随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,汽车(包括私家车)数量大幅增加,在带来便利和经济效益的同时,也带来了环境的污染.同时,化石资源日益枯竭使人们面临能源短缺问题.道路拥堵、空气污染、能源短缺和土地稀缺等问题使私家车的快速增长饱受诟病.秉持可持续发展的能源观,人们对新能源的呼声越来越高.世界各国都针对这一问题在能源方面作出了相应的重大决策.

1 能源现状

21世纪世界经济的高度发展,资源短缺以及地缘政治博弈的日益复杂化,使能源问题受到世界各国的高度关注.为了进一步提高能效,寻求新的、洁净的替代能源,美国、欧盟、日本等发达国家和地区及中国、印度等发展中国家都在不断加强科技投入力度,力图通过能源领域的科技创新改造现有的能源结构.因此能源科技将成为各国未来研发的关键领域.另一方面,新能源与洁净能源技术的应用,既减少了对传统化石燃料的依赖,保障了国家能源安全,又有利于减少温室气体的排放,保护人类未来的生存环境,并推动新能源产业的增长,是21世纪可持续能源发展道路的最优选择^[1].我国“十二五”规划指出,要推动能源生产和利用方式变革,坚持节约优先、立足国内、多元发展、保护环境,加强国际互利合作,调整优化能源结构,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系.表 1中列举了部分国家及地区的能源状况及对策.

表 1(Table 1)

表 1 部分国家及地区的能源状况及对策[1,2 ,3] Tab.1 Countermeasures and current energy status in some countries and districts 国家/地区 能源状况 对 策 美国 世界上最大的能源生产国,也是最大的能源消费国和能源进口国;正加大对清洁能源的投资力度,以摆脱对国外能源的依赖,保障国家能源安全. “先进能源计划”“美国竞争力计划” 欧盟 能源消耗量非常大,但是能源供应高度依赖进口,对外依存度极高;优化能源结构,加强节能技术的研究,保障能源供应安全,提高欧洲工业的竞争力. “能源效率行动计划”“生物质能行动计划”第七框架计划能源技术研究 日本 自然资源极度匮乏,为了确保其经济发展水平与地位,不仅积极研究提高能源使用效率的相关技术,也针对替代能源投入资金以进行研究与开发,并积极经营能源外交战略. “节能领跑者计划”“下一代交通能源计划”“新能源创新计划”“核能国家计划” 中国 世界上的能源消费大国,57%的石油依赖进口,即将突破60%的安全线;能源资源总量比较丰富,但人均能源资源拥有量较低; 能源资源分布不均衡,开发难度较大. “中国的能源政策(2012)”“可再生能源中长期发展规划 ”全面推进能源节约,加强国际能源合作,深化能源改革

表 1 部分国家及地区的能源状况及对策[1,2 ,3] Tab.1 Countermeasures and current energy status in some countries and districts

能源技术已成为制约世界各国经济发展的重要因素,发展经济、可靠的新能源技术,改进能效技术,替代能源的开发利用等也随之成为世界各国能源发展战略的重要组成部分.

2 汽车尾气污染及治理

车辆运行时产生含有一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、醛等有毒有害废气,成分非常复杂^[4].研究表明,大约有100多种.历史上被称为“世界八大公害”和“20世纪十大环境公害”之一的洛杉矶光化学烟雾事件^[5],使人们深刻认识到了汽车尾气的危害性.2013年初开始,中国大部分地区出现的雾霾,同样是由空气污染所引起,而汽车尾气则是主要的污染物.

随着机动车的普及,2011年机动车由1.18亿辆增加到1.9亿辆,平均增长速度达到10%^[6].因此,控制汽车尾气的排放是治理城市污染的重要手段.我国对汽车尾气污染防治政策的研究,始于上世纪80年代.国内有学者开展过一些有益的探索,多是从环境工程、汽车设计技术方面进行研究,例如改进燃料品质,增加排气净化装置,推行代用燃料,优先发展公共交通等^[7,8,9].同时,中国正在积极采取有效措施,严格实施机动车排放标准,加强环保一致性检查,确保新生产机动车稳定达标;严格实施在用机动车环保年检制度;严格禁止制造、销售和进口超过排放标准的机动车;鼓励生产和使用低污染的清洁燃料机动车,鼓励生产混合动力汽车,支持发展轨道交通和电动公交车.

