電動(dòng)汽車發(fā)展概論

任喬林，柳 惠，熊 煒

（1．國(guó)網(wǎng)孝感供電公司，湖北 孝感；2．三峽大學(xué)，湖北 宜昌443000）

0 引 言

世界汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全面交通能源轉(zhuǎn)型期，國(guó)際電動(dòng)汽車發(fā)展開始加速。全球汽車工業(yè)為破解能源、環(huán)境制約，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，長(zhǎng)期以來(lái)一直在積極探索和努力推動(dòng)交通能源動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型［1，2］。特別是2008年以來(lái)，面對(duì)金融危機(jī)、國(guó)際油價(jià)高位震蕩和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，世界汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全面交通能源轉(zhuǎn)型時(shí)期，發(fā)展電動(dòng)汽車成為國(guó)際取得高度共識(shí)的實(shí)現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的技術(shù)路線，世界電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了加速發(fā)展的新階段。目前普遍認(rèn)可純電動(dòng)汽車是完全環(huán)保產(chǎn)品，該類產(chǎn)品具有零排放、無(wú)污染、能源節(jié)約、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)車的能源轉(zhuǎn)化效率（90%左右），遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燃油車能源轉(zhuǎn)化效率（17%左右）。電動(dòng)車的百公里耗電在15度電左右，約9元錢，運(yùn)行成本較汽油車低80%。

1 電動(dòng)汽車的主要分類和技術(shù)現(xiàn)狀

電動(dòng)汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料（汽油、柴油之外的動(dòng)力）作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規(guī)的車用燃料，但采用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。按動(dòng)力源的不同，主要有三種：混合動(dòng)力汽車PHEV，純電動(dòng)汽車EV和燃料電池電動(dòng)汽車［3］。按照電池種類的不同，又可以分為鎳氫電池動(dòng)力汽車、鋰電池動(dòng)力汽車和燃料電池動(dòng)力汽車?；旌蟿?dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時(shí)配以電動(dòng)機(jī)／發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗的車型?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是：采用混合動(dòng)力后可按平均需用的功率來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時(shí)，需要由電池來(lái)補(bǔ)充；負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是：采用混合動(dòng)力后可按平均需用的功率來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。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。其電池的能量是通過(guò)氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過(guò)燃燒，直接變成電能。表1列出七種電池的性能比較。

以EV和PHEV分類統(tǒng)計(jì)，2013年全球EV銷量為12．93萬(wàn)輛，占比57．34%；PHEV 銷量9．62萬(wàn)輛，占比42．66%。而EV和PHEV的市場(chǎng)占比變化，從2011年以來(lái)幾經(jīng)反復(fù)：2011年EV銷量占據(jù)了絕大多數(shù)；2012年P(guān)HEV以6．52萬(wàn)輛的銷量領(lǐng)先于EV的6．44萬(wàn)輛；到了2013年EV銷量又再度領(lǐng)先于PHEV。這幾年迅速增長(zhǎng)的銷量表明，電動(dòng)汽車時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。各國(guó)電動(dòng)汽車規(guī)模性能比較見表2。圖1為2013年主要國(guó)家和地區(qū)電動(dòng)汽車市場(chǎng)份額。

2 各國(guó)電動(dòng)汽車規(guī)模和主要型號(hào)

2000年以來(lái)美國(guó)混合動(dòng)力汽車銷售一直處于高速增長(zhǎng)期，已銷售100多萬(wàn)輛混合動(dòng)力汽車，2008年混合動(dòng)力汽車的銷量占汽車總銷量的2．5%，預(yù)計(jì)到2015年插電式混合動(dòng)力汽車的保有量將超過(guò)100萬(wàn)輛。2010年將成為新能源汽車發(fā)展的元年。預(yù)計(jì)到2015年中國(guó)新能源汽車將達(dá)到100萬(wàn)輛左右，年均復(fù)合增長(zhǎng)率在216%左右。

