石化行业应对新能源汽车发展策略研究

魏志强

（中国石油化工股份有限公司炼油事业部，北京 100728）

发展新能源汽车是我国应对气候变化和推动绿色发展的战略举措，近年我国新能源汽车产业快速发展，已经成为世界新能源汽车大国。2020年发布的《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》提出，到2035年电动汽车要成为新销售车辆的主流，公共领域用车要全面电动化，燃料电池汽车要实现商业化应用，将再次激发新能源汽车的发展热潮。发展新能源汽车使得石化行业面临严峻挑战，一是影响汽柴油消费导致车用油品市场萎缩，部分炼油和销售业务退出市场；二是化工材料需求提升，炼油企业向化工材料转型，石化产业链或将重塑。科学研判新能源汽车对石化行业的影响，提出石化行业应对新能源汽车产业发展策略，为石化行业赢得转型发展的关键窗口期，具有重要意义。

1 重视新能源汽车发展带来的挑战

1.1 新能源汽车产业高速发展

1.1.1 电动汽车

2020年，我国电动汽车保有量为451万辆，居世界首位。2010-2015年，电动汽车处于市场培育期，2015年保有量和销售量分别为32万辆和25万辆；2016年后，电动汽车进入市场的导入期，2020年的销售量稳定在110万辆左右（见图1）。

图1 2009–2020年我国电动汽车保有量和销售量趋势

1.1.2 氢燃料电池汽车

2016-2019年，我国氢燃料电池汽车从629辆增至6 165辆，氢燃料电池汽车产业正在快速发展，与电动汽车相比，氢燃料电池汽车尚处于市场培育期。

1.2 新能源汽车对汽柴油消费的影响

2010-2020年，我国汽油消费以年均6.3%的增长率从约7 149万吨增至13 200万吨，其中柴油2015年达峰后呈下降趋势，汽油增速也逐步放缓（见图2）。

图2 2010–2020年我国汽、柴油消费趋势

2010-2016年，新能源汽车主要替代汽油消费，替代量从不足300吨增至42万吨，之后逐步增长至2020年的202万吨；柴油替代量2017-2020年分别为66万吨、88万吨、142万吨和122万吨（见图3）。2018-2020年汽、柴油被替代的比例分别为1.0%、1.4%和1.1%。

图3 新能源汽车对汽、柴油消费量的影响趋势

2 正视新能源汽车发展中存在的问题

2.1 核心技术需要创新突破

整车一体化开发、核心零部件与关键技术提升是电动汽车需创新突破的核心技术，整车一体化开发的关键是研发电动汽车平台[1]。大众的MEB平台、奔驰的EVA平台是基于电动汽车特点全新开发，关注整车性能，具有长期竞争优势；而我国是基于燃油车平台改造，更加关注车内部空间和舒适性，但整体性和技术性相对落后[2-3]。核心零部件与关键技术提升主要是动力电池能量密度的提升，与美、德、日、韩等国相比，我国电动汽车电池的设计水平、电池生产设备、电池原材料技术水平、大规模生产控制能力、系统集成能力，以及电池包设计、电池系统热管理、高压电安全管理、故障判断和预警等均存在提升空间[4-5]。

电动汽车的创新突破是产业化进程中缩小与国际先进水平的差距，燃料电池汽车则需要更多的是填补技术空白，我国基本不掌握氢能与燃料电池产业链的核心技术和知识产权，关键材料、零部件，如质子交换膜、碳纸、催化剂、空压机、氢气循环泵等主要依靠进口。表1给出了国内外氢燃料电池技术指标对比数据。

表1 国内外氢燃料电池技术指标对比数据[5–7]

此外，国外氢燃料电池汽车用氢压力为70 MPa，国内是35 MPa，70 MPa涉氢装备制造体系，包括储氢瓶、氢燃料电池汽车及加氢站涉及的关键设备仪表等均暂不具备产业化能力，需全面创新突破。

2.2 减排优势需要重新评估

电动汽车使用过程无CO2排放是其替代内燃机汽车的重要前提，越来越多的研究指出，应从能源和汽车的全周期评价电动汽车的减排优势。油井到车轮全周期评价[8]、电动汽车排放指数评价[9]、汽车全生命周期评价[10]等研究认为发电能源构成对电动汽车减排效果存在重要影响，化石能源占比越高，电动汽车减排优势越不明显。

图4是2019年全球、中国、美国、欧洲和日本发电能源构成，其化石能源发电占比分别为62.8%、68.0%、63.0%、38.0%和70.8%。我国发电能源结构具有化石能源占比高、煤炭发电占比高、天然气发电占比低、发电排放指数高的特点。

