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傳統(tǒng)汽車以汽柴油為燃料,在車輛行駛過(guò)程中不可避免地會(huì)排放硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和二氧化碳(CO2),成為造成霧霾天氣和空氣污染的污染源之一。隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視,近年來(lái)新能源汽車取得快速發(fā)展。尤其是在我國(guó)能源消費(fèi)革命的大背景下,發(fā)展新能源汽車即可有效控制環(huán)境污染物的排放,又可通過(guò)汽柴油替代有效降低對(duì)進(jìn)口石油資源的依賴。
2013年以來(lái),國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)、財(cái)政部、工信部以及科技部等各大部委相繼出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)和推廣新能源汽車發(fā)展的政策,包括新能源汽車購(gòu)置價(jià)格上的高額補(bǔ)貼,以及不限行不限號(hào)等優(yōu)惠政策。我國(guó)以電動(dòng)汽車為主的新能源汽車發(fā)展迅速,成為主導(dǎo)全球新能源汽車發(fā)展的重要市場(chǎng)。未來(lái)十年,我國(guó)將繼續(xù)加大新能源汽車的推廣力度,新能源汽車產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展期。
1我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)需求
新能源汽車是指采用新型動(dòng)力系統(tǒng),完全或主要依靠新型能源驅(qū)動(dòng)的汽車,包括插電式混合動(dòng)力(含增程式)汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車等。重點(diǎn)針對(duì)目前我國(guó)純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車以及燃料電池電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究。同時(shí),由于我國(guó)天然氣汽車發(fā)展很快,因此也將其納入分析范疇。
1.1天然氣汽車
我國(guó)天然氣汽車技術(shù)已經(jīng)非常成熟,主要分為兩大類:一是以城市出租車和家用車為代表的壓縮天然氣汽車,簡(jiǎn)稱CNG汽車,設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單,投資成本低;另一類以大貨車和城市公交車為代表的液化天然氣汽車,簡(jiǎn)稱LNG汽車,續(xù)航周期長(zhǎng),適合長(zhǎng)途運(yùn)輸。
目前,我國(guó)已成為全球天然氣汽車數(shù)量最多的國(guó)家。如圖1所示,截至2015年年底,我國(guó)天然氣汽車保有量突破500萬(wàn)輛,相比2010年的110萬(wàn)輛增長(zhǎng)迅速,年均增長(zhǎng)率超過(guò)40%。其中,CNG汽車約為480萬(wàn)輛、LNG汽車約20萬(wàn)輛。無(wú)論CNG汽車還是LNG汽車保有量,我國(guó)均位于世界第一。在我國(guó)CNG汽車中,約有80%為“油改氣”汽車,原裝車占比僅約20%;在LNG汽車中,原裝車占比為90%以上,改裝車不到10%。目前,我國(guó)CNG汽車加氣站為4700多座,LNG汽車加注站為2650多座,合計(jì)為7400多座。
2015年,我國(guó)天然氣汽車保有量增速驟降至9%,新車產(chǎn)量甚至出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng),由2014年的27.7萬(wàn)輛下降至2015年的19.1萬(wàn)輛。究其原因,主要是由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展由高速增長(zhǎng)步入中高速增長(zhǎng)帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及物流運(yùn)輸業(yè)的整體低迷。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)也是天然氣汽車保有量增速下降的重要原因之一。
盡管目前國(guó)際油價(jià)低位運(yùn)行,天然氣汽車存在被逆替代現(xiàn)象,但在當(dāng)前我國(guó)大力推進(jìn)節(jié)能減排和環(huán)境治理的形勢(shì)下,未來(lái)我國(guó)天然氣汽車仍有巨大消費(fèi)潛力。
