汽车“新三化”发展趋势白皮书(下)

2020-07-09 03:30赫荣亮张凯周禛孟凡达
中国计算机报 2020年23期
关键词:智能网燃料电池新能源

赫荣亮 张凯 周禛 孟凡达

新兴科技在汽车工业领域高度集成应用,带动全球汽车产业呈现电动化、智能化、共享化发展趋势,社会资本蜂拥而入,截至2019年,我国仅电动汽车产业链的累计投资额就超过两万亿元,自动驾驶、车联网、共享汽车、氢能汽车等诸多领域,都将有望成为下一个万亿投资风口。聚焦汽车“新三化”发展趋势,本文介绍了我国汽车产业电动化、智能化和共享化的发展现状及相关政策,并对我国汽车“新三化”产业发展提出针对性建议。

我国汽车“新三化”发展现状及相关政策

(一)电动汽车产业发展处于国际前沿,部分关键电子器件需小规模进口

我国新能源汽车产量从2011年的8368辆(占全国汽车产量的0.04%),攀升到2018年的127.05万辆(产量占比4.54%),产量均占全球50%以上。但我国电动汽车行业偏重依赖补贴,尤其2019年7月新能源汽车财政补贴退坡,单车补贴额度同比下降75%至1.8万元~2.5万元,带动市场销量增长放缓,2019年新能源汽车产销量分别为124.2万辆和120.6万辆,同比下降2.3%和4%。

我国电池技术处于国际先进水平。近年来,电池企业进行技术追赶,相关指标有了大幅提升,例如宁德时代NCM811三元电池的系统能量密度已经超过180Wh/kg,已列装吉利几何A等车型。2020年投产的比亚迪“超级磷酸铁锂电池”(即刀片电池),采用长电芯设计方案,电池长度最长2500mm,是传统普通磷酸铁锂电池的10倍以上,成本还可以节约30%,降至0.6元/Wh,系统能量密度140Wh/kg。

电机电控方面,我国的永磁同步电机技术先进,但部分部件仍需进口。国外电动汽车主要采用交流异步电机及控制器,我国企业采用永磁同步电机,产品最高转数达到16000转,虽较国际最先进的18000转有一定差距,由于我国开发的永磁同步电动机具有尺寸小、重量轻、结构简化等优点,整体性能不弱于国际先进水平。在电驱动产业发展存在一定短板,高功率半导体仍然被国外企业占据,IGBT电子产品(绝缘栅双极型晶体管)大约90%都需要进口,但比亚迪的IGBT已经超越了国外同类产品,达到了世界先进水平。

氢燃料电池汽车产业处于发展初期。据高工产业研究院(GGII)统计,2019年中国生产氢燃料电池汽车3018辆,同比增长86.4%,其中,氢燃料电池客车1335辆,氢燃料电池专用车1683辆。从主要部件看,2019年氢燃料电池装机量128.06MW,同比增长140.5%,前五家主要为上海重塑、亿华通、清能股份、国鸿重塑、新源动力,这五家企业的氢燃料电池装机量占全国总装机量的79%。从燃料电池产业链条看,膜电极方面,山东东岳质子交换膜产品受到国际认可,武汉理工新能源、大连新能膜电极产品相对成熟,但专业特性上与国际水平还有一定差距;电堆方面,大连新源动力、上海神力等企业处于小批量到产业化转化阶段;燃料电池系统方面,潍柴动力、雪人股份、大洋电机、亿华通等龙头企业通过国际合作加速技术与生产能力提升。

但在基础材料、关键零部件、系统集成等方面,我国氢燃料电池汽车产业与国际先进水平还存在一定差距。在氢能产业链条方面,工业副产氢纯化成本、电解水制氢成本较高,氢能储运及加氢站等基建配套建设成本较高,限制了氢燃料汽车应用的经济性。在燃料电池产业链条方面,质子交换膜、高性能碳纤维、高压气阀、加氢枪、催化剂材料等关键技术、设备及材料多掌握在日、德等国外企业手中,国内产品替代能力不足,关键部件依赖进口导致成本处于高位,制约氢燃料电池汽车产业发展。

