電動車全面取代燃油車可能嗎？

長期來看，電動汽車會全面取代燃油汽車嗎?筆者認(rèn)為這一問題可分別從兩個時間段進(jìn)行分析：

短期來看，電動汽車至少在十年內(nèi)無法全面取代燃油汽車。首先，動力電池的技術(shù)發(fā)展速度并沒有人們想象中的那么快;其次，就算電池技術(shù)在十年內(nèi)得以突破，考慮到工程化等多種因素，電動汽車也難以全面取代燃油汽車。

長期來看，電動汽車將會作為汽車領(lǐng)域的主要補(bǔ)充，特別是在第二輛車、園區(qū)內(nèi)用車、共享交通等領(lǐng)域內(nèi)將占較高比例，這是由目前電池、電網(wǎng)等行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀決定的。

需要強(qiáng)調(diào)的是，電池技術(shù)是核心，若電池技術(shù)不突破，電動汽車也很難得到進(jìn)一步突破，100%取代燃油汽車就更困難了。依筆者看，電動汽車未來將會以一定比例取代燃油汽車，兩者互為補(bǔ)充。

地殼中各元素儲量

為什么十年之內(nèi)做不到“全面取代”？

僅就電池技術(shù)適應(yīng)性這一點來看就可以知道，“全面取代”的可能性幾乎為零。

目前動力電池PACK能量密度普遍在100Wh/kg以上。假設(shè)十年后，經(jīng)過技術(shù)進(jìn)步，動力電池PACK能量密度達(dá)到了300Wh/kg，這意味著屆時普通電動汽車?yán)m(xù)航是現(xiàn)在的2.5倍左右——200km變500km，確實可以滿足大部分家庭的一般需求。

但不容忽視的是，在一些特殊領(lǐng)域，例如在我國西部、北部等偏遠(yuǎn)地區(qū)的極寒條件下，在低于常壓的氣體壓力狀態(tài)下，電動汽車的電池就很難吃得消了。舉一個簡單的例子，為什么藏區(qū)藏民喜歡開陸巡呢?因為這款汽車更能勝任極端條件。那些喊著要開電動汽車去西藏的人，雖然精神可嘉，但完全沒有正視電動汽車存在的問題。

更何況筆者上述提出的假設(shè)條件——技術(shù)能使PACK動力電池能量密度達(dá)到300Wh/kg，在業(yè)內(nèi)也是公認(rèn)難度極大的數(shù)字。需要強(qiáng)調(diào)的是，電池研發(fā)的困難更是超過很多業(yè)外人士的想象。此外，筆者還沒有加入電網(wǎng)、原材料供應(yīng)等其它因素場景的分析。可想而知，十年之內(nèi)就想全面取代燃油汽車的可能性幾乎為零。

未來30-50年，“全面取代”可能性多大？

上文中已提到純電動汽車技術(shù)路線受制于電池本身的性能，對于極端偏遠(yuǎn)條件下的服役適應(yīng)力很低，且在長期內(nèi)也很難得到根本性解決。在此我們先刨除這一因素，談?wù)劄槭裁措妱悠噧H僅想做到高比例取代燃油汽車也很困難：

電池技術(shù)層面

在家用領(lǐng)域，當(dāng)電動汽車可達(dá)到大部分家庭的出行需求時，即續(xù)航里程達(dá)到500km、電池PACK能量密度達(dá)到300Wh/kg，這一情況所對應(yīng)的單體能量密度至少要達(dá)到350Wh/kg，而這已經(jīng)是鋰電的能量極限了，想要實現(xiàn)這一極限目標(biāo)至少要從全固態(tài)甚至是鋰硫鋰空領(lǐng)域找到突破才有可能實現(xiàn)。

盡管外界喊得熱鬧，但只有業(yè)內(nèi)人士才知道鋰電研發(fā)到底有多難。不得不吐槽一句，那些以為加上石墨烯電池就能進(jìn)外太空的想法，真是要多不靠譜有多不靠譜。

總而言之，想把電池單體能量密度做到350Wh/kg肯定不容易。筆者也很希望未來電池研發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，但是電池從業(yè)者應(yīng)該都知道實現(xiàn)這一目標(biāo)是極其困難的。

鋰原料供應(yīng)問題

從某種意義上來說，資源勘探會不斷有新的進(jìn)展，所以用靜止的能源耗盡觀點來看資源供應(yīng)似乎不太科學(xué)，比如近年來的頁巖氣革命就使得化石能源一下子寬裕了不少。

然而，我們首先要知道，鋰電池重點材料的地殼內(nèi)儲量(如右圖)：Li(鋰)、Co(鈷)的地殼相對含量都處于較低水平。

此外，近兩年內(nèi)的鈷、鋰礦漲價事件告訴我們，鋰電池產(chǎn)量擴(kuò)張將會帶來各種行業(yè)的劇烈變化。數(shù)據(jù)顯示，截至2015年底，我國機(jī)動車保有量達(dá)2.79億輛，新能源汽車保有量達(dá)58.32萬輛，可以得出目前新能源汽車的替代率為0.2%。替代率從0%到0.2%，這對于動力電池上下游行業(yè)的影響已經(jīng)很大，試想這一數(shù)字變成80%的時候，必定會帶來原材料資源等產(chǎn)業(yè)鏈各方面的沖擊。

這并不是說“全面取代”不能做到，而是說短期內(nèi)(10~20年)如此之大的變革是否有些血雨腥風(fēng)?

