新能源汽车补贴新政猜想:能耗门槛将绊倒谁?

电池中国 中字

新能源汽车补贴新政猜想:能耗门槛将绊倒谁?

书接上回!电池中国网曾就网传2018新能源汽车补贴新政多个版本进行了细致整理,并针对“能量密度”和“纯电动乘用车补贴”网传补贴新政进行了深入分析。本文将继续对2018年网传新版本新能源汽车补贴政策进行预测解析。

细节三:分类补贴 新能源客车、专用车为何区别对待?

中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部在《2017年中国新能源汽车动力电池发展现状及未来趋势展望》报告中,对2016年新能源客车和新能源专用车产量数据做了细致分析,2016年年底,新能源汽车补贴政策的调整对新能源客车和专用车的市场影响较大。见下图:

新能源汽车补贴新政猜想:能耗门槛将绊倒谁?

新能源汽车补贴新政猜想:能耗门槛将绊倒谁?

(数据来源:中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部)

通过数据对比我们不难发现,受2016年新能源汽车补贴退坡的影响,2017年1-5月新能源客车产量较低,从6月份开始有所回升,产量基本与去年持平。值得注意的是,2016年年底出现一轮车企抢装抢配潮,而从目前新能源客车企业的态度和电池企业的库存状况来看,2017年年底也有可能将出现新能源客车企业集中放量的情况。而新能源专用车市场,特别是新能源物流车和运输车市场在今年有较大发展,预计表现第四季度市场趋势和新能源客车相同,在此就不做过多分析。

尽管目前网传的新能源汽车补贴政策调整版本较多,但总体看来新能源客车和专用车调整情况不容乐观。网传国家对新能源客车和专业车的补贴退坡幅度将在20%—40%之间,有客车企业认为财政补贴退坡幅度会在20%左右,但电池中国网认为退坡的幅度将超过企业想象,部分车型退坡比例应该接近40%,甚至超过40%。

中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部主任周波认为,新能源客车和专用车市场不同于新能源乘用车市场,有较强的封闭性,市场需求较为稳定,客户采购计划明确,国外客车企业很难打入中国市场。在这样的市场前提下,国家有可能会对新能源客车的补贴进行较大幅度的退坡,重点扶持对外竞争压力较大的新能源乘用车。而大幅度的补贴退坡有利于车企尽快摆脱对补贴的依赖,有利于形成良好的市场生态。

电池中国网分析认为,虽然新能源客车补贴退坡比例可能达到40%,但对于国内一线企业而言,补贴退坡幅度尚在可接受范围之内。据宇通客车披露,目前该公司大型客车的价格约为70万元(补贴后),传统燃油大客车价格在50万元左右,这样的价格基本上可以保证宇通纯电动客车和燃油客车之间的竞争力。宇通客车今年电芯采购价格要高于业内平均采购价格400元,通过其它成本把控依然可以实现单车成本行业内最低。网传的2018年补贴新政退坡40%,即2017年国补和地补最高补贴45万元,而2018年单车最高国补加地补为27万元,补贴差额为18万元。如果按照单车带电量300度电计算,则宇通有12万元的降成本空间,而在电芯价格下降的前提下,企业的成本把控基本可以维持产品“油电”竞争的平衡。另一方面,国内新能源客车出口量巨大,海外市场已经成为我国新能源客车企业新的经济增长点,据媒体报道,欧洲传统客车价格约为150万元人民币,而比亚迪k9的价格也只不过180万元人民币,国产新能源客车在海外竞争力较强,将极大降低车企对新能源汽车补贴的依赖。此外,值得注意的一点是国内一些客车企业,如银隆新能源采取了新型商业模式(网传快充客车补贴退坡幅度也将超过30%),在这种商业运作下,生产成本早已不再单纯由车企负担,补贴调整的影响也会相对减弱。

目前国内的纯电动客车(非快充)依然以磷酸铁锂动力电池的技术路线为主,锰酸锂电池则大量装配在混合动力新能源客车上,快充电池依然以钛酸锂为主。据动力电池应用分会研究部统计的新能源汽车2017年1-10月动力电池装机量数据分析,受2016年补贴政策调整影响,2017年1-5月份新能源客车市场表现低迷,动力电池装机量较低。2018年补贴政策调整也将会有类似的生产“真空期”出现,对于主要生产磷酸铁锂电池的企业而言可能在销量上会受到较大的影响,待企业渡过产能真空期后会迎来较大幅度的销量释放。

新能源汽车补贴新政猜想:能耗门槛将绊倒谁?

(数据来源:中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部)

细节四:能耗门槛成补贴参数 政策导向何方

新能源汽车补贴新政猜想:能耗门槛将绊倒谁?

