推广新能源汽车 助力绿色交通发展

文 刘 坚

21世纪以来，我国经历了快速的道路交通机动化过程，汽车销量和保有量增长迅速。2017年我国汽车销量接近2900万辆，几乎是全球近三分之一的市场，连续九年位列全球首位。车用能源已经成为石油消费和城市能源消耗的主要部分，机动车也成为温室气体排放和城市空气污染的重要来源。推广以电动汽车为代表的新能源汽车也因此与调整交通结构一起成为推动绿色交通发展的关键措施。

为应对各国日益严苛的能耗及排放标准，欧美和日本等传统汽车强国近年陆续投放电动汽车产品，技术日臻成熟，市场规模不断扩大。根据国际能源署统计，2016年全球电动乘用车保有量已超过200万辆，电动汽车已成为当前发展最快的新能源汽车技术。德国、英国、荷兰、法国、挪威、印度等国及部分汽车企业更是提出燃油汽车禁售目标，为电动汽车的持续发展营造了有利的政策环境。在我国，2017年9月，工业和信息化部表示已启动燃油汽车退出时间表研究。同月，工业和信息化部、财政部、商务部、海关总署、质检总局联合公布了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，要求2019-2020年，汽车企业新售电动乘用车积分占比分别达到10%和12%。“双积分”政策也是当前全球唯一一个国家层面的新能源汽车配额政策，其政策信号不言而喻。

截至2017年，全球电动汽车累计销量突破340万辆，中国占比超过50%，率先步入对传统燃油汽车规模替代阶段。充电基础设施方面，目前中国已建充电桩突破45万个，超过欧洲、美国和日本数量总和。据中国汽车工业协会统计，2018年1-5月，我国新能源汽车产销量达到32.8万辆，同比增长超过120%，其中纯电动汽车销量25万辆，插电式混合动力汽车销量7.8万辆。可以说中国现已形成完备的电动汽车产业链，在部分动力电池技术路线和充电基础设施方面甚至处于全球领先地位。

电动汽车的快速发展可有效降低温室气体排放和城市空气污染。电动汽车能源能耗及排放主要取决于发电燃料开采与运输、发电结构、各类发电技术排放强度、输配电损耗、充电效率以及车辆能效等因素，其中影响其全生命周期能耗及排放的核心因素为上游发电环节的电源结构。2015年全国发电量为5.6万亿千瓦时，其中火电发电量为4.1万亿千瓦时，核电1695亿千瓦时，水电、风电及太阳能发电量分别为1.1万、1851和383亿千瓦时，非化石能源发电占比为26.7%，全国输配电平均线损为6.6%，此时电动汽车全生命周期能耗强度为1760千焦/千米，为同等燃油汽车50%，同时也低于包括生物燃料在内的几乎所有替代燃料技术路线。同理，目前电动汽车全生命周期温室气体排放强度为123克CO2e/km，虽然高于油电混合动力汽车排放强度，但仅为同等燃油汽车的80%。通过各类替代燃料汽车的全生命周期单位运行里程的能耗及温室气体排放水平统计可见，采用可再生能源作为充电电源后，电动汽车的能源与环境影响都将明显低于燃油汽车。特别是在温室气体减排方面，电动汽车与可再生能源的结合将使其全生命周期排放趋近于零。

电动汽车推动交通减排

发展电动汽车（包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车等以驱动电机作为主要动力来源的车辆）是道路交通部门节能减排的根本途径，大规模电动汽车发展更是推动能源系统整体转型的重要契机。发展可再生能源是实现我国能源体系绿色转型的根本途径，但当前风电、太阳能作为波动性能源难以被电力系统大规模利用，特别是随着新能源发电的比重不断提升，火力发电等传统调峰资源将日渐退出。发展储能是支撑高比例可再生能源的必要保障，但我国已建储能装机容量仅占全国发电装机的不足1.5%，考虑到国内天然气发电、库容式水电等传统调峰资源贫乏，有限的抽水蓄能资源无法满足未来能源转型的巨大储能需求。虽然近年来电化学储能技术（如锂离子电池、液流电池等）得到一定发展，但其装机规模仅占全部储能装机的1%，仍不足以在短期内实质弥补储能供应的不足。