表1 七種典型電池性能比較一覽表

表2 各國(guó)電動(dòng)汽車規(guī)模性能比較一覽表

圖1 2013年主要國(guó)家和地區(qū)電動(dòng)汽車市場(chǎng)份額

3 各國(guó)電動(dòng)車激勵(lì)政策

3．1 各國(guó)激勵(lì)政策概述

各國(guó)對(duì)于電動(dòng)汽車的激勵(lì)政策見表3。

3．2 國(guó)外新能源汽車政策與我國(guó)政策比較分析

推廣新能源汽車是大勢(shì)所趨。很多國(guó)家都出臺(tái)了相應(yīng)的政策推廣新能源汽車［4，5］。雖然各國(guó)政府都非常重視新能源汽車特別是電動(dòng)汽車的發(fā)展，但都處于“摸著石頭過(guò)河”的階段。許多國(guó)家先試行一個(gè)幾年短期的政策，觀察各方面的反應(yīng)之后再出臺(tái)一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的政策。像法國(guó)這種加大補(bǔ)貼力度的不在少數(shù)，但也有國(guó)家刻意放緩步伐，比如荷蘭，據(jù)荷蘭人民日?qǐng)?bào)報(bào)道，2013年對(duì)于新能源汽車的補(bǔ)貼已經(jīng)耗費(fèi)了荷蘭5億歐元的巨資，因此荷蘭從2014年開始減少補(bǔ)助，因?yàn)闆](méi)有人能預(yù)測(cè)這樣大的補(bǔ)助會(huì)成功。荷蘭汽車協(xié)會(huì)也擔(dān)心他們走的太遠(yuǎn)以至于擾亂了市場(chǎng)。除此之外也有不少國(guó)家?guī)缀醪徊扇∪魏窝a(bǔ)貼措施，但是像德國(guó)這樣生產(chǎn)電動(dòng)車而在政府補(bǔ)貼上卻幾乎沒(méi)有任何大動(dòng)作的國(guó)家實(shí)在是鳳毛麟角。其原因一方面是因?yàn)槠囃鯂?guó)的人民對(duì)于傳統(tǒng)汽車的鐘愛(ài)，另一方面，德國(guó)享譽(yù)世界的除了汽車，還有他們的法律，在已經(jīng)臻于完善的法律體系下，保守的德國(guó)人不會(huì)輕易的引入太多的未知因素。德國(guó)人或許更寧愿賦予市場(chǎng)更多的權(quán)利來(lái)決定電動(dòng)車的生存與發(fā)展。

表3 各國(guó)電動(dòng)汽車的激勵(lì)政策

總體而言，各國(guó)行動(dòng)計(jì)劃的共同特點(diǎn)是政府直接介入，組織能源、交通、制造等多部門聯(lián)合推動(dòng)，研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)布局、政策優(yōu)惠多管齊下，促進(jìn)電動(dòng)汽車、動(dòng)力電池與燃料電池、智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的交叉融合與綜合發(fā)展，打造新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)鏈。在促進(jìn)新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中，各國(guó)普遍做法是首先啟動(dòng)示范運(yùn)營(yíng)，希望從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提升規(guī)模、降低成本、積累經(jīng)驗(yàn)。

各國(guó)政府關(guān)于新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策、措施，都是建立在本國(guó)國(guó)情基礎(chǔ)上的，因而存在一些不同的特點(diǎn)。

（1）德、日等國(guó)政府確定的發(fā)展目標(biāo)非常具體，中國(guó)政府傾向于首先建立指導(dǎo)性原則。

德、日各國(guó)政府在新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)很具體，指標(biāo)均可量化，以搶占世界新能源汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位為核心目標(biāo)。相對(duì)而言，中國(guó)政府對(duì)新能源汽車的發(fā)展描述多為指導(dǎo)原則。

默克爾政府發(fā)布的“國(guó)家電動(dòng)汽車計(jì)劃”中，從以下三個(gè)方面體現(xiàn)了德國(guó)政府的意志。

首先是提出了硬性的量化指標(biāo)要求：德國(guó)2013年實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車批量生產(chǎn)，未來(lái)10年電動(dòng)汽車、燃料電池汽車保有量要分別達(dá)到100萬(wàn)輛、50萬(wàn)輛。其次是國(guó)家組織研究機(jī)構(gòu)、汽車生產(chǎn)企業(yè)以及相關(guān)行業(yè)的147名專家組成7個(gè)工作組，分別負(fù)責(zé)研究電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電池技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)化與認(rèn)證、材料與回收、人員與培訓(xùn)和政策條件等7個(gè)方面的課題。再次是資金支持。為支持電動(dòng)汽車發(fā)展，默克爾政府近兩年已累計(jì)撥款6．15億歐元，預(yù)計(jì)到2016年，德國(guó)政府投入電動(dòng)汽車研發(fā)和市場(chǎng)推廣領(lǐng)域的支持資金將超過(guò)20億歐元。

