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德國新能源發展及其國際合作

發布時間:2011/7/1 點擊:217
導讀:
詳細介紹
  摘要:從政策環境上看,歐盟擬定全歐電動車發展路線圖,并依托公私伙伴綠色轎車行動等框架開展促進行動。德政府已擬定《德國聯邦政府國家電動車發展規劃》,并依托多個政府資助框架促進電動車研發,產業界則配套投入更多資金;德國家發展規劃擬定德成為電動車領導市場的路徑。德主要領先企業都已在電動車研發方面開展國際合作,并取得研發成果。未來新能源汽車業發展能為中國汽車業、中外合作提供機遇,中德電動車合作,在電池技術、汽車研發和商業化、可再生能源融入電網、配套電子電信技術、技術標準和管理框架等方面,富有潛力。

 

一、歐盟擬定電動車發展路線圖

()出臺背景2009626,歐盟委員會在布魯塞爾舉行電動車專家工作小組會議,與會人員包括來自歐委會、成員國政府部門的資深專家和部門負責人;來自多個歐盟技術平臺(ETPs)的產業界人士。這些技術平臺包括:歐盟道路交通研究咨詢委員會(ERTRAC)、歐盟智能系統一體化聯盟(EPoSS)和歐盟智能電網(Smart Grids)等。會議主要議題是:歐盟成員國政府和歐委會之間在電動車開發方面的信息交流問題。會議共同討論了由ERTRACEPoSS和歐盟智能電網聯合草編的《歐盟道路交通電動化路線圖》。

()路線圖基本框架。歐盟于20091030正式公告《歐盟交通道路電動化路線圖》(3.5)。路線圖首先規定歐盟電動車發展3大“里程碑(時點)”,規定在每一時段上擬實現目標;再規定6大技術領域的分階段細化目標;最后,按照技術領域分類,設定各具體事項完成時間表。

1.基本階段及其總體目標(1)第一里程碑,預定在2012年前為引入階段,對現有汽車進行調整和改裝。(2)第二里程碑,20122016年為過渡階段,第二代電動車問世。(3)第三里程碑,預定在20162020年,為大規模生產階段。到2020年,全歐范圍混合動力汽車和電動車將得到全面使用。作為最關鍵部件,電池使用壽命和電量密度(待機時間)將是現在的3倍,而制造成本將是現在的30%。電動車形成市場競爭力,不需政府補貼就能贏得消費者。電網和充電設施能為消費者提供自動、便捷、高效的充電服務。10年左右的發展,整個歐盟將實現總計有500萬左右電動和混合動力車上路的發展目標

2.六大技術領域的細分目標。據歐盟工作小組辨識,電能儲存系統、車輛驅動技術、系統一體化、電網一體化、交通系統、安全為電動車發展六大關鍵技術領域。表1所示的是六大技術領域分階段細化目標。

3.具體技術領域下工作事項細化目標。六大技術領域,又可進一步細分為具體工作事項。歐盟路線圖為每一工作事項的啟動和完成都厘定時間表。如在“電能儲存系統”下第7工作事項為“研究后鋰電池技術”,路線圖規定該項工作2012年啟動,2018年完成研發,2020年實現生產和銷售(因以下將詳示德國電動車發展路徑,歐盟細化工作事項計劃時間表從略)

