我國新能源汽車駛?cè)肟燔嚨?/h1>

作者:吳奇　　信息來源:屈偉平　　　　發(fā)布日期：2009-10-16

    未來5～10年全球新能源汽車有望走進大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，并將帶動整個相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈蓬勃發(fā)展。新能源汽車發(fā)展總體將遵循節(jié)能（降低總能耗）、環(huán)保（減少污染物排放）兩大趨勢，逐步實現(xiàn)對化石類傳統(tǒng)能源的替代。其中，混合動力汽車在2020年以前將是新能源汽車的主流，2020～2030年逐漸被純電動汽車取代，燃料電池汽車在2030年以后有望占據(jù)重要地位。在這個過程中面臨的最大挑戰(zhàn)就是自主創(chuàng)新，達到一種減排標(biāo)準(zhǔn)很容易，更難的是由汽車大國向強國邁進的目標(biāo)。
 
    1 我國新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃

    2009年3月20日國家發(fā)改委發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整與振興規(guī)劃細(xì)則》，提出在2011年前，形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能，占乘用車銷售總量的5%。因此,業(yè)內(nèi)一致認(rèn)同，在未來3～5年，新能源車關(guān)鍵零部件將進入快速發(fā)展階段。

    2009年6月25日，工信部發(fā)布《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，將新能源車清晰的劃分為起步期、發(fā)展期和成熟期3個不同的技術(shù)階段。燃料電池車、氫發(fā)動機汽車和二甲醚汽車被列入起步期；鋰離子動力蓄電池為動力的混合動力乘用車、商用車，以及純電動汽車，屬于發(fā)展期；使用鉛酸蓄電池和鎳氫電池的混合動力乘用車則為成熟期。

    按照新規(guī)則對新能源汽車技術(shù)階段的劃分，就動力源而言，鉛酸電池在混合動力乘用車、純電動乘用車、純電動商用車中的應(yīng)用均處于成熟階段，意味著這三類以鉛酸電池為動力的新能源汽車可以產(chǎn)業(yè)化；鎳氫電池在混合動力汽車上應(yīng)用的成熟度優(yōu)于鋰電池，尤其在混合動力乘用車上的應(yīng)用完全具備產(chǎn)業(yè)化條件；鋰電池在純電動汽車應(yīng)用方面的條件優(yōu)于鎳氫電池，但尚處于發(fā)展期，可以在區(qū)域內(nèi)示范推廣；超級電容器在混合動力汽車應(yīng)用方面處于發(fā)展期，在純電動汽車應(yīng)用方面處于起步期；其他包括鋅空氣蓄電池、燃料電池、氫發(fā)動機汽車、二甲醚汽車等均處于起步期。

    2 新能源汽車的發(fā)展路徑及比較

    新能源汽車將朝著“鎳氫——鋰電——燃料電池”產(chǎn)業(yè)化路徑發(fā)展。從2009年7月1日起，以鎳氫電池生產(chǎn)的混合動力乘用車被歸類為成熟產(chǎn)品。短期能夠兌現(xiàn)業(yè)績的只有鎳氫動力電池，磷酸鐵鋰電池的不成熟，以及工信部出臺的新能源汽車準(zhǔn)入新標(biāo)準(zhǔn)也讓鎳氫電池生產(chǎn)商看到了中短期的希望。據(jù)日本富士經(jīng)濟權(quán)威分析，鎳氫電池的主流地位將可延續(xù)至2011年，之后鋰電池將逐漸侵蝕鎳氫電池的市場份額。以氫為動力的燃料電池汽車（FCEV）得到了世界各國政府和企業(yè)的高度重視，并且取得了重大進展，預(yù)計在未來的5～10年內(nèi)FCEV將正式進入市場，以加氫站、輸氫管道建設(shè)為標(biāo)志的“氫經(jīng)濟”初露端倪。

    2.1 鎳氫電池

    在鎳氫電池領(lǐng)域，我國在技術(shù)和資源上均具有優(yōu)勢，其中，氫氧化鎳性能世界領(lǐng)先，稀土資源豐富，具有得天獨厚的資源優(yōu)勢，因此，發(fā)展鎳氫動力電池是我國目前最現(xiàn)實的選擇。

