我國電動汽車發展現狀的探討

張 雯

（國網聊城供電公司，山東 聊城 252000）

0 引言

隨著石油資源逐步枯竭和環境污染的日益加重，節能和環保是21世紀的重大課題。發展電動汽車可以降低對石油資源的依賴，保障國家能源安全。可以改善城市空氣質量，降低噪聲污染，緩解城市熱島效應。從電網角度，發展電動汽車能夠有效提高電能在終端能源消費領域的比重，利用夜間充電實現填谷，提高機組利用率，作為分布式儲能單元可以改善電網供電可靠性，優化電力設備利用水平，提高電網運行效率。從我國汽車產業發展角度看，實現電動汽車的技術突破，有利于縮短和發達國家汽車產業的距離，同時契合國家在能源領域內的發展方向。

1 近年來國內外電動汽車發展概況

1.1 日本電動汽車發展概況

日本混合動力汽車日趨成熟，燃料電池快速發展。在混合動力汽車的產品發展方面，日本已超越其他國家［1］，穩居世界領先地位。例如豐田汽車公司已實現混合動力汽車產業化，混合動力汽車進入了商業化運營階段。電動汽車作為一種新興產業，在日本異軍突起。

高端技術取得突破，電動汽車制造業蓬勃發展。日本電動汽車之所以取得如此大的發展，主要取決于在電池、電機、電子控制等關鍵技術上的突破。政府主導的電池技術研發、差異化目標市場及車企戰略三者共同推動形成了日本多元化的電動汽車發展戰略。

政府財政補貼和稅收減免政策。日本政府在2009年開始實施日本汽車減稅，大手筆的減稅手段旨在推進環保、刺激電動汽車的消費市場。當年日本電動汽車保有量 45.6萬輛，其中 2 000輛為純電動汽車，其余均為混合動力汽車。 同時對購買充電主機提供50%的補助金等財政補貼，有力地促進了基礎設施的建設。

社會基礎建設與時俱進。 結合本國地域實際，著重考慮電動汽車的使用特點，日本選擇大力發展充電樁的建設。例如，2009年東京電力公司宣布將帶頭參與有關基礎建設，2010年在首都率先建200多個充電站，到2013年底預計完成1000個。

1.2 美國電動汽車發展概況

2009年4月，為挽救美國汽車業的蕭條，總統奧巴馬表示推動新能源汽車發展是新政府能源政策的重要組成部分，聯邦政府將大力支持新能源汽車的發展。

政府引導和資金補助。2009年奧巴馬上臺后曾明確表示，到2015年，美國要有100萬輛混合式電動汽車。這表明美國電動汽車的研究重點又從燃料電池車轉向了新型產業——電動汽車。在拓展電動汽車市場上，美國政府相繼出臺了多項優惠政策，例如，在全美5個試點城市的前10萬輛電動車消費者可以獲得2 000美元／輛的資金補助、所有消費者都可享受電動車消費的稅收減免等。2009年8月政府撥付的電動汽車及其電池、零部件開發補貼共計24億美元；同時在2012年政府財政預算中增加了對電動汽車各項相關技術的研發投入。奧巴馬總統在2011年提出了“到2015年美國將成為全球第一個電動汽車數量過百萬國家”的目標，這既是降低美國對外部石油依賴戰略，也表現出美國力圖確保在電動汽車生產行業領導地位的決心。

新興電動汽車產業大放異彩。2013年美國特斯拉Model S成為世界矚目的電動車新星，它的問世不僅突破了電池和續航的瓶頸，其成功的商業營銷模式也成為各大汽車商借鑒學習的典范。

1.3 我國電動汽車發展概況

近年來我國高度重視電動汽車技術的發展，取得了一定的成就。早在“十一五”期間，就組織實施了“863計劃——節能與新能源汽車”等重大科研項目，著力于關鍵零部件以及動力系統技術平臺的研發。依托北京奧運會、上海世博會、濟南全運會等工程搭建的示范平臺，經過長達十幾年的技術積累，電動汽車這一新興產業在我國已經成功跨越了從無到有的重大轉折點。并且在電池、電機、控制器等關鍵技術環節取得重大突破。在電力等領域評選新能源汽車技術管理創新成果，已初步建成電動汽車技術創新體系。共申請專利3100余項，頒布相關行業標準56項，設立30多個新能源汽車技術管理創新平臺，在全國范圍內創建了25個示范城市，目前已超過1萬輛新能源汽車投入運營，各示范城市設定可逐年實現的目標，逐步提高新能源汽車在公共交通領域的占有量。

與此同時，依據政策制定了適應電動汽車發展的目標，并實施了相應措施。2009年，政府明確提出，到2012年底形成50萬輛新能源汽車產能，其銷售量占乘用車銷售總量的5%左右。相應的國家在政策方面制定了一系列的扶持。如：2010年制訂的《“節能產品惠民工程”節能汽車推廣實施細則》、《私人購買新能源汽車試點財政補助資金管理暫行辦法》等。 在電池技術上，確定以鋰離子電池為主導，加快研發壽命更長、續航能力更強的新型鎳氫電池。引導企業、高校、科研機構之間形成合作創新的模式，各自發揮天然優勢，達到資源共享和優勢互補。