1:歐盟電動車發展六大技術領域細化目標

技術領域

里程碑12012

里程碑22016

里程碑3

20182020

電能儲存系統

全面理解和正確管理安全、性能和壽命等方面的參數

制造安全、廉價電能儲存系統,延長電池壽命和電量密度

電池使用壽命和電量密度是20093倍,制造成本降至2030%

車輛驅動技術

開發出有效使用和再使用電能的車輛驅動部件

提升電力發動機的材料、性能,制造出燃油增程引擎

實現無限程電動系統工作,溫室氣體排放迅速降低

系統一體化

形成安全、耐用、節能的電機和電池互動工作方案

基于軟件硬件設計,優化電動架構的能源流控制

一體化系統全面改善和創新

電網一體化

電網開始適應電動車和電網運行需要調整

充電速度提高。

迅速、便捷和智能化雙向充電。

交通系統

為促進電動車使用,調整公路設施和通信工具。

電動車和其他運輸方式實現全面一體化

基于積極安全系統和汽車至路邊(car-to-x)通信實現自動駕駛。

安全

推出(經測試和查驗)同程度符合類傳統車()安全標準的電動車

實施與電動車大規模使用及與道路交通關聯的所有特定安全問題解決方案

面向電動車最大程度開發利用積極安全措施

()歐盟層面其他促進措施。除發布路線圖開展指導之外,在歐盟層面,還開展以下重要工作。

1.(200811月啟動的)歐盟經濟復蘇計劃(EERP)框架下,歐委會發起公私伙伴綠色轎車行動(Public Private Partnership Green Cars Initiatives),預計歐委會、各成員國政府、產業界將為這一行動撥付資金總額10億歐元。20102013年,歐委會將繼續使用已建成框架工具,面向綠色轎車行動,執行歐盟第7期研發框架項目。2010年,歐委會通過相關指令,開展“歐盟綠色轎車行動--2010年機會”活動,歐委會和歐洲投資銀行一道推進相關工作項目。

2. 歐盟成員國通過歐盟研究區域聯絡網(ERA-NET)框架,可開展電動車的聯合研發和信息溝通;法國、意大利、比利時、丹麥、荷蘭、瑞典等國,還可在國際能源組織“混動和電動車”協議框架下,開展電動車研發信息交流。

 

    二、德國政府促進電動車發展的規劃和行動

()總體規劃。德聯邦政府于20098月發布《德國聯邦政府國家電動車發展規劃》,其目標是:2020年,德國所擁有已上路電動和插電混合動力車(PHEV)100萬輛。在規劃第一實施期(20092011),研發資金總額4億歐元,作為2009年春季啟動的德經濟刺激計劃組成部分而發起,研發范圍包括電能儲存系統、機車技術、汽車電網互動及其示范,現場運作測試。在規劃第二(20122016)、第三 (20172020)實施期,除進行研發外,還將開展市場啟動和商務開發等方面的工作。

()德國聯邦政府已開展主要促進行動回顧

1.面向電動車研發的主要政府資助框架。德聯邦政府“第5期能源創新和新能源技術研究項目”是由聯邦經濟部領導的“能源和氣候項目”的組成部分。從側面支持了電動運輸研發行動。聯邦政府第3期“汽車和運輸技術交通研究項目”(3rd TRPMTT),政府高技術戰略(High-Tech Strategy),與民間研究活動(見下文)一道,集聚了研究力量,帶來了協同效應;聯邦交通部(BMVBS)組織實施的“國家氫燃料電池技術創新項目”,致力于以氫燃料電池為支撐,開發替代性機車驅動方式。

2.各技術領域政府研發資助及配套產業界行動。

(1)電能儲存。產業界承諾要在此領域投入多于政府資助的資金。在政府高技術戰略下,聯邦教研部(BMBF)發起鋰電池聯盟(Lithium-ion Battery AllianceLIB 2015)。該聯盟開展的研發始于2008年末。聯邦政府曾為該聯盟行動撥付6000萬歐元預算資金;產業界則再投入3.6億歐元。LIB 2015聯盟主要行動目標是持續推進鋰電池研發。在該聯盟行動下開展的若干聯合研究項目值得一提:LISA,投入資金170萬歐元;REALIBATT,投入資金210萬歐元;LIHEBE,投入資金220萬歐元。

在能源儲存元器件開發方面,經濟部組織的專家工作小組于200710月形成工作成果,由此聯邦經濟部得以在2008年發布汽車和普通蓄電池概念。與能源儲存元器件技術關聯的多個研究項目,既要在技術上實現集聚能源、提升能量容量和周期穩定性,也要基于新手段(如基于超導材料)探索新儲存方式。20092012年,由經濟部負責實施“蓄電池項目計劃”,聯邦政府將為此提供3500萬美元,促進電池創新開發。

(2)車輛驅動技術。由聯邦經濟部領導實施第3期“關于汽車和運輸技術的交通研究項目”(3rd Transport Research Program on Mobility and Transport Technologies),所設定目標包括對驅車技術研究開展資助,特別重視形成能降低能耗、減少道路交通污染的新機車概念和技術。

隨著2005年“關于替代動力/混合動力概念的意見書”發布,聯邦經濟部對驅動技術的資助集中于開發混動車。當前研究的目標是提升混動車關鍵部件,新工作模塊的應用開發和一體化。開發目標是整個系統的標準化和模式化。為此,德聯邦經濟部提供3000萬歐元資金,資助研究機構和工業企業開展研究,包括35個合作方正聯合開展10個研究項目,其中所做工作還包括要尋求解決方案,實現燃油消耗減少30%的目標。

