我國新能源汽車減排潛力及成本分析

1 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

我國已成為世界第一汽車產(chǎn)銷國，2000年我國汽車保有量為1609萬輛，到2010年底突破7700萬輛，10年間增長了近4倍，在今后較長一段時期我國汽車保有量還將保持快速增長勢頭，預計到2020年將超過2億輛，由此帶來的能源安全和環(huán)境問題將更加突出，產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級壓力巨大。目前，通過實施乘用車燃料消耗量限值標準，應用先進內(nèi)燃機、高效變速器、輕量化和優(yōu)化設計等節(jié)能技術(shù)，我國汽車平均油耗已經(jīng)逐步降低。新能源汽車進入市場將極大地促進傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。

我國從“十五”時期開始實施新能源汽車科技規(guī)劃，形成了以純電動汽車、混合電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)、動力蓄電池及其管理系統(tǒng)為“三橫”的電動汽車布局。

國家近年來出臺了一系列新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃及扶持政策，其中，2009年初出臺的《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》提出至2011年要形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能，且新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的5%左右；《關于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》啟動了節(jié)能與新能源汽車的試點工作，重點在北京、上海、重慶等13個城市的公共服務領域開展，截至2009年底，5000多輛新能源汽車已在這13個城市示范運行；2010年《關于擴大公共服務領域節(jié)能與新能源汽車示范推廣有關工作的通知》，將節(jié)能與新能源示范推廣試點城市由13個擴大到20個；財政部于2009年1月和2010年5月出臺了公共和私人購買新能源汽車財政補助辦法，促進新能源汽車向乘用車領域的擴展。在國家政策大力支持下，在電池性能與壽命、充電基礎設施建設、充電標準方面都在不斷突破和完善；上汽、長安、北汽、比亞迪、奇瑞等國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)在“電氣化”應用上積極投入，截至2010年底，共有54家汽車生產(chǎn)企業(yè)的190個車型列入《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》，2010年以上車型年產(chǎn)量為7181輛。

2009年，我國新能源汽車銷量9800輛，且以公共交通系統(tǒng)用車為主（5000多輛）；2010年，我國新能源汽車銷量為1萬輛左右。預計近期公共服務領域仍是新能源汽車的主要市場，私人購車補貼政策對個人市場的拉動是積極的，但推廣速度不會太快。未來幾年，我國新能源汽車市場仍將是混合動力汽車與充電式電動車并行發(fā)展的模式，公共服務領域的公交客車、出租車等將是主要推廣市場。

2 新能源汽車主要類型

按照發(fā)改委公告定義，新能源汽車包括五大類型：混合動力電動汽車（HEV）、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、其他新能源（如超級電容器、飛輪等高效儲能器）汽車等。目前有可能規(guī)模化應用的新能源汽車是混合動力汽車和純電動汽車，燃料電池汽車尚處于研發(fā)和運行試驗階段，技術(shù)未完全成熟，因此本文重點討論混合動力汽車和純電動汽車。

2.1 混合動力汽車

混合動力汽車是指具備兩個以上動力源，其中一個可以釋放電能的汽車。混合動力汽車按混合方式不同，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種；按混合度（電機功率與內(nèi)燃機功率之比）的不同，又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。其中外掛式皮帶驅(qū)動起動/發(fā)電（BSG）式是微混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu)，其電機功率一般僅2～3千瓦，依賴發(fā)動機的停車斷油功能，可節(jié)約燃油5%～7%；在發(fā)動機曲軸后端加裝一個電動/發(fā)電型盤式電機（ISG）是輕度混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu)；具有純電力驅(qū)動功能的可作為全混合或混聯(lián)式混合動力汽車的典型。豐田公司的普銳斯轎車即屬于這類全混合汽車。目前我國若干汽車企業(yè)研制的混合動力汽車，大多采用ISG輕度混合或BSG微混合方案，主要是考慮這二種方案的技術(shù)難度較小，生產(chǎn)成本也較低。但是研究表明，混合動力汽車的節(jié)油率幾乎與汽車功率的混合度和汽車的生產(chǎn)成正比上升。因此，從長遠來看，研制全混合電動汽車是一種必然趨勢。

混合動力汽車與目前的汽油車相比，能降低燃油消耗25%～50%，是當今最具實際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車，但其成本比同類汽油車高30%左右。城市公交車方面，混合動力客車在城市工況下約能節(jié)油15%，但整車成本增加了30%左右。同時，由于擁有兩套動力系統(tǒng)，混合動力汽車的日常維修維護費用較普通柴油車高一些。

以豐田普銳斯汽車為例，在我國實測其不同工況下的油耗結(jié)果顯示，各種工況下的平均節(jié)油率為39.6%，平均百公里可節(jié)油3.07升。以93號汽油價格7.5元/升計算，每百公里可節(jié)省油費23元，行駛20萬公里也僅省油費4.6萬元，顯然不足以抵消購置混合動力汽車所增加的費用。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2006年一汽豐田普銳斯銷量僅為2152輛，占全國乘用車總銷量的0.04%。但隨著政府財政補貼政策的大力支持，這一情況會有所好轉(zhuǎn)。

