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朱军:中国新能源产业链有规模 未产生规模化优势

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网易汽车12月23日报道 12月23日,2022中国汽车供应链峰会暨第七届铃轩奖盛典在在武汉举行。

会上,上汽集团副总工程师、上汽技术中心副主任、捷能公司总经理朱军发表主题演讲。他表示,几乎每一款新车都有一个跟它相对应的电池,电池里面包含电池结构里面所有的零件、电芯都是不一样的,虽然新能源汽车的总量很大,但是产业链上并没有产生一个规模化的优势,背后的原因实际上是标准化的缺失。

“每个人,甚至每个整车厂都要尝试着自己去造电芯,去开矿,这个是反映针对它的每一个车型对电池系统的需求五花八门。这个带来的问题就是虽然有规模了,但是规模化的优势没有体现出来,电芯的价格高,电池的价格高。”

以下为演讲实录:

朱军:各位领导、各位朋友,上午好,非常感谢贾可先生请我来这里讲讲我们上汽面向全面电动化的一些实践和思考,希望给同行们有借鉴意义。

我就简单讲讲这几个方面:第一,看到中国高速铁路快速发展起来了,用了十几年的时间,实现了几乎全面的电动化,对我们有什么样的启示。第二,现在汽车要实现全面电动化,它的挑战是什么。第三,上汽有什么探索。第四,未来全面电动化会带来什么变化。

我们看到从2008年、2009年开始,高铁的发展,电动化进入了全面提速的过程,到今天基本上所有的客运,不管是普通列车还是动车还是高铁,都是电气化,除了极少部分中欧班列、货运,还有特殊山区,基本上80%以上都是电气化,也就是十年的时间。这十多年时间,也不是一帆风顺的过程,刚开始起步就碰到了宁波动车脱轨,引发的安全思考让整个行业停下来了,彻底排除安全隐患。同时,快速建立起覆盖所有交通需求的主干线,并且实现了高度的规模化。实际上是通过标准化,普通、动车、高铁的标准,实现了快速的覆盖。

轨道交通是国家垄断的行业,但是离不开安全、便捷以及规模化,汽车也有同样的问题。我们做电动汽车的同行们在焦虑,我们电动汽车的安全跟燃油车差不多一样,但是事实上是要稍微高一点,这是第一。第二,它一旦发生了电池烧起来,跟燃油车烧起来的情况不太一样,燃油车基本上是在使用过程中才会烧,而电动车有可能是在充电的过程,有可能在行驶的过程,也有可能什么都没干就停在那里,停在车库里,这个不可控。

另外一个就是补能不方便,我们虽然建立起了慢充、快充,各种各样的一个网络体系,但是节假日出行的时候,在现在保有量还刚刚到千万级的时候,已经出现了很大的问题。

另外一个就是几乎每一款新车都有一个跟它相对应的电池,电池里面包含电池结构里面所有的零件、电芯都是不一样的,虽然我们总的规模今年可以讲到了600万辆左右,但是产业链上并没有产生一个规模化的优势。背后的原因实际上是标准化的缺失,长远的一个规划。

安全的焦虑,我们经常看到我们这个电池可以穿刺,是不会烧的。但是在一个单个电芯的穿刺不会烧,并不代表它组成一个电池包会不会烧。因为我们知道一个电池包差不多是在100个电芯左右,如果是单串,不并,如果是并的话就要200个左右,甚至300个左右。如果我们的电芯能够实现非常高的一个质量标准,就是PPM的缺陷水平,每百万个电芯有个位数的电芯缺陷,那就意味着每一万辆车里面就会有个位数的电芯会导致整个电池包出现问题。那么在电池包里面是上百个电芯紧密地组合在一起,一个电芯的失效会传递到相邻的电芯。

所以,我们对安全的这个标准是不是应该要考虑去像高铁那样做一个彻底的解决。比如说当时我们是把最高车速从380公里/小时降到了300公里/小时,然后再稳定再恢复到350公里/小时。现在我们电池包的安全标准,上一次讨论的时候是没有标准到变成了要求在热失控发生前5分钟预警就结束了。那么下次我们有没有这样一个更高的要求?比如说很多车主的车子是停在建筑物里面的,这个产生的危害是非常大的,这个也是应该要考虑的。

