《IEA:2018年全球电动汽车保有量达创纪录的510万辆》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-08-06
  • 5月27日,国际能源署(IEA)发布了《全球电动汽车展望2019》报告 指出,在各项扶持政策的支持以及持续下降的电池成本推动下,全球电动汽车销量快速增长。2018年,全球电动汽车销售数量超过200万辆,较2017年翻了一番,使得全球电动汽车累计保有量突破了500万辆大关,达到了创纪录的510万辆,同比飙涨了63%。报告强调,强有力的政策支持和持续进步的技术将会促使电池性能进一步提高、成本进一步下降,从而继续推动全球电动汽车市场持续增长,促进交通运输电气化不断发展。报告系统分析了近期全球电动汽车市场的发展现状和未来的潜力,要点如下:

    2018年全球电动汽车销量达创纪录的200万辆,较2017年大幅飙涨了100%。其中中国市场销量最多,达到了110万辆,占全球总销量的一半以上;紧随其后的是欧洲和美国,销量分别达到了38万辆和36万辆。在保有量方面,截至2018年底,全球电动汽车保有量达到了510万辆的历史新高,其中中国市场保有量高达230万辆,占到全球总量的近一半,是全球最大的电动汽车市场。欧洲和美国分别以120万辆和110万辆位列二、三位。而在电动汽车市场份额方面,北欧国家处于领先地位。其中挪威电动汽车占新车销售量的46%,是全球电动汽车销售市场份额最高的国家,近两倍于第二大市场份额的冰岛(市场份额17%),六倍于第三大市场份额的瑞典(8%)。荷兰以近7%的市场份额位列全球第四,中国以约4.5%的市场份额位列全球第五。

    注:BEV-纯电动汽车;PHEV-插电式电动汽车

    图1 2013-2018年全球电动汽车保有量发展态势(单位:百万辆)

    电动汽车发展不仅限于常规的乘用车,电动公交车、电动两轮车(自行车和摩托车)、电动三轮车、电动卡车等也都在快速发展。截至2018年底,全球电动两轮/三轮车保有量超过3亿辆,绝大部分都在中国市场。中国电动两轮车市场每年销售量可达数千万辆,比世界上其他任何国家都要大几百倍。同期,电动公交车销售数量也在持续增长,目前全球电动公交车的保有量达到46万辆,比2017年增加近10万辆。小型电动卡车保有量达到了25万辆,较2017年增加了8万辆;而中型电动货运卡车2018年销售量在1-2万辆之间,主要销售市场在中国。

    与电动汽车蓬勃发展的市场类似,全球充电基础设施(如充电桩)的部署规模也在快速扩张,为电动汽车的长途行驶提供保障。2018年,全球电动汽车充电基础设施(包括公共和私人)数量约520万个,其中约有54万个是公共充电设施。公共充电设施近三分之一是快速充电设施,三分之二是慢速充电设施。与电动汽车类似,中国也是全球公共充电设施数量最多的国家,其中快速充电设施占全球公共快速充电设施总量的40%左右,慢速充电设施占比则高达78%。

    图2 2013-2018年电动汽车充电基础设施发展趋势预测(单位:百万个)

    伴随着电动汽车快速发展,其对电力消耗也日益增加。2018年,全球电动汽车的电力消耗量约为58 TWh,与2017年瑞士全国的总电力消耗量相当。其中电动两轮车占电动汽车电力消耗量比例最高,达到55%。就国家而言,中国是世界电动汽车电力消耗最高的国家,占全球电动汽车电力消耗量的80%。在新政策情景中,全球电动汽车的电力需求预计将在2030年达到640 TWh,这比2018年的水平增加了十倍以上;而在EV30@30情景中,这一数值更是增加到了1110 TWh,几乎是新政策情景的两倍。