2.2 純電動汽車

純電動汽車是指完全由動力蓄電池提供電力驅(qū)動的電動汽車，目前采用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池，它們已達到的實際性能指標和市場平均價格，如表1所示。根據(jù)實際裝車時的循環(huán)壽命和市場價格，可估算出電動汽車從各種動力電池上每取出1千瓦時電能所必須付出的費用。計算時，假設電池最高可充電荷電狀態(tài)（SOC）為0.9，放電SOC為0.2，即實際可用的電池容量僅占總?cè)萘康?0%；由電網(wǎng)供電價為0.5元/千瓦時，電池的平均充放電效率為0.75。

表1 各種電池的主要性能/價格參數(shù)

從表1可知，雖然從電網(wǎng)取電僅需0.5元/千瓦時，但充入電池，再從電池取出，鉛酸電池每提供1千瓦時電能，價格為3.05元，其中2.38元為電池折舊費，0.67元為電網(wǎng)供電費，而從鎳氫電池中每提供1千瓦時電能，費用為9.6元，鋰離子電池為10.2元，即后兩種先進電池供電成本是鉛酸電池的3倍多。

目前推廣的純電動汽車多使用高性能的鋰電池，如錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池，容量為300安時左右，理論續(xù)駛里程可以達到150～200公里，但在城市工況和使用空調(diào)的情況下，續(xù)駛里程將大打折扣。如果用作大城市公共汽車，年運營公里超過5萬公里，則需2～3年更換1次電池，電池成本占整車成本的1/3左右。

以城市公交車為例，純電動汽車每百公里平均電耗約為130千瓦時，按照我國較發(fā)達地區(qū)火電平均發(fā)電煤耗320克標煤/千瓦時計算，每公里能耗約為420克標煤，與同等規(guī)模的柴油車（37升/百公里）不相上下。但如果計算燃料成本，柴油車百公里成本約為260元（按7元/升計算），而純電動汽車僅為130元（按電價1元/千瓦時計算），比柴油車節(jié)省50%。如果按照谷時段電價計算，電動汽車的燃料成本將更低。另外，由于沒有內(nèi)燃機系統(tǒng)，電動汽車的日常維修維護費用也較柴油車低。

在目前的發(fā)電效率和電源結(jié)構(gòu)下，電動汽車的能耗水平與柴油車相差無幾；就溫室氣體排放而言，雖然電動汽車在運營階段是零排放，但如果考慮到發(fā)電過程中的排放（按排放強度860克/千瓦時計算），則CO2排放強度約為1.12千克CO2/公里，比普通柴油車的排放強度（約0.93千克CO2/公里）還高20%。如果未來發(fā)電效率和電源結(jié)構(gòu)能有較大改觀，電動汽車的排放強度將好于柴油車。

3 減排潛力及成本分析

3.1 減排潛力分析

根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，到2020年，新能源汽車保有量達500萬輛，以混合動力汽車為代表的節(jié)能汽車產(chǎn)銷量達300萬輛；到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車市場保有量達到50萬輛以上。

假設到2020年新能源汽車保有量達到500萬輛，其中混合動力汽車300萬輛，混合動力汽車分類型包括，私人小汽車220萬輛，出租車50萬輛，公交車30萬輛，按每輛小汽車平均燃料消耗量水平為10升/百公里，年行駛里程1萬公里，出租車年營運里程10萬公里，每輛公交車平均燃料消耗量水平為50升/百公里，年營運里程8萬公里計算，混合動力汽車相比傳統(tǒng)汽車節(jié)能35%，則可節(jié)能783萬噸標煤，相當于減少CO2排放1644萬噸。

其余200萬輛為純電動汽車，包括私人小汽車180萬輛，出租車10萬輛，公交車10萬輛，按每輛小汽車平均燃料消耗量水平為10升/百公里，每輛電動小汽車平均燃料消耗量水平為25千瓦時/百公里，年行駛里程1萬公里，出租車年營運里程10萬公里，每輛公交車平均燃料消耗量水平為50升/百公里，每輛電動公交車平均燃料消耗量水平為120千瓦時/百公里，年營運里程8萬公里計算，采用熱當量系數(shù)0.1229進行折算，則可節(jié)能586萬噸標煤。就排放而言，雖然電動汽車在運營階段是零排放，但要考慮到發(fā)電過程中的排放，采用電力排放因子0.814千克CO2/千瓦時進行折算，替代后可減少CO2排放307萬噸。

