發展新能源汽車的戰略選擇

■ 文/張存滿

何謂新能源汽車

新能源汽車顧名思義就是使用新能源作為動力源的汽車，在車用范圍內，新能源可理解為非常規燃料，較為準確的定義應該是使用非常規車用燃料作為動力源的汽車。汽油和柴油屬于常規車用燃料，像天然氣、石油氣、生物汽油、生物柴油、乙醇、甲醇等燃料是屬于常規車用燃料嗎？答案其實有些模糊。通常，我們習慣把這些燃料統稱為車用替代燃料（區別于汽油和柴油）。從新能源的角度來講，生物燃料應該屬于新能源范疇，但由于其使用上與傳統汽油和柴油相同，都是通過內燃機燃燒做功，排放二氧化碳，從這個角度看，把這些替代燃料歸類為車用常規燃料更為準確。那么，到底什么是非常規車用燃料呢？簡單講就是指新型電源和其他高效儲能器。

根據我國《汽車產業發展政策》的有關規定，國家發展和改革委員會制定了《新能源汽車生產準入管理規則》（簡稱《規則》），指出新能源汽車就是指純電動汽車（Battery Electric Vehicle，BEV，包括太陽能汽車）、混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、燃料電池電動汽車（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）、其他新能源（如超級電容器、飛輪等高效儲能器）汽車等。新能源汽車動力核心是電動化，這也是當前世界各國主要的研究和產業化方向。

新能源汽車發展現狀與趨勢

在國際上，早期引領新能源汽車發展的主要是美國、日本以及一些歐洲國家，但它們的發展各有側重。美國長期側重于降低對石油的依賴，確保能源安全的戰略，把發展新能源汽車作為交通領域實現擺脫石油依賴的重要措施，并以法律法規的形式確定了新能源汽車的戰略地位。早在“克林頓時期”，美國就提出了以提高燃油經濟性為目標的計劃，混合動力是當時主要的技術解決方案。到了“布什時期”，美國開始追求零排放和零石油依賴，技術解決方案主要是氫燃料電池汽車。國際金融危機以后，奧巴馬政府把大力發展電動汽車作為實施新能源戰略的重要內容，提出了總額40億美元的動力電池以及電動汽車研發和產業化的計劃，產品上以插電式混合動力電動汽車為重點。近3年來，隨著國際燃料電池技術的逐步成熟和產業化進程的加快，美國的新能源汽車戰略又重新聚焦在混合電動化汽車和燃料電池汽車上。

日本長期堅持以確保能源安全和提高產業競爭力為核心的雙重戰略，通過制定國家目標引導新能源汽車產業的發展，同時高度重視技術創新。第一階段核心是推動混合動力汽車，以節能減排為核心目標，代表性產品如豐田普銳斯，該類產品引領了世界混合動力汽車的發展方向，產業化取得了巨大成功。第二階段是2006年日本提出了新的國家能源戰略，目標是到2030年，交通領域對石油的依賴從100%降到80%，將氫燃料電池汽車作為一項最為重要的國家新能源汽車發展戰略。經過近10年的堅守，日本的燃料電池汽車成為全球的引領者。第三個階段，應該是近兩年來，隨著中國純電動汽車的爆發式增長和全球對燃油汽車的加速阻止計劃，日本主要汽車企業重新審視其新能源汽車發展戰略，在堅持燃料電池汽車發展戰略的同時，又提出了純電動汽車的雙輪驅動發展戰略。純電動技術路線的選擇對日本來講主要體現在增強企業的產業競爭力上。

為什么要大力發展新能源汽車

汽車的產業規模是巨大的。2017年全球新增汽車超過9 700萬輛，汽車保有量達到12.93億輛。我國2017年新增汽車接近2 900萬輛，汽車保有量已達到2.17億輛。汽車的能源消耗也是巨大的。全球石油產量的20%以上是被汽車消耗的，我國石油總量的30%以上被汽車消耗，大量汽車尾氣有害物的排放造成嚴重的大氣環境污染，同時還伴隨溫室氣體排放造成的全球氣候變暖。此外，從能效方面看，傳統的熱機效率普遍偏低，發展更為高效的動力系統技術勢在必行。隨著化石燃料的日趨衰竭和生態環境的惡化，大力發展高效、環保的新能源汽車已經成為全球應對能源和環境可持續發展的重要戰略方向，也是汽車行業技術和產業革新的發展趨勢。

