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电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要)全文

2012/3/7 11:26:22  来源:中国计量测控网 
字号: 13号字 16号字

  编者按:发展电动汽车是提高汽车产业竞争力、保障能源安全和发展低碳经济的重要途径。未来五年将是电动汽车研发与产业化的战略机遇期。“十二五”期间,国家科技计划将加大力度,持续支持电动汽车科技创新,把科技创新引领与战略性新兴产业培育相结合,组织实施电动汽车科技发展专项规划。现将规划摘要刊登。

  一、形势与需求

  (一)发展形势

  从国际发展趋势看,随着技术的不断创新与突破,面对金融危机、油价振荡和日益严峻的节能减排压力,2008年以来,以美国、日本、欧盟为代表的国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展战略,进一步明确了产业发展方向,明显加大了政策扶持力度。

  从技术层面看,混合动力汽车技术逐步成熟,已进入产品市场竞争期,率先实现产业化,正成为汽车市场销售新的增长点。纯电动汽车电池技术进步加速,整车产品更加接近消费者需求;世界主要汽车制造商加快了纯电动汽车量产步伐;插电式混合动力作为一种具有纯电动和混合动力双重特征的电动汽车技术成为全球新的研发热点;以电池租赁为代表的纯电动汽车商业模式创新取得进展。燃料电池及燃料电池汽车技术近年来取得突破性进展,国际上各大汽车集团持续投入开展燃料电池汽车研发,燃料电池汽车整车成本显著下降,性能指标已接近商业化水平。

  经多年探索实践,国际汽车产业界达成了电动汽车产业化战略共识:在技术路线上,近期(2010-2015),在依靠传统内燃机汽车技术改进和推进车辆小型化实现降低排放的同时,为满足更为严格的节能减排法规目标要求,应尽快推进混合动力技术的应用,并发展小型纯电动汽车和插电式混合动力电动车;中期(2015-2020),在混合动力技术得到广泛应用的基础上,增加汽车动力系统电气化程度,加大小型纯电动汽车和插电式混合动力汽车推广力度;在2020年之后,纯电驱动技术将逐步占据主导地位,通过发展纯电动汽车和燃料电池汽车,实现大幅度降低排放。在车型应用方面,纯电动、混合动力和燃料电池三种类型的电动汽车技术各自具有最优的适用车型。对短途出行需求,可采用小型纯电动汽车;对长途出行需求,主要采用混合动力汽车、插电式混合动力汽车或者燃料电池汽车。

  我国高度重视电动汽车技术的发展。经过两个五年计划的科技攻关以及奥运会、世博会、“十城千辆”等示范工程的实施,我国电动汽车从无到有,在关键零部件、整车集成技术以及技术标准、测试技术、示范运行等方面都取得重大进展,初步建立了电动汽车技术体系,已申请专利3000余项,颁布电动汽车国家和行业标准56项,建成30多个新能源汽车技术创新平台。

  当前,我国电动汽车发展已进入关键时期,既面临重大的发展机遇,也面临着严峻的挑战。我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题,例如核心技术还不具竞争优势,企业投入不足,政府的协调统筹潜力还没有充分发挥等。总体看,我国电动汽车研发起步不晚,发展不慢,但由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足,差距仍在,中高端技术竞争压力越来越大。因此,必须加大攻坚力度,推动我国汽车工业向创新驱动转型,抢占技术制高点,培育新能源汽车战略性新兴产业,引领产业变革,确保我国汽车行业可持续发展。

  (二)国家重大需求

  1.产业升级的需求我国已成为全球最大的汽车生产和消费国,面临着节能减排的严峻挑战。我国继2006年超过日本成为全球第二大汽车生产国之后,在2009年又超过美国成为第一大汽车生产和消费国。2010年、2011年产销汽车均超过1800万辆。随着汽车保有量的快速增长,道路交通消耗的燃料量也将持续上升,导致石油消费进入快速增长期,石油对外依存度不断攀升。为了使我国2020年乘用车燃油经济性达到国际同期水平,平均油耗应降至5升/百公里以内,采用混合动力为代表的重大汽车节能技术势在必行。同时,以混合动力技术为龙头,可以带动传统汽车节能减排技术的综合集成与全面进步。

  2.技术转型的需求从国家战略性新兴产业看,发展电动汽车是我国汽车工业技术转型和培育战略性新兴产业的历史机遇。从车用能源角度看,电可以作为我国车用主体替代能源之一。预计到2020年和2030年我国汽车中乘用车保有量将会达到1.5亿辆和2.5亿辆的规模,这些车辆全部使用电力驱动情况下所使用总电量分别为电网总发电量的6%和7%。电动汽车大规模应用后,可在电网负荷低谷时段常规充电,对电网起到“填谷”作用,提高发电设备的综合利用率,起到节能减排的效果。

  我国发展电动汽车具有独特的资源和市场优势。我国具有电动汽车相关材料资源优势,在锂离子动力电池、永磁电机等电动汽车关键零部件的核心材料方面具有资源优势。我国具有巨大的、多元化的汽车市场优势,而且在电动汽车基础设施建设方面有后发优势。我国城镇化、城市化过程中,电动汽车充电站等基础设施建设具有较大的发展空间。

