电动车产业发展现状与展望

相江锋 谢乐琼 王莉 何向明

清华大学核能与新能源技术研究院

【按】国际能源局（IEA）近期发表了研究报告“全球电动汽车展望 2018：多交通方式的电气化发展”（Global EV Outlook 2018: Towards cross-modal electrification）。报告对电动车的发展现状进行了回顾统计，并对发展趋势进行了预测。这份报告对电动车的产业发展具有较强的指导意义。本文摘编主要内容以飨读者。

1 引言

在交通运输领域，车辆的电动化已逐渐成为一种潮流。电动车利用来源多样化的电能取代传统化石能源，不但可以显著提高能源转化效率，而且有助于减少温室气体排放、改善空气质量、降低噪声污染。此外，车辆的电动化还能提高国家的能源安全性，实现可持续发展，符合多种政策的要求。作为汽车行业中最具创新性的产业集群之一，电动汽车还具备增强经济和产业竞争力的巨大潜力，提高投资吸引力。

近年来，电动汽车市场在不断扩增。国家政策对电动汽车的持续扶持和汽车产业在电动汽车业务上的扩大投入都表明：这一趋势在未来10年不会减弱。电动汽车自发明以来被内燃机超越，而沉寂了百年之久。电动车发展过程中遇到的核心问题是动力电池的性能、成本和安全问题。随着新技术的突破，动力电池的电性能和安全性已经大大提高；销量的增长带动了动力电池制造成本的不断下降，并进一步降低了整车的制造成本。电动汽车领域核心技术的突破带来的性能提升和成本降低，进一步提升了电动汽车与燃油汽车的竞争力。随着电动汽车市场份额的不断扩大，车辆电动化或许会在交通方式的演变的过程中起到主导作用。

本文分析和总结了全球纯电动汽车、插电式混合汽车、燃料电池汽车、电动车两轮车、电动三轮车、电动低速车产业当前的市场规模、发展趋势及各国政策变化。针对新能源汽车用动力电池和充电桩进行了技术小结和展望，并对未来新能源产业的发展进行预测。本文旨在分析国际、国内电动汽车产业当前的发展状况、政策变化，并对未来电动汽车产业的发展做出预测。

2. 全球发展现状

2017年，全球电动汽车的销售量超过了100万辆，较2016年增长了54%，创下了历史新高。2017年，挪威新车销售电动汽车占39%，就销售份额而言，挪威是全球最大的电动汽车市场。冰岛和瑞典位居第2和第3，电动汽车销售份额在2017年分别达到了11.7%和6.3%。2017年，中国占据了全球电动车销量的一半以上，超过了全球第2大电动汽车市场（美国）的2倍，并占汽车总销量的2.2%。交通运输行业除乘用车外，两轮车及公交车等其他车辆的电动化也在迅速发展。2017年，全球电动公交车的销量达10万辆，电动两轮车的销量达3 000万辆，中国占据了大多数销量。

2.1全球电动车保有量现状

在2015年跨越100万辆和2016年200万辆的门槛之后，电动汽车全球保有量在2017年超过300万辆。与2016年相比，2017年增长了56%。从图1可见，全球电动乘用车保有量在2017年达到了310万辆，同比增长57%，与2015和2016年的增速一致。纯电动车占总电动车数量的2/3中国拥有最大的电动汽车保有量：全球总量的40%。2017年，电动公交的保有量增加到37万辆，电动两轮车增加到了2.5亿辆。尽管欧洲和印度登记的电动车数量也在不断增长，上述电动车辆保有量的快速增长主要来自中国，占比达到了99%。2017年，中国有就100万电动车上牌，占到了全球数量的40%，同时期的欧盟和美国各占到了全球的电动车保有量的1/4。

图1 2013-2017年电动汽车倡议成员国电动车保有量增长演变图

到目前为止，在本国车辆中，挪威拥有6.4%的电动汽车占比，全球最高。全球有3个国家的电动汽车占比超过1%：挪威（6.4%）、荷兰（1.6%）和瑞典（1%）（见图2）。除了310万辆的电动乘用车外，2017年全球上路的电动轻载商用车数量达到了25万辆，且99%是纯电动的。其中，中国拥有最大的电动商用车保有量，达到了17万辆，其次是法国（3.3万辆）、德国（1.1万辆）。

图2 2017年各电动汽车倡议成员国的电动车保有量和占比统计

2.2燃料电池电动车保有量现状

燃料电池电动车使用氢作为燃料，是一种新型电动车。2017年，全球燃料电池电动车保有量仅有7200辆，远低于纯电动车及插电混动车。美国燃料电池电动车的保有量已位居全球第1，占约50%份额，有超过3800辆的燃料电池电动车，绝大部分集中在加利福尼亚州。日本燃料电池电动车的保有量位居全球第2，达2300辆，但日本国内燃料电池车占电动汽车的比例最高。在欧洲，主要是德国和法国，截止2017年，燃料电池电动车的数量也达到了1200辆。

2.3销量和市场份额

2017年全球电动汽车销量超过了100万辆大关。虽然2016年的销售增幅较2015年有所回落，但至2017年，销售增幅由2016年的38%提高到了54%。中国拥有全球最大的电动车市场，2017年达到58万辆的销量，同比增长了72%，占据全球电动车市场的半壁江山。在电动车市场份额的数据上（见图3），挪威拥有绝对的领先地位，新售电动车占比达到33%，接近排名第3瑞典的7倍。从图3统计数据看出，2017年电动车销量增速最快的是德国和日本。2017年德国和日本的电动车销量较2016年翻了一番。从电动车销售统计数据看，全球纯电动汽车占到了总销量的2/3，插电混动车也在不断增长。中国、法国、荷兰对纯电动车具有更强的倾向性，日本、瑞典、英国则更倾向于插电混动车。虽然荷兰拥有全球第2大的电动车保有量，却是电动汽车倡议成员国中唯一从2013-2017年之间电动车销量下降的国家。荷兰电动车销量下降归因于公车私用相关税收制度变化，该制度在2017年初终止了插电混动车的税收优惠，而纯电动车税收优惠保留。荷兰2016年前销售的电动车大部分是插电混动车，当2017年的政策变动在推动纯电动车销量增长的同时也造成插电混动车销量的停滞。