預(yù)計(jì)2020年我國(guó)天然氣汽車保有量將達(dá)到1050~1100萬(wàn)輛,其中LNG汽車的保有量將達(dá)到40~50萬(wàn)輛,占當(dāng)年全國(guó)汽車保有量的5%以上。CNG汽車加氣站將達(dá)0.9~1萬(wàn)座,LNG加注站將達(dá)0.45~0.5萬(wàn)座,合計(jì)超過(guò)1萬(wàn)座。
1.2電動(dòng)汽車
得益于國(guó)家密集出臺(tái)的一系列鼓勵(lì)政策,2015年我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),成為汽車市場(chǎng)一大亮點(diǎn)。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,2016年我國(guó)電動(dòng)汽車生產(chǎn)51.7萬(wàn)輛,比2015年同期增長(zhǎng)51.7%,見圖2。其中,純電動(dòng)汽車生產(chǎn)完成41.7萬(wàn)輛,比上年同期增長(zhǎng)63.9%;插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)完成9.9萬(wàn)輛,比2015年同期增長(zhǎng)15.7%。
目前,純電動(dòng)汽車是我國(guó)電動(dòng)汽車的主力車型,比亞迪、奇瑞、北汽等公司都在積極研制,并生產(chǎn)出了自主品牌的產(chǎn)品。插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)企業(yè)主要有比亞迪、上汽和奇瑞等。我國(guó)電動(dòng)汽車快速發(fā)展的同時(shí),也面臨著一些發(fā)展難題,如充電時(shí)間長(zhǎng)、續(xù)航里程短、存在電池過(guò)熱和爆炸的安全性問題、整車成本高等。隨著我國(guó)電動(dòng)汽車推廣使用數(shù)量的上升,部分動(dòng)力電池開始進(jìn)入報(bào)廢期,動(dòng)力電池的回收利用也是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的掣肘之一。政府高度重視動(dòng)力電池的回收利用,已經(jīng)開始研究制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)。
2016年初,國(guó)家發(fā)改委、工信部、環(huán)保部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局等五部委聯(lián)合制定發(fā)布了《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策(2015年版)》,旨在引導(dǎo)電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池有序回收利用,保障人身安全,防止環(huán)境污染,促進(jìn)資源循環(huán)利用。
《中國(guó)制造2025》明確部署了我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展計(jì)劃。到2020年,自主品牌電動(dòng)汽車年銷量突破100萬(wàn)輛,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占70%以上;到2025年,與國(guó)際先進(jìn)水平同步的電動(dòng)汽車年銷量300萬(wàn)輛,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占80%以上。同時(shí)要明顯增強(qiáng)配套能力,到2020年,動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等關(guān)鍵系統(tǒng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率80%;到2025年,動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等關(guān)鍵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)批量出口。
1.3燃料電池汽車
燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。目前,全球率先步入產(chǎn)業(yè)化的是氫燃料電池汽車,甲醇燃料電池汽車距離商業(yè)應(yīng)用還有一定距離。與國(guó)外氫燃料電池相比,目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池技術(shù)還存在較大差距。國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)品的最低工作溫度是-20℃,而日本豐田的產(chǎn)品工作溫度已經(jīng)達(dá)到-35℃。在電池的耐久性方面,我國(guó)相關(guān)企業(yè)氫燃料電池的穩(wěn)定壽命在2000小時(shí)左右,而國(guó)際先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)8000小時(shí)左右,而氫燃料電池設(shè)計(jì)壽命要達(dá)到5000小時(shí)才能達(dá)到產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)要求。
