汽车产业是国民经济重要的支柱产业,也是体现国家竞争力的标志性产业。近年来,随着我国城市化进程的加快,汽车产业保持了快速发展的态势,2009年,我国汽车产销量已跃居世界首位。不容忽视的是:其带来的能源短缺和环境污染问题也日趋严重。故而,大力发展新能源汽车不仅能有效地缓解与日俱增的能源消耗和环境污染带来的压力,而且是中国这样新兴产业汽车大国发挥后发优势,实现跨越式发展的一条捷径。
何为新能源汽车
所谓新能源汽车,狭义上讲是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。广义上讲,是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料,但采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢能源动力汽车以及太阳能汽车、醇醚汽车等。
混合动力汽车是指采用传统燃料的,同时配以电动机、发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同,又可分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上,混合动力车辆的主流是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。这种车的最大优点就是采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,在处于油耗低、污染少的最优工况下工作。
纯电动汽车主要指采用电力驱动的汽车。其中大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,还有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子。由于电力可以从多种一次能源中获得,如煤、核能、光等,因而大力发展电动汽车可以解除人们对石油资源日渐枯竭的担心。此外,电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。目前,电动汽车的研究和应用已成为世界各国汽车工业的“热点”。
燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能。从能源的利用和环境保护方面看,燃料电池汽车是一种理想的车辆。近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如丰田、通用等已经宣布,计划在2012年以前将燃料电池汽车投向市场。
氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,具有无污染,零排放,储量丰富等优势,因此,氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比,氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火,并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。
燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。燃气汽车由于排放性能好,可调正汽车燃料结构,运行成本低、技术成熟、安全可靠,被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。目前,燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流,在我国代用燃料汽车中占到90%左右。美国的目标是,到2010年,公共汽车领域有7%的汽车使用天然气,50%的出租车和班车改为专用天然气的汽车。
醇醚汽车,是指以乙醇为燃料的汽车,因而又叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长,无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟,近来由于石油资源紧张,汽车能源多元化趋向加剧,乙醇汽车又提到议事日程。目前世界上已有40多个国家不同程度应用乙醇汽车,有的已达到较大规模的推广。
发展新能源汽车势在必行