(二)自动驾驶技术处在追赶态势,车联网技术发展具有优势

2019年4月,我国发布《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》,各地跟进出台法规,仅两个月就新增自动驾驶路测牌照91张,截至2019年12月,全国自动驾驶路测牌照250张。

我国加快自动驾驶领域发展。国内具有自动驾驶产业链优势,在环境感知、运算决策、执行层各环节培育一批企业,大量企业在集中攻关传感器、人工智能芯片、高精地图、深度学习算法等核心技术。其中,百度开发AI算法和高精地图等软件,通过Apollo系统整合芯片、传感系统、视觉系统等硬件供应商,再赋能给车企,实现全产业链整合。

我国车联网领域优势更加明显。《智能汽车创新发展战略》强调智能化与网联化协同发展,提出到2025年,车用无线通信网络(LTE V2X等)实现区域覆盖,新一代车用无线通信网絡(5G-V2X)在部分城市、高速公路逐步开展应用。

从车联网现阶段的重点技术来看,V2X(Vehicle to Everything)技术是车联网的基础和关键技术,能够弥补单车智能化在复杂路况下的自动驾驶难题,它主要包括汽车与汽车(V2V)、汽车与路侧设备(V2R)、汽车与基础设施(V2I)以及汽车与行人(V2P)等多种应用场景。华为、阿里、腾讯、百度、大唐电信等企业纷纷布局,企业间的合作研发主要朝着LTE-V和5G两个方向。当前,基于LTE-V2X的产业链已基本成熟可商用。大唐、华为、高通、移远、芯讯通、Autotalk 等企业已对外提供基于LTE-V2X的商用芯片/模组。华为、大唐、中国移动、金溢、星云互联、东软、万集等厂商已经可以提供基于LTE-V2X的车载单元后装(OBU)、路侧设备(RSU)硬件设备以及相应的软件协议栈,相关终端产品已具备商用基础。2018年9月,无锡与华为合作,建成了全球第一个城市级车路协同平台——车联网LTE V2X网络,覆盖无锡市主城区、新城主要道路240个信号灯控路口,共170平方公里的规模。

我国在北京、武汉、杭州等地测试场开展在5G技术支持下的智能网联汽车测试示范区建设。例如,在北京首钢园、重庆仙桃和礼嘉、浙江云栖小镇和桐乡乌镇等地进行5G车联网应用示范,其中,华为与通信商深度合作,建设基于5G技术的C-V2X智能交通,全国智能交通基础设施建设稳步推进,我国具有统一部署的5G通信等智能化道路基础设施优势。

从我国V2X未来发展趋势看,由于5G网络在延迟性等方面优于LTE技术,满足自动驾驶车辆与一切互联的时间需求和汽车内数字服务的数据处理时间需求,未来V2X将沿着LTE-V向5G发展,5G技术的大规模应用将推动V2X落地和商业化。北京发布了《北京市智能网联汽车创新发展行动方案(2019年—2022年)》,计划 2020年在重点区域完成5G车联网建设,形成连接车与云的车联网服务能力。通过整合网络运营商、设备提供商、研究院所等多方力量,形成智能网联汽车车内网、车际网和互联网互连标准。支持5G车联网芯片、通信基站、路侧单元、车载终端等联网关键设备的研发与产业化。

自动驾驶量产的产品(包括零部件)和方案。2019年国内部分企业加快推出了L3/L4级量产的产品和方案,知行科技推出L3级自动驾驶量产级解决方案,纽劢科技、百度均已推出以视觉感知为主的L4级自动驾驶解决方案。当前,受制于概念界定和法规限制,车企对L3级别自动驾驶方案是否可量产出现了分歧,长城、吉利、东风、红旗和小鹏等国产品牌车企计划在2020年实现旗下L3车型量产,广汽新能源和长安汽车宣称已推出量产搭载L3级别自动驾驶系统车型,但并未受到业界认可;奥迪、福特、沃尔沃等国外车企和我国造车新势力蔚来表示越过L3,直接研发L4/L5级别自动驾驶技术。

