局面|面對正在來臨的能源革命,我們選電能還是氫能

局面|面對正在來臨的能源革命,我們選電能還是氫能

局面|面對正在來臨的能源革命,我們選電能還是氫能

大國興衰,在於前進,而非選擇。

當國家領導人在豐田汽車北海道廠區視察多功能出行平臺、瞭解氫氣壓縮儲存和加氣站佈局的時候,中國汽車的操盤者也在緊張地觀望,希望從官方報道的蛛絲馬跡中洞察高層對於電動出行的親疏、對共享汽車的好惡。更有好事者憑藉數分鐘的新聞報道,預測中國的電動化道路將被“糾偏“,氫燃料電池才是中國汽車的前進方向。

雖然人工智能機器人技術尚未成熟,但馬斯克的可回收火箭將特斯拉跑車送入太空,人類距離移民太空又前進了一步;國際油價在2016年探至26美元/桶,隨後的經濟復甦帶動了油價上行,但距離2008年的油價峰值(147美元/桶)仍有不小的差距;以工業4.0為基礎的新零售已經在中國市場找到了發展的沃土,縮短交付時間、按需生產、大規模定製,正從多個維度點燃企業的原力,推動宏觀經濟重新煥發活力;以寶馬集團、通用集團為代表的跨國車企在中國新能源車市場佈局,既國產新能源車型,宣佈龐大的新能源車型譜,也在本地生產和測試動力電池,為迎接大規模量產做好萬全準備……

中國汽車業普遍關心,我國的電動化之路是否過於激進,石化燃料、電池、燃料電池,哪個才是有潛力、可持續的能源方向?聯想到國內車企對電動車的大躍進式的熱情,以及無良車企的乘機騙補……我們都有必要在快速奔跑的同時自我檢視與思考。

今天的中國,應該優先發展電動車,還是在燃油車領域實現趕超?我們需要創新能源形式,還是在燃油車、電池車方面雙線發展,亦或是向著氫燃料電池發起衝鋒?

▋▎選擇電動車,是大勢所趨

客觀地說,中國製造業正在接近世界製造強國的平均水平。

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別克品牌新能源車VELITE 6已經在今年4月正式亮相,將同時提供插電式混合動力PHEV和純電動

經過改革開放四十年的追趕,中國的軍工、航天業已經居於世界的前列,並帶動了我國製造業水平的整體提升。第一艘國產航母出海試航、第二艘國產航母封塢組裝;國產大飛機C919獲得歐洲適航證,中國自主認證體系邁上新臺階;載人航天平穩發展,地球觀測和空間地球系統科學取得突破性進展;時速350公里/小時的復興號亮相京滬線,中國鐵路成組技術裝備具備“走出去”的實力……

回望1984年——上海大眾(今上汽大眾)成立之初,上汽的家底只是敲敲打打、修修補補的小企業,既談不上高精度生產、流水線作業,也談不上加工與製造的量體裁衣、節能減排,更遑論現代化的採購和品控體系。但今天的上汽集團羽翼豐滿,旗下上汽大眾、上汽通用是年銷量排名前三的車企,榮威、名爵也是中國品牌中的佼佼者,自主設計、研發的能力獨佔鰲頭,品牌塑造、技術創新甚至超越一些含著金湯匙的企業。

在平臺研發、車身輕量化、傳動效率提升等方面,中國汽車業取得了一些成績,但距離世界水平還有很大的差距。特別是在提升燃油發動機的熱效率方面,中國汽車行業沒有任何優勢。金相材料等基礎科學缺少試驗和數據的積累,四衝程汽油機的基本原理也決定了其熱效率難以超過50%。這意味著,有超過一半的汽油被“浪費”,燃燒汽油的實質是在耗散熱量與動能。

除了社會進步的需要,對於節能減排的需要已經上升到全球政治的高度。已於2016年11月正式生效的《巴黎協定》,將“本世紀的全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內”作為根本目標,是人類歷史上第三個應對氣候變化、具有里程碑意義的法律文件。雖然美國宣佈退出,但仍有175個國家簽字締約,還有蘋果、Facebook、谷歌、惠普、微軟、英特爾、Adobe公開聲明:遵守《巴黎協定》的相關條款,降低溫室氣體排放總量,大力發展可再生能源經濟。

