■ 文/張存滿

何謂新能源汽車

新能源汽車顧名思義就是使用新能源作為動力源的汽車，在車用范圍內(nèi)，新能源可理解為非常規(guī)燃料，較為準(zhǔn)確的定義應(yīng)該是使用非常規(guī)車用燃料作為動力源的汽車。汽油和柴油屬于常規(guī)車用燃料，像天然氣、石油氣、生物汽油、生物柴油、乙醇、甲醇等燃料是屬于常規(guī)車用燃料嗎？答案其實有些模糊。通常，我們習(xí)慣把這些燃料統(tǒng)稱為車用替代燃料（區(qū)別于汽油和柴油）。從新能源的角度來講，生物燃料應(yīng)該屬于新能源范疇，但由于其使用上與傳統(tǒng)汽油和柴油相同，都是通過內(nèi)燃機燃燒做功，排放二氧化碳，從這個角度看，把這些替代燃料歸類為車用常規(guī)燃料更為準(zhǔn)確。那么，到底什么是非常規(guī)車用燃料呢？簡單講就是指新型電源和其他高效儲能器。

根據(jù)我國《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》的有關(guān)規(guī)定，國家發(fā)展和改革委員會制定了《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》（簡稱《規(guī)則》），指出新能源汽車就是指純電動汽車（Battery Electric Vehicle，BEV，包括太陽能汽車）、混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、燃料電池電動汽車（Fuel Cell Electric Vehicle，F(xiàn)CEV）、其他新能源（如超級電容器、飛輪等高效儲能器）汽車等。新能源汽車動力核心是電動化，這也是當(dāng)前世界各國主要的研究和產(chǎn)業(yè)化方向。

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

在國際上，早期引領(lǐng)新能源汽車發(fā)展的主要是美國、日本以及一些歐洲國家，但它們的發(fā)展各有側(cè)重。美國長期側(cè)重于降低對石油的依賴，確保能源安全的戰(zhàn)略，把發(fā)展新能源汽車作為交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)擺脫石油依賴的重要措施，并以法律法規(guī)的形式確定了新能源汽車的戰(zhàn)略地位。早在“克林頓時期”，美國就提出了以提高燃油經(jīng)濟性為目標(biāo)的計劃，混合動力是當(dāng)時主要的技術(shù)解決方案。到了“布什時期”，美國開始追求零排放和零石油依賴，技術(shù)解決方案主要是氫燃料電池汽車。國際金融危機以后，奧巴馬政府把大力發(fā)展電動汽車作為實施新能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，提出了總額40億美元的動力電池以及電動汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的計劃，產(chǎn)品上以插電式混合動力電動汽車為重點。近3年來，隨著國際燃料電池技術(shù)的逐步成熟和產(chǎn)業(yè)化進程的加快，美國的新能源汽車戰(zhàn)略又重新聚焦在混合電動化汽車和燃料電池汽車上。

日本長期堅持以確保能源安全和提高產(chǎn)業(yè)競爭力為核心的雙重戰(zhàn)略，通過制定國家目標(biāo)引導(dǎo)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時高度重視技術(shù)創(chuàng)新。第一階段核心是推動混合動力汽車，以節(jié)能減排為核心目標(biāo)，代表性產(chǎn)品如豐田普銳斯，該類產(chǎn)品引領(lǐng)了世界混合動力汽車的發(fā)展方向，產(chǎn)業(yè)化取得了巨大成功。第二階段是2006年日本提出了新的國家能源戰(zhàn)略，目標(biāo)是到2030年，交通領(lǐng)域?qū)κ偷囊蕾噺?00%降到80%，將氫燃料電池汽車作為一項最為重要的國家新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略。經(jīng)過近10年的堅守，日本的燃料電池汽車成為全球的引領(lǐng)者。第三個階段，應(yīng)該是近兩年來，隨著中國純電動汽車的爆發(fā)式增長和全球?qū)θ加推嚨募铀僮柚褂媱?，日本主要汽車企業(yè)重新審視其新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，在堅持燃料電池汽車發(fā)展戰(zhàn)略的同時，又提出了純電動汽車的雙輪驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。純電動技術(shù)路線的選擇對日本來講主要體現(xiàn)在增強企業(yè)的產(chǎn)業(yè)競爭力上。

為什么要大力發(fā)展新能源汽車

汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)模是巨大的。2017年全球新增汽車超過9 700萬輛，汽車保有量達到12.93億輛。我國2017年新增汽車接近2 900萬輛，汽車保有量已達到2.17億輛。汽車的能源消耗也是巨大的。全球石油產(chǎn)量的20%以上是被汽車消耗的，我國石油總量的30%以上被汽車消耗，大量汽車尾氣有害物的排放造成嚴(yán)重的大氣環(huán)境污染，同時還伴隨溫室氣體排放造成的全球氣候變暖。此外，從能效方面看，傳統(tǒng)的熱機效率普遍偏低，發(fā)展更為高效的動力系統(tǒng)技術(shù)勢在必行。隨著化石燃料的日趨衰竭和生態(tài)環(huán)境的惡化，大力發(fā)展高效、環(huán)保的新能源汽車已經(jīng)成為全球應(yīng)對能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，也是汽車行業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革新的發(fā)展趨勢。

