電動汽車技術路線對車用燃料和環(huán)保問題的影響

羅艷托 馬根萍 蔡德洪 王夢茜

（中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院）

電動汽車包括傳統(tǒng)（油電/氣電）混合動力汽車（HEV）、插電式混合動力汽車（PHEV）、純電動汽車（AEV）和燃料電池汽車（FCV），未來電動汽車采取何種技術路線一直是各國爭論的焦點。傳統(tǒng)油電混合汽車一直是日本的強勢產品，以豐田品牌為首的油電混合動力汽車銷量一直穩(wěn)居電動汽車銷量榜首。但是，近期美國市場插電式混合動力汽車和純電動汽車市場占有率顯著增加，而中國也明確新能源汽車產業(yè)只包括純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。目前，歐洲、美國、日本等也在加大燃料電池汽車的研發(fā)和推廣力度。

1 電動汽車技術路線

1.1 汽車行業(yè)過渡期的階段性產物

傳統(tǒng)混合動力汽車和插電式混合動力汽車是過渡期的階段性產物，電動汽車無論采取何種技術路線，要想廣泛推廣，技術成熟度、充電便利性、價格接受度是必須考慮的3個因素。

1.1.1 傳統(tǒng)混合動力汽車

傳統(tǒng)混合動力汽車在技術成熟度、價格接受度上均占有領先地位，且對充電設施的依賴程度低，已率先推廣。截止2013年底，全球傳統(tǒng)混合動力汽車保有量達到856×104輛，是插電式混合動力和純電動汽車的24倍。其中，日系混合動力汽車被公眾認可度較高，僅本田一個品牌2011年銷量80×104輛、2012年銷量120×104輛、2013年銷量近130×104輛，連續(xù) 3年創(chuàng)新高。電動汽車推廣較好的美國，2013年傳統(tǒng)混合動汽車銷量近 50×104輛，是插電式混合動力和純電動汽車銷量的5倍。但是，由于傳統(tǒng)混合動力汽車依靠汽油發(fā)動機充電，僅在汽車慢速行駛及倒車時使用電池，節(jié)油率只有20%～30%，使用成本下降不明顯，從根本上不能擺脫對石化能源的依賴。而且，多加一個發(fā)動機就多消耗電，維修保養(yǎng)復雜。因此，被認為只是燃油車向插電式混合動力車、純電動車過渡時期的階段性產物。但是，不是每個國家發(fā)展電動汽車必經的階段。

1.1.2 插電式混合動力汽車

插電式混合動力汽車可以單獨依靠外部設備充電，且可以設置全電動狀態(tài)工作（即可以100%替代燃油），只有電池耗盡時才使用汽油，使用成本下降顯著。插電式混合動力汽車進入市場較傳統(tǒng)混合動力汽車晚，是近幾年才進入市場的車型。但是，它以售價親民、續(xù)駛里程與傳統(tǒng)車相仿、且不完全依賴充電設施等優(yōu)勢更貼近用戶需求，短期內具備加快普及的條件，在歐洲、美國、日本漸受追捧。2013年美國插電式混合動力汽車銷量 2.6×104輛，保有量達到 7.3×104輛。但是，插電式混合動力汽車也非零排放，同時要兼顧純電動和傳統(tǒng)燃油兩套驅動系統(tǒng)。插電式混合動力汽車的這些特質注定了其承擔從燃油車向純電動過度的另一個重要角色。由于充電設施普及不夠，在較長一段時間內，這個角色不可或缺，在未來多元化電力驅動的交通體系中，插電式混合動力汽車還會有一席之地。

