新能源汽车发展的背景及现状

前言什么是电动汽车？简单地说，电动汽车就是以电力为动力源驱动的汽车。广义的电动汽车包含了以蓄电池为辅助动力源的混合动力汽车（HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV），以蓄电池为动力源的纯电动汽车（BEV）、增程式电动汽车（REEV），以及燃料电池汽车（FCEV）。狭义的电动汽车包含必须使用电能直接为电池充电的BEV和PHEV，也是本文主要讨论的对象。表1 电动汽车的广义分类中文英文英文简称例子混合动力汽车Hybrid Electric VehicleHEV丰田 Prius插电式混合动力汽车Plug-in Hybrid Electric VehiclePHEV雪佛兰 Bolt纯电动汽车Battery Electric VehicleBEV特斯拉 Model S增程式电动汽车Range Extended Electric VehicleREEV日产 Note e-Power燃料电池汽车Fuel Cell Electric VehicleFCEV丰田 Mirai1. 电动汽车产业发展背景1834年，美国人托马斯·达文波特（Thomas Davenport）制造出第一辆直流电机驱动的电动车。但真正被正式认可的第一辆电动车，诞生于1881年，发明人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫（Gustave Trouvé），这是一辆用铅酸电池为动力的三轮车，比1885年卡尔·本茨发明汽车还早了4年。然而，在19世纪末期，随着美国德州石油的开发和内燃机技术提高，电动车渐渐地失去了优势。电动车的发展从此停滞了大半个世纪，人们也几乎忘记还有电动车的存在。直到20世纪七八十年代，石油危机爆发，寻找替代出行能源和出行方式的努力，在巨大的市场前景下大范围展开。在1990年的洛杉矶车展上，车企巨头通用汽车展示了GM Impact EV概念车，并宣布将会制造EV卖给消费者，拉开了电动汽车“文艺复兴”的序幕。随后，克莱斯勒、福特、丰田、雷诺纷纷宣布了自己的电动车计划并推出了相关车型。其中包括1997年丰田的Prius混合动力轿车和世界上第一辆使用锂离子电池的电动车日产Prairie Joy EV。进入21世纪，埃隆·马斯克的特斯拉开始登上电动汽车的舞台。新时代的电机，配合最新的高密度锂离子电池，特斯拉带来的产业冲击，开辟了前所未见的高端电动车市场，也促进了传统车企的重兵进入。自此，电动汽车产业重新崛起。此时距离那个曾经辉煌的年代，已经有一百多年。2. 电动汽车产业政策在电动汽车复兴之路上，政府扮演了不可或缺的角色。许多国家和地区都推出了促进电动汽车产业发展的政策。2.1 美国：零排放车辆（Zero Emission Vehicle）一揽子政策（1）加州零排放法案和积分政策1990年，加州出台零排放汽车（Zero Emission Vehicle，简称ZEV，包括BEV和FCEV）法案。通过强制规定企业零排放汽车销售比例和信用额度积分的方式来迫使车企推广ZEV。（2）能源安全法案 与CAFÉ标准2007年，布什政府发布了《2007年能源独立和安全法案》。该法案要求所有车型的CAFE到2020年时提高至35英里/加仑。这促使车企进一步提高ZEV的比例以达到目标。（3）奥巴马政府补贴政策2013年，奥巴马政府制定了“EV Everywhere”计划，消费者在购买电动汽车后最高可获10000美元退税。另外，政府授权能源部24亿美元来资助一揽子联邦刺激政策，这笔基金旨在建设电动车和电池制造设施。2.2 欧洲：减排法规推动产业发展（1）欧盟碳排放法规欧洲的电动汽车政策出发点是碳排放法规。当前的排放法规要求欧盟新车二氧化碳排放量须降至95克/公里，否则将会面临罚款。2030年的目标是在此基础上进一步减少30%。为了达到这一目标，欧盟要求到2025年，所有在售新车中，15%为纯电动或插电式混合动力车；到2030年，这一比例将达到30%。（2）欧洲主要国家产业政策德国：德国政府于2009年通过500亿欧元经济刺激计划，其中很大一部分用于电动汽车研发、“汽车充电站”网络建设。此外，购买电动汽车可享受4000欧元/车的补贴优惠，到2019年补贴提高到了6000欧元/车。英国：政府资助支持开发用于纯电动和混合动力汽车的先进高效电气系统，同时协助各大城市部署具有成本效益和兼容性的充电站网络。补贴按续航里程2500～8000欧元不等。法国：对购买电动车的消费者提供每辆1.5万法郎的补贴。实施“发展电动汽车全国计划”。另外将投入15亿欧元以上用于充电站建设。