發(fā)展新能源汽車對能源結(jié)構(gòu)與安全的影響

文/王殿銘 （作者供職于中石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院）

目前，我國能源消費(fèi)依然以煤炭為主，2017年消費(fèi)總量達(dá)44.9億噸，其中煤炭占 60.4%（自給率較高），石油占18.8%，天然氣占7.1%，其他占13.7%。“十九大”報(bào)告提出，要實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，把我國建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國。能源生產(chǎn)和消費(fèi)轉(zhuǎn)型是必然趨勢。

我國能源產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)決定了走中國特色的轉(zhuǎn)型道路：一是能源需求巨大，中國經(jīng)濟(jì)體量大、增速快，人口基數(shù)高、需求量大；二是資源稟賦較差，雖然煤炭資源相對豐富，但是油氣資源條件較差，致使油氣進(jìn)口量攀升；三是能源安全形勢嚴(yán)峻，對外依存度增加與地源政治風(fēng)險(xiǎn)相互聯(lián)系；四是綠色發(fā)展要求高，碳排放基數(shù)大，達(dá)到《巴黎協(xié)定》目標(biāo)難度較大。

從目前的情況看，我國石油對外依存度不斷攀升，已逼近 70%，威脅國家能源安全。發(fā)展新能源汽車是改變交通領(lǐng)域?qū)κ蛷?qiáng)依賴的重要措施，對保障能源安全意義重大。

石油需求對外依存度面臨不斷攀升的壓力

我國石油工業(yè)的發(fā)展有效地支撐了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并滿足了人們生產(chǎn)和生活的需要。20世紀(jì)90年代以來，我國石油消費(fèi)進(jìn)入了快速增長期，1990~2010年，石油消費(fèi)年均遞增 7.1%；2010年之后，我國經(jīng)濟(jì)從高速增長降至中高速增長，同時(shí)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、結(jié)構(gòu)調(diào)整，2017年石油表觀消費(fèi)達(dá)6.10億噸，2010~2017年年均增速降至4.2%。與此同時(shí)，國內(nèi)原油產(chǎn)量增長相對緩慢，由1990年的1.38億噸增長至2015年的2.15億噸，年均遞增1.8%。近兩年，受國際油價(jià)下跌影響，2017年我國原油產(chǎn)量回落至1.92億噸。為了滿足日益增長的消費(fèi)需求，1993年我國成為石油產(chǎn)品的凈進(jìn)口國，1996年成為原油凈進(jìn)口國，2017年我國進(jìn)口原油4.2億噸，成為全球最大的進(jìn)口國，同年石油對外依存度達(dá)到68.5%。

我國的基本國情是“富煤、缺油、少氣”，未來石油消費(fèi)的對外依存度仍然有上升壓力。2017年我國原油進(jìn)口占世界貿(mào)易的1/5，主要來源地一是俄羅斯，占14.3%；二是沙特，占12.4%；三是安哥拉，占12.0%。從伊朗進(jìn)口原油3115 萬噸，排在第五位，占7.4%。原油進(jìn)口量不斷攀升，使我國能源供應(yīng)問題更加突出。

能源替代是改變交通對石油強(qiáng)依賴的重要措施

通常，石油消費(fèi)并不是直接消費(fèi)原油，而是石油產(chǎn)品，這些產(chǎn)品涉及國民經(jīng)濟(jì)和人們生活的諸多方面。就產(chǎn)品而言，汽油、煤油、柴油、潤滑油、液化氣、燃料油、化工輕油、石油焦、瀝青等九大產(chǎn)品占比90%以上。就消費(fèi)領(lǐng)域而言，交通運(yùn)輸用油占石油消費(fèi)總量的 55%；其次是化工原料，占14%；工業(yè)燃料和民用生活燃料分別占11%和5%；其他是農(nóng)用和建筑用油，占比雖小，但與民生關(guān)系緊密。有數(shù)據(jù)表明，全球交通運(yùn)輸行業(yè)所需能源的95%來自石油。因此，今后，新能源汽車主要通過電能替代交通運(yùn)輸中機(jī)動車的用油。

