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未来交通出行全是电车吗?院士解读:未必,未来交通体系将是多元化的【附动力电池行业发展情况】

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 研选快讯 • 2024-04-24 18:08:01 来源:前瞻网 E6139G1
100大行业全景图谱

新能源汽车

图片来源:摄图网

随着环保意识的提高和政府对碳排放的限制,消费者对电动汽车的需求不断增加。随着电动汽车的技术不断成熟和充电基础设施的不断完善,燃油车的市场份额可能会受到挑战。然而,燃油车仍然在一定的时间内将继续存在,尤其在长途旅行和特定领域的需求中。随着技术的发展,燃油车也在不断提升效率和减少排放,以适应市场的变化。

2024年4月,中国汽车市场发生一件“里程碑”事件。乘联会最新数据显示,2024年4月上半月,中国乘用车市场零售51.6万辆,其中新能源车市场零售26万辆,渗透率首次突破50%,市场占比首次超过燃油车。这个数据意味着曾经被消费者视为“非主流”的新能源汽车,已经完成了替代燃油车的使命,受到了消费者的认可,二者之间的身份已发生转变。同时,新能源汽车实现这一“里程碑”式节点,也比原定的2035年提前了11年。

上述数据也充分说明新能源汽车已经取代燃油车成为市场主流,未来渗透率还将会不断提升,燃油车生存空间将不断缩小。新能源汽车发展乃是必然趋势,难么,人类未来交通出行全是电车吗?

中国工程院院士孙世刚指出,虽然新能源车在减少碳排放和促进可再生能源发展方面具有显著优势,但未来交通的发展不应局限于新能源。

虽然新能源汽车为环保做出重大贡献,但在发展的过程中也面临不少问题。其中包括续航里程不足、充电基础设施不完善、高成本、电池回收和再利用等环保问题。此外,消费者对新能源汽车的接受度和购买意愿也存在一定程度的不确定性。政策的不稳定性和补贴的减少也可能影响新能源汽车市场的发展。另外,新能源汽车的安全性和可靠性也是发展过程中需要解决的问题。

孙世刚院士强调,未来交通体系将是多元化的,包括燃料电池汽车、混合动力汽车以及其他新能源技术,都将在其中扮演重要角色,而我们国家的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,科技部“十四五”重点研发计划专项,国家自然科学基金委去年实施了重大研究计划,包括超越传统的电池体系,包含今年刚启动的一个重大项目,叫高性能全固态钠电池关键材料。我们在固态电池发展里面最核心的,一个是固态电池本身怎么样提升它的离子电导率、离子迁移数,怎么扩展它的电化学窗口,形成良好的固固界面,界面的兼容性和稳定性这两块解决是我们的一个核心。

再看我国交通动力发展情况:

——动力锂电池呈现快速发展,但仍存在诸多痛点待解决

锂离子电池是当前动力电池的研发重点,具有能量损失小、转换效率高、加速快等显著优势。高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示,2021年我国动力电池市场供需规模较2019年大幅提升,2021年我国动力锂电池装机量为154.5 GWh,同比增长142.9%;出货量为220 GWh,同比增长175%。

电气化是双碳愿景下交通动力的主要发展方向,电动汽车和混合动力汽车比内燃机汽车排放的废气更少,若电力来自可再生能源,电动汽车便是交通领域实现碳中和目标的重要途径。然而,锂电池作为交通动力存在续航短的劣势。其次,充能耗时较长也是动力锂电池的一项短板。此外,安全隐患使得消费者望而却步。

图表1:2016-2021年中国动力锂电池出货量与装机量分析(单位:GWh)

——氢燃料电池技术难度大,与锂电池互补为最佳发展方向

氢燃料电池在动力锂电池存在的续航短、充能耗时长、安全隐患等问题上均具有显著优势,而且氢燃料电池的回收不会对环境造成污染,因此,被认为是未来交通动力低碳化的一大发展方向。然而,氢燃料电池的商业化应用面临着技术难度大、催化剂成本高昂等问题。

氢燃料电池汽车是氢能在交通领域落地的重要载体。从目前的销量情况来看,截至2021年底,全国氢燃料电池汽车累计销量仅有9246辆。可见,氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步,市场仍不成熟,处于幼稚期。据工信部于2021年初发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》预计,2025年我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右。

图表2:2016-2021年中国氢燃料电池汽车销量(单位:辆)

与燃油相比,氢燃料电池具有零碳排放、转化效率高等比较优势;与锂离子电池相比,氢燃料电池具有续航里程长、充能耗时短、安全隐患可控等比较优势。这些比较优势决定了氢燃料电池在长距离、连续工作时间长、载重大等应用场景的适用性较高。而针对加氢站建设成本高的问题,氢燃料电池发展可从应用场景清晰、行驶路线固定的专用车入手(例如物流车、环卫车等),利于加氢站的布置和建设。

图表4:2021年中国氢燃料电池汽车销量类型(单位:辆)

——燃油份额将逐步减少,但在短时间内难以被完全取代

“双碳”愿景下,国家陆续出台了一系列“降碳减排”相关目标规划,对新能源汽车在新增交通工具中的比例做出了明确的规划,未来燃油作为交通动力的份额必然呈现下降趋势。

图表6:交通领域“碳达峰、碳中和”政策规划目标

——传统汽车厂商仍然在内燃机技术研发上持续发力

与此同时,内燃机技术也在不断地朝着高效化、低碳化方向进步,发动机热效率提升是燃油车减少碳排放的主要路径。目前,全世界主流发动机的热效率在30%-38%的范围内,少数发动机的量产热效率突破了40%。比亚迪推出的骁云-插混专用1.5L高效发动机的热效率达到了43.04%,超越丰田、本田、马自达成为当前全球热效率最高的量产汽油发动机。热效率提升助力燃油车节能减排,未来随着内燃机技术的进一步发展,燃油动力与新能源的环保效益差距有望缩小。相较而言发展更为成熟和稳定的内燃机技术,或许仍会更受商业应用的青睐。

图表10:全球领先传统汽车厂商发动机量产热效率情况

基于以上分析,前瞻碳中和战略研究院认为,燃油动力基于其长久以来积淀的稳定需求及部分性能的不可替代性,短时间内不会被新能源动力完全取代。锂离子电池和氢燃料电池在各自的比较优势领域发展,可形成良性互补。未来几十年,交通动力市场或将由燃油、锂离子电池、氢燃料电池“三足鼎立”。

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