我国电动汽车发展现状的探讨

张 雯

（国网聊城供电公司，山东 聊城 252000）

0 引言

随着石油资源逐步枯竭和环境污染的日益加重，节能和环保是21世纪的重大课题。发展电动汽车可以降低对石油资源的依赖，保障国家能源安全。可以改善城市空气质量，降低噪声污染，缓解城市热岛效应。从电网角度，发展电动汽车能够有效提高电能在终端能源消费领域的比重，利用夜间充电实现填谷，提高机组利用率，作为分布式储能单元可以改善电网供电可靠性，优化电力设备利用水平，提高电网运行效率。从我国汽车产业发展角度看，实现电动汽车的技术突破，有利于缩短和发达国家汽车产业的距离，同时契合国家在能源领域内的发展方向。

1 近年来国内外电动汽车发展概况

1.1 日本电动汽车发展概况

日本混合动力汽车日趋成熟，燃料电池快速发展。在混合动力汽车的产品发展方面，日本已超越其他国家［1］，稳居世界领先地位。例如丰田汽车公司已实现混合动力汽车产业化，混合动力汽车进入了商业化运营阶段。电动汽车作为一种新兴产业，在日本异军突起。

高端技术取得突破，电动汽车制造业蓬勃发展。日本电动汽车之所以取得如此大的发展，主要取决于在电池、电机、电子控制等关键技术上的突破。政府主导的电池技术研发、差异化目标市场及车企战略三者共同推动形成了日本多元化的电动汽车发展战略。

政府财政补贴和税收减免政策。日本政府在2009年开始实施日本汽车减税，大手笔的减税手段旨在推进环保、刺激电动汽车的消费市场。当年日本电动汽车保有量 45.6万辆，其中 2 000辆为纯电动汽车，其余均为混合动力汽车。 同时对购买充电主机提供50%的补助金等财政补贴，有力地促进了基础设施的建设。

社会基础建设与时俱进。 结合本国地域实际，着重考虑电动汽车的使用特点，日本选择大力发展充电桩的建设。例如，2009年东京电力公司宣布将带头参与有关基础建设，2010年在首都率先建200多个充电站，到2013年底预计完成1000个。

1.2 美国电动汽车发展概况

2009年4月，为挽救美国汽车业的萧条，总统奥巴马表示推动新能源汽车发展是新政府能源政策的重要组成部分，联邦政府将大力支持新能源汽车的发展。

政府引导和资金补助。2009年奥巴马上台后曾明确表示，到2015年，美国要有100万辆混合式电动汽车。这表明美国电动汽车的研究重点又从燃料电池车转向了新型产业——电动汽车。在拓展电动汽车市场上，美国政府相继出台了多项优惠政策，例如，在全美5个试点城市的前10万辆电动车消费者可以获得2 000美元／辆的资金补助、所有消费者都可享受电动车消费的税收减免等。2009年8月政府拨付的电动汽车及其电池、零部件开发补贴共计24亿美元；同时在2012年政府财政预算中增加了对电动汽车各项相关技术的研发投入。奥巴马总统在2011年提出了“到2015年美国将成为全球第一个电动汽车数量过百万国家”的目标，这既是降低美国对外部石油依赖战略，也表现出美国力图确保在电动汽车生产行业领导地位的决心。

新兴电动汽车产业大放异彩。2013年美国特斯拉Model S成为世界瞩目的电动车新星，它的问世不仅突破了电池和续航的瓶颈，其成功的商业营销模式也成为各大汽车商借鉴学习的典范。

1.3 我国电动汽车发展概况

近年来我国高度重视电动汽车技术的发展，取得了一定的成就。早在“十一五”期间，就组织实施了“863计划——节能与新能源汽车”等重大科研项目，着力于关键零部件以及动力系统技术平台的研发。依托北京奥运会、上海世博会、济南全运会等工程搭建的示范平台，经过长达十几年的技术积累，电动汽车这一新兴产业在我国已经成功跨越了从无到有的重大转折点。并且在电池、电机、控制器等关键技术环节取得重大突破。在电力等领域评选新能源汽车技术管理创新成果，已初步建成电动汽车技术创新体系。共申请专利3100余项，颁布相关行业标准56项，设立30多个新能源汽车技术管理创新平台，在全国范围内创建了25个示范城市，目前已超过1万辆新能源汽车投入运营，各示范城市设定可逐年实现的目标，逐步提高新能源汽车在公共交通领域的占有量。

与此同时，依据政策制定了适应电动汽车发展的目标，并实施了相应措施。2009年，政府明确提出，到2012年底形成50万辆新能源汽车产能，其销售量占乘用车销售总量的5%左右。相应的国家在政策方面制定了一系列的扶持。如：2010年制订的《“节能产品惠民工程”节能汽车推广实施细则》、《私人购买新能源汽车试点财政补助资金管理暂行办法》等。 在电池技术上，确定以锂离子电池为主导，加快研发寿命更长、续航能力更强的新型镍氢电池。引导企业、高校、科研机构之间形成合作创新的模式，各自发挥天然优势，达到资源共享和优势互补。

