第1章_新能源汽车概述.pptx

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1、图 新能源汽车的分类国 家 节 能 与 新 能 源 汽 车 产 业 发 展 规 划 (20122020年)中给新能源汽车下的定义:新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。新能源汽车包括混合动力电动汽车(HEV)、纯 电 动 汽 车 (EV)、燃 料 电 池 电 动 汽 车 (FCEV)、燃气汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类产品。新能源汽车的分类如图所示。定义1国外新能源汽车发展概况新能源汽车受到各国政府的高度重视,欧洲一些国家和美国先后出台了一系列法律、法规和政策文件,加强对电动汽车关键技术研发和组建产业链的支持,各国推广的模式基本上都是 政府介入、

2、多部门联动。21.1 美国美国拥有着广泛的市场基础以及先进的汽车生产技术,在经济危机大力冲击了传统汽车工 业的背景下,美国政府开始将新能源汽车作为国家资源发展战略,并以石油安全为第一目标。早在 20 世纪 90 年代中期,美国政府就制定了新一代汽车合作伙伴(PNGV)计划,致力于研 究以电力为动能的纯电动汽车。2002 年,美国政府提出了自由汽车(Freedom Car)计划,开展燃料电池汽车的研发。随后,美国政府将推动新能源汽车发展作为了政府能源政策的重要组成部分。美国参议院 于 2009 年 2 月 10 日通过了 2009 年美国复苏与再投资计划,并于同年 4 月宣布购买 1.76万辆通

3、用(GM)、福特(Ford)和克莱斯勒(Chrysler)制造的包括新能源汽车在内的节能车 辆;同时,加大对国内汽车制造商研制、生产电动汽车的贷款资助,福特、日产北美公司和特 斯拉公司于 2009 年 6 月获得了 80 亿美元的贷款;同年 8 月,美国政府宣布将向车用蓄电池、电动驱动装置等 48 个项目提供总额 24 亿美元的补助金,加快电动汽车等新能源汽车的技术研 发,提高国际竞争力。此外,美国政府还投入 4 亿美元支持充电桩等基础设施的建设。2009 年,由美国能源、电网、运输、汽车、通信等领域的十多家企业巨头共同发起并宣布 成立美国电动汽车联盟,主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电

4、动汽车计划,最终改变美 国经济、环境和对石化能源严重依赖的现状,实现美国电动汽车运输的革命性变化。其发展目标 和行动计划的主要内容有:到 2040 年美国将拥有 2.5 亿辆电动汽车,其中 3/4 的轻型车为电动 汽车,届时美国轻型车耗油量将减少 75%,使美国基本上摆脱进口石油依赖;争取到 2020 年,全美拥有电动汽车 1400 万辆,近 1/4 的轻型汽车为纯电动汽车或插电式电动汽车;呼吁联邦 政府拨款 1300 亿美元,资助电动汽车动力蓄电池的开发、生产和传统汽车厂商的转型;呼吁出 台有吸引力的鼓励民众使用电动汽车和建设电动汽车基础设施的税收激励或财政补助等政策措 施,到 2018 年

5、全美初步形成良好的电动汽车产业系统。2013 年,美国能源部发布 电动汽 车普及蓝图,明确美国未来十年在电 动汽车动力蓄电池、电机等关键技术领 域的研发方向。2016 年,美国政府出台 了“加快普及电动汽车”计划声明,进 一步 推 广 电 动 汽 车 和 充 电 基 础 设 施 建设。2021 年,美国新能源乘用车销量约 为 65.3万辆,新能源汽车市场渗透率 仅4.2%。整体来看,美国新能源汽车市场仍然停留在以政策驱动的阶段,由特斯拉带动市场主旋律。综合考虑特斯拉现有车型的投放量,未来的车型规划及对应市场空间,预计 2025年特斯拉美国工厂产销量将超 100万辆,蓄电池装机96GWh。图 1