图4 2019年全球、中国、美国、欧洲和日本发电能源构成

当前发电能源结构下，日本[10]电动汽车涵盖材料制造、车辆制造、行车、维护、废弃等全周期的NOX、PM、SOX等污染物排放高于汽油车；我国天津、上海、北京、山东、江苏等化石能源发电占比超过90%的省市，电动汽车的碳排放量高于燃油车[11]。未来，随着清洁电力比例提高，减排效果将会有所改善。

2.3 基础设施建设相对滞后

内燃机汽车形成了区域覆盖面广、产业完备的基础设施，2020年我国汽车保有量2.59亿辆，加油站10.66万座，全国38 736个乡镇平均每个乡镇约3座加油站，每座加油站可为2 430辆汽车服务。电动汽车基础设施建设处于起步阶段，2019年电动汽车保有量334万辆，公共和私人充电桩共121.9万台，每台充电桩为2.8辆汽车服务，充电桩建设速度低于电动汽车的发展速度。电动汽车主要集中在江苏、广东、上海、北京、山东、浙江、安徽、河北、湖北、福建等10省市，基础设施分布在上述省份的主要城市，短期内电动汽车难以达到内燃机汽车基础设施的普及程度。

2.4 关键资源保障不容乐观

发展电动汽车的关键资源钴、锂、镍是我国的战略性矿产资源，2019年对外依存度分别为95%、80%和80%[12-14]，高于2019年石油的对外依存度70.8%。

2.4.1 钴资源

我国钴资源消费居全球首位，对外依存度超过95%，其中进口资源95%以上来自刚果（金）。2019年全球陆地钴资源储量700万吨，我国钴资源储量8万吨，占全球总储量的1.1%；全球钴精矿产量14.3万吨，我国0.2万吨，占全球总产量的1.4%；全球精炼钴精消费量13.4万吨，我国仅6.9万吨，占全球总消费量的51.5%；全球钴消费结构中电池消费占比62.5%，我国约81.6%[15-16]。

2.4.2 锂资源

我国锂资源相对紧张，盐湖锂矿的镁锂比高且多分布于交通电力不便利且生态环境敏感的地区，不利于大规模开采，矿石锂主要分布于西部高海拔地区，开发利用困难。2019年全球锂资源量8 000万吨，我国450万吨，占全球总量的5.6%；全球锂储量1 700万吨，我国100万吨，占全球总量的5.9%；全球锂矿产量7.7万吨，我国0.75万吨，占全球总产量的9.7%；全球锂消费量5.77万吨，我国约3万吨，占全球总量的52.0%，国内消费结构中69%的锂用于电池生产[15-18]。

2.4.3 镍资源

我国镍资源储量相对匮乏[16，18-19]，2019年全球镍储量约8 900万吨，我国280万吨，占全球总储量的3.15%；全球原生镍产量259万吨，我国10.5万吨，占全球的4.05%；全球精炼镍消费量243万吨，我国130万吨，占全球的53.5%；我国镍资源对外依存度超过80%[14]，目前我国电池消费镍占镍总消费量的4%左右。

3 科学研判新能源汽车对石化行业的影响

3.1 汽车保有量预测

2010-2017年，我国汽车年销售量从1 805万辆增至2 890万辆，2018-2020年，汽车销售量分别降至2 808万辆、2 580万辆和2 531万辆。2010-2020年，我国汽车保有量从7 802万辆增至25 915万辆。2020年我国千人汽车保有量超过180辆，但远低于欧美等发达国家。千人汽车保有量饱和值与人口密度、道路基础设施、公共交通、燃油供应和价格、人口年龄结构、家庭规模等因素有关，预测我国的饱和值在300～400辆。综合上述因素，据中国石化集团经济技术研究院有限公司预测，2025年我国汽车销售量为2 830万辆，汽车保有量为3.27亿辆；2 035年我国汽车销售量约为3 370万辆，汽车保有量为4.39亿辆。

3.2 新能源汽车保有量预测

《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》提出，到2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%；到2035年电动汽车成为新销售车辆的主流（超过50%）。实现愿景目标，2025年新能源汽车销售量为476万辆，新能源汽车保有量约为1 420万辆；2035年新能源汽车销售量为1 685万辆，新能源汽车保有量约为9 610万辆。