經(jīng)過(guò)十多年的積累,我國(guó)已基本掌握了氫燃料電池汽車整車動(dòng)力系統(tǒng)和關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)。但與純電動(dòng)汽車相比,我國(guó)氫燃料電池汽車發(fā)展相對(duì)緩慢。
從機(jī)動(dòng)車整車出廠合格數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn),2015年國(guó)內(nèi)的氫燃料電池汽車產(chǎn)量?jī)H有10輛。目前,國(guó)內(nèi)擁有氫燃料電池汽車技術(shù)的企業(yè)是上汽集團(tuán),2014年發(fā)布了榮威950插電式氫燃料電池汽車,搭載有動(dòng)力蓄電池和氫燃料電池雙動(dòng)力源系統(tǒng),以氫燃料電池為主,動(dòng)力蓄電池為輔。此外,同濟(jì)科技、長(zhǎng)城電工、金龍汽車等多家單位都在研制氫燃料電池汽車。制約氫燃料電池汽車大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的因素主要包括生產(chǎn)成本高、基礎(chǔ)配套設(shè)施(加氫站)不完善等。
與氫燃料電池相比,甲醇作為燃料電池化學(xué)燃料更加便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸,不需要耐高壓儲(chǔ)氣瓶、不需要建設(shè)加氫站,推廣成本較低。然而,甲醇燃料電池汽車除必備的氫燃料電池外,還需配置甲醇重整制氫系統(tǒng),使得整車成本更高。此外,制氫設(shè)備小型化和微型化還需要攻克很多技術(shù)難題,包括重整制氫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行控制難、氫氣去除一氧化碳提純難以及系統(tǒng)冷啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)等。直接甲醇燃料電池汽車是目前研究的一個(gè)重要方向,其直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來(lái)源,而不需通過(guò)甲醇重整制氫以供發(fā)電。開發(fā)具有高催化活性和抗一氧化碳毒化性能的甲醇電氧化催化劑,是研制直接甲醇燃料電池所面臨的兩大挑戰(zhàn)??傮w來(lái)看,我國(guó)甲醇燃料電池汽車研究剛剛起步,明顯落后于氫燃料電池汽車,遠(yuǎn)未達(dá)到工程化水平。
在政策方面,我國(guó)將氫燃料電池汽車與甲醇燃料電池汽車一同納入國(guó)家重點(diǎn)扶持領(lǐng)域。在產(chǎn)業(yè)化方面,《中國(guó)制造2025》首次明確提出了針對(duì)燃料電池汽車的國(guó)家層面的規(guī)劃,即2020年實(shí)現(xiàn)燃料電池關(guān)鍵材料及零部件批量化生產(chǎn)的質(zhì)量控制和保證能力,生產(chǎn)1000輛燃料電池電動(dòng)汽車并進(jìn)行示范運(yùn)行;到2025年,制氫、加氫等配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善,燃料電池電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)區(qū)域小規(guī)模運(yùn)行。
2對(duì)我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的形勢(shì)分析
針對(duì)乘用車領(lǐng)域,以下重點(diǎn)對(duì)CNG汽車、純電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車的綜合成本、技術(shù)瓶頸、污染物排放、補(bǔ)貼、社會(huì)運(yùn)營(yíng)成本等方面進(jìn)行分析。
2.1綜合成本
綜合考慮乘用車的購(gòu)置成本和“燃料”成本,目前我國(guó)CNG汽車最優(yōu)、其次是純電動(dòng)汽車,最后是氫燃料電池汽車。這與產(chǎn)業(yè)發(fā)展和相關(guān)配套的成熟度極其相關(guān)。我國(guó)CNG汽車產(chǎn)業(yè)及其配套成熟,純電動(dòng)汽車正處于商業(yè)推廣階段、充電樁配套尚不完善,而氫燃料電池汽車則處于發(fā)展初期、距離商業(yè)推廣還有較長(zhǎng)的路要走。目前,純電動(dòng)汽車主要以動(dòng)力鋰電池驅(qū)動(dòng),包括三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。
