前瞻科技

能源类型	供给方式	优势	挑战
汽油/柴油/天然气/甲醇等	加油/气站	供给能力强，补能迅速，技术成熟，基础设施建设成熟	污染大，能效低
电	充电站	可大范围供给，基础设施相对完善，充电技术成熟，绿电污染小	补能慢，大规模推广对电网提出挑战
换电站	补能迅速，降低购车成本，绿电污染小，电池灵活升级	不同车企难以共享换电网络，基础设施难大范围覆盖，大规模推广对电网提出挑战
氢	加氢站	补能迅速，能量密度高（适合重载车辆），绿氢污染小	基础设施建设投入大，制储运技术难度和成本高，存在一定安全隐患

能源类型	供给方式	优势	挑战
汽油/柴油/天然气/甲醇等	加油/气站	供给能力强，补能迅速，技术成熟，基础设施建设成熟	污染大，能效低
电	充电站	可大范围供给，基础设施相对完善，充电技术成熟，绿电污染小	补能慢，大规模推广对电网提出挑战
换电站	补能迅速，降低购车成本，绿电污染小，电池灵活升级	不同车企难以共享换电网络，基础设施难大范围覆盖，大规模推广对电网提出挑战
氢	加氢站	补能迅速，能量密度高（适合重载车辆），绿氢污染小	基础设施建设投入大，制储运技术难度和成本高，存在一定安全隐患

电驱动化背景下中国车用能源动力发展路径与建议

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陈龙 ^† , 汪少华 , 王峰 , 施德华 , 孙晓强 , 王丽梅 , 王勇

前瞻科技 | 综述与述评 2025,4(2): 8-20

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前瞻科技 | 综述与述评 2025, 4(2): 8-20

电驱动化背景下中国车用能源动力发展路径与建议

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陈龙^†, 汪少华, 王峰, 施德华, 孙晓强, 王丽梅, 王勇

作者信息

江苏大学汽车工程研究院，镇江 212013

陈龙，教授，博士研究生导师。中国汽车工程学会会士、副理事长，中国智能电动汽车专业委员会副理事长，中国电动汽车标准委员会委员，江苏省汽车工程学会副理事长。江苏省“新能源汽车”优势学科带头人，江苏大学车辆工程学科带头人、交通运输工程一级博士点学科带头人，混合动力车辆技术国家工程研究中心主任、江苏省道路载运工具运用新技术应用重点实验室主任。主要从事车辆动力学与控制研究。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省科技成果转化专项资金项目等30多项。获部省级一等奖5项、二等奖9项，江苏省十大专利发明人奖。出版专著1部，发表论文200多篇，授权发明专利100多件。电子信箱：chenlong@ujs.edu.cn。

通信作者:

†

Development Path and Suggestions for China Automotive Energy Sources under the Background of Electrification

Long CHEN^†, Shaohua WANG, Feng WANG, Dehua SHI, Xiaoqiang SUN, Limei WANG, Yong WANG

Affiliations

Automotive Engineering Research Institute, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China

出版时间: 2025-06-20 doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.001

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摘要

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电驱动已成为全球汽车产业转型升级、绿色发展的主要方向。历经20余年的艰辛培育，中国汽车产业电驱动化转型已取得一定的先发优势，新能源汽车产业规模全球领先。与此同时，混合动力、纯电驱动、氢燃料电池等不同类型的车用能源供给方式不断涌现，持续发展。因此，加快明确电驱动化背景下中国车用能源的供给方式对产业发展具有重要指导意义。文章从汽车产业电驱动化转型的积极意义入手，梳理了电驱动化背景下中国汽车产业的发展现状和挑战，并深入分析了不同类型车用能源供给方式的技术特点，分析了中国车用能源的发展路径，提出了电驱动化背景下中国车用能源动力的发展建议。

关键词

电驱动化 / 车用能源 / 汽车产业 / 发展路径 / 发展建议

Abstract

收起

Electric driving has become the main direction for the upgrading and green development of the global automotive industry. After more than 20 years of arduous cultivation, China’s automotive industry has achieved a certain first-mover advantage in the transformation toward electrification, and the scale of the new energy vehicle industry is leading globally. At the same time, different types of automotive energy supply methods such as hybrid power, pure electrification, and hydrogen fuel cells continue to emerge and develop. Therefore, accelerating the clarification of the supply mode of automotive energy in China under the background of electrification has important guiding significance for industrial development. This article starts with the positive significance of the electrification transformation in the automotive industry, summarizes the current development status and challenges of China’s automotive industry under the background of electrification, and deeply analyzes the technical characteristics of different types of automotive energy supply methods. Finally, after analyzing the development path of automotive energy supply, it proposes development suggestions for automotive energy sources under the background of electrification.