    從鎳氫電池產(chǎn)業(yè)鏈條看，上游原料廠商為金屬礦產(chǎn)開采商，中游為鎳氫電池材料供應(yīng)商。目前，長安杰勛、奇瑞A5、一汽奔騰、通用君悅等品牌轎車已經(jīng)在示范運行，他們采用的是向國外采購的鎳氫電池，國內(nèi)鎳氫電池在汽車上的運用仍處于研發(fā)匹配階段?？屏h(yuǎn)目前正與國內(nèi)奇瑞汽車、長安汽車等合作，首批下線的產(chǎn)品主要供應(yīng)奇瑞汽車。

    鎳氫電池也具有難以克服的缺點，即記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)是指在電池充放電過程中，會在電池極板上產(chǎn)生許多小氣泡，時間一久，這些氣泡會減少電池極板的面積，也間接影響電池的容量。鎳氫電池的記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等方面的問題直接影響到該電池的使用。除此以外，鎳氫電池自放電率高、比能量較小，只能用在HEV上，這些缺點的使鎳氫電池只能是過渡產(chǎn)品。

    在發(fā)展新能源汽車上，目前鎳氫電池技術(shù)最成熟，未來3年內(nèi)仍將是新能源車的主流，之后鎳氫電池技術(shù)將和磷酸鐵鋰、氫燃料電池三分天下，5年后將逐漸被鋰電池及燃料電池所取代。電池巨頭松下和三洋也認(rèn)為，鋰離子動力電池不可能在2～3年內(nèi)取代鎳氫動力電池，主要原因是鎳氫動力電池便宜安全，已經(jīng)達到規(guī)模化生產(chǎn)。鋰電池還有課題如安全性需要繼續(xù)攻關(guān)，因此商業(yè)化尚需時日。

    按照新標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)已經(jīng)上市的比亞迪雙模電動車，屬于鋰電池汽車，雖然可以批量生產(chǎn)，但只能是在批準(zhǔn)區(qū)域、范圍內(nèi)銷售使用的產(chǎn)品，這就大大限制了其產(chǎn)品的全面推廣。而長安杰勛、奇瑞A5、一汽奔騰、通用君悅等大部分品牌HEV轎車采用的都是鎳氫電池，可在全國范圍內(nèi)銷售使用。很明顯，國家的這種決策在向國有大汽車企業(yè)、集團傾斜。

    2.2 鋰電池

    傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池本身技術(shù)比較成熟，但它們用在汽車上作為動力電池則存在較大的問題。綠色電池時代的主角較量，引發(fā)了鋰離子電池與鎳氫電池的對決，中國工程院院士陳立泉甚至稱：“鋰電汽車是我國在激烈的國際競爭中難得的一次歷史機遇，鋰電汽車將帶來一場能源革命和產(chǎn)業(yè)革命?！?

    鋰離子電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的高容量可充電電池，能夠比鎳氫電池存儲更多的能量，比能量大，循環(huán)壽命長，自放電率小，無記憶效應(yīng)和環(huán)境污染。鋰離子電池的正極材料是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等，負(fù)極是碳素材料。根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類。動力鋰電池主要包括鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等，因為原材料鈷、鎳價格高和污染較重，性能活潑易爆炸，目前電池業(yè)界的投入集中在成本低廉的錳酸鋰動力電池與磷酸鐵鋰動力電池上。

    由于汽車用鋰離子電池體積大，其散熱性變差，安全性大幅下降，如何解決該問題十分重要。目前最常用的鈷酸鋰離子電池大型化后，會有過熱著火或爆炸的危險。相對而言，正極材料為錳酸鋰和磷酸鐵鋰的鋰離子電池安全性能更好。另外，液態(tài)鋰離子電池電解液的有機成分為碳酸酯，閃點很低，沸點也較低，正極為強氧化性化合物，負(fù)極為強還原性化合物，當(dāng)電池內(nèi)部壓力過大或過熱時，會引起爆炸，或外殼破裂后與空氣接觸，因溫度高和鋰負(fù)極的高活潑性引燃起火。聚合物鋰離子電池的安全性較好。從技術(shù)成熟度來講，錳酸鋰材料更為成熟，但磷酸鐵鋰的安全性和成本更好。