在這樣的政治和社會背景下,全球汽車行業兼顧發展電動車,中國汽車行業大力發展電動車,幾乎是必然的選擇。

▋▎打造產業鏈,是國家戰略

資本是有嗅覺的。哪個行業有潛力、哪家企業有前途,資本就會聞風而動;哪個行業在衰敗,哪家企業立蕭薔,資本自會棄之如草芥。正是在資本的支持下,電動車的發展威風扶搖、一舉天衢。

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通用汽車中國電池測試實驗室可同時測試96顆單體電池樣品,規模僅次於美國底特律的測試實驗室

資本是有嗅覺的。哪個行業有潛力、哪家企業有前途,資本就會聞風而動;哪個行業在衰敗,哪家企業立蕭薔,資本自會棄之如草芥。正是在資本的支持下,電動車的發展威風扶搖、一舉天衢。

在中國,拜騰、蔚來、威馬、小鵬等初創車企專注於發展電動車,累計獲得的投資均以億美元計算。今年,蔚來ES8已經開始陸續交付,小鵬G3、威馬EX5已經有量產車亮相,部分初創車企的戰略中心已經從量產車下線,轉向了發展網絡、落實產能。小鵬汽車在廣東肇慶“圈地”3000畝,用於生產基地的一期用地,總投資額會達到100億元。

在海外,特斯拉的自由現金流,已經連續5個季度為負值,但其憑藉源源不斷的輸血——發行股票和可轉換債卷,在生存或破產的鋼絲上行走。雖然賣車不掙錢,但消費者訂單已經成為其無息貸款的來源,還未投產的電動半掛車Tesla Semi和Roadster跑車分別收取2萬美元和5萬美元的定金,讓其自由現金流始終能夠得到補給。此外,通過出售電動車的碳排放監管積分,每輛車還能為特斯拉帶來平均3500美元的額外利潤……誰能斷言,專心發展電動車的特斯拉沒有前途。

但發展電動車的爭論一直存在。特別是從油井到車輪的排放,一直是爭論的焦點。即使電動車在行駛狀態是零排放,但發電的汙染又如何計算?據國際能源署2017年12月的報告,2016年,煤炭在中國總髮電量中所佔的比重為2/3。預計到2040年,煤炭在中國一次能源結構中的份額將縮減至45%左右。

此外,儘管電動車已經開始投入商用,但廢棄電池的環保回收至今沒有形成完整、高效的產業鏈條。2016年,我國動力電池的報廢量接近4萬噸,至2020年,動力電池的報廢量或將達到17萬噸的規模。國務院在2012年就印發《節能與新能源汽車產業發展規劃2012-2020》,強調建立動力電池的梯級利用和回收管理體系。

目前,全球鋰電池回收產業的三強分別來自比利時、瑞士和日本;在回收技術、產業規模等方面,中國本土企業的競爭優勢並不明顯。但這一環節的缺位,不但會導致重金屬、電解質溶液對土壤、水源的汙染,更是我國的新能源車行業持續發展的短板。

客觀而言,發展電動車難以一蹴而就,既需要時間、團隊與資金的持續投入,不斷解決電池能量密度、硬件的可靠長效;更需要高屋建瓴地考慮產業鏈打造,還需要高瞻遠矚地關注國家能源戰略安全……無論哪一件、哪一項,都不是一家企業、一個行業,可以獨力完成。

▋▎電還是氫,是社會的選擇

簡單而言,電動車就是電池、電機和電控系統的集成,但每一項的背後都是工程浩繁、投資巨大的系統工程,既需要靈敏的診斷與校驗,也需要智慧的評估與決策,還需要強大的製造與工藝能力。

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上汽通用汽車動力電池系統發展中心緊鄰凱迪拉克工廠,圖為液冷線正在進行超聲波焊接