图3 欧洲和电动汽车倡议成员国2013年至2017年电动车销量及市场份额

2.4市场驱动

电动车增长的推动力主要来自政策环境。全球电动车保有量前10的国家在推广电动车方面出台了一系列政策。事实证明，有效的政策措施有助于吸引更多的顾客，降低投资者的风险，并鼓励车企扩大生产规模。国家和地方政府推广电动汽车主要采用公共采购、补贴政策、降低使用费用以及行政措施来实现，如燃油经济性指标，基于排放性能的通行限制。

调查结果表明，在挪威，经济上的优惠政策如增值税、免车辆登记税、免道路通行费、流通税退税等政策被电动汽车车主列为最影响其购买决策的因素。在荷兰，插电混动车相关的政策变化导致其市场份额显著下降。在丹麦，2016年纯电动车车辆注册税的改革导致许多电动车型的成本竞争力逆转，当年电动车销量显著下滑。上述案例表明：财政优惠政策是降低前期购买价格的激励措施，是驱动当前电动汽车市场占有率提升的主要因素。

公共采购在提高电动车的公众影响力、扩大汽车生产规模、完善建设充电基础设施、降低成本以及提高企业对相关领域研发投入等方面发挥了重要作用。八个主要国家已认识到公共采购对电动交通过渡的重要作用及其对空气质量和气候的贡献潜力。2016年第22届气候变化大会（COP22）上签署并发起了《马拉喀什行动宣言》。在法国，该宣言中概述的主要承诺包括国家层面50%的低排放车辆，地方层面20%的最低门槛，2025年新公交车完全电气化的目标。加拿大最近宣布从2019年起，75%的新售轻型乘用车将是混合动力车、插电混动或纯电动车，到2030年，政府车辆采购将实现80%的零排放车辆。在美国，联邦政府于2015年提出了电动客车的购买份额目标，到2020年为20%，到2025年为50%。在印度，能效服务公司（印度能源部下属合资企业）打算以大宗采购和需求结合为基础采购和部署电动车辆，将国家政府用车（约50万辆）转变为电动汽车。

插电混动车和纯电动车的市场份额由技术特征、成本等方面决定，并且在很大程度上受政策环境的影响。近期国际能源署分析表明，纯电动架构在小型和中型车中更具使用价值，而插电混动架构主要应用在中、大型车中。

市场调查统计数据表明，预购价格最低（受公共政策影响较大）的电动汽车技术往往是销售份额最高的。可从近年来中国、欧盟的关键政策的调整可以看出如果要确保从国家预算的角度保持财政激励的可控性，同时考虑到降低关键电动车零部件（即电池）成本的前景，则需要将主要的政策杠杆安排为自我维持的金融机制（如实行有区别的税收或“反馈”计划，如几个欧洲国家的情况），或逐步转向标准、条例和任务。这些基于电动车性能的标准和法规可以帮助政府为汽车市场的发展指明一个较明确的方向，并同时能够做到技术的中立性；任务和激励措施作为补充；从而推动零排放技术的进步。所有这些政策工具都使当局能够根据其政策目标制定相关目标，使交通运输业能源组合多样化，并减少二氧化碳排放和空气污染。

3.电动两轮车、三轮车和低速车

目前，东盟（东南亚国家联盟）、中国和印度有近9亿两轮车，这一数字与全球轻型乘用车的总成交量相当。在这三个地区，两轮车占私人客车的80%。从历史上看，两轮车一直由汽油为燃料的内燃机驱动。近年来，电动两轮车的数量大幅增加。中国几乎占了所有的电动两轮车，远远领先于其他国家：2017年，中国道路上的电动两轮车数量约为2.5亿台，且仍维持每年约3000万量的销量。中国的电动两轮车保有量几乎是当今世界轻型电动乘用车数量的100倍。此外，据估计中国还有5000万电动三轮车。

低速电动车在中国已经成为电动三轮车和电动汽车的竞争对手。由于行驶速度较低，对于低速电动车没有严格的规则或法规的约束。由于官方注册的低速电动车数量有限，所以很难确切统计出中国有多少上路的低速电动车，但可以估计约有400万台。低速电动车行业几年来一直处于监管的灰色地带，但最近中国有很多地区通过将低速电动车限制在某些低速道路或禁止低速电动车来收紧政策，例如低速电动车最早在山东省发展起来，约占中国低速电动车销量的60%，已经开始对低速电动车进行随机路边检查的政策。邻省河南低速电动车的数量越来越多，也出台了类似的法规和执法制度。低速电动车法规的出台和低速电动车新国家标准的讨论，很可能影响到山东省2017年低速电动车的生产统计数据，该数据与2016年报告的数据持平。

4.中型、重型电动车

轻型电动汽车快速发展所产生的溢出效应为中型和重型车辆的电动化提供新的机会。早期，最适用于有固定路线和时间表的公交车和其他市政服务（如垃圾和街道清洁车辆）。迄今，电动卡车已经在城市中运行的大型商业和服务货车车队中得到了快速发展。今天，中型和重型货运电动卡车在区域和长途作业方面，都处于试点或示范阶段；通常被视为不太可能实现电气化的选项。

