新能源汽車是《中國(guó)制造2025》明確提出來(lái)的重點(diǎn)突破領(lǐng)域之一,這里面專門(mén)提到輕量化材料作為重要的核心技術(shù),我們要在制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的過(guò)程中予以推動(dòng)它的工程化和產(chǎn)業(yè)化。汽車輕量化從字面上就能理解,是在保障汽車強(qiáng)度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的重量,從而提高汽車的動(dòng)力性,減少燃料消耗、降低排氣的污染。它的意義主要集中在兩點(diǎn),一個(gè)是體現(xiàn)對(duì)能源消耗的經(jīng)濟(jì)性,就是節(jié)能和減排。第二個(gè)是車輛性能的優(yōu)化,主要包括舒適的體驗(yàn)性、駕乘性和智能化。這些數(shù)據(jù)大家可能都熟悉,輕量化以后,重量每降低10%,燃料效率可以提高6-8%,汽車重量每減輕100公斤,百公里油耗能降低0.3-0.6升,二氧化碳排放可以降低5-8克。在加速性能方面,加速到60公里的時(shí)速,1.5噸的車大概需要十秒,如果減重25%就可以減少到8秒。
去年和前年連續(xù)兩年新能源汽車,以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車增速都非常快,2016年幾乎達(dá)到*。到2016年底新能源汽車的保有量已經(jīng)超過(guò)100萬(wàn)輛,連續(xù)兩年位居全球*。在這方面電動(dòng)汽車百人會(huì)起到了很重要的作用。對(duì)電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō),因?yàn)殡姵?00公斤,所以輕量化的需求更為迫切,通過(guò)材料的輕量化,把300公斤的重量再減下來(lái),這就是很現(xiàn)實(shí)的需求。
目前輕量化的途徑有三個(gè)方面,一個(gè)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化,一個(gè)是采用輕量化的材料,第三個(gè)方面是通過(guò)輕量化材料的呈現(xiàn)技術(shù)來(lái)提高,來(lái)突破,從這三個(gè)方面來(lái)促進(jìn)汽車的輕量化。
汽車輕量化的歷程,*開(kāi)始以鋼為主,比較重,后來(lái)變成鋼和鋁。輕量化的材料主要包括碳纖維復(fù)合材料、鋁合金、鎂合金、高強(qiáng)度鋼、塑料及非金屬?gòu)?fù)合材料,主要用來(lái)改善和替代車身的材料。這幾種材料不同的特性這里簡(jiǎn)單說(shuō)一下:從材料的比重來(lái)說(shuō),毫無(wú)疑問(wèn),鋼和銅的比重肯定是*高的,鋼是7.6,銅是8.4,鋁是2.7。一般塑料的比重在0.5-1.5,纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料*多不會(huì)超過(guò)2.0。所以從這個(gè)比重來(lái)看,工程塑料和碳纖維復(fù)合材料對(duì)汽車的減重效果肯定是*明顯的。
國(guó)際上幾個(gè)主要汽車生產(chǎn)國(guó)家實(shí)行輕量化材料的占比,可以看到德國(guó)是占比*高的,它的要求也*高,其次是美國(guó)、日本。德國(guó)由于歐盟的關(guān)系,它的能耗和排放政策很嚴(yán)格,而且德國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)上,高端車、豪華品牌*多,汽車工業(yè)很發(fā)達(dá),同時(shí)它的新材料工業(yè),特別是化工性材料方面,也集中了世界上**的幾個(gè)企業(yè)。另外一方面,它的機(jī)械制造企業(yè)也很強(qiáng)。所以這樣的工業(yè)結(jié)構(gòu)使得在推動(dòng)汽車輕量化方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。所以它的輕量化比重也是全球*高的,對(duì)未來(lái)的發(fā)展要求也同樣是*高的。美國(guó)也一樣,豪華品牌車型也比較多,而且電動(dòng)汽車發(fā)展也很快,以特斯拉為代表,它的輕量化也做得比較好。我覺(jué)得日本是在碳纖維方面全球*好,以動(dòng)力公司為代表,目前全球遙遙**名。波音公司和寶馬汽車上用的碳纖維基本上都是日本的碳纖維。這是它很大的優(yōu)勢(shì)。另外一個(gè),它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上優(yōu)勢(shì)也很大。
