1、电动汽车或能实现低碳交通的“弯道超车”大力发展绿色低碳产业，加快建立以低碳排放为特征的产业体系，积极倡导绿色低碳生活方式和消费模式，是促进产业结构转型和经济发展方式转变的迫切需要。绿色发展是“十二五”规划提出的十六大要点之一，也是今年全国“两会”期间委员热议的话题。随着经济社会的发展，环境污染和能源匮乏逐步显现，新能源汽车因此被推上了热议的宝座。近日获悉国家电网公司推出了电动汽车以“换电为主、插电为辅，集中充电、统一配送” ”的新商业模式，为此中国城市低碳经济网记者专程采访了国家电网公司能源研究院博士李立理，与他就新能源汽车的现状及未来发展模式等问题做了深入探讨。记者：李博士，您好！交通现在是
2、城市环境污染的一大来源，汽车尾气也给城市环境造成了很大的危害，中国又是能源消耗大国，请您从中国能源安全与节能减排两个方面谈谈，电动汽车产业化发展对这两方面带来了哪些重要意义？李博士：首先从国家能源安全角度说，发展电动汽车是大势所趋，形势紧迫。从国家角度来说必须考虑这个战略行为，采取这样的战略举动。2010 年，我国进口原油 2.4 亿吨，对外依存度接近 54%，这样看来石油的对外依赖程度较高。其中汽车消耗的石油已经超过 1/3，我国经济发展速度一直保持比较高的增速，石油消耗增量比较大，汽车消耗的石油占石油消耗增量贡献中已经超过 50%。增加的石油，很多是用来给汽车使用的，从国家能源安全角度来说
3、，汽车发展带来的压力很大。从以后的发展趋势来看，汽车增长过快，过去 10 年汽车市场扩张速度很快，不止翻了一番。2009 年我国汽车保有量已经达到世界第 3 很快将超过日本成为世界第 2.。过去十年，汽车销量年均增长 22%，2009 年销量达到 1300 多万，成为世界第一;2010 年汽车销量 1800 多万辆，超过了美国历史最高水平(1700 多万辆)。从现在的发展趋势来看，未来 10 年、20 年汽车的发展空间依然是巨大的。我国汽车保有量是 55 辆/千人，不足世界平均水平的一半(发达国家是五六百辆每千人);“十二五”规划确定 GDP 增速为 7%，汽车未来发展速度将持续十年保持较快增
4、长，从汽车发展规律来看，专家预计增速达到 10%左右，是 GDP 的 1.5 倍。按照市场规模来看，预计每年市场总需求达到3000 万辆甚至更多，汽车保有量预计 4.5 亿辆。这些数据是国内相关汽车行业研究及信息统计预测的比较权威的结果。目前汽车保有量 8000 万辆，未来十年还有很大规模的增加。照现在的趋势发展，交通行业模式不改变的情况下，预计到 2020 年，石油对外依存度可能超过 70%。石油的对外依存度在 50%还可以通过外交和国际贸易来解决。如果达到 70%，那么要满足石油的需求，外交和国际贸易就会面临非常大的压力，可能会采取一些非常手段来满足需求。所以说我国能源安全的压力就更加大了
5、。其次从节能减排角度来说，全球范围内，汽车为主的交通运输业碳排放占到了总排放的 28%，交通行业碳排放进一步增加，国际上推行碳税比较快，在近两年我国也计划推行碳税。碳排放无论是从外交，还是国际事务处理来说，影响都是比较大的。中国是个碳排放大国，面临的能源安全和节能减排压力都比较大。电动汽车的节能减排与电源结构紧密相关，以煤电所占比例来衡量，煤电的比例越低，代表用电来源越清洁，减排的效果就越好。根据全生命周期测算，纯粹用煤发电，煤最终变成电对应的二氧化碳排放量与用汽油对应的二氧化碳排放量，用同样的行驶里程进行比较。在 2015 年和 2020 年，电源的结构会有一个比较大的优化，电动汽车比传统汽
