在不久前召开的中国电动汽车百人会2021年度媒体沟通会上，中国科学院院士、清华大学车辆与运载学院教授、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高以《推动新能源汽车可持续增长》为题，围绕汽车整车技术、电池可持续发展、充换电和电动汽车智慧能源以及氢能与燃料电池等四个方面热点话题，进行重点答疑并发表见解。

2021年新能源汽车技术与市场亮点及中长期趋势

1）今年市场增长超出预期，但符合逻辑

2021年，新能源汽车销量和渗透率逐月快速提升，市场化进入爆发式增长新阶段。据中国汽车工业协会数据，2021年1-10月，新能源汽车销量已超过250万辆。11月，一些企业的销量大体都增长了10%-100%，也有一些大型企业受制于产能影响，但都是在增长，估计11月有可能接近300万辆，2021年新能源汽车总体销量大约在330万辆左右。

今年的市场爆发原因应该说是技术进步、产品丰富、政策给力的结果。技术方面，电池技术持续改进，成本也在下降，电池系统结构设计持续创新，比如刀片电池、CTP等大规模应用，磷酸铁锂电池大规模装备轿车。智能辅助驾驶技术的引入对客户的吸引，电动汽车的操控性能优越。

产品方面，电动汽车经过多年推广，带动品牌形象提升，新车型大量引入，造型相比传统车新潮。尤其是车型更丰富，全面覆盖各个乘用车级别。细分市场和产品结构上出现了新的“两头挤”现象。微型车已经基本被电动汽车占领，豪华车也基本由电动汽车主导，中级主流轿车出现了比亚迪超级混动这样100公里纯电里程的插电式电动汽车。

政策方面包括补贴延续、双积分涨价、国家推出双碳战略，对厂家和年轻客户的预期引导等等。同时也欣喜的看到，补贴对消费的作用正在逐步消退，私人基于市场消费的购车比例已经上升到接近75%。

总之，今年的市场爆发虽然超出预期，但是符合逻辑，这是基本结论。2021年1-10 月，全球广义新能源乘用车销量达到702万台。中国新能源乘用车世界份额占比51%。根据S型增长曲线的经验判断，全球汽车电动化已突破临界点，进入陡峭增长期。估计2022年中国新能源汽车销量会继续增长到500万台，这还是受限于电池供应、芯片供应和产能限制。如果没有这些限制，完全看需求可能比这个更高。现在有些大厂已经受到了产能的限制，供不应求，交货都要四五个月。2022年的市场占有率，从全年看肯定在20%以上。

2）未来整车技术趋势：1000公里续航，滑板底盘

不是说续航做到一千公里不可能，而是做到一千公里续航同时还能在几分钟充满电，同时还安全、成本低，这不可能。一千公里续航，只要市场有需求，技术上完全可以做到。从豪华电动汽车角度，这个可能是一个趋势，但毕竟一千公里续航需要的成本比较高，只能是豪华SUV这种档次，有装电池的空间，客户愿意买单等等，这主要是市场驱动的产品开发。当然，对技术的要求也会相应提高，例如，一般会采用800伏高压电气构架、高比能量高镍三元锂离子电池，部分厂家还可能尝试固液混合高镍三元锂离子电池，而且安全技术的要求也会更高。

另外一个技术是智能滑板底盘。最近美国Rivian公司因为推出智能滑板底盘备受追捧。其实滑板底盘技术概念很早就有，通用汽车推出的滑板汽车概念车大概是2002年，当时是一个燃料电池车。特斯拉也有类似概念，但是它的车身还是半承载式车身。由于电池系统通常是扁平化结构，所以凡是纯电动汽车专用平台，都跟传统燃油车平台差别较大，都带有扁平化的滑板的基本概念。