在聯邦教研部 “ICT 2020 I創新研究項目”框架下,政府還對“汽車電子創新聯盟”(EENOVA)開展支持。該聯盟關鍵行動之一也包括汽車能源管理。聯邦教研部總計將在未來若干年間為EENOVA提供1億歐元資金;而產業界則承諾在這一研究領域5億歐元的資金。其他對汽車電子學研究的資助,則通過資助公告的途徑開展,如對“能源效率提升電力電子學(PEEEE)”開展資助。

(3)系統和電網一體化。聯邦經濟部和環境部2008年末聯合發起E-Energy項目,推進采用信息通訊(ICT)技術控制和優化供電系統。其目標是在6個試點地區,形成數字化網路和技術系統、供電市場關系的新調度方案,并開展廣泛試驗。這將提供解決方案,使所有電力生產、電網、儲存和消費更加智能化,并推進可再生能源一體化。經濟部和環境部已為E-Energy項目提供總計6000萬歐元資金,以支持直至2012年的研究;加上企業界資金,E-Energy總計可籌集資金總額為1.4億歐元。

先進電網一體化,不僅能做到電網向汽車供電,而且也能實現汽車向電網回充電量;這是聯邦經濟部20084月所成立工作組擬解決的問題。在工作組框架下,來自汽車制造和能源供應行業的代表與元器件制造商和科學家,探討了全面電動化的必要步驟,并強烈建議經濟部啟動新的研究項目,首選課題方向為“未來電網”,并將其納入德聯邦政府“能源研究計劃”。

基于《可再生能源優先法》促進可再生能源發展。可再生能源供電比率已提高至15%,到2020年要再提高至30%。通過電傳輸車中間儲存,可再生能源發電量要在用電高峰時註入到電網之中,并滿足負荷需要。關于如何提升可資利用的可再生能源總量,聯邦環境部正開展相關項目。

3.市場開發。德聯邦政府已開始通過具體多個行動啟動市場準備。在聯邦環境部氣候保護行動框架下,由政府提供1500萬歐元資金,開展持續4年的現場測試工作,用于解決各種實際問題。其中,可再生電能的中間儲存和使用是重點問題之一。

()即將開展和得到提議的促進措施。在第二套經濟刺激方案框架下,德聯邦政府已主要面向電動車促進增加5億歐元撥款。該方案提出的汽車扶持重點包括研發、市場準備等,并對試點地區事項給予特別關註。第二套經濟刺激方案的措施在20102011年間生效。此外,政府和產業界還提出一系列要在未來幾年開展的項目和措施,包括:(1)建立一個電動車系統研究的人才網絡,目的在于將弗朗霍夫學會所有電動車專業人士聯系起來,充分發揮作用;(2)在大學和非學術研究機構,著眼解決電動電池技術問題,確定電化學領域研究重點,形成培養年輕科學家的課程體系;(3)在能源研究方面,啟動新資助行動,資助電動汽車配套電力行業關鍵技術,重點是電力儲存單元、未來供電網,電網一體化和燃料電池概念;(4)開發鋰電池和電池系統,形成富有競爭力的自動流水線技術和鋰電池生產線;(5)交通領域研究,實施正提出的項目建議(如元件和系統,電力機車優化,發電增程、使用廢棄物加熱發電,各方面標準化等),場地測試的科學技術準備和監控;(6)擴充E-Energy項目,主要著眼于在電動和電網中滲透ICT技術;(7)電動轎車場地試驗,研究領域包括替代充電方式,可再生能源電網一體化的進一步發展,升級版推動系統的測試與接受;(8)電動商用車場地試驗,包括面向可再生能源在商用交通領域應用開發電網一體化方式、日常機車測試、保證能源要求和客戶接受;(9)公共交通領域電動車工作計劃,在所選試點地區開展重點事項;(10)建立電池測試中心;(11)鋰電池回收試驗廠的研究開發;(12)(通過復興信貸銀行支持)實現開展地方生態客運的混合動力公共汽車;(13)建立25個試點氫燃料電池充電站;(14)開展生物柴油車試點項目;(15)建立生產高質量合成燃油的試點制造廠。

()德國成為電動車領導市場的路徑。分三個階段:階段120092011年,市場準備;階段220112016年,市場快速發展;階段320172020年,培育形成大規模市場,使德成為世界電動汽車領導市場。

