电动汽车崛起对三大类资源的冲击

电动汽车需求正在超车道上蓄势待发。尽管电动汽车仅占2016年全球汽车年销量的1%左右,保有量占比更是低至0.2%;但据麦肯锡预计,到2030年,电动汽车有望占据新车销量的20%左右。在激进情景中,增速甚至可能更快。消费者调研印证了上述预计。最新调查显示,30%的购车者和近50%的“千禧一代”表示下一辆车会考虑购买电动汽车,而不是传统燃油汽车。伴随着电动汽车的高速发展,其对能源、土地及矿物原材料的影响将发人深省。

1. 化石燃料:电动汽车的导入在短期内不会对石油消费带来实质性影响

从原油开始谈起。电动汽车的增多会大幅降低石油需求——难道不是吗?

其实不然。预计在未来10至15年,电动汽车的保有量增长对石油需求的影响微乎其微。事实上,石油需求的下行压力大部分来自内燃机效率的提升和汽车轻量化。自2005年以来,传统汽车的燃油效率每年提升近2%。我们预计,从现在到2025年,燃油效率每年会继续提升2.5%以上。然而,即便燃油汽车效率越来越高且市场份额受到电动汽车的冲击, 全球原油需求仍会持续增长。石油需求的增加涉及多个来源,包括:化工和航空等行业、中国和其他新兴市场、包括燃油汽车在内的全球汽车销量持续增长,以及全球汽车行驶里程数不断提升等。

然而,电动汽车的普及会显著影响另一种化石燃料的需求:天然气。电动汽车的增加意味着需要生产更多电力。尽管煤炭也是电力生产的原料,但在美国电力需求的预期增长中,预计约有80%将由天然气发电满足。如果在美国道路上行驶的汽车半数为电动汽车,美国的天然气日需求量预计将会提升20%以上。

2. 土地:在哪里建造充电站?

目前,全球有超过40万个在用公共充电站点为300多万辆电动汽车提供支持。根据对2030年全球电动汽车普及度的预测,未来需大幅增加公共充电站点方能满足需求。仅用充电站点替换加油站或仅增加与加油站规模相当的充电站点,都不足以满足预期电动汽车数量的增长。根据我们的测算,若想达到标准规格加油站所输出的每小时里程数,我们需要部署若干个配备8个120千瓦快速充电位的充电站。

电动汽车充电站建设给中国和欧洲带来的土地方面的挑战远大于美国。只有40%的欧洲电动汽车车主和30%的中国电动汽车车主拥有私人车位和壁挂充电桩,而在美国这一数字为75%。

除了充电位之外,电网容量也是考虑因素。目前的电力基础设施确实可以满足电动汽车保有量大增带来的用电需求,但前提是电动汽车必须在非高峰时段充电。目前看来,这一前提还很难实现。单台电动汽车使用快充所需的负荷可达到普通家庭峰值用电负荷的80倍,我们必须承认,在高峰时段大规模使用快充会给电网带来实质性影响。

这些潜在的制约因素需要全社会通力合作才能解决。中国政府制定了2020年建成500万个充电桩的目标;鉴于中国政府在推进公共基础设施方面的上佳表现,我们相信该目标会按时达成。但是,对中国以外的国家,事情就没有那么按部就班了。例如,加州公用事业希望通过设置强制回报率来增加公共投资。除公共投资之外,不同来源的私人投资对充电网络的建设也至关重要。一些零售业巨头已开始考虑向客户提供边充电边购物的便利,希望将充电体验转化为自身优势。正如大型商场早已勾勒出以购物体验为中心的领先零售商形象一样,以零售为导向的大型充电站可能会成为商业格局中的新星。

3. 矿业:路向何方?

一辆电动汽车的成本大致可分解为电池(40%~50%)、电驱系统(约20%)和其他车辆元件(30%~40%)。毫无疑问,其中最重要的是电池成本。目前,电池成本约为每千瓦时200至225美元。随着全球各地政府开始逐步削减电动汽车补贴,我们估计,在没有补贴的情况下,对于大多数紧凑型及中型车而言,电池成本需降至每千瓦时100美元,方能与燃油车成本匹敌。

随着各大电池制造商竞相扩大产能,电动汽车销量的增加有望实质性地降低电池成本。与此同时,电动汽车的增长会驱使包括钴和锂在内的关键电池原材料价格上涨,而这种上涨早已拉开序幕。自2015年以来,钴和锂的价格上涨逾一倍,直接导致了电动汽车的生产成本在此期间出现净增长。

原材料的相对稀缺是否会抑制电动汽车的普及?乐观地说,不会。即便原材料价格预期会上升,电池成本仍有望逼近100美元左右的阈值。转向其他电池化学配方能缓解短缺风险;对矿业的持续投入也有望扩大原材料的供应。当然,后者需要巨额的持续投入,而且从勘探到原材料商业化开采将需要若干年的时间。同时,我们也不能忽视矿业的严酷现实,尤其是拥有丰富原材料的非洲及南美洲地区的生态及社会问题。

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尽管电动汽车是一个受人推崇的绿色解决方案,但它对社会、环境及资源消耗而言,并非完美无缺。

电动汽车的核心电池技术一直是焦点话题。那么最近比较热点的燃料电池又有哪些新动向呢?

