要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的大規(guī)模民用,必須經(jīng)過(guò)技術(shù)和市場(chǎng)的兩個(gè)過(guò)渡,這是電動(dòng)汽車在中國(guó)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)路徑,也是中國(guó)汽車在全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中最有可能領(lǐng)先的地方。至少現(xiàn)在看來(lái),我們不但過(guò)于樂(lè)觀,而且有些事情是做錯(cuò)了。
2009年4月舉辦的上海國(guó)際車展,國(guó)內(nèi)外廠商總共展出了14款電動(dòng)汽車,這是有史以來(lái)電動(dòng)汽車亮相最多的一次國(guó)際A級(jí)車展。一些國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車型甚至最快會(huì)在2009年下半年到明年開(kāi)始上市銷售,售價(jià)最低的在6萬(wàn)~7萬(wàn)元。
如果再考慮國(guó)家鼓勵(lì)新能源汽車,每輛純電動(dòng)汽車補(bǔ)貼6萬(wàn)元的政策,消費(fèi)者只需要花1萬(wàn)元左右就可以購(gòu)得一輛電動(dòng)汽車。于是媒體開(kāi)始驚呼,電動(dòng)汽車的時(shí)代即將到來(lái)。
實(shí)際情況的確如此嗎?本刊對(duì)電動(dòng)汽車行業(yè)進(jìn)行了深入調(diào)研,采訪了汽車企業(yè)、電池企業(yè)和行業(yè)專家,獲知了國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池技術(shù)的最新成果和未來(lái)3年可能的進(jìn)步。
我們的第一個(gè)結(jié)論是:目前汽車廠家的思路是開(kāi)發(fā)研制替代傳統(tǒng)汽車的電動(dòng)汽車,技術(shù)路線的核心是要達(dá)到或接近傳統(tǒng)汽車的動(dòng)力性能,但是由于電池技術(shù)的限制,即便有高額的政府補(bǔ)貼,目前的電動(dòng)汽車性價(jià)比依舊比較低,仍很難達(dá)到上述目標(biāo)。
我們的結(jié)論之二是:要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的大規(guī)模民用,必須經(jīng)過(guò)技術(shù)和市場(chǎng)的兩個(gè)過(guò)渡。發(fā)展低速電動(dòng)汽車作為走向“電動(dòng)汽車”的過(guò)渡——比較可行而且社會(huì)成本比較小,這是更適合中國(guó)的電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)路徑。
我們的觀點(diǎn)和建議還包括:
——電動(dòng)汽車的核心突破在于上游電池及主要部件材料的突破,而不僅僅是下游的生產(chǎn)制造。因此我們認(rèn)為如果國(guó)家要鼓勵(lì)電動(dòng)汽車發(fā)展,政策和資金應(yīng)該向電池及主要部件的材料科學(xué)傾斜,而非目前的電動(dòng)汽車的制造端。
——當(dāng)務(wù)之急是打通電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)鏈。一旦我們建立完整的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈,社會(huì)資金持續(xù)流入,技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)突顯,整個(gè)電動(dòng)汽車的牛產(chǎn)成本將會(huì)急劇下降,使用性能也會(huì)有很大程度的提高。
——在推廣低速電動(dòng)汽車過(guò)程中,我們必須完成三大重任:建立和完善電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈條、積累技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、建設(shè)一定數(shù)量的電動(dòng)汽車需要的配套設(shè)施,從而為最后電動(dòng)汽車的大規(guī)模應(yīng)用做好鋪墊。
中國(guó)十幾年的電動(dòng)自行車經(jīng)驗(yàn)有助于發(fā)展低耗電動(dòng)汽車。
從汽車到電動(dòng)汽車:道路艱難
事實(shí)上,電動(dòng)汽車的歷史比我們現(xiàn)在路上使用的內(nèi)燃機(jī)汽車更長(zhǎng)。世界上第一輛電動(dòng)汽車誕生于1881年,比卡爾·本茨發(fā)叫內(nèi)燃機(jī)汽車早了5年。但是后來(lái)由于燃油汽車技術(shù)的迅速發(fā)展,而電動(dòng)汽車在電池技術(shù)上長(zhǎng)期未能取得突破,內(nèi)燃機(jī)汽車后來(lái)居上,成為汽車動(dòng)力的主流方案,電動(dòng)汽車的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)沉寂期。一直到20世紀(jì)70年代,由于中東石油危機(jī)的爆發(fā)以及人類對(duì)自然環(huán)境的日益關(guān)注,電動(dòng)汽車才再度成為技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。