    1.研究與開發。研發在各階段,對各技術環節都非常重要。

2.電池和雙層電容器(1)20092011年。基于研發,啟動第1代鋰電池生產;研究開發第2代鋰電池和雙層電容器。(2)20112016年。鋰電池和雙層電容器示范和現場測試;第1代鋰電池規模化生產;啟動第2代鋰電池和雙層電容器生產;啟動第3、第4代鋰電池研發。(3)20172020年。第2代鋰電池和雙層電容器大規模生產;啟動第2代鋰電池和雙層電容器生產;繼續研發鋰電池和替代電力儲存技術。

3.車輛技術。(1)20092011年。以現有車輛樣式為模板,生產插電式復合電動車(PHEV);基于性能、安裝、安全、可靠性要求調整驅車技術(發電機/轉換器);研發面向插電式混合電動車(PHEV)和純電動車(BEV)的電氣、電子和機械部件。(2)20112016年。以貼牌生產(OEM)方式,小規模生產插電式混合電動車和純電動車;第2代復合電動車和純電動車批量生產走向成熟;為第2代車研發經濟的驅車技術和機車部件。(3)20172020年。第2PHEV/BEV規模化生產;生產高性能BEV/PHEV

4.基礎設施。(1)20092011年。研發新元器件;為電網一體化試驗建立測試和模擬設施;建立首座公共充電站;為匹配可再生能源開展研究和示范。(2)20112016年。在多城鄉地區建立充電基礎設施;就電網一體化(負荷管理)開展研發和啟動實驗;與可再生能源供電相匹配,開發先進充電和能源傳輸系統。(3)20172020年。對全套系統開展現場測試;充電設施實現道路全覆蓋;實現電網一體化和電力回充;對快速符合、無接觸電力傳送開展初步實驗。

5.管理和促進框架(1)20092011年。制定安全標準、技術規范框架,實現界面標準化。(2)20112016年。在公共部門推行采購指導,建立激勵評估體系。

6.市場開發。(1)20092011年。車隊測試成果應用。(2)20112016年。出現首個私人電動車客戶;形成充電、回充和電池商業模式。(3)20172020年。2020年德國電動車擁有量達100萬輛,成為世界電動車領導市場。

 

三、若干典型德國企業電動車成就及企業外合作

()戴姆勒公司。2009年第63屆法蘭克福車展上,戴姆勒旗下的梅塞德斯-奔馳公司推出BF-CELL氫燃料電動汽車,續航里程達400公里,2010年將投入約200輛進入市場。另外該公司還展出新版Smart電動車,續航里程達115公里,預計由法國Hambach公司小量代工投入生產。該公司近年主要在電動汽車領域開展以下對外合作。

1.20091月,戴姆勒和美國電動車制造商Tesla開始著手鋰電池和充電設施方面的合作研發;2009519宣布已收購Tesla10%的股權。兩家公司要繼續共同研發電動車電池、電力驅動系統和整車制造;兩公司已實現將Tesla公司鋰電池和充電器運用到戴姆勒Smart電動汽車之中。

2.20093月,戴姆勒與德贏創(Evonik)公司合作成立Accumotive有限責任公司,專業從事電動車電池開發生產。

3.20096月,戴姆勒與德國第二大公用事業公司啟動Smart電動車實驗。

4.20103月,戴姆勒宣布,與中國比亞迪股份有限公司簽署備忘錄,雙方將共同開發新型電動汽車,并創立新品牌。雙方還將在中國建立用于開發和測試電動汽車的技術中心;32,比亞迪公司在日內瓦車展上展出其研發的電動車e6

()大眾公司。2009年第63屆法蘭克福車展上,大眾汽車展出新一代“E-Up”,續航里程130公里,預計2013年投放市場;大眾旗下奧迪還展出電動R8概念車型;在20103月上旬日內瓦車展上,大眾展示Touareg混合動力汽車,奧迪展出A1 e-Tron電動概念車。201031,大眾公司推出電動車發展計劃,2011年試投放500E-Golf電動汽車;2013年,E-UP電動車投入生產,2013年底規模化生產E-GolfE-Jetta。大眾汽車瞄準的電動車戰略市場包括歐洲、北美和中國,目標是到2018年,大眾成為電動汽車市場領先者,電動汽車市場占公司銷售額的3%。近年,公司主要在電動汽車領域開展以下對外合作:

