我国新能源汽车减排潜力及成本分析

1 新能源汽车发展现状

我国已成为世界第一汽车产销国，2000年我国汽车保有量为1609万辆，到2010年底突破7700万辆，10年间增长了近4倍，在今后较长一段时期我国汽车保有量还将保持快速增长势头，预计到2020年将超过2亿辆，由此带来的能源安全和环境问题将更加突出，产业技术转型升级压力巨大。目前，通过实施乘用车燃料消耗量限值标准，应用先进内燃机、高效变速器、轻量化和优化设计等节能技术，我国汽车平均油耗已经逐步降低。新能源汽车进入市场将极大地促进传统汽车产业的技术升级。

我国从“十五”时期开始实施新能源汽车科技规划，形成了以纯电动汽车、混合电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统为“三横”的电动汽车布局。

国家近年来出台了一系列新能源汽车产业规划及扶持政策，其中，2009年初出台的《汽车产业调整和振兴规划》提出至2011年要形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，且新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右；《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》启动了节能与新能源汽车的试点工作，重点在北京、上海、重庆等13个城市的公共服务领域开展，截至2009年底，5000多辆新能源汽车已在这13个城市示范运行；2010年《关于扩大公共服务领域节能与新能源汽车示范推广有关工作的通知》，将节能与新能源示范推广试点城市由13个扩大到20个；财政部于2009年1月和2010年5月出台了公共和私人购买新能源汽车财政补助办法，促进新能源汽车向乘用车领域的扩展。在国家政策大力支持下，在电池性能与寿命、充电基础设施建设、充电标准方面都在不断突破和完善；上汽、长安、北汽、比亚迪、奇瑞等国内汽车生产企业在“电气化”应用上积极投入，截至2010年底，共有54家汽车生产企业的190个车型列入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，2010年以上车型年产量为7181辆。

2009年，我国新能源汽车销量9800辆，且以公共交通系统用车为主（5000多辆）；2010年，我国新能源汽车销量为1万辆左右。预计近期公共服务领域仍是新能源汽车的主要市场，私人购车补贴政策对个人市场的拉动是积极的，但推广速度不会太快。未来几年，我国新能源汽车市场仍将是混合动力汽车与充电式电动车并行发展的模式，公共服务领域的公交客车、出租车等将是主要推广市场。

2 新能源汽车主要类型

按照发改委公告定义，新能源汽车包括五大类型：混合动力电动汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。目前有可能规模化应用的新能源汽车是混合动力汽车和纯电动汽车，燃料电池汽车尚处于研发和运行试验阶段，技术未完全成熟，因此本文重点讨论混合动力汽车和纯电动汽车。

2.1 混合动力汽车

混合动力汽车是指具备两个以上动力源，其中一个可以释放电能的汽车。混合动力汽车按混合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种；按混合度（电机功率与内燃机功率之比）的不同，又可分为微混合、轻度混合和全混合三种。其中外挂式皮带驱动起动/发电（BSG）式是微混合动力汽车的典型结构，其电机功率一般仅2～3千瓦，依赖发动机的停车断油功能，可节约燃油5%～7%；在发动机曲轴后端加装一个电动/发电型盘式电机（ISG）是轻度混合动力汽车的典型结构；具有纯电力驱动功能的可作为全混合或混联式混合动力汽车的典型。丰田公司的普锐斯轿车即属于这类全混合汽车。目前我国若干汽车企业研制的混合动力汽车，大多采用ISG轻度混合或BSG微混合方案，主要是考虑这二种方案的技术难度较小，生产成本也较低。但是研究表明，混合动力汽车的节油率几乎与汽车功率的混合度和汽车的生产成正比上升。因此，从长远来看，研制全混合电动汽车是一种必然趋势。

混合动力汽车与目前的汽油车相比，能降低燃油消耗25%～50%，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车，但其成本比同类汽油车高30%左右。城市公交车方面，混合动力客车在城市工况下约能节油15%，但整车成本增加了30%左右。同时，由于拥有两套动力系统，混合动力汽车的日常维修维护费用较普通柴油车高一些。

以丰田普锐斯汽车为例，在我国实测其不同工况下的油耗结果显示，各种工况下的平均节油率为39.6%，平均百公里可节油3.07升。以93号汽油价格7.5元/升计算，每百公里可节省油费23元，行驶20万公里也仅省油费4.6万元，显然不足以抵消购置混合动力汽车所增加的费用。据中国汽车工业协会统计，2006年一汽丰田普锐斯销量仅为2152辆，占全国乘用车总销量的0.04%。但随着政府财政补贴政策的大力支持，这一情况会有所好转。