近几年,全球能源与环境的严峻形势,特别是国际金融危机对汽车产业的巨大冲击,推动世界各国加快能源战略转型,掀起了新能源汽车发展热潮,在各种新能源汽车技术路线中,以纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电动汽车为代表的汽车被普遍认为是未来汽车能源动力发展的方向,已经成为世界发达国家和主要汽车制造商应对能源环境挑战的战略重点。对中国这个正处于城市化加速期,资源紧缺、环境污染渐趋严重的发展中国家而言,大力发展新能源汽车可谓是迫在眉睫!
近年来,我国汽车市场发展迅速,已成为全球第一大汽车市场。2009年,我国汽车保有量突破7000万辆,产销量双双突破1300万辆,石油年消耗量达到1.2亿吨。目前,我国人均GDP已超过3000美元,消费结构升级是必然趋势,加之我国正处于工业化、城市化重要阶段,汽车需求的快速增长难以避免。预计到2020年,我国汽车保有量将达到1.5亿辆,如果全部使用化石能源,石油年消耗量将达2.5亿吨,约占届时我国石油总消耗量的55%。因此,大力发展新能源汽车是缓解我国石油短缺、降低石油对外依存度的重要措施。
新能源汽车不燃烧汽油和柴油,所使用的锂电池是国际公认的环保电池。与传统汽车相比,电动车在启动时没有污染,具有极好的环保性能。就效率而言,传统汽车的能源转化效率只有17%,电动车的效率是90%,即使考虑燃煤发电的效率损失,电动车的总效率也大于30%,约为传统汽车的二倍,节能效果十分明显。有调查显示,全球大概25%的二氧化碳是来自于汽车的尾气。我国如能在新能源汽车领域率先实现突破,将会改变我国在气候变化上的被动地位,并为全球解决日益严重的能源环境问题做出贡献。
发展新能源汽车是我国汽车工业发展的必由之路。新能源汽车将催生汽车动力技术的一场革命,并必将带动汽车产业升级。据测算,新能源汽车的使用成本非常低廉。将其百公里的用电成本进行换算,电的成本仅是油的成本的25%,也就是说,使用新能源汽车仅需花四分之一的钱就可以跑到与原来相当的公里数。普通汽车,不论是手动档的,还是自动档的,都用变速箱变速,电动车变速是电机驱动,没有变速箱,而且非常强劲。此外,电动车的四轮驱动,原理简单,容易实现,且运行维护方便,不用换机油。
总之,新能源汽车代表了世界汽车产业的发展方向,是未来世界汽车产业的制高点,是世界各主要国家和汽车制造厂商的共同战略选择。从国家战略的高度来审视,大力发展新能源汽车已成为我国新一轮经济增长点的突破口和实现交通能源转型的根本途径。
我国新能源汽车发展现状
早在上个世纪90年代,我国对电动汽车的研发就已开始起步。2001年,我国启动了“863”计划电动汽车重大专项研究,涉及的电动汽车包括3类:纯电动、混合动力和燃料电池汽车。并以这3类电动汽车为“三纵”,多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池为“三横”,从而正式建立了“三纵三横”的开发布局。近十余年来,国家先后投入了20亿元人民币,组织了国内上百家产学研单位进行有计划持续的电动汽车技术攻关,经过两个五年计划的科技攻关,我国在新能源汽车领域取得了重大进步。
在混合动力车方面,我国已有100多款各类混合动力汽车产品进入汽车新产品公告,一汽奔腾生成方案、比亚迪F3、DMA插电式方案等多款混合动力轿车进入规模化示范,关键零部件配套体系进展迅速,同时具有自主知识产权的混合动力商用车的新产品取得了实质突破。一汽、东风、北汽福田、南车时代、五洲龙等混合企业的公交客车,在系统集成可靠性、节油性等方面普遍得到用户的认可。
在纯电动汽车方面,我国已有50款以上纯电动汽车进入汽车新产品公告,产品化、工程化技术取得快速进步,整车性能与国际水平相当。在小型纯电动轿车和纯电动中大型客车的性价比方面有比较优势和国际竞争力,目前搭载大容量铝离子动力电动客车实现了规模应用,小型纯电动轿车批量出口欧美,奇瑞S18、比亚迪E6、重泰SU6等车型在2010年纷纷推向私人用户购买、租赁用户和出租车领域。
在燃料电池汽车方面,继北京奥运期间示范以来,燃料电池汽车、城市客车又取得了新一轮进展,技术性能及运行可靠性明显提高,无故障间隔里程与国外同步达到3000公里,燃料经济性跻身世界先进行列。目前在上海世博会形成了200辆规模的世界上单一城市最大的燃料电池示范车队,并建立了储运、加重等示范体系。
