浅谈如何破解电动汽车发展这一世界难题

浅谈如何破解电动汽车发展这一世界难题去年9月8日，国务院常务会议审议并原则通过了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。其中新能源汽车产业被列入战略新兴产业范畴，在新能源汽车中，电动汽车又是重中之重，如果其得到长足发展必将对我国经济、社会的全面进步产生十分重要的影响。笔者经过多次实验、分析与总结，认为在目前技术条件下，不需国家资金补贴，生产、销售能与传统汽车进行市场竞争的电动汽车已经初步具备条件。本文对目前电动汽车发展遇到困境的原因做了相应的分析，并提出了一些解决问题的方法。对国家如何引导电动汽车跨越式发展提出了自己的建议，仅供新能源汽车政策决策者和企业相关人员及欲购买电动汽车的消费者参考。文章的不足之处欢迎大家批评指正。一、电动汽车现状自去年5月份国家发布《私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法》以来，国内随即掀起了一股新能源汽车热，在汽车展会上几乎所有汽车生产厂家都展出了新能源汽车，并且均以电动汽车(严格讲应该叫电动乘用车但人们已经习惯了称电动汽车)为主，也有少量的插电式混合动力汽车展出。但是经过一年多的实践，并没有激发出民众的购买欲望，五个试点城市销量少之又少，杭州电动出租车和上海电动客车的自燃更是雪上加霜。温总理在“求是”杂志上发文对新能源汽车的技术路线和最终产品的确定上也提出了质疑，不少专家也纷纷发表言论说电动汽车要长足发展至少还需5到10年时间，电动汽车发展“遇冷”已成为不争的事实，再也很难见到有人提“弯道超车”，电动汽车的出路在何方又成了百姓和媒体关注的焦点。在传统汽车可以说是尽善尽美的今天，要想使广大民众接受新能源汽车实属不易，其替代品必须在价格、性能、使用便捷性、使用安全性、使用成本和使用寿命都能让消费者满意的条件下才有可能真正走向市场。二、什么样的电动汽车能满足广大民众的需求笔者参考有关部门调查报道，再经过多方调研、分析、总结认为，在目前使用锂电池为车载储能装置的技术条件下，电动汽车至少应该满足以下条件才能有大部分民众考虑购买：1、电动汽车与同级别传统汽车相比其售价相差不大，整车售价在15万元以下。2、对于消费者来讲续航能力越长则越容易接受，但是续航能力的多少与电动汽车造价与使用成本密切相关，综合考虑可以将实际城市综合工况下续航能力分为三个档次，分别是100公里、200公里和300公里。家用、公用与出租不同的消费者可以根据自己需求选择。3、电动汽车的最高时速能达到100公里/小时以上，爬坡能力、加速性能及安全性至少能达到与传统汽车相同的最低要求。4、厂商承诺电动汽车的电池组、电机和控制器保修使用寿命按续航能力分别如下：续航能力分别为100、200、300公里的电动汽车其保修使用寿命分别为10、20、40万公里(或5年以先到为主)。出保修期后消费者更换电池的费用加上使用电费总费用要比同级别传统汽车总使用费用低至少2万元以上。5、充电基础设施基本完善，以保证电动汽车电池电能快耗尽时能及时补充电能而不至于因缺电抛锚。下面就以上条件逐一做粗浅的分析。(1)关于电动汽车售价电动汽车与传统汽车相比最大的优势是平时使用费用低，传统汽车的平时维护保养费用基本上就够电动汽车的充电费用了，所以电动汽车耗电费用与传统汽车加油费用相比几乎可以忽略不计，为此最想购买电动汽车的人群主要是那些中低收入者。而这部分人群对于汽车的售价相当敏感，既便宜，使用费用又低的汽车是他们购车的首选，家中有充电条件的部分购车者在电动汽车的售价与同级别传统汽车售价接近时就会出手购买。一般来说，这部分购车群体所选传统汽车车型均为中、中低和低档车型，价格一般都在15万元以下，所以他们期望电动汽车的售价也应在15万元以下，且使用性能与同级别传统汽车差异不大。现在上市的新能源汽车的售价大多都高出同级别传统汽车一倍以上，作为消费者，首先考虑初始购买价格太高，一次性投入太大，然后要计算与同级别传统汽车相比多久才能收回购车时多花出去的费用。