Key words

electrification / automotive energy / automotive industry / development route / development suggestions

引用本文

陈龙, 汪少华, 王峰, 施德华, 孙晓强, 王丽梅, 王勇. 电驱动化背景下中国车用能源动力发展路径与建议. 前瞻科技, 2025 , 4 (2) : 8 -20 . DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.001

Long CHEN, Shaohua WANG, Feng WANG, Dehua SHI, Xiaoqiang SUN, Limei WANG, Yong WANG. Development Path and Suggestions for China Automotive Energy Sources under the Background of Electrification[J]. Science and Technology Foresight, 2025 , 4 (2) : 8 -20 . DOI: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.001

正文

收起

电动化与智能化驱动的产业变革正不断重塑中国汽车产业的发展格局。集成电机驱动技术的动力传动系统电驱动化是赋能车辆采用电力作为能源形式，实现汽车产业电动化转型升级的核心。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出以“全面电驱动计划”代替“禁燃时间表”，坚持新能源汽车与以混合动力技术为代表的节能汽车并举发展的重要举措^[1]。全面电驱动化可以消除传统汽车与新能源汽车技术体系之间的界限，构筑中国汽车产业新的整体技术架构和产业链布局，有助于形成中国汽车工业发展的整体思路和布局。

中国新能源汽车坚持“三纵三横”研发布局^[2]，历经20余年持之以恒的发展，探索出一条以科技创新带动产业发展的成功之路，取得了举世瞩目的发展成绩。新能源汽车市场和技术的持续领先夯实了中国实现新能源汽车领域全球创新引领的基础，有力推动了中国汽车产业结构的优化升级和弯道超车，提升了中国汽车品牌的影响力。但汽车产业全面电驱动化过程中的发展瓶颈逐渐显现，与中国能源结构转型等方面的问题日益突出，亟需面向产业发展新形势、新需求，优化汽车产业发展路线，加强关键核心技术攻关，持续巩固和扩大中国汽车产业的长期领先优势，推动产业高质量发展，为汽车强国建设作出更大贡献。

1 汽车产业电驱动化转型的积极意义

收起

1.1 立足中国资源禀赋、保障能源战略安全

汽车强国建设离不开安全、稳定的车用能源供给体系。目前，中国石油对外依存度超过70%，而传统燃油汽车是石油消耗占比最大的领域之一，在全社会汽油消耗量中的占比达到90%^[3]。车辆电驱动化可以降低对传统石油能源的依赖，缓解国际能源市场波动对国内带来的影响，从而做到以保障国家能源供应安全为基础，推动清洁、低碳、安全、高效的能源生产和使用方式转型，能够为保障国家能源安全、支撑汽车强国建设作出积极贡献。

中国电力主要来源于火力发电，丰富的煤炭资源，以及火力发电较高的可靠性与稳定性可以满足新能源汽车大规模的用电需求。此外，中国可再生能源的潜力巨大，水电、风电、太阳能发电、生物质发电装机容量均居世界第一。截至2023年底，水电、风电、太阳能发电共占发电装机容量已经超过火电。发展新能源汽车产业可以充分利用这些可再生能源，推动能源结构优化和转型，传统能源与新能源互相补充，集成传统能源的稳定可靠与可再生能源零污染的优势，逐渐增大可再生能源在能源总量中的占比，最终形成风光可再生能源为主的绿色低碳能源体系。

1.2 引领科技创新发展、推动产业转型升级

汽车产业是国民经济的支柱型产业，其产业链长、覆盖面广、对经济影响程度深，具有引领性、先导性地位和作用，其发展水平在很大程度上反映了一个国家的工业实力和综合国力。当前，中国新能源汽车产业已经在产业化和市场化基础上步入了规模化和全球化高质量发展的新阶段，引领科技创新发展、推动产业转型升级，成为以实体经济为支撑的现代化产业体系的重要组成部分。

车辆电驱动技术的不断革新加快了高水平科技创新的全面推进，为产业发展打开了广阔的空间，为中国经济增长注入了强劲的新动能，同时也成为推进绿色发展的有力支撑。汽车产业电驱动化迸发出的巨大活力，有力支撑了车辆新型动力技术的应用，改变了传统燃油车市场格局，推动了整个产业链的重构和升级，进一步促进产业升级和经济转型。随着中国汽车产业逐步在全球掌握话语权，未来的汽车市场标准也将实现中国车企来主导，使中国汽车产业真正完成从无到有、从有到优的跨越。中国汽车产业成功实现换道超车，正在成为全球汽车创新发展的引领者。

1.3 发挥技术革命载体、加速全产业链融合

中国汽车产业的智能化水平快速提升，新能源汽车产业的智能化与互联发展，为数字经济注入了新动力。中国在卫星系统、网络通信等技术领域一直处于世界领先水平，汽车产业与这些技术之间的结合，不断推动着电驱动化车辆与互联网、人工智能等技术的深度融合，将车辆与互联网和智能终端进行交互，实现车辆之间以及车辆与基础设施之间的无缝连接和信息共享^[4]，推动包括车联网、云计算、5G网络、智能交通、智能导航、车辆信息服务、人工智能、高精地图等在内的产业链领域协同创新与发展。

在激烈的国际竞争中，科技创新已经成为影响综合国力的决定性因素。中国汽车产业在技术、产品、供应链等方面自研创新中不断进取，从上游的矿产资源开发提炼，到电池、电机、电控等核心零部件，再到智能技术的创新与应用，产业链上下游合力形成的强大优势，让新能源汽车产业跑出了“中国速度”，在全球科技创新产业链中的大国地位越来越凸显，实现了由中国制造向中国创造再向中国智造的跨越式发展。