为了进一步推动新能源汽车产业的发展,使我国由汽车生产大国变成汽车强国,2008年以来,中央领导集体高屋建瓴,多次在听取汇报、座谈会上明确指示,新能源汽车代表汽车工业的发展方向,是催生新的技术革命、带动产业升级和建立新型战略性产业的重要切入点和突破口,应加紧突破包括电动汽车在内的节能减排技术,积极推进新能源汽车取得实质性进展。
目前,以示范城市为载体,以用户购车、财政补贴为主线,节能与新能源汽车相关的科技创新、产业发展、市场准入、财税扶持等政策正在形成。各地政府也加大了投入,在北京、重庆、长春等地陆续建立了一批以整车为龙头的区域性新能源汽车产业联盟和产业基地,并进驻各地的高新技术产业发展区和经济技术开发区,享受全方位的新兴产业培育政策。同时,为配套十城千辆工程,中央政府已下拨节能与新能源汽车财政补助资金10亿元,带动地方、企业以及民间资本在电动汽车整车、电池、电机等关键零部件和基础设施等建设方面的投资已达100亿元以上。今年6月以来,十城千辆工程又新增了天津、广州等12个示范城市,目前示范城市已达25个。
成为汽车强国五大瓶颈亟需突破
目前,我国在电动汽车领域已有一定的技术积累,同时中国还是电动汽车所需要的金属铝和稀土资源比较丰富的国家,有资源优势,特别是我国汽车消费处于成长期,具有明显的需求优势,这些都是我国发展新能源汽车十分有利的条件。然而,正如科技部部长万钢所说,中国要想在未来5到10年内把新能源汽车做大做强,成为真正的汽车强国,在不断地提升创新能力的同时,还必须做好攻坚克难的准备,努力突破一些不利的因素。具体来说,我们必须尽快突破影响我国新能源汽车快速发展的四大障碍。
第一是技术瓶颈。尽管我国新能源汽车的研发取得了很大突破,技术取得了快速的发展,但其产业化发展还面临着许多挑战,国内企业对关键技术的研发力度仍然不够:混合动力整车的核心集成能力、动力系统优化和匹配技术有待于进一步提高;动力系统技术平台已被整车企业所接受,但推广工作尚需进一步磨合;基础技术研究不足致使关键部件和材料尚需进口,增加了零部件和整车的成本。因此,要想做大做强新能源汽车,拥有自主知识产权的核心技术必不可少!
第二是资金瓶颈。大力发展新能源汽车,就意味着在技术攻关、示范工程、基础设施建设都需要较大投入,尽管国家出台了一系列优惠政策,并提供了数量不菲的财政支持,但这远远不够。与传统汽车相比,目前混合动力汽车成本要增加30%—40%,纯电动汽车成本增加40%—50%,燃料电池汽车成本要增加100%以上。尽管我国新能源汽车已经在某些地区开展了商业化的示范运行,但示范范围仍然有限,未来的3—5年中,在国家主导的大规模示范工程当中,还需要国家资金的大量投入。
第三是人才瓶颈。近年来,我国新能源汽车产业的整体实力有了很大的跃升,特别是在科技人力资源方面已经形成了一支优秀的队伍,但这支队伍还远远不能满足新能源汽车产业的快速发展。此外,由于新能源汽车不同于传统的燃油汽车,故而其管理模式也与之大相径庭,从而导致新能源汽车的管理人才也十分缺乏。对于当前正处在推动新能源汽车技术进步与产业化进程的中国汽车工业而言,要在激烈的国际竞争中掌握战略主动、实现发展目标,就必须培养和吸引大批国际一流技术人才和管理人才,吸引更多高层次留学人才回来,以人才推动科技进步,推动产业发展。
第四是价格瓶颈。汽车企业对新能源汽车产业政策呼声最高的就是补贴问题,从目前的消费情况来看,新能源汽车的消费基本集中在政府采购,尽管奇瑞和比亚迪等汽车企业也推出了面向个人销售的新能源汽车,但由于面向个人购买新能源汽车的补贴政策迟迟未能出台具体细则,面向个人的新能源汽车消费还难以打开局面。之所以补贴政策至关重要,主要还在于目前的新能源汽车售价过高,对普通个人消费者而言,可能更倾向于购买油动力车。
最后要突破配套设施缺乏,售后维修力量薄弱的瓶颈。插电式混合动力汽车、纯电动汽车都需要建立充电站设备,我国目前仅有少数城市,如上海、深圳建立了几个试验性充电站。一旦新能源汽车,尤其是纯电动车大规模上市,如此少的充电基站肯定会影响消费者的购买心理。由于新能源汽车正处于发展的初级阶段,市场上很少有专业的的维修人员和维修店面。专业维修人员的缺乏会导致新能源汽车的售后服务滞后,这必然会影响新能源汽车的发展。因此,加大配套设施建设,尽快培养专业化的售后服务队伍,对我国新能源汽车的发展大有裨益。
尽管新能源汽车面临着诸多难题,但新能源汽车代表着世界汽车产业未来的发展方向。“前途是光明的,道路是曲折的”,相信随着技术进步和配套的逐步完善,我国新能源汽车将迎来发展的春天。