電動(dòng)汽車的核心關(guān)鍵是“四電”——充電、電池、電機(jī)和控制器。其中目前最大的障礙還是能量的儲(chǔ)存——我們目前的電池技術(shù)還不能夠讓我們?cè)斐隽钊藵M意的電動(dòng)汽車。核心問(wèn)題是,蓄電池的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汽油和柴油。
電動(dòng)汽車使用的電池技術(shù),目前呼聲比較高的是:鉛酸電池、鎳鎘/鎳氫電池、鋰電池、鋅空氣電池、鋁空氣電池和氫燃料電池。其中前三種電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn),而后三種則尚處于研發(fā)完善階段。這些技術(shù)各有利弊。
鉛酸電池:是目前最為成熟的電池技術(shù)。但是作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源,能量、功率都比較低,而且存在著嚴(yán)重的污染問(wèn)題。
鎳鎘/鎳氫電池:雖然性能好于鉛酸電池,但是其性價(jià)比不高。含重金屬,用完遺棄后對(duì)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染。
鋅空氣電池:上海等地也曾經(jīng)試驗(yàn)過(guò)鋅空氣電池電動(dòng)汽車。但是也存在著致命的缺陷——鋅空氣電池一旦開(kāi)始放電后,就無(wú)法中止。另外,鋅空氣電池的制造和回收也對(duì)環(huán)境造成很大的破壞。
鋁空氣電池:我國(guó)的天津大學(xué)也在研究鋁空氣電池作為汽車的動(dòng)力。鋁空氣電池對(duì)環(huán)境的破壞小,而且最后的廢棄物是二氧化鋁,可以回收用于陶瓷生產(chǎn)。但是鋁空氣電池一個(gè)沒(méi)有克服的問(wèn)題是表面鈍化問(wèn)題——當(dāng)電池停止工作譬如一夜后,鋁的表面會(huì)鈍化,儲(chǔ)放電的效率急劇下降。
氫燃料電池:被認(rèn)為是汽車能源的最終解決方案。它是利用氫氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)為汽車提供動(dòng)力,最終的生產(chǎn)物是水,可以稱得上是非常環(huán)保的解決方案。但是氫燃料電池車也存在著致命的缺陷——結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。且不說(shuō)氫的安全儲(chǔ)存是個(gè)大問(wèn)題,氫的來(lái)源也是一個(gè)大問(wèn)題。地球上的氫存在于化合物——水之中,需要消耗電能去電解才能做到。從能源利用效率上來(lái)說(shuō)很不合算。
鋰電池:它是當(dāng)前主流技術(shù),下文詳述。
此外還有許多電池技術(shù)仍處在試驗(yàn)室階段。
綜合目前的電池技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看,尚無(wú)法真正滿足電動(dòng)汽車發(fā)展的需要。
最新的電動(dòng)汽車技術(shù)
作為電動(dòng)汽車的電池技術(shù),鋰電池被認(rèn)為是目前情況下所能達(dá)到的最好的解決方案。國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)的電動(dòng)汽車也大多是鋰電池技術(shù)。
鋰離子動(dòng)力電池有以下優(yōu)點(diǎn):體積小、質(zhì)量輕、儲(chǔ)存能量多、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染等。
作為電動(dòng)汽車的電池解決方案,目前的鋰電池技術(shù)并非完美,至少無(wú)法同時(shí)在最高時(shí)速、充電次數(shù)和電池成本之間達(dá)到令人滿意的水平。
“120碼”被認(rèn)為是乘用車行業(yè)的一個(gè)命門,如果乘用車的最高時(shí)速無(wú)法達(dá)到120公里,不僅會(huì)極大地影響銷售,而且還將被排除在國(guó)家的電動(dòng)汽車鼓勵(lì)政策之外。因此眾多汽車企業(yè)開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車,努力向每小時(shí)120公里的標(biāo)準(zhǔn)靠攏。
但是追求高速度的一個(gè)結(jié)果就是電池壽命的受損和性能不穩(wěn)定。中國(guó)電工技術(shù)協(xié)會(huì)電動(dòng)車專委會(huì)技術(shù)服務(wù)中心主任王天順告訴記者:根據(jù)電池的特性,每小時(shí)的放電量在電池全部?jī)?chǔ)電量的25%以下是一個(gè)比較安全的數(shù)字。
“但是這次上海車展,我看到,許多企業(yè)為了使自己的電動(dòng)汽車的最高時(shí)速標(biāo)準(zhǔn)向內(nèi)燃機(jī)汽車靠攏,將原來(lái)在兩三小時(shí)才放完的電量在二三十分鐘就放完了,結(jié)果就是電池壽命的折損?!?br/> 國(guó)內(nèi)某汽車企業(yè)負(fù)責(zé)電動(dòng)汽車研發(fā)的主管也告訴記者,盡管他們公司的純電動(dòng)汽車最高時(shí)速已經(jīng)達(dá)到130公里/小時(shí),續(xù)航里程也可以達(dá)到1 30公里,但是性能很不穩(wěn)定?!耙话愠潆妰扇我院缶蜎](méi)有辦法達(dá)到上述指標(biāo)了?!?br/> 增加電池池組雖然可以達(dá)到增加電動(dòng)汽車速度又不損害充電次數(shù)的效果,但是同時(shí)又帶來(lái)一個(gè)新的問(wèn)題:如何保證這么多電池池組的一致性?