还有一个就是如果全面电动化了,大家设想一下,我们全社会现在汽车的保有量大概是在4亿辆左右,如果全面电动化,乘用车我们假设未来的规模适当增长或者不增长,那也有3亿辆左右的车子。节假日当中我们观察传统车,我们发现车主在黄金周节假日当中至少4辆车当中有1辆车会做附近的长途的行驶,大概两三百公里、三四百公里,最长可以到四五百公里这样一个行驶。那么如果这个1/4的车出去,节假日当中要充一次电,有些可能会充两次,我们需要多少呢?一个黄金周当中需要的是7500万次充电。

现在高速公路网有多少个休息区加油站呢?有4000个不到,这4000个每一个休息区现在主要的都有4根桩,我们假设它全部都是好的,一共就有1万6千个桩。假设一根桩一天能服务20辆车,这事实上是做不到的,因为不是24小时都是有那么多车的,基本上集中在十几个小时当中。而且每个车主上去就希望能够充得满一点,差不多要花一个小时左右的时间。

就假设它是能够一根桩服务20个车主,整个黄金周现有的这些桩只能服务150万个。也就是说如果全面电动化了,我这些桩的数量要从现在的1万6千个增加50倍,或者是每一个服务区要200个桩,这是不可能的。所以这是一个问题,如果这个便捷的问题不解决,我买车要的是什么?用车要的是自由、方便,你现在把我这个功能都剥夺了。

还有一个就是刚才提到的规模化的缺失,实际上背后是标准化的缺失。每个人,甚至现在每个整车厂都要尝试着自己去造电芯,去开矿,这个是反映针对它的每一个车型对电池系统的需求,有高顶车SUV,有低顶车轿车,有大车、有小车,五花八门。这个带来的问题就是规模化的优势,虽然有规模了,但是规模化的优势没有体现出来,电芯的价格高,电池的价格高。

刚才贾可先生说去年、今年差不多一年的时间,碳酸锂的价格从5万块左右一吨变成了现在是50多万一吨,这是一个暴涨。但是实际上你看整个电池系统的价格组成里面,原材料的成本还是占到不到一半,就是在各个环节,从正极材料、负极材料、隔膜、电解液、电芯的制造、模组的制造、电池管理系统、冷却系统、安全系统以及物理的约束,就是外围箱体,这个远远没有规模化。不像发动机,我们知道我们以前的发动机虽然没有强制的,但是有一些政策的引导,以前从1.0L、1.2L、1.3L、1.5L、1.6L、1.8L、2L、2.2L、2.4L到3.0L、3.6L都有,现在我看整个汽车行业差不多就是1.0 L的很少,因为三缸不受欢迎,1.5 L、2.0 L,它就分一个增压非增压。当然现在还多了一个循环,能够偏重油耗一点。这个是长期的挣扎当中形成的一个不成文的规律。

另外就是各个厂对电芯的电池的要求不一样,实际的寿命,包括实际使用过程中它变化的偏差都是很大。有些电池说我用了车子坏了,电池还有90%的续航;有的说这个车子开了两年就衰减掉百分之二三十。这个带来的问题就是什么呢?消费者对这个新能源车的二手车的残值没有信心,梯次利用也无法实现,是因为五花八门各种规格的电池它的衰减程度也不一样,你怎么把它组成一个可以用来储能,是很难做系统。所以这个是我们现在电动化面临的挑战。

刚才讲的这些都是跟电池相关,我们就只讲上汽在电池方面的探索。刚才讲的安全、标准化以及价格,我们现在提出来,我们以前也是从小的E50到Ei5等等有好多新能源车。当然这些车现在我们还在销售,主要是在欧洲市场销售,它是有不同的电池包过程的。在这个过程当中我们进行了一些探索,发现凡是能够借用的,就能够平抑每个车型的波动。不然我针对A车型开发一个电池系统,B、C,我规划A预计要每年卖多少,B卖多少,C卖多少,结果A没卖到,我规划的A的产能都放空了,我B卖得比预计得还要好,我的B的产线是不够的,我整个产业链要去拉动,实际上带来很多的问题。

