我國電動汽車發(fā)展戰(zhàn)略研究

楊逸 石一輝 張海寬 涂國棟 李蔚 湯勝 徐琴

摘要：純電力驅動汽車逐漸成為世界汽車工業(yè)轉型升級的發(fā)展戰(zhàn)略。近年來，我國電動汽車產業(yè)也受到了高度關注，本文從電動汽車發(fā)展機遇、面臨挑戰(zhàn)和技術路線三方面總結了我國電動汽車產業(yè)發(fā)展的主要特征，并闡述了產業(yè)發(fā)展的基本方向，為我國汽車產業(yè)升級提供了支撐。

關鍵詞：電動汽車技術創(chuàng)新市場發(fā)展電池技術

1 概述

為應對氣候變化、發(fā)展“低碳”經濟，世界各國政府高度重視電動汽車產業(yè)的發(fā)展，并出臺相應激勵政策，努力促進市場發(fā)展，實現(xiàn)電動汽車產業(yè)升級。我國電動汽車市場前景廣闊，其發(fā)展過程也日益受到政府及產業(yè)各方面的關注。為此，本文在系統(tǒng)梳理國內電動汽車發(fā)展機遇的基礎上，分析了我國電動汽車發(fā)展在技術創(chuàng)新和市場發(fā)展兩方面的挑戰(zhàn)，并從電動汽車充換電設施和電池技術的角度闡述了我國電動汽車發(fā)展路線。

2 我國電動汽車發(fā)展的機遇

2.1 電動汽車上升成為國家戰(zhàn)略

我國已將電動汽車發(fā)展提升至國家戰(zhàn)略層面，一系列相關規(guī)劃和政策的出臺為電動產業(yè)發(fā)展提供了有力的政策支持。2009年3月，胡錦濤總書記在聽取政協(xié)專家代表關于我國汽車動力系統(tǒng)轉型和產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略建議后指出發(fā)展新能源汽車代表了汽車工業(yè)的發(fā)展方向；同年的8月和9月，李克強、溫家寶等中央領導同志先后指出要把電動汽車產業(yè)發(fā)展作為一項系統(tǒng)工程進行推進，將電動汽車確立為我國新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一；汽車行業(yè)“十二五”規(guī)劃中，首次將新能源汽車列為中國汽車行業(yè)發(fā)展的重中之重，并提出到2015年，中國國內新能源汽車的年銷量達到百萬輛的目標。

2.2 電動汽車是產業(yè)發(fā)展的必然選擇

從低碳經濟和節(jié)能減排的趨勢來看，綠色能源汽車將是未來汽車發(fā)展的必然選擇。目前中國是全球最大的汽車生產和消費國之一，而城市大氣污染物的三分之一又來自汽車尾氣，因此我國汽車產業(yè)的發(fā)展面臨節(jié)能減排的重大壓力，發(fā)展電動汽車是產業(yè)升級的必然選擇。

從能源戰(zhàn)略來看，我國自2000年進入汽車產銷快速發(fā)展期后，對石油的進口依存度超過了55%，如果不能有效解決國內汽車燃油需求存在的巨大缺口，能源安全將面臨嚴峻的考驗，因此，發(fā)展電動汽車是我國降低石油依賴、保障國家能源安全的戰(zhàn)略措施。

從我國國情和特色優(yōu)勢來看，發(fā)展電動汽車是我國汽車工業(yè)技術轉型和培育新興戰(zhàn)略產業(yè)的歷史機遇。新能源汽車的發(fā)展將形成一條嶄新的產業(yè)鏈條，涉及上下游眾多領域，將帶動材料、電池、電機、控制系統(tǒng)、充電設備等產業(yè)的共同發(fā)展，而根據(jù)我國的資源狀況、市場特點和戰(zhàn)略性新興產業(yè)培育的現(xiàn)狀，我國發(fā)展電動汽車在技術、資源、產業(yè)、市場等方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，特別適合推動汽車動力電氣化技術轉型和發(fā)展。

2.3 電動汽車產業(yè)發(fā)展是我國企業(yè)參與國際競爭的寶貴機遇

現(xiàn)階段各國電動汽車的發(fā)展均處于探索、示范階段，少部分車型發(fā)展的較為成熟，但也尚未形成壟斷局面。而我國在成本和市場的優(yōu)勢為電動汽車的發(fā)展提供了良好的外部競爭環(huán)境，具備在世界上形成領導地位的潛力。麥肯錫中國的研究報告指出：“雖然中國迅速發(fā)展大規(guī)模汽車組裝行業(yè)，但在動力技術開發(fā)方面仍嚴重落后于其它國家。但是，對于電動汽車，全球還沒有一個國家能夠脫穎而出、成為業(yè)界無可爭議的領軍者，而中國正面臨著重塑全球汽車行業(yè)的獨特機遇?！?/p>