(数据来源于网络)

电池中国网发现,网传的国家财政部审议稿中还把百公里电耗和单位载质量能量消耗量(Ekg)作为补贴参数,在车辆能耗方面对新能源汽车进行细致的能耗划分。

据网传版本描述,在纯电动乘用车方面百公里能耗必须优于2017年现行政策的10%,才能获得补贴资格,并在优于10%—15%、15%—35%和>35%三个区间设立调整档次,分别给予0.5、1和1.1倍的补贴。而在纯电动客车方面则设立0.2—0.21Wh/km·kg、0.15—0.2Wh/km·kg和<0.15Wh/km·kg三个Ekg值指标区间,分别给予0.5、1和1.1倍的补贴。纯电动货车、运输类专用车Ekg要求不高于0.35Wh/km·kg,0.35—0.4Wh/km·kg(含)的按0.2倍,优于0.35Wh/km·kg按1倍进行补贴。

电池中国网认为补贴标准设立能耗门槛是符合当前新能源汽车发展趋势的。首先我国大力发展新能源汽车的初衷是节能减排,添加相关能耗指标有利于新能源汽车的绿色发展。众所周知,特斯拉被新加坡政府罚款的主要原因是车辆本身能耗过大。中国工程院院士杨裕生也曾经尖锐地指出:“双积分”管理办法中“唯里程论”的做法严重背离了节能减排、低碳环保的发展目标。从前文分析我们可以看出,2018年补贴政策将会依然向长续航里程车型倾斜,补贴政策在能耗上进行严格限制,有利于车企提高车辆节能水平,走轻量化和低碳化的绿色发展道路。

武汉大学教授艾新平认为,2020年电池系统能量密度达到200Wh/kg、单体能量密度达到300Wh/kg以上,则车辆续驶里程为300km较为正常。但是如果基于200Wh/kg电池包,将车辆续驶里程设计为500km,那么能耗会增加17%左右,整车电池成本也会成倍增加。电池中国网认为,通过增加相应的能耗门槛,有利于车企合理设计车辆的续驶里程,避免为追求补贴,出现本末倒置情况。

综上所述,电池中国网认为百公里能耗和单位载质量能量消耗量指标,将成为摆在车企和电池企业面前的一道急需跨越的门槛。就目前技术层面来讲,在车辆整体带电量不变的情况下,降低车辆整备质量和提高车辆电控水平将是降低车辆能耗的两个重要途径。

降低车体整备质量,也可以理解为电动汽车的轻量化。也就是在保证电动汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少能耗,降低排放。在传统燃油车方面,如果车辆整备质量降低一半,汽车的燃油消耗也将降低一半,对电动汽车而言,通过实施轻量化降低百公里能耗同样适用。

目前汽车轻量化主要是在汽车制造中使用轻量材料,如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维和碳纤维等,也可以通过结构设计优化,局部加强设计等方式减少车体整备质量。当然车企也可以通过去除备胎等简单手段降低车辆整备质量。由于车企最终采取的方案不同,车辆轻量化的成本也不相同,在此不便进行估计。

另一方面能耗门槛对车企、电池企业、电机企业,甚至是电控企业的产业融合提出了更严格的要求。单位能耗的下降是需要产业链企业协同才能解决的问题。比如更高效的电机可以有效地降低单位能耗、更先进的BMS可以让电池使用更稳定、更轻的PACK材料可以有效降低电池包的质量。总而言之,降低能耗将是一个综合性的问题,在当前生产能力和企业成本的限制下,各方协调发展才能解决汽车的单位能耗问题。

而对于电池企业而言,能耗门槛的提出变向提高了车企的采购要求。一方面单位能耗的设置对动力电池产品的一致性、循环性提出了更高的要求。一致性较高、循环性优良的电池产品成组后更便于系统管理,更有利于车企能耗的调节把控。如果电池产品一致性较差,BMS就将处于被动均衡状态,不利于电池组系统正常使用,从而导致能耗的上升。另一方面,在能耗指标的要求下,车企会控制车体重量,为了追求更高的续航里程,车企可能会选择单体质量低、比能量高的电芯产品。

前文我们曾提到了纯电动乘用车补贴政策在续航里程方面的调整。低续航里程的乘用车将成为调整重点,特别用10万元以下的微小型车进行举例。但严格来说,微小型车续航里程并不一定短。一些微型车通过搭载高能量密度的软包电池,续航里程可以达到250km左右,远远超过微小型车150—180km的平均水平。如果微小型车续航达到250km,那么其退坡的幅度将在20%左右。而能耗门槛的提出可以有效地杜绝一部分为拿补贴而生的“长跑小怪兽”的出现。

而对于单位载质量能量消耗量Ekg,简单来讲,就是车辆载重1kg行驶1km所消耗的能量,主要用于衡量新能源客车、物流车和运输车的有效电能的利用效率。

Ekg的计算公式:

Ekg=E/M

其中:

