张国宝：能源与汽车产业发展
2013-09-11 10:35:50 来源: 中国汽车工业信息网
我60年代大学毕业后就在汽车行业的企业工作，70年代曾在机械工业部汽车局工作过一段时间，80年代到计委工作，先在机电司参与了改革开放初期汽车工业的技术引进和合资工作，90年代走上领导岗位后又分管过汽车工业，后来又分管能源工作，所以说工作中我曾和汽车、能源结下了不解之缘。我想借今天论坛的机会，从能源角度，跟大家交流一下对我国新能源汽车产业发展的一些看法与认识。
一、化石能源的使用催生了汽车产业，车用能源的革命关系到汽车产业的生存和发展
我国能源供需状况及特点：
（一）我国石油资源相对短缺，但消费增长较快，对外依存度高，是能源安全的突出问题
我国水能和煤炭较为丰富，蕴藏量分别居世界第1和第3位，而优质化石能源相对不足，石油和天然气资源的探明剩余可采储量目前仅列世界第13和第17位。我国人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平，煤炭、石油和天然气的人均占有量仅为世界平均水平的67%、5.4%和7.5%。
我国能源消费以煤炭为主。世界主要发达国家的能源消费以石油为主，其占能源消费总量的比例一般在30%～40%左右，其中煤炭消费占能源消费总量的10%～20%左右。在我国一次能源消费中，煤炭所占比重接近70%，天然气消费量仅占5.4%左右，远远低于世界平均水平。2011年我国能源对外依存度超过13%，其中石油对外依存度由本世纪初的32%上升到58%。不仅石油、天然气、铀资源为净进口，从2009年起煤炭也由净出口变成为净进口。
（二）我国汽车燃料消耗情况
我国能源消费持续增长，消费总量跃居世界第一，约占世界总消费量的20%，10年来我国累计消费增量占世界总增量的53%，年均增速为世界的3倍。特别是石油的消费从1993年成为石油净进口国后进口量逐年增加，2012年净进口达到2.7亿吨，今年将达约3亿吨，石油对外依存度达60%，这其中与汽车的快速增长有一定关系。
自改革开放以来，我国汽车产业迅速发展，尽管有人对在中国是否应鼓励汽车进入家庭曾有过异议，但汽车还是逐步普及，已成为重要的个人交通工具，以其便捷舒适吸引着人们，改变着人们的生活。但同时由于汽车使用的能源主要是石油资源，汽车保有量增加带来的石油消费量不断增加。至2012年底，我国不包括农用车在内的汽车保有量已达1.1亿辆，消耗汽、柴油1.6亿吨，平均每辆车每年油耗1.45吨。2012年我国汽车产量1928万辆，今年产量预计突破2000万辆，仅此一项一年新增汽柴油消耗就达2900万吨，需新增原油3500万吨左右，对我国的原油供应造成很大压力。如果说化石燃料的应用催生了汽车产业，那么车用能源的革命关系到汽车产业的生存和发展。为解决车用能源问题，全世界都在研发新能源汽车，倡导与鼓励发展新型动力系统及替代燃料汽车，并辅助以多种相关政策和措施，降低对石油资源的消耗乃至最终替代石油。一方面是“节流”，就是积极鼓励并大力推广节油技术和产品，另一方面是研发新能源汽车，以降低石油资源的消耗量。
（三）汽车尾气排放已成为大气的主要污染源之一
在世人瞩目的雾霾中，汽车尾气和燃煤是两个最主要的污染源。因此可以说今后汽车工业的发展面临能源供应和环保的双重压力。
二、汽车能源革命的努力方向
汽车行业在汽车产品方面所做的努力主要有以下三个方面：
一是推动传统燃油汽车节能技术进步与应用，有效降低单车燃料消耗量。
目前我国汽车单车油耗水平比欧洲、日本高20%，我国传统汽车节能潜力较大。首先我们应优化汽车产品结构，重点发展节能的小排量汽车，提高小型车市场份额；其次加大汽车节能技术研发投入力度，加强高效动力总成、车身轻量化等节能技术研发及应用，进一步降低油耗和减少排放；三是发展清洁柴油乘用车技术，降低单车油耗水平；四是加快非插电式混合动力技术研发及产业化，尽快推进混合动力公交车普及。到2015年，国内大型汽车企业集团和骨干企业汽车关键技术争取达到国际水平，为节能减排做出应有的贡献。