2 汽车产业电驱动化发展现状与挑战

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2.1 发展现状

1）产销量和保有量快速增长

近年来，随着相关技术的快速发展和国家政策的强力支持，汽车产业电驱动化发展趋势加速演进，从而推动新能源汽车产销量和保有量大幅增长。2024年，中国新能源汽车产销量分别为1 288.8万辆和1 286.6万辆，同比分别增长34.4%和35.5%，创历史新高^[5]。预计到2035年，全球新能源汽车保有量将增至5.5亿~7.7亿辆，到2050年将增至20亿辆，在全球汽车保有量中占比达80%。

2）基础设施加快建设

全球汽车产业电驱动化发展带来相关电力需求的快速增长，预计将从2023年的300 TW·h增加到2030年的1 027 TW·h。目前，中国已建成世界上数量最多、服务范围最大、品种类型最全的充电基础设施体系。截至2024年底，中国充电基础设施累计达1 281.8万台，同比增长49.1%；截至2024年上半年，中国累计建成加氢站456座，全球占比达到36.1%，为全球最大的加氢站保有量国家^[6]。

3）技术创新能力不断加强

中国汽车产业电驱动化的蓬勃发展离不开电池、电控及电驱动系统等领域技术创新能力的不断增强。目前，中国已基本建立了电驱动化车辆本土化供应链体系，形成了突出的产业链竞争优势。作为车辆智能化和网联化的重要载体，车辆动力传动系统的电驱动化转型也推动了底盘制动、悬架和转向等子系统的电动化技术创新。

中国动力电池具有最强竞争优势，实现了全球范围内动力电池的领跑，成本和规模优势显著，半固态电池已量产并将进入规模化发展阶段。燃料电池技术进步明显，燃料电池系统和电堆成本快速下降，在膜电极、双极板、电堆组装及辅助系统等领域已实现自主化，高压气态储氢技术已占主导地位。电驱动系统向着高速化、集成化的方向发展，部分高性能电机转速超过27 000 r/min，10合1和11合1电驱动总成相继推出，串联、P0~P4的并联及串并联混合动力构型百花齐放，混合动力发动机热效率不断突破新高^[7]。

2.2 挑战

虽然中国汽车产业电驱动化转型升级取得了显著成就，但仍然面临严峻挑战。其中，突破基础软件和元器件、关键零部件及其材料和工艺、整车能耗控制等核心技术是产业高质量发展的核心和关键^[8]。

在基础软件和元器件等方面，光刻机、固晶机等技术瓶颈叠加质量标准和测试评价体系建设不足，致使自主车规级芯片短板问题依然突出；车用操作系统相关技术标准体系由国外主导，且建立在国外操作系统内核基础上，研发验证主要依赖国外成熟工具链；高端试验仪器、测试装备、汽车研发用软件等面临“卡脖子”风险。

在动力电池领域，高功率、长寿命性能、快充性能和信息安全等关键技术有待进一步突破；高性能高镍三元材料、碳硅材料、高端动力电池铝塑膜和大功率激光焊接/裁切设备国外依赖度较高；对新体系动力电池关键技术前瞻研究布局不足，动力电池高温安全管理、低温性能受限等难题尚未实现根本性突破，制约纯电动汽车全气候应用^[9]。

在燃料电池领域，燃料电池堆关键组件、材料、燃料电池系统技术等方面均与国外存在显著差距；膜电极功率密度、铂金属使用载量和耐久性等性能，质子交换膜可靠性、寿命、量产能力等方面有待提高；双极板中复合膜压碳板仍处于开发阶段，催化剂、膜和碳纸等关键材料严重依赖进口；空压机、储氢系统和氢循环装置等核心零部件技术指标与国外一流水平也有一定差距，零部件关键技术瓶颈制约了燃料电池系统低温启动性、耐久性、寿命和系统参数（功率等级、效率）等性能指标的提升^[10]。

在电机电控领域，驱动电机用低重稀土或无稀土永磁体开发、新型电超导与热超导材料、非晶合金铁心、车规级大电流密度半导体材料等关键材料仍存在明显短板；大电流碳化硅芯片产品化、高可靠性车用绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）模块封装工艺和封装材料技术有较大提升空间；纳米级原材料制备能力和工艺水平不足，导致驱动电机耐电晕绝缘材料高度依赖进口；仍存在单晶性能一致性差、成品率低、成本高等问题。

在整车能耗控制技术方面，整车热管理系统朝着具备更低能耗、更宽工作温域、更低系统成本和更紧凑系统结构的一体化集成热管理系统发展^[11]。热泵式热管理节能效果明显，超低温热泵成熟技术基本掌握在株式会社电装、法雷奥集团等国际供应商手上。除了单车能量管理策略的优化，在电动化、智能化、网联化背景下，开展车路云协同环境下结合交通信息预测的多车系统级的整车能量管理技术也是进一步提升新能源汽车能耗水平的突破重点^[12]。

