关于新能源汽车发展的经济考量

    新能源称为“Alternative Fuel”，即替代能源或者替代燃料。“新能源汽车”顾名思义是使用新能源的汽车。国内把“部分燃用汽油或柴油的混合动力车”定义为“新能源汽车”，严格意义上是不妥的。但我们可以宽泛地把新能源汽车理解为除了燃用汽油、柴油的传统动力汽车以外的低排放汽车。从技术经济的角度来看，要寻找能够代替石油的新能源并使之产业化是很困难的，就是产业化过程中的大量污染排放也是一个不确定因素。因此，新能源技术路线应在市场竞争中权衡利弊，寻找一种合适的而不是一种极端环保但市场化代价高昂的方法。

    1 新能源汽车的技术趋势

    传统动力汽车用的是不可再生的汽油、柴油，排出的是污染环境的废气。现在逐渐量产的混合动力汽车仅是过渡技术，其实就是半电能汽车（把制动动能、发动机多余动能储存为电能再通过电机驱动汽车行驶）。从技术经济的角度来看，在传统动力汽车过渡到混合动力汽车后，最合适的新能源车是纯电动汽车。

    1.1 “电动化”——部分新能源汽车的共性

    从大部份新能源汽车技术看，除需要排放尾气的生物燃料及LPG等动力系统外，大多具有一个共性——“电动化”，即对电池、电机、电控的依赖程度越来越高。

    纯电动汽车是电动化的代表，燃料电池最终也转换为电能，如果插电式混合动力车采用外部充电且行驶距离较长的话，也称为电动汽车。燃料电池主要使用氢，但氢的制取同样需要大量的电能（电解水中的氢，再储存起来，充入到车内的燃料电池，产生电），反过来再用于驱动汽车行驶。

    如果把中间转换环节去除，把电厂发的电直接充入汽车电池，驱动汽车，就可省去大部份中间能源转换环节的能源损失。因此，就能源损失方面，汽车业可专注于解决电池充放电的转换效率，而这个效率随着科技的发展会越来越高。虽然，生物燃料等也可用于发动机，但从世界范围来看，并不是每个国家都能取得大量生物燃料，从规模化生产角度来说，同时生产几种不同动力系统的汽车是很不经济的。

    1.2 最合适的才是最好的——绿色电力在全球都易获取

    全球于2050年必须将汽车的CO2排放量降至目前的10％左右。为此，仅仅改进汽油车及靠混合动力很难实现，需要进一步普及燃料电池汽车及电动汽车。其中，电力来源可通过各种方式获取（包括风能、太阳能、核能、水电、生物质能、海洋潮汐、地热等清洁能源），并不特别依赖某一种能源，可以是可再生能源、实现无污染发电，并且各个国家可根据各自国情产生清洁电能。这就是在数种替代能源的环保车型中纯电动汽车更有可能胜出的理由。经济规律表明，最尖端的技术往往不是最终的解决方案，最适用的技术才是最好的方法。

    从产业化的角度来说，还是电动车最易在全球市场普及。而且汽车企业只要专注于单车的能耗降低及排放降低，直接使用在全球都能通用的电能，把寻找清洁能源的任务留给能源企业，毕竟从发电厂的源头来控制污染和节能比控制汽车的排放更容易。虽然发展电动车就意味着需要大量的电力，但同时也意味着减少石油生产所需求的电力和产生的污染。目前，至少在发电源头是有可能实现零排放的，如瑞典全国45％的电能来自水力发电，10％来自清洁能源，其余45％依靠12座核电站。虽然，瑞典是一个小国，但这是一个实实在在的未来典范。根据2008年底欧洲可再生能源委员会（EREC）发布的欧洲可再生能源技术路线图，到2020年欧盟在电力领域可再生能源装机容量将达到521.5GW，占总发电量的33%～40%，如果欧盟提出的能效行动目标得以实现，这一比例将超过40%。

    1.3 从矿井到车轮——全周期污染排放及可控度比较

    欧盟专为车用替代燃料的全过程周期的污染排放做了《从矿井到车轮》（Well-To-Wheels）的调查报告，其中明确计算出使用煤碳发电的电动车的全过程排放量是高技术传统动力汽车的3～5倍，但使用风能、核能等清洁能源发电的电动车的全过程排放是高技术传统动力汽车的1/8～1/10。能与之相比的只有生物能源制造的压缩氢气动力汽车，其全过程排放是高技术传统动力汽车的1/6。燃料电池车全过程排放是高技术传统动力汽车的1/2。