从自动驾驶量产价格和时间来看,L2级自动驾驶燃油车价格主要集中在10万元~20万元,纯电动车价格在10万元~50万元之间,相对较高。目前,自动驾驶零部件和方案供应商已开发出L2级和L2+级自动驾驶产品并量产。采用激光雷达方案的L3/L4级自动驾驶方案价格较高,还不具备量产条件,以视角感知为主的自动驾驶量产方案价格较低,短期内可实现量产。

从整车企业落地角度来看,更加关注自动驾驶方案提供商的量产能力,对于国内自动驾驶的创业公司来说,经过三四年的巨额融资,已经到了验证成果、证明自己商用能力的关键时期,2020年,受到疫情影响,自动驾驶零部件企业和方案提供商将加速进入洗牌期,各大供应商争取优先拥有量产和商业化的竞争优势,提前抢占市场。

(三)汽车共享化发展处于全球领先位置,具体运营模式仍在探索当中

从网约车市场看,互联网企业建设资源整合平台,网约车市场规模增长较快。据统计,截至2019年12月,我国网约车用户为3.92 亿人,其中网络预约出租车用戶规模为2.25亿人,网络预约专车用户规模为3.57亿人。滴滴、首汽、神州等本土企业占据主导,尤其滴滴是仅次于Uber的全球第二大网约车平台,目前已开拓日本、巴西、澳大利亚、墨西哥等海外市场。到2019年全国网约车交易规模将突破3000亿元,2022年交易规模将进一步超5000亿元。

租车行业发展也很快,全国分时租赁市场规模从2016年的3.62亿元增长至2018年的36.48亿元,但由于模式盈利能力较弱,进入2019年,租车业务发展处于调整状态,Car2go、途歌等一批共享出行企业宣布关停和退出市场运营,只有较少数企业获得融资。目前,汽车共享化的商业模式仍不清晰,存在行业管理、车辆管理等方面的难题,共享出行行业发展进入调整期,分时租赁企业大面积倒闭、交通运输部和公安部开展全国网约车安全检查,分时租赁、“顺风车”等具体商业模式发展存在不确定性。

我国新能源汽车政策发展历程

我国新能源汽车产业政策,大致已经历了从研发布局、规模量产、再应用推广阶段。在“十五”时期,我国就启动了“863”计划电动汽车重大科技专项,确立“三纵三横”(三纵:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;三横:电池、电机、电控)研发布局,2006年科技部召开“十五”电动汽车重大科技专项验收会,2007年10月《新能源汽车生产准入管理规则》出台,制定了新能源汽车的生产准入条件,由此,我国新能源汽车正式进入工业化生产阶段。为了培育新能源汽车消费市场,2009年1月,科技部等四部委启动“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广应用工程,2010年国务院确定新能源汽车为七大战略性新兴产业之一;2012年6月,国务院印发《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020 年)》(国发〔2012〕22号),明确了我国支持的新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车,提出以纯电驱动为新能源汽车技术路线的主要战略,重点推进纯电动汽车、插电式混合动力汽车的产业化。2013年明确了新能源汽车示范城市条件及补贴办法,2014年,国务院办公厅发布《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》(国办发〔2014〕35 号),明确了消费者补贴,此后又明确免征车辆购置税,由此,国内新能源汽车消费进入爆发期,产量大幅增长。

2017年以后,我国新能源汽车政策随着产业化进步出现调整:

