推廣新能源汽車 助力綠色交通發展

文 劉 堅

21世紀以來，我國經歷了快速的道路交通機動化過程，汽車銷量和保有量增長迅速。2017年我國汽車銷量接近2900萬輛，幾乎是全球近三分之一的市場，連續九年位列全球首位。車用能源已經成為石油消費和城市能源消耗的主要部分，機動車也成為溫室氣體排放和城市空氣污染的重要來源。推廣以電動汽車為代表的新能源汽車也因此與調整交通結構一起成為推動綠色交通發展的關鍵措施。

為應對各國日益嚴苛的能耗及排放標準，歐美和日本等傳統汽車強國近年陸續投放電動汽車產品，技術日臻成熟，市場規模不斷擴大。根據國際能源署統計，2016年全球電動乘用車保有量已超過200萬輛，電動汽車已成為當前發展最快的新能源汽車技術。德國、英國、荷蘭、法國、挪威、印度等國及部分汽車企業更是提出燃油汽車禁售目標，為電動汽車的持續發展營造了有利的政策環境。在我國，2017年9月，工業和信息化部表示已啟動燃油汽車退出時間表研究。同月，工業和信息化部、財政部、商務部、海關總署、質檢總局聯合公布了《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》，要求2019-2020年，汽車企業新售電動乘用車積分占比分別達到10%和12%。“雙積分”政策也是當前全球唯一一個國家層面的新能源汽車配額政策，其政策信號不言而喻。

截至2017年，全球電動汽車累計銷量突破340萬輛，中國占比超過50%，率先步入對傳統燃油汽車規模替代階段。充電基礎設施方面，目前中國已建充電樁突破45萬個，超過歐洲、美國和日本數量總和。據中國汽車工業協會統計，2018年1-5月，我國新能源汽車產銷量達到32.8萬輛，同比增長超過120%，其中純電動汽車銷量25萬輛，插電式混合動力汽車銷量7.8萬輛。可以說中國現已形成完備的電動汽車產業鏈，在部分動力電池技術路線和充電基礎設施方面甚至處于全球領先地位。

電動汽車的快速發展可有效降低溫室氣體排放和城市空氣污染。電動汽車能源能耗及排放主要取決于發電燃料開采與運輸、發電結構、各類發電技術排放強度、輸配電損耗、充電效率以及車輛能效等因素，其中影響其全生命周期能耗及排放的核心因素為上游發電環節的電源結構。2015年全國發電量為5.6萬億千瓦時，其中火電發電量為4.1萬億千瓦時，核電1695億千瓦時，水電、風電及太陽能發電量分別為1.1萬、1851和383億千瓦時，非化石能源發電占比為26.7%，全國輸配電平均線損為6.6%，此時電動汽車全生命周期能耗強度為1760千焦/千米，為同等燃油汽車50%，同時也低于包括生物燃料在內的幾乎所有替代燃料技術路線。同理，目前電動汽車全生命周期溫室氣體排放強度為123克CO2e/km，雖然高于油電混合動力汽車排放強度，但僅為同等燃油汽車的80%。通過各類替代燃料汽車的全生命周期單位運行里程的能耗及溫室氣體排放水平統計可見，采用可再生能源作為充電電源后，電動汽車的能源與環境影響都將明顯低于燃油汽車。特別是在溫室氣體減排方面，電動汽車與可再生能源的結合將使其全生命周期排放趨近于零。

電動汽車推動交通減排

發展電動汽車（包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車等以驅動電機作為主要動力來源的車輛）是道路交通部門節能減排的根本途徑，大規模電動汽車發展更是推動能源系統整體轉型的重要契機。發展可再生能源是實現我國能源體系綠色轉型的根本途徑，但當前風電、太陽能作為波動性能源難以被電力系統大規模利用，特別是隨著新能源發電的比重不斷提升，火力發電等傳統調峰資源將日漸退出。發展儲能是支撐高比例可再生能源的必要保障，但我國已建儲能裝機容量僅占全國發電裝機的不足1.5%，考慮到國內天然氣發電、庫容式水電等傳統調峰資源貧乏，有限的抽水蓄能資源無法滿足未來能源轉型的巨大儲能需求。雖然近年來電化學儲能技術（如鋰離子電池、液流電池等）得到一定發展，但其裝機規模僅占全部儲能裝機的1%，仍不足以在短期內實質彌補儲能供應的不足。

