08.16 純電汽車全面取代燃油汽車?且慢,道路真的很長,問題真的很多!

2017年,全球電動乘用車銷量超過122.3萬輛,同比增長58%。這是全球電動乘用車銷量首次突破100萬輛。同時,2017年電動汽車銷量在全球車市總銷量的佔比已超過1%。

中國電動汽車產業的發展速度更快一些。

2017年我國新能源汽車全年累計總銷量77.7萬輛,同比增長53%。2017年,中國電動乘用車的滲透率仁約2%,高於全球總體水平。截止到2017年,中國新能源汽車累計保有量達180萬輛,佔全球市場50%以上。

近年來,中國新能源汽車尤其是電動汽車產業發展十分迅速。在2013年,中國電動汽車年銷量還僅為1.76萬輛。

純電汽車全面取代燃油汽車?且慢,道路真的很長,問題真的很多!

中國計劃到2020年,純電動汽車和插電式混合動力汽車生產能力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛。而且,中國將於2035年全面禁止發售燃油汽車。

似乎,純電動汽車將會全面取代燃油汽車。

夢想是美好的,可終究要面對殘酷的現實。

政策仍是電動汽車的主要推手

中國在新能源汽車特別是電動汽車領域取得了不錯的成績。但同時必須看到,近年來電動車的快速發展並不是靠市場推動,政策才是最大的推力。

在北京這樣的一線城市,很多人買電動汽車主要還是為了一張牌照。

車企們紛紛發力電動汽車,一個重要原因就是補貼的引導。甚至有些車企上馬電動車,專門就是為了騙補。不過,國家及時調整了補貼政策。不僅提高了車企獲取補助的條件,還將補貼政策逐步過渡為雙積分政策,及時遏制了騙補現象。

考慮到電動汽車高昂的售價,可憐的續航能力,麻煩的充電過程,慘不忍睹的折舊率,相對於傳統燃油車,大多數電動車尚不具備市場競爭力。

如果說沒了補貼和牌照方面的優惠,多數人根本不會考慮純電動汽車。

目前,很多車企聲稱自家生產的純電動車有400乃至500公里的續航能力。可實際跑出來也就二三百公里。和加滿油可以輕鬆跑七八百公里的燃油車相比,根本不夠看。

最近,更是有蔚來車主曝出聲稱可以續航355公里的蔚來ES8,實測高速續航僅為178km。

既然電動汽車在續航方面如此不堪用,為何國家要給予補貼大力支持?

能源安全是中國支持新能源汽車產業發展的重要因素。

我國石油資源嚴重匱乏,大部分石油都依賴進口。而我國現在汽車保有量有非常大。預計到2021-2022年,中國將超過美國,成為世界第一汽車大國。

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如果我國可以用純電動汽車逐步替代燃油車,將會大幅減少對石油的消耗,從而減少對原油的進口量,保障國家能源安全。

實際上,不僅是中國,日本、韓國、歐洲發展新能源汽車都有能源安全方面的考慮。

美國本身石油資源豐富,而且對於其他產油國有很強的影響力。雖然美國有特斯拉這樣的行業標杆,但相對於中歐日韓來說,對新能源汽車產業要冷淡得多。

中國汽車產業的發展長期落後於國外。合資企業讓出了市場,但沒有換來技術。自主品牌雖然也取得了一定成績,但仍然不足以迎頭趕上。

新能源汽車作為燃油車的替代品,大家起跑線是一樣的,這讓中國獲得了彎道超車的機會。無論是對於國家還是企業,新能源汽車都是不可錯過的趕超機會。

關於新能源車是否環保,已經有了很多討論。

中國的電動汽車大部分電力來源還是火電。電動車本身不產生汙染,但也只不過是將原先的汽車尾氣汙染轉移到了火力發電上,整體算下來並不環保。而且,如果電池處理不慎,還會造成進一步的汙染。

不過,電動汽車將分散汙染變成了集中排放,雖然治標不治本,但是提供了集中化、高效率處理汙染的契機。畢竟,治理火電站的汙染成本要比解決汽車尾氣汙染要低很多。

電動汽車的心病

可以說,續航能力不足是現在電動汽車發展的最大瓶頸。而電動車續航能力的提升依賴於電池能量密度的提升。

但是動力電池的能量密度究竟還有多少提升空間,令人擔憂。以現在動力電池的能量密度來看,別說超越,就是追平燃油車都很困難。

電池並非是一種新技術。誕生於19世紀中期的充電化學電池,距今已超過160年。

動力電池的化學原理本質上仍然是氧化還原反應,需要氧化劑和還原劑。燃油汽車只需要裝載作為還原劑的燃油,可直接利用空氣中的氧化劑——氧氣。電池則無法利用氧氣,因此電池中必須自帶氧化劑。

