我國電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀的探討

張 雯

（國網(wǎng)聊城供電公司，山東 聊城 252000）

0 引言

隨著石油資源逐步枯竭和環(huán)境污染的日益加重，節(jié)能和環(huán)保是21世紀的重大課題。發(fā)展電動汽車可以降低對石油資源的依賴，保障國家能源安全。可以改善城市空氣質(zhì)量，降低噪聲污染，緩解城市熱島效應。從電網(wǎng)角度，發(fā)展電動汽車能夠有效提高電能在終端能源消費領(lǐng)域的比重，利用夜間充電實現(xiàn)填谷，提高機組利用率，作為分布式儲能單元可以改善電網(wǎng)供電可靠性，優(yōu)化電力設(shè)備利用水平，提高電網(wǎng)運行效率。從我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，實現(xiàn)電動汽車的技術(shù)突破，有利于縮短和發(fā)達國家汽車產(chǎn)業(yè)的距離，同時契合國家在能源領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展方向。

1 近年來國內(nèi)外電動汽車發(fā)展概況

1.1 日本電動汽車發(fā)展概況

日本混合動力汽車日趨成熟，燃料電池快速發(fā)展。在混合動力汽車的產(chǎn)品發(fā)展方面，日本已超越其他國家［1］，穩(wěn)居世界領(lǐng)先地位。例如豐田汽車公司已實現(xiàn)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化，混合動力汽車進入了商業(yè)化運營階段。電動汽車作為一種新興產(chǎn)業(yè)，在日本異軍突起。

高端技術(shù)取得突破，電動汽車制造業(yè)蓬勃發(fā)展。日本電動汽車之所以取得如此大的發(fā)展，主要取決于在電池、電機、電子控制等關(guān)鍵技術(shù)上的突破。政府主導的電池技術(shù)研發(fā)、差異化目標市場及車企戰(zhàn)略三者共同推動形成了日本多元化的電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略。

政府財政補貼和稅收減免政策。日本政府在2009年開始實施日本汽車減稅，大手筆的減稅手段旨在推進環(huán)保、刺激電動汽車的消費市場。當年日本電動汽車保有量 45.6萬輛，其中 2 000輛為純電動汽車，其余均為混合動力汽車。 同時對購買充電主機提供50%的補助金等財政補貼，有力地促進了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

社會基礎(chǔ)建設(shè)與時俱進。 結(jié)合本國地域?qū)嶋H，著重考慮電動汽車的使用特點，日本選擇大力發(fā)展充電樁的建設(shè)。例如，2009年東京電力公司宣布將帶頭參與有關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)，2010年在首都率先建200多個充電站，到2013年底預計完成1000個。

1.2 美國電動汽車發(fā)展概況

2009年4月，為挽救美國汽車業(yè)的蕭條，總統(tǒng)奧巴馬表示推動新能源汽車發(fā)展是新政府能源政策的重要組成部分，聯(lián)邦政府將大力支持新能源汽車的發(fā)展。

政府引導和資金補助。2009年奧巴馬上臺后曾明確表示，到2015年，美國要有100萬輛混合式電動汽車。這表明美國電動汽車的研究重點又從燃料電池車轉(zhuǎn)向了新型產(chǎn)業(yè)——電動汽車。在拓展電動汽車市場上，美國政府相繼出臺了多項優(yōu)惠政策，例如，在全美5個試點城市的前10萬輛電動車消費者可以獲得2 000美元／輛的資金補助、所有消費者都可享受電動車消費的稅收減免等。2009年8月政府撥付的電動汽車及其電池、零部件開發(fā)補貼共計24億美元；同時在2012年政府財政預算中增加了對電動汽車各項相關(guān)技術(shù)的研發(fā)投入。奧巴馬總統(tǒng)在2011年提出了“到2015年美國將成為全球第一個電動汽車數(shù)量過百萬國家”的目標，這既是降低美國對外部石油依賴戰(zhàn)略，也表現(xiàn)出美國力圖確保在電動汽車生產(chǎn)行業(yè)領(lǐng)導地位的決心。

新興電動汽車產(chǎn)業(yè)大放異彩。2013年美國特斯拉Model S成為世界矚目的電動車新星，它的問世不僅突破了電池和續(xù)航的瓶頸，其成功的商業(yè)營銷模式也成為各大汽車商借鑒學習的典范。