動(dòng)力鋰電池成本約占整車成本的50%,而碳酸鋰在鋰電池原材料成本中占比超過(guò)50%。隨著我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,碳酸鋰價(jià)格一路高漲,從2015年初的4-5萬(wàn)元/噸漲至目前的十幾萬(wàn)元/噸。隨著動(dòng)力鋰電池的需求不斷上漲,碳酸鋰價(jià)格勢(shì)必高位運(yùn)行,將顯著增加電動(dòng)汽車的整車成本。我國(guó)電池生產(chǎn)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)正在不斷深入研究,以實(shí)現(xiàn)電池成本和性能上的改進(jìn)。氫燃料電池通常采用貴金屬鉑(Pt)催化劑和質(zhì)子交換膜,成本昂貴。氫燃料電池系統(tǒng)的成本約占整車成本的50%。氫燃料電池必須降低Pt用量或者開發(fā)非鉑催化劑以及壓縮質(zhì)子交換膜的制作成本,才能做到商業(yè)化批量生產(chǎn)。
隨著新能源汽車技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)配套的不斷完善,未來(lái)純電動(dòng)汽車、尤其是氫燃料電池汽車生產(chǎn)成本存在極大的下降空間。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)預(yù)測(cè),到2050年純電動(dòng)汽車和氫燃料電池汽車生產(chǎn)成本將與汽油車基本相當(dāng),如圖3所示。
2.2技術(shù)瓶頸
(1)能量密度
氫燃料電池汽車具有極高的能量密度,要優(yōu)于純電動(dòng)汽車和CNG汽車,其能量密度取決于氫氣裝載量。
Toyota公司官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示,裝載5kg氫氣的氫燃料電池系統(tǒng)的能量密度超過(guò)350Wh/Kg,續(xù)航里程達(dá)到650km。目前,動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的能量密度通常在80~160Wh/Kg,高的能量密度以犧牲有效載荷為代價(jià),續(xù)航里程約150~400km,然而目前300~400km并不具備普遍性。CNG汽車的能量密度同樣取決于攜帶的燃料量,目前CNG汽車攜帶的燃料量較少,續(xù)航里程在200~300km。
研制“燃料”(H2和CNG)儲(chǔ)量大、耐高壓、輕量化的車載氣瓶是氫燃料電池汽車和天然氣汽車提升能量密度、增加續(xù)航里程的有效手段。尤其是針對(duì)氫燃料電池汽車,如何減小儲(chǔ)氫系統(tǒng)的質(zhì)量與體積,是技術(shù)開發(fā)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。氫燃料電池汽車當(dāng)然采用的儲(chǔ)氫手段是高壓氣瓶?jī)?chǔ)氫,儲(chǔ)氫量受限。比較理想的方案是采用高壓儲(chǔ)氫與儲(chǔ)氫材料復(fù)合的儲(chǔ)氫新模式。與純高壓儲(chǔ)氫相比,既可以提高儲(chǔ)氫能力,又可以降低儲(chǔ)氫壓力。此外,常溫常壓儲(chǔ)氫技術(shù)具備儲(chǔ)氫密度大、運(yùn)輸成本低、安全穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì),受到科研人員的廣泛關(guān)注,儲(chǔ)氫材料(金屬氫化物、有機(jī)液體等)作為氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)妮d體是當(dāng)前研究的熱點(diǎn),需要突破氫氣在常溫常壓下難以貯存和釋放的技術(shù)瓶頸。
制約動(dòng)力鋰電池能量密度的關(guān)鍵因素在于正負(fù)極材料。以磷酸鐵鋰和三元鋰為正極、碳材料為負(fù)極的動(dòng)力鋰電池在能量密度上很難再有大的突破,只有通過(guò)新材料的開發(fā)才能進(jìn)一步提高電池能量密度。以硅碳復(fù)合材料作為負(fù)極是目前主要的研發(fā)方向,需要重點(diǎn)解決材料體積膨脹和表面結(jié)構(gòu)問題。近日,我國(guó)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中,2020年、2025年和2030年純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程將分別達(dá)到300公里、400公里和500公里,對(duì)純電動(dòng)汽車電池能量密度的提升提出了更高的要求。
(2)“燃料”加注時(shí)間
目前,CNG加氣站各項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟,CNG汽車加氣只需2~3min。