石油消費(fèi)過快增長喚醒替代能源的發(fā)展。目前，我國已經(jīng)形成了以天然氣替代為主，電動汽車、生物能源、煤化工、甲醇等多種替代共同發(fā)展的局面。2017年，我國共實(shí)現(xiàn)替代石油4100 萬噸，占石油消費(fèi)的7%。2025~2030年，隨著動力電池技術(shù)的進(jìn)步，以及電動汽車商業(yè)化應(yīng)用的不斷加快，電動汽車將成為交通領(lǐng)域替代能源發(fā)展的主要方向。

汽車行業(yè)“四化”成為未來發(fā)展的新動能

2001年我國加入WTO以后，汽車消費(fèi)逐步進(jìn)入家庭，2002~2007年市場規(guī)模年均增長21%，每年跨越100萬輛的臺階。2009年汽車消量突破1300萬輛，成為全球汽車產(chǎn)銷第一大國，2017年突破2900萬輛。

近年來，為應(yīng)對日益突出的燃油供求矛盾和環(huán)境污染問題，世界主要汽車生產(chǎn)國紛紛將發(fā)展新能源汽車作為國家戰(zhàn)略。在此形勢下，我國汽車工業(yè)“十三五”規(guī)劃不再強(qiáng)調(diào)數(shù)量發(fā)展，而是更加注重“綠色制造、智能制造”。目前，汽車的“電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”快速推進(jìn)，給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了新的技術(shù)變革浪潮，也給車用能源行業(yè)帶來了巨大的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。

2010年以來全球新能源汽車實(shí)現(xiàn)了大發(fā)展，2017年年銷量超115萬輛，同比增加54%，保有量達(dá)310萬輛，同比增加57%。由于政策的鼓勵(lì)，中國已成為全球最大的市場，新能源汽車銷量約占全球的50%，保有量約占全球的40%。

從銷量的構(gòu)成來看，2017年全球純電動汽車占新能源汽車總量的64%，插電式混合動力占36%；在中國，純電動占83%，插電式混合動力占17%。雖然發(fā)展速度較快，但是目前全球（包括中國）新能源汽車保有量占汽車總保有量的比例尚未超過1%。新能源汽車未來的發(fā)展前景可期。

新能源汽車發(fā)展大幅降低我國汽柴油需求

燃油經(jīng)濟(jì)性提高及電動化合力降低汽油需求。汽車保有量增長帶來用油量上升。以乘用車為例，如果僅隨保有量變化，2050年乘用車用油量將是2017年的3.7 倍，達(dá)到4.7 億噸。燃油經(jīng)濟(jì)性提高，將使單車耗油量大幅下降。隨著燃油經(jīng)濟(jì)性提高，2050年乘用車用油量將降為2017 年的2.1倍。研究表明，在三種情景下，新能源汽車對汽油的替代影響十分顯著?；鶞?zhǔn)情境下，可減少燃油車保有量2.2億輛，減少用油量1億噸；激進(jìn)情境下，可以進(jìn)一步減少保有量9000萬輛，減少用油量5000萬噸；極端情況下，可以再減少3000萬噸。

在此基礎(chǔ)上，考慮摩托車用油，以及天然氣、乙醇、甲醇、煤制油等其他替代燃料，可以得出汽油消費(fèi)總量?；鶞?zhǔn)情境下，汽油消費(fèi)峰值將達(dá)到2億噸，并在2050年回落至1.5 億噸左右；激進(jìn)情景下，汽油消費(fèi)峰值可以降低到1.8億噸，并在2050 年回落至1億噸左右；極端情景下，汽油消費(fèi)峰值可以下降到7000萬噸。2050年汽油消費(fèi)中，極端情景比基準(zhǔn)情景下降了一半。

商用車電動化將加速汽柴油需求下滑。基準(zhǔn)情境下，到2050年新能源替代柴油量3400萬噸，減少柴油消費(fèi)量24%；激進(jìn)情境下，2050年替代柴油4000萬噸，減少柴油消費(fèi)量28%；極端情境下，替代柴油4700萬噸，減少柴油消費(fèi)量三分之一。