2 電動汽車發展應與智能電網相結合

我國于2009年提出建設堅強“智能電網”，其意義在于使電網具備更強大的資源配置能力、更高的安全穩定運行能力，適應并促進清潔能源發展，以滿足電動汽車等新型電力用戶的服務要求。可以說智能電網是電動汽車規模化應用的必要基礎。具體而言，智能電網能夠實現電動汽車有序充電、降低電動汽車供充電基礎設施投入、促進電動汽車基礎設施建設；另一方面，電動汽車作為分布式儲能單元，能夠促進可再生能源發電的利用。此外，對于風能及太陽能等可再生能源發電功率波動性較大的問題，電動汽車動力電池具有的存儲電能的特性，可以有效平抑功率波動，提高電網接納可再生能源發電的能力。

2.1 智能電網與電動汽車的關系

2.1.1 電動汽車接入對電網的影響

電網負荷增長。電動汽車規模化接入電網進行充電時，電網負荷將急速增長，此時如果恰逢電網負荷高峰期，則會加劇電網負荷峰谷差，對電能調度帶來困難。

電能質量下降，電網調控難度增加。實際中電動汽車的充電時間和充電方式靈活多變，具有較大的隨機性。這種非線性充電負荷產生的諧波會造成電網電能質量下降，給電網調控增加了難度。

已有的配電網不再滿足負荷特性需求。電動汽車的V2G特性使配電網負荷特性改變，因此需要從新的角度分析規劃設計配電網。

2.1.2 電動汽車依托智能電網

智能電網將太陽能發電、風電等多種分布式發電進行吸納和管理，因此它是推進新能源發展的關鍵領域。同時，智能電網通過高效的信息傳輸可以滿足用戶對用電多樣、多元的需求，有效提高電網的利用效率，在多時段多區域實現用電均衡，因此智能電網具有信息化、互動化、自動化的特點。

上文已提及到，當大量電能汽車接入電網時，會對電網正常運轉造成一定影響。因此，傳統電網已經不能較好的適應電動汽車的發展。而新能源如太陽能、風能發電具有較大的不穩定性，儲能設備不足也制約了新能源的發展［2］。而電動汽車的雙向性（即V2G）體現在：電動汽車充電時可看做用電負荷，目前的車載充電機功率一般為3 kW左右，未來可增長到10～20 kW。停駛時具備儲電能力，隨著電池技術的發展，在特定條件下可以向電網送電，此時可以看做發電機或者電源。在電動汽車的保有量很大的情況下，規模化的電動汽車對于電網而言將是重要的可用資源，對新能源的儲備提供條件。

2.2 電動汽車的研究方向

建立電動汽車充電負荷模型，并進行仿真計算。這是研究電動汽車充放電過程對電網影響的基礎。建立這一模型涉及電池充電特性、用戶用車習慣、充電方式等因素。由于目前電動汽車尚未大規模接入，可通過仿真分析充電負荷特性。遺傳算法對目標函數沒有特殊要求，滿足電動汽車非線性、大規模、混合性強的要求，因此出現了很多基于此類方法的研究成果。

多目標優化。 電力工業市場化后，多目標優化交易的問題日益得到重視，同時，電力系統仿真的結果將直接關系到市場的公平性。建立基于最優機組組合的多目標優化交易計劃模型更加符合競爭環境下的電力系統運行實際狀況。遺傳算法在設定一個目標函數后一般能夠得到一個最優解。若能夠同時考慮多個約束條件，例如：選擇購電費用最低、機組排放量最低兩個約束條件，理論上能夠得到全局最優解或者次最優解，因此這個方面也涌現出一批優秀的研究成果。

3 我國發展電動汽車的有利條件與不足

3.1 發展電動汽車的優勢條件

政策導向好，未來設施具備優勢，運營模式靈活。我國目前已設立25個試點城市來推進電動汽車產業的發展。2013年頒布的《地方政府新能源汽車產業規劃前瞻性研究》指出，合肥模式、杭州模式與深圳模式已成為我國新能源汽車商業化運作的三大樣本，表明我國電動汽車的宏觀政策導向基本形成。 經消費者調查結果顯示，普通消費者中接近70%的人可以接受最高車速60～80 km／h、一次充電行駛里程100～160 km的小型、中低速純電動汽車。而阻礙消費者購買電動汽車的主要因素仍在續航里程不能滿足所有人的需求，僅能夠實現城市短途代步。但目前我國城市化進程正在加速，城市化建設的空間巨大，未來電網發展將能夠基本實現多種靈活的充電運行方式來能夠滿足消費者需求。

相關資源豐富，市場需求巨大，成本優勢明顯。我國鋰資源儲量380萬噸，居世界第二位，稀土資源儲量6588萬噸，為電池的研制生產提供了強大的物質保障。目前我國國內鋰離子動力電池的價格為3～4元／Wh，遠低于歐美市場的14元／Wh，稀土永磁電機價格約為目前國際價格的60%，因此我國的高功率型動力蓄電池與國外相比有很大價格優勢，汽車制造業的成本降低。以合肥為例，政府提出每輛1.5萬元的購車補貼以及10%的配套資金補助，目前已經擁有5 622輛電動汽車，市場潛力巨大，能夠較好地吸引投資者和消費者。