从电动汽车倡议成员国提交及已公布的数据显示，全球电动客车的销量主要是中国的电动客车和小型客运车辆。2017年电动客车销量估计略高于10万台（其中85%是纯电动车），略有下降，但是今年更新的数据证实了上年出版的《全球电动车展望》中概述的电动客车高销量。到2017年底，中国的纯电动和插电混动客车数量达到近37万台。如果将电动客车与其他商用电动汽车的统计数量结合，则总数估计超过50万辆。其他国家的累计销售额表明，目前欧洲、日本和美国在运营的电动客车数量为2100辆。2017年，有250辆燃料电池电动客车在全球运行。

与中国城市公交系统全面电动化不同的是，全球多数城市还没有意识到中国城市公交电动化的速度和规模。但是一些北美和欧洲的城市，C40网络的成员城市开始逐步部署电动公交车，并开始在新购置计划中用纯电动公交车代替传统燃油公交车。北欧的一些城市如奥斯陆、特隆赫姆和哥德堡已经开始运营电动公共汽车；2015年6月哥德堡率先在当地推出了三辆沃尔沃电动大巴。奥斯陆的目标是在2025至2030年间，将市内公交替换为完全依靠可再生能源运行的公交系统。为了扩大2015年《C40清洁巴士宣言》的影响力，12位市长代表五大洲城市，在2017年承诺：从2025年起，他们的城市公共系统将只增加电动公交车。市长们还承诺在每个城市内建立一个“主要区域”，作为低排放区；同时承诺监管进展情况，并每两年公开一次进展报告。其他的一些组织如气候与清洁空气联盟提出看无烟公交项目，旨在促成世界20个主要城市的公交系统的零排放电动化。

在欧洲联盟，越来越多的城市正在建设试点项目，且大多数项目是在过去五年中启动的。其中零排放城市公交系统（ZeEUS）由40个合作伙伴（包括公共交通主管部门和运营商、车辆制造商、能源供应商、学术和研究中心、工程公司和协会）组成的网络进行协调。零排放城市公交系统项目在欧洲10个城市设立了10个示范点，以监测和提高城市电动公交车的技术、经济性和运营性能。另外氢动力汽车欧洲联合倡议项目于2017年1月启动，旨在首先在欧洲9个城市或地区实现氢燃料电池城市公交系统，然后再在另外14个城市部署。少数欧洲城市已经将业务从示范规模扩大到商业规模，定期运营庞大的电动公交车车队。他们的目标还延伸到国家一级：荷兰的目标是在2025年之前向全部销售的公交车完成向无排放公交车过渡，并且到2030年实现公交车全电动化。瑞典自2016年以来一直维持对电动公共汽车的支持政策。

5.电动客车技术

决定电动客车设计的主要参数有2个：车身材料和充电策略。

传统客车车速的材料是钢架结构，结构性能优良且成本低廉。一些电动客车的制造商正在开发用铝或者碳纤维复合材料的车身代替传统钢结构，从而减少车身自重，降低车辆能耗。例如Linker和Ebusco两家的电动客车都是铝框架结构，车辆自重在10.5t到12t之间，其能量消耗量90kWh/100km。相比之下，钢架结构的电动客车自重在14t左右，能量消耗量可达到110～130kWh/100km。

充电策略方面，电动公交车的设计是可以在电池一次充满电的情况下运行一天，并夜间电价较低时在车站进行慢速充电。上述充电策略要求电池的容量超过250kWh，以满足续航里程的要求，在车站中充电过夜可使用充电速度较慢的充电器进行充电。另一种充电策略是随时充电，主要依靠站台或公交线路沿线的快速充电器。快速充电器通常通过受电弓与车辆连接，受电弓既可以安装在车辆上，也可以从安装在站台上。快速随时充电的时间可在5到10分钟之间，具体取决于调度需求。快速随时充电策略的好处是，电动公交只需要携带较小的电池（约80kWh），从而降低车辆的功耗，降低购置成本。由于电池包容量减小，体积减小，则可释放更多的乘员空间。快速充电器与慢速充电器相比，需要更高的功率容量（200～400kW），设备、安装和维护成本更高。此外，使用快速充电策略的电动公交的电池设计也与普通电池不同，需要使用钛酸锂负极来满足高倍率充电的要求Solaris和Proterra电工可以已经在使用钛酸锂电池支持快速随时充电策略。

与其他动力形式的客车相比，电动客车面临的一个极具挑战性的问题：暖风空调对电池能量的消耗。特别是在寒冷的气候条件下，暖风空调的功率负载在6～14kW，意味着需要多消耗20～40kWh/1100km的能量。因此在极端寒冷的地区，电动客车有时会配备柴油加热器。

6.电动客车制造商

迄今全球已有多家整车厂生产电动客车，但是市场上销售的电动客车大多是中国制造商为国内市场制造的，其中中国的两大客车制造商比亚迪和宇通在国际电动客车市场上也很活跃。比亚迪和宇通除了生产各种尺寸的城市电动公交车外，也生产城际电动公交车车型。最畅销的比亚迪12m标准城市公交车的电池容量约为330kWh，能保证250km的续航里程，同时还有其他不同的配置。欧洲几大汽车车制造商，包括已开始供货电动车型的整车厂如Volvo、Solaris以及VDL等都纷纷开始在电动客车领域增加投入。整车厂的多样性驱动了欧洲市场上电动客车车型的多样化。在欧洲，Ebusco和linkker使用铝车身部件来减轻车辆自重、提高续航里程或减少电池的需求量。在美国，Proterra（由特斯拉前员工创建，专门经营电动公交车的车厂）则选择使用碳纤维材料，搭载440kWh的高容量电池，Proterra的电动客车的续航里程可达到480km。

