國(guó)家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重大項(xiàng)目監(jiān)理咨詢專家組組長(zhǎng)王秉剛

發(fā)展先進(jìn)電驅(qū)動(dòng)汽車有重大意義

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與人民生活水平的逐步提升，汽車進(jìn)入中國(guó)普通百姓家庭已是不可改變的事實(shí)與趨勢(shì)，中國(guó)人也一樣要享受快速便捷的現(xiàn)代汽車文明，而且，汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將成為中國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)支柱之一。2009年中國(guó)的汽車保有量已經(jīng)達(dá)到6962萬(wàn)輛，但按汽車人均普及率計(jì)算，中國(guó)(每千人54輛)還遠(yuǎn)不及全球的平均水平(每千人140輛)。按照現(xiàn)在的發(fā)展勢(shì)頭，十幾二十年之后，中國(guó)汽車的普及率完全可能接近發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。如果按歐洲的一半，即每千人300輛計(jì)算，總保有量就是4.5億輛。如果按每輛汽車年消耗燃油1噸的先進(jìn)水平計(jì)算(目前歐洲水平為1.5噸，日本為1噸，中國(guó)為2.2噸)，4.5億輛車就需要4.5億噸燃油。據(jù)石油部門專家估計(jì)， 2020年國(guó)內(nèi)的石油年產(chǎn)量可達(dá)到1.8億噸，考慮進(jìn)口 2.7億噸，共計(jì)4.5億噸。如參考發(fā)達(dá)國(guó)家情況考慮，其中三分之二，即3億噸石油給汽車使用，可煉成燃油約2億噸。從2020年到2030年，我國(guó)石油產(chǎn)量繼續(xù)較大幅度增長(zhǎng)的可能性不大，而價(jià)格會(huì)繼續(xù)攀升。要滿足4.5億輛汽車的能源需求將存在2億噸以上的巨大缺口。因此，如果依賴石油，中國(guó)人將不可能實(shí)現(xiàn)普及汽車的夢(mèng)想，用不了多長(zhǎng)時(shí)間，中國(guó)的加油站前將排起長(zhǎng)隊(duì)，中國(guó)汽車工業(yè)也將不得不停滯發(fā)展的步伐。

因此，中國(guó)如要繼續(xù)發(fā)展汽車工業(yè)和普及汽車，一方面必須大幅度節(jié)省燃料消耗，實(shí)現(xiàn)每輛車年消耗燃油低于1噸的目標(biāo)，另一方面必須尋找數(shù)量級(jí)與石油相當(dāng)?shù)娜剂蟻?lái)源。而唯一能在數(shù)量級(jí)上與石油燃料相提并論的只有電力資源。電可以用各種能源來(lái)生產(chǎn)，除了煤發(fā)電以外，我國(guó)還正在大力發(fā)展核能、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、各種生物質(zhì)能和廢棄有機(jī)物等資源發(fā)電。電力部門預(yù)測(cè)， 2020、2030年我國(guó)年發(fā)電量將分別達(dá)到7.5和10.5萬(wàn)億千瓦時(shí)左右。如果預(yù)測(cè)純電驅(qū)動(dòng)(包括插電式)汽車2020、2030年保有量則分別達(dá)到3000萬(wàn)輛和2億輛，按每輛電驅(qū)動(dòng)車年耗電4000千瓦時(shí)(度)測(cè)算，則相應(yīng)階段的年耗電量約為1200和8000億千瓦時(shí)(度)，分別占當(dāng)年發(fā)電量的1.6%和7.6%，即只占電力供應(yīng)總量的一小部分。而由于電動(dòng)車多數(shù)在夜間充電，可以利用它來(lái)平衡電網(wǎng)的峰谷差，提高電網(wǎng)的效率，同時(shí)意味著，這樣數(shù)量的耗電量并不需要增加相應(yīng)數(shù)量的發(fā)電能力。