一是出台“双积分”管理办法。2017年,工业和信息化部会同财政部等部门共同制定发布了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(简称“双积分”)。2018年工信部等五个部门共同建立了双积分体系并明确积分交易规则,完成2016年和2017年积分核算和交易,共有118家乘用车企业参与积分交易,其中境内生产企业共94家,进口整车企业24家,交易金额7亿元。2019年正式施行补贴新政策,缩小补贴比例。目前北京已取消纯电动汽车地补,仍保留对燃料电池1∶0.5的补贴政策,重庆则将政策重点由“补车”改为“补电”,扶持基础设施建设。

二是取消新能源汽车外资股比限制。2018年取消新能源汽车外资股比限制。2019年6月,国家发展改革委、商务部发布《鼓励外商投资产业目录(2019年版)》,在装备制造中新增新能源汽车、智能汽车关键零部件等条目,鼓励外商投资进入新能源汽车关键零部件制造及研发领域,其中新能源汽车主要涉及能量型动力电池单体、电池正负极材料等关键零部件;智能汽车关键零部件则涉及传感器、车载芯片、中央处理器、车载操作系统和信息控制系统等环节。鼓励目录与 6月24日工业和信息化部废止的《汽车动力蓄电池行业规范条件》动力电池“白名单”取消的方向一致。新能源汽车领域进一步放开外资进入条件,虽对国内企业带来挑战,但长期看有利于动力电池等关键零部件产业发展,促进国内自主配套产品的技术提升。

三是进一步推动氢燃料电池汽车发展。国家将氢能源汽车产业链纳入了《鼓励外商投资产业目录》,广东、上海、苏州、佛山、武汉等地方政府已明确提出推进氢燃料电池汽车产业化,加氢站的建设和运营补贴正同步推进,单站最高建设补贴达900万元,氢燃料电池汽车的购置补贴最高达50万元/辆。

我国智能网联汽车政策发展历程

智能网联汽车战略逐步明确,是汽车智能化的发展路径。在5G、物联网等新一代信息通信技术带动下,我国汽车智能化发展路线开始成熟,形成了自动驾驶和车联网两大技术融合发展的智能网联汽车国家战略。具体来看,2016年5月,国家发改委等部门发文《“互联网+”人工智能实行三年行动实施方案》,提出加快智能网联汽车关键技术研发,推动智能汽车典型应用,加强智能网联汽车及相关标准化工作,在智能交通、试点专项、人工智能等方面出台政策。2018年1月《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》发布,将智能汽车发展提升至国家战略层面,将智能网联汽车成为关联众多重点领域协同创新、构建新型交通运输体系的重要载体,12月发布《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》。2019年12月31日,国家智能网联汽车创新中心建设启动会召开,签署了《关于车联网(智能网联汽车)和自动驾驶地图应用试点的合作协议》,围绕产业共性关键技术,聚集行业创新资源,在行驶环境融合感知、智能网联决策控制、复杂系统重构设计等方面持续发力。2020年2月,《智能汽车创新发展战略》正式发布,明确提出建设中国标准智能汽车的发展方向和实现智能汽车强国的战略目标,并清晰规划了技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全等六大体系重点任务,对我国智能网联汽车未来发展方向具有重要指导意义。

我国共享汽车政策梳理和分析

“共享”的本质是资源使用权的暂时性转移和社会化利用,共享出行,即“出行即服务”(MaaS),无需拥有车辆所有权,基于用户的出行需求提供解决方案,将以汽车共享、打车服务、停车管理等模式重塑人类的出行方式。从2016年开始,“共享单车”模式在全国盛行,带动共享汽车行业快速发展,尤其各大城市“互联网+交通”治理拥堵,出现分时租赁、网约车等共享出行业态。2017年,党的十九大报告指出“共享经济”是经济新动能,2017年3月国家发改委等八部委联合发布的《关于促进分享经济发展的指导性意见》(发改高技〔2017〕1245号),肯定了网约车是典型的共享经济。但车辆管理困难、运营成本高等因素形成制约共享汽车发展的重要障碍,共享出行在2018年进入低迷,分时租赁企业大面积倒闭、交通运输部和公安部开展全国网约车安全检查风暴,共享出行进入阵痛调整期。在2019年11月起施行的《网络预约出租汽车经营服务管理暂行办法》,进一步规范了网约车发展秩序。目前看,网约车是当前共享出行的主要形态,滴滴出行依托BAT等主流互联网的支持,向用户提供了包括出租车、网约车、顺风车(2019年11月20日起恢复试点运营)、试驾、滴滴公交和租车多种选择的一站式出行服务。