伴隨著新能源汽車的發(fā)展，汽柴油需求大幅減少。在不考慮電動汽車情況下，預(yù)計(jì)2050 年我國總石油消費(fèi)約為7.8億噸?？紤]電動汽車影響，基準(zhǔn)情境下，石油消費(fèi)將在2027年達(dá)到7.3億噸，之后將在較長時(shí)間維持在7.3億噸左右，2050年下降到6.5億噸；激進(jìn)情境下，2027年石油消費(fèi)將達(dá)7.1億噸左右，并在達(dá)峰之后較快下降，2050 年回落至5.9億噸；極端情境下，石油消費(fèi)峰值仍為7.1億噸左右，但達(dá)峰之后加快下降，預(yù)計(jì)2050年回落到5.5 億噸，與2015年消費(fèi)水平相當(dāng)。

發(fā)展新能源汽車或可使石油對外依存度降低10%

按照2030年原油產(chǎn)量恢復(fù)到2億噸水平，2050年回落至1.8億噸計(jì)算：如果不發(fā)展新能源汽車，原油對外依存度可能高達(dá)77%，并且長期維持在75%以上；而發(fā)展新能源汽車，基準(zhǔn)情境下，對外依存度最高值可以下降到74%，并長期維持在此水平；激進(jìn)情境下，對外依存度最高值可以下降到73%，2050年可以下降到70%；極端情境下，對外依存度最高值可以下降到72%，2050年可以下降到67%。

在不發(fā)展新能源汽車的情況下，我國原油對外依存度到2050年呈上升趨勢；而發(fā)展新能源汽車可有效遏制原油對外依存度上升態(tài)勢，在理想情況下可使原油對外依存度下降10 個(gè)百分點(diǎn)，低于當(dāng)前水平。

然而需要指出的是，發(fā)展電動汽車對于我國能源安全具有重要意義，但仍無法徹底扭轉(zhuǎn)原油高對外依存局面。降低我國原油對外依存度之路任重而道遠(yuǎn)，需替代、節(jié)約和國內(nèi)資源開發(fā)三駕馬車合力共為，共保我國能源安全。

我國電力供給完全能夠滿足新增電力需求

新能源汽車發(fā)展在降低汽柴油消費(fèi)的同時(shí)也增加了對電能的需求。基準(zhǔn)情景下，到2050年電動汽車會增加用電量0.45萬億千瓦時(shí)；激進(jìn)情景下，將增加到0.64萬億千瓦時(shí)；極端情景下進(jìn)一步增加到0.80萬億千瓦時(shí)。

2017年我國全社會發(fā)電量為6.3萬億千瓦時(shí)，據(jù)《我國中長期可再生能源展望研究》預(yù)測，2050年我國發(fā)電量將翻一番達(dá)到12萬億千瓦時(shí)。極端情況下，2050年電動汽車耗電量也只約為當(dāng)年總發(fā)電量的6.8%，基準(zhǔn)和激進(jìn)情景下則占比更低。考慮到當(dāng)年裝機(jī)量將達(dá)38萬億千瓦時(shí)，我國電力供給完全能夠滿足電動汽車發(fā)展帶來的新增電力需求。

需要注意的是，電動汽車發(fā)展雖然不會對電網(wǎng)帶來能量沖擊，但是卻會造成功率沖擊。隨著大量電動汽車接入電網(wǎng)進(jìn)行充電，會增加電力負(fù)荷。如果原來的用電負(fù)荷高峰期和電動汽車充電的電力負(fù)荷高峰期疊加，勢必會導(dǎo)致電網(wǎng)用電負(fù)荷的峰谷差增加，電網(wǎng)調(diào)峰的難度加大，加重電網(wǎng)壓力，進(jìn)而大大降低電網(wǎng)安全性及可靠性。此外，大量電動汽車接入電網(wǎng)，將產(chǎn)生諧波污染、電壓偏移、三相不平衡等電能質(zhì)量問題，同時(shí)還會使變壓器加快老化程度，降低使用壽命。因此未來大力發(fā)展電動汽車，必須加大對電動汽車充放電策略、充電設(shè)施規(guī)劃、電力系統(tǒng)智能控制等內(nèi)容的研究投入，優(yōu)化充放電策略，減少對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響；同時(shí)需建立分時(shí)充電電價(jià)，合理引導(dǎo)用戶在低谷復(fù)合時(shí)充電，躲避電網(wǎng)高峰復(fù)合，減少電動汽車充電對系統(tǒng)的沖擊影響。對于電動公交等公共交通工具采用換電運(yùn)營模式，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期集中充電，改善負(fù)荷曲線，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。