发展新能源汽车的战略选择

■ 文/张存满

何谓新能源汽车

新能源汽车顾名思义就是使用新能源作为动力源的汽车，在车用范围内，新能源可理解为非常规燃料，较为准确的定义应该是使用非常规车用燃料作为动力源的汽车。汽油和柴油属于常规车用燃料，像天然气、石油气、生物汽油、生物柴油、乙醇、甲醇等燃料是属于常规车用燃料吗？答案其实有些模糊。通常，我们习惯把这些燃料统称为车用替代燃料（区别于汽油和柴油）。从新能源的角度来讲，生物燃料应该属于新能源范畴，但由于其使用上与传统汽油和柴油相同，都是通过内燃机燃烧做功，排放二氧化碳，从这个角度看，把这些替代燃料归类为车用常规燃料更为准确。那么，到底什么是非常规车用燃料呢？简单讲就是指新型电源和其他高效储能器。

根据我国《汽车产业发展政策》的有关规定，国家发展和改革委员会制定了《新能源汽车生产准入管理规则》（简称《规则》），指出新能源汽车就是指纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV，包括太阳能汽车）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。新能源汽车动力核心是电动化，这也是当前世界各国主要的研究和产业化方向。

新能源汽车发展现状与趋势

在国际上，早期引领新能源汽车发展的主要是美国、日本以及一些欧洲国家，但它们的发展各有侧重。美国长期侧重于降低对石油的依赖，确保能源安全的战略，把发展新能源汽车作为交通领域实现摆脱石油依赖的重要措施，并以法律法规的形式确定了新能源汽车的战略地位。早在“克林顿时期”，美国就提出了以提高燃油经济性为目标的计划，混合动力是当时主要的技术解决方案。到了“布什时期”，美国开始追求零排放和零石油依赖，技术解决方案主要是氢燃料电池汽车。国际金融危机以后，奥巴马政府把大力发展电动汽车作为实施新能源战略的重要内容，提出了总额40亿美元的动力电池以及电动汽车研发和产业化的计划，产品上以插电式混合动力电动汽车为重点。近3年来，随着国际燃料电池技术的逐步成熟和产业化进程的加快，美国的新能源汽车战略又重新聚焦在混合电动化汽车和燃料电池汽车上。

日本长期坚持以确保能源安全和提高产业竞争力为核心的双重战略，通过制定国家目标引导新能源汽车产业的发展，同时高度重视技术创新。第一阶段核心是推动混合动力汽车，以节能减排为核心目标，代表性产品如丰田普锐斯，该类产品引领了世界混合动力汽车的发展方向，产业化取得了巨大成功。第二阶段是2006年日本提出了新的国家能源战略，目标是到2030年，交通领域对石油的依赖从100%降到80%，将氢燃料电池汽车作为一项最为重要的国家新能源汽车发展战略。经过近10年的坚守，日本的燃料电池汽车成为全球的引领者。第三个阶段，应该是近两年来，随着中国纯电动汽车的爆发式增长和全球对燃油汽车的加速阻止计划，日本主要汽车企业重新审视其新能源汽车发展战略，在坚持燃料电池汽车发展战略的同时，又提出了纯电动汽车的双轮驱动发展战略。纯电动技术路线的选择对日本来讲主要体现在增强企业的产业竞争力上。

为什么要大力发展新能源汽车

汽车的产业规模是巨大的。2017年全球新增汽车超过9 700万辆，汽车保有量达到12.93亿辆。我国2017年新增汽车接近2 900万辆，汽车保有量已达到2.17亿辆。汽车的能源消耗也是巨大的。全球石油产量的20%以上是被汽车消耗的，我国石油总量的30%以上被汽车消耗，大量汽车尾气有害物的排放造成严重的大气环境污染，同时还伴随温室气体排放造成的全球气候变暖。此外，从能效方面看，传统的热机效率普遍偏低，发展更为高效的动力系统技术势在必行。随着化石燃料的日趋衰竭和生态环境的恶化，大力发展高效、环保的新能源汽车已经成为全球应对能源和环境可持续发展的重要战略方向，也是汽车行业技术和产业革新的发展趋势。