發(fā)展電驅(qū)動(dòng)汽車有助于緩解發(fā)展汽車工業(yè)所面臨的環(huán)境問(wèn)題。由于發(fā)電過(guò)程較高的效率與電驅(qū)動(dòng)汽車使用環(huán)節(jié)的零排放，使得電動(dòng)汽車的全壽命周期總碳排放低于燃油汽車，更低于其他形式的煤制燃料(甲醇、二甲醚、煤制油)的碳排放。如果考慮其他的發(fā)電類型(核電和可再生能源發(fā)電)其碳排放將更低。同時(shí)，現(xiàn)代化的大型發(fā)電廠能最有效地提高能源利用效率，還有條件采用CO2集中存儲(chǔ)技術(shù)解決碳排放問(wèn)題。隨著水力、風(fēng)力、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能發(fā)電的比例增長(zhǎng)，電驅(qū)動(dòng)汽車對(duì)降低CO2排放的意義將更加顯現(xiàn)出來(lái)。

這里還要強(qiáng)調(diào)，發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車普及已經(jīng)完成，他們面對(duì)的是“存量”問(wèn)題，他們是在現(xiàn)有的總量基礎(chǔ)上如何往下減少能耗和排放，而我國(guó)的汽車普及還剛剛開(kāi)始，我們面對(duì)的是巨大的“增量”問(wèn)題，是在不斷快速增長(zhǎng)的總量上努力節(jié)能減排，這個(gè)巨大的能源“增量”和排放“增量”所帶來(lái)的影響比任何國(guó)家都要嚴(yán)峻。可以說(shuō)，發(fā)展電動(dòng)汽車是解決我國(guó)汽車能源與環(huán)境問(wèn)題的根本途徑，是唯一可選擇的解決方法，其重要意義超過(guò)任何國(guó)家。

發(fā)展創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的良機(jī)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)取得了顯著成績(jī)，但總體而言，無(wú)論是核心技術(shù)，還是產(chǎn)業(yè)化水平與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在較大差距。面臨著由電驅(qū)動(dòng)汽車引發(fā)的巨大技術(shù)變革時(shí)期，中國(guó)絕不能錯(cuò)過(guò)這個(gè)機(jī)會(huì)，在繼續(xù)快速提升傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)能力的同時(shí)，應(yīng)大力加強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)汽車的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化工作，爭(zhēng)取在電驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)展上占據(jù)有利位置，改變汽車工業(yè)在技術(shù)上依賴外國(guó)的被動(dòng)狀況，同時(shí)建立起一個(gè)新興的創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)。

改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)的汽車工業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，不但在產(chǎn)量上成為世界第一大國(guó)，而且在技術(shù)研發(fā)能力上也有了顯著進(jìn)步，這些都為電驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)展奠定了重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。從“十五”開(kāi)始，我國(guó)設(shè)立了國(guó)家“節(jié)能與新能源汽車”重大科技項(xiàng)目，在該項(xiàng)目引領(lǐng)下，我國(guó)電驅(qū)動(dòng)汽車研發(fā)工作已取得初步成績(jī)，某些領(lǐng)域已居世界先進(jìn)水平。在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)自行車工業(yè)的帶動(dòng)下，我國(guó)電池產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，產(chǎn)量居世界第一，技術(shù)水平居世界先進(jìn)行列。預(yù)計(jì)2010年我國(guó)車用鎳氫動(dòng)力電池和鋰離子動(dòng)力電池年生產(chǎn)能力將分別達(dá)到3.6億瓦時(shí)和40億瓦時(shí)以上。我國(guó)在鋰離子電池、永磁電機(jī)等電驅(qū)動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件的核心材料方面具有一定的資源優(yōu)勢(shì)。我國(guó)已探明儲(chǔ)量的鋰資源居世界第二位，稀土資源居世界第一位。我國(guó)正處于城市化、工業(yè)化初期，已成為全球最大的汽車市場(chǎng)。我國(guó)電驅(qū)動(dòng)汽車具有相對(duì)成本優(yōu)勢(shì)，以鋰離子動(dòng)力電池的價(jià)格為例，目前我國(guó)的價(jià)格為3-4元/瓦時(shí)， 而美、歐、日目前約10元/瓦時(shí)。另外，我國(guó)電力工業(yè)快速發(fā)展，未來(lái)電力供會(huì)相對(duì)盈余，這將保證電驅(qū)動(dòng)汽車大規(guī)模發(fā)展的用電需求。

