局面|面对正在来临的能源革命,我们选电能还是氢能

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局面|面对正在来临的能源革命,我们选电能还是氢能

大国兴衰,在于前进,而非选择。

当国家领导人在丰田汽车北海道厂区视察多功能出行平台、了解氢气压缩储存和加气站布局的时候,中国汽车的操盘者也在紧张地观望,希望从官方报道的蛛丝马迹中洞察高层对于电动出行的亲疏、对共享汽车的好恶。更有好事者凭借数分钟的新闻报道,预测中国的电动化道路将被“纠偏“,氢燃料电池才是中国汽车的前进方向。

虽然人工智能机器人技术尚未成熟,但马斯克的可回收火箭将特斯拉跑车送入太空,人类距离移民太空又前进了一步;国际油价在2016年探至26美元/桶,随后的经济复苏带动了油价上行,但距离2008年的油价峰值(147美元/桶)仍有不小的差距;以工业4.0为基础的新零售已经在中国市场找到了发展的沃土,缩短交付时间、按需生产、大规模定制,正从多个维度点燃企业的原力,推动宏观经济重新焕发活力;以宝马集团、通用集团为代表的跨国车企在中国新能源车市场布局,既国产新能源车型,宣布庞大的新能源车型谱,也在本地生产和测试动力电池,为迎接大规模量产做好万全准备……

中国汽车业普遍关心,我国的电动化之路是否过于激进,石化燃料、电池、燃料电池,哪个才是有潜力、可持续的能源方向?联想到国内车企对电动车的大跃进式的热情,以及无良车企的乘机骗补……我们都有必要在快速奔跑的同时自我检视与思考。

今天的中国,应该优先发展电动车,还是在燃油车领域实现赶超?我们需要创新能源形式,还是在燃油车、电池车方面双线发展,亦或是向着氢燃料电池发起冲锋?

▋▎选择电动车,是大势所趋

客观地说,中国制造业正在接近世界制造强国的平均水平。

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别克品牌新能源车VELITE 6已经在今年4月正式亮相,将同时提供插电式混合动力PHEV和纯电动

经过改革开放四十年的追赶,中国的军工、航天业已经居于世界的前列,并带动了我国制造业水平的整体提升。第一艘国产航母出海试航、第二艘国产航母封坞组装;国产大飞机C919获得欧洲适航证,中国自主认证体系迈上新台阶;载人航天平稳发展,地球观测和空间地球系统科学取得突破性进展;时速350公里/小时的复兴号亮相京沪线,中国铁路成组技术装备具备“走出去”的实力……

回望1984年——上海大众(今上汽大众)成立之初,上汽的家底只是敲敲打打、修修补补的小企业,既谈不上高精度生产、流水线作业,也谈不上加工与制造的量体裁衣、节能减排,更遑论现代化的采购和品控体系。但今天的上汽集团羽翼丰满,旗下上汽大众、上汽通用是年销量排名前三的车企,荣威、名爵也是中国品牌中的佼佼者,自主设计、研发的能力独占鳌头,品牌塑造、技术创新甚至超越一些含着金汤匙的企业。

在平台研发、车身轻量化、传动效率提升等方面,中国汽车业取得了一些成绩,但距离世界水平还有很大的差距。特别是在提升燃油发动机的热效率方面,中国汽车行业没有任何优势。金相材料等基础科学缺少试验和数据的积累,四冲程汽油机的基本原理也决定了其热效率难以超过50%。这意味着,有超过一半的汽油被“浪费”,燃烧汽油的实质是在耗散热量与动能。

除了社会进步的需要,对于节能减排的需要已经上升到全球政治的高度。已于2016年11月正式生效的《巴黎协定》,将“本世纪的全球平均气温上升幅度控制在2摄氏度以内”作为根本目标,是人类历史上第三个应对气候变化、具有里程碑意义的法律文件。虽然美国宣布退出,但仍有175个国家签字缔约,还有苹果、Facebook、谷歌、惠普、微软、英特尔、Adobe公开声明:遵守《巴黎协定》的相关条款,降低温室气体排放总量,大力发展可再生能源经济。