所以我们现在做的这个思考,其中一个就是要标准化,就是一个尺寸两个高度,有多个电化学体系,可以多个供应商,甚至是多个电芯的结构,包括是方的、软包的、圆柱的,都要能够进去。这样我们就形成一个覆盖薄一点的电池用于低顶车轿车,因为它对车的电耗的要求,实际上是成本的要求驱动要跑更长的里程用更少的电池,对车的空气动力学阻力,车的混动阻力,驱动系统的效率提出要求。其中一个最重要的就是电池要轻、薄,要让车子姿态降下来。

所以,我们是两个系列,一个是针对轿车低顶车,一个是针对高顶车,但是这两个电池都比较薄,基本上可以互换地用,就是在轿车上面放厚的电池,125mm这个高度,也比我们上一代的140mm、150mm的高度要薄。所以我们覆盖了从50度电到100度电这样一个不同车型的需求,因为有些车它要求600公里、700公里的续航,有的车要求400公里以上就可以了。

这个电池还有一个显著的特点,就是零热失控。我们这个电池是用一个特殊的方法把它存储,是用一个CTP的方法,但是跟目前大家的做法不一样,我们避免了由于单个电芯热失控向电池包蔓延,而且没有采用特别的非常贵的防止热失控的材料。这是从电池系统这个角度来做的一个尝试。

刚才已经讲过了,我们除了电芯的结构是平躺的模组的方法以外,我们还采用了一些其他的适当的隔离、疏导、冷却等等一些措施。目前我们用三元的铁锂的,包括高能量三元的,做了20几个电池包的热失控,我们在试验过程当中没有产生任何问题。试验方法是采用了UI的安全方法来进行测试。

这个电池包现在已经支持了上汽的五个品牌的量产,一些新的车型也正在陆续量产过程当中,包括智己跟飞凡的新车型。

这个电池包还有一个特点,就是兼容快换,这个电池包因为是标准尺寸,所以它带来的所有的外面的物理的连接都是一样的。

这样我给消费者多了一个选择,你可以买传统意义上的电动车,你也可以只买一个车壳子,不带电池,电池是通过租赁的方式获得,你租赁的电池可以是刚才列阵序列当中从50度电到100度电几个电池当中的任何一个。有一种模式,当我不要长途出行,我只是在室内使用的时候,我可以租一个最低成本的电池,当我需要的时候随时可以去换电站把它换成一个长续航的。这样我每天日常行驶的时候我就不需要背那个100度电的电池,因为它毕竟重,它要500公斤左右,而50度电的电池哪怕是低成本的磷酸铁锂也不到400公斤。

为了支持这个生态,我们跟合作伙伴:中石油、中石化、宁德时代、上海汽车城,一起成立了一个叫节能制电这样一个车电分离的业务模式的公司,我们把它称之为“电池银行”,它是拥有电池的资产,同时它支持换电服务网络的建设。

这样的一个方式,通过标准的电池,再加上这样一个服务,我们希望能够为品牌方、消费者,还有商用出租车网约车的司机,以及能源的服务商,就是像中石油、中石化,以及电池的制造商,以及电网络,都能够带来一个生态形成的好处。

对于消费者来说,我可以选择在家里的慢充,也可以在没有快换的地方去进行快充,也可以到有快换的地方进行快换。我们是想将来在主要的高速公路的休息区服务区,以及主要城市的加油站,就是网约车出租车比较多的地方,以及用户比较密集的地方,逐渐地根据渗透率来设立这样的快换设施。消费者除了可以购车的时候不要付电池的钱以外,因为电池涨到整车成本的百分之四五十,差不多是对半,如果是便宜一点的车。另外一个,你也可以免除里程焦虑的问题,你也不要担心二手车残值的问题,因为去掉电池,其他的东西基本上没有太多衰减的问题。

对于出租车网约车的司机来说,他每天工作的时间可以大幅度延长,否则的话有些车一天要充一次两次,为了排上充电要等很长时间,充也要充很长时间。

同时对电池制造商来说,我们以后可以有规模化优势了,我知道一些电芯电池的制造商,比如像宁德时代这样的公司,它有几百个规格的电芯,因为它要服务很多整车厂。实际上这个规模都不大,它的总量是不小了,但是它单个产品的规模都不大,电化学配方也有好几十种,电芯有几百种。如果能够实现一个相对的标准化、规模化的优势,我们可以把电池的成本,我看除了电芯以外,整个系统里面的东西,包括电池管理系统、高压安全、冷却、碰撞等等保护的这些零件算在一起,包括制造,如果现在10万辆级的规模,大概是一千多美元,一千三四百美元。但是如果是百万辆级别的零件的话,这个成本至少有40%左右的下降空间。

