车的可持续发展会有多大的影响?我们又应该怎样解决充电问题?

    欧阳明高:其实理论上充电不是一个问题。第一,在技术层面这不是一个问题。第二,电力供给本来就有无处不在的基础设施。我们现在充电设施建设和运营的困境是,刚开始电动汽车保有量太少,没有人愿意建设充电设施,因为建了肯定亏本;即使近两年新能源汽车的销量不断攀升,充电设施企业想赚钱也还是很难。目前,国家和地方都在补贴充电设施建设和使用,而且随着产业的发展,新能源汽车越来越多,充电设施相关企业也在加大投入,现在差不多每个月都能新建1万个充电桩,充电桩和新能源汽车的比例已达到0.8:1左右,很快就接近1:1了。

    从充电量数据来看,目前是慢充为主体,快充为补充,比例大概是7:3。但这还不够,理想状态下,慢充比例应该提高到80%以上,快充比例在15%左右,形成慢充为主、快充临时应急的格局。现在的主要问题是很多单位没有充电桩,而在住宅社区内建设充电桩同样非常困难。

    怎么挖掘单位和住宅这两端的潜力呢?在单位这一端,造成潜力尚未充分挖掘的根本原因在于,电是单位的,不是私人的,因此关键要解决好支付的问题。解决这个问题可以借鉴共享单车的模式,清华能源互联网研究院就开发了一种智能插座,通过扫码进行付款,和共享单车类似。在住宅这一端,不是所有人都有地下车库,所以应该建更多的路边充电桩。比如路灯系统,还有电线杆,北京就有几十万根,完全可以利用起来。未来充电桩的发展,80%以上的潜力都在单位和住宅这两端。此外,在高速公路服务区等地方,要设置足够多的快充用于应急补电。现在快充最少也要半个小时,时间还是偏长。

     

    赵福全:您估计快充发展到哪一年可以把充电时间减少到10分钟或15分钟?另外,高功率快速充电在原理上是很容易理解的,但是从成本和安全的角度来说,您认为最终能走多远?

    欧阳明高:2020年应该可以减少到15分钟左右,2025年可以减少到10分钟以内,同时这意味着要把充电功率从100多千瓦提高到350千瓦。350千瓦的功率对电网的冲击太大,所以需要通过储能方式来加以解决,将来很可能实现太阳能发电、电池储能、电动汽车充电的设施一体化。350千瓦的快速充电站因为充得快,所以所需的建设量少,而充电的车辆却较多,这样盈利的商业模式容易找到,或许就可以解决充电设施运营商的利润问题。

    不过,快充的推广还需要提高安全标准。快充对电池和整车都有较大的影响,可能整车电压也要相应提高。因为这么大的充电功率,如果不提高电压,电流就会太大,造成很多的能量损失。而提高电压涉及到很多相关的零部件和技术,需要一定时间来过渡。现在的整车充电电压是300-500伏,国外有些豪华电动跑车的充电电压已经能达到800伏。

    实际上,快速充电的功率可以达到350千瓦,这在国际上是有共识的,包括日本、欧洲都认同,正在制定相关的标准。也就是说,技术本身的可行性没有问题,从安全性和可靠性的角度都已经得到了验证,只是对我们现有的技术会有一定冲击。

    所以,现在应该考虑的是快充功率提升的平稳过渡问题。一方面要保证安全,另一方面要实现充电基础设施和可再生能源的有效结合,最终的愿景应该是主要使用可再生能源来为电动汽车充电。因为现在分布式光伏发电发展很快,去年是以数倍的速度在增长,中国也是光伏大国,全球占比高达70%。而且中国能源结构体系也亟待转变,即要从以煤为主,跨过以油为主,直接进入到以可再生能源为主。

    也就是说,电动汽车的发展要与整个能源体系的转型一起进行整体考虑。可再生能源最大的问题是间歇式,输出不稳定,因此需要有储能装置与之配套,而搭载电池的电动汽车恰恰是最好的储能装置,所以电动汽车要大力发展V2G(电动汽车与电网之间实现电能传送互动)技术。最终,快充可能就是一个微电网系统,慢充全都通过V2G接入大电网,这样就实现了交通系统和能源系统的大集成,把低碳化、电动化、智能化充分融合起来。

     

    赵福全:这个愿景非常好,未来中国一定是城市、交通、能源与汽车四位一体的智能化、网联化、信息化大格局。您觉得国家、产业、企业和消费者之间应该如何有效互动,才能加速这一愿景的落地呢?