1.2 純電動是未來電動汽車的發(fā)展方向

純電動汽車完全靠電力驅動，動力系統(tǒng)相對簡單，但是，純電動汽車價格高、對充電設施的依賴程度大。近兩年，隨著純電動汽車技術的進步、上市車型的增多和競爭日趨激烈，純電動汽車購車成本和前期使用成本大幅降低。據(jù)美國著名市場資訊公司IHS的報告統(tǒng)計，2013年幾乎所有純電動車企業(yè)為了刺激銷售，都采取了大幅降價行動；電動車鋰電池生產商LG（供應雪佛蘭沃藍達）和松下（供應特斯拉ModelS電池）之間的價格戰(zhàn)也幫助拉低了終端價格。使用過程中，用電成本不足燃油車的1/8。2013年美國純電動汽車銷量超過 7×104輛，是插電式混合動力汽車銷量的3倍，使美國純電動汽車保有量超過插電式混合動力汽車保有量，躍居第二位。2014年1月，美產特斯拉憑借續(xù)駛里程等優(yōu)越性能以1 300輛的銷量躍居美國純電動汽車銷量榜首，同時，大力向歐洲、亞太地區(qū)推廣。

1.3 燃料電池汽車是遠期電動汽車發(fā)展的趨勢

燃料電池汽車在新能源汽車中被公認為環(huán)保性能最好的。燃料電池通過氧氫化學反應產生電力，尾氣排放只有水，可以真正做到無污染。與純電動汽車相比，燃料電池車的燃料補給時間更短，在 3分鐘內便可完成燃料補給，續(xù)駛里程更長，可達到約600km，是普通鋰電池車的3～5倍，而且氫能源取之不盡，這些優(yōu)勢都是純電動汽車所不能與之相比的。

目前，歐洲正在加大氫燃料電池汽車的推廣力度，其中，荷蘭已有氫燃料公共汽車示范運行；荷蘭、德國等國已達成共同開發(fā)推廣氫燃料電池汽車的協(xié)議；英國政府計劃2030年前英國氫燃料電池汽車保有量達到160×104輛，2050年前氫燃料電池汽車市場占有率達到30%～50%。

美國在氫燃料電池汽車的推廣和電池技術研究方面也在不斷加強，2013年美國能源部宣布投資900×104美元用于氫能與燃料電池技術的發(fā)展，并計劃2020年推廣不少于250×104輛燃料電池汽車。

日本計劃從 2015年開始面向普通消費者普及燃料電池汽車，2025年使燃料電池汽車和加氫站實現(xiàn)商業(yè)化運作。豐田、本田、現(xiàn)代、上汽等多家車企紛紛宣布將在2015年前后推出燃料電池車型［1］。

2013年聯(lián)合國著手制定氫燃料電池車標準，國際標準一旦確定，燃料電池汽車就可以依據(jù)標準進入量產，市場推廣也將提速。燃料電池電動車即將迎來它的發(fā)展契機。電動汽車發(fā)展趨勢目前正從傳統(tǒng)混合動力車型向插電式混合動力、純電動汽車發(fā)展，未來將朝著更清潔化的（氫）燃料電池電動車方向發(fā)展。

2 電動汽車發(fā)展對車用燃料結構及環(huán)保問題的影響

目前，全球傳統(tǒng)混合動力汽車僅有856×104輛，由于節(jié)油率只有 20%～30%，替代汽油、柴油等傳統(tǒng)車用燃料非常有限。全球插電式電動汽車和純電動汽車保有量僅有 35×104輛，替代汽油、柴油更是微乎其微。傳統(tǒng)混合動力車型節(jié)油率低，插電式和純電動汽車基數(shù)小，無論采取何種技術路線解決不了目前汽車尾氣排放和局部地區(qū)霧霾天氣等環(huán)保問題。但是，電動汽車的發(fā)展速度不容忽視。