    動力電池的容量決定了電動汽車的續(xù)航能力，鎳氫電池的電池容量是70～80W·h/kg，鋰離子電池是150～200W·h/kg，后者是前者的2倍以上。電池的充電壽命和記憶效應(yīng)決定了電池性能，鎳氫電池的充電壽命只有500～700次，鋰離子電池的充電壽命有800～2000次，這將大大影響成本。二者對環(huán)境污染程度都很少。鎳氫電池的安全性能比較好，鋰離子電池的安全性能較差，但磷酸鐵鋰鋰離子電池有重大改善。最終成本的比較，傳統(tǒng)汽車的能源效率可折算為50/kW·h，但需要用油，鎳氫電池混合動力汽車的能源效率折算為300～700/kW·h，鋰離子電池電動汽車的能源效率折算為180～220/kW·h，不需要石油。因此，長期而言，產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向一定是鋰離子電池電動汽車。

    磷酸鐵鋰動力電池正極材料的投資機會最被看好，目前磷酸鐵鋰材料在美國和加拿大已實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，國內(nèi)企業(yè)比亞迪、天津斯特蘭、深圳貝特瑞、深圳天驕等有小批量供應(yīng)。而磷酸鐵鋰的關(guān)鍵原材料則是碳酸鋰，由礦產(chǎn)資源提煉而成，在自然界中儲量有限，具有極強的地域性和稀缺性，屬于稀缺資源。因此，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中，碳酸鋰資源的戰(zhàn)略重要性就顯得尤為突出。

    從《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整與振興規(guī)劃細(xì)則》可以看出國家政策比較務(wù)實，不急于冒進。之前大家都很看好鋰電，但事實上，技術(shù)突破后才有大發(fā)展。鋰電肯定還需要突破，目前全國推廣時機未到。而鎳氫電池的推廣時機已成熟，鎳氫成本、性能基本滿足混合動力需求，混合動力產(chǎn)品明顯更成熟。鋰離子動力車，只能在批準(zhǔn)的區(qū)域、范圍、期限和條件下銷售、使用。新規(guī)定將大大影響鋰電池汽車的發(fā)展速度，并將在一定程度上影響車企對鋰電池汽車的研發(fā)積極性，不利于鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    2.3 燃料電池

    燃料電池汽車的原理是讓氫、氧在催化劑作用下，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，以此作為驅(qū)動汽車發(fā)動機的能源；而傳統(tǒng)電動車則直接利用電能驅(qū)動機車運轉(zhuǎn)。

    一般來講，燃料電池發(fā)動機的轉(zhuǎn)化效率比普通內(nèi)燃機高出40%～60%。按照普通轎車百公里耗油量標(biāo)準(zhǔn)看，燃料電池轎車百公里需要氣態(tài)氫1.2kg左右。據(jù)報道，寶馬公司7系氫內(nèi)燃機轎車具有氫與汽油兩用的燃料發(fā)動機, 通過儀表盤上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)自由切換, 當(dāng)氫燃料驅(qū)動時, 0～100km/h 加速時間為9.5s, 最高車速可達230km/h。

    燃料電池汽車由于是通過氫與氧的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，因此生成物只有水，可以實現(xiàn)零排放或近似零排放。這樣既減少了機油泄露帶來的污染，又降低了溫室氣體的排放，是一種符合節(jié)能減排要求的理想汽車。同時，提高了發(fā)動機燃燒效率，運行過程平穩(wěn)、無噪聲。

    燃料電池車的高昂成本使其短期內(nèi)很難走向市場。目前，國內(nèi)運行的燃料電池汽車主要以示范車為主，一般用在特殊場合展示如旅游觀光等，還沒有實現(xiàn)真正的商業(yè)化。國際市場上雖然有部分燃料電池車在商業(yè)化運營，但仍以出租車為主。2008年北京奧運會上展示的3輛燃料電池客車，每輛成本300多萬元，而目前公交系統(tǒng)進口的歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)發(fā)動機低地板大客車售價僅在100多萬元。從市場經(jīng)濟學(xué)角度講，高成本很難完成市場化推廣，而無法實現(xiàn)市場化就不可能大規(guī)模批量生產(chǎn)，進而成本就無法降下來，最終導(dǎo)致成本與銷售的惡性循環(huán)。燃料電池轎車的研發(fā)和投產(chǎn)比燃料電池客車更難，既需要成熟的技術(shù)，還要有更加完備的基礎(chǔ)設(shè)施。