6、-2所示为特斯拉纯电动汽车。除特斯拉外,目前在美国地区规划清晰、积极响应的主要是通用汽车公司,其计划在2025 年推出 30 款电动汽车,其中 2/3 在美国,并计划于 2025 年在中国、美国合计销售 100 万 辆电动汽车。l日本是最早开始发展电动汽车的国家之一。在 1965 年日本就启动了电动汽车的研制计划,并正式把电动汽车列入国家项目,并于 1967 年成立了电动汽车协会以促进电动汽车事业的发 展。随着日益严峻的能源形势和减排压力,近年来日本扶植的对象主要集中在纯电动汽车 (EV)、插电式混合动力汽车(PHV)和燃料电池汽车(FCEV)方面。l2006 年 6 月,日本政府制定了 20

7、30 年国家能源战略,提出发展各类新能源等战略构 想,对新能源予以减税、政府财政补贴等政策支持,以期到 2030 年将日本对石油的依赖程度 降低到 40%。l2010 年 4 月,日本经济产业部发布了面向未来的国内机动车产业指导规划新一代汽车战略 2010,目标是到2020 年,在日本销售的新车中,纯电动汽车和混合动力汽车在整体 销量中的占比达到 50%;到 2030 年,占比扩大至 70%,并计划在 2020 年前在全国建成 200 万 个家用普通充电设备、5000 个快速充电站。相较于美国,日本早期更偏向发展燃料电池电动 汽车和混合动力电动汽车。混合动力电动汽车车型最经典的为丰田普锐斯,其

8、共有 4 代车型的 迭代,最为突出的是第 2 代普锐斯,该车型出自丰田 MC 平台,并且沿用了代号 1NZ-FEX 的1.5L 直列四缸自然吸气发动机,而 500V 电动机的最大功率为 50kW (68 马力),最大转矩为 400Nm。1.2日本图 1-3 Mirai 动力及储氢系统布局图燃料电池电动汽车车型最经典的是 Mirai,其共有两代车型的迭代,最为突出的是 Mirai I,这款车是严格意义上第一款商业化应用的燃料电池电动汽车。该车于 2014 年 12 月上 市,JC08 燃油模式测试工况下续驶里程为 650km,单次补氢时间约 3min,百公里加速小于 10s,燃料电池电堆发出的电

9、能需要经过升压变频器升压到 650V,满足电动机的最大输出需 求。其具体参数见表 1-1,结构如图 1-3 所示。表 1-1 Mirai 燃料电池电动汽车与 2008 款 F C V adv 车型对比车型2015Mirai 量产型2008 软 FCV adv燃料电池最大功率/kW114100燃料电池功率密度/(kW/L)3.11.4燃料电池系统体积/L3764燃料电池系统质量/kg56108续驶里程/km500百公里加速时间/s9.69.6最高时速/(km/h)175150加氢时间/min3最大转矩/(N m)335220辅助动力蓄电池功率/kW1.6(镍氢电池)储氢罐参数2 个 70MPa

10、罐体,储氢质量效率为 5.7%2 个罐体,储氢质量效率为 4.7%1.1.3德国 近年来,德国凭借在可再生能源领域的领先技术,全力推动新能源汽车发展。2007 年,德国政府通过了综合能源与气候计划(IECP),电动交通工具成为其主要内容之一,明确提出需制定德国在电动交通工具领域的发展规划。2009 年初,德国政府通过了 500 亿欧元的经济 刺激计划,其中很大一部分资金用于电动汽车研发、汽车充电站网络建设和可再生能源开发。2009 年 8 月,德国经济部、交通事务部、环境自然部和教育部联合制定了国家电动交通 工具发展计划,重点推进动力蓄电池核心技术研发,提升电动汽车在新注册车辆中的比例,推 动

11、电动汽车使用来自可再生能源的电力,计划至 2020 年电动汽车保有量达 100 万辆。该计划 共耗资 5 亿欧元,其中 1.7 亿欧元用于支持研发动力蓄电池,分为 3 个阶段实施:其中 2009 2011 年为市场准备阶段,20112016 年为市场升级阶段,20172020 年为大众市场阶段,最 终目标是使德国成为世界电动交通工具市场的领头羊。为进一步促进电动汽车的使用,德国发布了 电动汽车使用特权法,电动汽车拥有使用 公交车道、免费专属停车位、限制通行区域豁免权等特权。为落实这些特殊规定,电动汽车将 安装特别的车牌以区别其他社会车辆,该法案已于 2015 年生效,有效期将到 2030 年。