電動汽車與儲能存在巨大融合發展潛力。隨著電動汽車數量不斷增加和電動汽車與電網互動技術日益成熟，電動汽車可作為分散式靈活負荷和儲能設施，從而大幅提升電力系統靈活運行能力，平抑用電負荷峰谷波動，破解能源系統可再生能源消納難題。另一方面，提高可再生能源滲透率將從根本上解決長期困擾電動汽車發展的全生命周期排放問題。特別是隨著電動汽車市場的快速成長，我國已具備電動汽車與儲能融合的先發優勢，利用電動汽車進行儲能可極大彌補傳統儲能資源不足的制約，為我國能源生產消費革命和低碳經濟轉型提供保障。

綜合市場潛力、技術經濟性、基礎設施等影響因素，若2030年我國電動汽車年銷量占汽車總銷量50%以上，則保有量將超過1億輛。考慮動力電池技術進步及車型差異，屆時全部電動汽車理論儲能容量接近9億千瓦，理論儲電能力約42億千瓦時。到2050年電動汽車保有量有望達到5億輛，理論儲能容量超過42億千瓦，理論儲電能力高達360億千瓦時。若2050年風電、光伏發電裝機容量分別達到24億千瓦及27億千瓦，則2050年全國電動汽車可滿足波動性可再生能源連續33小時發電存儲，切實保障高比例可再生能源并網需求。

除鋰電池電動汽車外，氫燃料電池汽車憑借儲能介質高能量密度的優勢，可彌補鋰電池電動汽車在重型貨運領域輸出功率不足、續航能力有限的短板，進一步提升綠色能源在交通部門的應用規模（圖1）。遠期而言，由于氫能具備能量型儲能、儲能時間長、自放電率低的特點，基于氫能體系的燃料電池汽車技術有助實現未來更長時間尺度的儲能需求。此外，當前的能源網絡由熱網、電網、油氣管網構成，各自分離運行，彼此間幾乎沒有內在關聯，能源系統的優化往往也局限在各自網絡內。憑借燃料電池技術，氫能可以在不同種類能源介質（天然氣、甲醇、可再生能源、電力、熱力）之間進行轉換，基于氫能的燃料電池汽車為實現不同能源網絡之間的協同優化提供了可能性，未來能源體統的優化空間也可大幅提升。

新能源汽車發展面臨三大挑戰

著眼未來，新能源汽車的持續健康發展還面臨基礎設施、充電價格、技術突破方面的挑戰。電動汽車的健康發展取決于產業鏈上下游的協同發展，此前的示范推廣和購置補貼政策有效開啟了早期市場，我國未來電動汽車推廣政策也將逐步從“購置補貼”向“生產積分”過渡，政策發力點逐漸從消費側過渡到生產側，導致產業下游激勵力度減弱。特別是當前電動汽車末端消費市場仍未充分開啟，充電設施不足等問題將嚴重阻礙電動汽車應用。免限行、免限號等扶持政策雖然在短期可以起到立竿見影的作用，但終究無法解決電動汽車充電難題。住宅及辦公地交流充電為主、公共場地快速應急充電為輔，應成為未來絕大多數私人電動汽車的基本充電形態，但兩者的發展都面臨投資高、效率低、用地少、協調難等問題，亟待通過商業模式創新，實現價格機制突破。

其次，充放電價格是影響充電運營效益與電動汽車電力系統應用價值的決定性因素。目前我國對電動汽車充電征收目錄電價和充電服務費，而實際操作中充電服務商往往執行固定充電價格。電動汽車用戶具有相對較強的電價承受能力，且充電和用車時間分離，用電負荷可調節性較高，實行固化的價格政策顯然難以發揮電動汽車儲能潛力。因此，建議加快研究制定電動汽車專用充電價格政策，具體機制設計可基于當地負荷及新能源發電特性，也可給予充電設施運營商一定靈活定價空間。對于車電互聯（V2G）及退役電池儲能等具有放電能力的并網方式，建議參考用戶側峰谷電價設計制定放電價格，以引導合理放電行為。

最后，當前電動汽車續航水平總體上與同級別燃油車型仍有一定差距，因此：第一，需要進一步提高鋰電池能量密度，研究采用高容量正極和負極材料，提前布局全固態鋰電池技術，盡快推動固態鋰電池產業化。第二，目前動力電池編碼制度已經發布，未來將圍繞該編碼形成覆蓋動力電池全生命周期的可追溯管控，相關部門可在政策扶持、技術開發、商業模式方面引導廢舊電池回收、拆解、評價、資源化利用，落實生產者責任制度和危險廢物經營許可證制度，建立完善動力電池回收網絡及有效回收模式。快速充電和智能充電是保障高質量電動汽車充電服務和參與電力需求響應的基礎，特別是在共享經濟、自動駕駛等新業態、新技術的推動下，快速充電和智能充電需求將不斷提高，應在政策及價格機制上有所創新，探索反映新技術市場價值的靈活商業模式及價格體系。