7.电动车发展目标

越来越多的政府正在制定电动车发展目标，并不断向制造商和其他行业的相关方发出更加明确的信号，来提高对未来政策框架的信心并吸引调动投资。已有10个国家（共占全球电动车保有量的60%以上）在2017年批准了EV30@30运动，承诺到2030年实现电动车销量达到30%的目标。表1汇总了不同国家2020到2030之间电动车发展部署计划的目的和目标。

8.禁售传统燃油车计划

部分国家政府宣布计划在给定的时间点终止传统内燃机车辆的销售或注册，以此补充国家层面的电动车发展目标。此外，一些地方已承诺实施限制措施禁止燃油车进入某些地区（在某些情况下仅限于柴油车）。表2和表3概述了具体的计划。

9.电动车制造商的规划

上述政策的发展也伴随着汽车行业主要成员对其产品发展规划的不断调整。几乎所有主要的汽车制造商都已表达出在电动车领域发展的雄心壮志。过去一年中，电动车制造商紧接着先前发布了大量与电动车相关的公告，表明未来几年业界将在电动车技术研究方面加大投入。在“柴油门”的丑闻发生后，柴油车的受欢迎程度不断降低，尤其是在欧洲，一些汽车制造商也表达了缩减或停止柴油车型的意图。此前欧洲许多汽车制造商将柴油作为实现企业平均二氧化碳排放目标（柴油车的单位二氧化碳排放量低于汽油）的措施。如此电动车将会替代柴油车实现排放目标的最好途径。表4概述了各汽车制造商的计划。

10.电动车基础设施

10.1标准充电桩

电动车的基础设施种类众多，包括各种私人、公共充电桩，以及一些适用于乘用车和公交车的通用充电桩。去年的政策变化使得快速充电桩的发展空间更大。尽管如此，快速充电桩仍然被视为私人充电基础设施的补充而不是替代，特别是长途旅行时。

标准充电桩根据3个指标分类：输出功率等级、物理接口、通讯协议。不同充电协议的通信方式存在差异。协议依赖于不同的物理连接，而且不同物理连接之间几乎没有兼容性。不同地区执行的充电桩标准与支持的协议如表5。在使用二级和三级交流充电桩的情况下，每种类型都有对应的协议，Tesla也使用相同的协议。但在使用直流快速充电桩的情况下，组合充电系统（CCS）连接器适用于电力线通信（PLC）协议（通常用于智能电网通信），而CHAdeMO、Tesla和GB/T则使用控制器区域网络通信（最初为车内组件开发）协议。

10.2全球充电桩发展现状

2017年充电桩发展的重要事件：①韩国将CCSCombo1标准作为电动车充电的主要标准；②印度发布了关于电动汽车充电基础设施建设的草案，确定了电动汽车充电桩的型号和标准。

图4显示了全球已安装的充电桩数量，从2010年到2017年所有类型的充电桩呈现出持续上升的趋势。私人充电桩的数据统计难度非常大，无论是中等输出功率充电桩（第2等级），还是小功率通用充电桩（第1等级），都没有精确的统计数据。为了显示出公共充电桩和私人充电桩之间的差异性，图4中显示私人充电桩的数据是基于如下的假设：全球除中国之外的所有国家，无论在家里还是公共场合，每一辆电动车都默认配备一个私人充电桩。调查表明，在北欧地区人们明显倾向于家庭和工作场所充电器。超过90%的挪威和瑞典电动车车主每天或每周在家充电，20%～40%的车主在工作时充电。在美国，据估计每辆电动汽车大约有0.9个家用充电器，在工作场所则有0.325个附加充电器作为补充。因此，除中国和日本之外，本文中的数据与家庭私人充电为主工作场所充电为辅的充电模式假设是一致的。

中国的数据显示，2017年有23.3万个私人充电桩。然而在调查了约1/3电动汽车车主后，中国电动汽车充电基础设施促进联盟整理的调查报告表明，在中国私人电动汽车充电桩的比例接近80%。到2020年，中国将拥有460万辆电动车，同时搭配430万个私人充电桩，折算得到的比例为0.9，高于目前的比例。考虑到现有数据的范围以及高度的不确定性，图4中显示的中国数据是基于已上路的120万辆电动车，且按照每辆电动车0.8个充电桩的比例假定的。

与中国情况类似的，日本人口密集的城市如东京地区，有超过60%的人口住在高层单元房中，不具备使用私人充电桩的条件。日本政府大力推行集中安装在单元楼附近的多用途电桩。由于可获得信息的渠道有限，本文结合每辆汽车的快充速率，将日本私人充电桩的比例设定为与中国相同。

由于电动两轮车的充电功率一般较小，而电动三轮车既可以用第1等级的小功率充电器，也可以使用的2等奖的中型功率充电器，图4中的数据不包含电动两轮车、三轮车。

对于中型和重型电动车辆来说，其充电桩的数量统计也是较困难的。当前中国正在大力推进电动公交客车的普及化，尤其是像在深圳等中心大城市，电动客车的规模正在快速扩大。

图4 2010-2017年全球充电桩数量（横坐标：年份）

10.3 2017年全球充电标准的主要发展状况

10.3.1超过200kW的大功率充电桩

几个快速充电标准化机构发布了新的定义或官方协议，可提供高达200kW的充电功率。尽管目前还没有任何上路的电动车可以支持如此大功率的充电方式，但是已经部署了一部分大功率充电桩。CHAdeMO已经正式发布了最高支持200kW的协议，2018年发布了支持400kW的协议草案。CCS在2017年的CCS系统描述文档中共享了CCS2.0的预期特性，但是还没有正式发布CCS2.0。自2015年发布以来，中国GB/T20234.1的充电标准最大功率已达200kW。尽管特斯拉目前的充电桩功率低于200kW，但是其一直在开发超级充电桩满足120kW的充电功率，技术开发进度是目前最快的。