    2018年全球电动汽车碳排放量约3800万吨二氧化碳当量。相比之下,如果这些电动汽车全部换成传统内燃机汽车,同期的二氧化碳当量将达到7800万吨,意味着电动汽车的使用使得2018年二氧化碳排放量减少了近4000万吨。在新政策情景中,电动汽车的温室气体排放量预计在2030年达到2.3亿吨,但如果这些车辆换成传统内燃机汽车,则排放量几乎翻倍(4.5亿吨)。在EV30@30情景中,电动汽车在2030年排放量预计也将是2.3亿吨,但换成传统内燃机汽车排放量将大幅增加至7.7亿吨。

    消费电子产品对电池性能需求的不断提升推动了电池技术不断进步。未来,技术发展将推动电池成本持续下降,而且其发展进程将与汽车行业的电气化转型进程密切相关。预计到2025年,电池将越来越多地使用钴含量较少的化学物质作为正极材料,这将进一步驱动电池能量密度增加和电池成本降低。除了电池技术本身,还有诸多其他技术能够在促进电池成本下降中发挥关键作用,如全新的设计方案、使电池尺寸更加紧凑以适应旅行需求和降低成本等。

    电动汽车的增加和相关电池生产规模扩大意味着汽车行业对电池原材料的需求将会增加。材料的需求类型将会随电池化学技术的进步而变化。在新政策情景中,对钴的需求增加到约17万吨/年,对锂的需求增加到约15.5万吨/年,锰需求增加至15.5万吨/年,I级镍(镍含量>99%)需求增加至85万吨/年。在EV30@30场景中,由于电动汽车部署规模更为庞大,意味着对电池各类原材料需求就更加旺盛。

    强有力的政策和激励措施对电动汽车的未来发展至关重要。截至当前,电动汽车部署规模的增长主要受政府政策推动,包括电动汽车生产商的经济补贴、公共采购计划、减少电动汽车购买成本的财务激励措施、提高燃油经济性标准和限制污染物排放的当地法规、零排放汽车的强制性指令、部署更多的公共充电基础设施等。政策不仅影响着消费者购买偏好,也通过降低风险的方式鼓励投资者和制造商扩大生产,推动电力网络部署。