近年來(lái)，黨中央與國(guó)務(wù)院高度重視新能源和電驅(qū)動(dòng)汽車的支持力度，先后出臺(tái)了《汽車產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》、《關(guān)于開(kāi)展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作的通知》、《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》等一系列政策，鼓勵(lì)和支持電驅(qū)動(dòng)汽車的創(chuàng)新和發(fā)展，我國(guó)將新能源汽車作為后金融危機(jī)時(shí)期重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。目前，我國(guó)成立了跨部門的以溫家寶總理為主任的國(guó)家能源委員會(huì)，研究擬訂國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略。我國(guó)目前正在實(shí)施的20個(gè)新能源汽車示范試點(diǎn)城市工作也將極大推動(dòng)電驅(qū)動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。國(guó)家重視和政策支持將為我國(guó)電驅(qū)動(dòng)汽車蓬勃發(fā)展帶來(lái)重大戰(zhàn)略機(jī)遇。

以上這些都說(shuō)明了，我國(guó)在發(fā)展電動(dòng)汽車上具備了許多有利條件，我們要充分利用這些有利條件，抓住機(jī)遇，加快發(fā)展步伐。

電池與充電式發(fā)展電驅(qū)動(dòng)汽車的主要瓶頸

這里我只以純電動(dòng)汽車為例。電動(dòng)汽車發(fā)展還有許多實(shí)際的困難，包括車輛技術(shù)問(wèn)題，基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題，生產(chǎn)與使用成本問(wèn)題，消費(fèi)者的接受問(wèn)題。而其中的兩大主要瓶頸是電池與充電。其一，電池成本仍然較高，電池的能量密度較低，帶來(lái)電動(dòng)車的價(jià)格高，整車重，充電后續(xù)駛里程短等問(wèn)題；其二，充電時(shí)間長(zhǎng)與尚未建立起便利的充電網(wǎng)絡(luò)。目前的電池價(jià)格與能量密度尚只能支持設(shè)計(jì)續(xù)駛里程較短的電驅(qū)動(dòng)汽車，而每次充電還需要數(shù)小時(shí)。已經(jīng)習(xí)慣幾分鐘加一次油便可以行駛數(shù)百公里的消費(fèi)者能否接受需要每天充電的電驅(qū)動(dòng)車？家庭只有一輛電動(dòng)汽車的消費(fèi)者如何解決長(zhǎng)途出行問(wèn)題？

較低車速的電動(dòng)汽車一旦普及會(huì)不會(huì)對(duì)現(xiàn)有交通體系造成一定影響和沖擊？如何在擁擠的公寓式樓房居民區(qū)建立充電網(wǎng)線和充電樁？等等。這些都是需要面對(duì)的問(wèn)題。

世界電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用大致經(jīng)歷過(guò)3次高潮，都沒(méi)有成功，最主要原因是電池太重與價(jià)格太貴，使之無(wú)法與燃油汽車競(jìng)爭(zhēng)。

近一二十年，電池技術(shù)有了巨大的進(jìn)步，鋰離子電池的出現(xiàn)，電池的能量密度比鉛酸電池提高了數(shù)倍，尤其是磷酸鐵鋰電池基本克服了鋰離子電池在安全性方面的不足。在分析了鋰離子電池的成本構(gòu)成后認(rèn)為，電池的成本將隨著批量化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，將可能大幅度降低。因此說(shuō)，這次電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化成功的可能性較以往要大許多。但仍應(yīng)該看到，由于目前電池的比價(jià)格(3-4元/瓦時(shí))仍然很高，比能量(80-100瓦時(shí)/公斤)仍然很低。如果要求電動(dòng)汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車接近的動(dòng)力性與續(xù)駛里程，電動(dòng)汽車必將很貴和很重，將無(wú)法被市場(chǎng)接受，也無(wú)法推廣應(yīng)用。

一個(gè)新的能源與驅(qū)動(dòng)技術(shù)能否具有推廣優(yōu)勢(shì)，總結(jié)起來(lái)主要有四個(gè)要素，即能源可獲得性、環(huán)境友好性、經(jīng)濟(jì)性和使用方便性，即所謂的4E(Energy, Environment, Economy, Easy )。對(duì)于電動(dòng)汽車，前兩項(xiàng)毋庸置疑，具有很大的優(yōu)勢(shì)，而后兩項(xiàng)目前的問(wèn)題仍然很多。電動(dòng)汽車的使用不方便性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：續(xù)駛里程短和充電時(shí)間長(zhǎng)。由于不能指望電池的能量密度短時(shí)間內(nèi)會(huì)再有重大突破，電動(dòng)汽車可行的續(xù)駛里程也難以很快提高。在充電方面，即使有快速充電的技術(shù)，也遠(yuǎn)達(dá)不到人們的期望。還有，在推廣的初期，充電的基礎(chǔ)設(shè)施很不完善。為了彌補(bǔ)使用不方便性給消費(fèi)者造成的不想購(gòu)買電動(dòng)汽車的障礙，只有從提高經(jīng)濟(jì)性想辦法，即消費(fèi)者購(gòu)買與使用電動(dòng)汽車要比燃油車便宜很多。歸結(jié)起來(lái)，要使推廣電動(dòng)汽車取得成功，必須大幅度降低消費(fèi)者的購(gòu)車與使用成本，盡可能改善充電方便性。這兩點(diǎn)能夠做好，電動(dòng)汽車的普及就有指望。