電動(dòng)汽車使用的電池組遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)手機(jī)和電池。譬如比亞迪F3DM雙模電動(dòng)汽車總共采用了96塊磷酸鐵鋰電池單體,由電池單體組成電池池組,由若干個(gè)電池池組組成整個(gè)電池系統(tǒng)。
學(xué)過(guò)物理的人都知道,要保證這么多電池單體的性能一致性對(duì)材料和工藝水平的要求相當(dāng)高,而這意味著電池生產(chǎn)成本的大幅度提升。
如果這個(gè)問(wèn)題處理不好,在使用中將出現(xiàn)性能下降,甚至有爆炸的危險(xiǎn)。
此外,電池組用得越多,重量的增加將快于儲(chǔ)放電能力的增加,反而更不經(jīng)濟(jì)。
樣本車和參照車的比較
在業(yè)內(nèi)專家的指點(diǎn)下,《中歐商業(yè)評(píng)論》勾勒出了目前中國(guó)鋰電池技術(shù)所能夠達(dá)到的最完美的電動(dòng)汽車,我們把這個(gè)車稱為樣本車A;同時(shí)我們也請(qǐng)他們描繪了未來(lái)3年內(nèi)鋰電池技術(shù)進(jìn)步情況,從而勾勒出未來(lái)3年后最完美的電動(dòng)汽車,我們稱為樣本車B。
我們認(rèn)為,既然汽車企業(yè)是把電動(dòng)汽車作為內(nèi)燃機(jī)汽車的替代產(chǎn)品打造的,因此消費(fèi)者必然會(huì)將其與內(nèi)燃機(jī)汽車進(jìn)行比較后才決定是否購(gòu)買。我們認(rèn)為有6大因素最終影響消費(fèi)者是否購(gòu)買電動(dòng)汽車。
在內(nèi)燃機(jī)汽車中,動(dòng)力性能最低的是排量在0.8~1.1升的微車,在這里,我們選擇1.1升內(nèi)燃機(jī)汽車中的熱銷車型QQ3(下文簡(jiǎn)稱“參照車”)與上述樣本車進(jìn)行對(duì)比。
價(jià)格樣本車A:采用的電池價(jià)格在5萬(wàn)元左右,整車制造成本在8萬(wàn)~9萬(wàn)元(來(lái)自某國(guó)內(nèi)本土汽車企業(yè)的數(shù)字)。
樣本車B:純電動(dòng)汽車的年產(chǎn)量達(dá)到10萬(wàn)~20萬(wàn)輛的話,批量生產(chǎn)后,電池的價(jià)格可以下降50%左右,整車價(jià)格有望在3年內(nèi)降到5萬(wàn)~8萬(wàn)元(蘇州星恒電源有限公司總經(jīng)理肖斌的測(cè)算)。
參照車:目前的市場(chǎng)售價(jià)是3萬(wàn)~3.5萬(wàn)元,制造成本估計(jì)在2萬(wàn)元左右。
二次成本 二次成本主要是汽車在全生命周期內(nèi)的各項(xiàng)維修成本,其中主要可以比較的是動(dòng)力系統(tǒng)。
樣本車A:依據(jù)目前的電池技術(shù),電動(dòng)汽車短則半年,長(zhǎng)則2年內(nèi),基本需要更換電池。這將是一筆非常昂貴的支出。
樣本車B:有望在3年內(nèi),將電池的性能提高到充電1 500~2 000次。每次充電后行駛里程在80~100公里,這相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)汽車1 5萬(wàn)~20萬(wàn)公里的行駛里程?!爸饕夹g(shù)都已經(jīng)有了,而且很快就會(huì)成熟,目前的關(guān)鍵是電池成本如何能夠達(dá)到預(yù)期。”(蘇州星恒電源有限公司總經(jīng)理肖斌的測(cè)算)