电动汽车与储能存在巨大融合发展潜力。随着电动汽车数量不断增加和电动汽车与电网互动技术日益成熟，电动汽车可作为分散式灵活负荷和储能设施，从而大幅提升电力系统灵活运行能力，平抑用电负荷峰谷波动，破解能源系统可再生能源消纳难题。另一方面，提高可再生能源渗透率将从根本上解决长期困扰电动汽车发展的全生命周期排放问题。特别是随着电动汽车市场的快速成长，我国已具备电动汽车与储能融合的先发优势，利用电动汽车进行储能可极大弥补传统储能资源不足的制约，为我国能源生产消费革命和低碳经济转型提供保障。

综合市场潜力、技术经济性、基础设施等影响因素，若2030年我国电动汽车年销量占汽车总销量50%以上，则保有量将超过1亿辆。考虑动力电池技术进步及车型差异，届时全部电动汽车理论储能容量接近9亿千瓦，理论储电能力约42亿千瓦时。到2050年电动汽车保有量有望达到5亿辆，理论储能容量超过42亿千瓦，理论储电能力高达360亿千瓦时。若2050年风电、光伏发电装机容量分别达到24亿千瓦及27亿千瓦，则2050年全国电动汽车可满足波动性可再生能源连续33小时发电存储，切实保障高比例可再生能源并网需求。

除锂电池电动汽车外，氢燃料电池汽车凭借储能介质高能量密度的优势，可弥补锂电池电动汽车在重型货运领域输出功率不足、续航能力有限的短板，进一步提升绿色能源在交通部门的应用规模（图1）。远期而言，由于氢能具备能量型储能、储能时间长、自放电率低的特点，基于氢能体系的燃料电池汽车技术有助实现未来更长时间尺度的储能需求。此外，当前的能源网络由热网、电网、油气管网构成，各自分离运行，彼此间几乎没有内在关联，能源系统的优化往往也局限在各自网络内。凭借燃料电池技术，氢能可以在不同种类能源介质（天然气、甲醇、可再生能源、电力、热力）之间进行转换，基于氢能的燃料电池汽车为实现不同能源网络之间的协同优化提供了可能性，未来能源体统的优化空间也可大幅提升。

新能源汽车发展面临三大挑战

着眼未来，新能源汽车的持续健康发展还面临基础设施、充电价格、技术突破方面的挑战。电动汽车的健康发展取决于产业链上下游的协同发展，此前的示范推广和购置补贴政策有效开启了早期市场，我国未来电动汽车推广政策也将逐步从“购置补贴”向“生产积分”过渡，政策发力点逐渐从消费侧过渡到生产侧，导致产业下游激励力度减弱。特别是当前电动汽车末端消费市场仍未充分开启，充电设施不足等问题将严重阻碍电动汽车应用。免限行、免限号等扶持政策虽然在短期可以起到立竿见影的作用，但终究无法解决电动汽车充电难题。住宅及办公地交流充电为主、公共场地快速应急充电为辅，应成为未来绝大多数私人电动汽车的基本充电形态，但两者的发展都面临投资高、效率低、用地少、协调难等问题，亟待通过商业模式创新，实现价格机制突破。

其次，充放电价格是影响充电运营效益与电动汽车电力系统应用价值的决定性因素。目前我国对电动汽车充电征收目录电价和充电服务费，而实际操作中充电服务商往往执行固定充电价格。电动汽车用户具有相对较强的电价承受能力，且充电和用车时间分离，用电负荷可调节性较高，实行固化的价格政策显然难以发挥电动汽车储能潜力。因此，建议加快研究制定电动汽车专用充电价格政策，具体机制设计可基于当地负荷及新能源发电特性，也可给予充电设施运营商一定灵活定价空间。对于车电互联（V2G）及退役电池储能等具有放电能力的并网方式，建议参考用户侧峰谷电价设计制定放电价格，以引导合理放电行为。

最后，当前电动汽车续航水平总体上与同级别燃油车型仍有一定差距，因此：第一，需要进一步提高锂电池能量密度，研究采用高容量正极和负极材料，提前布局全固态锂电池技术，尽快推动固态锂电池产业化。第二，目前动力电池编码制度已经发布，未来将围绕该编码形成覆盖动力电池全生命周期的可追溯管控，相关部门可在政策扶持、技术开发、商业模式方面引导废旧电池回收、拆解、评价、资源化利用，落实生产者责任制度和危险废物经营许可证制度，建立完善动力电池回收网络及有效回收模式。快速充电和智能充电是保障高质量电动汽车充电服务和参与电力需求响应的基础，特别是在共享经济、自动驾驶等新业态、新技术的推动下，快速充电和智能充电需求将不断提高，应在政策及价格机制上有所创新，探索反映新技术市场价值的灵活商业模式及价格体系。