在这样的政治和社会背景下,全球汽车行业兼顾发展电动车,中国汽车行业大力发展电动车,几乎是必然的选择。

▋▎打造产业链,是国家战略

资本是有嗅觉的。哪个行业有潜力、哪家企业有前途,资本就会闻风而动;哪个行业在衰败,哪家企业立萧蔷,资本自会弃之如草芥。正是在资本的支持下,电动车的发展威风扶摇、一举天衢。

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通用汽车中国电池测试实验室可同时测试96颗单体电池样品,规模仅次于美国底特律的测试实验室

资本是有嗅觉的。哪个行业有潜力、哪家企业有前途,资本就会闻风而动;哪个行业在衰败,哪家企业立萧蔷,资本自会弃之如草芥。正是在资本的支持下,电动车的发展威风扶摇、一举天衢。

在中国,拜腾、蔚来、威马、小鹏等初创车企专注于发展电动车,累计获得的投资均以亿美元计算。今年,蔚来ES8已经开始陆续交付,小鹏G3、威马EX5已经有量产车亮相,部分初创车企的战略中心已经从量产车下线,转向了发展网络、落实产能。小鹏汽车在广东肇庆“圈地”3000亩,用于生产基地的一期用地,总投资额会达到100亿元。

在海外,特斯拉的自由现金流,已经连续5个季度为负值,但其凭借源源不断的输血——发行股票和可转换债卷,在生存或破产的钢丝上行走。虽然卖车不挣钱,但消费者订单已经成为其无息贷款的来源,还未投产的电动半挂车Tesla Semi和Roadster跑车分别收取2万美元和5万美元的定金,让其自由现金流始终能够得到补给。此外,通过出售电动车的碳排放监管积分,每辆车还能为特斯拉带来平均3500美元的额外利润……谁能断言,专心发展电动车的特斯拉没有前途。

但发展电动车的争论一直存在。特别是从油井到车轮的排放,一直是争论的焦点。即使电动车在行驶状态是零排放,但发电的污染又如何计算?据国际能源署2017年12月的报告,2016年,煤炭在中国总发电量中所占的比重为2/3。预计到2040年,煤炭在中国一次能源结构中的份额将缩减至45%左右。

此外,尽管电动车已经开始投入商用,但废弃电池的环保回收至今没有形成完整、高效的产业链条。2016年,我国动力电池的报废量接近4万吨,至2020年,动力电池的报废量或将达到17万吨的规模。国务院在2012年就印发《节能与新能源汽车产业发展规划2012-2020》,强调建立动力电池的梯级利用和回收管理体系。

目前,全球锂电池回收产业的三强分别来自比利时、瑞士和日本;在回收技术、产业规模等方面,中国本土企业的竞争优势并不明显。但这一环节的缺位,不但会导致重金属、电解质溶液对土壤、水源的污染,更是我国的新能源车行业持续发展的短板。

客观而言,发展电动车难以一蹴而就,既需要时间、团队与资金的持续投入,不断解决电池能量密度、硬件的可靠长效;更需要高屋建瓴地考虑产业链打造,还需要高瞻远瞩地关注国家能源战略安全……无论哪一件、哪一项,都不是一家企业、一个行业,可以独力完成。

▋▎电还是氢,是社会的选择

简单而言,电动车就是电池、电机和电控系统的集成,但每一项的背后都是工程浩繁、投资巨大的系统工程,既需要灵敏的诊断与校验,也需要智慧的评估与决策,还需要强大的制造与工艺能力。

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上汽通用汽车动力电池系统发展中心紧邻凯迪拉克工厂,图为液冷线正在进行超声波焊接

通用汽车全球执行副总裁兼通用汽车中国公司总裁钱惠康说,从传统汽车到电动汽车的转型,车企需要时间去做产品研发与技术验证,用户也需要时间去熟悉新事物、接受新理念。

对于传统汽车制造商,虽然电动化的发展趋势确定无疑,却不得不进行“双线作战”,既要保持传统燃油车的领先,更要对电动化的发展做战略性投入。

在上海浦东新区金皖路,通用汽车中国前瞻科研技术中心已经落户7年,电池材料及制造实验室、电池测试实验室也运行了7个寒暑。电池测试实验室就在技术中心的一层,可同时测试96颗单体电池样品,规模仅次于美国底特律的测试实验室。