    對于行駛范圍廣泛、不固定的轎車而言，如果在其行駛途中不能及時找到加氫站，那么轎車就不如牛車。然而基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，既涉及城市規(guī)劃、交通、電力等問題，又要解決投資和經(jīng)營者的獲利問題，同時還要有效解決加氫的核心技術(shù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問題。對于有一定行駛區(qū)間的公交車而言，這個問題可能容易解決，但是對于私家車而言要解決這些問題就任重而道遠(yuǎn)了。

    3 新能源汽車發(fā)展的難點

    從某種意義上說，新能源汽車零部件還沒有形成一個產(chǎn)業(yè)，仍然處于培育階段。主要困難是重度混合動力汽車技術(shù)存在差距，包括基礎(chǔ)原材料、整個管理系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、電機控制器核心關(guān)鍵器件依賴進口、產(chǎn)業(yè)鏈不健全，新能源汽車的核心傳動模塊、電機、電控系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件被國際巨頭壟斷。盡管國內(nèi)有企業(yè)在研發(fā)，但很難達到整車廠要求，以現(xiàn)在的能力我國新能源汽車很難達到產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中的目標(biāo)。

    3.1 基礎(chǔ)性原材料依賴進口

    基礎(chǔ)性材料，雖然國內(nèi)資源很豐富，但是像磷酸鐵鋰這樣的基礎(chǔ)性原材料，主要渠道還是依靠國外，基礎(chǔ)性原材料的國產(chǎn)化是產(chǎn)業(yè)化的重要問題。在2009年7月舉辦的“電動汽車用動力蓄電池與電機發(fā)展與應(yīng)用國際研討會”上，工信部工業(yè)司明確指出，關(guān)鍵部件的產(chǎn)業(yè)化、基礎(chǔ)原材料的國產(chǎn)化，是當(dāng)前新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵和瓶頸所在。目前新能源汽車零部件沒有產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，以現(xiàn)在的能力很難達到2011年新能源汽車在新車銷售的比重達到5%的目標(biāo)。

    3.2 安全性問題

    由于鋰離子動力電池具有能量密度大、工作溫度高、工作環(huán)境惡劣等方面的原因，加上以人為本的安全理念，因此，用戶對電池的安全性提出了非常高的要求。汽車動力電池的管理系統(tǒng)方面，由于其工作電壓是12V或24V，而單個動力鋰離子電池的工作電壓是3.7V，因此必須由多個電池串聯(lián)而提高電壓。但由于電池難以做到完全均一的充放電，因此導(dǎo)致串聯(lián)的多個電池組內(nèi)的單個電池會出現(xiàn)充放電不平衡的狀況，電池會出現(xiàn)充電不足和過放電現(xiàn)象，而這種狀況會導(dǎo)致電池性能的急劇惡化，最終導(dǎo)致整組電池?zé)o法正常工作，甚至報廢，從而大大影響電池的使用壽命和可靠性能。

    3.3 不夠穩(wěn)定

    磷酸鋰鐵電池正極材料的穩(wěn)定性難以保證。比如這一批做出來性能很好，但下一批就不好了，顆粒這批很小，下批很大，這樣就對電池的穩(wěn)定性構(gòu)成挑戰(zhàn)。磷酸鋰鐵電池組也存在穩(wěn)定性問題。比亞迪電動車電池由上百塊單體磷酸鋰鐵電池組成，由于電池在使用過程中，隨著使用會出現(xiàn)電壓下降的問題，100節(jié)串聯(lián)的電池，如果其中的一節(jié)或兩節(jié)電池電壓降低的幅度與其他的電池不一致，就會影響整個電池組的效果。這就要求這100節(jié)電池必須高度精密，壓降必須高度統(tǒng)一，這對電池生產(chǎn)的自動化程度提出了很高的要求。