这是我们现在在尝试做的一个探索,但是光靠上汽是很难实现这么大的规模化,也希望大家一起来思考这个问题。

现在整个社会在讲低碳、零碳、碳中和,我们风、光这些不稳定的新能源的发电比例越来越高,但是它带来的问题,由于它的不稳定对储能的要求越来越大。

现在有一些设想说如果全面的新能源的发电需要的储能的规模可能比汽车的规模还要大,这个带来的问题就跟汽车行业在争原材料的资源,所以这个碳酸锂价格还会持续坚挺,如果同时几条战线都在提出对一个材料的诉求的话。

我们的想法是这样的,如果整个社会全面向高铁轨道交通那样标准化的做法来做的话,可能储能的问题我可以通过汽车行业真的共享来解决。

我们假设,这是我随便拍脑袋的一个数字,这个数量级应该是差不多。就是如果我全面电动化了,我们假设会有,现在全中国“两桶油”有6万个加油站,我们假设在主干城市、主干交通干线上面的服务区里面一共有2万个加油站会配备这样一个或者是两个、三个、四个、五个的换电通道,这个带来的好处就是每个快换通道里面有15个备用电池,它是这样循环的。每一个通道的充放电功率是40千瓦的话,我就可以有一个实时在线的分布式的48000MW(兆瓦)的这样一个调频的能力,这个完全可以解决电网现在波动的问题。这个相当于48个百万千瓦级的发电厂,而且是瞬时地能够通过一个软件指令,能够把它从充电状态变成往电网回馈的状态,其他的V2G是不现实的,因为车辆绝大部分时间是在路上行驶,它不可能通过无线的方式往网上去传递。

另外一个就是我们现在讲的储能的需求。我们假设全面电动化了,我们有3亿辆的车子是电动车,意味着每年假设是10%,我觉得可能还会更高一点,10%的置换率,那就是有3000万个电池包会退出现役,也就是说它不再作为车用的动力电池系统了。但是这3000万个包是一个标准化下面的一个产品,它在流通过程中衰减到一定的比例,它就会让它引导退役,我可以把这些电池包组成系统。假设每个旧电池,我们为了保证它的安全,为了保证它继续服务的寿命,只用它的其中一部分的能量,30度电可用的话,那也是900个GWh的概念,这个电池包不需要再额外投入就能够继续为储能做服务。这个带来的效果是巨大的,而且这一部分电池再退役的话可以有一个回收。

这个它解决了一个问题,就是储能不再跟汽车去争电池的原材料。第二个是整个材料的回收能够得到非常好的应用。刚才贾可先生说我们能不能进入全面电动化?因为资源不支持。实际上你看现在很多发达国家不买什么铁矿石,他们没有钢铁工业了,因为他们靠废钢铁的循环就能够解决问题。

我们全面电动化了以后不能再依赖不断的每年1000万辆、2000万辆电动车,那么多碳酸锂的供给,这个是不现实的,所以这也是标准化、规模化带来的一个好处。

所以我们的想法,跟我们的合作伙伴“两桶油”都讨论过,它们的设想将来是它的加油站会变成一个全面的综合补能站,包括对现有的加油加气,包括将来未来的充电、加氢、换电结合在一起,它希望这样一个综合补能站随着不同类型的车的保有量的变化,它可以做一个灵活的调节。但我们认为这样做是一个比较健康的、可以持续发展的、未雨绸缪的一个想法。

说两句题外话,十多年前有人问我,你干这个东西有意义吗?我说我觉得很有意义,我希望在我退休之前我能看到上海的街头巷尾都是看到很多的新能源车出没。今天我还没退休,已经早就看到这个迹象了。但是真的来临了你准备好了吗?我们已经经历了供应的短缺,你说其他的东西是由于天灾人祸不可抗力,但是碳酸锂的涨价可不是天灾人祸,它就是整个没有规划好,我们这个缺失了。安全的问题也可能会成为一个致命的隐患。

所以我希望媒体朋友、我们同行能够一起好好思考,我们为全面电动化做好准备了吗?如果没有做好,我们应该怎么样去规划好?谢谢大家!

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