3.3 新能源汽车对车用油品消费的影响

综合考虑新能源汽车发展中存在的问题、内燃机技术的进步、油电混合动力汽车的发展，以及汽车保有量的提升，预计2025年新能源汽车对车用油品消费的影响为5.0%左右；2035年新能源汽车对车用油品消费的影响为20.0%～25.0%。

4 石化行业的应对策略建议

4.1 炼油与汽车行业协同推进高质量清洁油品开发应用

炼油行业通过提升汽柴油质量降低汽车污染物排放，目前国内执行国ⅥA标准，2023年1月1日执行国ⅥB标准，汽柴油部分指标已优于欧盟、美国和日本现行标准。汽车行业通过提高发动机热效率降低汽车油耗实现低污染排放[8，20]，热效率41%的汽油机已量产，实验室汽油机峰值热效率达51%以上，柴油机峰值热效率达55%以上，国际内燃机界把热效率达到60%作为奋斗目标。

炼油与汽车行业应协同推进高质量清洁油品的开发应用[10]。一是研究内燃机燃料燃烧机理，优化燃料组成，创新内燃机结构，控制反应路径，防止爆震早燃等非正常燃烧，提高热效率和减少排放，同时获取燃料结构和组成信息，指导燃油组成和馏程优化；二是研究车用燃料组成与颗粒物排放关联模型，预测燃油组成对颗粒排放的影响，关联PM指数和馏程参数并实现指标标准化；三是大幅度提高98#及以上汽油份额，同时配合汽油压燃等先进燃烧技术生产新规格低辛烷值汽油。

4.2 炼油企业全面植入清洁化基因

图5是近年多个炼厂采用的“炼油自清洁总加工流程”，旨在通过溶剂脱沥青＋脱沥青油加氢＋脱油沥青气化替代延迟焦化流程，提升企业产品附加值和清洁化水平。某企业改进后可实现综合商品率下降2.0%，98#汽油产量分别增产230%，增产Ⅱ＋及以上润滑油，高附加值商品收率增加3.0%，盈利能力和清洁化水平有效提升。

图5 炼油自清洁总加工流程示意

炼油企业应全面植入清洁化生产基因。一是优化总加工流程和装置、产品结构，提升企业的产品、能源、过程清洁化程度；二是开发炼油新技术，利用劣质低值化产品生产清洁化燃料、高附加值产品；三是研究风能、太阳能等新能源与炼油能量系统的耦合集成，整体提升企业能效。

4.3 围绕汽车产业链拓展化工材料领域发展新方向

汽车轻量化发展使得塑料和复合材料在汽车行业的广泛应用，常见车用塑料见表2。

表2 车用塑料制品[21–22]

车用复合材料[23-24]主要包括玻纤增强热塑性树脂（如聚丙烯）、玻纤增强聚酰胺以及碳纤维增强复合材料。长玻纤增强聚丙烯材料多用于仪表板本体骨架、电池托架、前端模块、控电盒、座椅支撑架、备胎盘、挡泥板、底盘盖板、噪音隔板、后车门框架等。碳纤维复合材料可用于汽车车身、内外饰、底盘系统、动力系统等。此外，橡胶及热塑性弹性体也在汽车中广泛应用，主要包括汽车轮胎、管路、密封条、减震制品、传动带、防尘罩等[5，25]。

石化行业应围绕汽车用塑料、纤维增强复合材料、橡胶及热塑性弹性体拓展化工材料领域发展新方向。如高熔体强度聚丙烯、工程塑料用PET树脂、长玻纤增强聚丙烯材料、碳纤维及复合材料、绿色轮胎用溶聚丁苯橡胶、高性能橡胶弹性体发泡材料TPE等。

4.4 积极布局新能源汽车产业链

炼油企业具备发展氢能产业的优势条件：一是掌握天然气制氢、液化气制氢、煤制氢、电解水制氢等各种制氢技术；二是炼油企业氢气的使用过程在临氢管道、氢气的压缩、临氢设施的检验、安全运行管理等方面有丰富的用氢经验；三是依托遍布全国的油气储运和销售网络建设油/氢合建站，可大幅度节约土地成本。

炼油企业应积极布局新能源汽车产业链。一是向车用能源供应转型发展，依托加油站建设充电加氢加油合建站，初期培育充电加氢业务，中期充电加氢加油业务互补，远期充电加氢替代维持加油业务；二是研究新能源、碳捕集与封存等与炼油过程耦合的“蓝氢”“绿氢”制备技术，研究储备充电加氢加油合建站设计建设运营技术和70 MPa碳纤维储氢瓶制备技术。