這種最基礎的技術原理決定了電池的能量密度很難超越燃油。

而且,電池的電化學氧化還原反應遠不如燃油的燃燒氧化還原反應劇烈,這也限制了電池的能量密度。

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在現有的電化學體系下,電池的能量密度是在理論是有上限值的,現有的努力只是在不斷接近這一極限。電池在技術原理上的種種侷限,實際上決定了電動車很難在續航里程上超越燃油車。

電池還存在使用壽命短的問題。

電化學反應過程的基本化學原理決定了其每次循環過程中,還原劑不可能被徹底地還原。電池的續航能力在使用了一定年限後,性能發生衰減是不可避免的。

電化學反應過程受溫度影響明顯,低溫會顯著降低其效率。受此影響,電動汽車冬季的性能會大幅下降。改進材料和工藝可以改善這種現象,但決不可能從根本上解決。

電動車雖然在低速行駛和頻繁啟停的場景下具備節能的優勢,但在高速行駛時,續航能力會進一步降低。高速行駛時的續航是電動車的軟肋,不僅國產電動車如此,特斯拉也未能解決這一問題。

續航的心病如何治?

既然由於能量密度等原因,電池無法從根本上取代燃油,那麼電池和燃油的結合不失為一種不錯的選擇。

混動技術結合了純電動車和燃油車兩者的優點,電池容量不需要很大,就能有效減少對於石油資源的消耗,同時免除了對於續航里程的憂慮。

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在歐洲和日本,插電式混合動力汽車在新能源車中佔據主導地位。在美國,純電動和插電式混合動力汽車的佔比較為均衡。

與其他國家不同,中國新能源乘用車中,純電動乘用車的比例超過了80%。

2017年我國新能源汽車全年累計總銷量77.7萬輛,其中純電動銷售65.2萬輛,插電式混動銷售12.5萬輛。

即使今後電動車技術充分發展,很多場景電動車仍然不能勝任。比如在較為寒冷的地區,比如基礎設施建設十分落後,充電站嚴重不足的地區。電動車和燃油車在各自擅長的場景下發揮作用,才更符合市場需求。

中國在政策支持上更偏重於電動汽車,這符合長遠的發展趨勢。不過,在政策上不放棄對於混動車的支持,從短期看更為穩妥。電動和燃油並不是徹底對立的,與內燃機相結合可以更好地發揮電動的優勢。

不過,混動終究是一種過渡形態。

電動汽車對於燃油車的高比例替代,需要各種配套設施和技術的完善。

首先是各種充電基礎設施的建設。對於電動汽車的抱怨,除了續航之外,就主要是找不到充電樁了。

作為一種基礎設施,充電設備的完善無法僅僅依靠相關企業的努力。這種基礎設施的建設不可能一蹴而就,需要從國家層面進行長遠的規劃和建設。對於地廣人稀,利潤微薄,資本不願觸及的地區,政府應該及時跟進。