電動汽車是世界汽車工業(yè)未來轉型的方向，汽車燃料也將隨之發(fā)生革命性的變化。根據(jù)殼牌公司的研究預測［2］：液態(tài)的碳氫燃料從 2000年約 98%的占有率，將下滑到2060年約22%的占有率，汽油、柴油等內燃機燃料將逐步退出歷史舞臺。相反，氣態(tài)的碳氫燃料（如天然氣）的使用率從2000年開始穩(wěn)定提升，約在2050年將達到頂峰，隨后從2060年前后開始下滑，同樣是不可再生能源，也將逐漸退出。從2030年開始，電力、氫氣逐步接管汽車能源市場，到2040年和2060年市場占有率將分別超過 20%和 60%，到 2070年，乘用車市場有望全面脫離對化石燃料的依賴，電動汽車將得到全面普及，汽車尾氣排放等環(huán)保問題有望得到根本性的解決。車用燃料結構變化趨勢見圖1。

圖1 車用燃料結構變化趨勢

3 國內電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀及建議

3.1 國內以純電動和傳統(tǒng)混合動力車型為主

中國推廣電動汽車較歐美國家晚，近幾年推廣力度較大，也初見成效。截止2013年底，國內電動汽車保有量達到 8×104輛，其中純電動汽車 3.4×104輛，（傳統(tǒng)）混合動力汽車 4.6×104輛；國內車企在插電式混合動力汽車油電深度混合技術上存在缺憾，加之投入不足，導致國內插電式混合動力汽車在2013年剛剛起步，小規(guī)模生產的插電式混合動力車型只有比亞迪F3DM、一汽紅旗牌等幾款車型。

3.2 未來電動汽車推廣加速

根據(jù)國內電動汽車的產銷情況，以及第二輪新能源汽車的推廣計劃，預計2014年國內電動汽車保有量將達到約 15×104輛。受政策導向影響，未來新增車型將以純電動、插電式混合動力車型為主，傳統(tǒng)混合動力車所占比例大幅降低。如果第二輪新能源汽車推廣目標能夠實現(xiàn)，到2015年，國內電動汽車保有量將超過 30×104輛。中國作為電動汽車推廣的排頭兵，2013年新能源汽車銷量已列全球第四位，未來也將領跑電動汽車等環(huán)保車輛的推廣，車用燃料隨之轉型也不可避免。國內電動汽車保有量及汽油、柴油替代量變化趨勢見圖2。

圖2 國內電動汽車保有量及汽油、柴油替代量變化趨勢

3.3 采取政府引導、市場選擇的模式推廣電動汽車

國內電動汽車發(fā)展應采取政府引導、市場選擇的模式。根據(jù)技術成熟度和市場需求發(fā)展電動汽車，并兼顧國內車企的技術水平和生產能力。要大力推廣電動汽車，放開市場，直接引進國外技術相對成熟的電動汽車，減少補貼，由市場調節(jié)，技術上兼收并蓄。要保護和扶持國內電動汽車生產企業(yè)的發(fā)展，因此，需要根據(jù)國內車企的技術成熟度選擇合適的技術路線。

3.4 加強在技術研發(fā)和基礎設施上的投入

要廣泛推廣電動汽車，不能依賴政府補貼和公共用車拉動，只有在私有用車領域推廣開來，才能真正實現(xiàn)電動汽車的商業(yè)化。國內發(fā)展電動汽車，投資應更多地放在技術研發(fā)和基礎設施建設上，而不是補貼某些用戶和車企。國內車企技術上對外依賴程度大，應加強研發(fā)投入，做好技術儲備和廣泛推廣的準備。另外，應提前做好充電站、充電樁等配套設施的規(guī)劃和建設。一方面可以考慮新建配套設施；另一方面可以考慮現(xiàn)有公共資源的優(yōu)化利用，如，在現(xiàn)有加油站、加氣站的基礎上增加充換電站服務，解決電動車用戶的充電之憂。

[1] 節(jié)能與新能源汽車網(wǎng).節(jié)能與新能源汽車月報(2013年11月).http://www.chinaev.org,2013-11-18.

[2] 殼牌石油公司.New Lens Scenarios. http://www.evdays.com/html/2013/1105/xny43862.html,2013-11-05.