3 我国新能源汽车的政策法规和发展现状

按照我国相关政策,2015年和2020年乘用车产品每100 km平均燃油消耗量分别降至6.9 L和5.0 L.在这种情况下,发展节能和新能源汽车,显得尤为迫切和重要.根据《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》的规定:新能源汽车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,采用新型车载动力装置),综合车辆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.新能源汽车主要类型及优缺点如表 2所示.

表 2(Table 2)

表 2 新能源汽车的主要类型及优缺点[10,11,12] Tab.2 Classification,advantages and disadvantages of new energy vehicles 类 型 定 义 优 点 缺 点 纯电动汽车 采用动力电池储存能量,由电力驱动的汽车. 技术相对简单、成熟,只要有电力供应的地方都能够充电,实现了零排放,是目前最适合城市使用的产品. 目前蓄电池单位重量储存的能量太少;电动车价格较贵,使用成本主要取决于电池寿命及当地油、电价格; 存在电池安全问题. 混合动力电动汽车 采用传统燃料,同时配以电动机/发动机改善低速动力输出和燃油消耗的汽车. 降低燃油消耗,并可回收能量;在繁华市区,关停内燃机,实现零排放;解决了纯电动汽车的耗能大的空调、除霜等难题;可利用现有的加油站,且可使电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本. 长距离高速行驶基本不能省油;电池容量和寿命未彻底解决,单车成本高. 燃料电池汽车 以氢气、甲烷等燃料在特殊催化剂作用下,通过化学反应产生电流,依靠电动机驱动的汽车. 零排放或近似零排放,减少了机油泄漏带来的污染,降低了温室气体的排放,提高了燃油经济性和发动机燃烧效率,运行平稳、无噪声. 整车成本高,基础设施建设跟不上,且当前燃料电池的使用寿命短. 氢发动机汽车 通过在气缸内燃烧氢气,产生动力做功. 真正实现零排放的交通工具,具有无污染、零排放、储量丰富等优势,最理想的传统汽车替代方案. 氢燃料电池成本过高,燃料的存储和运输困难,氢气的提取需要消耗大量能源,除非使用核电提取,否则无法从根本上降低二氧化碳排放. 其它新能源汽车 (如二甲醚汽车) 采用传统能源之外的新兴能源作为动力或采用其它节能减排装置的汽车. 是柴油发动机燃料的理想替代品,效率高、污染低. 生产成本略高,对设备的腐蚀性较强,无法大规模推广.

表 2 新能源汽车的主要类型及优缺点[10,11,12] Tab.2 Classification,advantages and disadvantages of new energy vehicles

从商业模式上看,最容易推广新能源和混合动力技术的是大中型客车,是产业化首选.混合动力无基础设施要求(不需要充换电站),未来增量达到20%没问题^[13].纯电动对基础设施要求高,性价比低,只能停留在目前的示范模式.续航里程和电池安全性同样是困扰电动车进入市场的两大绊脚石,这也是国家新能源政策和路线迟迟不能确定的重要原因.为扩大汽车消费,加快汽车产业结构调整,推动节能与新能源汽车产业化,国家相继出台了各项鼓励政策.我国早在“八五”期间就启动了电动汽车的研究和开发工作;在“九五”期间启动了“空气净化工程”;“十五”期间科技部提出了我国发展新能源汽车的实施方案,主要政策如表 3所示.

据中国汽车工业协会不完全统计,2012年中国生产新能源汽车12 552辆,其中纯电动汽车11 241辆、插电式混合动力1 311辆;销售新能源汽车12 791辆,其中纯电动汽车11 375辆、插电式混合动力1 416辆.按照可比口径比较,2012年纯电动汽车产销量分别比上一年增长98.8%和103.9%^[17]. 我国的新能源汽车,过去主要以公交车为主,但近年来私人对于新能源汽车的购买量逐渐增多,这将刺激新能源汽车产业进入一个快车道.随着在私人用车领域的推广力度加大,我国新能源汽车产销量将有大的变化.据中国汽车工业协会不完全统计,2013年第一季度我国生产新能源汽车2 991辆,其中,纯电动汽车2 691辆,插电式混合动力300辆;销售新能源汽车3 175辆,产销比去年同期有较快增长.这是个很好的势头,预计2013年新能源汽车销量将达到1.5万辆^[18].