二是加快培育和发展以纯电驱动为战略导向的新能源汽车。
新能源汽车的全生命周期节能效果十分明显。传统汽车的能源转化效率只有17%，考虑燃煤发电的效率损失后，纯电动汽车总效率大于30%，约为传统汽车的两倍，并可视为无尾气排放，具有节能环保、使用成本低等优点，可以大幅度减少石油消耗，甚至不使用石油。发展新能源汽车能够降低对石油资源的对外依存度，对我国能源安全有现实意义。并且近10年来油价持续上涨，2003年，WTI和布伦特原油全年平均期货价格分别为每桶31美元和28.5美元，截至9月3日，WTI和布伦特原油期货价格分别为每桶108.5美元和115.7美元，分别上涨了约250%和306%。这对消费者构成巨大压力，今后价格走势的总趋势还会上涨，发展新能源汽车从使用经济性考虑也有着现实意义，电动汽车的运行成本要低于燃油汽车，今后这一趋势可能更加明显。电动汽车使用煤炭、水电、核电和其他可再生能源生产的电力，也能够促进智能电网的建设，我国能源消费结构向“以电代油”的转变有重大意义，有助于国家能源结构调整。简而言之，发展新能源汽车对实现能源产业与汽车产业协调发展意义深远，不仅能解决石化资源短缺问题，提高能源利用效率，而且能显著降低污染物排放和温室气体排放。我们应加快培育和发展新能源汽车。但是纯电动汽车受电池技术的制约，现在还远未普及，人们还在探索其他的汽车能源的解决途径。
三是发展替代燃料汽车。
天然气是优质高效的清洁能源，二氧化碳和氮氧化物的排放明显优于汽柴油燃料；而乙醇（非粮）、生物柴油等燃料可以替代部分汽柴油，是重要的车用替代燃料。因此在发展纯电动汽车的过渡期内应因地制宜地发展替代燃料汽车，天然气现在比汽柴油有经济优势和环保优势，鼓励天然气（包括压缩天然气）、生物燃料替代燃料汽车的发展，促进车用能源多元化也是当前一条现实的路子。
如果技术能得以突破，发展以纯电动汽车为代表的新能源汽车是缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境的根本举措。<
三、美国电动汽车研发的最新动向
在科技部等部门的支持下，我国从“八五”期间就开始重视电动汽车的研发，在多项政策的引导与促进下，我国新能源汽车产业发展取得了一些成绩。但由于我国汽车工业整体创新能力弱、基础研发和产业化能力尚显不足，我国新能源汽车仍存在规模化销售的成熟车型少、生产成本高、充电不便等突出问题，新能源汽车仍然难以得到普通消费者的青睐，步入寻常百姓家仍然任重而道远。
而在大洋彼岸的美国，最近Tesla公司的Model S型纯电动车风头正劲，2013年一季度实现盈利，并成为同期北美电动汽车销量冠军，最近有消息说已打入香港市场，获得300辆订单，股票价格也一路飙升（最高时达每股118美元）。今年6月13日，我利用途径旧金山转机的机会参观了Tesla电动汽车工厂，并会见了它的经营者马斯克。
1. Tesla的“三步走”发展战略
在发展战略上，Tesla提出“三步走”战略，即先生产面向小众的高端产品，再以中端中等价位使更多顾客可以接受，最后生产大众化的产品。2008年推出的纯电动跑车Roadster，定位高端，价格极贵，但其凭借着0-100km/h加速时间仅需3.7秒的优越性能成为全世界汽车行业的热点。2012年推出的Model S定位中端，售价较Roadster明显降低，销量也成倍提高。他们的目标是实现电池技术突破并大幅度降低成本后，第三代产品售价降至30000美金的平民价格。明年将推出SUV电动汽车。“三步走”战略是Tesla在电动汽车性价比不具备与传统汽车竞争能力时采取的策略，在美国的创新土壤中，很多具有强烈环保意识和追求高科技的潮流人士对车辆价格不敏感，因此豪华、智能和高性能的特点使得Tesla作为第三辆或第四辆车进入很多美国富人家庭。我去的时候他们告诉今年上半年销量4000辆，已经扭亏为盈。