6、油车节能减排的效益将超过30%，节能效果比较显著。所以说电动汽车的以电代油是发展的主要趋势。再就是从环境污染这个角度来看，汽车尾气是城市污染的主要来源，对于大城市更加明显。通过 2005 年汽车尾气对空气污染的数据来说明这一点：北京的 CO，HC 排放量中汽车尾气的排放超过 60%，NOX 的排放中超过 40%;上海分别超过 80%和 50%。汽车的数量每年还在按一定的比例增加，从城市污染的角度看，发展电动汽车形势已经很紧迫了。从传统的模式来看，污染物如何处理，代价有多大都是要考虑的。2010 年环保局的数据显示，全国 113 个环保重点城市有32.7%空气质量为 3 级。空气质量达到 3 级
7、已经对人类的健康造成一定的影响，这时候就建议人们不要频繁的外出和剧烈的运动。从环保的角度看，发展电动汽车也是形势所迫。从国家能源、节能减排、环境污染三个角度来看，必须改变汽车行业的发展模式，转变发展路径。所以说发展电动汽车已是大势所趋。记者：如果不改变电动汽车的发展模式，中国能源将接近匮乏，城市环境会越来越严重，看来发展电动车的确是形势所迫？李博士：发展电动汽车虽然说是形势所迫，但国家也是带有主观能动性的。国家在发展电动汽车上带有主观能动性，与实现我国汽车及相关产业的弯道超车，培育新的战略性新兴产业，推动经济结构调整出发点相关。十二五规划纲要明确：“开展插电式混合动力汽车、纯电动汽车研发及大规
8、模商业化示范工程，推进产业化应用”。从技术上来看，虽然有些技术在国际上比较薄弱，有一些差距，但是经过十一五投入以来，电机、电池、电控三大关键技术已具备一定研发能力和产业化条件。从资源条件上来看，我国锂资源储量丰富，居世界第三，是现在世界第二大锂电池生产国。在电池方面，汽车动力电池在我国虽然并不处于优势，但是有一定的资源储备和技术保障。对于我国实现自主创新，实现电动汽车与世界同步提供了一定的基础。国家在这样的产业基础上也采取了一定的措施，体现了我国发展电动汽车的主观能动性。从 2009 年以来，我国出台了一系列刺激计划：十人千辆。目前已经实现 25 个十城千辆，6 个私人补贴试点城市;工信部提出
9、征求意见稿：2015 年实现电动汽车 50 万辆的目标;2020 年 500 万辆的目标。其次，从全球市场国际竞争上来看，国外投入电动汽车十分迅速，发展紧迫性突出。美国大力建设充电站、充电桩;日本、德国、英国、以斯列、丹麦等都纷纷提出电动汽车推广计划，大力发展电动汽车。由此看来，在国内外，发展电动汽车在国际上存在共识。发展电动汽车形势非常紧迫，我国必须采取措施，牢牢抓住机遇，大力发展电动汽车，不能停留在纸上谈兵。记者：国家在发展电动汽车上带有主观能动性，对于电动汽车的发展会带来进一步的推动，“十二五”规划推动节能减排，两会委员热议电动汽车，那么是不是社会各界对于发展电动汽车都达到了共识？李博士
10、：电动汽车本身是新型事物，虽然说发展电动汽车的决心已经达成共识。但是具体到层面还未达到共识：采用什么样的技术用品，是发展电动汽车还是混合动力，哪个优先，这之间的关系如何处理;插电式混合动力和纯电动汽车哪种技术更符合中国国情，哪种技术路线更符合国家发展电动汽车的战略初衷和战略目标，还未到达光伏的共识。其次是电动汽车的供给运营模式，电动汽车必须依赖充电设施，而充电设施怎么发展怎么运营，由谁来作为主体，在各个层面也未到达共识。这些需要跨行业、多方合作，从政府和相关企业必须形成共识，为下一步合作推动电动汽车的发展奠定基础。所以说具体要实现电动汽车的商业化运作需要进一步的探讨。记者：电动汽车在发展过程中
11、还有哪些瓶颈？李博士：除了上面说的共识问题，还有两个瓶颈：其一是动力电池的性能有待进一步突破，其二是低压配电网扩容改造问题。动力电池的性能需要进一步突破。提出的主要指标是电池的能量密度，纯电动汽车的关键是密度，电池不能太大，占得体积太大的话，从整车设计和汽车本身的效率来看，密度不能太大不然很多能量都用在运输电池上了，不经济。目前国内成组以后的能量密度在 100-200wh/kg.，只有少数比较好的可以做到200,一般都在 100 左右的水平，所以说电池的能量密度是一个需要突破的瓶颈。第二个就是电池的寿命。动力电池是由很多小电池串并联起来的，单体电池的寿命在 3000 次，成组以后的寿命只能达到