表 3(Table 3)

表 3 我国为推动新能源汽车发展所采取的政策[14,15,16,17] Tab.3 Policies adopted by China to promote the development of new energy vehicles 年 度 政 策 内 容 2004 汽车产业发展政策 积极开展电动汽车、车用动力电池等新型动力的研究和产业化,重点发展混合动力汽车技术和轿车柴油发动机技术. 2006 国家863节能与新能源汽车重大项目 涵盖了节能与新能源汽车整车技术、车用动力蓄电池、驱动电机、燃料电池发动机等关键零部件技术研究方面,以及技术标准和试验测试技术研究应用方面,这一构成将有利于对项目整体技术方向的把握并促进项目实现产学研结合.预期2015年电动与插电式50万辆,混合动力100万辆.2020年混合动力300万辆,电动与插电式500万辆. 2009 “十城千辆”电动汽车示范工程 每年发展10座城市,每个城市推广包括混合动力汽车和纯电动汽车的1 000辆新能源汽车.政府给予相应的财政补贴,超级电容客车补贴50万元. 汽车产业调整和振兴规划 首次提出发展新能源汽车战略,投入100亿元专项资金用于支持新能源汽车的发展,要求电动汽车产销形成规模,改造现有生产能力,形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能,新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右. 节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录 至今出台48批,包含“节油率/节气率”、“最大电功率比”等. 国家电动汽车补贴政策也明确要求享受补贴的车型必须为《推荐车型目录》中的车型. 2010 关于扩大公共服务领域节能与新能源汽车示范推广有关工作的通知 对试点城市公共服务领域购买新能源汽车给予一次性定额补助,并要求地方财政重点对相关配套设施及维护保养给予补助. 私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法 补助标准根据动力电池组能量确定:对满足支持条件下的新能源汽车,按照3 000元·(kW·h)-1对企业给予补助.按照这一标准,插电式混动乘用车最高补助每辆5万元,纯电动乘用车最高补助每辆6万元. 延续至2015年,并将扩大试点城市范围. 2011 关于加强节能与新能源汽车示范推广安全管理工作的函 旨在加强交通等重点领域安全生产,切实保障节能与新能源汽车示范运行安全. 关于进一步做好节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知 在全国13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作,以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车,对推广使用单位购买节能与新能源汽车给予补助.其中,中央财政重点对购置节能与新能源汽车给予补助,地方财政重点对相关配套设施建设及维护保养给予补助. 2012 节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年) 加快培育和发展节能与新能源汽车产业,对于缓解能源和环境压力,推动汽车产业转型升级,培育新的经济增长点,具有重要意义.为加快培育发展新能源汽车,新能源汽车项目每年将获10~20亿元资金支持.

表 3 我国为推动新能源汽车发展所采取的政策[14,15,16,17] Tab.3 Policies adopted by China to promote the development of new energy vehicles

上述成果的取得与国家的大力支持和政策扶持息息相关.同时,各级地方政府也出台各种促进发展的意见,确定技术发展方向,支持产业联盟建设,建设产业基地,落实政府采购计划等措施,推进新能源汽车发展^[15,19].

4 世界各国对新能源汽车的态度

从新能源汽车的定义、范畴看,多数国家都将未来新能源汽车发展方向锁定为电动车,而把混合动力汽车当作一种过渡产品.譬如,德国、英国和韩国等国家所设定的新能源汽车产销规划中,仅包括电动车一类产品.而美国在其定义的新能源汽车范畴中也强调了只有插电式的混合动力汽车才计入新能源汽车统计中.中国2020年新能源汽车产销规划也只包括纯电动与插电式混合动力汽车.为了推广新能源汽车,各主要新能源汽车产销国纷纷推出各类政策,表 4给出了各国新能源汽车产销目标及推广政策.

