新能源汽车企业节能生产现状及问题分析

初晋华，张 鑫

(烟台南山学院 商学院，山东 烟台 265713)

1 引言

节能生产是现代化的一种生产方式，它能够与环境友好相处，在产品生产过程中会节约许多能源和资源，能够使其对环境的消极影响及资源的浪费达到最小化。而且新能源汽车企业是节能产业的典型代表，通过节能生产模式能促使资源利用率维持在相对较高的标准上，从而最终达到企业盈利、环境保护双赢的效果。

2 新能源汽车企业节能生产现状

2.1 新能源汽车企业节能生产能耗的现状

2.1.1 能源消耗相对减少

近年来，新能源汽车制造业快速发展，所产生的汽车制造能耗问题还有待解决。在新能源汽车节能研究院提供的传统汽车和新能源汽车能源消耗统计数据中，把要进行对比的对象尽最大程度的选择各种条件相差不大的企业，分成11个小组，各组取平均值进行对比，2016年中国传统汽车制造企业能源消耗统计见表1，2016年中国新能源汽车制造企业能源消耗统计见表2。

由以上两个表格可以看出传统汽车的产量、工业总产值、工业增加值和能源消耗量都是要比新能源汽车高的，经过计算分析得出传统汽车的万元产值能耗均在0.1以上，而新能源汽车则均在0.1以下；传统汽车的工业增加值能耗平均在0.5左右，而新能源汽车在0.1以下；传统汽车的单车综合能耗平均在1.0左右，而新能源汽车在1.0以下，可以看出传统汽车的能耗都是比新能源汽车高的，其中，两个类型的工业增加值能耗更是相差50%以上，新能源汽车制造企业在能源管理和利用等方面比传统汽车制造企业有很大的节能生产优势，但尽管新能源汽车生产企业做到了降低能耗，由于发电能源结构单一，却没能使能耗最小化，这也是是新能源汽车制造企业面临的问题和困难。

表1 中国传统汽车制造企业能源消耗统计

数据来源：2016年《传统汽车与新能源汽车能耗统计统计年鉴》

表2 中国新能源汽车制造企业能源消耗统计

数据来源：2016年《传统汽车与新能源汽车能耗统计统计年鉴》

2.1.2 动力电池回收逐渐发展

现在回收动力电池的方法还是比较局限，是因为各种动力电池有不一样的材料，就不能存在一种对全部型号的动力电池几乎都适用的回收工艺。李然对电动车所使用的动力电池进行了环境分析，该研究针对多种类型动力电池的原材料采集、电池组装、使用和回收等环节进行了评化，提出动力电池的回收方式将是其环境影响度最小化的决定性因素。现在来说，锂离子电池既能回收金属材料，也能回收钴和锂等材料；然而镍氢电池的话主要是以回收镍和稀土金属为主。报废的动力电池各个金属的能耗如表3所示。

表3 再生金属的能耗

数据来源：2015年《动力电池回收统计年鉴》

由表3中可以看到，再生金属中的再生氢氧化镍的综合能耗是最高的，是141.61546，产生的化石燃料、煤、天然气以及石油能耗均比较高；其次就是再生碳酸锂和再生镍的能耗较高，分别是57.692383和45.907817，因此，假设可以好好地利用动力电池里面的再生金属材料，那么整个动力电池的生产能耗会得到大大降低，从而使节能效果有一个稳步的提升。

2.2 新能源汽车企业节能生产技术的现状

2.2.1 配套设施技术有所加快

新能源汽车的节能生产与充电站的基础设施建设存在着紧密的联系，不完善的充电设施配套将会降低消费者的购买意向，就会造成产量滞销，造成浪费。最近几年，新能源汽车制造业得到了一定发展，从而使充电站的的数量有所增长，充电站的总体数量变化从2013年的76座增加到2017年的518座，增长了90%，充电桩的数量从1223台增加到22629台，增长了171.8%。截止到2017年底，国家电网建设了2万多座充电桩和230个充电站，使新能源配套设施的建设有所加快。在将来，可能会根据现有的加油站网络布局，构建新能源汽车充换电站网络的全新布局。比亚迪公司与ABB合作，计划建设全球最广阔的快速充电网络结构，前景非常不错。建设充电桩的龙头企业公司是奥特迅，2015年的时候投资600万元成立了鹏电岳能对充电技术的展开研究，使充电站的数量得到很不错的发展，图1中展示了最近几年来充电站数量增长的走势，其中2018年是对其预测的数量。