电动化整车平台可分为三种：一种是现在基本上借鉴燃油车平台概念，并没有一个完整的底盘，采用的还是承载式车身。第二种是特斯拉推出的扁平式底盘，但采用的是半承载式车身。第三种是Rivian推出的完全滑板底盘，可以承受碰撞，采用非承载式车身，车身可以做得很轻，采用轻量化材料。底盘不变，可以方便地做成各种车型。这是技术多年演变的结果，代表了技术发展趋势。尤其是电池系统做得越来越扁平，电机比功率越来越高，电机/逆变器/驱动轴三合一用得越来越多，可以实现真正的滑板式底盘平台。再配合智能化主动避撞，将来碰撞越来越少，车身可以做得越来越轻，甚至用塑料或者布做都是可以的，车型开发周期就可以非常短，花样可以无限多，个性化非常强，这会给汽车设计制造带来一场革命。

3）未来新能源汽车增长预测与碳减排

国际能源署（IEA）2021年5月发布全球碳中和路线图认为，从2020年到2030年全球电动轿车将增长18倍， 2030年销量达到5500万。这是按照低碳发展目标给出的比较激进的预测。国外相对保守的预测认为，2030年全球电动汽车销量为3000万辆。

基于欧阳明高团队的计算分析和综合判断，对中国电动汽车市场有一个总体预测：预计在2025年，我国新能源汽车销量会在700万辆到900万辆之间。到2030年，大致是在1700万辆到1900万辆。从保有量的情况看，2025年会超过3000万辆，2030年大概接近1亿辆，2035年大概接近2亿辆，2040年接近3亿辆。

向新能源汽车转型会对汽车行业节能减排产生重要影响。对于乘用车，2021年纯电动车和燃油车单位里程碳排放数值大约分别是：电动汽车每公里70克二氧化碳排放，燃油车大约是每公里176克二氧化碳排放。预计2035年纯电动汽车单位里程碳排放下降到每公里20克，相比2021年降低70%以上，主要是因为能源结构的变化，也就是绿电比例上升导致。

乘用车，包括燃油车和电动汽车总排放量预计在2023年达到峰值，大约是6亿吨，这不是全部汽车的碳排放峰值，是乘用车的峰值。纯电动汽车相比燃油车碳减排降低幅度会呈快速增长趋势，因为随着绿电的比例加大，电动汽车排放会大幅降低。

4）未来产业格局演变

各合资企业会在明后年集体发力，2023年中外品牌新能源汽车竞争进入激烈期。从核心技术看，国产品牌是有实力的。

首先是电池技术，电池占到电动汽车技术含量的60%，目前这一代电池技术中国占主导地位。当然现在日本等国家在大力发展下一代全固态电池，这方面我们还是有差距。但是全固态电池技术产业化并对市场格局产生重要影响估计还要10年左右，我国电池领域研发队伍规模在全球遥遥领先，人才辈出，只要不断努力，相信最终我国是能够走在前列。至于电驱动和电力电子技术，跟国外比总体不相上下。尤其是以比亚迪为代表的全技术链贯通企业，技术实力在全球也是排在最前面。

从供应链看，我国动力电池产业链完整，全球70%的电池产能在中国，产品供应全球。虽然美国和欧洲正在全力以赴打造电池产业链，而且中国电池进入美国市场可能也会受到一定障碍。但总体而言，中国动力电池的产业竞争力在相当时间内难以撼动。

当然，近期芯片供应成为了卡脖子问题。其实汽车芯片只占全部芯片的大概10%，目前主要还是周期性供需失衡问题。而且汽车对芯片集成度要求低于手机等产品，从中期看，我国自主技术不难解决新能源汽车芯片问题。

从整车品牌看，电动汽车爆发之后对老品牌是一种挑战，对新品牌是一个机遇。因为老品牌要把电动汽车做得跟燃油车一样，外形不敢改，怕跟以前品牌形象不一致。如果改了，就跟新品牌在同一个起跑线，就很纠结。所以，虽然品牌认知度方面，国外老品牌还是要更好一些。但是总的来讲，由于新造车势力这几年的蓬勃发展，在品牌形象方面也创出了中国新能源汽车自主品牌的一片新天地。自主品牌升级也比预想的要好很多。在新一轮电动化和智能化浪潮下，中国自主品牌在未来汽车产业竞争中站占据优势地位还是要充满信心，有预测2030年中国市场的中国汽车品牌会占到60%。

