電動(dòng)化推動(dòng)汽車動(dòng)力源轉(zhuǎn)型

摘要：汽車從動(dòng)力源來區(qū)分，主要分為燃油、電動(dòng)兩大類。中國汽車動(dòng)力源的發(fā)展，尤其在最近幾年，從最初的傳統(tǒng)燃油車主導(dǎo)轉(zhuǎn)換為新能源汽車占主導(dǎo)的新格局，一些國家和地區(qū)也出臺(tái)了明確的“禁燃”時(shí)間表。從能源戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)效率、環(huán)保影響及市場銷售等多個(gè)角度進(jìn)行分析，結(jié)果表明，電驅(qū)動(dòng)是汽車當(dāng)前及未來的主要?jiǎng)恿δＪ健?/p>

關(guān)鍵詞：能源結(jié)構(gòu)；可再生能源；井邊到輪邊；產(chǎn)業(yè)策略；乘用車市場

汽車經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，其動(dòng)力源模式由電動(dòng)、燃油相互交替扮演著重要的角色。最初有蒸汽、內(nèi)燃機(jī)——煤氣動(dòng)力、柴油動(dòng)力、汽油動(dòng)力、電動(dòng)車及氫燃料車等。

國外汽車發(fā)展歷程上，汽車動(dòng)力源最初為電驅(qū)動(dòng)。雖然電動(dòng)汽車在不斷發(fā)展，然而，隨著燃油車的技術(shù)飛速發(fā)展，電驅(qū)動(dòng)被替代，因而電動(dòng)技術(shù)被擱置一邊。現(xiàn)在隨著環(huán)保意識(shí)的提高和新能源技術(shù)的快速發(fā)展，電驅(qū)動(dòng)汽車再次成為熱門。

全球多個(gè)國家都制定了禁止燃油車的日期（見表1），我國也計(jì)劃在2050年全面“禁燃”。

新能源汽車是全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、綠色發(fā)展的主要方向，也是我國汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。中國政府高度重視新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，黨的“十八大”以來，我國率先確立了發(fā)展新能源汽車的國家戰(zhàn)略，持續(xù)制定面向2020年和2035年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。當(dāng)前，全球主要汽車生產(chǎn)國紛紛加大政策支持力度，跨國車企也加大研發(fā)投入，這為全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。當(dāng)然，產(chǎn)業(yè)競爭也日趨激烈。

各發(fā)達(dá)國家及主流企業(yè)如此堅(jiān)定地“禁燃”，如此明確地推動(dòng)產(chǎn)品電動(dòng)化，其動(dòng)機(jī)和理論依據(jù)何在呢？本文將從能源策略、效率驅(qū)動(dòng)及產(chǎn)業(yè)策略等方面逐一展開分析。

轉(zhuǎn)型因素分析

1.能源戰(zhàn)略

（1）中國的電力能源結(jié)構(gòu) 中國2022年發(fā)電量為8.848萬億kW·h，其中火電（即煤電）仍居主要地位，水電、風(fēng)電和太陽能等可再生能源發(fā)電量還處于較低水平，如圖1所示。但是從容量利用率方面來看，水電、風(fēng)電以及太陽能等裝機(jī)容量之和已經(jīng)接近于火電，然而發(fā)電量不到火電的一半，容量利用率還有很大的提升空間。

（2）德國的電力能源結(jié)構(gòu) 作為對比，摘取了德國電力能源構(gòu)成，作為理解后續(xù)兩國不同的產(chǎn)業(yè)政策的基礎(chǔ)支撐。從圖2所示可以看出，在2018年發(fā)電總量為0.65萬億kW·h的產(chǎn)出下，德國煤電、核電占比明顯下降，風(fēng)電、生物燃油及垃圾焚燒發(fā)電、太陽能發(fā)電占比明顯上升。

（3）中德兩國一次能源安全對比 從上述可知，中國幾乎沒有石油發(fā)電，天然氣發(fā)電也非常少，每年近8億t石油消耗，相當(dāng)大的部分用于交通運(yùn)輸工具與非道路作業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，而我國每年原油生產(chǎn)量僅為2億t，故每年約有6億t原油缺口，也就是75%的原油需要進(jìn)口。解決對進(jìn)口原油的依賴，顯得尤為重要。

另外，縱向調(diào)研國內(nèi)一次能源的消費(fèi)情況（見圖3）也可以看出，可再生能源的開發(fā)使用比例上升促使煤炭使用占比明顯下降，一方面可以淘汰落后產(chǎn)能，另一方面也可以降低碳排放。

從一次能源的消費(fèi)來看，德國2018年有約65%的一次能源還需要進(jìn)口，按照占比主要為石油、天然氣和煤炭，一次能源的進(jìn)口比例如此之高，不能不有危機(jī)感。

2.效率驅(qū)動(dòng)

車輛能源從井到輪邊WTW（Well to Wheel）的效率如圖4所示。

內(nèi)燃機(jī)與純電動(dòng)車型WTW效率構(gòu)成見表2。

從以上三種驅(qū)動(dòng)能源的轉(zhuǎn)換效率的比較發(fā)現(xiàn)，如果一次能源都是化石燃料，從井邊到輪邊，柴油車效率最高，可達(dá)37%；電動(dòng)車次之，使用天然氣時(shí)最高可到31%；純汽油車最低，只到27%。