因此，对目前已上市但价格高高在上的新能源汽车只能是望而却步。与上了工信部推荐目录国家重金补贴并大力推广的新能源汽车销路惨淡形成鲜明对比的是在山东省售价3万左右的低速电动汽车却实现了产销两旺，据统计上半年实现产量3.4万辆全年有望达到7万辆。这些被冠以“山寨版”的低速电动汽车非但得不到国家任何补贴还无法取得“准生证”，购买者也不能取得合法的牌照，这些电动汽车不仅速度低、而且电池的使用寿命一般不超过两年和5万公里，但是仍有如此强大的生命力，这种冰火两重天的情况充分说明一个问题即电动汽车不是没有市场，只要价格符合消费者的心理购买价位就能很快打开市场。所以新能源汽车的售价是决定新能源汽车能否走向市场的最关键因素。关于如何降低电动汽车的制造成本和售价在以后的章节中再做详尽分析。(2)关于电动汽车的续航能力对于购车主要用于上下班或家庭短途出行为主的消费者来讲，每天的出行距离一般不超过100公里，这部分用户可以选择续航能力在100公里的电动汽车，虽然100公里的续航能力与传统汽车相比有很大差距，但是由于其电池容量小售价也容易被消费者接受，山东省续航能力在100公里左右的低速电动汽车热销也充分证明了这一点。对于企业、事业、机关等公用汽车一般每天行驶200公里左右，对于出租汽车则要求电动汽车续航能力要达到300公里以上。我们在考虑保证续航能力时，也要同时考虑电动汽车的使用寿命和使用成本，使用寿命和使用成本与电池的循环次数、电池的使用年限(也可以把使用年限定义为日历寿命，对于日历寿命的详细解释应该是在实际使用完全充放电次数少于电池的额定循环次数的正常使用条件下，电池容量随时间推移逐步衰减至期初容量的80%所能维持的年限。)以及电池的售价密切相关。目前单体锂电池的循环次数可以达到2000次，电池组的循环次数约1500次，电池的使用年限大部分电池厂家承诺为5年，目前电池的采购价约为3000元/千瓦时。我们按此条件可以逐一分析一下电动汽车的续航能力与使用寿命和使用成本的关系。根据笔者多次试验，一辆自重1吨左右的五人座电动汽车(其中采用了多项节能技术)车载20千瓦时容量的锂电池，实际续航能力在200公里左右。按此推算，再考虑电池容量的逐步衰减因素，续航能力为100、200、300公里的电动汽车其车载锂电池容量分别约为10、22、36千瓦时左右。对于续航能力为100公里的电动汽车5年可以行驶13万公里左右，其耗电费用约6500元，更换一组电池的费用为3万元，费用总计3.65万元，而同级别传统汽车行驶13万公里使用保养费加燃料费总计约8万元，5年可以节约使用费用4万元左右。对于续航能力为200公里的电动汽车，5年可以行驶30万公里左右，换一组电池约为6.6万元，加上电费1.5万元，费用总计约8.1万元，同级别传统汽车30万公里总使用费用约19万元，5年可以节省使用费用11万元左右;对于用于出租的电动汽车来讲，5年可以运行50万公里以上，所耗电费约2.5万元，换一组电池约11万元，总计约13.5万元，传统汽车所耗燃料费和保养费约32.5万元，可以节约使用费用约19万元。通过以上分析电动汽车的续航能力只有与消费者实际使用条件基本一致时才能取得良好的经济效益。如果家庭用车选用了续航能力为200公里的电动汽车，5年其行驶里程如在10万公里左右，因为电池的使用年限为5年，其电费加更换电池的费用约7万元左右，比传统汽车还要多，就不经济了。(3)关于电动汽车的动力性能指标根据空气动力学原理，汽车的行驶阻力与汽车行驶速度的立方成正比。笔者通过实验也证明当汽车速度高于70公里/小时以上时，所需功率就会急剧增加，笔者通过对在现有传统汽车的基础上改装出来的电动汽车进行试验，自重一吨左右的五人座电动汽车在时速达到100公里/小时时所需功率在25千瓦以上。这样车上如果配载25千瓦时容量的电池组，也难以支持电动汽车连续高速行驶100公里。由于目前锂电池组的能量密度大多在100瓦时/公斤左右。装载25千瓦时容量的电池组其重量就高达250公斤左右。