3 电驱动化背景下车辆动力形式技术路线分析

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3.1 汽车产业电驱动化与能源转型融合发展

3.1.1 车用能源转化路径

能源从油井到车轮（Well-to-wheel，WTW）的转化通常被分为油井到油箱（Well-to-tank，WTT）和油箱到车轮（Tank-to-wheel，TTW）两个过程。WTT为一次能源被转化为汽车燃料的过程；TTW为车载燃料被转化为驱动车辆行驶动力的过程。不同类型车用能量从油井（或其他能源源头）到车轮的转化路径如图1所示^[13-16]。传统燃油车无论在WTT还是TTW阶段，其能量转化效率均较低。得益于电池和电机的高效率，纯电动汽车在TTW阶段具有优异的能效。混合动力汽车仍采用发动机参与车辆驱动，受限于对汽油、柴油等化石能源的使用，其TTW阶段能效要低于纯电动汽车。氢燃料电池系统虽然效率高于发动机且TTW阶段具有零污染排放，但能效仍显著低于动力电池，并且在电变氢、氢再变电的过程中具有较高能量损失。总体而言，从能源的产生到车辆运行整个过程，虽然基于化石燃料的纯电动、混合动力汽车和燃料电池汽车能效差别不大，但仍明显高于传统燃油车。纯电动汽车在WTT阶段电能的制取效率受到能源结构的影响，能效差异较大。

3.1.2 车辆电驱动化与能源转型融合发展

中国以煤炭、天然气等传统化石燃料发电为主，电能生产过程碳排放居高不下，大力发展风光水等可再生能源是中国能源转型的长远目标，构建以可再生能源为主的节能减碳生态体系是汽车产业低碳化和中国汽车产业大规模电驱动化的必然选择^[17]。风光水等可再生能源发电具有随机性、间歇性和波动性等不稳定特征，需与储能技术融合，储能成本及应用规模化是其能否推广的关键^[18]。车辆电驱动化使整车具备消纳和存储间歇性电能的能力，将汽车作为分布式储能单元，其边际成本为零，与可再生能源体系的融合将增强能源系统的韧性，因此电驱动车辆的普及能够推动可再生能源的发展。电驱动汽车与分布式储能系统协同发展也是实现城市能源消费转型的重要途径。

3.2 车用能源供给技术分析

3.2.1 车用能源供给技术

1）动力电池

锂离子电池凭借高能量密度、长循环寿命等成为当前电动汽车的主流动力电池技术。目前，中国应用最广泛的锂离子电池是磷酸铁锂（Lithium Iron Phosphate, LFP）电池和镍钴锰（Nickel Cobalt Manganese, NCM）三元锂离子电池。LFP电池以其高安全性、长循环寿命和较低成本成为经济型电动车和商用车的优选，但能量密度相对较低，且低温性能较差，更适合成本敏感、对续航要求相对较低的应用场景^[19]。NCM电池具有更优异的高能量密度和低温性能，但其热稳定性较差。磷酸铁锂电池方面，国内以比亚迪股份有限公司（简称比亚迪）推出的刀片电池为引领，通过直接进行电芯-电池包的结构设计，提升了电池系统质量能量密度及体积能量密度，同时，刀片电池解决了电池安全性问题；国外主要聚焦于三元锂离子电池研究，但电池单体成组后的电池包能量密度却远低于电芯能量密度，因此近年来电池包整体能量密度的提升得到了更多关注。

相比传统锂离子电池，固态电池能量密度更高，工作温度范围更广，安全性能更高，更适应极端气候且寿命更长。尽管如此，在大规模商业化过程中仍面临多项技术屏障和难题，如固体电解质的离子导电率较低且机械性能与柔韧性不足；电解质与电极之间界面稳定性差，可能导致高界面阻抗和副反应；制造工艺复杂且成本高昂，尤其是在实现规模化生产时；一些高性能材料成本较高，且资源供应有限，进一步增加了商业化障碍^[20]。

2）氢燃料电池

中国在燃料电池堆关键组件/材料及燃料电池系统技术方面均与国外存在差距，主要市场份额仍被国外公司占据。得益于国家政策支持，膜电极、双极板、氢气循环系统、空气压缩机等核心组件，质子交换膜、催化剂、碳纸等关键材料，均已实现规模自主生产，为未来大规模商业化生产储备了技术基础条件，但燃料电池系统技术在系统效率、性能、寿命及成本等方面仍与国外存在明显差距，导致中国燃料电池系统成本居高不下。

氢燃料电池汽车的商业化推广受到燃料电池关键核心技术、生产制造成本、氢安全等多重因素的制约。目前氢燃料电池使用寿命仍存在较大困境，特别是国内许多厂家还表现为产品可靠性水平低、产品一致性差等问题。燃料电池汽车低温启动问题也严重阻碍了燃料电池车的大规模推广应用。在成本方面，氢气制、储、运、加到关键零部件的全产业链生产成本，以及燃料电池电堆和膜电极组件成本均较高，可再生能源电解水制氢要获得与化石能源制氢相同的价格竞争力，短期内仍很难实现，燃料电池使用成本高的劣势在未来很长一段时间内都不会得到改观。