12、2016 年 10 月,德国联邦参议院正式通过了 零排量交通解决方案策略,计划从 2030 年开始不再 销售传统燃油汽车。3在降低电动汽车购买成本方面,德国通过了新的电动汽车促销措施及税收优惠政策。财政 部计划提供共计 12 亿欧元的补贴,购买电动汽车的车主将得到 4000 欧元的补贴,购买插电式 混合动力电动汽车的车主将得到 3000 欧元的补贴,补贴费用由政府和汽车制造商分摊。此外,德国还加大了对充电基础设施建设的支持力度。2015 年 5 月,德国政府宣布将强 化充电网 络 建 设,计 划 投 资 约 3 亿 欧元,在全 德 国 范 围 建 造 1.5 万 个 充 电 站。图 1-4 所

13、示为宝马 i3 电动汽车。2018 年,德 国 推 出 高 技 术 战 略2025,提出将继续支持对车用蓄电池 和合作燃料的研究，未来无污染驱动系 统和电动汽车仍然是关键的研发任务。2021 年,欧洲新能源汽车销量增长 了近 70%,达到近 230 万辆,占全球市场份额的 34.7%,其中约一半是插电式混合动力电动汽车。总体来看,新能源汽车占欧洲汽车总销量的 17%。从绝对值来看,2021 年欧洲最大的新能源汽车市场是德国。图 1-4 宝马 i 3电动汽车1.1.4 韩国韩国政府高度重视新能源汽车的开发,在法律保障、税收优惠等多方面进行了扶持。2008 年 9 月,韩国政府发布了 绿色能源产业

14、发展战略,提出将绿色汽车作为推进阶段性增长动 力的重点领域。2009 年 6 月,韩国政府宣布在 5 年内直接投入 1500 亿韩元,并调动民间资金 5500 亿至 7200 亿韩元,用于提高汽车能效的技术研发,使韩国国产汽车的平均能效每年提高5%。2009 年 11 月,韩国政府设定了一个自愿减排目标:到 2020 年,将在 2005 年的基础上减排 4%。2015 年 11 月,韩国产业通商资源部在应对气候变化与新能源产业研讨会上公布了韩国“2030 新能源产业扩散战略”,争取到 2030 年把韩国纯电动车的累计销量增加到 100 万辆,其具体措施包括把一次充电后的续驶里程提高 1.5 倍

15、,到 2030 年全国建成 1400 个基础充电站,建成 80 座用于燃料电池汽车的加氢站,还计划到 2030 年把 3.3 万多辆市区公交车全部电动汽车化。4 2015 年,绿色增长能源过渡法案 要求汽车租赁公司、出租车和运输车辆的运营商所 运营车辆中有 10%为低排放车辆。2018 年,实行 TVS 税(即企业税):碳排放不大于 60g/km 的车辆永久免税,对于碳排放在 60 100g/km 的车辆暂时免税 TVS 费率的第一部分。同年,法国投入 4 亿欧元用于清洁汽车产品的研发和制造;报废高能耗的旧车并给予相应的现金奖 励;在工作场所、超市和住宅区等大幅增加充电站等配套措施,对电动汽车

16、的顺利运动提供保 障。2019 年,对于政府车辆,要求政府机构更新的 50%车辆必须是纯电动汽车(BEV)或插 电式混合动力电动汽车(PHEV),而地方政府在更新或扩充车队时(不少于 20 辆)购买至少 20%的低碳轻型车辆(3.5t 以下),更新当地政府车队时,将清洁车辆的最低目标定为 31%,并将从 2026 年起向上修订。为了鼓励消费者购买新能源汽车,韩国政府还加大补贴力度。从 2004 年开始,对混合动 力车辆进行补贴,每辆车可以获得 2800 万韩元的补贴;2011 年,购买新能源汽车的消费者可 以减免 5%的消费税和 7%的注册税,最高可享受 420 万韩元的优惠;2016 年,电