基于成本和电池组的容量限制，电动汽车还不具备满足城际间长距离高速行驶的条件，所以目前电动汽车的销售对象主要应该是在城市道路和普通公路上行驶为主的消费人群。由于城市道路和普通公路的速度限制一般都在80公里/小时以下，城市快速路速度限制一般在100公里/小时以内。所以电动汽车最高时速能达到100公里/小时就能基本满足消费者在城市道路和普通公路上行驶的要求。电动汽车的设计最高时速在100公里/小时与设计最高时速150公里/小时所需电机功率有非常大的区别。电机功率越大成本越高、重量越重，在相同较低速度行驶时装有大功率电机的电动汽车会比装有小功率电机的电动汽车消耗能量大。从节约能量提高续航能力角度考虑电动汽车的最高设计时速标准不宜定的过高。但是从城市车多、避免拥堵角度考虑电动汽车的最高设计速度也不宜过低，综合考虑最高设计时速在100公里/小时应该是一个比较合理的选择。在目前由于电动汽车还处于起步阶段，国家并没有制定电动乘用车的通用技术条件标准。据报道几年前曾有一个标准上报工信部，其中规定电动乘用车的最高时速要高于85公里/小时，但至今也未见公布。(4)关于电动汽车的承保使用寿命目前传统汽车的承保条件一般是两年或六万公里，现在电动汽车的承保一般是5年或10万公里，按说电动汽车承保条件已经高于传统汽车，消费者应该满意了，可是消费者却不买账，下面分析一下原因。传统汽车虽然只有承保两年或6万公里，但人们对非常成熟的传统汽车已经有了清楚的了解，即便是发动机在运行30万公里以后需要大修其维修费也是可以承受的。而消费者对电动汽车还比较陌生，人们对电动汽车的真实使用寿命及使用成本还不了解，最担心的就是电池组的使用寿命与更换电池的费用，如果厂商的承保条件不能达到让消费者放心的水平，消费者就难以下决心购买。通过上一节关于续航能力与使用寿命及使用成本分析，只要厂商能够承诺续航能力分别为100、200、300公里的电动汽车其保修条件分别达到10、20、40万公里(5年以先到为主)，且更换电池费用分别不超过3、7、11万元，消费者就不会再担心使用费用问题了。从燃油价格逐年升高和锂电池价格逐年降低的趋势看，5年后燃料费用也许会更高，更换电池的费用会更低，5年后电池的使用年限有望达到10年以上，那时电动汽车所节约的使用费用就会更多。如果消费者能够懂得这些知识，电动汽车的售价也与同级别传统汽车接近，电动汽车的推广就不会再困难重重了。(5)关于电动汽车的能量补充方式由于电动汽车的普及是建立在停车位有充电条件的基础上，这与传统汽车的能源补充方式有了本质上的区别，传统汽车完全依赖加油站。这样必然是充电站的需求远少于加油站的需求。所以一个城市所建立的快速充电站应该不会很多，再者可以考虑在公共停车场、路边停车位甚至单位等停车场安装一些可以计量刷卡的充电桩，消费者可以在办事、购物、娱乐、游园、上班等期间顺便补充电能，充电桩可以做成慢充和中充两种，这样即可解决消费者出行怕电量不足开不回家的担忧。建普通220V电压的交流电充电桩的投资要比建快速充电站的费用低得多，也不需有专人值守，其充电成本可以做到与家中充电基本一致。如果安装的是能按峰谷电分别计价的充电桩，用户主要在夜间给电动汽车充电，那么一方面可以避免电动汽车推广给电网容量造成冲击，另一方面也可以为用户节约电费，如按低谷电费每度电0.28元计算，百公里耗电10度左右的电动汽车其百公里行驶费用还不到3元，这是比乘坐任何公共交通工具还低的费用。如果试点城市在有适销对路的电动汽车大量上市，以上所说这些公共充电设施完备，新能源汽车的普及就可以做到一步到位，实现用电动汽车圆梦“弯道超车”的理想。就可以不用再投巨资研发造价更加昂贵的插电式混合动力汽车或者增程型电动汽车了。三、如何生产出满足消费者需要的电动汽车，破解电动汽车发展难题无数事实证明，任何一种想参与市场竞争的产品如果一开始就建立在国家补贴的基础上，从长远看是没有出路的，国家迟早会取消补贴。一种产品想取得可持续发展必须建立在国家有税收、企业有利润和消费者得实惠的前提之下。下面谈