    3.4 充電時間瓶頸

    比亞迪雙模車最快的充電時間是15min，原因就在于磷酸鋰鐵電池的原材料。磷酸鋰鐵電池的正極采用磷酸鋰鐵粉，鐵元素導(dǎo)電性差，因此必須在大電壓下才能快速充放電，而如果想再快，只能依賴更先進的工藝和制作。美國A123公司突破了這個瓶頸，而我國普通的生產(chǎn)只能達到2～6um，而他們能把磷酸鋰鐵粉的顆粒制作成納米級別的大小，也就是0.0002um，這樣可以實現(xiàn)很快速的充電。但是價格極其昂貴。

    3.5 生產(chǎn)周期長

    電動汽車零部件供應(yīng)商產(chǎn)能規(guī)模普遍比較小，沒有形成規(guī)?；纳a(chǎn)能力，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期比較長，通常要達到3～5個月，跟汽車行業(yè)的要求（2個星期）相差太遠(yuǎn)。

    4 發(fā)展新能源汽車的扶持政策

    目前，北京、重慶、上海、武漢、吉林、濟南等地也都拿出了龐大的新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地的計劃。電動車的推廣，政府力量至關(guān)重要。各地政府對于新能源車的稅費、補貼、充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等支持力度，直接決定了當(dāng)?shù)氐男履茉窜嚨陌l(fā)展?fàn)顩r。

    4.1 政策補貼

    我國從2001年起開始通過國家863計劃組織力量研發(fā)新能源車，投入近20多億。但直到2008～2009年，新能源車才真正在政府、企業(yè)、社會等層面引起高度關(guān)注。2009年1月，汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃出臺，中央財政安排補貼資金，支持節(jié)能和新能源汽車示范推廣。之后，中央發(fā)布了《關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣工作試點工作的通知》，確定13個試點城市，主要在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)域推廣試點。

    2009年2月，財政部發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》明確提出根據(jù)混合強度的不同，對集團用戶購買新能源車給予不同程度的補貼。《辦法》中規(guī)定：中央財政將從節(jié)能減排專項資金中安排部分資金，支持國家節(jié)能與新能源汽車示范推廣。乘用車和輕型商用車中，混合動力汽車按照節(jié)油率分為五檔補貼標(biāo)準(zhǔn)，最高每輛車補貼5萬元；純電動汽車每輛可補貼6萬元；燃料電池汽車每輛補貼25萬元。新辦法將支持在北京、上海、重慶等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范試點。

    2009年8月5日，深圳市政府辦公廳向深圳市規(guī)劃局、交通局、發(fā)改委、市政府采購中心等單位分送了一份文件，內(nèi)容是王榮代市長到比亞迪公司調(diào)研的會議紀(jì)要。紀(jì)要中，深圳市政府對比亞迪給予了鼓勵，并承諾在比亞迪廠房建設(shè)工業(yè)用地上給予支持，另外，承諾租賃30輛比亞迪汽車作為政府公務(wù)用車。

    4.2 政策采購

    2009年3月27日，濟南市與中通客車簽訂了80輛新能源客車訂單，這些車長為12m混合動力客車，尾氣排放達到國V標(biāo)準(zhǔn)，每輛車的造價為110萬元，全部用作公交車。這是濟南簽下的新能源汽車第一單。2010年前，濟南市將投入使用300輛類似的客車。目前公布的材料顯示，2012年前，濟南市將訂購300輛新能源客車，其中240輛將由中通客車生產(chǎn)，其余的60輛將由另外一家企業(yè)生產(chǎn)。

    國內(nèi)各個示范城市在采購新能源汽車時，基本都以本地利益出發(fā)，優(yōu)先采購地方企業(yè)的產(chǎn)品，比如，深圳市優(yōu)先采購本地比亞迪電動車，北京市采購北汽福田800多輛混合動力公交客車，重慶市采購10輛長安集團的混合動力轎車，長春與大連首批采購的混合動力公交來自一汽，濟南市新能源汽車采購第一單也是來自山東本省的客車企業(yè)。

    各地優(yōu)先向本地車企采購，這并不利于產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。如果“十城千輛”繼續(xù)按照現(xiàn)在的做法走下去，將出現(xiàn)各自為政的“新地方保護主義”。各地采購如果不顧產(chǎn)品優(yōu)劣、節(jié)油效率和采購價格等因素，而是一味的以支持地方車企為由，也將導(dǎo)致各車企盲目樂觀、不求上進，造成技術(shù)研發(fā)上的惰性，不利于技術(shù)的進步。