    欧阳明高:我主要从企业和产品的角度谈谈看法。现在很多电池企业,已经不只是出售动力电池了,储能也成为一块很大的业务。例如,比亚迪已经在回收电池。众所周知,能源问题最大的瓶颈就是储能,虽然有各种各样的储能方式,但是各有不足,目前我国还是以抽水储能为主,效率很低。而利用电动汽车进行储能是最经济的,也是最有希望大范围普及的新方式。因为可再生能源发电一定是分布式的,而搭载电池又能移动的电动汽车则是最好的分布式储能系统,分布式的储能(电动车)与分布式的供能(光电、风电等)结合在一起,显然是最好的选择。

    目前,分布式光伏产业在快速发展,同时电动汽车产业也在快速发展,退役的动力电池将越来越多。我认为到2025年,电动汽车年销量至少有1000万辆,目前规划写的是700万辆,即使按这个数字计算保有量也会超过2000万辆,已经是一个很大的数字了。假设未来电动汽车的保有量达到1亿辆,1辆车按搭载50度电计,那就是50亿千瓦时,而中国电力的装机容量也就是十多亿千瓦,因此电动汽车将成为最大的分布式储能系统。这样一来,对汽车的定义也会改变,车辆不仅是交通工具,也会成为一个赚钱的工具。晚上充电,白天放电,因为波峰波谷电价不同,可以赚差价。电网也会因此更加平衡。未来电动汽车要实现网联化、智能化,同时充电也要实现网联化、智能化,然后实现双网融合,我认为,在2025年至2030年期间,这样的局面就能够实现。

     

    赵福全:最后一个问题,您对新能源汽车产业的发展总体上非常乐观。但是,此前中国新能源汽车市场主要是自主品牌车企在涉足,而现在国外车企也摩拳擦掌、跃跃欲试。这一方面是由于国外车企逐渐对中国新能源汽车市场有了信心,另一方面法规也要求车企必须生产一定比例的新能源汽车。要知道这些国外大牌车企实力雄厚、不容小视,并且也已经开始尝试商业模式创新,包括布局充电基础设施等。这些国外车企一旦开始发力,自主品牌还有胜算吗?在这样的前景下,您对未来五到十年中国新能源汽车市场的竞争格局有什么判断?

    欧阳明高:自主品牌的主要竞争对手还是已经在中国的这些国外汽车企业,其中专注于新能源汽车的国外新车企并不多,目前看只有特斯拉一家。虽然中外车企的总体实力肯定还有差距,但是也要看到:一方面,自主品牌传统车企本身已经有了长足的进步,产品竞争力正在不断增强,完全可以和国外车企互争高下了,表现在轿车市场份额不断提升,SUV市场更是占据了主导地位。另一方面,这次中国自主品牌阵营里,除了传统车企之外,还增加了许多新兴的造车力量。这些新车企不仅带来了电动化的新力量,还带来了智能化和网联化的新力量,因为中国主要的互联网企业都参与其中了。这样算下来,我国不仅是全球汽车总销量和新能源车销量的第一大国,也是全球数一数二的信息产业大国,还是全球可再生能源发电量的第一大国。汽车产业的力量加上信息产业的力量,再加上可再生能源产业的力量,我相信这三股力量和国外汽车产业一股力量相竞争,胜算还是很大的。因此,未来中国新能源汽车产业的格局应该会越来越好。

     

    赵福全:您还是比较乐观的,包括对中国的传统车企,也包括对中国的新兴车企。但是这个诸侯林立的局面恐怕会导致非常惨烈的竞争,一些品牌将会消失。

    欧阳明高:我非常乐观。当然,我说的是宏观的走向,具体到某一家企业就很难说了。竞争肯定会非常惨烈,中国的车企可能要倒闭一大半,这是完全有可能的。国外的车企倒闭的会比较少,中国的车企倒闭的会很多,但是中国车企的数量本来就多,倒闭一半还是会比国外车企多很多。同时,企业倒闭之后产能还在,很可能会被其他企业兼并,资源也不是就浪费了。更重要的是,在这个过程中,我们汽车行业涌进来一大批有才能的年轻人,他们来自各个领域,有全新的思想和不同的特长,我觉得这是最令人激动的。

     

    赵福全:今天和欧阳老师交流得非常深入,也非常透彻。尽管您担任国家电动汽车总体专家组组长这么多年了,但我想如此深层次、有内涵的系统交流可能也并不多。

    通过和欧阳老师的交流,大家可以了解到,经过十几年的发展,中国新能源汽车产业已经占据了世界的制高点。虽然我们在一些技术上还存在一定的差距,但在很多方面也取得了一定的优势。未来充满了挑战,同时更充满了机会。对于电池、电机、电控以及整车集成技术,我们必须摒弃原来那种只要能做出来、卖出去就行的观念,而是要进一步持续加大研发投入,加快形成新产业的核心能力。实际上不仅是核心技术,也包括对人才的培养和商业模式的创新,中国企业都要努力形成自己的独特优势。未来我们将迎来全新的发展阶段,唯有如此才能使中国的新能源汽车产业取得更大的突破。

    同时,电动汽车是一个全新的产业,在很多方面都要改变传统的造车理念。为此,汽车产业欢迎新兴车企参与这场竞争,它们将为行业注入新的力量;而传统车企也要直面这种竞争,提高自身能力。最终两方力量共同把整个产业做大做强,让我们的国家、社会和消费者从中受益。

    再一次感谢欧阳老师的分享,谢谢。

    本文原载于凤凰汽车网

     

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