3 我國電動汽車發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

3.1 技術創(chuàng)新挑戰(zhàn)

盡管經過“十五”和“十二五”的科研攻關，電動汽車技術已經取得了一定的成果，但電池儲能技術、電力驅動及控制技術、電動汽車整車技術和能量管理技術仍與國際先進水平存在差距。

3.1.1 電池儲能技術

電池是電動汽車的動力源泉，也是電動汽車發(fā)展的最大挑戰(zhàn)。電池儲能技術的主要性能指標有能量密度、容量、循環(huán)壽命和成本等四個方面。要提高電動汽車的競爭力，則必須開發(fā)出能量密度高、功率大、使用壽命長的高效電池。從目前車用電池的發(fā)展來看，鎳氫電池可能是電動汽車動力能源的首選電池，它已經規(guī)?；a，性能穩(wěn)定，并且鎳氫電池的質量比、體積比、最大功率、電池壽命和重復充放電次數(shù)等指標均已達到美國先進電池聯(lián)合會的要求。

3.1.2 電力驅動及其控制技術

電動汽車的驅動電機屬于特種電機，是電動汽車的關鍵部件。要使電動汽車具有良好的調速特性，則要求電動汽車的驅動電機具有較寬的調速范圍、較高的轉速以及足夠大的啟動扭矩，并具備較強的動態(tài)制動能力和能量回饋性能。

目前，傳統(tǒng)電動汽車所采用的直流電動機已基本上被交流電動機、永磁電動機或開關磁阻電動機所取代，這一變化趨勢對電動汽車的控制技術提出了更高的要求。主流的電動汽車控制技術包括變結構控制、模糊控制、神經網絡、自應控制、專家系統(tǒng)控制和遺傳算法等非線性控制技術，但隨著電動汽車控制性能在智能化等方面的要求越來越高，電動汽車的控制技術仍有待完善。

3.1.3 電動汽車整車技術

電動汽車是綜合性高科技產品，除了電池、電機外，車體本身也包含很多高新技術。如：輕質材料、優(yōu)質鋼材、復合材料應用；通過優(yōu)化結構，降低汽車自重；高彈滯、高氣壓子午線輪胎等方面，這些新材料的應用能有效提高電動汽車的整體性能，提升整車的續(xù)航能力。

3.2 市場發(fā)展的挑戰(zhàn)

影響電動汽車市場發(fā)展的因素主要包括：價格、續(xù)航能力和充電基礎設施等方面。在價格方面，電動汽車相對同等配置的傳統(tǒng)汽車而言價格過高，難以激發(fā)購買欲望；在續(xù)航能力方面，電動汽車單次續(xù)航能力相對較短抑制了購買的期望；同時，充電基礎設施短缺、電動車充電界面通用技術標準的缺乏以及基礎設施安全性能的不足將影響電動汽車在中國的發(fā)展。

在國際電動汽車產業(yè)開始明顯加速，國際汽車巨頭在電動汽車研發(fā)和產業(yè)化步伐不斷加快的大背景下，中國電動汽車市場發(fā)展還將面臨國際競爭壓力。

4 我國電動汽車技術發(fā)展路線

合理的技術路線是電動汽車產業(yè)發(fā)展面臨的一個基礎性問題。在政府及產業(yè)各方面的共同努力下，我國各界對電動汽車產業(yè)發(fā)展路線的認識逐漸統(tǒng)一，純電力驅動汽車將作為我國汽車工業(yè)戰(zhàn)略轉型的方向。

電動汽車實現(xiàn)戰(zhàn)略轉型需要一個不斷創(chuàng)新發(fā)展的過程，轉型過渡期內如何優(yōu)選發(fā)展路線，搶占市場主動并避免走彎路是當前階段產業(yè)關注和探討的焦點，也關系著整個產業(yè)轉型升級的成敗。其中，充換電基礎設施的建設、運營更是作為電動汽車產業(yè)的重要組成部分，其技術路線選擇不僅要契合我國培育產業(yè)競爭優(yōu)勢的目標，還要立足于整個產業(yè)核心戰(zhàn)略路線的發(fā)展和實現(xiàn)。