挪威：购买电动汽车不仅可以享受国家的能源补贴，还可免征销售税和25%的增值税。购买后还可以利用公用充电桩免费充电，公共场所免费停车，免费通过高速公路、轮渡渡口、桥梁和隧道等收费站。2.3 日本：官产学研+绿色税制（1） 新一代汽车战略日本早在1965年就开始启动电动车的研制，并正式把电动车列入国家项目。2010年日本政府发布了《新一代汽车战略2010》，其中规划电动汽车（BEV+PHEV）到2020年占新车销量15～20%，2030年占新车销量20～30%。目前日本正在进行面向未来的政策修订。（2）官产学研转化机制为了达到预定目标，日本形成官产学研的研发应用机制。由汽车生产企业、电机电池生产企业和著名学府共同建立新能源产业联盟，实施新型电池项目研究，日本政府计划7年内对此项目投入210亿日元。（3）绿色税制2009年日本开始实施绿色税制，对购买新能源汽车消费者免除多种税收优惠。另外再提供2300亿日元资金用于支持节能环保车型的补贴。2.4 中国：取国外政策之精华（1） 新能源汽车产业发展规划2012年国务院印发了节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020年），提出纯电驱动战略。2019年，修订版《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》 由工信部发布。（2）补贴政策中国对电动汽车价格进行补贴，免除购置税，结合补贴退坡分阶段实施。中央财政和地方政府共同参与，地方补贴不超过中央财政补贴单车上限的50%。从2013年之后中央购置补贴按百分比逐渐退坡，2019年整体补贴相较于2018年减少50%以上。地方补贴将在2019年过渡期后取消。此后的补贴将逐渐转向充电基础设施等。（3）双积分政策2017年，工信部等5部门联合发布了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，设立两种积分，简称“双积分政策”。由企业自主确定负分的抵偿方式，实现节能降耗和促进新能源汽车发展两个目标。2019年9月，新版双积分政策中新能源单车积分上限下降25%左右。2.5 小结各国对电动汽车产业的促进政策基本是奖惩结合，补贴、税收优惠、基础建设和积分政策等起到了非常重要的作用。随着补贴退坡和基础建设的逐渐完善，未来电动汽车产业将由政策导向逐渐过渡至市场导向，车企将扮演更加重要的角色。3. 电动汽车市场发展3.1 市场整体发展目标目前，已有10个国家批准了EV30@30运动，承诺到2030年实现电动车销量达到30%的目标。表2汇总了主要国家和地区2020到2030年之间电动车发展目标。表2 主要国家和地区电动车发展目标国家EV30@30规划时限电动汽车市场目标美国2025加州实现150万辆ZEV销售量，2030年实现500万辆。欧盟2025电动车销量达到新车销量15%，2030年达到30%。中国√20202020年电动汽车产销200万辆，保有量500万辆，包括460万辆乘用车、20万辆电动公交、20万辆电动卡车。日本√2030电动车销量占比20~30%。韩国2020电动乘用车销量20万辆。印度20302030年实现电动车销量占比30%；城市公交100%电动化。德国√20202020实现电动车保有量100万辆，2030年实现保有量500万辆。英国20202020年电动车保有量达40万辆。法国√2020实现清洁能源汽车累计产量200万辆。挪威√20252025年实现电动乘用车销量占比100%。2030年实现电动客车销量占比75%，电动货车50%。3.2 全球电动汽车市场2013-2018年，全球轻型电动汽车保有量从2013年的不到50万辆增加到2018年的540万辆，复合增长率超过50%；中型和重型电动汽车保有量增长至60万辆，其中80%以上是中国生产的电动客车。预计2019年全球电动汽车保有量将超过800万辆。2018年，全球电动乘用车全球销售超过180万辆，近五年增速迅猛。2019年虽然增速放缓，但仍保持了20%左右的增长。表3：2014-2019年度全球电动乘用车销量（万辆）及增速201420152016201720182019全球24.6336.9069.67110.8184.9200.06同比增速44.4%49.8%88.8%59.0%67.0%8.2%中国4.3315.5830.1756.7103.2104.5同比增速255.4%260.0%93.6%88.1%81.9%1.3%海外20.3021.3139.5054.081.795.56同比增速28.1%5.0%85.3%36.8%51.3%17%注：包括BEV和PHEV从全球市场份额来看，电动汽车销量最大的是中国，2018年达到了120万辆，占全球总销量56%。