对我国而言，大力发展新能源汽车更符合我国能源战略需求。一方面，我国的基本能源结构现状是缺油少气，石油和天然气的对外依存度逐年提高。2017年，石油的对外依存度已高达65%以上，天然气的对外依存度也已高达38%以上，国际政治环境的变化将会严重影响我国的能源安全，进而影响经济安全和国家安全。另一方面，近年来我国的可再生能源获得了爆发式的增长。过去10年间，水电装机容量增长了2倍，风电增长了100倍；过去5年间，光伏发电增长了100倍。到2016年底，可再生能源发电装机容量达5.7亿千瓦，约占全部电力装机容量的35%。我国水电、风电、光伏发电装机容量早已稳居全球首位。到2020年，风电装机容量将突破2亿千瓦，太阳能装机容量将突破1亿千瓦，水电装机容量突破4.2亿千瓦，可再生能源装机容量接近全部电力装机容量的40%。从以上两方面来看，发展新能源汽车不仅可降低石油、天然气的对外依存度，增强国家能源安全，还可显著提升可再生能源电力的利用率，有利于支持可再生能源持续健康发展。综上所述，发展新能源汽车，不仅是全球能源和环境可持续发展的必由之路，更是我国加快能源结构转型和产业结构调整的必然选择。

与美日不同，欧洲更加侧重于温室气体减排战略，强化环境的可持续发展。满足日益严格的二氧化碳排放限制要求已经成为欧洲对新能源汽车发展的主要驱动力。欧洲的新能源汽车发展在早期主要以生物质燃料和天然气燃料为主，21世纪初曾经提出到2020年，石油占比23%的替代目标。近年来，以德国为代表的欧洲重点推动纯电驱动的技术路线，从能源战略层面，高度关注和支持氢燃料电池汽车发展战略，从产业应用层面，以车企为主力快速推动纯电动的新能源汽车产业化进展。

尽管我国从21世纪初就提出了发展新能源汽车的战略，并在国家层面上成立了电动汽车重大专项，为后续新能源汽车的快速发展奠定了很好的基础，但与美国、日本和欧洲相比，我国的新能源汽车起步整体还是要晚5年以上。我国的新能源汽车一直强调“三纵三横”发展战略：“三纵”指的是混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车；“三横”指的是电池、电机和电控技术。现在看来，这个战略还是非常具有前瞻性的，不仅考虑了技术成熟度的时间特性，更是兼顾产业培育和成熟的时序特征。从产业角度看，我国已经成为全球新能源汽车发展的引领者。进入“十二五”以来，电动汽车的发展取得了长足进步，特别是从2014年起开启了电动汽车产业化快速发展的序幕，2016年电动汽车的产销量更是突破50万辆，2017年产销量接近80万辆，产量连续三年居世界首位。从技术角度看，我国一直坚持纯电动和燃料电池汽车并行研发的技术路线，特别是进入“十三五”以来，燃料电池汽车的研发和产业化进程加快，国家层面也制定了清晰的发展战略，在未来的5～10年，我国的燃料电池汽车很有可能成为全球产业化的引领者。

荷兰毕马威公司最近公布了第19次全球汽车业高管2018年度调查报告。报告指出，传动系统技术不会一枝独秀，预计到2040年汽车市场几近均分，纯电动汽车（BEV）占比26%、燃料电池电动汽车（FCEV）占比25%、内燃机车辆（ICE）占比25%以及混合动力汽车占比24%。燃料电池电动汽车已经取代纯电动汽车成为2018年首要关键发展趋势，而且将持续到2025年。

发展新能源汽车面临的挑战

随着新能源汽车产业的快速发展，其存在的问题也逐渐凸显。由于不同类型新能源汽车的技术特征和产业化进程差异明显，所以其面临的挑战也不尽相同。但是，所有新能源汽车都面临的共性问题是制造成本高和基础设施不完善。