通用汽車全球執行副總裁兼通用汽車中國公司總裁錢惠康說,從傳統汽車到電動汽車的轉型,車企需要時間去做產品研發與技術驗證,用戶也需要時間去熟悉新事物、接受新理念。

對於傳統汽車製造商,雖然電動化的發展趨勢確定無疑,卻不得不進行“雙線作戰”,既要保持傳統燃油車的領先,更要對電動化的發展做戰略性投入。

在上海浦東新區金皖路,通用汽車中國前瞻科研技術中心已經落戶7年,電池材料及製造實驗室、電池測試實驗室也運行了7個寒暑。電池測試實驗室就在技術中心的一層,可同時測試96顆單體電池樣品,規模僅次於美國底特律的測試實驗室。

三電系統說來簡單,但進入商用,並保證安全、可靠與長效卻不是簡單的事。為了在電動化、智能化的進程上保持領先,企業投入的研發資金連年上漲。寶馬集團2017年研發投入越62億歐元,2018年則會超過70億歐元。其中,當然有很大部分是對於前瞻技術的創新發展,但更多的則是對於現有技術的驗證與測試。

不同的動力形式,動力電池的性能也有所不同。全混動車型僅需要短時的純電驅動,更注重快速充電、快速放電的能力;純電動車以電能作為惟一動力,就強調長續航里程;而插電式混合動力車型,則既要快充快放,也需要能量密度提升續航里程。

此外,封裝好的電池包還要考慮電池荷電狀態的一致性。就像閱兵方陣,每個人的擺臂踢腿都要步調一致。經過一段時間的使用,電池包中的上百片電芯也會出現個體的差異,電池容量有大小、充電效率也有高下,就要通過電控系統進行微調,在充電時不能“過沖”,在使用時不能“過放”。在滿足基本使用性能之後,還要考慮電池的能量密度、低溫性能和安全性能。

一塊動力電池,既要考慮極寒環境的長效,也要考慮高溼、高溫環境下的可靠,還要考慮撞擊、傾覆條件下的安全。為了達到這樣的目的,除了要在試驗室的環境溫箱進行反覆測試,還要到漠河、海南等地進行實地驗證;每一次測試、驗證,行駛里程都要以10萬公里計算,時間、人員、資金的投入,遠超常規的生活消費品。

在上海、瀋陽、北京,在美國、德國和日本……針對新能源技術的研發與測試,一直在緊鑼密鼓地進行。此外,跨國車企也開始在中國建設動力地池組裝線,為新能源車的大規模量產而做好準備。

在上汽通用凱迪拉克工廠旁,一座全新的動力電池工廠已經投產,既供給全混動車型,也供給產電混動車型和純電動車型。

總裝線的設置預留了增長空間,正常情況下采用雙線流動,裝配、測試、返工均以雙工位流轉,如果需求增加,隨時可以將產能提升50%。

以安全、可靠和長效為目標,深度參與電池製造與能量管理,是通用等跨國車企進行電動化轉型、通往零排放出行的基本原則。至於最終的解決方案是電動化還是氫燃料電池,車企並不在意。畢竟電池、電機和電控系統,已經形成了完整的技術體系。如果換裝燃料電池,只是能源形式的變化,並不影響整體的技術佈局。

現在,汽車企業已經完成了電動技術的路徑探索,掌握了電能驅動的基本規律,開始了硬件製造的體系佈局。未來,汽車產品採用電能驅動還是氫燃料驅動,則要由社會的供應體系決定。

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通用汽車研發的具有無人駕駛能力的靈活燃料電池電動汽車平臺SURUS,使用GM Hydrotec燃料系統,使用卡車底盤部件,實現了零排放的目標

今天,電能已經在滲入甚至是主宰我們的生活,柴米油鹽、衣食住行、生老病死,無不與之相關。在個人交通領域,電動化、互聯化的趨勢正在演進成為一場革命,並嘗試打造新的社會形態。

蒸汽機推動了第一次工業革命,英國成為日不落帝國;電氣技術催生了第二次工業革命,資本開始統治世界;計算機和信息技術激發了第三次工業革命,工業機器人代替了流水線工人,規模不再是現代生產的優勢,個性化、定製化生產成為主流……

國之興,源於經濟崛起、科技發達和文化昌盛;國之衰,始於生產力轉移、科技落後與文化沉淪。面對正在來臨的能源革命,要麼怒而飛,翼若垂天,要麼非鬼非食,或以喪志。

大國興衰,在於前進,而非選擇。

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