2 电动汽车发展应与智能电网相结合

我国于2009年提出建设坚强“智能电网”，其意义在于使电网具备更强大的资源配置能力、更高的安全稳定运行能力，适应并促进清洁能源发展，以满足电动汽车等新型电力用户的服务要求。可以说智能电网是电动汽车规模化应用的必要基础。具体而言，智能电网能够实现电动汽车有序充电、降低电动汽车供充电基础设施投入、促进电动汽车基础设施建设；另一方面，电动汽车作为分布式储能单元，能够促进可再生能源发电的利用。此外，对于风能及太阳能等可再生能源发电功率波动性较大的问题，电动汽车动力电池具有的存储电能的特性，可以有效平抑功率波动，提高电网接纳可再生能源发电的能力。

2.1 智能电网与电动汽车的关系

2.1.1 电动汽车接入对电网的影响

电网负荷增长。电动汽车规模化接入电网进行充电时，电网负荷将急速增长，此时如果恰逢电网负荷高峰期，则会加剧电网负荷峰谷差，对电能调度带来困难。

电能质量下降，电网调控难度增加。实际中电动汽车的充电时间和充电方式灵活多变，具有较大的随机性。这种非线性充电负荷产生的谐波会造成电网电能质量下降，给电网调控增加了难度。

已有的配电网不再满足负荷特性需求。电动汽车的V2G特性使配电网负荷特性改变，因此需要从新的角度分析规划设计配电网。

2.1.2 电动汽车依托智能电网

智能电网将太阳能发电、风电等多种分布式发电进行吸纳和管理，因此它是推进新能源发展的关键领域。同时，智能电网通过高效的信息传输可以满足用户对用电多样、多元的需求，有效提高电网的利用效率，在多时段多区域实现用电均衡，因此智能电网具有信息化、互动化、自动化的特点。

上文已提及到，当大量电能汽车接入电网时，会对电网正常运转造成一定影响。因此，传统电网已经不能较好的适应电动汽车的发展。而新能源如太阳能、风能发电具有较大的不稳定性，储能设备不足也制约了新能源的发展［2］。而电动汽车的双向性（即V2G）体现在：电动汽车充电时可看做用电负荷，目前的车载充电机功率一般为3 kW左右，未来可增长到10～20 kW。停驶时具备储电能力，随着电池技术的发展，在特定条件下可以向电网送电，此时可以看做发电机或者电源。在电动汽车的保有量很大的情况下，规模化的电动汽车对于电网而言将是重要的可用资源，对新能源的储备提供条件。

2.2 电动汽车的研究方向

建立电动汽车充电负荷模型，并进行仿真计算。这是研究电动汽车充放电过程对电网影响的基础。建立这一模型涉及电池充电特性、用户用车习惯、充电方式等因素。由于目前电动汽车尚未大规模接入，可通过仿真分析充电负荷特性。遗传算法对目标函数没有特殊要求，满足电动汽车非线性、大规模、混合性强的要求，因此出现了很多基于此类方法的研究成果。

多目标优化。 电力工业市场化后，多目标优化交易的问题日益得到重视，同时，电力系统仿真的结果将直接关系到市场的公平性。建立基于最优机组组合的多目标优化交易计划模型更加符合竞争环境下的电力系统运行实际状况。遗传算法在设定一个目标函数后一般能够得到一个最优解。若能够同时考虑多个约束条件，例如：选择购电费用最低、机组排放量最低两个约束条件，理论上能够得到全局最优解或者次最优解，因此这个方面也涌现出一批优秀的研究成果。

3 我国发展电动汽车的有利条件与不足

3.1 发展电动汽车的优势条件

政策导向好，未来设施具备优势，运营模式灵活。我国目前已设立25个试点城市来推进电动汽车产业的发展。2013年颁布的《地方政府新能源汽车产业规划前瞻性研究》指出，合肥模式、杭州模式与深圳模式已成为我国新能源汽车商业化运作的三大样本，表明我国电动汽车的宏观政策导向基本形成。 经消费者调查结果显示，普通消费者中接近70%的人可以接受最高车速60～80 km／h、一次充电行驶里程100～160 km的小型、中低速纯电动汽车。而阻碍消费者购买电动汽车的主要因素仍在续航里程不能满足所有人的需求，仅能够实现城市短途代步。但目前我国城市化进程正在加速，城市化建设的空间巨大，未来电网发展将能够基本实现多种灵活的充电运行方式来能够满足消费者需求。

相关资源丰富，市场需求巨大，成本优势明显。我国锂资源储量380万吨，居世界第二位，稀土资源储量6588万吨，为电池的研制生产提供了强大的物质保障。目前我国国内锂离子动力电池的价格为3～4元／Wh，远低于欧美市场的14元／Wh，稀土永磁电机价格约为目前国际价格的60%，因此我国的高功率型动力蓄电池与国外相比有很大价格优势，汽车制造业的成本降低。以合肥为例，政府提出每辆1.5万元的购车补贴以及10%的配套资金补助，目前已经拥有5 622辆电动汽车，市场潜力巨大，能够较好地吸引投资者和消费者。