然而當(dāng)純電動(dòng)車的一次能源為可再生能源時(shí)，得益于一、二次能源之間的轉(zhuǎn)換效率成倍提升，電動(dòng)車的WTW效率明顯提升，提升程度為2～2.5倍，最高可達(dá)72%。

3.產(chǎn)業(yè)策略

（1）特斯拉的計(jì)劃 如特斯拉在宏圖計(jì)劃3里面的計(jì)算，通過對能量的重新發(fā)掘和轉(zhuǎn)換，全球每年的一次能源使用量將從當(dāng)前165.2pW·h（1p=1015）降至未來113.4pW·h，總量下降52pW·h，而且將全部用可再生能源取代當(dāng)前每年所需的133.7pW·h的化石能源，解決了可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)問題，如圖5所示。

（2）德國政府的產(chǎn)業(yè)策略 由于占德國國內(nèi)一次能源一半以上的石油和天然氣完全依賴進(jìn)口，而核電又作為非安全性能源被全面禁止，所以德國政府就只能擴(kuò)大風(fēng)能、生物燃料作為替代，由于生物燃料受傳統(tǒng)資源限制并未達(dá)標(biāo)，2023年3月，以德國為首的歐盟鼓勵(lì)開發(fā)“電子合成燃料”作為替代，而不是直接從2035年以后完全禁止燃油車。

中國汽車市場分析

1.總體市場

2019年以后，汽車市場總體呈平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢，依據(jù)乘聯(lián)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019－2023五年的狹義乘用車國內(nèi)零售量分別為2068.6萬輛、1929.2萬輛、2015.7萬輛、2054.2萬輛和2170.5萬輛（見圖6）。

2.新能源市場

同樣來自于乘聯(lián)會(huì)的數(shù)據(jù)，新能源汽車市場包括BEV和PHEV卻在最近四年有了跨越式發(fā)展。2019－2023五年的狹義乘用車國內(nèi)零售量分別101萬輛、111萬輛、298萬輛、567萬輛和744萬輛（見圖7），滲透率從4.9%猛增至35.7%，至2024年6月已達(dá)到48.6%，市場已經(jīng)全面轉(zhuǎn)型為新能源汽車產(chǎn)品。

從圖6和圖7可以很清晰地看出，在國內(nèi)乘用車總量趨穩(wěn)時(shí)，新能源車型銷量占比在逐漸提升，從發(fā)展趨勢來看，滲透率即將超過50%。

結(jié)語

1）從能源策略上來看，風(fēng)電、水電和太陽能等可再生能源還有廣大的部署機(jī)會(huì)，進(jìn)一步提升裝機(jī)容量；從轉(zhuǎn)化率上來看，通過加強(qiáng)電力上網(wǎng)、智能分析方式結(jié)合負(fù)載進(jìn)行發(fā)電及建設(shè)儲(chǔ)氫、電池儲(chǔ)能等各類儲(chǔ)能電站，可再生能源容量利用率還有較大的提升潛力，以此可以實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)重新部署。

按照2020年中國一次能源消費(fèi)的數(shù)據(jù)，雖然相對于2015年可再生能源構(gòu)成提升了近4個(gè)百分點(diǎn)，但是化石燃料消費(fèi)依然占據(jù)了84.1%的比例。由于可再生能源裝置的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化石能源，未來通過以上各種結(jié)構(gòu)調(diào)整措施，如TESLA的構(gòu)想，在實(shí)現(xiàn)主要一次能源構(gòu)成由煤、石油和天然氣轉(zhuǎn)向風(fēng)電、水電和太陽能等可再生能源的同時(shí)，總消耗量也將極大程度地降低，從而大大加速去化石燃料的步伐。

2）從能源使用端來看，以石油為例，國外發(fā)達(dá)國家除了交通出行，還有工業(yè)應(yīng)用、集中發(fā)電和住宅取暖等使用場景，其一次能源使用中，石油占比約25%。對中國而言，由于沒有石油發(fā)電、家庭供暖等使用需求，大部分消費(fèi)用于交通出行，在此方面，可再生能源驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車，效率可比當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)車型提升2～2.5倍，也就是交通出行能源利用效率將有2～2.5倍的提升空間。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)化以后，車輛能源總消耗量能夠下降，原來每年需要進(jìn)口75%的原油總量，也將會(huì)隨著電動(dòng)化的步伐逐步下降，最終完全擺脫對進(jìn)口原油的依賴。

3）最后，國內(nèi)汽車行業(yè)總量逐步趨穩(wěn)，但是電動(dòng)化在高速增長，BEV和PHEV合并計(jì)算的新能源車型滲透率即將超過50%。雖然近年來PHEV增長的勢頭遠(yuǎn)高于BEV，但是隨著固態(tài)電池、熱泵系統(tǒng)及更多的能量回收技術(shù)的普及，純電動(dòng)車還有較大的增長空間，即使是PHEV，其使用場景也是純電驅(qū)動(dòng)多于混動(dòng)模式，因此車端使用效率也會(huì)高達(dá)50%～80%，符合利用效率上升的預(yù)期。

結(jié)合智能駕駛在新能源車型更容易部署的這一因素，因此可以總結(jié)出：以汽車為代表的交通工具電動(dòng)化，符合能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)境污染控制、使用效率提升、消費(fèi)者使用成本降低及成為更新技術(shù)的載體等各類需求，是汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的明確方向。