图1 充电站数量走势

从图中可以看出，从2013～2017年新能源汽车的充电站数量呈稳步增长的趋势，尤其是在2015年之后，充电站的增长速度迅速加快，到2017年达到了956座，使充电站得到了不错的发展，但是充电站的数量远不及新能源汽车的销售量，新能源汽车的基础配套设施建设还不能像加油站那样完善。

2.2.2 车身轻量化技术兴起

节能生产的要求是在新能源汽车生产过程中得合理控制原材料的投入，以达到节约资源的目标。促进新能源汽车企业节能生产的重要技术就是汽车轻量化技术，这一技术现在开始出现萌芽，并得到人们的重视。汽车轻量化技术前提是要保证车身的强度和安全性，在这个大前提下，尽最大的可能使汽车的重量变小，就会加大汽车的动力性。汽车减轻自重的优点是能够节约生产材料，不仅能够做到节约成本和使用成本的效果，还达到企业和消费者双赢和节能的双重效应，极其符合节能生产的要求。根据有资料显示汽车重量在很大程度上(比例约为75%)决定油耗量(图2)。

资料来源：2015年《中国新能源汽车节能自主创新战略》

从图中可以发现，车重与油耗大致成正比例关系，一方变动另一方会随着变动，油耗随车身重量的增加而上升，当车重在750～1950 kg之间时，车重假设减少10%会导致油耗量相应的降低5%～7%；假设油耗量减少1 L的话，会使二氧化碳的排放量减少2.5 kg。若将来能把轻量化技术用到新能源汽车的生产环节，就能在很大的程度上实现节能和降耗。所以，在新能源汽车生产过程中使用轻量化材料，不仅是进行节能生产的一种方式，也是提高技术竞争力的重要方法。

3 新能源汽车企业节能生产问题分析

3.1 节能生产能耗控制落后

3.1.1 单一能源结构产生能耗

新能源汽车产生的能耗大多是由能源转换的电能而产生的能耗，在能源消耗过程中可以认识到我企业的发电结构所使用的一次能源对新能源汽车节能生产的效果有极大的影响。2016年与2030年新能源汽车的发电能源结构如图3和图4所示。

从图3中可以看出，目前新能源汽车企业的发电技术还是较差，煤电发电占73.6%，风力和光伏发电所占比例较少，风力和光伏的发电能耗比火力发电低很多，当新能源的发电比重增长后，在当前会使综合发电效率有所下降，但下降的幅度并不是很大，反而会减少很多的能源消耗。假设不考虑其他因素的话，只考虑发电能源的结构，围绕这个展开分析，对于新能源汽车和传统的燃油汽车，发电能源结构的改变都会使它们的能耗及排放也发生改变，所以如果发电能源结构能达到2030年的先进水平，能耗及排放也会得到较大程度的改善。

资料来源：2016年《新能源汽车能源结构分析》

资料来源：2016年《新能源汽车能源结构分析》

3.1.2 电池再生材料回收率较低

动力电池里面有很多的罕见的有色金属和稀土元素，像铝、镍等这些都是，它的金属含量是比矿石要高很多的。新能源汽车中的能源消耗在矿山、加工和冶炼时比较明显，电解铝的能耗是有色金属里面算是很高的了，目前电池再生金属的回收率还比较低，一般来讲，电池的寿命顶多有5年不到，一辆电动汽车在报废前要用两个以上的电池包。在将来，电动汽车的规模会越来越大，也就是说以后会有更多的报废电池需要清理。即使现在的电池需要的报废量还较低，但它们都具有材料复杂、重量大以及污染厉害的性质。在将来新能源汽车的数量一定会大量的增加，这样就会让需报废的动力电池的数量上升，所以新能源汽车企业要成立有效的动力电池回收的方法，并且要对动力电池的进行有效的回收以及利用，对新能源汽车企业的节能生产有很大的帮助。