E表示电能消耗率,是根据电动汽车GB/T18386《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》试验中消耗的电能除以行驶里程所得的值(单位:Wh/km);

M表示附加质量,车辆基本参数。GB/T 18386检测试验中的所需附加质量,单位kg,具体计算如下:

1、最大允许装载质量小于或等于180kg,附加质量=最大允许装载质量;

2、最大允许装载质量大于180kg,但小于360kg,附加质量=180kg;

3、最大允许装载质量大于或等于360kg,附加质量=1/2最大允许装载质量。

注:按GB/T 3730.2《道路车辆 质量 词汇和代码》中定义:最大允许装载质量=最大允许总质量-整车整备质量(单位:kg)。

试验方法是,附加1/2最大允许装载质量,采用40km/h等速法试验检测。

现行补贴政策新能源客车的Ekg值要求不高于0.24Wh/km·kg,纯电动货车、运输类专用车的Ekg值要求不高于0.5Wh/km·kg。而网络流传的财政部审议稿上,最高Ekg要求分别为0.15Wh/km·kg和0.35Wh/km·kg。在不考虑外来环境因素的情况下,Ekg值主要是由车辆的电能消耗率(E)和附加质量(M)决定的。简单分析,E越小,M越大,则Ekg值越小,反之则Ekg值越大。也就是说,极大的降低车辆的电能消耗和提高车辆附加质量,可以有效降低Ekg值。

而在实际中可以通过以下措施有效提高车辆的Ekg值:

(1)电机的结构、性能与参数对能耗和续驶里程的影响至关重要。电机的效率对能耗和续驶里程的影响最大。提高车辆电机效率,同步提升车辆电控水平有助于降低车辆Ekg。

(2)当电动客车配装的电池总量一定时,电池参数中电池的比能量对能耗和续驶里程影响最大,选择安全、可靠、比能量高的车载储能装置,对提高一次充电的续驶里程,降低整备质量和能耗的影响都有重要意义。选择比能量高的电池有助于降低车辆Ekg。

(3)降低轮胎的滚动阻力系数,选用低阻力轮胎有一定成效。

(4)对车身进行流线型优化设计和改进,以减小迎风面积、降低迎风阻力系数。

(5)尽量降低整车整备质量,通过车身结构优化设计和各总成的轻量化匹配,以提高客车的有效载荷和整备质量利用系数,即车体轻量化,优化车体承载设计。

以解放牌(CA6100URBEV24)纯电动城市客车为例,其带电量为216.26kWh,续驶里程为320km,其最大质量为17000kg,整备质量为11000kg和11250kg(这里为实现附加质量的最大值,我们取前者)。我们假设车辆在实验条件下依然可以达到标称的续驶里程,

则E=216.26/320≈0.676kWh/km=676Wh/km,

M=(17000-11000)/2=3000kg,

则Ekg=E/M≈0.23Wh/km·kg

略低于2017年现行的国家补贴政策0.24Wh/km·kg的标准,属于合格产品。但要实现网传2018年补贴Ekg最高系数的补贴技术要求,还要做出一番调整,通过计算我们来预估一下车企的调整难度。

首先我们假设在E(电能消耗率)不变的情况下,则M=E/Ekg(Ekg取网传最小值),

则M=676/0.15≈4507kg,

整备质量为X,则X=17000-2M=7986kg,

E(电能消耗率)不变的情况下则整备质量至少要下降3014kg,才能实现网传0.15Wh/km·kg的要求。X约相当于降低了当前整备质量的四分之一。很显然,这种调整是不太现实的。

如果我们降低当前整备质量的八分之一,也就是1375kg时,可以认为将是一个相对可行的方案,

则M=[17000-(11000-1375)]/2=3687.5kg

按照Ekg=0.15Wh/km·kg计算,

则E=0.55kWh/km

这样理想的来看,上述推论将是一个比较可行的方案。当然这个是在比较理想和比较极限的状态下计算出的,并不具备实际参考价值。但我们大致可以分析出新能源客车的Ekg值要想小于0.15Wh/km·kg的调整极限,则车辆的整备质量至少要降低1t左右,每公里电耗至少要降低0.1kWh。但在整备质量的变动下,车辆的电能消耗率也将有所变动。这是一个较为复杂的数学模型,由于缺乏相关实验数据,在此就不做细致推导了。

尽管我们的推导不具备实际参考价值,但我们也不难看出新能源客车企业很难通过简单的调整来适应网传的2018年的补贴新政。而如果网传属实,在能量密度和能耗双标准的调控下,车企2017年公告车型将面临大规模调整。小到微小型车型更换电芯、减少车辆配置,大到大型客车重新设计车体结构、更换车体材料,车企将进入漫长的调整期。加之漫长的公告审核期,车企将付出巨大的时间成本,对于一些产品单一、或者是主打新能源汽车的企业,无疑将会陷入非常尴尬的局面。

作者:杨硕

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