2. 创新产品设计与开发
2012年6月22日上市的Model S是一款跑车型高端纯电动汽车，外观圆润流畅，内部配置高端。车轴距长达2959mm、全长4978mm、宽1963mm，空间表现非常出色，相当于宝马五系的水平。顶配车型搭载85kwh的镍钴铝锂电池，电动机最大功率310kw，最大扭矩600Nm，最高车速208km/h，续驶里程达482公里，0-100km/h的加速时间4.4秒（Tesla自己的人说仅需3.9秒）。该车型被评为2013年度汽车第一大奖（参评对象包括燃油汽车）。我问到了关于电池的一些问题，镍钴铝锂电池专利发明是日本松下，日本丰田也有一款电动汽车采用这种电池，一辆车的电池总重也有600公斤，谈不上比其他电池有突破性的优势。他们介绍Tesla的技术在电力控制系统上有自己的独特技术。这样一款车应该承认是在追求性能卓越的设计理念指导下，融进了多种先进的技术。
Tesla的主要创业人马斯克是电子支付软件PayPal的专利人，除了Tesla的电动汽车业务，他还经营火箭发射和太阳能发电业务，最近提出管道快运系统，是个创新奇才。
Model S没有复杂的中央控制台按钮，中控操作均通过一块17寸的超大触摸屏来完成，汽车卫星导航、3G无线通讯等一应俱全。Model Sd动力电池系统集成了7000多节松下18650型号的镍钴铝锂电池单体来提供85kWh的电量，以支持2.1吨重的Model S行驶482公里。为解决数千个电池单体的集成难题，Tesla对这些电池采用了分层管理的设计，每69个电池单元并连成一个电池组，由9个电池组又串联成一个电池块，最后再串联成整块电池板。每个电池单元、电池组和电池方块都有保险丝，每个层级都会有电流，电压和温度的监控，一旦电流过大立刻熔断。先进的电池管理系统是保证如此复杂的电池板正常运作的关键，这也是Tesla最重要的商业机密。
为了让有限的电池容量带来更长的续驶里程，Model S采用了高度集成的底盘和全铝合金车身。Model S电池板重约600kg，提供了85kWh的电量（国内电池包一般为10kWh/100kg）。Model S的设计团队将电池、电机、控制系统几乎都集成在了车架上。车架成为了电池外壳的一部分，车体强度也得到增加，在增加安全性的同时，也降低了电池包本身的重量。
3. 体验式营销与电子商务销售模式
与传统车的经销商网络不同，Tesla采用苹果式的体验店销售模式，这些体验店由Tesla直接管理，与经销商无关，在Tesla的体验店内，顾客只要缴纳5000美元订金，Tesla就会将汽车送货上门。Tesla在销售模式上是首个依托互联网销售的品牌，这些举措都将对传统的汽车营销模式造成冲击。
Tesla公司计划在2013年，在全球开设25家体验店，其中有一家已落户北京芳草地购物中心，目前处于建店和筹备阶段。
4. 充电网络建设与服务
充电问题是电动车进入商业化的又一个重要问题，Tesla提供多种充电方案。其中包括家庭充电，充电速度由充电电压决定，Model S支持240伏和110伏两个电压充电。Tesla还为Model S开发了比单枪充电快一倍的双枪充电技术，充电1小时可行驶99公里。为满足用户长途出行时的充电困扰，Tesla推出了超级充电站（Supercharger）计划。Tesla在它的超级充电站为车主提供了两种可选方案，第一种是免费充电，第二种是有偿更换电池。更换电池的方案过去我们也考虑过，甚至可以考虑电池从整车价格中剔除出去，由专门的电池供应商以租赁方式经营。Tesla承诺，超级充电站针对Tesla的电动汽车用户提供终身免费的充电服务。Tesla的超级充电站能在半小时内为Model S补充足够行驶240公里所需的电量。Tesla计划在2015年前建成100座超级充电站覆盖全美，使用户能够驾驶Tesla电动汽车周游全美。如果充电基础设施实现了全覆盖，犹如无线通讯的基站实现全覆盖一样重要，消费者才能放心地使用。