12、 1000 次的水平，这样可靠性就降低了。所以说电池必须保持一致性，比如说有一个坏电池就会出现短板效应，这是一个水平问题，要求很高。使用过程中电池的温度以及散热等使用环境是否一致，也是一个技术水平问题。所以说电池的寿命不仅是电池本身性能以及一致性的问题，也是成组技术的问题，控制的环节越多，出错的概率就越大，可靠性就越小。目前电动汽车的续航里程一般在 160 公里,1000 次的寿命使电动汽车达到 16 万公里的里程。再就是电池的价格比较高，目前价格区别比较大，在 3500-5000 元/kwh 范围内。电池的价格很高，这样很难实现商业化，需要国家补贴，但是不可能持续补贴下去。还有一个是大家都比
13、较关心的问题,电池充电时间,即电池的快充能力。充电时间长给车主带来了很多不便之处,目前的技术还难以实现快速充电(10 分钟以内)的愿望。快充能力是由电池的性能来决定的，电池如果接受电流太大会影响电池的寿命。所以电动汽车的快充能力还难以实现。记者：以上是从电池的性能来阐述电动汽车在发展过程中遇到的瓶颈，这些问题是否可以在未来几年实现突破呢?李博士：能量密度有望在近几年提高,预计可能在 2015 年之前达到 200-300wh/kg，这个技术指标对于满足普通汽车还是可以接受的;国内外对电池的技术投入很大，通过技术规划，电池的成组技术不断提高，有望在未来几年提高到 1500-2000 次;国家推动力
14、度比较大，再加上我国有资源储备优势，电池的价格下降趋势明显，电池规模化上去以后，电池费用会有一个研发成本的分摊会在未来几年会减少很多。从成本下降趋势来看，有望在近几年降到 2000-2500元/kwh;电池的快充性能是由其本身的基本物理化学特性决定的，要想改变的话要从材料科学上改进，需要很多基础研究的支撑，难度比较大研究周期长，目前还难以突破。在电池的瓶颈下，从技术突破上看，电池的价格、能量密度和寿命是更多因素的综合体，可能会率先突破，都会在未来几年达到我们基本认可的商业化、产业化的发展条件，门槛值能够跳过去，快充能力要想跳过去难度就比较大。另一个瓶颈，低压配电网扩容改造问题。这涉及到供电安全
15、的问题，充电桩的功率大概是在 3-5kw,它相当于是一户居民家庭用电的总功率。在现有电池容量的情况下，假定电池技术突破了，充电桩的功率需求就会不断提高。整个配电网就需要改造，旧的小区功率一般在 4kw 左右,整个电网都需要改造，如需要增加变压器、开关等，改造需求大、压力比较大，投资也比较大，这是从局部来看。那么从宏观来看，规模化发展以后，如北京的电动汽车超过百万辆的话，当然这个时间比较长，而增加的负荷相当于北京目前最大负荷的 1/4。也就是说北京 1/4 的负荷要用来满足电动汽车的需求。那么假如要达到这个水平，就不是现在这个配电网可以满足的，需要建立许多新的线路、新的变压器来满足这个需求。现在
16、的配电网，在负荷密集区尤其到了夏天用电很紧张，负载率很高。配电线路是一个用电通道，北京土地资源很紧张，对于挖电缆来说，配电线路通道都极其的紧张，扩容改造的压力非常大。所以对于长期来说发展电动汽车，整个电还有很多问题需要解决。还有一个谐波电流污染的问题，必须统一规范，要有统一的标准，有合理的监管机构，才能保证供电的质量。以上的问题是电动汽车难以大规模发展的缘由。记者：国家电网公司推出电动汽车“换电为主，插充为辅，集中充电、统一配送”的新运营模式，如何正确理解这个新模式，这个新模式可以破解电动汽车发展的瓶颈吗？李博士：“换电为主，插充为辅，集中充电、统一配送”还不能完整的表达出国家电网公司的发展模