    目前，部分豪华汽车也开始使用车顶太阳能发电，但只能为空调系统辅助供电。现今太阳能板发电效率普遍在18％～20％，照此发展，15年后完全有可能利用太阳能作动力，并使之慢慢地普及到中高档汽车。

    下面从污染可控度的角度，简单比较电动汽车与其他燃料汽车在燃料生产循环所产生的排放过程。

    1.3.1 传统动力汽车

    假设传统动力汽车行驶100km所用油耗是10L左右，其燃料生产循环排放为：

    （1）采油与初步生产再运输（还有海运）的排放；

    （2）炼油厂10L油所用的电能的供电排放；加上汽油从炼油厂到加油站路上的排放；

    （3）汽车行驶100km的排放；

    （4）很少量的生产车用电池的厂家产生的污染排放。

    1.3.2 燃料电池车行驶100km所用产生的排放

    （1）制取氢所用电的电厂供电排放；

    （2）生产燃料电池的厂家产生的污染排放；

    （3）煤矿矿井（如果采用煤碳发电）生产运输的排放；

    （4） 氢从制氢厂到加氢站途中的排放。

    1.3.3 电动汽车行驶100km所用的电能及其排放

    （1）供应其所充电能的发电厂排放；

    （2）煤矿矿井（如果采用煤碳发电）生产运输环节的排放；

    （3） 生产电池的厂家产生的污染排放。

    从上面初步可以看出，电动车在其全循环过程中涉及到排放污染的步骤最少，理论上对污染排放的可控度就更高。这就意味着，可以集中力量在少数几个点上控制、降低污染的排放。

    1.4 国外对纯电动车的观点及产业化努力

    回顾电动汽车发展历程，第一款电动汽车于19世纪问世，1900年美国已普及4000辆，在所有汽车中所占的比例达到了40％。但随着福特T型汽车的问世，电动汽车势力逐渐减少。之后，随着基础设施的完善及汽油车的改进，电动汽车最终未能成为主角。目前之所以再次受到关注，是因为除了人们的环保意识提高之外，电池技术也取得了长足进步。

    汽车电池的研发工作有着划时代的意义，只要能够克服电池能源技术，新能源汽车的技术趋势最终导向纯电动汽车。日产汽车常务董事筱原稔在2009汽车科技年会（AT International 2009）上谈到，20世纪90年代以后，能量密度高于现有铅蓄电池的镍氢电池和锂离子电池技术迅速发展。如果把汽车所需要的能量容量看作20kW/h的话，将其储存在铅蓄电池中时，会变成1600L，所需体积相当于几十个油箱。而锂离子电池方面，2000年前后为400L，目前为200L，体积已缩小至3～4个油箱，因此配备于汽车用途会逐渐变为现实。以日产新量产的Leaf纯电动车为例，Leaf是比‘骐达（Tiida）’稍大一些的A+级车，但Leaf已能为锂电池提供足够的空间，并且连续供电行驶160km。尽管Leaf设计精良，电池组的重量仅有200kg，但因为车子的电动马达比传统的内燃机更轻一些，并且不需要变速箱，车子的整体质量和一辆使用燃油的车差不多。

    2 新能源汽车的普及趋势

    未来新能源汽车将沿着混合动力—插电式复合电动车—纯电动车的路径来发展，以实现动力总成的完全电动化。根据国际管理咨询公司罗兰·贝格预计，上述过程将历时20年，即从2010年至2030年。但根据量产汽车换代及新技术市场化的规律来看，实现真正意义上的普及来说，这个过程还要延续更长的时间。