5. Tesla从加利福尼亚州的零排放额度交易中获益匪浅。
加州规定，所有的在该州销售的大车企都要满足一定比例的零排放车额度，用分数计算。不达标的车企或者选择交纳罚款，或者从其它车企购买分数，否则就会被逐出加州市场。Tesla每售出一辆电动汽车就能获得零排放车额度，并且作为销量小的车企，自身无需满足额度要求，因此成为零排放车额度的卖家。一季度，Tesla在加州出售零排放车额度，收入约6800万美元。
四、加快我国纯电动汽车产业化发展的建议
结合美国电动汽车研发的经验，我国可采取以下一些措施来加快新能源汽车发展：
1. 探索符合我国国情的新能源汽车发展模式
这几年，我国众多车企进军新能源汽车领域，但尚没有革命性的技术和有市场冲击力的车型出现。原因是多方面的。新能源汽车尽管也被赋予了交通工具的属性，但它与传统汽车有着很大的区别。需要站在新的视角上来思考和观察新能源汽车的发展。Tesla从高端车型切入市场，这在传统能源汽车领域略显冒险，但这样做降低了动力电池在整车成本中的比重，使高昂的新增成本在良好的产品性能面前变得能为一部分消费者坦然接受，而购买其产品的精英人群也起到了很好的社会宣传效应。我们应借鉴国际经验，积极探索，争取早日探索出符合我国国情的新能源汽车发展模式，包括研发合适的产品、确定目标客户以及采取新的市场推广模式等。
2. 汽车行业应集中优势资源，联合行业内外的技术力量攻克技术瓶颈，提供优质的电动汽车产品
以企业为依托，组建动力电池、电机、电控等核心技术创新联盟，集中行业内的优势资源，联合攻克技术瓶颈，提升我国新能源汽车的技术水平和整车性能，生产出高性能的整车产品，为新能源汽车商业化打好产品基础。
3. 创新商业运营模式，推动上下游产业链联动发展
新能源汽车商业模式创新与产品创新、服务创新同等重要，并与技术创新相互融合，互为促进。与传统汽车相比，新能源汽车在结构、工作原理、使用方式上都发生了较大变化。因此，推广新能源汽车不能照搬传统整车的商业模式，在电池技术难以在短期内取得突破性进展的情况下，必须重视商业模式创新。要从新能源汽车产品特点出发，通过商业模式创新，缓解由于续驶里程短、购置成本高、充电时间长等因素导致的使用不便，提高新能源汽车产品的竞争力，扩大新能源汽车市场规模，推动包括基础设施、零部件、整车以及相关服务等环节在内的新能源汽车上下游产业链联动发展。
4. 汽车行业要与能源行业加强合作，推动智能电网与充电网络建设，为纯电动汽车的普及提供完善的使用环境
完善的充换电设施是发展新能源汽车产业的重要保障。作为新能源汽车使用的先决条件，充换电设施的建设一定要先于并且快于新能源汽车的推广速度，才能更好的为新能源汽车产业服务。
要推动智能电网与充电网络建设，鼓励新能源汽车与智能电网相结合，探索新的普及形态。与传统能源汽车相比，新能源汽车在与智能电网、智能交通、智能城市发展的融合互动方面，具有明显的技术优势。因此，应将新能源汽车的发展与智能电网、智能交通、智能住宅紧密结合，提高新能源汽车和基础设施的信息化、自动化、智能化程度，探索形成新的新能源汽车普及形态，以加速实现新能源汽车的商业化。
五、不要放松对燃料电池汽车的研发。
有消息称，日本的车企认为纯电动汽车短期内无法实现突破电池技术等的制约，转而加快氢燃料电池动力汽车的产业化，这一动向也值得我们关注。现在各种新能源汽车流派尚处于萌芽状态，谁将最终赢得市场还有很多不确定性。燃料电池动力汽车可使用液态氢或其他石油替代燃料，正在逐渐走向成熟，我们也不能放弃这一选择。