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    • 发布时间:2019-08-06
    • 5月27日,国际能源署(IEA)发布了《全球电动汽车展望2019》报告 指出,在各项扶持政策的支持以及持续下降的电池成本推动下,全球电动汽车销量快速增长。2018年,全球电动汽车销售数量超过200万辆,较2017年翻了一番,使得全球电动汽车累计保有量突破了500万辆大关,达到了创纪录的510万辆,同比飙涨了63%。报告强调,强有力的政策支持和持续进步的技术将会促使电池性能进一步提高、成本进一步下降,从而继续推动全球电动汽车市场持续增长,促进交通运输电气化不断发展。报告系统分析了近期全球电动汽车市场的发展现状和未来的潜力,要点如下: 2018年全球电动汽车销量达创纪录的200万辆,较2017年大幅飙涨了100%。其中中国市场销量最多,达到了110万辆,占全球总销量的一半以上;紧随其后的是欧洲和美国,销量分别达到了38万辆和36万辆。在保有量方面,截至2018年底,全球电动汽车保有量达到了510万辆的历史新高,其中中国市场保有量高达230万辆,占到全球总量的近一半,是全球最大的电动汽车市场。欧洲和美国分别以120万辆和110万辆位列二、三位。而在电动汽车市场份额方面,北欧国家处于领先地位。其中挪威电动汽车占新车销售量的46%,是全球电动汽车销售市场份额最高的国家,近两倍于第二大市场份额的冰岛(市场份额17%),六倍于第三大市场份额的瑞典(8%)。荷兰以近7%的市场份额位列全球第四,中国以约4.5%的市场份额位列全球第五。 注:BEV-纯电动汽车;PHEV-插电式电动汽车 图1 2013-2018年全球电动汽车保有量发展态势(单位:百万辆) 电动汽车发展不仅限于常规的乘用车,电动公交车、电动两轮车(自行车和摩托车)、电动三轮车、电动卡车等也都在快速发展。截至2018年底,全球电动两轮/三轮车保有量超过3亿辆,绝大部分都在中国市场。中国电动两轮车市场每年销售量可达数千万辆,比世界上其他任何国家都要大几百倍。同期,电动公交车销售数量也在持续增长,目前全球电动公交车的保有量达到46万辆,比2017年增加近10万辆。小型电动卡车保有量达到了25万辆,较2017年增加了8万辆;而中型电动货运卡车2018年销售量在1-2万辆之间,主要销售市场在中国。 与电动汽车蓬勃发展的市场类似,全球充电基础设施(如充电桩)的部署规模也在快速扩张,为电动汽车的长途行驶提供保障。2018年,全球电动汽车充电基础设施(包括公共和私人)数量约520万个,其中约有54万个是公共充电设施。公共充电设施近三分之一是快速充电设施,三分之二是慢速充电设施。与电动汽车类似,中国也是全球公共充电设施数量最多的国家,其中快速充电设施占全球公共快速充电设施总量的40%左右,慢速充电设施占比则高达78%。 图2 2013-2018年电动汽车充电基础设施发展趋势预测(单位:百万个) 伴随着电动汽车快速发展,其对电力消耗也日益增加。2018年,全球电动汽车的电力消耗量约为58 TWh,与2017年瑞士全国的总电力消耗量相当。其中电动两轮车占电动汽车电力消耗量比例最高,达到55%。就国家而言,中国是世界电动汽车电力消耗最高的国家,占全球电动汽车电力消耗量的80%。在新政策情景中,全球电动汽车的电力需求预计将在2030年达到640 TWh,这比2018年的水平增加了十倍以上;而在EV30@30情景中,这一数值更是增加到了1110 TWh,几乎是新政策情景的两倍。 2018年全球电动汽车碳排放量约3800万吨二氧化碳当量。相比之下,如果这些电动汽车全部换成传统内燃机汽车,同期的二氧化碳当量将达到7800万吨,意味着电动汽车的使用使得2018年二氧化碳排放量减少了近4000万吨。在新政策情景中,电动汽车的温室气体排放量预计在2030年达到2.3亿吨,但如果这些车辆换成传统内燃机汽车,则排放量几乎翻倍(4.5亿吨)。在EV30@30情景中,电动汽车在2030年排放量预计也将是2.3亿吨,但换成传统内燃机汽车排放量将大幅增加至7.7亿吨。 消费电子产品对电池性能需求的不断提升推动了电池技术不断进步。未来,技术发展将推动电池成本持续下降,而且其发展进程将与汽车行业的电气化转型进程密切相关。