3.2 节能生产工艺不成熟

3.2.1 电镀工艺较传统

电镀工艺是新能源汽车企业的下属生产车间，由于其生产规模较小导致生产管理容易忽略，新能源汽车行业中的电镀生产工艺有以下问题：

节能设备的自动化程度一般，过程控制及节能管理落后； 能耗高和水耗高，水回收利用率低； 原材料的利用率还是比较低； 没有采用低毒、低害的原材料； 生产线规模较小，产品种类多、产量少。

3.2.2 涂装工艺较落后

新能源汽车行业中的涂装工艺有以下问题： 由于零部件和整车尺寸的特殊原因，仍有部分喷涂在室外操作； 经常用人工在无封闭的调漆室工作，且调漆室没有废气净化的装置； 喷漆室的排风系统的活性炭等废气吸收剂替换不及时； 对喷漆前处理过程容易产生的废弃物的回收再利用率低； 烘干工序过程有能量浪费的现象。

3.3 节能生产技术存在瓶颈

3.3.1 配套设施技术不完善

新能源汽车企业的节能技术发展要有相关的配套技术设施支撑，尽管这一技术得到了一定的初步发展，但是配套设施的建设并不完善，现在新能源汽车的发展正在逐步加快，只有保证充电桩的数量大于新能源汽车的销售数量，这样才能给消费者提供不错的后续保障服务。影响充电设施建设的因素包含：第一，企业都有自己设计的充电插口和充电桩，可以与自己的新能源汽车相匹配，他们不愿为充电桩的问题改变自己的零部件使成本加大，而公用充电桩则难以使每种车型的新能源汽车充电得到满足。第二，用户在选择常规充电时要耗时4～7 h，时间太久，而快速充电则需要20 min，但电流过高使安全性难以保障。若未来充电站的站点不能像加油站那样方便快捷，消费者就更想使用方便的传统汽车，这就是新能源汽车的一大难题。

3.3.2 车身轻量化程度低

最近几年，各大新能源汽车企业在轻量化材料的研发上付出不少努力，上海一汽集团和比亚迪都加入了轻型材料的使用研究中，并得到一定的成果。“九五”这一期间，比亚迪对铝合金材料的研究取得了突破性的进展，研发了很多高性能的铝材料，给汽车的轻量化技术做了一个里程碑的贡献。2016年下半年，新能源汽车工程学会和多家单位一起组建了“新能源汽车轻量化技术的创新战略联盟”，要对汽车轻量化材料的应用技术展开研究，提高新能源汽车轻量化材料的应用水平。“联盟”把以实现普通汽车减轻自重8%～10%作为目标，在2015～2017年两年的时间内，完成了轻量化材料、先进成型技术等多个专题的研究，对提升企业的节能生产技术有着重要的意义。新能源汽车的车身轻量化大多为先进品牌车型所用，普通新能源的车型的铝含量较低，轻量化程度也普遍较低。

4 新能源汽车企业节能生产的改进策略

4.1 加强节能生产能耗控制

4.1.1 发展替代能源

影响新能源汽车企业节能生产的主要因素之一就是发电能源结构过于单一，正是因为新能源汽车的发电是以煤电为主，如果只单纯发展纯电动汽车的话，就会消耗巨大的电能，从而就会产生非常多的二氧化碳，这样就失去了发展纯电动汽车实现节能减排的意义。但是有资料显示，在其他条件都不变的情况下，如果单纯的调整发电能源结构，每一年的单辆新能源汽车的CO2排放量能降低接近20%，所以未来促进新能源汽车节能减排，应在降低煤电结构的基础上，应该尽全力的发展新能源(例如太阳能、风能、核能等)发电，以此提高新能源的发电效率，逐渐提升企业的节能技术来减少供电煤耗，从而实现降低能耗的下一个目标。在改进发电能源结构和推进新能源发电的时候，为了能实现减少能耗和节能的目标，企业发电的过程时，要加大技术的创新，并且让发电效率得到提高，实现企业节能生产的目标。