電動汽車關鍵技術取得一定突破。電池、電機以及控制技術被視為電動汽車的三大核心技術。我國在鋰電池、鎳氫電池的研究方面已有了一定的突破，在電機方面，經常采用的有永磁電機、開關磁阻電機等。我國生產的車用永磁電機質量很高，已經具備出口能力和實用價值，可見我國電動汽車產業化推進大有撥云見日之勢。

電力盈余，善用“谷電”。根據預算，僅通過提高現有火電裝機的利用小時數就能滿足電動汽車一次充電30年的推算供給。目前我國每天有超過9億kWh低谷電，可供約5 000萬輛電動汽車充電，若能充分利用這些富裕能源，將大大提高能源的利用率。

3.2 目前存在的不足

電動汽車電池續航能力成為瓶頸。電池續航能力、循環使用次數以及電池的經濟性這三方面是電動汽車電池發展的關鍵點。目前鋰離子電池技術雖已取得一系列可喜進展，但在能量密度、使用壽命、以及快充性能方面仍有待突破。

尚未形成統一的電動汽車行業標準。近年我國相繼出臺了多部電動汽車的相關標準，但仍存在電動汽車產業化后行業標準落后于實際使用的現象。因此應當在已有的基礎上進一步完善，例如充電站安全法規、充放電技術標準等。

基礎設施建設相對滯后。除去電動汽車技術盲點尚待突破外，基礎設施不完善是電動汽車在國內難以打開市場的重要原因。在美國、日本等發達國家，政府除減免稅收外，還制定了時段計算電費等優惠政策鼓勵消費者使用電動汽車。我國在推進電動汽車產業化的過程中應該注意吸納借鑒國外成功經驗，降低國內電動汽車綜合成本。

4 未來電動汽車的發展建議

4.1 制定電動汽車的發展目標

根據政府制定的“十二五”電動汽車專項計劃，有步驟的引導投資，根據實際情況和環境變化相應調整，如以5年為周期進行調整，或者制定更長一段時間內我國電動汽車產業的規劃和發展目標、產業組織目標、競爭優勢產品等發展重點。

4.2 制定完善的行業標準

標準是產業化的基礎，因為標準缺失，一些汽車企業在新能源汽車項目方面不得不采取多種技術同時推進的產品戰略，既無法集中力量進行技術突破，也不敢貿然增加產量，更談不上產業化和市場化了。因此需盡快解決電動汽車行業標準模糊甚至不明確的現狀，加快電動汽車發展。

4.3 積極開拓電動汽車市場

具體來說，可以從三個方面突破：一是在公共領域新增車輛上做文章，比如電動客車和出租車；二是新增的細分市場，包括城市物流車、配送車；三是新增的城市消費群體，如隨著城鎮化進程的產生而出現的代步車需求群體，以及高鐵、動車相接駁的短途旅行市場。

4.4 政府部門發揮導向作用

在電動汽車推廣過程中，政府部門要充分發揮作用，注重多種手段模式的創新。一是在公交車領域實行融資租賃，由較大型的企業購買電池租賃給公交公司使用，緩解公交公司資金壓力，也成功打開純電動客車的推廣局面。二是采用對購買電動汽車的消費者給予減免消費稅、不限行不搖號等政策，刺激消費者購買電動汽車，擴大電動車的市場份額。

在充電樁、換電站等基礎設施方面，除推進試點城市建設外，還可以打造出某種典型模式，并在此基礎上加以復制和推廣。 以山東省為例，目前已在全省9個城市建成17座電動汽車換電站和545個充電樁，形成國內覆蓋范圍最廣、服務能力最強、技術最先進的電動汽車服務網絡。 其中濟南充、換電服務網絡的安全管理、運營管理和制度建設均處于全國較高水平。 立足實際、開拓創新，充分貫徹電網安全管理的工作要求，進一步夯實充換電站安全管理基礎，全面提升充換電服務網絡運營管理水平，具有很高的推廣價值。

5 結語

我國電動汽車正處于快速發展的新時期，能否順利打開市場關系到改變我國現有的能源結結構。因此應當盡快采取相應措施，推進電動汽車的研究工作，依托智能電網的發展，在新能源開發上擴寬新領域。出臺鼓勵電動汽車使用的政策以及完善的行業標準，為我國電動汽車研制、生產、使用三者同步發展保駕護航，達到保護環境［3］、節約資源，提高我國綜合競爭力的目的。

［1］ 徐哲.我國電動汽車發展現狀與對策研究［J］.上海汽車，2006，5（10）：14－17.

［2］ 胡澤春，宋永華.電動汽車接入電網的影響與利用［J］.中國電機工程學報，2012，2（5）：34－36.

［3］ 程魁玉.電動汽車行業發展環境分析［J］.華東電力，2004，11（6）：2－5.