日本政府公布的“新一代汽車戰(zhàn)略2010”中同樣以國(guó)家計(jì)劃形式設(shè)定了新一代汽車的發(fā)展目標(biāo)。到2020年，日本市場(chǎng)電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車等“新一代汽車”的新車銷量比例達(dá)50%，總保有量達(dá)到1350萬(wàn)輛。對(duì)應(yīng)這一目標(biāo)，到2020年時(shí)，日本各汽車企業(yè)至少要開發(fā)出17款電動(dòng)汽車和38款混合動(dòng)力汽車。研發(fā)投入方面，日本經(jīng)產(chǎn)省安排了245億日元用于電池的開發(fā)，并每年撥付900萬(wàn)美元開展車用燃料電池的基礎(chǔ)研究。

中國(guó)政府亦在戰(zhàn)略上高度重視新能源汽車的發(fā)展，但目前尚無(wú)具體詳細(xì)的發(fā)展規(guī)劃。

（2）在示范過(guò)程中，外國(guó)政府努力實(shí)現(xiàn)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的融合，中國(guó)政府更偏重短期內(nèi)擴(kuò)大示范運(yùn)營(yíng)的總規(guī)模。

德國(guó)北萊茵－威斯特法倫州的示范運(yùn)營(yíng)形式是將小型電動(dòng)汽車停在街邊的固定位置供租用，居民只要購(gòu)買駕乘卡后，就可以像乘公交車刷IC卡一樣，開小型電動(dòng)車上下班，不用個(gè)人負(fù)責(zé)車輛維護(hù)，非常方便。

日本的做法則是另一番景象：將新能源汽車的使用與獨(dú)特的社區(qū)特別是島嶼地區(qū)社會(huì)發(fā)展模式緊密結(jié)合。在前述豐田市等“新能源及社會(huì)系統(tǒng)示范區(qū)”中，日本政府要求示范城市應(yīng)統(tǒng)籌整個(gè)示范區(qū)運(yùn)行，形成能源管理大系統(tǒng)，確保可持續(xù)發(fā)展，鼓勵(lì)居民創(chuàng)新生活方式。與此思路有聯(lián)系而更具特色的是所謂的“島嶼示范區(qū)”，例如日產(chǎn)公司與日本鹿兒島縣簽訂協(xié)議，在屋久島合作推進(jìn)“零碳島建設(shè)”項(xiàng)目。

2010年6月初，中國(guó)財(cái)政部等四部委選擇深圳、杭州、合肥、長(zhǎng)春和上海五城市（后追加北京市），為私人購(gòu)買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)城市。按計(jì)劃，在2010年～2012年間，中央財(cái)政將對(duì)在這6個(gè)城市中購(gòu)買新能源汽車的用戶給予補(bǔ)貼，并要求地方政府出臺(tái)配套政策，但很少見到將示范運(yùn)營(yíng)與城市或社區(qū)建設(shè)相結(jié)合的案例。

（3）政府對(duì)新能源汽車使用環(huán)節(jié)的補(bǔ)貼力度各國(guó)有差異。

目前，多個(gè)國(guó)家啟動(dòng)了針對(duì)以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車的財(cái)稅支持優(yōu)惠政策。除了通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼降低用戶的購(gòu)買成本外，各國(guó)政府還降低了使用環(huán)節(jié)的稅費(fèi)，以此引導(dǎo)普通消費(fèi)者選購(gòu)新能源汽車。

在中國(guó)，購(gòu)買電動(dòng)汽車和插入式混合動(dòng)力汽車的私人用戶，最多可分別獲得12萬(wàn)元和10萬(wàn)元的購(gòu)車補(bǔ)貼，不遜色于任何國(guó)家；但在使用環(huán)節(jié)，政府的補(bǔ)貼力度較國(guó)外政府要低。例如，中央政府并沒(méi)有減免其購(gòu)置稅、車船稅等稅費(fèi)的規(guī)定；地方政府層面，除杭州市政府明確提出新能源汽車可不受當(dāng)?shù)刂苣┦兄行膮^(qū)域單雙號(hào)限行政策限制外，沒(méi)有更多的鼓勵(lì)措施。

4 各國(guó)電動(dòng)車配網(wǎng)充電策略

4．1 各國(guó)對(duì)于電動(dòng)汽車有序充電的策略

美國(guó)和日本對(duì)電動(dòng)汽車充放電參與電力系統(tǒng)服務(wù)的收益進(jìn)行分析，通過(guò)控制電動(dòng)汽車充電方法參與電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，自動(dòng)發(fā)電控制及旋轉(zhuǎn)備用。并且基于需求側(cè)管理實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)，減小規(guī)模化電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的影響，提高電網(wǎng)運(yùn)行有效性。德國(guó)同樣是通過(guò)不同的充放電策略結(jié)合電價(jià)波動(dòng)控制電動(dòng)汽車的充電。丹麥還通過(guò)電動(dòng)汽車調(diào)度充電來(lái)實(shí)現(xiàn)合理充電［6］。