因此，2020年，我國新能源汽車推廣共可節(jié)能1369萬噸標煤，相當于減少CO2排放1951萬噸。

3.2 減排成本分析

減排成本方面，按小汽車平均燃料消耗量水平為10升/百公里，混合動力汽車相比傳統(tǒng)汽車節(jié)能35%，按年行駛里程1萬公里計算，可減少CO2排放0.8噸，但其成本比同類汽油車高30%左右，約6萬元，若汽車壽命期為10年，則可估算出減排1噸CO2成本為7500元；純電動小汽車百公里電耗為25千瓦時，按年行駛里程1萬公里，采用電力排放因子0.814千克CO2/千瓦時進行折算，與同類普通汽車相比，可減少CO2排放0.26噸，但其成本包括更換電池的費用比普通汽油車高約10萬元左右，若汽車壽命期為10年，則可估算出減排1噸CO2成本為38461元。可以看出，目前電動汽車的減排成本非常高，是混合動力汽車減排成本的5倍，因此，應加大技術(shù)研發(fā)力度，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，降低電動汽車的銷售價格和使用成本，并盡快建立起相關配套的充電等基礎設施。

值得注意的是，新能源汽車的排放強度取決于我國發(fā)電效率和電源結(jié)構(gòu)是否能有較大改觀。估計2020年我國非化石能源發(fā)電量占全國電力需求的比重能達到30%以上，煤電裝機比重下降到60%以下，單位發(fā)電CO2排放量有可能降低到600克/千瓦時左右。未來非化石能源電力的大規(guī)模發(fā)展可以促使電動汽車等成為減少溫室氣體排放的重要手段。

4 結(jié)論及政策建議

新能源汽車的發(fā)展還面臨許多制約因素：新能源汽車成本與傳統(tǒng)汽車相比高出很多，沒有形成成熟的自我循環(huán)的盈利模式，混合動力比傳統(tǒng)汽車成本高出30%～40%，純電動汽車比傳統(tǒng)汽車成本要高出40%～50%，燃料電池汽車高出100%。新能源汽車普及還面臨基礎設施的制約，充電站、加氫站建設需要大量投入。新能源汽車技術(shù)路線還存在不確定性。因此，新能源汽車仍將處于試點示范階段，大規(guī)模推廣尚需時日。

國家近期出臺的相關規(guī)劃、技術(shù)目錄等都將推廣混合動力汽車、純電動汽車作為交通領域技術(shù)節(jié)能的主要措施。如《交通運輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中對技術(shù)節(jié)能提出要求：“積極采用混合動力汽車、替代燃料車等節(jié)能環(huán)保型營運車輛；鼓勵使用天然氣動力和電動車等節(jié)能環(huán)保型城市公交車；開展混合動力、電能出租汽車試點工作”。國家重點節(jié)能技術(shù)推廣目錄（第二批）中提出的交通領域的節(jié)能技術(shù)為：“汽車混合動力技術(shù)，單臺混合動力汽車平均增加投資5萬元，單位節(jié)能量為0.71噸標煤/車·年；純電動汽車動力技術(shù)，單臺純電動汽車平均增加投資10萬元，單位節(jié)能量為1.43噸標煤/臺·年（替代燃油）。

《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，從2011到2020年的10年間，中央財政將投入1000億元用于扶持新能源汽車產(chǎn)業(yè)。其中，500億元為節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項資金，重點支持關鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，促進公共平臺等聯(lián)合開發(fā)機制；300億元用于支持新能源汽車示范推廣；200億元用于推廣混合動力汽車為重點的節(jié)能汽車。此外，配套了詳細的財稅政策。未來10年，購買純電動汽車、插電式混合動力汽車將免征車輛購置稅。

相比傳統(tǒng)小汽車，單臺混合動力汽車平均需要增加投資5萬元，單臺純電動汽車平均需要增加投資10萬元，按照《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求，2020年新能源汽車保有量達500萬輛，其中混合動力汽車300萬輛計算，相比傳統(tǒng)汽車需要增量投資3500億元，《規(guī)劃》提出的300億元用于新能源汽車示范推廣和200億元用于推廣混合動力為重點的節(jié)能汽車，共500億元的扶持資金僅占增量投資的1/7，支持力度遠遠不夠，需要在政策上進一步加大對新能源汽車的補貼力度。主要措施為：一是政府應制定對新能源汽車持續(xù)、全面性的激勵政策，除公交車外，逐步在燃油消耗量大、節(jié)能效果明顯的出租車等行業(yè)推廣電動、混合動力等新能源汽車；二是政府部門應帶頭購買和使用新能源汽車；三是通過減免汽車消費稅、購置稅和提供購車補貼，鼓勵個人和企業(yè)購買新能源汽車。

此外，還要加強對新能源核心零部件體系包括整車控制技術(shù)、電機驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)、電池系統(tǒng)技術(shù)、動力耦合技術(shù)、發(fā)動機及變速箱控制技術(shù)等的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范；加大新能源汽車的配套設施建設；在研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)對新能源汽車實行稅費優(yōu)惠，支持企業(yè)或行業(yè)協(xié)會加強技術(shù)標準建設、共性關鍵技術(shù)攻關等。