電動汽車要爲碳達峰、碳中和作貢獻
2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表的重要講話中宣佈：“中國將提高國家自主貢獻力度，採取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，爭取2060年前實現碳中和。”對於汽車行業來說，這就是未來發展的行動指南。
去年11月，國務院辦公廳印發了《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035）》（以下簡稱《規劃》），明確提出：“以純電動汽車、插電式混合動力（含增程式）汽車、燃料電池汽車爲“三縱”，佈局整車技術創新鏈。”名爲“三縱”，實際是4條技術路線。
1.技術路線多樣化有助於技術進步。
技術路線多樣化有利於創新，通過比較鑑別可以促進技術進步。比較鑑別的基準應該是發展新能源汽車的宗旨——節能減排。值得注意的是，必須要進行真正的、產品全生命週期的節能減排計算，而不是表面節油、實際重排放。通過技術路線比較，可篩選出最節能減排的電動汽車，鼓勵其重點發展。
2.技術路線多樣化，需要政府引導。
《規劃》的基本原則之一是市場主導，要求“充分發揮市場在資源配置中的決定性作用，強化企業在技術路線選擇、生產服務體系建設等方面的主體作用；更好發揮政府在戰略規劃引導、標準法規制定、質量安全監管、市場秩序維護、綠色消費引導等方面作用，爲產業發展營造良好環境。”目前，我國政府是用補貼和積分與純電續駛里程掛鉤，來引導發展長續駛里程的電動汽車。
在《規劃》執行中，政府要制定引導節能減排的政策。補貼取消後，積分將成爲政府手中最有力的“指揮棒”。因此，積分必須與純電動汽車的續駛里程脫鉤，而應該與節能減排水平掛鉤，才能引導各車企爲2030年前碳排放達到峰值、2060年實現碳中和作貢獻。
前兩年，特斯拉在新加坡被判定不環保而罰款，就是因爲追求車輛的長續駛里程而多裝電池，導致車身加重、耗電增多，在發電過程中排放增多。筆者認爲，新加坡政府的節能減排意識很強，且政策有力、法規得當。
各類電動汽車節能減排情況差異較大
關於不同類型電動汽車節能減排的計算，清華大學教授和其他學者都作過詳細研究，也可用比較簡便的方法，那就是直接與燃油車比較節能（油）和二氧化碳減排量。目前筆者對各類電動汽車的定性判斷是：長續駛里程電動汽車並不節能減排；插電式混合動力車是假節能減排；燃料電池電動汽車很難節能減排；微小型純電動車是真節能減排；增程式電動汽車很節能減排。
1.長續駛里程純電動汽車不節能減排
純電動汽車如果耗電量高，在電網的電能主要來自燃煤的情況下，是不能減少排放的。而且，電池生產鏈、廢電池處置的耗能都很高。所以，純電續駛里程越長，越背離節能減排的宗旨。此外，多裝電池，比能量又高，大大增加了車輛燃爆的可能性。所以，發展長續駛里程的純電動汽車必須消除里程、安全、充電、價格、電池這五大焦慮。
《規劃》要求，到2025年“純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公里”。這就要求車身減輕、電池量少、里程縮短。即使將來全部使用可再生能源，車輛也不該過多配裝電池浪費能源。
2.插電式混合動力汽車假節能減排
說插電式混合動力汽車是假節能減排，理由有以下4點：一是這類車有純電動與內燃機動力兩套完整系統，導致車身重、耗能多；二是車輛在50公里內用電需要充電，遠距離用內燃機，仍然是大馬拉小馬，並不節能減排；三是這類車雖然標榜“油耗很低”，實際上是現行油耗計算方法不合理造成的假象；四是不少用戶買這類車不充電而是當燃油車使用，費油且排放有增無減。
筆者認爲，發展插電式混合動力汽車的結果是：車企賣車得利，用戶買車實惠，政府出了補貼等優惠政策卻得不到節能減排的實際效果。所以，一定要實事求是真節能，不要追求數量上的假減排。
3.燃料電池電動汽車難節能減排
之所以提出這一觀點，主要基於以下5個因素。一是燃料電池需用高純氫做能源，而氫不是礦藏，且問題還很多：氯鹼副產氫雖易純化，但是其量太小；冶金副產氫含一氧化碳較高，純化非常費能；電解水制氫發電能效太低：用電網10度電進行電解水制氫，經過電解損耗、氫儲運及充氫耗能、燃料電池發電，最後給到電動機的只有3度電，僅相當於鋰離子電池能量轉換效率的1/3。二是氫的安全儲存、運輸（尤其是遠距離）、充氫等方面不僅投資大，而且耗材多，耗材多也就意味着實際排放多。三是燃料電池及其部件質子交換膜、碳紙、氣泵、高壓儲氫罐等價格高，生產製作耗能多。四是鉑資源稀缺，無法支撐大規模發展燃料電池電動汽車，研究無鉑催化劑還屬於世界性難題。五是燃料電池必須與電池並用，只是起增程器的作用，從性價比、減少排放等各方面衡量，都難以與其他增程器競爭。
目前我國燃料電池和部件的國產化還沒做好，何必用高補貼助力進口部件裝車熱？因此，有高純副產氫的城市要量氫而行，綜合考慮各方面因素。總而言之，要打牢基礎穩步發展，將經濟賬算清、減排賬覈實。
4.微小型純電動車真節能減排