预计到2025年,电池将越来越多地使用钴含量较少的化学物质作为正极材料,这将进一步驱动电池能量密度增加和电池成本降低。除了电池技术本身,还有诸多其他技术能够在促进电池成本下降中发挥关键作用,如全新的设计方案、使电池尺寸更加紧凑以适应旅行需求和降低成本等。 电动汽车的增加和相关电池生产规模扩大意味着汽车行业对电池原材料的需求将会增加。材料的需求类型将会随电池化学技术的进步而变化。在新政策情景中,对钴的需求增加到约17万吨/年,对锂的需求增加到约15.5万吨/年,锰需求增加至15.5万吨/年,I级镍(镍含量>99%)需求增加至85万吨/年。在EV30@30场景中,由于电动汽车部署规模更为庞大,意味着对电池各类原材料需求就更加旺盛。 强有力的政策和激励措施对电动汽车的未来发展至关重要。截至当前,电动汽车部署规模的增长主要受政府政策推动,包括电动汽车生产商的经济补贴、公共采购计划、减少电动汽车购买成本的财务激励措施、提高燃油经济性标准和限制污染物排放的当地法规、零排放汽车的强制性指令、部署更多的公共充电基础设施等。政策不仅影响着消费者购买偏好,也通过降低风险的方式鼓励投资者和制造商扩大生产,推动电力网络部署。
  • 《电动汽车的“高效加油站”——直流充电桩》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:tengfei
    • 发布时间:2017-11-20
    • CDM 直流充电桩又称“非车载充电机”,对应于电动汽车内车载充电机的充电设施,其功能类似于加油站里面的加油机。根据对电动汽车的充电方式,充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两大类。交流充电桩主要安装在停车场,造价低廉,适合家用,给普通纯电动轿车充满电需要4~5个小时,俗称“慢充”。直流充电桩具备直接给电池充电的能力,以三相四线制的方式连接电网,能够提供充足的电力,输出的电压和电流调整范围大,俗称“快充”。 第一部分:直流充电桩的构造 直流充电系统是一个整体,是把交流功率系统转化成直流的装置。从构成开看,分变压器、配电柜、直流充电机和充电桩。其特点是: • 充电桩只负责与车辆对接和传输能量,损耗较小 • 配电系统的设计主要是配线、计量和熔丝保护,可以在一个设计单元中扩展和检查 • 直流充电机与充电桩一一配置,远离客户,走线通过地下传输 图示2-直流充电的设施概览 如图所示,整个直流充电机包括: • 充电电源模块:完成AC=>DC的电压和能量转换 • 智能控制模块:包含电源供给和控制部分,基本的功能是完成与电动汽车通信,根据电动汽车的需要来实现充电控制的功能 • 远程监控:需要接收远程监控主机的指令,传送相关数据信息,执行控制指令 • 温度控制:现有功率比较大时,充电电源模块需要散热功能温度控制 • 直流负载接触器 • 漏电保护器:保证交流端和直流端的绝缘检测 • 计费模块:按照国标要求,完成对电能的计量。按照现有的实际情况,一般计费模块包含两部分,与电能表通信,获取充电电量信息,与智能模块进行通信,供给刷卡、二维码计费等信息 • HMI&显示屏:为直流充电桩对外交互的接口,给用户输入信息和显示状态的接口,由于现在普遍支持多种支付的接口(银行卡、IC卡、二维码等内容),也作为HMI的一部分,读取卡内信息,识别用户身份及相关信息,这也是重要的组成部分 图示3-直流充电桩的原理图 从充电电源模块而言,分为整流、PFC、DC/DC变压几个部分,有1~2独立的控制器整流和变压部分,如下图所示。以下蓝色的部分为罗姆可以提供的一些器件。 图示4-充电机系统的核心部件概览 针对充电机系统,罗姆可提供以下解决方案及元器件: SiC-SBD:罗姆不断改善元器件工艺,随着产品的更新换代,实现了低VF。开发出使用SiC的SBD(肖特基势垒二极管),最适合PFC(Power Factor Correction)电路及逆变器用途。实现了Si-FRD(Fast Recovery Diodes)难以实现的极短的反向恢复时间(trr),使得高速开关成为可能。由于反向恢复电荷量(Qrr)小,为降低开关损耗和设备小型化做出贡献。 