3）混合动力技术

车辆混合式供能常采用“燃料-内燃机”和“动力电池-电驱动系统”的方式实现传统燃料动力与电力驱动的有效结合，为现代交通提供了更灵活、更高效的能源解决方案^[21]。

车辆混合式供能方案中，动力电池常采用功率型电池，支持瞬态高功率输出及整车的快速充放电。内燃机根据所采用的燃料类型差异有所区别。乘用车内燃机主要为汽油式，国内外针对混合动力乘用车开发的专用内燃机技术不断取得突破。东风汽车集团股份有限公司的混动专用发动机热效率达47.06%。商用车根据运行场景和地域等差异，内燃机有柴油式、天然气式、甲醇式等。面向车辆动力的低碳化、零碳化发展迫切需求，近年来，氢、氨氢等零碳内燃机在商用车不同场景中得到越来越多的关注^[22]。中国柴油发动机有效热效率、功率密度和扭矩密度等相比国外还有较大提升空间，通过可变热力循环技术、超高压燃油喷射技术等有望进一步提高热效率^[23]。天然气和甲醇发动机目前最高热效率已达41%~42%，但总体技术与国外先进水平仍有差距。氢发动机虽然对氢纯度要求低，但存在热效率低和体积能量密度低的问题，而且氢气燃烧速度快，安全问题面临挑战。氨氢发动机具有无碳烟排放、可靠性高、无需颗粒物过滤器（Diesel Particulate Filter, DPF）等优势。然而，其燃烧性能较差，导致动力性相对较弱，热效率也不如柴油机。此外，氨的储运及氨氢发动机较高的碳基排放物也是其推广应用需要重点考虑的问题。

混合式供能技术由于多动力源特性，展现出强大的多能协同能力与适应性，通过内燃机与电动机的高效分工，满足多样化工况需求^[24]。在极端气候条件下，相比纯电动车因低温导致续航下降或启动困难，混合动力汽车通过燃油系统为电池和电动机提供温控支持，确保其在各种环境下的可靠性能。智能控制算法的引入，使系统能够通过实时工况识别和能量精准分配^[25]，实现内燃机和电动机转速转矩的高效协同。

3.2.2 车用能源供给潜力

动力电池依赖的能源类型为电能，氢燃料电池则依赖高纯度氢气，混合动力由于对多种能源类型的兼容性，包含油电混动、氢电混动等。不同类型车用能源供给优势及挑战如表1所示。

1）电力供给

车载电力供给主要为充电和换电两种方式。中国充电基础设施发展当前受到诸多因素的制约^[26]。首先，不同充电设施之间的兼容性是当前车辆电驱动化发展的一个紧迫问题。其次，采用高电流、高电压的超级快充技术增加了充电工作中的安全隐患，特别是局部区域大规模电动汽车并网后将对电网平稳运行产生影响，无规律充电进一步加大电网峰谷差，甚至超过电网的承载能力，存在安全隐患。不同区域充电设施增容由点到面地对电网产生影响，在一线城市中心城区资源紧张的情况下，基础设施改建难度大。最后，充电桩布局不均衡，部分区域充电桩长时间处于闲置状态，而高速公路服务区、郊区和乡镇地区的充电桩数量不足，制约了电动汽车在中小市场及偏远地区的发展。随着新能源汽车保有量的增加，充电桩的大规模增量将对充电基础设施建设提出更高的要求。

换电模式具有高效便捷、快速补能等优势，而且有助于电池梯次利用和全生命周期检测，能够提升车辆的运营效率，特别是在出租车、网约车、重型车辆等对时间成本敏感的场景^[27]。换下的电池也可以与可再生能源（光电、风电等）组合，有助于光电、风电的储存。因此，未来电池产业可以与智能电网互相联合，助力国家能源体系的大力发展。随着国家和地方政策的大力支持，新能源汽车换电基础设施建设及布局实现了飞速发展，但仍面临诸多问题，如换电站无法兼容所有车型，且多为特定品牌使用；动力电池能量密度较大，换电站储存大量电池存在较大安全隐患；换电站建设和维护成本较高；电池租赁模式下其质量统一标准有待完善等。

2）氢能供给

燃料电池汽车实现规模化运行首先要解决氢气的供给问题。制氢方式包括煤制氢、焦炉气副产氢、蒸汽甲烷重组制氢、氯碱制氢、电解水制氢等。当前，化石能源制氢及工业副产氢是主要制氢方式，致使燃料电池商用车相比汽油车、柴油车、混合动力汽车和纯电动汽车等并无全生命周期碳减排优势^[28]。随着风光水等可再生能源装机容量的不断增加，特别是在新疆、内蒙古、青海、甘肃等风光资源丰富的地区，具有低成本、大规模制取绿氢的资源基础，为特定地域下的燃料电池汽车推广提供了较好的基础。