欧洲市场占全球电动汽车总销量34%。其余主要市场是美国、加拿大、日本、韩国。目前，电动汽车市场渗透率最高的是挪威，2018年电动汽车销量占所有新车销量的 40%。冰岛和瑞典分别以17.5%和7.2%的市场渗透率位居第二和第三位。在较大的汽车销售市场中，中国所占电动汽车份额为4.3%，同样处于领先地位。3.3 全球TOP10畅销车型令人印象深刻的是，特斯拉Model 3刚上市就成为了全球市场最受欢迎的纯电动车型，特斯拉的三款车型都进入了TOP10。中国的销量代表则是北汽新能源EC系列（目前已被EU系列替代）和比亚迪元朝系列、e5/e6系列，但仅限于国内市场。雷诺-日产-三菱联盟各有一款代表车型，分别是雷诺Zoe、日产聆风、三菱欧蓝德PHEV。丰田普锐斯PHEV作为老牌选手，竞争力开始下降。表4：全球TOP 10电动汽车畅销车型（辆）车型2017年2018年2019年特斯拉Model3-145846300075北汽新能源EC系列7807990637111047日产聆风471958714969873特斯拉Model S547155004528248特斯拉Model  X465354934939497比亚迪元朝系列493554745267839比亚迪e5/e6236014625129311丰田普锐斯PHEV508304568638201三菱欧蓝德PHEV255714188849649雷诺Zoe EV319324031346839除了以上车型外，较受欢迎的车型还有雪佛兰Volt/Bolt、宝马530e/i3、大众帕萨特GTE/eGolf、Audi A3 eTron、吉利帝豪EV、荣威ei6、奇瑞eQ EV等。据不完全统计，截至2018年，全球共售出220款电动汽车车型，其中中国售出150款。3.4 全球TOP15车企品牌品牌销量方面，特斯拉和比亚迪并驾齐驱，北汽新能源、上汽荣威、宝马紧随其后。如果考虑到雷诺、日产、三菱结成的联盟，那么特斯拉、比亚迪、雷诺联盟将成为全球TOP3电动车集团。表5：全球TOP 15电动汽车畅销品牌（辆）车企/品牌2017年2018年2019年特斯拉103122245240367820比亚迪109485227364229506北汽新能源103199164958160251宝马97057129398128883上汽荣威4466192790137666雷诺405985309150609日产519629694980545三菱266344267152145吉利248664981675869大众431155177484199丰田508834568655155现代234565311472959奇瑞364446579848395雪佛兰543085068232759江淮2865949883344943.5 未来市场趋势截至2019年10月，特斯拉已经累计交付了807954辆电动汽车，比亚迪则交付了787150辆电动汽车，宝马累计交付也超过50万辆。传统车企动作频频，彰显了未来主导市场的野心。2020年，大众MEB平台的ID.3将于春季开始在欧洲交付，MEB中国工厂10月开始正式量产；丰田也计划在在中国市场推出3款EV车型。2021年宝马集团技术旗舰纯电动车型BMW iNEXT将实现量产。几乎所有的车企都计划在2020-2025这五年内推出新的电动车型，包括紧凑型和舒适性轿车及SUV，电动卡车和巴士，目标市场主要是欧美和中国，当然，还有未来很有潜力的印度。随着欧美企业开始对电动化的加速布局，欧洲有望超过中国成为最大的电动汽车市场。而对于中国来说，2020年开始的市场竞争将会异常激烈，本土车企面临重新洗牌的严峻挑战。3.6 中国电动汽车市场作为目前世界上最庞大、也是最复杂的市场，几乎所有的电动汽车玩家——包括外资企业、合资企业、自主品牌、造车新势力都汇聚在这里。市场早期发展的时候，补贴政策吸引了大量车企和资本进入，雄心勃勃的造车新势力喊出颠覆传统的口号。然而，喧嚣过后，大多数造车新势力都陷入了资金和量产的困境，作为新势力龙头的蔚来也不例外。而与造车新势力的激进相比，传统车企显得相对稳健，前期通过开发面向出行领域的紧凑型电动车积累了大量开发经验和市场数据。进入2019年，面向消费者的车型逐渐增加，其中广汽Aion S成为黑马，上市不到一年就得到市场认可。