2.2 纯电动汽车

纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车，目前采用的铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池，它们已达到的实际性能指标和市场平均价格，如表1所示。根据实际装车时的循环寿命和市场价格，可估算出电动汽车从各种动力电池上每取出1千瓦时电能所必须付出的费用。计算时，假设电池最高可充电荷电状态（SOC）为0.9，放电SOC为0.2，即实际可用的电池容量仅占总容量的70%；由电网供电价为0.5元/千瓦时，电池的平均充放电效率为0.75。

表1 各种电池的主要性能/价格参数

从表1可知，虽然从电网取电仅需0.5元/千瓦时，但充入电池，再从电池取出，铅酸电池每提供1千瓦时电能，价格为3.05元，其中2.38元为电池折旧费，0.67元为电网供电费，而从镍氢电池中每提供1千瓦时电能，费用为9.6元，锂离子电池为10.2元，即后两种先进电池供电成本是铅酸电池的3倍多。

目前推广的纯电动汽车多使用高性能的锂电池，如锰酸锂和磷酸铁锂电池，容量为300安时左右，理论续驶里程可以达到150～200公里，但在城市工况和使用空调的情况下，续驶里程将大打折扣。如果用作大城市公共汽车，年运营公里超过5万公里，则需2～3年更换1次电池，电池成本占整车成本的1/3左右。

以城市公交车为例，纯电动汽车每百公里平均电耗约为130千瓦时，按照我国较发达地区火电平均发电煤耗320克标煤/千瓦时计算，每公里能耗约为420克标煤，与同等规模的柴油车（37升/百公里）不相上下。但如果计算燃料成本，柴油车百公里成本约为260元（按7元/升计算），而纯电动汽车仅为130元（按电价1元/千瓦时计算），比柴油车节省50%。如果按照谷时段电价计算，电动汽车的燃料成本将更低。另外，由于没有内燃机系统，电动汽车的日常维修维护费用也较柴油车低。

在目前的发电效率和电源结构下，电动汽车的能耗水平与柴油车相差无几；就温室气体排放而言，虽然电动汽车在运营阶段是零排放，但如果考虑到发电过程中的排放（按排放强度860克/千瓦时计算），则CO2排放强度约为1.12千克CO2/公里，比普通柴油车的排放强度（约0.93千克CO2/公里）还高20%。如果未来发电效率和电源结构能有较大改观，电动汽车的排放强度将好于柴油车。

3 减排潜力及成本分析

3.1 减排潜力分析

根据《节能与新能源汽车产业发展规划（2011-2020年）》，到2020年，新能源汽车保有量达500万辆，以混合动力汽车为代表的节能汽车产销量达300万辆；到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到50万辆以上。

假设到2020年新能源汽车保有量达到500万辆，其中混合动力汽车300万辆，混合动力汽车分类型包括，私人小汽车220万辆，出租车50万辆，公交车30万辆，按每辆小汽车平均燃料消耗量水平为10升/百公里，年行驶里程1万公里，出租车年营运里程10万公里，每辆公交车平均燃料消耗量水平为50升/百公里，年营运里程8万公里计算，混合动力汽车相比传统汽车节能35%，则可节能783万吨标煤，相当于减少CO2排放1644万吨。

其余200万辆为纯电动汽车，包括私人小汽车180万辆，出租车10万辆，公交车10万辆，按每辆小汽车平均燃料消耗量水平为10升/百公里，每辆电动小汽车平均燃料消耗量水平为25千瓦时/百公里，年行驶里程1万公里，出租车年营运里程10万公里，每辆公交车平均燃料消耗量水平为50升/百公里，每辆电动公交车平均燃料消耗量水平为120千瓦时/百公里，年营运里程8万公里计算，采用热当量系数0.1229进行折算，则可节能586万吨标煤。就排放而言，虽然电动汽车在运营阶段是零排放，但要考虑到发电过程中的排放，采用电力排放因子0.814千克CO2/千瓦时进行折算，替代后可减少CO2排放307万吨。