10.3.2不同情况下的充电模式

目前制定的充电策略和通信协议主要面向乘用车和轻型商用车，但是也可以应用于其他领域。

①绝大多数电动两轮车使用第1等级的低功率充电策略，当然功率稍大的电动三轮车也可以使用第2等级的中功率充电桩。

②动公交车的充电方案发展出了2大类：夜间电价较低时在车站进行慢速充电（可以使用多种充电接口和充电协议）；站台的大功率随时充电。

③电动公交车装备了巨大的电池组，因此车站慢速充电桩也需要大于22kW的功率，满足夜间将电池组充满的需求；绝大多数情况下，直流快速充电桩的功率一般大于50kW。新推出的公共汽车已经支持150kW的接触式充电方式。

④鉴于目前中国国内上路的电动公交车数量远大于其他国家，且中国更加青睐车站慢充的充电方式，目前许多上路的中型和大型电动车都使用了GB/T直流充电标准的快充模式。

⑤CHAdeMO和CCS同时也支持受电弓方式充电的客车和货车。另外一家支持受电弓充电方式的是OppCharge，可以达到150-450kW的充电功率，与IEC61851-23（直流）及ISO15118标准兼容。

⑥需要进一步完善现有标准以适应越来越多的电气化运输工具，尤其是对于电动卡车这类高功率应用，同时还兼有长途，重载荷的要求，典型的有特斯拉发布的Semi电动卡车。

在许多国家，电动汽车仍然处于起步阶段，因此确定不同国家充电桩/电动车的比例就比较困难。如图5全球不同国家电动车数量和充电桩数量统计可以看出地区之间的差异。图6显示了中国和日本对快速充电桩的依赖程度高于其他国家。这符合人口稠密的城市中私人充电桩受到多种因素的限制而无法快速发展的现状，同时也与中国私人充电桩数据中的单位数量电动车配备充电桩数量低的事实相符。

图5 2017年全球主要国充电桩保有量

图6 各国充电桩保有量

在中国，公用的电动车辆如公务车、出租车等比例较高，因此数据中公共充电桩/电动车的比例也比其他国家高。中国电动车的另外一个特点是续航里程较短。挪威2017年电动车销量占比全球最高，但是与其电动车占比领头地位相反的是，其公共充电桩数量远小于其电动车保有量。调查数据显示出挪威消费者在电动车充电方式上更愿意选择家庭充电方式。

10.4充电桩政策的主要发展

基础充电设施取决于当地的实际情况，国家政策或其他团体/联盟的协议包括明确部署电动车的目标定义、条例，直接投资筹集的资金，以及提供的财政支持。在发展充电基础设施过程中有效的政策框架体系通过创造条件，提供足够的资金扶持，促进充电设施的发展普及。充电桩部署的目标是使基础充电设施的发展与电动车数量增长保持一致。并非所有国家在设立电动车发展目标时也同时设定了公用充电桩的发展计划，而另一些国家只关注发展公共充电桩，忽略了私人充电桩的发展。如中国计划至2020年建设完成1.2万个“换电站”，430万个私人充电桩和50万个公共充电桩。中国在地域划分上分成了西部（推广区）、中部（示范区）和东部地区（加速区），以解决电动车市场内的不对称发展问题。一些城市的电动车/充电桩比例目标达到了0.13，另一些城市的比例则不太严格（0.07）。

欧盟委员会已要求其成员国政府制定2020年、2025年和2030年的部署目标，以达到替代燃料基础设施指令的要求。2017年，只有80%的欧盟国家提交了实施目标，表明到2020年仅部署了35%公共充电站。当然，由于电动车发展的延误，同时又有几个国家超额完成了基础充电设施的建设目标，完成每10辆车配置1个公共充电桩的目标还是可以在2020年实现的。

美国加利福尼亚州近期修改了2025年的基础充电设施建设和2030年的500万辆电动汽车的目标：B-48-18号行政令更新了2016年的零排放行动计划，计划在2025年之前投资9亿美元用于建设部署25万个充电站，其中约有1万个的直流快充桩。

10.5高速公路充电桩

电动车的续航里程和充电时间一直是困扰电动车快速普及的重要问题，高速公路沿途的基础充电设施对于保障纯电动车的长途行驶具有重大的意义，中国、欧盟和美国等主要市场显然已加快了在高速公路上安装快速充电设施的计划（见图7）。

图7 各国高速公路充电桩数量统计

10.6电动车基础设施投入计划

电动车基础设施的资金投入包括财政激励，减税和直接投资等几种形式。过去几年，各国对公共充电桩的直接投资数量有所减少，而国家对基础充电设施的奖励性政策则大幅增加。总的来说，政府近年来在基础充电设施方面的财政支出量显著提升，图8可见各国对基础充电设施的资金投入数量的差异。尽管对基础充电设施的资金投入有所增加，但是并非所有政策都能够有效的实施。在英国，用于建设沿街户用充电桩的450万英镑（约合580万美元）资金没有使用。很多机构已经设立了不同的项目来使用这些建设资金，分配基础充电设施建设资金时，也需要把资助申请人的费用考虑在内。

图8 各国在电动车基础充电设施的财政投入

10.6.1电动车电能需求量

2017年，全球电动车的电力需求估计为54TWh，略高于希腊的电力需求。其中91%的电力需求来自中国，主要是由电动两轮车和电动公交车。电动两轮车和电动公交车的电力需求综合占全球电动车用电需求的87%。自2015年以来，电力需求增长最快的是电动乘用车，增长了143%；其次是电动公交车（110%）和电动两轮车（13%）。