對我國而言，大力發展新能源汽車更符合我國能源戰略需求。一方面，我國的基本能源結構現狀是缺油少氣，石油和天然氣的對外依存度逐年提高。2017年，石油的對外依存度已高達65%以上，天然氣的對外依存度也已高達38%以上，國際政治環境的變化將會嚴重影響我國的能源安全，進而影響經濟安全和國家安全。另一方面，近年來我國的可再生能源獲得了爆發式的增長。過去10年間，水電裝機容量增長了2倍，風電增長了100倍；過去5年間，光伏發電增長了100倍。到2016年底，可再生能源發電裝機容量達5.7億千瓦，約占全部電力裝機容量的35%。我國水電、風電、光伏發電裝機容量早已穩居全球首位。到2020年，風電裝機容量將突破2億千瓦，太陽能裝機容量將突破1億千瓦，水電裝機容量突破4.2億千瓦，可再生能源裝機容量接近全部電力裝機容量的40%。從以上兩方面來看，發展新能源汽車不僅可降低石油、天然氣的對外依存度，增強國家能源安全，還可顯著提升可再生能源電力的利用率，有利于支持可再生能源持續健康發展。綜上所述，發展新能源汽車，不僅是全球能源和環境可持續發展的必由之路，更是我國加快能源結構轉型和產業結構調整的必然選擇。

與美日不同，歐洲更加側重于溫室氣體減排戰略，強化環境的可持續發展。滿足日益嚴格的二氧化碳排放限制要求已經成為歐洲對新能源汽車發展的主要驅動力。歐洲的新能源汽車發展在早期主要以生物質燃料和天然氣燃料為主，21世紀初曾經提出到2020年，石油占比23%的替代目標。近年來，以德國為代表的歐洲重點推動純電驅動的技術路線，從能源戰略層面，高度關注和支持氫燃料電池汽車發展戰略，從產業應用層面，以車企為主力快速推動純電動的新能源汽車產業化進展。

盡管我國從21世紀初就提出了發展新能源汽車的戰略，并在國家層面上成立了電動汽車重大專項，為后續新能源汽車的快速發展奠定了很好的基礎，但與美國、日本和歐洲相比，我國的新能源汽車起步整體還是要晚5年以上。我國的新能源汽車一直強調“三縱三橫”發展戰略：“三縱”指的是混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車；“三橫”指的是電池、電機和電控技術。現在看來，這個戰略還是非常具有前瞻性的，不僅考慮了技術成熟度的時間特性，更是兼顧產業培育和成熟的時序特征。從產業角度看，我國已經成為全球新能源汽車發展的引領者。進入“十二五”以來，電動汽車的發展取得了長足進步，特別是從2014年起開啟了電動汽車產業化快速發展的序幕，2016年電動汽車的產銷量更是突破50萬輛，2017年產銷量接近80萬輛，產量連續三年居世界首位。從技術角度看，我國一直堅持純電動和燃料電池汽車并行研發的技術路線，特別是進入“十三五”以來，燃料電池汽車的研發和產業化進程加快，國家層面也制定了清晰的發展戰略，在未來的5～10年，我國的燃料電池汽車很有可能成為全球產業化的引領者。

荷蘭畢馬威公司最近公布了第19次全球汽車業高管2018年度調查報告。報告指出，傳動系統技術不會一枝獨秀，預計到2040年汽車市場幾近均分，純電動汽車（BEV）占比26%、燃料電池電動汽車（FCEV）占比25%、內燃機車輛（ICE）占比25%以及混合動力汽車占比24%。燃料電池電動汽車已經取代純電動汽車成為2018年首要關鍵發展趨勢，而且將持續到2025年。

發展新能源汽車面臨的挑戰

隨著新能源汽車產業的快速發展，其存在的問題也逐漸凸顯。由于不同類型新能源汽車的技術特征和產業化進程差異明顯，所以其面臨的挑戰也不盡相同。但是，所有新能源汽車都面臨的共性問題是制造成本高和基礎設施不完善。