1.20086月,大眾公司宣布與日本三洋公司達成協議,聯合開發電動車鋰電池。

2.20092月,大眾公司與日本東芝公司簽署備忘錄,共同開發電動汽車動力系統和附屬電子部件,雙方還有意合作開發新一代電動汽車高能源密度電池。

3.20095月,大眾與中國比亞迪公司簽署備忘錄,準備在混合動力和純電動車領域開展合作。

4.200912月,大眾出資收購日本鈴木公司19.9%的股份,鈴木人士透露,雙方將在電動、混合動力車研發和汽油引擎改良方面,開展合作。

()寶馬公司。2009年第63屆法蘭克福車展上,寶馬公司首次推出混合動力車ActiveHybrid 7ActiveHybrid X6。在20103月北美車展上,寶馬公司將展出BMW Active E高效電動車;這是寶馬公司自Mini E之后的第二款純電動車。寶馬將電動車汽車發展項目稱為“項目i”,在項目i框架內,已有600Mini純電動車在全球進行了實路測試。目前,寶馬集團“項目i”第二步已經啟動,計劃開展基于BMW concept Active E的第二組電動汽車測試。寶馬會把測試經驗反饋到未來電動車開發中,該款車預定2015年以后面市。正是由于各國政策支持重點和市場行情有所改變,寶馬公司對發展新能源汽車的側重點也有所轉變,原來寶馬在氫能源汽車上投入很大,并取得相應成就;從2010年開始,寶馬集團暫緩推行正在開展的某些氫能源汽車行動,將新能源汽車開發重點轉移到電動汽車上來。在企業外合作方面,寶馬Mini E是寶馬集團和瑞典國有電力企業瓦滕法爾電力公司的合作成果。

 

五、啟示

歐盟和德國政府、行業、企業的實踐和進展能為我國電動汽車發展提供有益啟示。一是中國電動車發展也應有類似路線圖的全面規劃。規劃要明確指出關鍵技術、科研開發、產業制造、公共管理等方面的具體步驟和分階段目標。二是新能源汽車發展為中國搶占產業技術、品牌銷售的制高點提供了新機遇。目前,即使發達國家,以電動汽車為代表的新能源汽車,都處在研發早期,大規模生產尚需時日。相比傳統汽車,在電動汽車技術領域,中國和發達國家的技術差距相對較小,由此全球汽車產業技術的專利、技術標準、市場格局都將重新洗牌,只要中國積極參與,必將在新能源汽車技術、市場方面爭得一席之地。三是新能源汽車發展,為中國和發達國家在汽車研發、生產、銷售等方面開展各種合作提供了機遇。發展新能源汽車,已成為全球的共識和抉擇,開展相互合作,能夠縮短全球汽車技術和產業創新的時間。

在新能源汽車開發和商業化方面,中國和德國,中國和歐洲在以下領域的合作將富有潛力和前景:

()電池技術領域。電池技術是電動汽車開發的關鍵,中國應密切關註,包括歐洲和德國在內世界各國電池技術進展,取長補短,謀取電池技術的領先地位。

()混合動力車和電動車的研發、制造和商業化。目前,我國在解決充電回充、電動驅車等技術問題方面,可能和德國等發達國家一爭高低,但德國汽車商在規模化生產、品牌影響力、全球營銷網絡、企業管理等方面的優勢,是不容質疑的。當我們在電動汽車某些技術領域取得突破的時候,就可通過技術協議、合資等方式與德方形成合作關系,讓我們的技術、品牌或重新組建的品牌,借助德方營銷、管理、制造優勢,贏得世界影響力。

()可再生能源融入充電電網。德國的可再生能源發電及可再生能源材料制造,在世界處于領先地位。德國也是汽車消費大國。今后,在可再生能源和充電電網一體化、利用可再生能源充電等方面,德國也會相對走在世界前列;中國應跟蹤、借鑒德國經驗,必要時開展相關技術和生產合作。

()電動車配套電子電信技術。德國電子電信科學技術先進,其利用電子電信技術解決電力驅動、電網一體化、汽車控制的問題,值得中國跟蹤和借鑒。

()技術標準和管理框架。隨著電動車開發深入,在電動車、電動車部件的技術標準、安全標準、產品規格、測試參數等方面,政府管理步伐都要及時跟上;在這方面,中國應密切關註德國和歐盟的動向,通過競爭、合作、互動,一方面力圖跟上全球電動車先進規格和標準步伐,另一方面應註意基于中國部分先進技術、標準,提升中國技術、標準、產品的國際影響力。

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