    2.1 2010～2030年，传统动力占主流

    从传统动力方面，现今除了缸内直喷发动机技术，从全球趋势来看，正在普及涡轮增压技术。2011年开始，主要装配的排量将集中在1.2～1.6L（此前主要为1.7～2.2L），小型化的趋势将越来越明显。涡轮增压技术将带来与可变气门正时（VVT）技术一样的节约效果。欧洲2008年15%的汽车配备涡轮增压发动机，而到2015年，这一数字将达到33%。小排量涡轮增压发动机的小型化带来材料成本降低；同时，还将让汽车排放的CO2和NOx大幅减少。下一代高效率传统动力很有可能会是均质压燃发动机（HCCI）。与油电混合动力系统相比，其实现的成本较低，与现有的发动机效率相比，可以降低燃耗20%～25%。但就传统车用发动机而言，HCCI已经基本上达到了技术极限。因此，在HCCI发动机与DSG双离合变速器、以及STOP-START系统（即：可在短暂停车时自动停止发动机，从而节省燃油15%～25%，并降低排放）投入市场后，传统动力汽车的潜力基本上已经开发完毕。

    2.2 2013～2040年，混合动力普及

    对混合动力汽车而言，油电混合由于其电池成本很高，同等功率的电机比同等功率的发动机贵等，决定其从高端C级豪华车向A级紧凑型轿车普及。现在，国际市场上C级豪华车上已陆续开始引进混合动力系统，而B级中型车的代表丰田凯美瑞、本田雅阁在本代产品序列中都已开始提供至少一款混合动力车，预计从2013年开始，混合动力车型将大量出现在B级车上。到2025年，混合动力车型将开始在A级车上普及。

    届时，使用在混合动力车上的电池和电机将得到很大的发展，其成本、容量、充电效率都会有很大的提高。同时太阳能电池板的效率预计也会得到大幅提高，成本大幅降低，可以成为车用电池充电的有益补充。

    2.3 2028年电动车普及

    电动车得到普及需要满足以下几个条件。

    （1）电池、电动机总成的成本大大降低。

    （2）电池充电时间大大减少，即在充电站充电能够缩减到5min（即与加油时间相同）或用民用电源充电并缩减到30min。以及采用标准化电池组可在充电站方便更换。

    （3）太阳能电池板效率大大提高，可随时为电动车电池组充电，甚至在电动车启动时也可为不同的电池组充电。

    预计，从2028年起，电动汽车开始最先尝试进入B级车或者A+级车序列。因为，与传统动力车相比，电动汽车的操控感觉还是有些不同，汽车厂商还需相当长的时间来研发电动汽车的操控以满足那些喜欢传统动力操控感的消费者。A级车和B级车的车重相对C级车而言要轻得多，相应的驱动电机功率和电池容量也可低一些，这样成本就不会很高。而A、B级车的消费者更容易对电动汽车的操控性产生妥协。因此，最先进入市场的电动车很可能是A级车或B级车。

    不要低估科技的发展速度以及现代工业化大生产的能力。预计5～6年后困扰现代汽车业的电池问题将有很大的进展（如充电时间；电池容量等），成本也将会有大幅的降低。

    3 对中国汽车产业发展的建议

    3.1 降低传统动力汽车平均油耗

    设计出适合消费者的车，尽快降低现有传统动力汽车的油耗，毕竟传统动力汽车市场规模还是最大的，一定时期内还有的很大的市场。

    3.2 建立新能源关键零部件产业链

    以电动车的三大关键技术电控、电机和电池为例，国内在电池部分已经形成了整个产业链条，以磷酸铁锂电池为代表的锂离子电池技术，在电动车各项技术中与西方先进水平差距最小。但电机和电控技术与国外差距很大。运用于纯电动和插电式汽车的异步电机，在国内仍然处在研发的起步阶段；永磁同步电机目前在性能上也有差距。在电控方面，我国起步更晚。其中电池管理系统仍处在早期研究阶段；而直流转换器方面的大规模商用化产品，不适合电动车使用。

    此外，应该集中力量在车用电机、电池、电磁兼容和太阳能电池板上进行深入研发并使之标准化。而在这些交集技术中电控、电机和电池最为关键，因此应集中力量自主研发出新能源汽车的关键部件。

    3.3 投资新能源上下游企业

    最近20年来汽车行业发生了很多变化：产业分工的逐渐细分和外包生产模式兴起。一个汽车企业不可能在所有技术上都有突破，因此，汽车企业应自己研发一部分主要技术，再把资金投入到其他专业企业来研发技术。如汽车企业可以入股或者以风险投资的形式把资金投入到新能源电池企业，如锂电池厂商、薄膜太阳能电池厂商、结晶硅太阳能电池厂商、电动机企业及稀土原料企业等待。这3类企业在将来无论新能源车以什么形式出现，都将占据主导地位，那么汽车企业也将可从中受益。