表 4(Table 4)

表 4 各国新能源汽车产销目标及推广政策[20,21,21] Tab.4 The production & sales targets and policies on promotion of the new energy vehicles in countries worldwide 国 家 规划年限 产销目标 类 型 推广政策 美国 2015年 100万辆 插电式混合动力汽车 增程型电动车 纯电动车 实施了总价值47亿美元的新能源补贴政策,其中37亿美 元用于新能源汽车的免税补贴,其余10亿美元则用于奖 励新能源汽车的基础设施研究. 中国 2015年 50万辆 插电式混合动力汽车 纯电动汽车 政府加大对新能源汽车的补贴. 2020年 500万辆 日本 2020年 200万辆 电动车 混合动力汽车 日本新能源汽车以“新一代汽车战略”为主线,以税收优 惠、购车补贴、贷款支持等财税政策为支撑,大力推动电 动汽车发展,并免费为电动汽车充电. 2030年 年销量70% 不详 德国 2020年 100万辆 电动车 2015年底前购买的纯电动汽车免交车辆税,且期限从 5年延至10年.首都柏林免费提供土地用于在市区繁华 地段建立至少550个汽车充电站,并对各大汽车生产商提供的1 000辆电动车进行全面测试. 2030年 500万辆 电动车 英国 2015年 24万辆 电动车 对于新能源汽车购买者给予补贴,单车补贴额度大约 为车辆推荐售价的25%,但不超过每辆车5 000英镑,并启动充电站补助项目. 法国 2020年前 200万辆 清洁能源汽车 给予每辆电动汽车1.5万法郎的补贴,其中1万法郎给 汽车制造商,5 000法郎(含税)给购买电动汽车的私人或企业. 韩国 2015年 120万辆 电动车 消费者在购买混合动力汽车时,享受个人消费税、登记税、取得税、教育税等方面的减税优惠. 2020年 小型电动车 普及率10% 电动车

表 4 各国新能源汽车产销目标及推广政策[20,21,21] Tab.4 The production & sales targets and policies on promotion of the new energy vehicles in countries worldwide

除了表 4中所述,美国、欧洲及日本等国家和地区都将新能源汽车作为战略制高点考虑,并加大基础研究资助,以此促进新能源汽车的发展.

目前新能源汽车仍然面临许多问题.美国菲斯科电动车目前濒临破产,2013年6月美国电动车制造商Miles Electric Vehicles申请破产保护.此消息突显了电动车为取得广泛的市场认可仍面临着较大难度.然而美国特斯拉汽车(Tesla motor)发展形势一片大好,2013年第一季度实现首次盈利,之后又提前偿还了美国能源部的贷款^[22].特斯拉对新能源汽车抱有非常乐观的态度,而且对于超级电容汽车青睐有加.超级电容客车价格比普通公交车高一些,但随着应用范围的逐步扩大,生产成本的日益减少,超级电容客车在进入大规模产业化生产阶段后,价格肯定会大幅下降.我国在超级电容公交车的应用方面领先一步.2011年,杭州市公交总公司引入两辆以超级电容为动力的电动公交车.北京“前门一号”和“前门二号”两辆奥运景观车的动力系统也安装了超级电容器.上海世博会期间的观光车同样安装了超级电容器.至今已有多个城市在运行超级电容混合动力客车.

从汽车产业政策的层面上看,各国已经认识到新能源汽车的发展是不可能跨越混合动力阶段的.混合动力和新能源并不存在冲突,混合动力汽车以及以纯电动车为代表的新能源汽车是未来汽车发展的两条平行路线.其中,新能源汽车是未来汽车产业发展的必然趋势.但是在新能源汽车发展的漫长过程中,混合动力也是燃油车继续发展的方向,尤其是深度混合动力的比重会不断提高.

5 结 论

新能源汽车是低碳的必然选择,也是汽车产业的发展趋势.新能源汽车产业化发展的直接推动力就是国家制定的战略及相关扶持政策.美国、欧洲以及日本等发达国家和地区对新能源汽车的发展高度重视,通过财政支持、税收优惠等手段支持新能源汽车的开发和发展,并取得了成就.但是,实际的推广应用仍然存在非常多的问题.所以,新能源汽车的推广工作需要全社会的共同努力,需要向消费者普及节能与新能源汽车知识,并引导消费者.