電動(dòng)汽車無(wú)法取代傳統(tǒng)汽車

這個(gè)問(wèn)題問(wèn)到了電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)。正確的說(shuō)，目前與今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，受電池能量密度與價(jià)格的限制，同樣重量與成本的電動(dòng)汽車達(dá)不到傳統(tǒng)燃油汽車的性能(動(dòng)力性與續(xù)駛里程)。電池能量密度的繼續(xù)提高雖然有很大可能性，但同時(shí)將帶來(lái)安全性與成本的挑戰(zhàn)，具有實(shí)用性的新體系的動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)不是短時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)的。因此，立足于目前電池的性能水平(包括可能的改進(jìn))，是我們考慮問(wèn)題的實(shí)際出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)初步計(jì)算分析，只有微型小型和較短續(xù)駛里程(約100公里)的電動(dòng)汽車具有經(jīng)濟(jì)可行性，即車輛重量與成本增加不多，在較短時(shí)間內(nèi)節(jié)省的燃油費(fèi)可抵消增加的汽車購(gòu)入成本，這對(duì)于低收入群體或購(gòu)買家庭第二輛汽車的用戶具有吸引力。

減少設(shè)計(jì)續(xù)駛里程是降低電動(dòng)汽車成本的主要途徑。如果我們能夠接受較短的續(xù)駛里程的電動(dòng)汽車，困擾我們的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)90% 以上消費(fèi)者每天的汽車日行駛里程不到50-60公里，也就是說(shuō)續(xù)駛里程設(shè)計(jì)在100公里左右的電動(dòng)汽車可以滿足大多數(shù)人出行的需要。按照這樣的理念來(lái)設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車，其成本與重量就可能與同級(jí)燃油汽車相當(dāng)。而為了那些少數(shù)的遠(yuǎn)途行駛，可以采取選購(gòu)增程器或租用燃油車來(lái)解決。對(duì)于一個(gè)家庭有兩輛以上汽車的情況，保留一輛燃油汽車備長(zhǎng)途之需也足夠了。

因此，我們可以認(rèn)為，相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間里，電動(dòng)汽車不具備全面替代燃油汽車的可能，而且沒(méi)有這種必要。合理的方案是，揚(yáng)長(zhǎng)避短，根據(jù)各種汽車的特點(diǎn)，構(gòu)建出一個(gè)協(xié)調(diào)發(fā)展的格局。從而解決未來(lái)汽車能源與環(huán)境問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車普及的美好理想。而選擇恰當(dāng)?shù)碾妱?dòng)汽車的技術(shù)路線來(lái)起步，也將決定電動(dòng)汽車發(fā)展成敗與快慢的關(guān)鍵因素。

按照這個(gè)理念，我們可以構(gòu)思一個(gè)未來(lái)新的道路交通結(jié)構(gòu)，例如：

活動(dòng)范圍10公里以內(nèi)—自行車、電動(dòng)自行車、微型電動(dòng)三輪車；

活動(dòng)范圍50公里以內(nèi)—微型或小型電動(dòng)汽車；

活動(dòng)范圍100公里范圍—插電式混合動(dòng)力或增程式電動(dòng)汽車；

活動(dòng)范圍100公里以上—燃油汽車、燃料電池汽車、液化天然氣汽車。

混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車與燃料電池汽車有許多共同的特點(diǎn)，即它們都要用到電機(jī)、動(dòng)力電池和相應(yīng)的控制系統(tǒng)，可以統(tǒng)稱為電驅(qū)動(dòng)汽車。在我國(guó)863計(jì)劃“節(jié)能與新能源汽車”重大項(xiàng)目中并列為“三縱”，電機(jī)、動(dòng)力電池和相應(yīng)的控制系統(tǒng)是它們的共性技術(shù)，列為“三橫”，可見(jiàn)它們?cè)诩夹g(shù)上有著十分緊密的關(guān)聯(lián)。