从企业看，新能源汽车兴起引发了汽车产业的技术革命。自主品牌企业八仙过海，涌现出比亚迪这样的全球标杆企业，新造车势力来势凶猛，充满活力。合资企业蓄势待发，即将全面发力。今后五年是一个窗口期，市场高速增长，竞争持续激烈。5-10年会有一次企业大洗牌，肯定会淘汰一批，究竟鹿死谁手，现在无法预测。

总之，汽车工业正在经历百年未有之大变局，迎来了巨大的时代机遇。但迎接新能源汽车市场爆发增长的同时也会遇到一系列挑战，包括电池技术、产业以及材料资源的可持续发展问题；快充快换与车网互动以及绿色智慧能源问题；氢能与燃料电池汽车的发展问题等。

动力电池可持续发展技术路线图

5）动力电池装机量

我国动力电池装机量随着电动汽车的快速增长而增加。2021年1到9月份共装车0.92亿千瓦时，全年预计1.5亿千瓦时左右。2025年预计在6亿千瓦时左右，2030年预计在15亿千瓦时到20亿千瓦时之间。国外机构基于2030年全球5500万辆电动汽车年销量的激进预测给出的动力电池的年装车量结果是50亿千瓦时，而保守预测结果是30亿千瓦时。

基于电动汽车保有量可以预测中国车载电池的总保有量，预计2025年会超过20亿千瓦时，2030年会超过70亿千瓦时，2035年会超过150亿千瓦时。

由于电动汽车市场火爆，刺激上游电池产业快速扩产。据统计中国动力电池规划产能2023年将达10亿千瓦时，2025年接近25亿千瓦时。当然，规划产能会大于动力电池年产量，同时年产量中除了车用电池外，还有储能电池等一系列其它用途，估计2025年电池总出货量在10亿千瓦时左右。

电池产量的快速膨胀会刺激上游材料周期性涨价。同时也会引起公众对材料资源短缺的担心。从潜力看，全球锂资源经济可采储量为2100万吨，如果按三元811电池材料体系算，可以生产电池2000亿千瓦时。按平均一辆车100千瓦时算，可以制造20亿辆电动汽车。当然这不能全部用于汽车，别的地方也要用。但这是经济可采储量，总勘探储量是8600万吨。而且因为总勘探储量近年还在不断增加，似乎问题不是很大。

但是，钴的资源就没有那么乐观了，经济可开采储量只有710万吨。照此计算只能到950亿千瓦时。至于锰的资源则没有问题，非常富余。

然而资源分布却不均匀，锂矿有3/4分布在澳大利亚、智利、阿根廷。钴矿有2/3依赖于非洲的刚果金。镍矿的一半依赖于印尼和俄罗斯。资源分布是极不均匀。所以，资源的压力还是有的，不能掉以轻心。

6）电池材料的循环可持续

如果循环利用做得好，支撑发展问题不会很大。材料循环要耗能、要排放，电池生产也会耗能和排放，可持续发展也是重大问题，也就是电池全生命周期的碳排放是问题。以三元高镍811锂离子电池而言，每千瓦时全生命周期碳排放大约是87公斤。三元电池相对碳排放是比较高的主要原因是正极材料，包括前躯体和正极材料制备的碳排放就占了总排放的一半。磷酸铁锂电池全生命周期碳排放相比三元NCM811化学体系约降低三分之一。至于钠离子电池，碳排放就更低。

怎么解决碳排放问题？第一，电能清洁化，电池产业链要尽可能往西部转移，四川、贵州、云南、青海是非常合适的地方，利用可再生能源和当地资源优势是一个根本途径。第二，电池回收利用再生制造。第三，全产业链生产工艺改进、提升关键环节能效。

从回收角度看，2025年中国需要回收和梯次利用的电池总量将达到1.25亿千瓦时。国家层面非常重视电池回收利用，国务院、发改委、工信部、发了很多的文件，现在满足废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件有14家回收利用企业，将来还会继续扩大。

主要的回收手段现在有三种：干法、湿法和物理回收。干法是烧，能耗偏大，环保问题还是有的。湿法是生产效率偏低一点，设备比较复杂，也有一些腐蚀性溶剂。现在推崇的是进行物理回收、电池修复和材料再生的科技创新。电动汽车退役电池要通过精确的电池剩余电量测试，进行分选。然后分门别类进行修复、梯次利用和材料回收再生。