對我國而言，大力發(fā)展新能源汽車更符合我國能源戰(zhàn)略需求。一方面，我國的基本能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是缺油少氣，石油和天然氣的對外依存度逐年提高。2017年，石油的對外依存度已高達65%以上，天然氣的對外依存度也已高達38%以上，國際政治環(huán)境的變化將會嚴(yán)重影響我國的能源安全，進而影響經(jīng)濟安全和國家安全。另一方面，近年來我國的可再生能源獲得了爆發(fā)式的增長。過去10年間，水電裝機容量增長了2倍，風(fēng)電增長了100倍；過去5年間，光伏發(fā)電增長了100倍。到2016年底，可再生能源發(fā)電裝機容量達5.7億千瓦，約占全部電力裝機容量的35%。我國水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機容量早已穩(wěn)居全球首位。到2020年，風(fēng)電裝機容量將突破2億千瓦，太陽能裝機容量將突破1億千瓦，水電裝機容量突破4.2億千瓦，可再生能源裝機容量接近全部電力裝機容量的40%。從以上兩方面來看，發(fā)展新能源汽車不僅可降低石油、天然氣的對外依存度，增強國家能源安全，還可顯著提升可再生能源電力的利用率，有利于支持可再生能源持續(xù)健康發(fā)展。綜上所述，發(fā)展新能源汽車，不僅是全球能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的必由之路，更是我國加快能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然選擇。

與美日不同，歐洲更加側(cè)重于溫室氣體減排戰(zhàn)略，強化環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。滿足日益嚴(yán)格的二氧化碳排放限制要求已經(jīng)成為歐洲對新能源汽車發(fā)展的主要驅(qū)動力。歐洲的新能源汽車發(fā)展在早期主要以生物質(zhì)燃料和天然氣燃料為主，21世紀(jì)初曾經(jīng)提出到2020年，石油占比23%的替代目標(biāo)。近年來，以德國為代表的歐洲重點推動純電驅(qū)動的技術(shù)路線，從能源戰(zhàn)略層面，高度關(guān)注和支持氫燃料電池汽車發(fā)展戰(zhàn)略，從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面，以車企為主力快速推動純電動的新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進展。

盡管我國從21世紀(jì)初就提出了發(fā)展新能源汽車的戰(zhàn)略，并在國家層面上成立了電動汽車重大專項，為后續(xù)新能源汽車的快速發(fā)展奠定了很好的基礎(chǔ)，但與美國、日本和歐洲相比，我國的新能源汽車起步整體還是要晚5年以上。我國的新能源汽車一直強調(diào)“三縱三橫”發(fā)展戰(zhàn)略：“三縱”指的是混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車；“三橫”指的是電池、電機和電控技術(shù)?，F(xiàn)在看來，這個戰(zhàn)略還是非常具有前瞻性的，不僅考慮了技術(shù)成熟度的時間特性，更是兼顧產(chǎn)業(yè)培育和成熟的時序特征。從產(chǎn)業(yè)角度看，我國已經(jīng)成為全球新能源汽車發(fā)展的引領(lǐng)者。進入“十二五”以來，電動汽車的發(fā)展取得了長足進步，特別是從2014年起開啟了電動汽車產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的序幕，2016年電動汽車的產(chǎn)銷量更是突破50萬輛，2017年產(chǎn)銷量接近80萬輛，產(chǎn)量連續(xù)三年居世界首位。從技術(shù)角度看，我國一直堅持純電動和燃料電池汽車并行研發(fā)的技術(shù)路線，特別是進入“十三五”以來，燃料電池汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程加快，國家層面也制定了清晰的發(fā)展戰(zhàn)略，在未來的5～10年，我國的燃料電池汽車很有可能成為全球產(chǎn)業(yè)化的引領(lǐng)者。

荷蘭畢馬威公司最近公布了第19次全球汽車業(yè)高管2018年度調(diào)查報告。報告指出，傳動系統(tǒng)技術(shù)不會一枝獨秀，預(yù)計到2040年汽車市場幾近均分，純電動汽車（BEV）占比26%、燃料電池電動汽車（FCEV）占比25%、內(nèi)燃機車輛（ICE）占比25%以及混合動力汽車占比24%。燃料電池電動汽車已經(jīng)取代純電動汽車成為2018年首要關(guān)鍵發(fā)展趨勢，而且將持續(xù)到2025年。

發(fā)展新能源汽車面臨的挑戰(zhàn)

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其存在的問題也逐漸凸顯。由于不同類型新能源汽車的技術(shù)特征和產(chǎn)業(yè)化進程差異明顯，所以其面臨的挑戰(zhàn)也不盡相同。但是，所有新能源汽車都面臨的共性問題是制造成本高和基礎(chǔ)設(shè)施不完善。