氫燃料電池汽車加氫也只需3min左右,均與汽油車加油時(shí)間相當(dāng)。然而,純電動(dòng)汽車充電時(shí)間通常在6~8h(慢充,常規(guī)交流充電),即使采用快充(大功率直流充電),也需要1~2h才能充滿電池80%容量。目前公認(rèn)的快充是特斯拉的超級(jí)充電站,大約40min可以充滿80%的電。電池充電達(dá)到80%以后,需要降低電流保護(hù)電池,充電速度下降,從80%充到100%電量所需時(shí)間與充入前80%電量所需時(shí)間基本相同。不同型號(hào)的慢充樁輸出功率各有差異,常見的慢充樁電壓為220V、電流在32A左右、輸出功率約7kW??斐錁兑蕴厮估?jí)充電站為例,電壓380V、電流192A、輸出功率125kW。
快充對(duì)充電系統(tǒng)和電池系統(tǒng)都有著更高的要求,家庭用充電樁難以實(shí)現(xiàn)快充所需的高電流要求。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),快充對(duì)充電系統(tǒng)有電氣和安全性的要求;對(duì)電池系統(tǒng)相關(guān)部件和熱管理能力也有新的要求。此外,快充由于是瞬間向電池輸入大電流,會(huì)引發(fā)電池過(guò)熱、帶來(lái)安全性問題,而且經(jīng)常使用快充也會(huì)降低電池的還原能力,減少電池循環(huán)次數(shù)。
(3)溫度效應(yīng)
當(dāng)溫度降至0℃以下時(shí),純電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池的能量密度大幅降低,行駛里程縮水;同時(shí)低溫環(huán)境下電池?fù)p耗、充電困難。而氫燃料電池汽車抗低溫性能出色,-30℃低溫環(huán)境中起步、行駛都表現(xiàn)良好,與純電動(dòng)汽車相比優(yōu)勢(shì)更突出。CNG汽車同樣具有優(yōu)異的抗低溫性能,低溫環(huán)境下起步、行駛性能良好。
目前,國(guó)內(nèi)外眾多研究結(jié)構(gòu)都在致力于改善動(dòng)力鋰電池低溫性能。隨著研究的不斷深入,對(duì)動(dòng)力鋰電池低溫機(jī)制的認(rèn)識(shí)逐漸加深,不僅電池正負(fù)極材料本征影響重大,而且研究與之相匹配的低溫用電解液也極為重要。
2.3污染物排放
以天然氣-CNG-CNG汽車、煤-火電-純電動(dòng)汽車、天然氣-氫氣-氫燃料電池汽車的“井口”到“車輪”(WTW)過(guò)程進(jìn)行溫室氣體、CO和SOx排放的全生命周期分析(LCA)。如圖4所示,在溫室氣體排放方面,純電動(dòng)汽車最小,氫燃料電池汽車次之,其后是CNG汽車,均優(yōu)于汽油車;若氫氣來(lái)自風(fēng)電、光電(不穩(wěn)定、難以并入電網(wǎng),棄電率較高;而利用儲(chǔ)能技術(shù)充放電存在效率損失)電解水制氫,則氫燃料電池汽車的溫室氣體排放要低于純電動(dòng)汽車。在CO和SOx減排方面,氫燃料電池汽車最具優(yōu)勢(shì),純電動(dòng)汽車SOx排放最高。
2.4補(bǔ)貼
我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開政府財(cái)政方面的大力支持,財(cái)政部和地方政府對(duì)消費(fèi)者和車企都給于補(bǔ)貼,同時(shí)享受免征購(gòu)置稅、車船稅以及不搖號(hào)、不限行車牌的特權(quán),補(bǔ)貼車型包括電動(dòng)汽車乘用車、客車、專用車、貨車以及燃料電池汽車。財(cái)政補(bǔ)貼只是扶持產(chǎn)業(yè)政策的一個(gè)方面,還需依靠稅收減免、政府采購(gòu)等方面的引導(dǎo)。日前,我國(guó)新能源汽車補(bǔ)貼調(diào)整方案正式發(fā)布,除燃料電池汽車外,各類車型規(guī)定2019-2020年補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上退坡20%;補(bǔ)貼下發(fā)方式調(diào)整為每年初上報(bào)上年數(shù)據(jù),部委核查后下發(fā)。
德國(guó)對(duì)電動(dòng)汽車實(shí)施購(gòu)車補(bǔ)貼、減免稅款等一系列政策補(bǔ)貼,補(bǔ)貼對(duì)象為消費(fèi)者,補(bǔ)貼車型是售價(jià)不超過(guò)6萬(wàn)歐元的電動(dòng)汽車乘用車。補(bǔ)貼資金由政府和與政府達(dá)成一致的車企各付一半,且沒有地方補(bǔ)貼。補(bǔ)貼金額共計(jì)12億歐元,采取“先到先得”的原則,最晚持續(xù)到2019年6月30日。除了購(gòu)車補(bǔ)貼外,2020年前購(gòu)買純電動(dòng)汽車的消費(fèi)者,還將享受免繳10年汽車稅的優(yōu)惠政策。