图9 全球电动车电能消耗统计

与2016年相比，2017年电动车的电力需求预计增加21%。2017年，电动车的电力需求相当于全球总用电量的0.2%。在拥有最大电动车保有量的中国，电动汽车电力需求占总电力需求的0.45%，而在电动车占比最高的挪威，电动汽车电力需求占比达到了0.78%。目前电动车总数仍然较少，虽然数量在不断增加，但是目前对电网的影响还有限，电动车电力需求的增长空间仍然非常大。随着电动车保有量的不断增长，电动车对电力需求量也在不断增大，对输配电网的影响也会逐步凸现出来。

10.6.2锂离子电池的发展

锂离子电池自20世纪90年代商业化之后，成本在不断下降。在电池设计和制造的复杂性之外，锂离子电池的有4个关键因素决定了成本和性能：化学体系、容量、产量、充电速度。随着材料和制造技术的进步，锂离子电池的成本在不断下降。锂离子电池的正极材料有镍钴锰酸锂（NCM）、镍钴铝酸锂（NCA）、锰酸锂（LMO）和磷酸铁锂（LFP）；锂离子电池的负极材料绝大多数是石墨，少数电池用的是钛酸锂材料（LTO）一般用于大功率充放电工况。在现有商业化的正极材料中，NCM和NCA相比其他正极材料具有更高的能量密度，这项指标在电动乘用车中至关重要，因此在轻型电池市场上占据主导地位。LFP的能量密度比NCM和NCA更低，但是安全性好，循环寿命长，所以主要用于中型电动车辆，如电动公交、电动货车等。图10中列举了不同化学体系的电池成本。

图10 动力电池的成本组成

在NCM材料大类里面，正极的能量密度与镍含量成正比。能量密度越高，单位质量的活性物质中可以储存的能力也越高，这就降低了单位储能量的生产成本。例如，从NCM111切换到含镍量为60%的NCM622，电池的成本将降低7%。但是随着镍含量的提高，电池的热稳定性会降低，这就需要在使用高镍材料降低成本的同时，攻克热稳定性这一难关。另一方面，NCM材料中的镍含量也会影响到材料中钴的比例，进而影响到正极材料的成本。2017年钴价从80美元/kg快速上涨到120美元/kg，使用NCM111材料的电池组成本增加了9%，但是使用NCM811的电池组成本仅增加了3%。

10.6.3锂离子电池的产能

由于投资成本的分摊形成的规模效应，扩大电池的生产规模对降低电池生产成本作用非常大的。分析表明，目前典型的工厂年产能从0.5~8GWh不等，绝大多数的工厂的产能在3GWh左右（表6）。如果将上述产能按照每个电池包20～75KWh的规格计算，上述工厂的电池组年产能可达到6000到40万。

10.6.4电池组的容量

当前使用在电动车中的电池组尺寸和容量差异非常大。轻型纯电动车的电池组容量为20～100kWh。中国市场上最畅销的三种电动车的电池组容量在18.3-23kWh之间，其主要考虑的因素是小型化和经济性。在欧洲和北美，中型汽车的电池组容量在23～60kWh之间，而较大的电动乘用车和电动运动型多用途乘用车（SUV）的电池组容量在75～100kWh之间。大型电池组的成本往往较低，这是因为大电池具有较高的成组率，电池管理系统和温度控制系统的成本也分摊到更大的容量中。与30kWh的电池组相比，70kWh电池的单位能量成本预计将降低25%（图11）。

图11 （左）动力电池组成本、容量、年产能之间的关系；（右）根据BatPac运行结果模拟的电池组容量对成本的影响。

11.中国发展现状

改革开放以来，我国的汽车行业发展迅速，目前已成为世界第1大汽车生产国。截至2016年，我国的机动车保有量2.9亿辆，2017年达到3.1亿辆，据估计到2020年将达到6.3亿辆。2017年我国石油表观消费量达到5.9亿吨，当年石油进口依存度达到67.4%。因此大力发展新能源汽车，用电代油，是保证我国能源安全的战略措施。2014年是国内新能源汽车的元年，在国家政策的支持下，我国电动车行业快速发展。2014年新能源汽车销量达到7.47万辆，同比增长324%。2015年实现销量33.11万辆。根据工业和信息化部、发展与改革委员会、科学技术部在2017年4月联合印发的《汽车产业中长期发展规划》，其明确给出了目标：到2020年，新能源汽车年产销达到200万辆；到2025年新能源汽车占比达到20%以上（见表7）。2017年全国新能源乘用车累计销量为57.8万辆，纯电动车型占了81%（46.8万辆），其中A00级车型占了纯电动车67%的份额（31.4万辆），成为主力车型。1～12月国内新能源汽车动力电池累计装机量超过36.4GWh。其中销售量占74.4%的乘用车电池装机电量约13.7GWh，占比37.6%。客车电池装机电量约14.3GWh（占39.3%），专用车电池装机电量8.4GWh（占23.1%）。2016年新能源汽车生产51.7万辆，销售50.7万辆，比2015年同期分别增长51.7%和53%。虽然未达到60%的增长目标，从2017年的产销量数据来看，同比增长仍然超过了50%，行业显示了较强的增长延续性。