1.3 我國電動汽車發(fā)展概況

近年來我國高度重視電動汽車技術(shù)的發(fā)展，取得了一定的成就。早在“十一五”期間，就組織實施了“863計劃——節(jié)能與新能源汽車”等重大科研項目，著力于關(guān)鍵零部件以及動力系統(tǒng)技術(shù)平臺的研發(fā)。依托北京奧運會、上海世博會、濟南全運會等工程搭建的示范平臺，經(jīng)過長達十幾年的技術(shù)積累，電動汽車這一新興產(chǎn)業(yè)在我國已經(jīng)成功跨越了從無到有的重大轉(zhuǎn)折點。并且在電池、電機、控制器等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)取得重大突破。在電力等領(lǐng)域評選新能源汽車技術(shù)管理創(chuàng)新成果，已初步建成電動汽車技術(shù)創(chuàng)新體系。共申請專利3100余項，頒布相關(guān)行業(yè)標準56項，設(shè)立30多個新能源汽車技術(shù)管理創(chuàng)新平臺，在全國范圍內(nèi)創(chuàng)建了25個示范城市，目前已超過1萬輛新能源汽車投入運營，各示范城市設(shè)定可逐年實現(xiàn)的目標，逐步提高新能源汽車在公共交通領(lǐng)域的占有量。

與此同時，依據(jù)政策制定了適應電動汽車發(fā)展的目標，并實施了相應措施。2009年，政府明確提出，到2012年底形成50萬輛新能源汽車產(chǎn)能，其銷售量占乘用車銷售總量的5%左右。相應的國家在政策方面制定了一系列的扶持。如：2010年制訂的《“節(jié)能產(chǎn)品惠民工程”節(jié)能汽車推廣實施細則》、《私人購買新能源汽車試點財政補助資金管理暫行辦法》等。 在電池技術(shù)上，確定以鋰離子電池為主導，加快研發(fā)壽命更長、續(xù)航能力更強的新型鎳氫電池。引導企業(yè)、高校、科研機構(gòu)之間形成合作創(chuàng)新的模式，各自發(fā)揮天然優(yōu)勢，達到資源共享和優(yōu)勢互補。

2 電動汽車發(fā)展應與智能電網(wǎng)相結(jié)合

我國于2009年提出建設(shè)堅強“智能電網(wǎng)”，其意義在于使電網(wǎng)具備更強大的資源配置能力、更高的安全穩(wěn)定運行能力，適應并促進清潔能源發(fā)展，以滿足電動汽車等新型電力用戶的服務(wù)要求?？梢哉f智能電網(wǎng)是電動汽車規(guī)模化應用的必要基礎(chǔ)。具體而言，智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)電動汽車有序充電、降低電動汽車供充電基礎(chǔ)設(shè)施投入、促進電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；另一方面，電動汽車作為分布式儲能單元，能夠促進可再生能源發(fā)電的利用。此外，對于風能及太陽能等可再生能源發(fā)電功率波動性較大的問題，電動汽車動力電池具有的存儲電能的特性，可以有效平抑功率波動，提高電網(wǎng)接納可再生能源發(fā)電的能力。

2.1 智能電網(wǎng)與電動汽車的關(guān)系

2.1.1 電動汽車接入對電網(wǎng)的影響

電網(wǎng)負荷增長。電動汽車規(guī)?；尤腚娋W(wǎng)進行充電時，電網(wǎng)負荷將急速增長，此時如果恰逢電網(wǎng)負荷高峰期，則會加劇電網(wǎng)負荷峰谷差，對電能調(diào)度帶來困難。

電能質(zhì)量下降，電網(wǎng)調(diào)控難度增加。實際中電動汽車的充電時間和充電方式靈活多變，具有較大的隨機性。這種非線性充電負荷產(chǎn)生的諧波會造成電網(wǎng)電能質(zhì)量下降，給電網(wǎng)調(diào)控增加了難度。

已有的配電網(wǎng)不再滿足負荷特性需求。電動汽車的V2G特性使配電網(wǎng)負荷特性改變，因此需要從新的角度分析規(guī)劃設(shè)計配電網(wǎng)。

2.1.2 電動汽車依托智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)將太陽能發(fā)電、風電等多種分布式發(fā)電進行吸納和管理，因此它是推進新能源發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。同時，智能電網(wǎng)通過高效的信息傳輸可以滿足用戶對用電多樣、多元的需求，有效提高電網(wǎng)的利用效率，在多時段多區(qū)域?qū)崿F(xiàn)用電均衡，因此智能電網(wǎng)具有信息化、互動化、自動化的特點。

上文已提及到，當大量電能汽車接入電網(wǎng)時，會對電網(wǎng)正常運轉(zhuǎn)造成一定影響。因此，傳統(tǒng)電網(wǎng)已經(jīng)不能較好的適應電動汽車的發(fā)展。而新能源如太陽能、風能發(fā)電具有較大的不穩(wěn)定性，儲能設(shè)備不足也制約了新能源的發(fā)展［2］。而電動汽車的雙向性（即V2G）體現(xiàn)在：電動汽車充電時可看做用電負荷，目前的車載充電機功率一般為3 kW左右，未來可增長到10～20 kW。停駛時具備儲電能力，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，在特定條件下可以向電網(wǎng)送電，此時可以看做發(fā)電機或者電源。在電動汽車的保有量很大的情況下，規(guī)?；碾妱悠噷τ陔娋W(wǎng)而言將是重要的可用資源，對新能源的儲備提供條件。