对于纯电动汽车而言，成本高是制约其日后快速商业推广的核心要素。目前，纯电动汽车的快速发展主要得益于政府出台的补贴政策和牌照倾斜政策。可以预见，在未来的3年内，针对纯电动汽车的财政补贴政策和特殊区域的牌照倾斜政策都会逐步退出。届时，电动汽车的制造成本将是影响其是否能够快速发展的核心要素。即将实施的双积分政策更多的是施压于汽车制造商，对于购车者来说意义不大，持续降低电池、电机和电控部件的制造成本，将是纯电动汽车发展面临的永恒主题。

充电难是阻碍电动汽车发展的瓶颈。由于充电设施建设涉及土地、规划、发展与改革、国家安全生产监督管理等多个部门，协调难度大，加之项目前期投资大，回报周期长，很难形成有效的运营模式。另外，电动汽车商业化早期过度依赖地方政府对商用车的行政采购支持，对汽车中坚力量的乘用车而言，其主要得益于北上广深等一线城市牌照倾斜政策的支持，当销售量突破100万辆时，增长将会主要依赖于乘用车的增长，乘用车的增长将主要依赖于个人购买。由于个人用户的随机性和使用特性复杂，届时充电难的问题将会更加凸显。我国必须提前布局应对策略，否则电动车的持续快速增长将难以维持。

动力电池的安全性也是未来影响电动汽车发展的一个重要因素。大幅提高动力电池的能量密度是有效降低电池成本的关键。然而，随着能量密度的上升，电池的安全性呈下降趋势，无论是采用高镍三元的正极体系、硅碳负极体系，还是高压电解液，其安全性都会显著低于目前主流的磷酸铁锂-石墨正负极材料体系电池。安全无小事，一旦发生事故，将造成非常危险的局面。我国必须加强动力电池及电池包的安全性技术攻关，提升现有电池的主被动安全性能。

此外，动力电池的低温环境适应性差、电池回收难也都将是影响电动汽车发展的重要因素。发展新型动力电池技术是没有终点的，未来三五年内固态锂电池的技术发展可显著改善电池的低温性能，并且电池回收的环保问题也能得到显著改善。

对燃料电池汽车而言，从核心技术来看，燃料电池堆的寿命和成本是影响整车应用的关键点。从国际范围来看，目前电池堆的寿命基本能够满足产业化需求，乘用车电池堆寿命能达到5 000小时以上，商用车电池堆能达到20 000小时。但从我国来看，差距还是较大，无论是商用车还是乘用车，目前电池堆的寿命基本在5 000小时以内，还没有一家燃料电池企业能提供第三方权威的长寿命测试报告，也没有成功的应用案例，未来的任务还很艰巨。此外，燃料电池系统辅助部件产品不成熟，批量制造成本高。从国际范围来看，电池堆用空压机和氢气循环泵等基本能够满足现有燃料电池系统需要，但寿命和可靠性还有待提高，制造成本高，还不能满足整车商业化需求；从我国的现状看，无论是空压机还是氢气循环泵都还没有能满足燃料电池系统需要的成熟产品，未来的攻关任务非常艰巨。

除了技术层面上的困难，用以支撑燃料电池汽车商业化运行的氢燃料基础设施严重匮乏。主要体现在缺少加氢站，在全国范围内，包括研发项目在内，目前加氢站总数不超过10座，严重影响后续燃料电池汽车的产业化推广。另外，在很多燃料电池汽车产业快速推动的区域，廉价优质的氢源也比较缺乏，富氢资源区域和燃料电池汽车商业应用的热点区域分布不均衡，导致用以支撑燃料电池汽车发展的氢能供给产业链构建困难。

新能源汽车是我国汽车产业转型升级的重要战略方向，正处于加快发展的关键时期。尽管目前还存在很多困难，相信在国家战略引导和政策支持下，我国新能源汽车产业将持续快速发展，产业规模将进一步加大，这种趋势是不可逆转的。