參照車:一般汽車如果使用得當(dāng)?shù)脑?,在終身壽命內(nèi)更換發(fā)動(dòng)機(jī)的可能性不大。
性能感受 這里主要有三個(gè)指標(biāo),其在未來(lái)3年內(nèi)改進(jìn)空間不大。由于許多廠家宣布的指標(biāo)是以犧牲其他指標(biāo)為代價(jià)的,因此我們這里只取在安全穩(wěn)定可靠范圍內(nèi)的指標(biāo)。
1)續(xù)航里程:目前行業(yè)內(nèi)認(rèn)為比較穩(wěn)定可靠的續(xù)航里程在80~100公里。參照車一次加油的續(xù)航里程在300公里以上。
2)速度:目前行業(yè)內(nèi)認(rèn)為比較安全可靠的速度在60~80公里/小時(shí)。參照車可以滿足100~120公里/小時(shí)的正常行駛。
3)充電時(shí)間:目前已經(jīng)有企業(yè)做到4~6小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速充電。而5CSqwijHtWckr09fSYWgVw==且在未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)在15分鐘內(nèi)充電80%的目標(biāo)。參照車加油時(shí)間可以忽略不計(jì)。
能源成本電動(dòng)汽車能量利用效率為17.8%,燃油汽車的能量利用效率僅為10.3%,即可節(jié)省大約40%的石油。
樣本車:以長(zhǎng)城歐拉為例,官方數(shù)字是百公里耗電10度,以電價(jià)0.52元/度(上海居民用電價(jià)格)計(jì)算,每百公里能源成本5.2元左右。
參照車:以93號(hào)汽油4.90元/升、6升/百公里計(jì)算,每百公里的燃料成本是29.4元。
基礎(chǔ)設(shè)施 主要是充電設(shè)施的建設(shè)問(wèn)題。目前企業(yè)和學(xué)術(shù)界提出了三種充電方案,各有利弊。
1)家庭充電:消費(fèi)者在晚上休息時(shí)間利用家庭電網(wǎng)給電池充電。困難之一是電池重量達(dá)到200多千克,每天搬進(jìn)搬出,估計(jì)需要奧運(yùn)會(huì)舉重冠軍的臂力。困難之二是現(xiàn)有的家庭電網(wǎng)很難滿足電池充電需要,需要改造家庭電網(wǎng),這又將是一筆不菲的支出。
2)停車場(chǎng)充電:消費(fèi)者利用停車場(chǎng)給電池充電。困難之一是,以4~6個(gè)小時(shí)的充電時(shí)間計(jì)算,需要大量的充電停車場(chǎng),這對(duì)于寸土寸金的大城市來(lái)說(shuō)。到哪里建設(shè)這么多的停車場(chǎng)?
3)換電池:消費(fèi)者不用買電池,而是向充電站租用電池,電池用完,立即到充電站更換。好處是不要將時(shí)間花在充電上;困難在于,需要建設(shè)大量而且按照一定密度分布的換電站才能滿足車主需要,這是一個(gè)全社會(huì)的系統(tǒng)工程,僅僅依靠汽車廠家是無(wú)法建設(shè)這么多換電站的。
稅費(fèi) 根據(jù)2月10日國(guó)家公布的新能源汽車補(bǔ)貼辦法,每輛純電動(dòng)汽車的補(bǔ)貼費(fèi)用高達(dá)6萬(wàn)元。問(wèn)題在于如果到201 1年實(shí)現(xiàn)新能源汽車占5%的目標(biāo),如果新能源車全部為純電動(dòng)汽車的話,如果以50萬(wàn)輛計(jì)算,總補(bǔ)貼額達(dá)到300億元。屆時(shí)國(guó)家能否兌現(xiàn)每輛車6萬(wàn)元的補(bǔ)貼?