2.2 電動汽車的研究方向

建立電動汽車充電負荷模型，并進行仿真計算。這是研究電動汽車充放電過程對電網(wǎng)影響的基礎(chǔ)。建立這一模型涉及電池充電特性、用戶用車習慣、充電方式等因素。由于目前電動汽車尚未大規(guī)模接入，可通過仿真分析充電負荷特性。遺傳算法對目標函數(shù)沒有特殊要求，滿足電動汽車非線性、大規(guī)模、混合性強的要求，因此出現(xiàn)了很多基于此類方法的研究成果。

多目標優(yōu)化。 電力工業(yè)市場化后，多目標優(yōu)化交易的問題日益得到重視，同時，電力系統(tǒng)仿真的結(jié)果將直接關(guān)系到市場的公平性。建立基于最優(yōu)機組組合的多目標優(yōu)化交易計劃模型更加符合競爭環(huán)境下的電力系統(tǒng)運行實際狀況。遺傳算法在設(shè)定一個目標函數(shù)后一般能夠得到一個最優(yōu)解。若能夠同時考慮多個約束條件，例如：選擇購電費用最低、機組排放量最低兩個約束條件，理論上能夠得到全局最優(yōu)解或者次最優(yōu)解，因此這個方面也涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的研究成果。

3 我國發(fā)展電動汽車的有利條件與不足

3.1 發(fā)展電動汽車的優(yōu)勢條件

政策導向好，未來設(shè)施具備優(yōu)勢，運營模式靈活。我國目前已設(shè)立25個試點城市來推進電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2013年頒布的《地方政府新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃前瞻性研究》指出，合肥模式、杭州模式與深圳模式已成為我國新能源汽車商業(yè)化運作的三大樣本，表明我國電動汽車的宏觀政策導向基本形成。 經(jīng)消費者調(diào)查結(jié)果顯示，普通消費者中接近70%的人可以接受最高車速60～80 km／h、一次充電行駛里程100～160 km的小型、中低速純電動汽車。而阻礙消費者購買電動汽車的主要因素仍在續(xù)航里程不能滿足所有人的需求，僅能夠?qū)崿F(xiàn)城市短途代步。但目前我國城市化進程正在加速，城市化建設(shè)的空間巨大，未來電網(wǎng)發(fā)展將能夠基本實現(xiàn)多種靈活的充電運行方式來能夠滿足消費者需求。

相關(guān)資源豐富，市場需求巨大，成本優(yōu)勢明顯。我國鋰資源儲量380萬噸，居世界第二位，稀土資源儲量6588萬噸，為電池的研制生產(chǎn)提供了強大的物質(zhì)保障。目前我國國內(nèi)鋰離子動力電池的價格為3～4元／Wh，遠低于歐美市場的14元／Wh，稀土永磁電機價格約為目前國際價格的60%，因此我國的高功率型動力蓄電池與國外相比有很大價格優(yōu)勢，汽車制造業(yè)的成本降低。以合肥為例，政府提出每輛1.5萬元的購車補貼以及10%的配套資金補助，目前已經(jīng)擁有5 622輛電動汽車，市場潛力巨大，能夠較好地吸引投資者和消費者。

電動汽車關(guān)鍵技術(shù)取得一定突破。電池、電機以及控制技術(shù)被視為電動汽車的三大核心技術(shù)。我國在鋰電池、鎳氫電池的研究方面已有了一定的突破，在電機方面，經(jīng)常采用的有永磁電機、開關(guān)磁阻電機等。我國生產(chǎn)的車用永磁電機質(zhì)量很高，已經(jīng)具備出口能力和實用價值，可見我國電動汽車產(chǎn)業(yè)化推進大有撥云見日之勢。

電力盈余，善用“谷電”。根據(jù)預算，僅通過提高現(xiàn)有火電裝機的利用小時數(shù)就能滿足電動汽車一次充電30年的推算供給。目前我國每天有超過9億kWh低谷電，可供約5 000萬輛電動汽車充電，若能充分利用這些富裕能源，將大大提高能源的利用率。

3.2 目前存在的不足

電動汽車電池續(xù)航能力成為瓶頸。電池續(xù)航能力、循環(huán)使用次數(shù)以及電池的經(jīng)濟性這三方面是電動汽車電池發(fā)展的關(guān)鍵點。目前鋰離子電池技術(shù)雖已取得一系列可喜進展，但在能量密度、使用壽命、以及快充性能方面仍有待突破。