    4 政府支持的政策建议

    发展新能源汽车首先要制定相关标准，包括关键总成的标准和健全管理体系；其次，要加强新能源汽车的研发工作，关键是要进行更多的试验验证工作；第三，要完善新能源汽车的配套体系，如充电站和加氢站等；第四政府要积极扶持，落实相关政策。

    4.1 重点投资关键技术，模糊技术方向

    国家如不能指定发展哪种具体的新能源技术，只有经过充分市场竞争的技术才更符合市场的发展方向。政府在各大技术都应有投入，重点投资可放在通用技术领域如锂电池、燃料电池、电机等。如2009年，美国能源部与企业联合向燃料电池共计投资1亿1430万美元，生物燃料投资8亿美元，对电池和电驱动技术等48个项目计划投资24亿美元。

    4.2 完善统一国内标准法规，参与制订国际标准

    国家应在汽车排放标准、能耗标准上进行指引，使各种技术在同一标准下进行公平竞争。国家还应积极引导国内汽车企业参与新能源汽车的国际标准。国外企业已经开始制订新能源汽车标准，中国也应该积极参与。

    2009年汉诺威工业博览会上，大众、通用、三菱等全球主要汽车厂商和电力公司，已经就电动汽车通用充电插头的标准达成初步一致，为电动汽车量产铺平了道路。丰田、日产汽车公司及松下电器产业公司等相关企业，合力开发统一规格的新一代汽车锂电池，并计划在2010年前后实现量产。日本企业还力争在安全标准和充电方式等方面获得国际标准化机构(ISO)的认证，以期在该领域抢夺先机。

    中国有着世界上最庞大的汽车市场，政府完全可以在连接器、电源、充电设备等方面为电动车抢先制定出统一的标准。这样，中国就有与国外厂商在标准上讨价还价的资本，进而进入国际标准。政府也应鼓励国内厂商投资国外享有相关标准和专利的零部件企业，这样国内企业也能间接获得其国际标准和专利权的使用。

    4.3 在节能环保补贴标准上，引进 “领跑者”计划

    在节能环保补贴标准上，政府可引进日本正在施行的“领跑者”计划，即指定市场上最先进产品所能达到的排放、能耗标准作为今后5年内行业补贴的依据，只要能达到该标准的产品就可以使消费者得到一定的补贴和税返，这样就能鼓励消费者购买低排放、低能耗的产品，进而促进厂商积极研发先进的产品，使市场竞争良性发展，避免价格低廉但高能耗、高排放的汽车扰乱市场。

    4.4 规范新能源相关原材料的市场管理

    规范新能源技术所用原材料－稀土原料的市场管理。运用在电池和电机里的原料大多是稀土原料，如锂电池里的锂是稀土原料。

    我国是世界稀土储量最丰富的国家，占世界稀土储量的80%，2005年稀土产量占世界96%，但稀土冶炼分离年生产能力20万t，超过世界年需求量的1倍。由于无序竞争，竞相压价出口，产量变得日趋减少，而价格却日益下降。因此，应该严格规范稀土资源的出口管理，不能使大量的稀土资源在无序和廉价之中流失国外。应建立国家稀土生产、销售、出口和进口的专门管理机构，统一制定相关政策法规，实行严格的管理。严格实行定额生产、定点定额出口的稀土政策。争取在几年内，使稀土出口量由目前的10万t左右，减少到2万～3万t左右，以维持稀土金属的高利润和可持续发展，确保中国长期把握稀土定价权。这样既可使国家在出口税收上得到应得的税款，又可促进国外厂商在中国建厂，既有利于技术交流，也有利于国内新能源汽车的技术发展，提高中国的整体竞争力。

    5 结束语

    发展新能源汽车对我国汽车工业是难得的机遇，自主品牌可以通过对全新领域的探索，有机会与国际汽车巨头们重新站在同一起跑线上。但值得注意的是，与国际上的竞争对手相比，我们落后的不只是技术。需要及时学习、领悟并发展先进的设计、管理、经营理念和方法。技术突破转变成实实在在的汽车产业进步。