从电池全生命周期减排的潜力看，现有电力结构下，物理回收减排超过50%；湿法回收减排32%；火法回收减排3.5%。随着绿电比例的提升，在2030年电力结构背景下碳排放再降低12%；2050电网深度脱碳背景下，碳排放再降低75%；100%绿电可以实现电池生产制造全生命周期近零排放。

7）会不会有别的电池取代现在的锂电池

这是动力电池技术可持续发展问题。首先，锂离子电池还会用很久。当前这一代锂离子电池的比能量上限大约是每公斤300瓦时左右，新型锂离子电池可以达到每公斤350瓦时到400瓦时。2025年会出现与现有液态电解质锂离子电池比能量大体相当的第一代全固态电池。2030年后出现第二代采用新型正负极材料的全固态电池，比能量会提升到每公斤500瓦时，还会有高比能量锂-硫电池、金属空气电池。

钠离子电池现在已经出现，但是各方面性能还不能满足高性能汽车使用要求。预计到2035年，钠离子电池、钾离子电池性能会大幅提升，比能量会达到每公斤300瓦时左右。与现在的高比能量锂离子电池相当。

从电池产业可持续发展角度看，估计现有的锂离子电池，包括固液混合的锂离子电池，2030年之前还是绝对主导地位。第一代全固态电池产业化，占市场比例接近1%的时间点可能在2030年左右。2035年之后，新一代固态电池，钾、镁、钠、锂-硫等各类电池会进入市场。到2050年，液态锂离子电池有可能减少到约20%。

8）电池全链条智能化趋势

材料既要回收，同时也要开发新的材料体系，以及挖掘现有材料的性能潜力。每一种电池材料比容量都有一个理论值，但实际上做出来的电池产品是很难达到这个理论值。这是因为现在的材料合成与电池设计主要采用“试错法”。通过智能化手段可以使设计进一步优化，比如材料基因组基于人工智能材料筛选和设计，可以利用仿真设计，再利用智能制造，应用过程中的智能电池管理，最后到达使用寿命后智能回收，实现全过程智能化。这也是欧盟2030电池计划的核心思想。

通过智能设计，使电池实际性能与理论值之间差距减少一半，智能回收最终使回收原材料的利用率接近100%，全生命周期的碳足迹减少1/2，科技的潜力非常大，动力电池可持续发展是有保障的。

快充快换、车网互动及电动汽车智慧能源

9）超快充电问题

当下，充电不如加油快。十一长假，很多用户抱怨电动车变成了“电动爹”。其实高功率型动力电池是可以像加油一样超快充电的，但其比能量低，无法满足长续航要求。现在长续航电动汽车越来越多，装的都是强调高比能量的能量型动力电池，要想超快充电不太容易。

比如350千瓦超快充电，5分钟充接近30度电，要解决的问题有不少：充电倍率太大，电池受不了；充电电流太大，车受不了；充电功率太大，电网受不了。为此，电池本身要具备快充能力，即比较高的峰值充电倍率。车载电气系统的电压要提高，增加到800伏以便在超大功率充电时减小总充电电流。最好采用储能电池放电以达到350千瓦的高功率以减轻电网负荷，这样才能便于超快充电。

这中间最难的还是动力电池本身快充潜力的发挥。充电过程最容易发生安全事故，主要原因是快充导致锂枝晶造成内短路。为此，除了需要开发无析锂的快充技术外，还要选择超快充电区间和幅度，研究表明比较合适的是在电量低到一半以下，5分钟充1/3的电量，而不是充满，充满会遇到安全、寿命、发热等很多问题，得不偿失。

超快充电应当主要用在高速公路应急补电。比如现在续航五六百公里的车，5分钟充1/3电量就是200公里，这是比较科学合理的。此外，还要考虑全气候，冬天要加热，夏天要散热。所以，必须还要配备快速加热、快速冷却。快速加热现在可以做到每分钟最高升温7接近8摄氏度。夏天还要加大强制冷却功率。清华团队已经开发出满足上述要求的超快技术，与壳牌合作在加油站已经建设了几个超快充电示范站进行试验考核。中国电力联合会制定的超级快充标准已经开始公开征求意见。