前面講到幾種輕量化材料里面以工程材料和碳纖維復(fù)合材料重量*低。各個(gè)國(guó)家在塑料和復(fù)合材料汽車上的用量情況,德國(guó)超過(guò)300公斤,美國(guó)、法國(guó)是220-249公斤,日本是126-150公斤。中國(guó)大約是90-110公斤,但其實(shí)有的汽車80公斤都沒(méi)到。所以從這個(gè)圖上也可以看出來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家是把汽車用塑料量的多少作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平的重要標(biāo)志。由于中國(guó)這方面還使用得相對(duì)較少,所以空間也就更大。這是一個(gè)規(guī)劃,到2020年,發(fā)達(dá)國(guó)家汽車平均用的塑料量可能到500公斤以上,這里也包括塑料的復(fù)合材料。
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析,現(xiàn)在通過(guò)以塑代鋼的輕量化技術(shù),用到汽車的外飾上,增加塑料的用量可以起到減少60公斤的效果。在汽車內(nèi)飾方面如果增加塑料用量可以減少15公斤,這兩個(gè)加起來(lái)可以減重七八十公斤。中國(guó)實(shí)際上也是塑料的使用和生產(chǎn)大國(guó),光是2015年,光是車用塑料的用量已經(jīng)到了1046萬(wàn)噸,而且呈逐年上升的趨勢(shì)。目前我們國(guó)家在塑料方面已經(jīng)形成了約五大類一千多個(gè)品種的車用塑料工業(yè)體系,應(yīng)該說(shuō)種類和數(shù)量都是非常大的。
這是復(fù)合材料的情況,復(fù)合材料重量輕、強(qiáng)度高、加工方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn),將逐步替代合金,在電子電器方面空間非常大。汽車復(fù)合材料的發(fā)展結(jié)合了化工、機(jī)械制造和汽車復(fù)合材料設(shè)計(jì)等多學(xué)科的技術(shù),主要集中應(yīng)用在汽車的底盤(pán),汽車覆蓋件和次結(jié)構(gòu)部件。剛才講到德國(guó)在汽車輕量化方面做得很好,主要因?yàn)樗墓I(yè)結(jié)構(gòu)正好和汽車復(fù)合材料應(yīng)用的重點(diǎn)高度吻合。復(fù)合材料方面,目前*主流的是兩種,一種是玻璃纖維的復(fù)合材料,因?yàn)椴AЮw維的成本相對(duì)比碳纖維更低一些,中國(guó)也是玻璃纖維的*大生產(chǎn)大國(guó)。目前在,比如說(shuō)風(fēng)電的葉片方面,我們國(guó)家的產(chǎn)能和產(chǎn)量都是世界*,現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始往汽車上應(yīng)用。碳纖維前面也講過(guò),這方面*強(qiáng)的是在日本動(dòng)力公司,技術(shù)上也是他們*強(qiáng)的,我們國(guó)家應(yīng)該說(shuō)還在追趕,低端的也搞了不少,高端的還剛剛開(kāi)始。用到汽車上的也還是在探索之中。成本,碳纖維也比玻璃纖維更高一些。其他一些化工新材料一樣在汽車方面很有潛力。
目前在車用輕量化材料方面存在的問(wèn)題,有這樣幾個(gè),一個(gè)是品種數(shù)量和性能存在較大的差距。比如說(shuō)塑料可能也是在汽車上用得相對(duì)比較少的原因,第二個(gè)是各個(gè)跨國(guó)汽車集團(tuán)的材料標(biāo)準(zhǔn)和支撐體系,我們國(guó)內(nèi)的供應(yīng)商實(shí)質(zhì)上是很難進(jìn)入跨國(guó)汽車集團(tuán)的供應(yīng)鏈。中國(guó)目前的車輛還是合資品牌、外資品牌占比較多,特別是高端的車。也可能是因?yàn)檫@個(gè)原因,所以國(guó)內(nèi)車用新材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展明顯地滯后于汽車行業(yè)的發(fā)展。中國(guó)汽車行業(yè)現(xiàn)在是*的全球*大生產(chǎn)大國(guó),現(xiàn)在每年產(chǎn)銷量都在2600萬(wàn)輛以上,今年到2600萬(wàn)輛以上。但是我前面有一張幻燈片沒(méi)講,在車用新材料方面,專業(yè)的新材料方面只有幾個(gè)公司做得比較好,而且和德國(guó)、日本的公司相比,差距還非常大。
第三是材料和加工成本控制難度大,國(guó)內(nèi)的車企還無(wú)法承受。去年下半年的時(shí)候我曾經(jīng)召集材料行業(yè)和汽車行業(yè)的同仁們一起開(kāi)過(guò)一個(gè)座談會(huì),大家發(fā)現(xiàn),材料的成本固然有差異,比如說(shuō)碳纖維復(fù)合材料,加工的成本可能表現(xiàn)得更為突出,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的材料的加工技術(shù)很成熟,自動(dòng)化設(shè)備都很成熟。用了像碳纖維復(fù)合材料這樣的新材料以后,相應(yīng)的加工自動(dòng)化設(shè)備沒(méi)有跟上,這樣使得加工部件的勞動(dòng)生產(chǎn)力大大降低,也提高了汽車使用的成本。