  3.科技跨越的需求我国在电动汽车关键零部件高端技术方面总体上尚未形成竞争优势。在电池成组技术、燃料电池发动机技术、车用电机电力电子集成技术、强混合动力机电耦合技术等方面,与国际先进水平仍有一定差距。

  同时,我国在整车动力系统发展方面面临着国际新一轮低碳科技竞争压力。针对能源及环境的压力,各国纷纷制定了更加严格的汽车CO2排放法规目标,促进了低碳技术的发展与竞争。从排放标准来看,汽车厂商仅仅依靠传统车的技术进步无法满足排放限值,必须依靠技术革新。从技术的潜力分析结果来看,将CO2排放降低40%以上的技术途径主要集中在深度混合动力、插电式混合动力、纯电动和氢能燃料电池技术。

  二、发展战略与目标

  (一) 指导原则

  1.自主创新发展电动汽车要依靠自主创新,掌握核心技术。根据混合动力、纯电动和燃料电池三种基本的电动汽车动力系统技术特征与发展阶段,灵活运用不同的自主创新方式,坚持以科技为支撑,以人才为根本,推动电动汽车技术的快速进步。

  2.重点突破紧紧把握汽车动力系统电气化的战略转型方向,重点突破电池、电机、电控等关键核心技术,以及电动汽车整车关键技术和商业化瓶颈。

  3.协调发展发展电动汽车是一项系统工程,在研发、示范和市场导入初期需要一个有利的政策环境。通过制定引导性政策,官、产、学、研、用、金等社会各方力量形成合力,构建中国特色的电动汽车产业发展环境,推动我国电动汽车产业快速、健康发展。

  (二)技术路线

  电动汽车按动力电气化水平分为两类:一类是全部或大部分工况下主要由电机提供驱动功率的电动汽车(称为“纯电驱动”电动汽车,例如纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车以及燃料电池电动汽车);另一类是动力电池容量较小,大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车(称为常规混合动力电动汽车)。从培育战略性新兴产业角度看,发展电气化程度比较高的“纯电驱动”电动汽车是我国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。要在坚持节能与新能源汽车“过渡与转型”并行互动、共同发展的总体原则指导下,规划电动汽车技术发展战略。

  1.确立“纯电驱动”的技术转型战略顺应全球汽车动力系统电动化技术变革总体趋势,发挥我国的有利条件和比较优势,面向“纯电驱动”实施汽车产业技术转型战略,加快发展“纯电驱动”电动汽车产品。实施这一技术转型战略,要依靠自主创新,坚持自主发展,突破电动汽车核心瓶颈技术;同时要充分利用国际资源,进一步提升我国汽车共性基础技术水平,服务于“纯电驱动”的技术转型战略。

  2.坚持“三纵三横”的研发布局我国电动汽车研发在“三纵三横”的技术创新战略指导下,经过“十五”“三纵三横、整车牵头”和“十一五”“三纵三横、动力系统技术平台为核心”两阶段技术攻关,取得了重大技术突破,形成了中国特色的电动汽车研发体系。“十二五”期间,继续坚持“三纵三横”的基本研发布局,根据“纯电驱动”技术转型战略,进一步突出“三横”共性关键技术。在“三纵”方面,纯电动汽车、增程式电动汽车和插电式混合动力汽车作为纯电驱动汽车的基本类型;燃料电池汽车作为纯电驱动汽车的特殊类型继续独立作为一“纵”;混合动力汽车主要为常规混合动力汽车。在“三横”方面,“电池”包括动力电池和燃料电池;“电机”包括电机系统及其与发动机、变速箱总成一体化技术等;“电控”包括“电转向”、“电空调”、“电制动”和“车网融合”等在内的电动汽车电子控制系统技术。

  (三)规划目标

  1.面向产业升级需求:产品研发,支撑发展 “十二五”是以汽车电控化和动力混合化两大技术相结合为标志的产品换代与产业升级期。要推进各种常规混合动力汽车的产业化技术研发与大规模产业化。力争使我国混合动力客车综合性价比和市场占有率处于国际先进水平;力争使我国混合动力轿车具备国际市场竞争力。以混合动力技术为龙头带动传统汽车节能减排技术的综合集成与全面进步。为我国汽车行业实现汽车产业政策和油耗与排放法规的“十二五”目标提供技术支撑。

  2.面向技术转型需求:规模示范,产业引领 “十二五”是将汽车小型化和动力电气化相汇合、发展我国小型电动轿车的机遇期。要实施“纯电驱动”技术转型战略,探索纯电驱动汽车技术解决方案、新型商业模式和能源供应体系。使我国在以小型电动轿车为代表的各类纯电动汽车普及程度、以示范城市为平台的电动汽车全价值链整合水平、以锂动力电池为重点的车用电池产业国际竞争能力等方面处于国际先进水平,为培育我国电动汽车战略性新兴产业发挥引领作用。