17、动汽车的购 买者可以获取国家补贴和减税补贴,以及快速充电器的安装费。对于加氢站,每座加氢站分别 给予建设补贴、运营补贴和减免土地租赁费用,其中建设补贴 30 亿韩元,运营补贴为上年运 营的 2/3,土地租赁费用减免 50%;2018 年,韩国政府和地方政府对首尔和蔚山的燃料电池公 交车分别给予 2 亿韩元和 1000 1250万韩 元 的 补 贴。新能源汽车消费者提供补贴,乘 用车补贴额为车价的 25%,最高补贴 金额为 5000 英镑;货运车辆补贴额为 车价 的 20%,上 限 为 8000 英 镑。此 外,英国政府还为新能源汽车制定了 一些税收减免优惠政策,如免除公路 税、燃油税、提高车辆

18、折旧减免优惠额等。一些地方政府对新能源汽车也有特殊优惠政策,如伦敦市政府为新能源汽车免除了进城拥堵费等,并大力推进基础设施建设,完善充电点布设。2014 年,英国 宣布实施“20152020 年电动汽车激励计划”。在之后 5 年中,投入 5 亿英镑用于新能源公交 及出租车、环保汽车的研发制造、充电设施建设等。2015 年,英国投入 3200 万英镑用于充电 基础设施建设。2016 年,英国政府宣布在 20172020 年将投入 8000 万英镑用于充电基础设施 建设。2017 年,英国计划 投资 2300 万英镑来推动加氢站的建设。2018 年,“零排放之路”计 划:蓄电池技术方面投入 2.4

19、6 亿英镑;充电设施投入方面,到 2020 年临街住宅充电设施投资450 万英镑,工作场所充电设备的补贴改为购买和安装费用的 75%;上限由 300 英镑提高到了500 英镑;公共交通方面,对公交和出租车分别投入 4800 万英镑和至少 600 万英镑。2018 年,英国政府要求未来建设的房屋要预留相应的位置和空间用于电动汽车充电设备的安装,具有前性。与美国、日本和德国相比,英国在新能源汽车技术的研发上投入较少。从 2012 年到 2021 年 8 月,英国登记在册的电动汽车约有 60 万辆,其中插电式混合动力电动汽车(PHEVs)约 有 30.5 万辆,纯电动汽车(BEVs)相对少一些,为

20、30 万辆。2020 年是英国电动汽车(包括混动和纯电)注册数量增长最快的一年,有超过 17.5 万辆电动汽车注册,比 2019 年增长了 66%。近几年来,英国新注册电动汽车数量占所有新车的比例有了明显的增长。2015 年,只 有 1.1%的注册新车为电动汽车;2019 年,这一比例增加到了 3.2%。截至 2020 年 12 月底,这一数字已猛增至 10.7%(其中纯电动汽车占 6.6%,持电式混合动力电动汽车占 4.1%)。2021 年,英国电动汽车的销量继续以强劲的势头增长。5运动员在北京奥运会期间乘坐电动客车1我国新能源汽车的发展我国新能源汽车产业起步较晚,始于 21 世纪初。200

21、1 年,新能源汽车研究项目被列入国 家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油汽车为起点,向氢动力汽车目标挺 进的发展战略;“十一五”以来,我国提出了“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能 源汽车的研发和产业化,形成了完整的新能源汽车研发、示范布局。2008 年是我国新能源汽车的“元年”,我国自主研发的新能源汽车在北京奥运会期间批量 示范应用(图 1-6),为实现奥林匹克中心区域交通“零排放”,中心区域周边 地区及奥林匹克交通有限路线交通“低 排放”目标提供了保障,充分体现了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的 理念,也为参与新能源汽车研发的国内 企业提供了一次面向世界的展示机会