電網(wǎng)負(fù)荷問題

電網(wǎng)是個大系統(tǒng)。簡單來講，電網(wǎng)需要發(fā)電與用電功率隨時平衡，才能使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。所以，電網(wǎng)非常害怕各種負(fù)荷不規(guī)律的電源接入，以及在用電高峰期的集中使用。

在這里，筆者不想用過于復(fù)雜的計算來解釋，只想用一個比較簡單的估計來計算：

據(jù)報道，北京的用電負(fù)荷峰值為2000萬kW，即20GW。北京2016年機(jī)動車保有量為548萬輛，如果其中近80%，即400萬輛是電動汽車。若拉出其中100萬輛同一時間進(jìn)行7kW慢充，則此時帶來的電網(wǎng)整體負(fù)荷上升將是7GW，對于電網(wǎng)系統(tǒng)峰值20GW的影響是非?？捎^的，而且此時還沒算上快充情景。

盡管上述估算略顯粗糙，但有一點可以肯定：大規(guī)模使用電動汽車，必然會給電網(wǎng)造成巨大沖擊，以上還僅僅是對于全電網(wǎng)的整體影響。相比之下，局部配電網(wǎng)的壓力才是電動汽車大規(guī)模推廣的實質(zhì)性阻礙。

在小區(qū)配電網(wǎng)中，一輛汽車充電就可以與若干戶家庭的用電量相當(dāng)，一旦電動汽車普及開來，對小區(qū)配電網(wǎng)的壓力極大。所以想要在北京的老舊小區(qū)大量推廣電動汽車，其困難程度可想而知。如果想要在小區(qū)建成集中式的充電站對電網(wǎng)的挑戰(zhàn)更是不小。

此外，電動汽車充電的安全性，不論是電池本體、汽車，還是電網(wǎng)配電系統(tǒng)，都是需要考慮的重要方面。

筆者認(rèn)為，若能對能源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改革，引導(dǎo)有序充電，例如引導(dǎo)電動汽車都在晚上充電等相關(guān)措施也可以很好的解決上述問題，這也可以作為技術(shù)發(fā)展與電力體制改革的重點方向。但不容忽視的是，這樣的改革難度也非常大，不僅涉及多方的技術(shù)難題，且還涉及到我國能源體制的改革。

中低比例的取代是較為可行的選擇

長期內(nèi)，純電動汽車高比例取代燃油車仍較為困難，但中低比例取代的可能性則較大一些。首先，畢竟目前在家用第二輛車、園區(qū)內(nèi)用車、共享汽車等領(lǐng)域進(jìn)行電氣化取代條件已趨于成熟。

其次，技術(shù)研發(fā)需要時間，需要不斷的積累。材料行業(yè)的進(jìn)步就是這樣，一口吃不成個胖子，我們需要多給新技術(shù)一點耐心，這樣它會走得更穩(wěn)、更好。

而且不要忘了，哪怕電動汽車僅取代傳統(tǒng)汽車的20%，也將是一塊很大的市場。所以踏踏實實做好目前能達(dá)成的目標(biāo)，比好高騖遠(yuǎn)要實際一些，畢竟現(xiàn)在替代率僅為0.2%。

最后，鋰電池也不見得是能源的最終解決技術(shù)，我們沒有必要只看鋰電池，其它電池或氫能源等技術(shù)路線都有希望。東方不亮西方亮，假以時日，其它技術(shù)可能也會有令人驚喜的進(jìn)步，但前提是一定要真正重視工程技術(shù)研發(fā)。一方面過度重視過于花哨的、所謂的前沿技術(shù)，另一方面對工程技術(shù)人員沒有提供太好的待遇，恐怕也是阻礙我國電池技術(shù)進(jìn)步的重要原因。

我國新能源汽車行業(yè)確實已有些過熱，沸沸揚揚的“騙補(bǔ)”和原料漲價事件就已經(jīng)說明了一切。政府補(bǔ)貼從今年開始將逐漸退坡，潮水慢慢退去，哪些人是在投機(jī)、哪些人技術(shù)過硬，不久就會有結(jié)果。技術(shù)進(jìn)步是曲折中前進(jìn)的，趕英超美的大躍進(jìn)思維不會讓我國的電池技術(shù)騰飛。

綜上所述，筆者的結(jié)論是，電動汽車十年內(nèi)全面取代燃油汽車?沒有任何可能。那從更長的時間內(nèi)來看呢?也很困難，難到可能性極低。

(作者系清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副研究員、高級工程師)

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大咖怎么看

比亞迪股份有限公司創(chuàng)始人、董事長兼總裁 王傳福 ：到2020年，也就是“十三五”的收官之年，大巴和出租車會實現(xiàn)全面的電動化;在國家的大力支持下，專用車、物流車將進(jìn)入黃金的發(fā)展期，在2025年會全面電動化;2030年，“十五五”收官之年，私家車應(yīng)該會實現(xiàn)全面的電動化。

特斯拉電動車(Tesla)CEO Elon Musk ：2030年美國銷售的私家車應(yīng)該只有電動車，燃油車將退出競爭的行列。到2050年，美國陸上交通工具都應(yīng)該已經(jīng)完全實現(xiàn)電動化了。

國家電網(wǎng)電動汽車服務(wù)公司副總經(jīng)理 江冰 ：我積極地認(rèn)為2050年可完成新能源汽車對傳統(tǒng)汽車的基本替代，最快2040年一些主要國家主要城市就能基本完成替代。

國家發(fā)改委能源研究所研究員 姜克雋： 根據(jù)目前國家發(fā)改委調(diào)研情況分析，未來幾年內(nèi)，純電動汽車所亟需的技術(shù)都會得到突破，到2025年，國內(nèi)銷售的增量新車中，將沒有內(nèi)燃機(jī)作為動力的傳統(tǒng)汽車，取而代之的則是以純電為動力的新能源汽車。

2017中國新能源汽車測試評價技術(shù)發(fā)展高峰論壇火熱招商中

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