氢能的储运主要分为高压气态（气瓶）、低温液态（液氢储藏罐）和固态（物理吸附和化学氢化物储氢）。氢的储运成本在其供应链中占有很大比重，以长管拖车或瓶组为主。由于其储氢量少，体积利用率低，适合短距离及小需求量的运输。长距离、大需求量的场景适用于液态运输，但需要抗冻、抗压及严格绝热的特殊容器。通过发展高压力管道运输可以实现长距离、大流量氢气的持续输送，但管道建设的前期投资极高，且存在氢脆问题，这也是不适用于长期采用天然气管道进行输送的原因^[29]。

氢能供给主要依赖于加氢站。中国加氢站建设进入快速发展阶段，但加氢站技术与美国、日本等国家相比仍存在一定差距，尤其是用于大规模加氢的液氢站技术基本处于研发空白状态。加氢站的建设和发展受到标准、安全、成本等因素制约。在标准因素方面：对于加氢站安全的研究局限于氢气储运、加注等过程，加氢站安全标准体系有待进一步健全。在安全因素方面：高压氢气在制备、运输、压缩、储存、加注及使用过程中，均具有潜在泄漏、火灾及爆炸等危险，氢安全问题也是确保氢能相关产业顺利发展的根本，大规模加氢站的布设，对氢安全措施提出了更高的要求。在成本因素方面：加氢站建设成本高，其中占比最高的费用是核心设备的进口费，高压阀门、加氢枪、储气瓶等关键设备的核心零部件多依赖进口。目前中国加氢站的日加注能力普遍不超过1 000 kg^[30]。

3）内燃机燃料供给

内燃机常用燃料包括汽油、柴油、甲醇和天然气等，其中，柴油、甲醇和天然气主要应用于中重型商用车领域。内燃机燃料在补能便捷性、成本、安全性等方面具有明显优势，特别适用于充换电基础设施尚不完善的地区。中国能源结构为“富煤、贫油、少气”，对柴油消耗较大的商用车短期内将仍以内燃机为主，因此柴油消耗将处于高位。就长期来看，随着乘用车电驱动化技术渗透率的不断提高，有望减少对汽油和柴油的供给需求。天然气作为最清洁的化石燃料，可作为商用车碳中和技术路线的过渡能源，需求量短期内将呈现上升趋势，并且进口天然气将保持高位运行。甲醇作为车端燃料补给具有零碳优势，但当前甲醇主要通过煤制甲醇、天然气制甲醇等方式生产，全生命周期碳减排优势不明显。考虑运输成本和加注成本，甲醇主要应用在新疆、山西等化石能源丰富的区域。

在基础设施建设方面，截至2024年底，中国加油站数量约12万座，虽然短期内加油站数量将有所增加，但预计到2030年将回归到合理水平。随着商用车市场的快速扩张，液化天然气（Liquefied Natural Gas, LNG）加气站增速显著高于加油站增速，2024年超过5 000座，预计在短期内也将持续增长。通过“油气混合站”的形式降低了内燃机燃料供给的投资成本和建设周期。从长期来看，加油站和加气站将越来越深入地融合充换电甚至加氢业务，实现对不同类型车辆补能方式的融合，向“综合能源服务站”转型。

3.3 车辆电驱动化技术路线分析

3.3.1 乘用车领域动力形式与趋势

乘用车电驱动化技术发展迅速，纯电动汽车在私家车、网约车和出租车中的渗透率持续增长。特斯拉采用4680无极耳圆柱电池，能量密度达300 W·h/kg，配合结构化车身设计，Model Y续航突破700 km；蔚来全场景能源服务技术体系涵盖换电站（3 min换电）、超充桩（800 V高压平台），适配150 kW·h半固态电池包（续航超1 000 km）。然而，由于动力电池技术能量密度、安全性等技术瓶颈未取得实质性突破，纯电动汽车仍面临低温续航里程衰退、高温安全管理、补能效率、安全性等难题，动力电池高能量密度、长寿命性能、补能效率和安全性能等关键技术有待进一步突破。随着纯电动汽车渗透率进一步增长，车辆与基础设施建设的矛盾（车桩比例、车网协同）将进一步加剧，废旧动力电池“二次污染”问题也亟待解决。

混合动力汽车解决了单一电力补给带来的里程焦虑问题和低温环境电池续航显著衰退问题。随着混合动力技术的不断提升，整车油耗有望进一步下降，将使整车能耗成本与纯电动汽车相当。近年来，结合不同供能方式的混合动力电驱动车辆受到了越来越多的关注，插电式混合动力和增程式车型在新能源车中增速已超过纯电车型。比亚迪DM-i/DM-p混动平台，以骁云发动机为核心，新欧洲驾驶循环工况（New European Driving Cycle, NEDC）下纯电续航120~200 km，综合油耗低至3.8 L/100 km；北京理想汽车有限公司L系列车型采用1.5 T四缸增程器，热效率达40.5%，配合宁德时代新能源科技股份有限公司的三元锂电池，中国轻型汽车测试工况（China Light-duty Vehicle Test Cycle, CLTC）纯电续航210 km，综合续航1 315 km。其中，具有长纯电续驶里程的增程式或插电式混合动力汽车，不仅可以支撑车辆中短途的纯电出行需求，也能够以燃料补给的方式支持车辆便捷、节能式长途出行，满足了更多元的用户场景需求，具有很好的推广应用场景。