尚未形成統(tǒng)一的電動汽車行業(yè)標準。近年我國相繼出臺了多部電動汽車的相關(guān)標準，但仍存在電動汽車產(chǎn)業(yè)化后行業(yè)標準落后于實際使用的現(xiàn)象。因此應當在已有的基礎(chǔ)上進一步完善，例如充電站安全法規(guī)、充放電技術(shù)標準等。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對滯后。除去電動汽車技術(shù)盲點尚待突破外，基礎(chǔ)設(shè)施不完善是電動汽車在國內(nèi)難以打開市場的重要原因。在美國、日本等發(fā)達國家，政府除減免稅收外，還制定了時段計算電費等優(yōu)惠政策鼓勵消費者使用電動汽車。我國在推進電動汽車產(chǎn)業(yè)化的過程中應該注意吸納借鑒國外成功經(jīng)驗，降低國內(nèi)電動汽車綜合成本。

4 未來電動汽車的發(fā)展建議

4.1 制定電動汽車的發(fā)展目標

根據(jù)政府制定的“十二五”電動汽車專項計劃，有步驟的引導投資，根據(jù)實際情況和環(huán)境變化相應調(diào)整，如以5年為周期進行調(diào)整，或者制定更長一段時間內(nèi)我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和發(fā)展目標、產(chǎn)業(yè)組織目標、競爭優(yōu)勢產(chǎn)品等發(fā)展重點。

4.2 制定完善的行業(yè)標準

標準是產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，因為標準缺失，一些汽車企業(yè)在新能源汽車項目方面不得不采取多種技術(shù)同時推進的產(chǎn)品戰(zhàn)略，既無法集中力量進行技術(shù)突破，也不敢貿(mào)然增加產(chǎn)量，更談不上產(chǎn)業(yè)化和市場化了。因此需盡快解決電動汽車行業(yè)標準模糊甚至不明確的現(xiàn)狀，加快電動汽車發(fā)展。

4.3 積極開拓電動汽車市場

具體來說，可以從三個方面突破：一是在公共領(lǐng)域新增車輛上做文章，比如電動客車和出租車；二是新增的細分市場，包括城市物流車、配送車；三是新增的城市消費群體，如隨著城鎮(zhèn)化進程的產(chǎn)生而出現(xiàn)的代步車需求群體，以及高鐵、動車相接駁的短途旅行市場。

4.4 政府部門發(fā)揮導向作用

在電動汽車推廣過程中，政府部門要充分發(fā)揮作用，注重多種手段模式的創(chuàng)新。一是在公交車領(lǐng)域?qū)嵭腥谫Y租賃，由較大型的企業(yè)購買電池租賃給公交公司使用，緩解公交公司資金壓力，也成功打開純電動客車的推廣局面。二是采用對購買電動汽車的消費者給予減免消費稅、不限行不搖號等政策，刺激消費者購買電動汽車，擴大電動車的市場份額。

在充電樁、換電站等基礎(chǔ)設(shè)施方面，除推進試點城市建設(shè)外，還可以打造出某種典型模式，并在此基礎(chǔ)上加以復制和推廣。 以山東省為例，目前已在全省9個城市建成17座電動汽車換電站和545個充電樁，形成國內(nèi)覆蓋范圍最廣、服務(wù)能力最強、技術(shù)最先進的電動汽車服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。 其中濟南充、換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的安全管理、運營管理和制度建設(shè)均處于全國較高水平。 立足實際、開拓創(chuàng)新，充分貫徹電網(wǎng)安全管理的工作要求，進一步夯實充換電站安全管理基礎(chǔ)，全面提升充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運營管理水平，具有很高的推廣價值。

5 結(jié)語

我國電動汽車正處于快速發(fā)展的新時期，能否順利打開市場關(guān)系到改變我國現(xiàn)有的能源結(jié)結(jié)構(gòu)。因此應當盡快采取相應措施，推進電動汽車的研究工作，依托智能電網(wǎng)的發(fā)展，在新能源開發(fā)上擴寬新領(lǐng)域。出臺鼓勵電動汽車使用的政策以及完善的行業(yè)標準，為我國電動汽車研制、生產(chǎn)、使用三者同步發(fā)展保駕護航，達到保護環(huán)境［3］、節(jié)約資源，提高我國綜合競爭力的目的。

［1］ 徐哲.我國電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀與對策研究［J］.上海汽車，2006，5（10）：14－17.

［2］ 胡澤春，宋永華.電動汽車接入電網(wǎng)的影響與利用［J］.中國電機工程學報，2012，2（5）：34－36.

［3］ 程魁玉.電動汽車行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析［J］.華東電力，2004，11（6）：2－5.