電動車充電不僅涉及到充電站和充電樁,對於國家電網也提出了新的挑戰。成規模的電動車投入使用,勢必會給電網造成很大的壓力。國家電網的進步也是電動車發展的重要基礎。

充電設施的建設和電網的升級都需要長期的努力,這也決定了電動車不可能快速替代燃油車。

當充電像加油一樣方便時,人們對於電動車的續航焦慮才會下降,市場對於電動汽車的需求才會自然釋放。

手機電池也存在能量密度低,續航時間短的問題。手機廠商通過快充技術曲線救國,間接“延長”了手機的續航時間。如果電動車充電可以更快,實際上也會緩解續航的焦慮。

相比於燃油車幾分鐘就可以把油加滿,電動車充電十分麻煩,慢充要六小時以上,快充也要四十分鐘左右。

目前,有些廠商宣稱自家的快充可以實現十幾分鍾充滿80%的電。聽上去,好像充電速度的痛點已經解決了。

但充電不能只看速度這一個指標。片面強調充電速度會降低電池壽命,影響續航能力,乃至於造成安全隱患。

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充電技術的進步也影響著電動車是否能進一步普及。

其實,無論是手機還是汽車,快充的大量使用都會給電池帶來負面影響。只不過,手機電池成本低,而且手機更新換代很快,可以接受著這種損害。

但汽車一般要求十年左右的使用壽命,動力電池又十分昂貴。大量使用快充並不適合電動汽車。

既然充電太慢,一些企業就開始押寶換電技術。特斯拉早先嚐試過,但由於陳本過高,最終放棄了。目前,國內北汽和蔚來都在堅持這一技術路徑的嘗試。

不過,這一技術的前景並不樂觀。

原因在於換電要求電池規格的統一。而電池的技術指標是純電動汽車最關鍵最核心的部分,涉及到每家車企的核心利益,很難進行統一。

而且,如果將電池由某一個壟斷公司統一研發、製造,那麼市場競爭將會被消除。純電動汽車最關鍵、最核心的部分也就失去了技術進步的動力。

對於單一企業來說,單獨建設換電站系統的成本高到難以接受。

實際上,一家車企內部進行電池規格的統一也是有代價的。比如,蔚來ES8作為高檔車型本應配備能量密度更高的電池,但為了將來的統一換電,只能兼顧低端車型,採用低密度電池,以至於續航能力遜色很多。

現在還不能說換電模式就一定沒有未來。

但有一點是肯定的,換電模式的大規模推廣離不開國家的統一規劃;而且為了保證市場競爭對於技術發展的促進,必須要等到電動車技術足夠成熟,才有可能。

電動化仍是汽車產業的未來

雖然電動汽車面臨諸多發展瓶頸,但電動化仍然是汽車產業的未來。

這不僅僅是因為電動車相對於燃油車的種種優勢,比如啟動快、行駛噪音低、沒有尾氣排放等;更重要的是電動車與汽車產業未來相契合。

毫無疑問,汽車智能化的趨勢不可阻擋。不同於新能源車對於燃油車僅僅是動力系統的改進,智能化汽車對傳統機械汽車來說是一種全面徹底的變革。

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汽車智能化的發展意味著汽車的電子化程度會越來越高。而燃油車對於電子化設備十分不友好。

燃油車在的動力輸出會釋放大量的熱和振動波,這對電子元件和半導體的影響很大。與此同時,燃油車用到的電能需要通過動能進行二次轉化,這不僅會產生能量損耗,還會造成電力傳輸波動,不利於為電子元件提供穩定的工作環境。

隨著汽車電子化,智能化程度的逐漸提高,在汽車後市場,燃油車的電子化單元故障已經取代機械故障成為最多發的故障類型。

而純電動汽車是汽車智能化的最佳載體。

電池有獨立的散熱系統;電機在平衡性上大大優於內燃機。而且,電池直接供電,不存在電力傳輸不穩的問題。純電動汽車與和智能應用良好的兼容性為其提供了廣闊的未來。

燃油車如果在將來被電動車替代,並不是由與機械性能比不上電動車,而是由於智能化的趨勢而被迫淡出主流。

電機也更適合自動駕駛。自動駕駛的控制部分需要將相關部件電氣化。在這方面,純電池動車有先天優勢。電機的反應速度極快,電信號能夠直接轉化到機械信號,更容易實現ECU(車載電腦)對機械結構的控制。

自動駕駛技術實現難度大,對於安全的要求十分高。電機易於控制的特性可以降低自動駕駛技術的難度,在保障安全方面也更勝一籌。

雖然已經有一些燃油車配備了部分自動駕駛功能,但目前絕大多數自動駕駛技術的研發都與電動車相結合。電動汽車和自動駕駛這兩種代表未來的技術天然融合在了一起。

從汽車共享化的趨勢來看,電動汽車相對於燃油車也有更好的發展前景。

在傳統出租車行業中,司機的勞動力成本可以達到總成本的50% – 70%。高額的人力成本已經迫使Uber、滴滴出行等網約車企業加緊佈局無人駕駛出租車業務。

考慮到高額的人力成本,汽車共享化必須要與自動駕駛相結合。即使做不到無人駕駛,自動接駕、自動停車等技術也可以顯著降低運營成本。

對於共享汽車、出租車企業的車隊,由於統一管理,且多為市內短途運輸,電動車的續航能力就不再是問題。電動車在汽車保養、維護方面相對於燃油車在成本上有優勢,電力相對於燃油也更廉價。

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就目前的情況而言,電動汽車短期內實現對燃油車的高比例替代是很不現實的。

電動汽車市場拐點的到來依賴於技術突破帶來的性能提升,也仰仗配套設施、技術的完善。燃油車的發展經歷了一百多年才取得今天的成果。電動汽車的發展也需要時間的積澱。

短期內可以預見的是,電動汽車會成為為汽車市場的主要補充份額,在第二輛車,園區內用車,共享交通,市內代步等場景佔據較高的比例。

目前,電動汽車的市場份額還很低,哪怕是取代傳統汽車的20%,也是很大的市場。

電動車與汽車產業的未來深度契合。我們要足夠重視,但不應該操之過急。


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