基于储能电池放电的超级快充，其储能电池从哪儿来？一是直接带储能的充电站，但成本偏高。二是跟换电结合。因为换电本身有很多电池备用，可以做储能电池。商用车快速换电趋势已经非常明显，工信部已经在全国进行换电试点，总的来看，目前高出勤率、重型载荷、短途运输的卡车搞换电是最火的，比如矿区、建筑工地、钢铁厂、港口等等，这是首先要进行的，将来逐步扩展到城市和高速公路。

快速充电和快速换电相结合，卡车快充换轿车快充，换电备用电池给轿车快充，将是一个优势互补资源共享的解决方案。而且这种快充快换站的使用与原先燃油车加油的习惯和频率、及位置很接近。大能源企业非常适合在加油站建设快充、快换耦合站。同时，快换的电池实施租赁，能源企业开电池银行。对大能源企业来讲，这也是转型的一个非常好的方向。现在的充电企业会面临新的竞争压力。

10）慢充与车网互动

据统计，目前家用电动汽车充电量75%是通过慢充获得。随着电动车数量快速增加，慢充会给电力负荷带来很大压力。北京现在已经有40万辆电动汽车，而且使用频率大大高于燃油车，每天上下班车流里至少有20%是电动汽车，很快就会到30%、40%。下班回家都充电，电力系统受不了，深圳等地已经出现这个问题。所以，无序充电时代即将结束，之后会进入有序充电阶段，有后台来管理充电，通过电价机制把充电调整到电力负荷低谷区间。现在深圳已经开始做示范。

管理充电的信息网会智能调度电网的充电能量，能源互联网的雏形就出现了，这是一件大事。有序充电还是单向的能量流动，控制什么时候充。再进一步发展就是双向，电动汽车电池会既充电又放电。比如，电动汽车与建筑或者房屋连接构成一个能源系统，电动车作为储能装置可以给建筑供电。随着向可再生能源转型，风电光伏发电波动大，电多的时候先储储存一部分，没电的时候再放出，储能的作用会很大，电价差也会越来越大，电动汽车作为储能装置的价值就会发挥出来。

若2025年电动汽车的电池容量超过20亿千瓦时，2040年有3亿辆电动车，一辆车平均65度电，就是差不多200亿度电，这是我国今天全社会一天消费的总电量。这一巨大储能系统将产生巨大的碳减排潜力，初步计算可以高达10——20亿吨，数量十分惊人，还需要碳排放计算专家的确认。

总之，电动汽车储能的潜力极大，会是一个巨大的蓝海市场。现在，各级政府都在面向双碳目标进行碳减排。其中最重要的途径之一就是基于电动汽车的智慧能源，包括光伏、动力电池、充放电装置、家用电器连成网，一个小区、一个单位、一个社区可以形成一个个微电网，一个行政区有许多微电网联起来变成区域电网。最后形成整个城市的智慧能源，成为绿色智慧城市的重要组成部分。

电动汽车是分散、移动、随机使用的、充电装置也不是到处都有，这种理想的结果如何实现？首先，慢充设施要大普及。慢充今后的规划是每辆车至少有一个充电桩，最好有两个，工作单位和家里各一个。最终理想的状态是车停下来就接入电网，才能形成储能和电网互动功能的实现。

以电动汽车为核心的电池储能和光、储、充一体化的智慧能源系统很快就会在全国逐步展开。估计在2025年之前主要是有序充电，2025年到2030年会发展出跟建筑和微网互动。2030年之后会与配电网互动。从系统分级看，底层是充放电硬件设施，中层是大量的电动汽车储能和微网聚合商，上层是政府介入的调度管理平台，有区级、城市级，省级和国家级的国家电网总调度。

以可再生能源为主体的电力系统特征将会是分布式、市场化为主。国家电力改革基本政策是两头放开，管住中间，即只管电网，把用户端和发电端放开，建设全国统一的电力市场。电动汽车充放电也会是一个市场，充电、放电就跟股票的买入和卖出一样，电价低就充，电价高就卖。通过经济激励手段实现对波动性风电与光伏等可再生能源的自动调节与平衡，这是未来绿色智能城市的美好愿景。