美國(guó)加利福尼亞州是美國(guó)最大的新能源汽車市場(chǎng),銷量占到美國(guó)的一半以上。此前,加利福尼亞州對(duì)購(gòu)買新能源汽車的消費(fèi)者都給予補(bǔ)貼,如購(gòu)買純電動(dòng)汽車直接補(bǔ)貼2500美元、插電式混合動(dòng)力汽車補(bǔ)貼1500美元、氫燃料電池汽車補(bǔ)貼5000美元。目前,正式實(shí)施的新的補(bǔ)貼政策按消費(fèi)者的年收入水平進(jìn)行了劃分,普通消費(fèi)者(貧困線3倍,25萬(wàn)美元)的補(bǔ)貼額度不變;低收入者(貧困線3倍以內(nèi))的購(gòu)車補(bǔ)貼分別提升1500美元;高收入者(如個(gè)人25萬(wàn)美元以上、家庭50萬(wàn)美元以上等)只享受5000美元的氫燃料電池汽車補(bǔ)貼。此外,加利福尼亞州對(duì)車企采用零排放車輛(純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車等)積分制度,每年規(guī)定汽車銷售總量中零排放車輛的比例,然后與汽車銷售總量相乘,計(jì)算出這一年該車廠應(yīng)達(dá)到的積分。對(duì)達(dá)不到的車企,每個(gè)積分按照5000美元進(jìn)行處罰,車企也可選擇從其他積分富裕的車企購(gòu)買積分。
我國(guó)對(duì)新能源汽車實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼不僅刺激消費(fèi)者購(gòu)買新能源汽車,而且有助于提高車企研究開發(fā)、生產(chǎn)和銷售新能源汽車的積極性。然而,由于車企是補(bǔ)貼收益方,發(fā)生了嚴(yán)重的車企作弊“騙補(bǔ)”現(xiàn)象,同時(shí)刺激了廉價(jià)小微電動(dòng)車的發(fā)展,并未促進(jìn)高端產(chǎn)品和核心技術(shù)方面的突破。未來(lái)我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的扶持政策,可充分借鑒加利福尼亞州的零排放車輛積分制度,提高準(zhǔn)入門檻,切實(shí)促進(jìn)我國(guó)新能源汽車向高端、高性能化發(fā)展。
2.5社會(huì)運(yùn)營(yíng)成本
是否有足夠的“燃料”、是否能夠方便快速地補(bǔ)充“燃料”是新能源汽車普及推廣面臨的社會(huì)配套的關(guān)鍵問題。CNG汽車、純電動(dòng)汽車、氫燃料電池汽車上路行駛需要配套相應(yīng)的加氣站、充電站、加氫站。加氫站建設(shè)成本要高于加氣站、加油站,更高于充電站。據(jù)報(bào)道,普通的電動(dòng)汽車充電站只需10萬(wàn)美元,特斯拉超級(jí)充電站建設(shè)成本約30萬(wàn)美元,而建設(shè)一個(gè)加氫站需要花費(fèi)(100~200)萬(wàn)美元。
受限于電動(dòng)汽車本身續(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)以及小區(qū)安裝個(gè)人充電樁困難等問題,廣大民眾還未真正接受和認(rèn)可純電動(dòng)汽車。以北京為例,頻繁出現(xiàn)“搖號(hào)熱上牌冷”的棄號(hào)現(xiàn)象。小區(qū)安裝個(gè)人充電樁受限,大部分電動(dòng)汽車車主選擇公共充電樁充電,需要支付電費(fèi)、充電服務(wù)費(fèi)以及停車費(fèi)等費(fèi)用,同時(shí)也耗費(fèi)了時(shí)間成本。由于充電時(shí)間長(zhǎng),公共充電樁的社會(huì)化運(yùn)營(yíng)成本(主要體現(xiàn)在土地成本)也相對(duì)要高。
由于氫燃料電池汽車中短期內(nèi)在我國(guó)難以大規(guī)模推廣應(yīng)用,現(xiàn)階段我國(guó)主要面臨著純電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池的替換和回收利用問題。目前,動(dòng)力鋰電池的整個(gè)生命周期平均在5年左右,電池壽命到期后要更換電池。然而,由于動(dòng)力鋰電池在殘余壽命預(yù)測(cè)、安全性能指標(biāo)評(píng)價(jià)、回收處理再資源化等方面缺乏技術(shù)支撐,目前動(dòng)力鋰電池的梯級(jí)利用和安全回收還沒有形成成熟的商業(yè)化運(yùn)作方式,短期內(nèi)難以有效實(shí)現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
2.6綜合比較
與CNG汽車和純電動(dòng)汽車相比,目前氫燃料電池汽車購(gòu)置成本和“燃料”成本最高,就消費(fèi)者而言,并不具備經(jīng)濟(jì)性。然而,氫燃料電池汽車在續(xù)航里程、“燃料”加注時(shí)間和溫度效應(yīng)等方面綜合性能最好,CNG汽車次之,純電動(dòng)汽車最差。在溫室氣體減排方面,純電動(dòng)汽車最優(yōu)。相比氫燃料電池汽車,純電動(dòng)汽車率先取得了技術(shù)突破,正在實(shí)現(xiàn)普及推廣,未來(lái)10~20年將繼續(xù)高速發(fā)展。