4.1.2 提高电池再生材料的回收率

提高电池再生材料的回收率率采用可以采用湿法回收的方式，这一方式是首先把需要报废的动力电池做一个拆解破碎的过程操作，再把正负极片放在硫酸液里面做浸泡的处理，把外壳这种金属材料及时的回收。在浸取的时候，要在在净取的溶液中把正负极片里面的金属离子加以溶解，再实施过滤和处理残渣的流程，从而使有价金属化合物溶解，接下来用溶液萃取的提取工艺，使净取液中的金属分离开来，并及时的获取它们。这种方法虽然冶金较为困难，但它的回收效率还是很好的，得到的产品质量也比较高，大部分动力电池的回收企业都用湿法回收的方式来收集报废的镍氢电池。

4.2 改进节能生产工艺

4.2.1 实施新型节能的电镀工艺

(1)逐步的更换生产设备，增加生产自动化的程度，改进和优化工艺参数，加强生产过程的质量控制，提高加工合格率。

(2)采用无毒、低害原料，比如使用三价络电镀代替六价络电镀，这样既能够保证产品质量，又能够使电镀废水毒性降低。

(3)应重视对传统前处理工艺的改进，保证酸洗操作、废气处理，防止消除酸液跑冒滴漏，及时更换酸洗液。

(4)采用节水的清洗技术，例如采用多级逆流漂洗代替单槽洗，合理均衡的分配水资源。

(5)要保证＂三废＂的达标处理，精确投药，减少药剂浪费，安装排污口监测设备，保证排放达标才可以。

4.2.2 采用高效节能的涂装工艺

(1)采用水性化的环保型涂料。

(2)采用高效快捷的清洗技术，并用过滤、沉淀等方式回收再利用之前处理的磷化液。

(3)提高企业的管理，进一步规范员工的操作，喷漆在喷漆室内进行，调漆室安装废气净化设施。

(4)加强设备的保养与维护，要定期更换易损易耗设施。

4.3 提高节能生产技术

4.3.1 完善基础配套设施技术

现在阻碍新能源汽车发展的一块绊脚石就是充电桩的基础设施建设不完善。目前新能源汽车的最主要的车型是公交车，那么充电桩所提供的服务均是面向公交领域的，所以可将公交车充电的充电桩实行对外开放，众所周知公交站台在城市里的分部范围很广，可以把它改造成既可以为公交车充电，又可以为私人汽车充换电的地方，公交车消费的电量是由公交集团统一支付的，那私人所消费的电量可以由私人刷卡的支付方式消费，这样一来能避免土地的浪费，缓解土地紧缺的问题，也能为公交车的充换电提供方便的服务。随着新能源汽车数量的增加，仅靠公交站的建设是无法满足以后更多消费者的需求的，所以可以选择在车辆停靠集中的区域进行停车点的改造建设，例如小区和商场的停车场、

轨道交汇处的停车区域，把已经建好的停车场再次进行改造，在未建成的或者快要建成的停车场中，及时的把充电设施加入到建设规划中去，让充电费和停车费是有不同之处的，充电费要使用刷卡的购买方式。

4.3.2 降低质量实现车身轻量化

材料、结构和工艺是降低新能源车身质量，实现车身轻量化的主要途径，要优化新能源汽车的车身生产结构，用高强度轻质材料进行生产制造，把先进的轻量化连接技术运用到制造过程中去。车身结构的轻量化是最容易实施，同时也是成本最低的一种生产技术。不只包含是车身，就连底盘零件的设计都能用到结构轻量化设计这个技术，新能源汽车轻量化最核心的技术手段是轻量化材料的应用。车身材料的发展逐渐走向材料复合化、高性能化和多功能化，复合材料和轻质合金材料相比的话。各种研究报告表明，复合材料的零部件可达到85%的减重；据研究报告称，因为复合材料可设计集成的特点，复合材料能把零部件种类减为原来的7%；材料容易回收，可多次重复利用，车身轻量化未来的发展方向可以朝着车用复合材料拓展，复合材料车身的出现也凸显了复合材料在将来新能源汽车生产中的巨大潜力。