先是6月中旬,大众集团与氢燃料电池技术公司巴拉德的合作延长至2019年3月。紧接着6月21日,奥迪又发出与韩国现代“联姻”共同研发氢燃料电池汽车组件和技术的信号。

电动汽车崛起对三大类资源的冲击

这还不算什么,从近一年多氢燃料电池领域的碎片化动态中可以发现,不少国外车企早已强强联合,我们至今都还认为遥远的燃料电池汽车,在国外已经从冲破技术瓶颈迈向了加速市场化的新台阶。

反观国内,根据中国汽车技术研究中心数据,2015-2017这三年,的确有1911台氢燃料电池车下线,但这其中客车和专用车就有1837台,乘用车却寥寥无几。不仅如此,在制氢、储氢等安全和技术问题上,我国仍未有实质性进展。正如全国政协副主席万钢在6月28日的“氢能产业创新发展论坛”上提到的,我国燃料电池汽车发展的一大问题就是,“产业化、商业化进度严重滞后。”

那么,所谓的滞后到底差距在哪?我国又该如何加速赶超?

一、国外车企“抱团” 攻燃料电池难题

越来越多的国外车企开始采取抱团合作的方式,来攻克燃料电池市场化进程中的成本与技术瓶颈等难题。

去年年初,通用和本田公司宣布合作,双方投入四千多万美元成立合资公司FCSM,用于燃料电池电堆生产线的建设,这也是汽车界首家从事燃料电池系统量产业务的合资公司。

无独有偶,已经拥有20年燃料电池技术研发经验的奥迪,目前正在进行第六代燃料电池的研发,为了加速其首款搭载燃料电池的运动SUV车型的市场化,奥迪选择与现代汽车合作,共同研发氢燃料电池技术,并计划进行专利交叉授权许可。

现代汽车旗下零部件供应商Mobis推出的燃料电池汽车核心部件生产系统,年产动力总成燃料电池完整模块可达3000个,现代也是目前世界上第一个大规模生产燃料电池的汽车公司。而奥迪与现代的合作不仅能够缩短开发时间,还能降低研发成本。

此外,丰田与宝马也签署了FCV战略合作协议,由丰田提供燃料电池相关技术,宝马提供汽车轻量化等技术,双方共同推动解决燃料电池汽车的成本与技术难题,可谓珠联璧合。

二、国内外差距日益凸显

在国外企业强强联合加速氢燃料乘用车市场化的同时,国内的重点则聚焦于纯电动乘用车上。尽管在燃料电池领域有些动作,但仍以商用车为主,乘用车却未见起色。

从氢燃料乘用车来看,当前最热门的车型无疑是现代汽车NEXO。NEXO算是现代汽车第二代氢燃料电池车了,对比第一代途胜Fuel Cell,性能已经有了明显提升。这款车亮点在于,5min即可加注满氢,一次加注氢可以实现最高800km续航里程,远超过丰田Mirai(502km)和本田Clarity(587km)。在储氢罐上,氢气的存储重量与储氢材料的比重为5.7:94.3,5.7wt%算得上是世界先进水平,不仅如此,其最高系统效率可达60%。

以我国多次参展,并已小规模进行推广的上汽荣威950插电混动燃料电池车为例,其最大功率为55kW,远低于丰田Mirai和本田Clartiy的114kW和130kW。最大400km的续航里程也不及Mirai、Clartiy的502km和587km。而400 W/L系统体积功率密度与丰田Mirai的1400W/L相比也更是差距较大。

以上只是车型的对比差距,而从制氢、储氢等方面来看,我国也仍处于原地踏步阶段。

在制氢方面,丰田提出从生物和农业废料中制氢的技术路线,并在美国长滩港建造兆瓦级可再生能源加氢站Tri-Gen,经过废料制氢可提供约2350kW的电力和每天1200kg氢气,能够满足1500辆燃料电池车的日常使用。德国推出的power to gas项目,通过收集用电低谷时可再生能源的声誉电力,通过电解水的方式制氢。

在储氢方面,据了解,目前全球已有近400座加氢站,其中有三分之一为液氢加氢站,主要集中于美国、法国、日本等国家。而我国由于液氢工厂还处在为航天火箭发射服务阶段,也就无法将液氢应用于民用领域。

在加氢站建设方面,各国通过大规模的加氢站的建设,总结出了较好的新趋势,例如加油站、加氢站、充电桩三站合一的形式,更加便于集成化管理,为各类车辆提供多种捷径方案。

三、国内车企如何加速破局?

在国际巨头的强强联合下,国内企业已经看清形势,并开始着手燃料电池技术的研发。例如,长城汽车从去年开始也在筹划研发氢燃料电池乘用车,长城汽车副总裁Tobias Brunner在接受爱卡采访时介绍了目前的进展,即长城已经建立了内部研发中心和团队,正在研发驱动与燃料电池的关键技术,并计划于2025年推出燃料电池乘用车。

而去年,广东国鸿氢能科技有限公司也与巴拉德动力系统公司完成合资计划,双方共同建立燃料电池堆的生产和运营,计划五年内完成。

《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》规划提出,到2020年,加氢站数量将达到100座;燃料电池车辆达到1万辆。到2030年,加氢站数量将达到1000座,燃料电池车保有量将达到200万辆;到2050年,加氢站网络构建完成,燃料电池车保有量将达到1000万辆。

电动汽车崛起对三大类资源的冲击

万钢建议,近期有必要建立燃料电池检测平台,对国内外的燃料电池产品进行对比测试,以确定具体差距。并且,通过长期与国际的合作,建立统一的燃料电池产品检测和技术标准。他说,“这对于燃料电池汽车产业化十分重要。”

电动汽车崛起对三大类资源的冲击

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