結(jié)論:在至少3年之內(nèi),以目前的性價(jià)比很難說(shuō)服消費(fèi)者放棄內(nèi)燃機(jī)汽車轉(zhuǎn)而購(gòu)買電動(dòng)汽車。
低速電動(dòng)汽車:向電動(dòng)汽車過(guò)渡的橋梁我們真的需要那么快嗎?絕大部分時(shí)間,我們的行車速度都很低,我們?yōu)樽非蟾咚僭趧?dòng)力系統(tǒng)上的投資、為了保障高速下乘員安全和舒適所做的投資,實(shí)際上大部分時(shí)候是閑置浪費(fèi)的。
我們認(rèn)為要尋找適合中國(guó)的電動(dòng)汽車發(fā)展道路,需要仔細(xì)考慮四大因素:
針對(duì)速度要求不高的人:我國(guó)大部分城市城區(qū)行車速度限制在70公里/小時(shí),以下。在城區(qū)開(kāi)車,因速度限制,車速很少能達(dá)到60公里/小時(shí)。一份調(diào)查結(jié)果顯示:一、二、三級(jí)城市的日均用車?yán)锍潭疾怀^(guò)60公里,但高于50公里。如果考慮到今后城市用車保有量、用車成本等各種因素的話,未來(lái)或許一級(jí)城市的日均用車?yán)锍虝?huì)更短。
非汽車用戶的升級(jí)交通工具的需求:根據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)資料,目前,全國(guó)有5億多輛自行車,近8 000萬(wàn)輛兩輪摩托車,近5 000萬(wàn)輛電動(dòng)自行車,三者總量超過(guò)6億輛。這些消費(fèi)者都有升級(jí)交通工具的需求。這些用戶有迫切改善出行條件的現(xiàn)實(shí)需求。但是絕大部分消費(fèi)不起汽車或者汽車并不是最適合他們的。
發(fā)揮電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì):就速度而言,電動(dòng)汽車比內(nèi)燃機(jī)汽車劣勢(shì)明顯,但在低速行駛環(huán)境下,劣勢(shì)會(huì)變成優(yōu)勢(shì)。
內(nèi)燃機(jī)汽車在低速情況下,扭矩小,爬坡能力差。電動(dòng)汽車一大優(yōu)勢(shì)就是低速高扭矩,爬坡能力強(qiáng)。內(nèi)燃機(jī)汽車的重量也不能設(shè)計(jì)得太輕,否則高速行駛?cè)菀追?。而電?dòng)汽車速度上沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題,可以設(shè)計(jì)得更輕更節(jié)能。
高速又限制了內(nèi)燃機(jī)汽車的造型,大部分汽車被設(shè)計(jì)成流線型。相比較而言,低速的電動(dòng)汽車可以擁有更多更時(shí)尚的外形。諸如此類的“技術(shù)浪費(fèi)”很多。
基于我國(guó)電動(dòng)自行車的技術(shù)積累和能力:在國(guó)家沒(méi)有投入一分錢的情況下,中國(guó)電動(dòng)自行車行業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),大大刺激了技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)擴(kuò)散,各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)大大提高,尤其電池、電機(jī)、控制器產(chǎn)業(yè)化程度已非常高。電動(dòng)自行車配套技術(shù)已經(jīng)成熟,可以支撐產(chǎn)業(yè)升級(jí),發(fā)展低速電動(dòng)汽車。
《中歐商業(yè)評(píng)論》認(rèn)為,最適合中國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展道路產(chǎn)生于這四大要素最后的交集:
——市場(chǎng)定位:面向經(jīng)濟(jì)能力有限,同時(shí)對(duì)于續(xù)航里程和速度要求不高的消費(fèi)者;
——技術(shù)路線:采用低廉、穩(wěn)定、成熟的技術(shù);
——設(shè)計(jì)思路:滿足消費(fèi)者交通的核心需要,減少一切不必要的設(shè)備和功能。同時(shí)增加對(duì)目標(biāo)消費(fèi)者有吸引力的價(jià)值點(diǎn),譬如時(shí)尚的外觀等等。
我們認(rèn)為,在當(dāng)下市場(chǎng)環(huán)境和技術(shù)能力下,一款如下車型的電動(dòng)汽車具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
5萬(wàn)~8萬(wàn)元,續(xù)航里程在80~100公里,時(shí)速在50公里左右,充電次數(shù)在1 500次以上,兩人乘坐,主要用于城市上下班代步,外形時(shí)尚,不需要通過(guò)汽車的安全碰撞標(biāo)準(zhǔn),目前的充電設(shè)備能夠容易滿足,等等。
因此,為推動(dòng)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車的發(fā)展,本刊認(rèn)為,我國(guó)應(yīng)大力推動(dòng)低速純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化,效仿美國(guó)和歐洲的純電動(dòng)汽車準(zhǔn)入機(jī)制,將純電動(dòng)汽車市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻放低,并早日出臺(tái)扶持和配套政