电动汽车关键技术取得一定突破。电池、电机以及控制技术被视为电动汽车的三大核心技术。我国在锂电池、镍氢电池的研究方面已有了一定的突破，在电机方面，经常采用的有永磁电机、开关磁阻电机等。我国生产的车用永磁电机质量很高，已经具备出口能力和实用价值，可见我国电动汽车产业化推进大有拨云见日之势。

电力盈余，善用“谷电”。根据预算，仅通过提高现有火电装机的利用小时数就能满足电动汽车一次充电30年的推算供给。目前我国每天有超过9亿kWh低谷电，可供约5 000万辆电动汽车充电，若能充分利用这些富裕能源，将大大提高能源的利用率。

3.2 目前存在的不足

电动汽车电池续航能力成为瓶颈。电池续航能力、循环使用次数以及电池的经济性这三方面是电动汽车电池发展的关键点。目前锂离子电池技术虽已取得一系列可喜进展，但在能量密度、使用寿命、以及快充性能方面仍有待突破。

尚未形成统一的电动汽车行业标准。近年我国相继出台了多部电动汽车的相关标准，但仍存在电动汽车产业化后行业标准落后于实际使用的现象。因此应当在已有的基础上进一步完善，例如充电站安全法规、充放电技术标准等。

基础设施建设相对滞后。除去电动汽车技术盲点尚待突破外，基础设施不完善是电动汽车在国内难以打开市场的重要原因。在美国、日本等发达国家，政府除减免税收外，还制定了时段计算电费等优惠政策鼓励消费者使用电动汽车。我国在推进电动汽车产业化的过程中应该注意吸纳借鉴国外成功经验，降低国内电动汽车综合成本。

4 未来电动汽车的发展建议

4.1 制定电动汽车的发展目标

根据政府制定的“十二五”电动汽车专项计划，有步骤的引导投资，根据实际情况和环境变化相应调整，如以5年为周期进行调整，或者制定更长一段时间内我国电动汽车产业的规划和发展目标、产业组织目标、竞争优势产品等发展重点。

4.2 制定完善的行业标准

标准是产业化的基础，因为标准缺失，一些汽车企业在新能源汽车项目方面不得不采取多种技术同时推进的产品战略，既无法集中力量进行技术突破，也不敢贸然增加产量，更谈不上产业化和市场化了。因此需尽快解决电动汽车行业标准模糊甚至不明确的现状，加快电动汽车发展。

4.3 积极开拓电动汽车市场

具体来说，可以从三个方面突破：一是在公共领域新增车辆上做文章，比如电动客车和出租车；二是新增的细分市场，包括城市物流车、配送车；三是新增的城市消费群体，如随着城镇化进程的产生而出现的代步车需求群体，以及高铁、动车相接驳的短途旅行市场。

4.4 政府部门发挥导向作用

在电动汽车推广过程中，政府部门要充分发挥作用，注重多种手段模式的创新。一是在公交车领域实行融资租赁，由较大型的企业购买电池租赁给公交公司使用，缓解公交公司资金压力，也成功打开纯电动客车的推广局面。二是采用对购买电动汽车的消费者给予减免消费税、不限行不摇号等政策，刺激消费者购买电动汽车，扩大电动车的市场份额。

在充电桩、换电站等基础设施方面，除推进试点城市建设外，还可以打造出某种典型模式，并在此基础上加以复制和推广。 以山东省为例，目前已在全省9个城市建成17座电动汽车换电站和545个充电桩，形成国内覆盖范围最广、服务能力最强、技术最先进的电动汽车服务网络。 其中济南充、换电服务网络的安全管理、运营管理和制度建设均处于全国较高水平。 立足实际、开拓创新，充分贯彻电网安全管理的工作要求，进一步夯实充换电站安全管理基础，全面提升充换电服务网络运营管理水平，具有很高的推广价值。

5 结语

我国电动汽车正处于快速发展的新时期，能否顺利打开市场关系到改变我国现有的能源结结构。因此应当尽快采取相应措施，推进电动汽车的研究工作，依托智能电网的发展，在新能源开发上扩宽新领域。出台鼓励电动汽车使用的政策以及完善的行业标准，为我国电动汽车研制、生产、使用三者同步发展保驾护航，达到保护环境［3］、节约资源，提高我国综合竞争力的目的。

［1］ 徐哲.我国电动汽车发展现状与对策研究［J］.上海汽车，2006，5（10）：14－17.

［2］ 胡泽春，宋永华.电动汽车接入电网的影响与利用［J］.中国电机工程学报，2012，2（5）：34－36.

［3］ 程魁玉.电动汽车行业发展环境分析［J］.华东电力，2004，11（6）：2－5.