同時，根據(jù)當前已具備的汽車發(fā)展歷程和商業(yè)模式，我國電動汽車發(fā)展技術路線及電能提供方式應綜合考慮多方面的要素，包括政策因素、節(jié)能減排因素、國情因素以及技術市場因素等。借鑒能源轉化路徑模型的分析方法可以預見，在以電能為主要車用能源的各類車輛產品發(fā)展演進過程中，兩個突出問題需要妥善解決：①車輛產品與能源補給環(huán)節(jié)的協(xié)調；②發(fā)展過渡期間的戰(zhàn)略銜接和一致性。

4.1 電動汽車充換電設施的發(fā)展路線

電動汽車的發(fā)展與其電能補給服務是不能分割的整體。在技術路線研判過程中必須認識到整車路線與電能補給技術路線的關聯(lián)關系，單純討論“純電動還是插電式混合動力”以及“充電還是換電”的運營方案都顯得片面和不科學?，F(xiàn)階段，不同整車技術路線與動力能源補給服務方式相結合主要有四種主要發(fā)展路線：

①混合動力與加油、慢充方式相結合。市場化推廣插電式混合動力車型，以油為主、電為輔共同提供車輛能源，其基本思路是依托現(xiàn)有加油站并新建部分慢速充電設施來滿足車輛常規(guī)使用的需要。這一模式將利用燃油汽車續(xù)駛里程長、加油便捷的優(yōu)勢來彌補因動力電池技術經濟性不高帶來的顧慮和困擾。②電力驅動與快換、慢充方式相結合。純電力驅動車型，將電能作為車輛的唯一能源，通過構建完善、便捷的充換電設施服務網絡來滿足用戶的使用需求，進而彌補當前動力電池技術帶來的瓶頸。這一模式中，電能補給環(huán)節(jié)采用快速換電與慢速充電結合的方式完成能量的補給為解決當前用戶無法長時間等待充電與動力電池快充性能不佳之間的矛盾提供了一條途徑。用戶在使用過程中，根據(jù)車型、使用場景以及需求特點，自行選擇快速換電或者慢速充電的配合形式。③電力驅動與快充、慢充方式相結合。這種車型仍然將電能作為唯一的車輛能源。與模式②不同，這一模式的電能補給環(huán)節(jié)由快速充電和慢速充電相結合的方式構成。電動汽車動力電池技術在實現(xiàn)性能較大突破后，這一方式可以很好的滿足用戶的使用需求。④純電力驅動與慢充方式相結合。與模式②③相同，這類電動汽車將電能作為唯一的車輛能源，并全部采用慢速充電方式完成能量的補給。在這一模式下，充電網絡建設和運營將更加簡單，但由于用戶對于充電方式的選擇較為單一，在動力電池技術尚未突破階段，用戶很可能因對電動汽車產品性能和使用便捷性持否定意見而選擇放棄電動汽車。

4.2 電池技術的發(fā)展路線

在經濟性方面，純電動汽車結構相對簡單，一旦電池技術取得突破，其全生命周期內的持有成本有望低于燃油汽車和插電式混合動力汽車；在便捷性方面，純電動汽車可通過停車位慢充與公共快換、快換兩種服務方式進行動力能源補給，一旦其續(xù)航能力接近傳統(tǒng)燃油汽車，其使用便捷性的優(yōu)勢將更加明顯。電動汽車動力電池技術突破后，純電動汽車在經濟性和便捷性上將具備不可比擬競爭優(yōu)勢，但電池技術的發(fā)展對電動汽車的發(fā)展路線有較大影響。

目前，插電式混合動力技術與電池更換技術本質上是繞過當前電池技術瓶頸的兩種變通形式的電力驅動方案。插電式混合動力技術是從整車角度出發(fā)，通過純電驅動與內燃機驅動的高效混合提供解決方案，屬于改良式方案；快換技術則是從電能補給服務角度出發(fā)，通過電池的快速更換提供解決方案，屬于變革式方案。電池技術的發(fā)展將顯著影響插電式混合動力技術的生命周期與電池更換站的功能定位。一旦動力電池取得突破，插電式混合動力技術路線很可能失去市場競爭力；若快充技術成熟，則電池更換站的功能定位更傾向于綜合服務站與城市儲能、應急電源站等類型轉變。

5 結論

目前，電動汽車產業(yè)處于快速成長期，其技術、標準、產品、市場等各領域均呈現(xiàn)出快速發(fā)展、不確定性大、路線多元化等特點。與此同時，我國純電力驅動汽車的發(fā)展目標逐漸上升國家戰(zhàn)略。在這一歷史機遇下，我國車企在自身發(fā)展過程中應結合行業(yè)發(fā)展特點，不斷提升電池儲能、驅動及其控制技術、整車技術的創(chuàng)新能力，通過市場開拓和發(fā)展，加強我國電動汽車產品的競爭力。

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