燃料电池汽车面临短期内成本难以下降，电池系统寿命、可靠性差的难题，特别是氢能补给的“制-运-储-加”成本高和氢安全难以克服。相比纯电动汽车和混合动力汽车，燃料电池汽车在乘用车领域的推广和普及面临更大的挑战。

3.3.2 商用车领域动力形式与趋势

相比乘用车，商用车具有更复杂的应用场景和车型分类，因此商用车的电驱动化技术路线根据不同的场景也面临更多元的选择。《商用车碳中和技术路线图1.0》梳理并达成了共识的26个商用车应用场景^[31]。

基于传统燃料的内燃机在中短期内仍是商用车的重要技术路线，特别是对于重型商用车中长度运输场景，提升内燃机热效率并大力发展混合动力技术是商用车节能减排的重要方向。天然气和甲醇是商用车低碳转型的重要过渡性技术路线。当前，天然气内燃机已在中西部传统能源富足区域得到了较好应用，并且其技术相对成熟、基础设施建设门槛相对较低。甲醇内燃机的推广在于进一步提高其热效率，并降低整车综合使用成本，特别是绿醇的制取成本，对于甲醇资源丰富的地区，甲醇内燃机短期内具有较好的推广前景。商用车氢发动机和氨氢发动机技术路线受到发动机热效率、动力性、补能成本和补能设施的制约，市场化技术尚未就绪，需进一步加强关键核心技术攻关。

纯电动技术在商用车领域虽然渗透率不如乘用车，但也呈现比较明显的增长趋势。2024年，中国新能源商用车销售59.6万辆，同比增长92.9%，市场渗透率达15.4%，主要为纯电动车型。纯电动商用车受限于补能时效性，运营时间成本增加将导致整车综合运营效率和利润降低，不利于长途运输，并且纯电动重型商用车全生命周期碳排放并无明显优势。换电模式虽然可以提高补能效率，从而支撑重型商用车实现长途运输，但换电站建设成本较高、投入较大，在换电站无法大规模普及的情况下仅适合特定线路或场景的高频运输。因此，目前纯电动商用车主要适用于城建渣土运输、公交、相邻城市轻型载货运输和市政环卫等中短途场景。若动力电池能量密度和超级快充技术得到有效突破，能够提高单次补能续航里程和补能时效性，纯电动重型商用车长途运输场景也将会有一定的发展潜力。宇通YEA睿控平台专注发力“平台化集成+场景精准适配”，通过轻量化与三电技术革新，推动纯电重卡从短途封闭场景向干线物流渗透。随着动力电池能量密度和超级快充技术得到突破，能够提高单次补能续航里程和补能时效性，纯电动重型商用车长途运输场景也将有较好的发展潜力。

氢燃料电池商用车目前主要以示范推广为主，并应用于城市公交、城建渣土等中短途场景。北汽福田汽车股份有限公司于2006年启动氢燃料技术研发，突破高功率密度电堆（单堆功率200 kW+）、液氢储供系统技术，并在2008年北京奥运会期间提供了燃料电池客车的示范运营。氢燃料电池在重型商用车和中长途运输场景的规模化应用需要解决市场化技术不成熟、综合成本高，以及补能设施不健全等问题。此外，需完善基于可再生能源电解水制氢的燃料电池商用车绿氢供能体系，中短期内基于绿氢的燃料电池商用车“制-运”成本难以下降到柴油动力平均拥有总成本。车用氢气终端使用区域与可再生能源制氢低成本区域差异较大，可以因地制宜，在风光水等可再生能源丰富的中西部地区进行绿氢的制取，减少储存、运输等环节后终端氢气成本。实现氢能的长距离、大规模经济运输也是解决可再生能源制氢资源供需不平衡问题的关键。

总体而言，基于传统燃料和电力补能的混合动力技术在商用车领域中长期均具有较好的发展前景，也是商用车应对日益严苛的排放标准的重要技术路径。其中，插电式或增程式混合动力商用车适用于短途和中途的轻型或中型运输场景，而普通混合动力技术则适用于重型、中长途运输场景。因此，混合动力技术凭借多动力源协同的优势，有效地提高了商用车的节能减排性能，并实现了整车对传统补能设施的继承性。

4 发展建议

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4.1 加强关键核心技术攻关

加速电驱动及混合动力系统核心技术攻关。建议系统布局基于新材料、新器件和新构型的高集成度、高效能电驱动系统和机电耦合动力装置研发攻关，关注碳化硅控制器等新型半导体材料的应用，突破电控系统IGBT模块等关键领域的发展束缚；加强内燃机燃烧技术和混合动力专用发动机关键技术创新，加快形成热效率和传动系统效率跃升的前沿技术成果；推进基于智能化和网联化的整车能量管理和热管理技术，充分发挥大数据、人工智能算法对混合动力电驱动车辆能、热管理的有益作用，提升混合动力系统的整体效能。