三电系统说来简单,但进入商用,并保证安全、可靠与长效却不是简单的事。为了在电动化、智能化的进程上保持领先,企业投入的研发资金连年上涨。宝马集团2017年研发投入越62亿欧元,2018年则会超过70亿欧元。其中,当然有很大部分是对于前瞻技术的创新发展,但更多的则是对于现有技术的验证与测试。

不同的动力形式,动力电池的性能也有所不同。全混动车型仅需要短时的纯电驱动,更注重快速充电、快速放电的能力;纯电动车以电能作为惟一动力,就强调长续航里程;而插电式混合动力车型,则既要快充快放,也需要能量密度提升续航里程。

此外,封装好的电池包还要考虑电池荷电状态的一致性。就像阅兵方阵,每个人的摆臂踢腿都要步调一致。经过一段时间的使用,电池包中的上百片电芯也会出现个体的差异,电池容量有大小、充电效率也有高下,就要通过电控系统进行微调,在充电时不能“过冲”,在使用时不能“过放”。在满足基本使用性能之后,还要考虑电池的能量密度、低温性能和安全性能。

一块动力电池,既要考虑极寒环境的长效,也要考虑高湿、高温环境下的可靠,还要考虑撞击、倾覆条件下的安全。为了达到这样的目的,除了要在试验室的环境温箱进行反复测试,还要到漠河、海南等地进行实地验证;每一次测试、验证,行驶里程都要以10万公里计算,时间、人员、资金的投入,远超常规的生活消费品。

在上海、沈阳、北京,在美国、德国和日本……针对新能源技术的研发与测试,一直在紧锣密鼓地进行。此外,跨国车企也开始在中国建设动力地池组装线,为新能源车的大规模量产而做好准备。

在上汽通用凯迪拉克工厂旁,一座全新的动力电池工厂已经投产,既供给全混动车型,也供给产电混动车型和纯电动车型。

总装线的设置预留了增长空间,正常情况下采用双线流动,装配、测试、返工均以双工位流转,如果需求增加,随时可以将产能提升50%。

以安全、可靠和长效为目标,深度参与电池制造与能量管理,是通用等跨国车企进行电动化转型、通往零排放出行的基本原则。至于最终的解决方案是电动化还是氢燃料电池,车企并不在意。毕竟电池、电机和电控系统,已经形成了完整的技术体系。如果换装燃料电池,只是能源形式的变化,并不影响整体的技术布局。

现在,汽车企业已经完成了电动技术的路径探索,掌握了电能驱动的基本规律,开始了硬件制造的体系布局。未来,汽车产品采用电能驱动还是氢燃料驱动,则要由社会的供应体系决定。

局面|面对正在来临的能源革命,我们选电能还是氢能

通用汽车研发的具有无人驾驶能力的灵活燃料电池电动汽车平台SURUS,使用GM Hydrotec燃料系统,使用卡车底盘部件,实现了零排放的目标

今天,电能已经在渗入甚至是主宰我们的生活,柴米油盐、衣食住行、生老病死,无不与之相关。在个人交通领域,电动化、互联化的趋势正在演进成为一场革命,并尝试打造新的社会形态。

蒸汽机推动了第一次工业革命,英国成为日不落帝国;电气技术催生了第二次工业革命,资本开始统治世界;计算机和信息技术激发了第三次工业革命,工业机器人代替了流水线工人,规模不再是现代生产的优势,个性化、定制化生产成为主流……

国之兴,源于经济崛起、科技发达和文化昌盛;国之衰,始于生产力转移、科技落后与文化沉沦。面对正在来临的能源革命,要么怒而飞,翼若垂天,要么非鬼非食,或以丧志。

大国兴衰,在于前进,而非选择。

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