今后一二十年是新能源汽车关键机遇期

近年来，全球各发达国家和汽车强国纷纷转型电动化，将其作为抢占产业发展制高点的战略性选择。据不完全统计，全球已有12个国家、25个地区宣布或制定了禁售燃油车的时间表。我国也明确了以电动化作为新能源汽车发展的主要方向。

“新能源汽车基本上是零排放或者是超低排放，全寿命周期也可以做到低排放。”中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长张进华说，有关部门做过测算，如果按《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》的安排发展新能源汽车，交通领域应该在2028年就能够实现碳达峰。

从发展条件来看，我国在供应链体系、资源储备、市场份额等方面具有一定优势，有望通过新能源汽车实现汽车产业的“弯道超车”。

首先，我国电动汽车已形成了完整的产业链体系，积累了许多运营管理经验，具有“先发优势”。第二，我国有市场优势。2020年全球一共销售了约324万辆新能源汽车，中国市场约占41.27%，排名第二。第三，我国有自然资源优势。我国既是锂资源储备的世界第三大国，同时稀土储备量居世界首位。

“我们一定要抓住汽车产业从燃油车向电动化、智能化转变的非常关键的历史时期。‘弯道超车’的机会，就在今后一二十年，机遇期不可错过，非常关键。”电动汽车产业技术创新战略联盟技术专家委员会主任王秉刚说。

新能源车企仍面临“卡脖子”短板

调研发现，当前我国新能源汽车的核心技术仍有待突破，关键零部件还存在“卡脖子”问题。

中国汽车工业协会秘书长助理兼技术部部长王耀认为，与国外龙头企业相比，我国新能源汽车产业的关键核心技术有待突破。“动力电池方面，我国在高比能量电池、高安全电池、长寿命电池方面仍要加大研发力度；电机系统方面，我国的高效高密度驱动电机系统等关键技术，相较国际先进水平仍有差距。”王耀说。

车企也反映了同样的问题。“新能源汽车的高品质电机要求高效节能，目前电机效率达到97%的高品质电机，主要还是由欧美日的供应商提供，国内大多数主机厂无法生产。电控系统中硬件的控制器方面，中高端车型对算力和电子架构的要求比较高，中国车企的技术和国外仍有差距。”一家大型乘用车企业相关负责人反映。

在业内专家看来，新能源汽车产业的国际竞争力不仅体现在“三电”系统，其他核心零部件也存在“卡脖子”的问题，高端芯片是典型代表。

上汽、奇瑞、爱驰等车企反映，如今汽车核心芯片主要依赖进口，由于国际局势错综复杂、全球半导体原材料和产能日益紧张、新冠肺炎疫情影响供应链等，汽车芯片存在随时断供风险。车企认为，芯片短缺已经影响我国新能源汽车的产能，将作为阶段性和结构性问题长期存在。

除了车用芯片，业内专家还提出了多个关键零部件的短板领域：“智能汽车的操作系统、高端检测设备也是短板。”王耀说。“高速轴承、高端材料、智能汽车所需的毫米波雷达、软件、传感器，都是关键零部件，我国目前都有差距。”王秉刚说。

所有零部件中，王秉刚认为，动力电池是新能源汽车最重要的零部件，是整个产业发展的关键。“我认为哪个国家掌握了动力电池的主动权，哪个国家就掌握了电动汽车的未来。”他说。

虽然宁德时代的电池已连续四年全球装机量第一，但王秉刚依然对我国动力电池行业的发展表示担忧。“韩国的LG 化学、三星 SDI和日本的松下，紧随宁德时代之后，竞争很激烈。随着国际新能源汽车市场的迅速发展，很多国外车企或将选用韩国和日本的电池，形势很严峻。”王秉刚说，“我国想掌握全球新能源汽车产业的主动权，首先要维持住目前来之不易的动力电池的主动权。我国应该再培植几家像宁德时代这样的国际级电池企业。”

文章来源： 新华财经，新能源汽车技术资讯