新能源汽车概论
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第一节 新能源汽车的发展概况

进入21世纪,能源问题已成为制约社会和经济发展的瓶颈,寻找新型能源和可替代能源成为人类社会可持续发展的必经之路。据国内外权威专家预计,在今后20~30年内,世界汽车保有量将会急剧增长。环境保护的迫切性和石油储量日见短缺的压力,迫使人们重新考虑未来汽车的动力问题。近几十年来,世界各国政府和学术界以及工业界一直致力于研究开发和推广使用电动汽车,以解决日益严重的能源紧缺和空气污染等问题。

一、国外新能源汽车技术发展及政策导向

美国、日本和欧洲等发达国家和地区对新能源汽车技术高度重视,并大力推行新能源汽车产业发展优惠政策,为技术研发、税收、补贴等方面提供支持,积极促进各自新能源汽车产业的发展。

1.美国

美国政府对新能源汽车的生产、销售以及相关基础配套设施都制定了大幅度税收减免政策。首先,通过《能源独立和安全法案》对制造新能源汽车的企业和制造新能源汽车相关零部件的企业给予了税收减免和向银行贷款的政策支持。其次,为了激励汽车企业生产代替传统燃料的新能源燃料,美国政府还对这些专门生产代用燃料的企业实行税收减免政策,根据这些企业的生产规模制定减免幅度。

对于基础设施建设,《美国国家能源政策法案》中规定凡是代用传统燃料的基础设施建设,统一实行税收优惠政策,如规模比较大的加气站可以给予最多3 000美元的减税,如果比较小型的加气站,则最多能给予1 000美元的减税。

此外,为了鼓励消费者购买新能源汽车,政府还提供高额税收减免,规定凡是购买通用汽车、福特及日系符合条件的混合动力车,还可以获得250~2 600美元的税款抵免优惠。

1991年,美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议,成立了“先进电池联合体”(USABC),共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池,并且与美国能源部签订协议在1991—1995年间投资2.26亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。20世纪90年代中期,美国政府曾制定了发展电动车的“新一代汽车伙伴(PNGV)计划”,集中研究电池驱动的纯电动汽车。但鉴于当时蓄电池技术还未能获得关键性突破,纯电动汽车一次充电后的续驶里程短,充电时间长,降低电池造价困难,在技术上也难以解决处理废旧电池二次污染、回收困难的问题,而且电池价格昂贵,故而商业化进展缓慢。美国加州经过13年在环保及环保车辆的探索实践,表示不再积极鼓励发展纯电动汽车,而转向了燃料电池。EV1、Chrysler EPIC等相继停产,通用公司也曾经宣布不再继续加大对纯电动汽车研究的投入,而只是对已经在路上使用的电动汽车进行维护。不过美国国家实验室还在继续进行纯电动汽车先进驱动系统、先进电池及其管理系统等的深入研究。2002年,美国能源部批准经费1 500万美元,用于“工业研究、开发和演示使用电池的电动汽车”的费用共担项目,包括使用效率和动力储存、供电质量等。小型、低速、特种用途的纯电动汽车得到不断发展。

2.日本

在日本,混合动力汽车已经进入普及阶段,据日本经济产业省统计,2013年,混合动力汽车的销量已经达到了100万辆,2015年,日本的混合动力汽车销量达到150万辆。日本政府在推广新能源汽车时支持力度大而且收效很大,其规划到2030年新能源汽车市场占有率达到50%~70%。

推广和普及燃料电池汽车是日本经济成长战略的组成部分,为了支持和扶持新能源汽车的发展,日本政府对购买使用新能源汽车给予补贴。对售价在380万~440万日元的电动汽车给予清洁能源汽车补贴,每辆汽车最高补贴85万日元。

20世纪70年代,日本开始开发纯电动车,许多汽车企业都陆续进行了一些产品发布与销售运行,但坚持下来进行研发和销售的只有大发和铃木两家。到了20世纪90年代之后,由于环境等问题,一些大汽车企业重新开始研发第二代纯电动车。然而由于技术与价格等方面的原因,在新能源汽车研发战略中,更多的日本汽车企业选择了混合动力汽车作为重点发展方向,坚持纯电动汽车蓄电池技术研发的重任落在三菱重工、富士重工等动力装备类企业。纯电动汽车的产品开发向小型化发展,单人和双人车型成为主力车型,车辆技术、零部件技术、充电设施技术都已相对成熟。截至2002年,日本纯电动汽车的保有量为2 696台。目前,日本电动车辆协会、汽车协会、汽车电子协会等部门已经初步建立了一些纯电动汽车共同利用系统,进行实用化试运行和试运营。

3.欧洲

欧洲将发放70亿欧元贷款支持制造商生产清洁与节能汽车,德国政府提出2020年普及100万辆电动汽车的目标。英国颁布未来五年的电动汽车计划,购买电动汽车奖励2 000~5 000英镑。相对于美国和日本,欧洲更加侧重于温室气体减排战略。满足日益严格的二氧化碳排放限制要求已经成为欧洲对新能源汽车发展的主要驱动力。欧洲的新能源汽车发展在早期主要以生物质燃料、天然气以及氢燃料为主,本世纪初曾提出到2020年23%的石油替代目标。近期,欧洲则对电动汽车给予高度关注。例如,德国2009年下半年发布电动汽车计划,高度重视纯电动汽车的发展,以纯电动汽车为重点,分别提出了2012年、2016年、2020年的产业化和市场化目标。