對于純電動汽車而言，成本高是制約其日后快速商業推廣的核心要素。目前，純電動汽車的快速發展主要得益于政府出臺的補貼政策和牌照傾斜政策。可以預見，在未來的3年內，針對純電動汽車的財政補貼政策和特殊區域的牌照傾斜政策都會逐步退出。屆時，電動汽車的制造成本將是影響其是否能夠快速發展的核心要素。即將實施的雙積分政策更多的是施壓于汽車制造商，對于購車者來說意義不大，持續降低電池、電機和電控部件的制造成本，將是純電動汽車發展面臨的永恒主題。

充電難是阻礙電動汽車發展的瓶頸。由于充電設施建設涉及土地、規劃、發展與改革、國家安全生產監督管理等多個部門，協調難度大，加之項目前期投資大，回報周期長，很難形成有效的運營模式。另外，電動汽車商業化早期過度依賴地方政府對商用車的行政采購支持，對汽車中堅力量的乘用車而言，其主要得益于北上廣深等一線城市牌照傾斜政策的支持，當銷售量突破100萬輛時，增長將會主要依賴于乘用車的增長，乘用車的增長將主要依賴于個人購買。由于個人用戶的隨機性和使用特性復雜，屆時充電難的問題將會更加凸顯。我國必須提前布局應對策略，否則電動車的持續快速增長將難以維持。

動力電池的安全性也是未來影響電動汽車發展的一個重要因素。大幅提高動力電池的能量密度是有效降低電池成本的關鍵。然而，隨著能量密度的上升，電池的安全性呈下降趨勢，無論是采用高鎳三元的正極體系、硅碳負極體系，還是高壓電解液，其安全性都會顯著低于目前主流的磷酸鐵鋰-石墨正負極材料體系電池。安全無小事，一旦發生事故，將造成非常危險的局面。我國必須加強動力電池及電池包的安全性技術攻關，提升現有電池的主被動安全性能。

此外，動力電池的低溫環境適應性差、電池回收難也都將是影響電動汽車發展的重要因素。發展新型動力電池技術是沒有終點的，未來三五年內固態鋰電池的技術發展可顯著改善電池的低溫性能，并且電池回收的環保問題也能得到顯著改善。

對燃料電池汽車而言，從核心技術來看，燃料電池堆的壽命和成本是影響整車應用的關鍵點。從國際范圍來看，目前電池堆的壽命基本能夠滿足產業化需求，乘用車電池堆壽命能達到5 000小時以上，商用車電池堆能達到20 000小時。但從我國來看，差距還是較大，無論是商用車還是乘用車，目前電池堆的壽命基本在5 000小時以內，還沒有一家燃料電池企業能提供第三方權威的長壽命測試報告，也沒有成功的應用案例，未來的任務還很艱巨。此外，燃料電池系統輔助部件產品不成熟，批量制造成本高。從國際范圍來看，電池堆用空壓機和氫氣循環泵等基本能夠滿足現有燃料電池系統需要，但壽命和可靠性還有待提高，制造成本高，還不能滿足整車商業化需求；從我國的現狀看，無論是空壓機還是氫氣循環泵都還沒有能滿足燃料電池系統需要的成熟產品，未來的攻關任務非常艱巨。

除了技術層面上的困難，用以支撐燃料電池汽車商業化運行的氫燃料基礎設施嚴重匱乏。主要體現在缺少加氫站，在全國范圍內，包括研發項目在內，目前加氫站總數不超過10座，嚴重影響后續燃料電池汽車的產業化推廣。另外，在很多燃料電池汽車產業快速推動的區域，廉價優質的氫源也比較缺乏，富氫資源區域和燃料電池汽車商業應用的熱點區域分布不均衡，導致用以支撐燃料電池汽車發展的氫能供給產業鏈構建困難。

新能源汽車是我國汽車產業轉型升級的重要戰略方向，正處于加快發展的關鍵時期。盡管目前還存在很多困難，相信在國家戰略引導和政策支持下，我國新能源汽車產業將持續快速發展，產業規模將進一步加大，這種趨勢是不可逆轉的。