因此，2020年，我国新能源汽车推广共可节能1369万吨标煤，相当于减少CO2排放1951万吨。

3.2 减排成本分析

减排成本方面，按小汽车平均燃料消耗量水平为10升/百公里，混合动力汽车相比传统汽车节能35%，按年行驶里程1万公里计算，可减少CO2排放0.8吨，但其成本比同类汽油车高30%左右，约6万元，若汽车寿命期为10年，则可估算出减排1吨CO2成本为7500元；纯电动小汽车百公里电耗为25千瓦时，按年行驶里程1万公里，采用电力排放因子0.814千克CO2/千瓦时进行折算，与同类普通汽车相比，可减少CO2排放0.26吨，但其成本包括更换电池的费用比普通汽油车高约10万元左右，若汽车寿命期为10年，则可估算出减排1吨CO2成本为38461元。可以看出，目前电动汽车的减排成本非常高，是混合动力汽车减排成本的5倍，因此，应加大技术研发力度，促进新能源汽车产业化发展，降低电动汽车的销售价格和使用成本，并尽快建立起相关配套的充电等基础设施。

值得注意的是，新能源汽车的排放强度取决于我国发电效率和电源结构是否能有较大改观。估计2020年我国非化石能源发电量占全国电力需求的比重能达到30%以上，煤电装机比重下降到60%以下，单位发电CO2排放量有可能降低到600克/千瓦时左右。未来非化石能源电力的大规模发展可以促使电动汽车等成为减少温室气体排放的重要手段。

4 结论及政策建议

新能源汽车的发展还面临许多制约因素：新能源汽车成本与传统汽车相比高出很多，没有形成成熟的自我循环的盈利模式，混合动力比传统汽车成本高出30%～40%，纯电动汽车比传统汽车成本要高出40%～50%，燃料电池汽车高出100%。新能源汽车普及还面临基础设施的制约，充电站、加氢站建设需要大量投入。新能源汽车技术路线还存在不确定性。因此，新能源汽车仍将处于试点示范阶段，大规模推广尚需时日。

国家近期出台的相关规划、技术目录等都将推广混合动力汽车、纯电动汽车作为交通领域技术节能的主要措施。如《交通运输“十二五”发展规划》中对技术节能提出要求：“积极采用混合动力汽车、替代燃料车等节能环保型营运车辆；鼓励使用天然气动力和电动车等节能环保型城市公交车；开展混合动力、电能出租汽车试点工作”。国家重点节能技术推广目录（第二批）中提出的交通领域的节能技术为：“汽车混合动力技术，单台混合动力汽车平均增加投资5万元，单位节能量为0.71吨标煤/车·年；纯电动汽车动力技术，单台纯电动汽车平均增加投资10万元，单位节能量为1.43吨标煤/台·年（替代燃油）。

《节能与新能源汽车产业发展规划》明确提出，从2011到2020年的10年间，中央财政将投入1000亿元用于扶持新能源汽车产业。其中，500亿元为节能与新能源汽车产业发展专项资金，重点支持关键技术研发和产业化，促进公共平台等联合开发机制；300亿元用于支持新能源汽车示范推广；200亿元用于推广混合动力汽车为重点的节能汽车。此外，配套了详细的财税政策。未来10年，购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车将免征车辆购置税。

相比传统小汽车，单台混合动力汽车平均需要增加投资5万元，单台纯电动汽车平均需要增加投资10万元，按照《节能与新能源汽车产业发展规划》要求，2020年新能源汽车保有量达500万辆，其中混合动力汽车300万辆计算，相比传统汽车需要增量投资3500亿元，《规划》提出的300亿元用于新能源汽车示范推广和200亿元用于推广混合动力为重点的节能汽车，共500亿元的扶持资金仅占增量投资的1/7，支持力度远远不够，需要在政策上进一步加大对新能源汽车的补贴力度。主要措施为：一是政府应制定对新能源汽车持续、全面性的激励政策，除公交车外，逐步在燃油消耗量大、节能效果明显的出租车等行业推广电动、混合动力等新能源汽车；二是政府部门应带头购买和使用新能源汽车；三是通过减免汽车消费税、购置税和提供购车补贴，鼓励个人和企业购买新能源汽车。

此外，还要加强对新能源核心零部件体系包括整车控制技术、电机驱动系统技术、电池系统技术、动力耦合技术、发动机及变速箱控制技术等的研发和产业化示范；加大新能源汽车的配套设施建设；在研发和生产环节对新能源汽车实行税费优惠，支持企业或行业协会加强技术标准建设、共性关键技术攻关等。