  3.面向科技跨越需求:前瞻部署,创新突破 “十二五”是将能源多元化和动力一体化两大趋势相统一,研究下一代纯电驱动平台,抢占电动汽车高端前沿制高点的科技攻坚期。要攻克以先进燃料电池/新型动力电池等为代表的一批前沿高端难点技术。开发出具有关键技术综合集成性、先进成果展示标志性、系列化、高级别电动汽车,综合技术指标达到国际先进水平。为实现我国从汽车制造大国向汽车技术强国转型奠定坚实基础。

  到2015年,在整车、关键零部件、公共平台等29个技术创新方向上实现关键技术突破,全面掌握核心技术,预期申请电动汽车核心技术专利达3000项以上,在30个以上城市进行规模化示范推广,在5个以上城市进行新型商业化模式试点应用,为实现电动汽车规模产业化、尤其是纯电驱动汽车销量达到同类车型总销量1%左右的重要门槛提供科技支撑,引领电动汽车新兴战略产业跨越发展。

  形成整车及零部件研发和产业化体系,建设新能源汽车基础设施、产业标准体系和检验检测系统,新增建成节能与新能源汽车领域技术创新平台25个以上,组建“三纵三链”产业技术创新战略联盟,培育形成一批国际知名、具有自主知识产权的关键零部件与整车企业,使我国跻身节能与新能源汽车产业先进国家行列。

  (四)实施途径

  1.技术平台“一体化” 为了应对电动汽车技术多元化和车型多样化问题,紧紧抓住“电池、电机、电控”三大共性关键技术,以关键零部件模块化为基础,推进动力总成模块化,促进动力系统平台化,实现电动汽车技术平台“一体化”。

  动力电池、电机、电子控制单元等关键部件模块化,有利于规模化生产和应用,便于电池的维修、更换、租赁和回收处理。以通用化、系列化的动力电池模块为核心,可以形成多样化的整车动力电池系统,结合电机等基础模块,可开发各种纯电驱动汽车;车用动力总成方面,以动力电池等关键零部件模块为基础,进一步提升系统集成层次,可发展出各种新型动力总成。

  2.车型开发“两头挤” 我国中高级别以上轿车的纯电驱动平台技术尚不成熟,需要继续研究开发,并作为科技跨越的重点研究内容。与此同时,对于电动汽车科技发展,充分发挥我国技术特色、产业化优势和市场潜力,在城市公共用车和私人小型轿车上优先发展“纯电驱动”电动汽车,形成“两头挤”发展格局,启动大规模市场;然后滚动发展,逐步挤占中高档燃油轿车这一市场空间。

  一方面,要以城市公交车为重点,在现有常规混合动力大客车推广应用的基础上,加强纯电驱动的可充电式/里程延长式电动大客车的开发、推广力度;并继续开展电动大客车与燃料电池-动力蓄电池的电-电混合式大客车的研发和示范。另一方面,发展小型电动汽车。燃油汽车小型化和电动汽车小型化是全球主流趋势,中国最具技术特色、产业优势和市场潜力。小型电动汽车可以成为我国汽车工业自主创新的重要突破口,可以满足我国快速城市化进程中交通可持续发展需求,可以促进我国电动汽车与充电设施以及电池产业之间的良性互动和滚动发展,可以形成大规模市场需求。

  3.产业化推进“三步走” 电动汽车产业化初期,电动汽车产业化推进按照“三步走”的推进战略,结合不同阶段的技术进步程度和市场需求状况,把握节奏,分步实施。

  (1)第一阶段:2008年―2010年在大中城市公共服务领域开展新能源汽车示范。2008年开始的奥运示范项目,已经实现595辆电动汽车规模化示范运行,2009年启动“十城千辆”大规模示范推广工程,全国13个示范城市约5000辆节能与新能源汽车投入示范运营;到2010年度,示范城市从13个增加到25个,重点转向纯电驱动汽车,全国25个示范城市约8000辆节能与新能源汽车投入示范运营。

  (2)第二阶段:2010年―2015年实现混合动力汽车产业化;开展以小型电动汽车为代表的纯电驱动汽车大规模商业化示范;实现燃料电池汽车在公共服务领域小规模示范考核;攻克深度机电耦合、新型电机驱动技术等前沿技术,研发以燃料电池汽车为代表的下一代纯电驱动动力系统平台。为实现电动汽车规模产业化尤其是纯电驱动汽车销量达到同类车型总销量1%左右的重要门槛提供科技支撑。

  在此阶段,开展以能量型锂离子动力电池为重点,电池模块化为核心的动力电池全方位技术创新,实现我国车用动力电池大规模产业化突破。到2015年左右,在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系,满足电动汽车大规模商业化示范能源供给需求。

  (3)第三阶段:2015年-2020年 继续推进纯电动汽车大规模产业化,并开始启动下一代纯电驱动汽车产业化进程。

  在此阶段,以下一代动力电池技术路线为主导,开启下一代动力电池产业化。确立电动汽车主导商业模式,并完善原有基础设施网络,提高车网融合程度。到2020年左右,为实现各类电动汽车推广普及提供技术支撑。

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