隨著技術(shù)進(jìn)步,預(yù)計(jì)未來(lái)3種類型汽車的續(xù)航里程都會(huì)顯著增長(zhǎng),但氫燃料電池汽車?yán)m(xù)航里程依舊處于領(lǐng)先地位;3種類型汽車購(gòu)置成本也將趨同。氫燃料電池汽車存在著巨大發(fā)展?jié)摿?,但需要解決廉價(jià)氫氣來(lái)源、氫氣儲(chǔ)運(yùn)及加氫站建設(shè)成本高等氫能源體系配套問題。
新能源汽車不僅在乘用車方面發(fā)展迅速,在商用車領(lǐng)域尤其是純電動(dòng)商用車方面的表現(xiàn)也極為出眾。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示,2016年我國(guó)純電動(dòng)商用車生產(chǎn)15.4萬(wàn)輛(占到純電動(dòng)汽車生產(chǎn)總量的36.9%)、銷售15.2萬(wàn)輛(占到純電動(dòng)汽車銷售總量的37.2%),比2015年同期分別增長(zhǎng)50.2%和50.7%。近年,商用車企業(yè)相繼推出了純電動(dòng)公交車、純電動(dòng)客車、純電動(dòng)物流車、純電動(dòng)環(huán)衛(wèi)車、純電動(dòng)廂式運(yùn)輸車等多種產(chǎn)品,服務(wù)于通勤、商務(wù)、物流等領(lǐng)域。在《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》部署中,我國(guó)純電動(dòng)公交客車的單位載質(zhì)量電耗水平在2020年、2025年和2030年要分別達(dá)到3.5kWh/100km·t、3.2kWh/100km·t和3.0kWh/100km·t。新能源商用車儼然成為我國(guó)商用車的發(fā)展趨勢(shì)之一,在公共交通、物流等方面將會(huì)實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展。
3建議
(1)立足資源和地域特點(diǎn)因地制宜發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)。建議在公共交通、固定路線的物流和內(nèi)河航運(yùn)等地域重點(diǎn)發(fā)展天然氣尤其是LNG動(dòng)力形式的交通運(yùn)輸工具,陸上交通同時(shí)注重純電動(dòng)商業(yè)車的發(fā)展。在家用車和出租車方面,兼顧電動(dòng)汽車和CNG汽車發(fā)展。電動(dòng)家用車夜晚充電(慢充)實(shí)現(xiàn)低谷電利用;電動(dòng)出租車則利用快充和換電技術(shù)實(shí)現(xiàn)“燃料”快速補(bǔ)充;同時(shí)繼續(xù)布局加氣站兼顧C(jī)NG汽車發(fā)展。氫燃料電池汽車在努力提升技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)規(guī)模推廣的同時(shí),要拓寬廉價(jià)氫氣來(lái)源,一方面可以利用風(fēng)電和光電電解水制氫;另一方面隨著未來(lái)煉化轉(zhuǎn)型利用煉廠重油制氫。
(2)改革電動(dòng)汽車補(bǔ)貼方式,促進(jìn)健康發(fā)展。作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),建議繼續(xù)扶持電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,但需要改革我國(guó)電動(dòng)汽車補(bǔ)貼方式。其一,中短期內(nèi)持續(xù)實(shí)施消費(fèi)者購(gòu)車稅收補(bǔ)貼,促進(jìn)消費(fèi)者購(gòu)買電動(dòng)汽車的積極性;其二,改變對(duì)車企的補(bǔ)貼方式,在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施新能源汽車積分制度,提高準(zhǔn)入門檻;其三,在充電設(shè)施建設(shè)、電池回收、技術(shù)創(chuàng)新方面給予補(bǔ)貼,促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵式發(fā)展。
(3)加快研究開發(fā)布局,搶占燃料電池技術(shù)制高點(diǎn)。相比純電動(dòng)汽車,氫燃料電池汽車能量密度更高、行駛里程長(zhǎng)、“燃料”加注時(shí)間更短,發(fā)展?jié)摿薮?。然而,我?guó)氫燃料電池汽車在燃料電池成本、壽命及儲(chǔ)氫等方面還亟待技術(shù)突破。我國(guó)應(yīng)加快氫燃料電池汽車整車動(dòng)力系統(tǒng)、關(guān)鍵零部件等核心技術(shù)研發(fā)以及完善相應(yīng)的工業(yè)體系,提早布局,縮小與國(guó)外技術(shù)差距,搶占燃料電池技術(shù)制高點(diǎn)。
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