22、。北京奥运会后,科学技术部、财政 部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部于 2009 年 1 月共同启动了十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程(简称“十城千辆”工程),主要内容是通过提供财政补贴的方式,用 3 年左右的时间,每年发展 10 个城市,每个城市推出 1000 辆。新能源汽车,在公交、出租、公务、市政、邮政等领域开展示范运行,目标是使全国新能源汽 车的运营规模到 2012 年占到汽车市场份额的 10%。与此同时,财政部和科技部联合发布的节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法 (财建 2009 6 号),明确纳入节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录 中的车型将按

23、一定标准享受财政补贴,其在商用车市场上的增长潜力已开始激发释放,市场产品趋于多样化。“十城千辆”工程首批确定的试点城市有 13 个,分别是北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌;第二批确定的城市有 7 个,分别是天 津、海口、郑州、厦门、苏州、唐山、广州;第三批确定的试点城市有成都、沈阳、南通、襄 樊和呼和浩特。到 2010 年,共有 25 个城市参加了“十城千辆”工程示范运行试点。“十城千 辆”工程的启动实施,为新能源汽车发展积累了大量的运行数据和经验,并推动我国新能源 汽车整车和产业链初具规模。2010 年 5 月,财政部、科学技术部、工业和信息化部、

24、国家发展和改革委员会共同印发 了 关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知 (财建 2010 230 号),在全国范围内 开展私人购买新能源汽车补贴试点工作。62014 年 8 月 1 日,财政部、国家税务总局、工业和信息化部发布 关于免征新能源汽车 车辆购置税的公告,明确对购置的新能源汽车免征车辆购置税。2015 年 4 月,财政部、工业和信息化部、国家发展和改革委员会联合发布 关于 20162020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知,进一步明确了不同新能源汽车的具体补贴 标准。7 2012 年 6 月,国务院印发了 节能与新能源汽车产业发展规划(20122020 年),规划指出:加快

25、培育和发展节能汽车与新能源汽车,既是有效缓解能源和环境压力,推动汽车产业 可持续发展的紧迫任务,也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的 战略举措。规划提出以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向,到 2015 年,纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车累计产销量力争达到 50 万辆;到 2020 年,纯电动 汽车和插电式混合动力电动汽车生产能力达 200 万辆、累计产销量超过 500 万辆,燃料电池汽 车、车用氢能源产业与国际同步发展。2013 年 9 月,财政部、科学技术部、工业和信息化部、国家发展和改革委员会共同印发 了 关于继续开展新能源汽车推广应用工作的

26、通知 (财建 2013 551 号),提出加快新能 源汽车产业发展,20132015 年继续开展新能源汽车推广应用工作,特大型城市或重点区域 新能源汽车累计推广量不低于 10000 辆,其他城市或区域累计推广量不低于 5000 辆。图 1-7 所示为电动出租车、电动公交车。图 1-8 所示为电动乘用车。表 1-22014 2019 年国内新能源汽车产销量统计表年份2014 年2015 年2016 年2017 年2018 年2019 年产量/万辆7.8534.0551.779.4127124.2销量/万辆7.4833.1150.777.7125.6120.62015 年 9 月的两次国务院常务会

27、议提出要完善新能源汽车扶持政策,支持动力蓄电池、燃料电池汽车等的研发,开展智能网联汽车示范试点,强调新能源汽车实行不限行、不限购政策;在基础设施方面,明确要求新建住宅停车位建设或预留安装充电设施的比例应达到 100%,大型公共建筑物、公共停车场不低于 10%。在政策叠加效应下,我国新能源汽车进入快速发展轨道。表 1-2 为 2014 2019 年国内新能 源汽车产销量统计表。从表中可以看出,从 2014 年开始,我国新能源汽车的产销量均在逐年 增加,2018 年首次突破 100 万辆,但受到国家对新能源汽车补贴标准下滑的影响,2019 年有 小幅度的下滑。为了维持新能源汽车的高速发展势头,国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部 以及科技部联合发布了 关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知(财建 2020 86 号),文件中明确新能源汽车推广应用补贴政策实施期限延长至 2022 年底,同时平缓补贴 退坡力度和节奏。