第四個(gè)差距,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有完整的汽車塑料的零部件技術(shù)和材料標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)支持標(biāo)準(zhǔn),就是國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有跟上汽車工業(yè)的發(fā)展。
第五個(gè)差距,汽車企業(yè)和材料企業(yè)的融合度不夠,所以就發(fā)現(xiàn)汽車企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)的材料企業(yè)技術(shù)和材料發(fā)展情況都不太熟悉,材料企業(yè)也不太清楚汽車行業(yè)對(duì)材料有什么樣清晰的需求。其實(shí)中國(guó)*大的化工企業(yè)——中石化,他們對(duì)汽車輕量化也一直很關(guān)注,但是和汽車行業(yè)還是沒(méi)有很好地互動(dòng)起來(lái)。這個(gè)方面德國(guó)是表現(xiàn)得非常好的,我10月份去德國(guó),它的化工新材料企業(yè)在汽車新材料方面占比非常高,互動(dòng)得非常好。
*后講一下關(guān)于新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問(wèn)題。去年12月份國(guó)家正式成立了一個(gè)國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組,因?yàn)樾虏牧弦彩恰吨袊?guó)制造2025》重點(diǎn)突破的領(lǐng)域之一,和新能源汽車是一樣的,馬凱副總理?yè)?dān)任領(lǐng)導(dǎo)小組的組長(zhǎng),這個(gè)領(lǐng)導(dǎo)小組的規(guī)格和制造強(qiáng)國(guó)領(lǐng)導(dǎo)小組的規(guī)格是完全一樣的。在周一的時(shí)候,領(lǐng)導(dǎo)小組召開(kāi)了*次會(huì)議,馬凱副總理對(duì)新材料的發(fā)展提出了五點(diǎn)要求,一是堅(jiān)持需求牽引、戰(zhàn)略導(dǎo)向。聚焦國(guó)家重大戰(zhàn)略亟需和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,加快發(fā)展一批關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和前沿新材料。汽車輕量化的材料毫無(wú)疑問(wèn)就屬于國(guó)家重大戰(zhàn)略亟需和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。二是堅(jiān)持驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新、重點(diǎn)突破。三是堅(jiān)持產(chǎn)用結(jié)合,軍民融合。四是堅(jiān)持市場(chǎng)導(dǎo)向,政府推動(dòng)。
輕量化材料是當(dāng)前新材料發(fā)展戰(zhàn)略重點(diǎn)領(lǐng)域。新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組的辦公室就放在工信部,由原材料司具體承辦。下一步的工作將是圍繞著總體的要求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要來(lái)深入推進(jìn)這項(xiàng)工作。在推進(jìn)汽車輕量化新材料方面有這樣幾個(gè)考慮,一是要通過(guò)部?jī)?nèi)現(xiàn)有的政策來(lái)支持汽車輕量化材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。二是要組織行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)和專家,把汽車工業(yè)材料的標(biāo)準(zhǔn)體系,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的短板補(bǔ)起來(lái)。第三個(gè)是要鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作,就是材料和企業(yè)、和汽車企業(yè)能夠建立,通過(guò)上下游合作的形式,建立聯(lián)盟,來(lái)推動(dòng)上下游融合。第四個(gè),將考慮創(chuàng)造條件,推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)和材料行業(yè)的骨干企業(yè)聯(lián)合起來(lái),成立一個(gè)輕量化新材料的產(chǎn)業(yè)基金,通過(guò)市場(chǎng)的力量來(lái)聚集更多社會(huì)力量推動(dòng)汽車輕量化的發(fā)展。
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