GateDriver:内置绝缘元器件的栅极驱动器,可实现与SiC相应的高速工作,输入输出延迟时间为Max.150ns的高速工作,使用无铁芯变压器,内置2,500Vrms绝缘元器件,利用独创的噪声消除技术实现了共模抑制,支持高VGS、负电源※BM6101FV-C,BM6104FV-C。 图示5-IPM工作波形(BM6101FV-C) 第二部分:充电桩的实际工作过程 我们首先来看一下整个直流充电桩和电动汽车的交互过程。 图示6-GBT18487.1的交互过程 车辆与充电桩的交互 · 准备阶段主要分三步 第一步,车辆接口连接确认阶段:当我们按下枪头按键,插入车辆插座,再放开枪头按键。直流充电桩将检测到直流充电枪插入的过程(12V-6V-4V)的电平变化。充电桩检测到充电枪插入成功,判定车辆接口完全连接,充电枪中的电子锁会进行锁止,防止枪头脱落。 第二步,直流充电桩自检阶段:在车辆接口完全连接后,充电桩将闭合K3、K4,使低压辅助供电回路导通(车辆将根据监测点2的电压判断车辆接口是否连接,若电压值为6V,则车辆装置开始周期发送通信握手报文),接着闭合K1、K2,进行绝缘检测(即检测DC线路的绝缘电阻),保证后续充电过程的安全性。绝缘检测结束后,将投入泄放回路泄放能量,并断开K1、K2,同时开始周期发送通信握手报文。 第三步,充电准备就绪阶段:电动汽车与直流充电桩相互配置的阶段,车辆控制K5、K6闭合,使充电回路导通,充电桩检测到车辆端电池电压正常(电压与通信报文描述的电池电压误差≤±5%,且在充电桩输出最大、最小电压的范围内)后闭合K1、K2,那么直流充电线路导通,电动汽车就准备开始充电了。 充电阶段:车辆向充电桩实时发送电池充电需求的参数,充电桩会根据该参数实时调整充电电压和电流,并相互发送各自的状态信息(充电桩输出电压电流、车辆电池电压电流、SOC等)。这里是由车辆根据自身的情况向充电机索取电流。 表1-直流充电的过程 充电结束阶段:车辆会根据电池管理系统计算得到的电池状态来判断是否结束充电。 • 车辆会发送“车辆中止充电报文”,在确认充电电流小于5A后断开K5、K6。 • 充电桩在达到充电桩设定的充电结束条件,或车辆发来的“车辆中止充电报文”后,控制充电桩停止充电,在确认充电电流小于5A后断开K1、K2,并再次投入泄放电路,然后再断开K3、K4。 图示7-充电过程概览 第三部分:直流充电桩的分布和未来发展 从全球来看, 2015年充电供电设施(包含四种充电模式,1&2为线缆,3&4分别为交流和直流充电桩)总数达145万个。 • 公共充电站19万个  慢充交流桩超过161802个  快充桩超过27707个 • 私人充电设施126万个 备注:这里的数据是EVI提供,IEA分析的,估计分析值全球电动汽车保有量为126万辆完全一致,存在一些考虑。特别是评估2015年底,中国有25%的自有桩,31.5万充电桩,这里明显有些高估了。 图示8-主要国家的充电桩计量 从整个城市来看,我们可以分两类, 1)目的地充电:购物场所、名胜观光区、游乐场、医院、公园、美术馆、高尔夫球场、旅馆、酒店、饭馆。 2)应急充电:加油站、高速公路、高架道路、铁路、空港。 从性质上分,运营实体都在尝试,车主在哪里,车主会在哪些地方大量使用充电桩,如果这个利用率提不上去,也就完全没有安装充电桩的商业可能性。 应急的充电站,其实是一个双刃剑。要车主等在边上不能久离的。有个很有趣的概念是,车主在快速充电的时候干嘛,说到底,应急充电也要给车主一个目的性他才会常去,否则这些应急的利用率就可想而知。 未来很长一段时间,车企都在解决两个和充电桩密切相关的问题,第一个是通过不断提高电池的容量来不断加大车辆的续航里程;第二个是尽可能缩短充电时间,目前一两个小时的快充,未来有可能要控制在十分钟之内。对于未来的充电桩提出了更高的挑战,未来直流充电桩的最高充电功率是设计成350kW。 图示9-直流充电将往高功率发展 今日小结:经过品牌电动汽车的长期市场教育,中国消费者已经了解并接受电动汽车,多地政府也最大限度地赋予电动汽车在上牌指标、购置补贴、城市道路不限行等政策性优惠和倾斜,也使得电动车市场愈见火热。同时,新能源汽车的“充电难”也日益突显,为缓解城市范围内电动汽车车主的“缺电焦虑”,必将在城区主要路段升级覆盖直流充电桩,这必然孕育着直流充电桩的广阔发展前景,在未来的电动汽车的发展中非常重要,有着广阔的发展前景。