2018年新能源车生产合格证数量实现高增长，4月新能源车产量8.7万台，同比增长1.5倍（图12）。

图12 2016-2018年新能源车产量及电池电量统计

中国的城市与世界上的城市相比有一个突出的优点：新规划的城市可预先设置集成化的电动公交车充电基础设施和交通路线。这为电动公交车的发展普及提供了巨大的机遇。中国的电动公交车销量提升主要是从2009年的补贴政策实施开始的。2009年开始的补贴政策适用于纯电动、插电混动、燃料电池公交车，针对选定的“试点城市”实施，并随着时间的推移逐步减少。补贴的模式是国家直接向制造商提供补贴，并辅之以地区和市政的补贴。在许多情况下，这些地区性补贴与中央政府的补贴相匹配。自2013年以来，国家为试点城市提供了额外补贴来发展收费基础设施。2015年，国家用于补贴商用车采购的支额超过460亿元人民币。2017年，为了防止“骗补行为”，国家对补贴政策进行了调整，整体补贴金额减少并转为营运津贴补贴电动公交车的运营商。政策的调整旨在减少公交运营系统对传统燃料如柴油依赖程度。在深圳、北京、天津等城市，补贴政策将电池电动公交车的购买价格纳入常规柴油公交车的范围，从而大幅降低了电动公交车采购的主要障碍。到2017年底，深圳市将其16359辆公交车完全替换为电动车型。包括深圳、北京、天津在内的中国许多城市都通过了将公交车、物流车、环卫车电动化的目标。自2013年以来，除深圳的全电动化公交系统外，北京、天津及河北、京津冀地区的政策一直在推动电动公交的销售和发展。激励政策的具体条款会随着当地政策目标的变化而调整。以北京为例，电动公交车的补贴额度与公交车的车长度挂钩，但是在2016年，补贴政策的一些条款就变更为根据单位载重的能耗来计算。

12.全球鼓励政策情况

零尾气排放、电能来源广泛、电池性能不断提升、成本不断降低，上述这些特点使电动汽车正在成为当今所有解决能源、环境问题方案中最有前途的技术之一。一大批推进电动车发展普及的政策手段已经被全球主要市场所采纳。中国、欧洲、日本、美国和近期的印度已通过结合公共采购、投资计划、补贴政策、针对电动汽车售价和加油/充电基础设施的财政激励措施、燃油经济性指标和其他政策激励措施等手段，特别是包括零排放等在内的措施组合，刺激电动汽车消费需求。

12.1关键的政策更新

2017年，中国、欧盟和印度共同占据了全球轻载电动车市场的约60%，提出或实施了一系列重大政策变化，加速电动汽车逐步进入并形成全球性规模。但是最近关于美国汽车燃油经济性的联邦法规被取消的公告，可能对电动汽车的增长带来负面影响。

11.1.1中国

2017年9月，中国政府颁布了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》（简称“双积分政策”），并于2018年4月1日起执行。该政策针对在中国境内销售乘用车的企业（含进口乘用车企业）的企业平均燃料消耗量及新能源乘用车生产情况进行积分考核，对于新能源汽车负积分未抵偿的企业，将被暂停部分高油耗车型的生产，直至下一年度传统能源乘用车产量较核算年度减少的数量不低于未抵偿负积分数量。对传统能源乘用车年度生产量或者进口量不满3万辆的乘用车企业，不设定新能源汽车积分比例要求；达到3万辆以上的，从2019年度开始设定新能源汽车积分比例要求：2019年度新能源汽车积分比例要求为10%，2020年度达到12%。双积分政策对新能源积分做了详细的规定，新能源车必须满足最低续航里程和能量效率才能够获得相应积分，见表8。

中国同时实施了电动汽车补贴政策为生产和购买电动汽车提供补贴。补贴额度取决于3个特征：续航里程（单位km）；能效（单位kWh/100km）；电池组能量密度（单位Wh/kg）。2018年2月，补贴政策进行了一次修订，降低了对插电混动车和低续航里程（<300km）电动车的补贴额度，并同时加大了对高续航里程电动车的补贴力度。车企最终得到的补贴取决于电池包的能量密度和效率：能量密度越高，效率越高，补贴额度就越大。这意味，与燃油车相比，技术更先进、成本较高的电动车型获得的补贴也更多。补贴政策的变化旨在推动车企投资制造更多续航里程与燃油车接近的电动车，并同时鼓励车企重视高能量密度的电池化学体系。修订后的补贴政策于2018年6月正式实施，在这段过度时期中仍然可以按照2017年补贴政策的70%获得补贴额度。此外，2017年中国公布了禁售传统燃油车的时间表，具体的细节和时间表还不明确。

12.1.2欧盟

2017年11月，欧盟委员会更新了清洁出行项目中到2030年为止的乘用车和轻型商用车的二氧化碳排放新标准提案。排放标准的目标是到2025年，新车每千米二氧化碳排放量较当前降低15%；到2030年，降低30%。为了实现从目前到未来的过渡，该提案还包括了已经指定的目标，分别是到2020/2021年，乘用车二氧化碳排放量为95gCO2/km，商用车为147gCO2/km。上述2个目标都基于“新欧洲行驶循环测试”（NEDC）得到的数据，但是从2021年开始，“全球统一轻型车测试程序”（WLTP）将会接替“新欧洲行驶循环测试”，修正避免存在的不足。提案为每家车企分配了各自的排放目标，新注册的汽车如超出了标准单位里程二氧化碳排放量的限制，则会受到95欧元/gCO2/km的罚款。

鉴于目前混合动力汽车 (HEV) 的排放水平接近于80gCO2/km (NEDC)，与普通欧洲汽车的排放水平接近，调整提案意味着低排放或者零排放车辆的生产份额需要在2025年达到15％，2030年达到30％或更高，才能在2030年达到总体目标。新标准提案的宗旨也体现在包括刺激低排放和零排放车辆增长的激励方案中。如果车企生产低排放或零排放车的汽车份额高于提议的基准水平，则相应车企的总体二氧化碳指标将会适当放松。这使车企在生产如SUV等售价较高且排放也较高的车型时，拥有相对更多的产量。即便此提案对实现全面减少二氧化碳排放具有必要的限制或惩罚措施，但是与强制执行显著不同的是该提案以鼓励为主，因为如果不达到低排放或零排放的目标也不涉及惩罚。

在低碳经济路线图中，欧盟的目标是在2050年将其温室气体排放降低到1990年排放水平的20%。为了达到目标，则需要交通工具运输业的排放降低到1990年排放水平的40%。这就需要增加低排放和零排放车辆的份额来应对在2030年之后逐步提高二氧化碳排放标准。