混合動(dòng)力技術(shù)與先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)被作為現(xiàn)代汽車動(dòng)力系統(tǒng)革新的兩個(gè)重要方向，都是為了達(dá)到節(jié)能減排的目的�；旌蟿�(dòng)力的類型很多，從最簡(jiǎn)單的起停式，到復(fù)雜的機(jī)電耦合系統(tǒng)，都有可能被作為傳統(tǒng)汽車技術(shù)升級(jí)的方案，逐漸被廣泛采用�；旌蟿�(dòng)力汽車不改變汽車的使用習(xí)慣，不需要新的基礎(chǔ)設(shè)施，推廣起來(lái)比較容易。各類混合動(dòng)力汽車能否在市場(chǎng)中具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，主要取決于增加的成本與燃料消耗減少的比例。起停式系統(tǒng)增加成本很少，在城市工況下有明顯的節(jié)油效果，很可能成為今后燃油汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。日本豐田的混合動(dòng)力汽車采用較復(fù)雜的機(jī)電耦合重度混合系統(tǒng)，其節(jié)油效果可達(dá)到40%以上，生產(chǎn)初期需要政府補(bǔ)貼，而隨著大批量生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在的成本已與傳統(tǒng)車接近，在全球的銷售量已超過(guò)100多萬(wàn)輛。我國(guó)汽車企業(yè)應(yīng)該加大對(duì)混合動(dòng)力汽車的投入，盡快開(kāi)發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，投放市場(chǎng)。也同樣需要國(guó)家政策的大力支持。

燃料電池汽車在使用過(guò)程排出的是水蒸氣和少量未完全反應(yīng)的無(wú)害的氫氣，燃料電池具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率，燃料電池汽車總的碳排放量也很低，并主要與氫的生產(chǎn)方式有關(guān)。燃料電池技術(shù)也在快速進(jìn)步，國(guó)際上先進(jìn)的燃料電池壽命已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化水平。目前燃料電池價(jià)格相當(dāng)昂貴，但隨著批量化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，也會(huì)大幅度下降。燃料電池能否投入規(guī)�；�商業(yè)化應(yīng)用，主要決定于能否找到大批量生產(chǎn)廉價(jià)氫氣的途徑。我國(guó)煉焦過(guò)程產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的副產(chǎn)氫，經(jīng)過(guò)再加工有可能達(dá)到燃料電池的使用要求，有可能提供部分車輛使用。燃料電池汽車也需要建設(shè)專用的加氫站，氫氣的運(yùn)輸、存儲(chǔ)也有一些難點(diǎn)，需要解決。作為未來(lái)的重要技術(shù)方向之一，燃料電池汽車應(yīng)該繼續(xù)受到重視。在加大研發(fā)力度同時(shí)，開(kāi)展小規(guī)模的示范運(yùn)行，同時(shí)大力研究可再生制氫技術(shù)。

目前國(guó)家各有關(guān)部門正在制定進(jìn)一步支持電驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)展的政策，我只提兩點(diǎn)建議：

1，制定發(fā)展電驅(qū)動(dòng)汽車的國(guó)家戰(zhàn)略。電驅(qū)動(dòng)汽車雖然已經(jīng)受到高度重視，但是仍未制定統(tǒng)一的國(guó)家戰(zhàn)略，有了國(guó)家戰(zhàn)略，各相關(guān)政府部門將更能有效發(fā)揮各自的作用，企業(yè)、科研院所、高等院校也會(huì)有更加明確的方向；

2，高度重視示范城市的工作，示范工作的成效如何直接影響人們對(duì)發(fā)展電驅(qū)動(dòng)汽車的信心，影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程。目前的情況較為粗糙，建議進(jìn)一步明確示范的具體目的和各城市的重點(diǎn)，使示范工作更加貼緊總體目標(biāo)，尤其對(duì)私人用電動(dòng)汽車的示范要做出安排；宜采取逐步推進(jìn)的方法，一邊示范，一邊總結(jié)，一邊改進(jìn)，循序漸進(jìn)，講究實(shí)效。