统筹部署下一代高性能动力电池专项攻关。建议统筹部署高能量密度、长寿命、低成本动力电池专项攻关，摸清、摸透关键材料、工艺等涉及的基础性问题和底层机理，加速推进下一代高性能动力电池技术研发和产业化，巩固和扩大中国动力电池长期领先优势；面向电驱动化汽车低温续驶里程降幅大、电池高温安全问题频发等技术瓶颈，加速推进高环境适应性整车平台和高安全、全气候动力电池系统技术攻关，支撑电驱动车辆实现高低温续航、安全性能突破。

强化新型低碳、零碳燃料及内燃机研发投入。建议围绕重型商用车和特种车辆布局短期以低碳节能内燃机为主、长期零碳能源主导的车用能源动力发展路线，加强对柴油、天然气、甲醇等内燃机高膨胀燃烧、高效燃油喷射、低阻减摩、混流增压等技术研发；积极部署氢、氨、醇类净零碳燃料和E-fuels（二氧化碳和可再生能源制成的新型电子燃料）等新型内燃机燃料，研发面向新型燃料的发动机供应系统、点火系统、燃烧系统、尾气后处理等技术，提高新型零碳燃料内燃机热效率。

4.2 完善科技创新体制机制

1）统筹科技创新各领域协同

统筹能源、交通、材料、先进制造等领域的科技规划制定与实施，加强基础研究、应用技术开发、技术验证与应用示范的协同，加强科技创新战略研究、路线图制定与研发任务部署的协同。成立由科技部牵头，相关部门参与的跨部门创新领导小组，设立下一代高密度驱动系统、宽禁带功率半导体器件、新型低碳零碳内燃机、高性能动力电池等优先行动专项和区域示范应用工程。协同政产学研资源，实施车辆能源动力关键技术提升工程。建立科技战略制定、科技项目布局、关键技术协同攻关与产业化示范的协同机制，统筹规划、协同推进重大专项落实、重大战略落地。

2）建立跨部门协同创新机制

聚焦国家区域协同重大发展战略场景，整合整车企业、零部件企业、交通运输和能源部门，学会和行业协会等建立跨行业、跨机构协同创新平台或产业创新联盟，成立产业创新发展工作组，开展面向产业中长期的前沿技术预见研究，把握电驱动化车辆前沿科技创新方向，凝聚共识，明确科技创新战略目标与路径，定期开展行业技术创新进展评估工作，遴选标志性技术进展。持续开展节能与新能源汽车技术路线图、产业绿色低碳发展路线图制修订工作。

4.3 持续优化产业发展环境

加强产业政策创新，强化政策对产业优化的引导。充分发挥能耗排放法规对汽车产业供给侧改革和转型的推动作用，积极推动建立面向全生命周期评价机制的汽车产业碳排放、成本、能耗等优化评价机制，探索与其他碳减排体系的衔接机制。针对乘用车、商用车等不同类型车辆研究车用能源动力的多元化技术路线与车辆电驱动化技术路线的动态评估机制，通过政策引导电驱动化路线的市场化发展。通过税收优惠、补贴和贸易协定等政策优化，以及技术授权、技术联合开发和打造属地化技术枢纽等方式加速技术出口，优化电驱动化背景下新型汽车产业生态全球化布局，积极参与国际标准制定，强化技术的全球引领，实现汽车产业对全产业链的强力拉动。

加快基础设施配套，强化基建对产业优化的推动。做好基础设施建设的顶层设计和规划，综合考虑社会安全、补能成本等因素，基于城乡建设、智能电网建设、住建城市规划及物业管理规划等科学布局车用能源动力基础设施。加快充电网络智能化进程，缩短充换电重叠与重复时间，加快形成智能有序慢充为主、应急快充为辅的居民区充电服务模式和构建适度超前、快充为主、慢充为辅的高速公路与城乡公共充电网络，注重智能有序充电、大功率充电、无线充电等新型充电技术研发。统一充换电基础设施标准，避免因标准不统一导致基础设施闲置率高等问题。

5 结束语

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推动汽车产业的全面电驱动化是中国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，也是应对气候变化、推动汽车产业绿色低碳发展的战略举措。历经多个五年计划的持续支持，中国汽车产业科技创新取得了重大突破，实现了从“跟跑”到“并跑”再到部分领域“领跑”的历史性跨越，支撑产业从无到有、从小到大、从弱到强，进入了高速发展新阶段。但也要看到，中国新能源汽车产业在引领全球发展的同时，车辆电驱动化和车用能源发展技术路线的选择也走到了关键岔路口，汽车产业发展瓶颈问题日益凸显，需要政府、行业、企业携手努力，坚持科技引领，创新驱动，持续加强关键核心技术攻关，深化科技创新体制机制改革，优化产业发展环境，推动中国汽车产业朝着电驱动化方向进一步实现高质量发展。

基金

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国家自然科学基金(52142214)

参考文献

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文献

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2025年第4卷第2期

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doi: 10.3981/j.issn.2097-0781.2025.02.001

接收时间：2024-12-13
出版时间：2025-06-20
发布时间：2025-06-26

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收稿日期：2024-12-13
修回日期：2025-03-01

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作者信息

江苏大学汽车工程研究院，镇江 212013

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表12种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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