与美国相比,欧洲更崇尚追求完美零污染的纯电动汽车。成立于1990年的欧洲“城市电动车”协会至今在欧共体组织内已有60座城市参与,它帮助各城市进行电动汽车可行性的研究和安装必要的设备,并指导城市的电动汽车运营。其中,最为成功和著名的就是电动标致106车型,这种以镍镉电池为动力的电动汽车已经在欧洲各国,尤其是在政府部门当中拥有大量的用户。这与法国政府给予纯电动汽车高度重视和支持,出台了许多鼓励研发和生产产业化的优惠、支持、补贴和扶持政策密切相关。法国政府、法国电力公司、标致—雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司签署协议,共同承担开发和推广电动汽车,共同合资组建了电动汽车的电池公司——萨夫特(SAFT)公司承担电动汽车的高能电池的研究和开发,以及电池的租赁和维修等工作。但它终究还是没有能成功地解决一次充电后的续驶里程短的问题,因此也没有进行更大规模的扩张,而是更多地转向清洁柴油车的产业化。目前,还有一些机构在继续做纯电动汽车的研究开发,例如,体现法国政府意向的法国重要的国营企业——法国电力公司,它与达索集团签约了纯电动汽车的合作开发项目。

二、我国新能源汽车发展情况

我国有计划地开展新能源汽车的研究已经有二十余年的时间。“八五”期间,实施了国家电动汽车关键技术攻关项目。“九五”期间进行了示范运营尝试,启动了国家清洁汽车行动项目,重点开展燃油汽车清洁化,燃气汽车关键技术攻关及产业化,并确定了12个清洁汽车示范城市。“十五”期间,电动汽车开发被列入863计划,以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车三种车型为“三纵”,多能源动力总成控制系统、驱动电动机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的布局展开研发。“十一五”期间,电动汽车与清洁燃料汽车合并列入863计划,基本形成了完整的新能源汽车研发、示范布局。

1.纯电动汽车

我国研发的纯电动汽车产品包括:纯电动公交客车、纯电动轿车和纯电动市政用车,主要用于对环保有特殊要求的场合。我国纯电动汽车发展取得的进展包括:基本掌握整车动力系统匹配与集成设计、整车控制技术,样车的动力性和能耗水平与国外相当;在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小规模生产和示范运行。

2.混合动力汽车

“十五”期间,我国将混合动力汽车研发列入863计划进行技术攻关,以一汽、东风、长安和奇瑞公司等单位牵头进行研究,完成了中度、轻度和微度混合动力乘用车,以及中度混合动力客车等多种车型的样车开发,其中,混合动力客车率先进行了示范运行。“十一五”期间,我国将混合动力汽车动力系统技术平台和产品开发列为863课题的重点,国内主要汽车厂都参与了混合动力汽车技术研究。在国家课题的带动下,汽车行业对混合动力汽车产业化前景看好,也开始了混合动力汽车的研究。国内多个城市开展了以混合动力汽车为主的示范运行,在为北京奥运会服务的新能源汽车中,混合动力汽车也是最主要的车型。

3.燃料电池汽车

“十五”期间,我国将燃料电池汽车及其关键技术列入863计划进行攻关。清华大学和北京客车总厂合作承担研究燃料电池客车计划,上海汽车工业集团公司、同济大学、北京机电研究所、上海燃料电池汽车动力系统公司承担了燃料电池轿车的研发任务。燃料电池系统主要由大连化学物理研究所和上海神力公司研制。“十一五”期间,我国燃料电池汽车在整车集成技术、动力平台的成熟性、整车的可靠性方面有了新的提高,主要技术指标与国际先进水平相当。

4.国家推广节能和新能源汽车的鼓励政策

国家推广节能和新能源汽车的鼓励政策有3项。一是确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点。二是在五个试点城市开展私人购买新能源汽车补贴试点。补贴根据动力电池组能量确定,对满足支持条件的新能源汽车,按3 000元/千瓦时给予补贴。插电式混合动力乘用车每辆最高补贴5万元,纯电动乘用车每辆最高补贴6万元。补贴资金拨付给汽车生产企业,按其扣除补贴后的价格将新能源汽车销售给私人用户或租赁企业。试点期内,每家企业销售的插电式混合动力和纯电动乘用车分别达到5万辆的规模后,中央财政将适当降低补贴标准。三是对消费者购买“节能产品惠民工程”节能汽车给予一次性定额补助。

5.新能源汽车产量

中国汽车工业协会数据显示,2016年新能源汽车生产51.7万辆,销售50.7万辆,比上年同期分别增长51.7%和53%。其中,纯电动汽车产销分别完成41.7万辆和40.9万辆,比上年同期分别增长63.9%和65.1%;插电式混合动力汽车产销分别完成9.9万辆和9.8万辆,比上年同期分别增长15.7%和17.1%。新能源乘用车中,纯电动乘用车产销分别完成26.3万辆和25.7万辆,比上年同期分别增长7.31%和75.1%;插电式混合动力乘用车产销分别完成8.1万辆和7.9万辆,比上年同期分别增长29.9%和30.9%。