華為發布了《綠色發展2030》報告,該報告對數字化和低碳化如何協同促進綠色發展進行了深入闡述,對關鍵行業面向2030年的綠色發展愿景進行了展望,同時提出ICT技術使能綠色發展的三大創新方向,包括提升數字基礎設施能效、加大可再生能源占比和使能行業綠色發展,給全球綠色發展提供重要參考。
其中,展望綠色低碳未來,交通出行與新能源汽車領域將迎來怎樣的發展,請跟隨以下重點讀懂行業趨勢。
交通全面電氣化
2030年,1.45億輛具有自動駕駛功能的新能源汽車奔馳在世界各地,提供共享服務,數以萬計的采用翼身融合技術的新能源民航飛機在全球的機場間穿梭。新能源貨輪活躍在世界各個港口之間,海上光伏電廠為其提供綠色能源補給。交通互聯網使新能源汽車能夠與公共交通、共享自行車服務、共享摩托車服務、人行道結合,輕松通過各種交通方式轉接運送乘客和貨物到達最終目的地,從而減少擁堵和碳排放。
未來的交通出行,將加速向電氣化領域轉型,尤其在電動汽車領域,車、樁、網、儲智能協同,實現更安全、更綠色、更智慧的出行。
未來,在完善的電力基礎設施和電池技術快速進步的推動下,清潔電能將成為道路和鐵路交通中最主要的能量來源。其中電動汽車,既是交通工具、用電設施,同時也是儲能設施,將成為電力系統與交通系統融合的關鍵樞紐。隨著電池成本下降和性能提升,以及自動駕駛技術的快速發展,電動汽車將獲得越來越多消費者的青睞,預計到2030年,全球電動汽車的銷量將有可能突破4000萬輛,與燃油車二分天下。
交通出行的綠色發展離不開相關的支持體系。以電動汽車為例,未來,電動汽車充電基礎設施將快速發展,據國際能源署(IEA)和相關報告預測,到2030年全球私人充電樁預計保有量將達1億臺,總充電功率達1500GW,總充電量達800TWh。其中公共充電樁預計保有量達2000萬臺,總充電功率達1800GW,總充電量達1200TWh。
隨著包括WiFi設備、微波檢測設備、北斗定位地面站等設備的大規模部署,以及自動駕駛、5.5G、6G通信感知融合技術的廣泛應用,公路和鐵路網將在多維感知、信息互聯互通、設備自動控制、自主決策、智慧管控等諸多方面實現跨越式發展,如實現厘米級的定位精度,毫米級的成像分辨率等。公路、橋梁、信號燈等交通基礎設施將能夠實現彼此間的信息互聯互通和自動控制,并與交通工具、交通參與者協同聯動,主動檢測路網運行異常,及時上報道路擁堵、設備故障,并聯網發布跨區域交通信息及事故信息。同時,車輛智能化水平的提高,加之路網運行的全面感知能力,車、路有望實現一體化運行監測,在發現公路通行異常后,可自主實施車路協同、區域路網協同管理、出行信息服務等智能服務。
隨著儲能技術的發展和電網的智能化與靈活性提升,微觀的儲能單元如電動汽車等將全面參與能源系統雙向互動。國際能源署(IEA)于2021年4月發布的《全球電動汽車展望》報告預測,未來10年,全球電動汽車保有量將持續增長,2030年將達到1.45億輛,相當于2020年儲能裝機的40倍,汽車儲能規模達到680GW。屆時,作為負荷具有高度靈活和可調節性儲能單元的電動汽車,將可以自主參與電力市場雙向交易,不僅降低充電時對電網的影響,還可以為電力系統提供更加靈活和分布的資源。
能源消費側創新方向
在能源消費側,全球終端能源消費目前主要以化石能源為主,占比超過60%,電氣化比例僅20%。我們預測,到2030年全球電氣化比例將達30%;電動汽車的銷量占比將超過50%。
數字技術重新定義電動汽車體驗,加速超越傳統燃油汽車
當前,電動車行業正進入加速發展階段,2021年全球電動車的銷量超過650萬臺,但充電問題、續航問題和安全問題仍然是影響消費者購買電動汽車的主要因素。未來,數字技術將重新定義電動汽車駕乘體驗和安全,在極致性能、續航和充電體驗、極致安全等特性上超越傳統燃油車,加速電動車的普及。
新材料和數字化重新定義電動汽車駕乘體驗
寬禁帶半導體全面應用和數字化控制技術全面協同,推進電動汽車極致能效比。隨著電力電子技術相關功率器件、拓撲及控制算法的升級,電源部件將達到新的極致高效。尤其是碳化硅等器件新技術、新材料的應用,相比較傳統的硅器件,駕乘體驗禁帶寬度提升3倍,電場強度提升15倍,電子飽和速率提升2倍,導熱系數提升3倍,電動車系統級的效率如充電、行駛工況、供電傳輸、功率變換、加熱/制冷、能量回收全鏈路架構將被持續重構升級。
數字化同時正重新定義電動汽車的駕乘體驗。隨著電池能量密度增加、電池管理做得更加完善以及電控系統調校更細膩,電動汽車在極致加速、極致操穩等駕駛體驗上全面超越傳統燃油車。如極致加速,電動汽車大功率、快加速成趨勢,300kW,400kW,600kW,800kW動力配置完勝燃油車。極致操穩,多電驅分布式驅動,取代燃油車時代的機械限滑差速器,實現更快彎道加速、更優山地越野,駕駛樂趣全面領先。電動汽車動力域生命周期可持續軟件特性升級,常用常新。
車上車下,協同改善續航與充電體驗
消費者對電動汽車的接受度,很大程度上取決于續航里程和充電便捷度。
從電動汽車技術層面看,在車上,一方面可以通過提升電池能量密度來增加續航。另一方面,在數字化技術加持下,從器件到系統,從動力域到整車運行,通過智能電熱協同、智能扭矩分配算法、智能電液制動分配等實現整車全場景高效用電是提升電動車“真”續航的關鍵。為了進一步節能及提升續航里程,采用超融合及域控制架構,通過電能、動能、熱能、能量回收的聯動控制,實現多能互補,可達到充電--儲電--用電的全鏈路整車級高效。如智能電熱協同,電機和逆變器熱量通過熱泵系統智能配送至乘客艙供暖,四驅扭矩智能分配,兼顧制動安全與能量回收比例,最優分配電機、液壓制動比例等提升續航技術全面使用。
在車下,針對充電問題,高壓快充將極大提升用戶充電體驗。以電動乘用車為例,預計2025年起,主流充電電壓將從500V升級到1000V,2030年全面進入充電“千伏時代”。充電基礎設施單槍充電功率從60kW支持到480kW以上,充電時間從1個小時左右縮短到小于10分鐘,接近傳統燃油車加油體驗。電動車動力系統也向“千伏”演進,趨向集約化,融合、協同一體化,降低電流,減少能量損失。高電壓平臺、精細化大倍率充放電曲線設計實現充電、行駛放電、能量回收高效協同。充電基礎設施系統高壓化技術廣泛使用,如高壓碳化硅技術推動高效、高密,支撐高壓平臺演進,基于ChaoJi充電技術路線的標準定義,1000(1500)V充電電壓平臺,支撐最大充電功率可提升到900kW,這類超級充電技術將被廣泛布局在城際高速路。
原文標題:劃重點!2030年新能源汽車領域將如何綠色發展?
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