4．2 各國(guó)提高配網(wǎng)穩(wěn)定可靠性的其他措施及配套技術(shù)手段

在歐盟，美國(guó)等國(guó)家不僅通過(guò)有序充電來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)負(fù)荷的沖擊，同時(shí)還有充電站布局規(guī)劃，換電服務(wù)等一系列措施。

（1）德國(guó)的可再生能源發(fā)電及可再生能源材料制造，在世界處于領(lǐng)先地位。德國(guó)也是汽車消費(fèi)大國(guó)。在可再生能源和充電電網(wǎng)一體化，利用可再生能源充電等方面，德國(guó)也相對(duì)走在世界前面，如小型的太陽(yáng)能充電站。

（2）分散型發(fā)電和“電池至電網(wǎng)技術(shù)”將快速發(fā)展，與傳統(tǒng)的集中發(fā)電系統(tǒng)不同，分散型電力系統(tǒng)擁有眾多小型的發(fā)電站，離消費(fèi)者更近，也更方便充電。隨著電動(dòng)車數(shù)量的增加，這些電動(dòng)車可以稱為智能電網(wǎng)的一部分，每個(gè)家庭都通過(guò)智能米表與全球的電網(wǎng)相連。該技術(shù)將允許電動(dòng)車從電網(wǎng)中接收電力，也允許汽車向電網(wǎng)輸送電力。

（3）有些發(fā)達(dá)國(guó)家還規(guī)定在一定容量以上的情況，必須采取換電服務(wù)，這樣也可以避免對(duì)電網(wǎng)的大規(guī)模沖擊。

（4）在充電站建設(shè)時(shí)，就進(jìn)行規(guī)劃布局，使充電相對(duì)分散。

以上措施當(dāng)然需要配套的技術(shù)手段。

國(guó)外充電站的綜合服務(wù)大同小異，總體上為兩種：一種是汽車與充電站之間的通信系統(tǒng)服務(wù)，另一種為充電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)。美國(guó)和歐洲國(guó)家的充電站綜合服務(wù)相對(duì)完善（見表4）。

充電站的專業(yè)服務(wù)模式主要為兩種—直充和換電，國(guó)外典型專業(yè)服務(wù)模式見表4。

表4 各國(guó)充電站的綜合服務(wù)

另外還有影響設(shè)施消除諧波的影響。

中國(guó)相對(duì)來(lái)說(shuō)因?yàn)槠鸩捷^晚，政策措施還很不成熟，各個(gè)廠商的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)都還未完善。

5 結(jié) 論

（1）純電動(dòng)汽車是完全環(huán)保產(chǎn)品，國(guó)際電動(dòng)汽車發(fā)展開始加速。

（2）隨著電池技術(shù)的日趨成熟，純電動(dòng)汽車EV品牌和性能日益完善，其銷量正在超越混合動(dòng)力汽車PHEV。

（3）電動(dòng)汽車政策方面，外國(guó)政府努力實(shí)現(xiàn)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的融合，中國(guó)政府更偏重短期內(nèi)擴(kuò)大示范運(yùn)營(yíng)的總規(guī)模。

（4）各國(guó)正在加緊制訂針對(duì)電動(dòng)車充電的配網(wǎng)應(yīng)對(duì)策略，采用分布式能源和配網(wǎng)規(guī)劃相結(jié)合的方式，避免電動(dòng)車充電對(duì)電網(wǎng)的大規(guī)模沖擊。

［1］ 王 珂．2011年我國(guó)石油消費(fèi)量達(dá) 4．6億噸［EB／OL］．news．cntv．cn／china／20121119／100808．shtml，2012－11－19．

［2］ 路透社．中國(guó)2013年石油表觀消費(fèi)預(yù)計(jì)增長(zhǎng)4．8%．cn．reuters［Z］．com／article／chinaNews／idCNCNE9 0 T0B 820130130，2013－01－31．

［3］ 夏德建．電動(dòng)汽車研究綜述［J］．能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010，22（7）：55－59．

［4］ 程如煙．各國(guó)政府支持電動(dòng)汽車發(fā)展的最新舉措和動(dòng)向［J］．科技進(jìn)步與對(duì)策，2011，28（15）：157－160．

［5］ 陳柳欽，國(guó)外支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策一覽［EB／OL］．http：／／www．nevfocus．com／news／20101222／1743．htm1．

［6］ 馬玲玲，楊 軍，付 聰，等．電動(dòng)汽車充放電對(duì)電網(wǎng)影響研究綜述［J］．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，（3）：140－148．