對于純電動汽車而言，成本高是制約其日后快速商業(yè)推廣的核心要素。目前，純電動汽車的快速發(fā)展主要得益于政府出臺的補貼政策和牌照傾斜政策。可以預(yù)見，在未來的3年內(nèi)，針對純電動汽車的財政補貼政策和特殊區(qū)域的牌照傾斜政策都會逐步退出。屆時，電動汽車的制造成本將是影響其是否能夠快速發(fā)展的核心要素。即將實施的雙積分政策更多的是施壓于汽車制造商，對于購車者來說意義不大，持續(xù)降低電池、電機和電控部件的制造成本，將是純電動汽車發(fā)展面臨的永恒主題。

充電難是阻礙電動汽車發(fā)展的瓶頸。由于充電設(shè)施建設(shè)涉及土地、規(guī)劃、發(fā)展與改革、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理等多個部門，協(xié)調(diào)難度大，加之項目前期投資大，回報周期長，很難形成有效的運營模式。另外，電動汽車商業(yè)化早期過度依賴地方政府對商用車的行政采購支持，對汽車中堅力量的乘用車而言，其主要得益于北上廣深等一線城市牌照傾斜政策的支持，當(dāng)銷售量突破100萬輛時，增長將會主要依賴于乘用車的增長，乘用車的增長將主要依賴于個人購買。由于個人用戶的隨機性和使用特性復(fù)雜，屆時充電難的問題將會更加凸顯。我國必須提前布局應(yīng)對策略，否則電動車的持續(xù)快速增長將難以維持。

動力電池的安全性也是未來影響電動汽車發(fā)展的一個重要因素。大幅提高動力電池的能量密度是有效降低電池成本的關(guān)鍵。然而，隨著能量密度的上升，電池的安全性呈下降趨勢，無論是采用高鎳三元的正極體系、硅碳負極體系，還是高壓電解液，其安全性都會顯著低于目前主流的磷酸鐵鋰-石墨正負極材料體系電池。安全無小事，一旦發(fā)生事故，將造成非常危險的局面。我國必須加強動力電池及電池包的安全性技術(shù)攻關(guān)，提升現(xiàn)有電池的主被動安全性能。

此外，動力電池的低溫環(huán)境適應(yīng)性差、電池回收難也都將是影響電動汽車發(fā)展的重要因素。發(fā)展新型動力電池技術(shù)是沒有終點的，未來三五年內(nèi)固態(tài)鋰電池的技術(shù)發(fā)展可顯著改善電池的低溫性能，并且電池回收的環(huán)保問題也能得到顯著改善。

對燃料電池汽車而言，從核心技術(shù)來看，燃料電池堆的壽命和成本是影響整車應(yīng)用的關(guān)鍵點。從國際范圍來看，目前電池堆的壽命基本能夠滿足產(chǎn)業(yè)化需求，乘用車電池堆壽命能達到5 000小時以上，商用車電池堆能達到20 000小時。但從我國來看，差距還是較大，無論是商用車還是乘用車，目前電池堆的壽命基本在5 000小時以內(nèi)，還沒有一家燃料電池企業(yè)能提供第三方權(quán)威的長壽命測試報告，也沒有成功的應(yīng)用案例，未來的任務(wù)還很艱巨。此外，燃料電池系統(tǒng)輔助部件產(chǎn)品不成熟，批量制造成本高。從國際范圍來看，電池堆用空壓機和氫氣循環(huán)泵等基本能夠滿足現(xiàn)有燃料電池系統(tǒng)需要，但壽命和可靠性還有待提高，制造成本高，還不能滿足整車商業(yè)化需求；從我國的現(xiàn)狀看，無論是空壓機還是氫氣循環(huán)泵都還沒有能滿足燃料電池系統(tǒng)需要的成熟產(chǎn)品，未來的攻關(guān)任務(wù)非常艱巨。

除了技術(shù)層面上的困難，用以支撐燃料電池汽車商業(yè)化運行的氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重匱乏。主要體現(xiàn)在缺少加氫站，在全國范圍內(nèi)，包括研發(fā)項目在內(nèi)，目前加氫站總數(shù)不超過10座，嚴(yán)重影響后續(xù)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化推廣。另外，在很多燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)快速推動的區(qū)域，廉價優(yōu)質(zhì)的氫源也比較缺乏，富氫資源區(qū)域和燃料電池汽車商業(yè)應(yīng)用的熱點區(qū)域分布不均衡，導(dǎo)致用以支撐燃料電池汽車發(fā)展的氫能供給產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建困難。

新能源汽車是我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要戰(zhàn)略方向，正處于加快發(fā)展的關(guān)鍵時期。盡管目前還存在很多困難，相信在國家戰(zhàn)略引導(dǎo)和政策支持下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)將持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模將進一步加大，這種趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的。