表6：国内TOP15电动汽车畅销车型（辆）车型2017年2018年2019年北汽EU系列450235060111047元EV-3391567839宝骏E100114202491060050奇瑞eQ  EV257034696739401吉利帝豪EV233243142628958荣威Ei系列89253334730550宝马5系PHEV-1280927603江淮iEV231534202418379北汽EC系列777549063727354比亚迪e5224234390229311广汽AION  S--32126秦Pro  DM197014505417330江铃E200S16167398838963宋DM  PHEV29366373526696唐PHEV138633528934084据2019年最新品牌销量统计，比亚迪、北汽、吉利、荣威、宝骏排名前五。其后是奇瑞、欧拉、江淮、大众、宝马。传祺、长安紧随其后。造车新势力中，蔚来和小鹏跻身前15。尽管自主品牌掌握了国内市场的主要份额，但随着大众MEB平台和特斯拉Model 3在中国的投产，2020年后的市场格局将被打破。4. 电动汽车相关产业发展4.1 动力电池在电动汽车的带动下，全球锂动力电池出货量由2011年的1.08GWh上升至2018年的106GWh。前十大企业产量86.11GWh，占全球总量比81.24%。产能主要集中在中、日、韩。2014年之前日本动力电池出货量最大，主要企业是松下和AESC。2015年开始中国成为全球最大的动力电池出货量国家，2017年出货量全球占比已达到65%，主要供应商包括宁德时代、比亚迪、国轩、孚能等。近年来韩国LG化学、三星SDI崛起，其中LG化学更胜一筹，配套知名车企众多。预计动力电池未来仍将呈现中、日、韩“三国争霸”的竞争格局。目前，动力电池的问题在于能量密度和安全性。国际上主流动力电池和新能源汽车企业的共同目标是2020年前实现单体电池比能量达到300Wh/kg。在磷酸铁锂电池和三元锂电池之外，业内正在探索固态电池的研发和产业化应用。预计到2030年，全固态电解质有望实现大规模商业化，比能量达到500Wh/kg。此外，动力电池回收市场的商业模式也在探索之中，企业普遍面临回收渠道、处理资质以及回收技术等问题。4.2 电机电控电机电控出货量稍高于电动汽车销量。根据相关数据，中国2018年电动汽车电机装机量超133万台，全球电机装机量估算超过200万台。目前电动车驱动电机主要有永磁同步电机（PMSM）和异步感应电机（IM）两种。永磁同步电机仍然是应用主流，市场占比约为65%，异步感应电机占比约30%，还有约5%是直流电机。美国已对电机电控技术发展提出挑战性目标：2025年实现电机比功率达到50千瓦/升，电机控制器比功率达到100千瓦/升。为实现这一目标，未来电机驱动系统将应用扁线电机、油冷电机、碳化硅IGBT等创新技术，推动电机电控系统朝小型、高速、高效低成本方向发展。4.3 充电桩建设电动车充电桩发展的模式主要是大量私人充电桩加上一定规模的公共充电桩，并且公共充电桩会从城市逐步发展扩大到城际公路网。在全球大多数地区（如北欧和美国），私人充电桩的数量估计为1.1个/辆。而在人口密集地区如中国和日本，公共充电桩的比例非常高。据不完全统计，2018年全球充电桩保有量接近400万台，中国充电桩保有量约占25%，其后是美国、日本、英国、德国。充电桩主要由政府、车企和专业充电桩运营商共同建设。目前，充电桩一般分直流快充和交流慢充两种，350kW以上大功率直流充电桩将成为未来趋势。此外，无线充电技术也有望得到实际应用。5. 电动汽车产业发展问题总体来看，电动汽车产业推广并不十分理想——至少，与许多政府设定的目标有些差异。挪威政府和特斯拉的成功是政策、市场与技术共振的结果，问题仍然存在。首先，消费习惯。电动汽车产业的发展核心是市场消费需求，要引导消费者从内燃机汽车拥抱电动汽车，仅靠政策推动和环保情怀是不够的，关键还是有性价比高的好产品。随着大众MEB平台的投放以及特斯拉的“平民化”，市场消费习惯或将逐渐改变。其次，技术路线。尽管本文讨论的是纯电动汽车和插电式混动汽车，但广义的电动汽车仍包括混动汽车、燃料电池汽车等其他类型。电动汽车的发展仍取决于未来是否能像内燃机汽车一样，走出一条被广泛认可的技术路线。这取决于动力电池技术、产品成本是否能够达到令人满意的程度。最后，政策引导。奖惩制度如何制定，基础建设如充电桩、充电站如何完善，电力能源的分配和供应、电池回收与环境保护，这一系列的环节如何管理，也需要政策制定者去考虑。6. 结语电动汽车产业虽然历经坎坷和波折，但是产业化的趋势和长期发展的逻辑不会改变，电动汽车在全球汽车市场上必将占有一席之地。未来电动汽车产业的发展，仍然要依靠技术的革新、产业政策的完善、以及产品性价比的不断提升。电动汽车的“百年复兴”，不仅仅是硅谷钢铁侠埃隆·马斯克一个人的梦想，也是全球政治家和车企所下的一个赌注。