筆者在10年前建議過電動汽車發展路線：純電動汽車以微小型爲突破口，大中型車主要發展增程式。
微小型純電動車配裝的電池少，安全性較高，能夠滿足城市、鄉鎮交通的普遍需求，價格低廉，容易推廣。同時，車輛耗電量少（相當於<2升油/百公里），可以用電網的谷電夜間充電，是真正的節能減排。220V、5A的家用充電，不必擴容。此外，微小型純電動車既可用較爲安全的鉛碳電池做低速車，也可用鋰離子電池做高速車，這可由市場來決定。
筆者認爲，交管部門必須切實管理好低速車的交通問題，不能怕麻煩；政府部門要儘快出臺低速車標準。政策要順應人民需求，避免成爲節能減排和經濟發展的絆腳石。
5.增程式電動汽車很節能減排
第一代增程式，是在電池的電量即將用完時，由發電機啓動給電池充電；第二代增程式，是將發動機發電和電池兩個電源並聯，發動機排量減半，轉速選取最經濟點；電池量減少2/3，車身減輕，更節能；電池組不會過充過放，壽命延長；磷酸鐵鋰電池比能量合適，安全性提高；由於電池少，補貼退坡甚至取消後的影響也小，容易推廣；增程行駛較燃油車節油50％以上，既省錢又減排；可以不在外面充電，免建充電樁，且能遠距離行駛；在有充電條件的城市中行駛，百公里內節油率大於80％；可以繼續使用燃油車生產及加油設施，便於發展。因此，在筆者看來，增程式並不是向純電動過渡的車型，而是未來電動汽車的主力。
增程式電動汽車技術在不斷髮展
1.增程式電動汽車節油50％的“五大法寶”
增程式電動汽車節油要掌握“五大法寶”，其基礎是“並聯雙電源”概念。一是電池與發電機並聯互補，內燃機排量減少一半；二是內燃機轉速恆定在最經濟點，熱效率高；三是遇到紅燈或堵車時內燃機關閉，而燃油車此時效率爲“0”或很低；四是可回收剎車、下坡的能量，節油率15％～20％；五是裝有優化能效的電力電子控制系統。
增程式要進一步提高節油率，應加強以下技術：一是發展專用內燃機，不斷提高熱效率；二是發展快充電池，充分回收剎車減速的回饋能；三是發展高效電機；四是發展高水平的控制系統；五是未來的發動機可不燒油而燒生物乙醇，這樣就不會增加二氧化碳排放。
2.四大因素制約增程式電動汽車發展
目前增程式電動汽車發展不快，主要制約因素有4點。
一是補貼政策過於向純電動汽車傾斜，誤導了企業的技術路線。甚至2019年補貼退坡後，反而提高長續駛里程電動汽車的補貼，引導企業發展這類車。出現這種情況的根源，是片面地將燃油車的里程當作電動汽車的發展目標，而忽略了節能減排的宗旨。
二是不恰當地支持了假節能減排、技術又簡單的插電式混合動力汽車。不過，目前國家發改委在《汽車產業投資管理規定》中已將其列爲“燃油車”。
三是部分專家干擾並影響政策的制訂。有專家認爲，內燃機發出的動力要經過機械能-電能-機械能兩次轉換，效率大打折扣，但他們並沒有細想兩次能量轉換效率折扣僅是零頭而已。其實，任何電動汽車用電均是兩次轉換，只是轉換場合有別而已。
四是技術概念理解有偏差，表現爲增程式節油率參差不齊。其原因是企業未完全掌握節油的“五大法寶”，設計概念仍停留在第一代增程式水平。例如，有人說：“增程式是串混”，而不承認電池和發電機並聯。實際上，兩個電源只有並聯才能互補，設計才能正確——發動機排量纔可減半，轉速才能定在最經濟點，電池用量才能少，車重才能減輕，這纔是真正的節能。
3.增程式要努力拓展節能減排收效大的五個領域
領域一是增程式乘用車，要大力提倡緊湊型車輛，可用於出租車、家用車。
領域二是增程式商用車，商用車污染排放大，應用增程式後能有效節能減排。
領域三是軍用裝備動力增程化，車輛增程電動化，艦艇“全電驅動”，既可提高戰鬥力，又能減輕後勤供油負擔。
領域四是農用機械增程化，這一領域目前還是空白。在我國，大中型拖拉機有600多萬臺，小型拖拉機有1700多萬臺，總動力11億多千瓦，另有排灌柴油機近1000萬臺。農機的柴油消耗量約佔全國總用量的35％，超過6400萬噸。農業機械增程化，將對節能減排作出巨大貢獻。
領域五是運輸船隻動力增程化。當前，我國內河船隻超過16萬艘、沿海船隻有1萬多艘，這些船隻造成嚴重的排放污染；另外還有遠洋船2500艘，總動力5400萬千瓦。船隻動力增程化後可一舉三得：減排、降低運輸成本和解決停船時生活用電問題。
有人認爲，增程式車輛還是要燒油，但他們並沒有看到能節省多少油。更何況，將來發動機可以做到不燒油而燒生物乙醇，這樣就不會增排二氧化碳，有助於實現碳中和。生物乙醇有三個來源：一是秸稈，我國每年產7億噸，可轉化乙醇1億多噸；二是甜高粱，可以在鹽鹼地、沙旱地種植，不與糧食爭地。秸稈榨糖和高粱均可制乙醇；三是陳糧，可先將其澱粉發酵出乙醇，酒糟保留蛋白質是優良飼料，還實現了循環經濟。
增程節能，綠色出行。對於企業，筆者的建議是，不必都去造整車，製造高能效的增程器更關鍵，希望能創建中國增程器世界名牌。對於政府，筆者的建議是制定鼓勵電動汽車節能減排的政策；按節能減排水平確定電動汽車積分；將大力發展增程動力車、船、農機列入“十四五”規劃，使節能減排上一個大臺階。
（作者系中國工程院院士，王丹丹協助將原演講PPT整理成文）