17、式，还有“三网”、“三化”、“三同”；网络化、智能化、标准化发展方向。“三网”是指通过充换电服务网络、智能电网、物联网、这三网技术的一个融合来实现标准化、信息化、自动化的“三化”管理；实现国家电网整个大区域范围管理下的同网、同质、同价“三同”的服务。网络化体现的是新型的电力用户，为车主提供导航；智能化是指充电管理的智能化，比如在用电低谷时进行充电，不增加负荷，比较经济。至于放电必须在电池技术取得突破后才有经济性，这是未来的一个发展方向，也是未来要实现的目标；标准化是国家电网公司提出的比较显著的特征，是指服务要达到标准化。通过这样的运营模式，电动汽车使用的便利性才能得到保证，才能满足电动汽车产业
18、化、规模化的需要，产品才能真正有市场竞争力。这个新模式对电动汽车的瓶颈有突破，电池的其他性能在未来几年能够突破，对于快充能力还难以实现。 电动汽车要具有市场竞争力，必须实现快速的电能供给。电池技术目前不能突破，从这个角度看，只能实现换电才能解决人们出行的便利性。换电在 5 分钟左右就可以实现，从而使电动汽车具有市场竞争力。换电站作为主要的公共服务载体，充电站、充电桩作为公共服务的补充，甚至用户在自己家中也可以建充电桩，以满足用户的便利性。“集中充电，统一配送”是指在有些地方包括北京、杭州，比较密集，土地资源比较紧张，这些地方不适合建太大规模的换电站，那么就可以建小型的配送站，通过物流网把电池配
19、送过去，这样的话也可以提供这种换电的服务，这是一个更灵活的机制。但是这是在不能建换电站的前提下可以考虑这个模式，因为这种配送下，物流会有压力，成本也比较高，另外电池换下来不能马上进行电能的补给，循环利用的效率会低一些。而在换电站可以马上进行换电、充电，电池可以不停的循环利用，目前是一个互相互补的结合。所以说从公共服务的角度来说，换电是一个最主要的方式，可以满足人们 3-5 分钟换电的要求。第二个是破解低压配电网扩容改造瓶颈：无论是换电站还是集中充电桩，都是把电池放一块，是集中负荷的概念，对于配电网可以集中到一个局部，不会分散到各个地方，分散的负荷就会减少，对配电网的压力就会减少很多，问题都集中
20、在局部，避免出现全局性的问题。通过网络化的管理，用户以及公共的充电桩进行统一的安装、统一的维护就能进行统一的管理，包括低谷实现充电，高峰实现放电等。易于实现高效的智能充电管理。第三这种新模式可以降低产业发展的技术风险。对于新兴产业，服务十分关键，网络化、规范统一的服务能增强消费者的信心；一旦电池技术突破，有易于统一实施过渡方案；网络化统一的服务商能够实施统一质量管控与规范服务，减少用户与电池和整车企业之间产生纠纷几率；能够实现电池的梯级利用和有效回收，电池的回收对节约社会资源来说是关键的，比如说锂资源、稀土元素等，对避免环境污染也是重要的。记者：那请谈谈这个新模式如何实现电池的回收利用？李博士
21、：这个网络化的模式对电池的回收是一个大的效益。如果没有大的运营商，大的网络的话，从电池企业到车再到人，电池的回收会是一个大的问题，因为整车企业对回收电池的积极性并不是太高，如果有一个充电服务运营商采用换电为主，就意味着是以电池租赁为主的商业模式。电池是整个一家运营商的，电网企业自己对梯级利用有很大的动力，回收利用可以获得收益。电池的梯级利用很容易形成一个完善的机制和流程，有利于实现回收。如果电池归属于用户的话，就会出现一系列的问题，用户最关心的是效益，如果无利可图或者是初期投入很大的话，对回收电池的积极性就不高了。作为统一的网络运营商电池是重要的资产，电网企业会想办法使电池发挥最大的作用，作为一个整体，从组织机制、技术力量、人力资源上能够调动，使整个电池的购置、使用、维护、梯级利用、回收就能形成很完善的流程。从国家电网的角度提出这个运营模式，再结合国家电网的主营业务来说，这个优势非常明显。（摘自中国城市低碳经济网）