我国汽车“新三化”发展相关建议

(一)电动化方面,密切跟踪全球前沿技术,支持重点企业攻克核心技术和关键部件。新能源汽车技术发展尚未完全成熟,当前应紧密跟踪研究氢燃料电池、固态锂电池等前沿技术,资助企业攻克关键技术。美国、日本、德國等政府主要通过集中资助企业来攻克关键技术,比如美国资助特斯拉攻关纯电动汽车、日本支持丰田开发燃料电池汽车、德国引导电池企业瓦尔塔研发固态电池等,取得了较好的产业成果。我国应突出企业在行业重大技术攻关中的主体作用,加大企业对新能源汽车行业关键性技术突破的奖励,提高资助资金的使用效果,要求各类国家科研平台吸引龙头企业参与关键共性技术科研攻关计划,加快技术成果转化。

(二)智能化方面,借鉴吸收、引资引智、对外投资相互结合,利用国际资源加快自动驾驶商业化进程。一是有针对性借鉴和吸收国际先进自动驾驶企业技术成果。我国企业已深度参与国外测试,例如,百度、小马智行等11家总部位于中国的企业参与了美国“加州路测”,占参与加州路测企业数量的四分之一。我国应进行制度创新,组织行业专家研究接轨政策,通过评议机制等办法,对在国外测试中表现优秀的测试成果进行确认,吸引企业到国内进行自动驾驶测试,既可节省测试资金和时间成本,又大幅加快自动驾驶技术发展进程。二是将“引智”和引资相结合,重点引进国际先进自动驾驶企业。建议各地依托国际知名自动驾驶城市测试结果(主要是美国、德国、瑞典、日本),积极引进全球领先自动驾驶企业,出台引资配套措施,例如进口自用设备免征关税、优先供应土地且可享受 30%土地出让金优惠、企业所得税优惠等,引进自动驾驶技术的关键环节,实现强链和补链。三是扶持企业投资和并购海外自动驾驶企业。我国应出台对外投资的便利化政策,支持企业投资和收购国外自动驾驶技术和企业。

(三)共享化方面,完善现有共享出行商业模式,运用现代技术创新运营模式。一是进一步完善现有运营产品。改进网约车监管和管理制度,堵住“顺风车”“快车”等社会车辆接入平台带来的安全隐患和经营管理漏洞。二是引导滴滴等出行服务商进行产业模式创新。利用客流量、大数据技术、渠道网络等资源向汽车产业链开放合作,进行智能驾驶技术研发、充换电设施建设方案等领域展开合作,形成汽车租赁与运营、分时租赁、汽车售后市场等面向用户需求的运营模式创新。

(二)自动驾驶技术处在追赶态势,车联网技术发展具有优势

2019年4月,我国发布《智能网联汽车道路测试管理规范(试行)》,各地跟进出台法规,仅两个月就新增自动驾驶路测牌照91张,截至2019年12月,全国自动驾驶路测牌照250张。

我国加快自动驾驶领域发展。国内具有自动驾驶产业链优势,在环境感知、运算决策、执行层各环节培育一批企业,大量企业在集中攻关传感器、人工智能芯片、高精地图、深度学习算法等核心技术。其中,百度开发AI算法和高精地图等软件,通过Apollo系统整合芯片、传感系统、视觉系统等硬件供应商,再赋能给车企,实现全产业链整合。

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