12.1.3印度

2017年印度政府和相关部门制定发布了多种电动车相关的政策和具体行动，体现了将印度国内汽车市场转变为电动车的决心。

紧接着2012年公布的促进混合动力和电动汽车的“国家电动车任务计划2020”，2017年4月印度政府规划了一条到2030年全电动化的发展路线。同时政府允许快速应用和制造混合动力和纯电动汽车（FAME），旨在降低“国家电动车任务计划2020”规划实现前期的混合动力和纯电动车的售价，进而刺激市场扩大。2017年5月，改革印度全国学会规划了国内机动车改革的道路，提出了一系列行动和具体实施措施，加快实现印度在先进交通业的领先地位。2017年9月，塔塔汽车通过能效服务公司，拿下了首个印度公共采购电动汽车的招标。2017年12月，印度汽车工业发布了一份白皮书，建议到2030年实现市内公共交通的100%电动化，到2047年所有销售的新车都采用电力驱动。2018年2月，印度重工业和公营企业部申明，其未对2030年电动车计划设定任何目标，并称FAMW计划是能更好地推广电动汽车的手段。紧接着，印度能源部发布了国家电动车计划并由能效服务公司执行。能效服务公司将继续关注公共采购，以促进印度电动汽车的需求量。该公司于2018年3月推出了电动汽车采购招标。启动国家电动车计划后，印度电力部还宣布将重点建设充电基础设施，建立完善政策体系，期望到2030年，电动汽车的市场份额达到30%。

尽管上述举措表明了印度在主动推进电动汽车产业发展，但是不同时间和不同主体所表达的意见、措施之间缺乏一致性，这表明印度在颁布电动汽车相关政策之前做好各方面协调和统一工作。

12.1.4美国

2018年4月，美国环境保护署修订了2022-2025年的轻型车辆的温室气体排放标准。此次修订是对2012年温室气体排放标准中2017-2025年的排放标准进行中期评估之后确定的。在中期评估中，美国环境署审核了一系列指标，包括燃油效率的变化，燃料价格的变化，车辆电动化比例和消费者接受程度等。根据上述因素的分析结果，美国环保署认为上届政府制定的标准过于严格，必须进行适当的修订，但是具体修订的细节尚待确定。

根据2012年制定的排放标准，环保署估计到2025年美国国内轻型汽车销量的5%为电动车时才能达到预期的排放目标。排放标准的修订可能造成美国国内电动车增速的减缓。

2009年环境保护局批准加利福尼亚州可以不执行其温室气体排放标准。但是即使联邦标准被撤销，加利福尼亚州仍然会继续坚持实施排放标准并可能与其他州一起执行一套独立于联邦政府的更严格的汽车排放、销售相关制度，最终在美国国内形成两个市场，这对部分利益相关者来说存在风险。

加利福尼亚州的“零排放汽车计划”本身就是一项政策，将继续推动美国电动汽车市场发展。与中国的新能源积分类似，该方案为每个车企分配“零排放积分”，要求车企通过零排放汽车销售或通过购买可交易积分来完成即定的排放目标。2016年，加州州长发布了一项行政命令，要求到2025年实现150万辆零排放汽车上路。2018年1月，新的行政命令要求到2030年加州实现500万辆零排放汽车的目标，与清洁汽车退税制度相互补充，并刺激投资更多的基础设施。

12.2 未来的预测

政策、环境、资源等多方面因素决定了在城市中大力发展电动车的必然性。新政策方案预测到2020年，全球电动汽车的保有量将从2017年的370万辆增长到1300万辆，到2030年将达到1.3亿辆（不包括两轮和三轮车）（图13）。到2020年，电动车销量将达到400万辆，从2017年的140万辆增长到2030年的2150万辆，销售额同比增长24%。EV30@30方案预计到2030年全球电动车保有量达到2.28亿辆（图13）比新政策方案预测的数量多1亿。为实现上述预测的目标，应当迅速扩大政策影响和实施的范围。

图13 全球电动车保有量预测

13.电动两轮车和三轮车

新政策预测电动两轮车和三轮车的数量将从2017年的3亿辆增加到2030年的4.55亿辆；EV30@30预测2030年电动两轮车和三轮车将增加到5.85亿辆。到2030年，上路的电动两轮和三轮车集中在中国、印度和东盟国家。预测数据反映出两轮车电动化的良好前景，同时表明汽车用动力电池的产能增长也带动了适合于两轮车市场的较低要求的电池的产量。新政策预测电动两轮车未来的保有量较低，反映出新政策更加支持电动乘用车的发展。

13.1电动乘用车

两种方案的预测都表明，到2030年轻型电动车包括电动乘用车和电动商用车数量将仅次于电动二轮和三轮车。如果不计算电动两轮车和三轮车的数量，到2030年轻型电动车将占新能源电动车数量的97%以上。这反映了轻型电动车市场中数量优势，同时相比中型和重型长途电动车辆具有更高的市场渗透率。

13.2电动公交车

新政策和EV30@30方案中都涵盖了电动公交车的快速电气化发展，其主要是通过在城市推广纯电动公交车。2017年，电动公交车数量为370万辆。到2030年，在新政策方案中电动巴士的数量将达到150万辆，且电动公交车在公共汽车中的总市场份额将低于15%。而EV30@30方案预测的数量将达到450万辆，电动公交车的市场份额则会低于35%。如此高的市场占有率体现出了电动公交车在单位里程成本方面的优势，同时也证明夜间慢充的可行性。

13.3电动卡车

新政策方案估计到2030年全球电动卡车的保有量将达到近100万辆，而EV30@30方案的预测值是250万辆。由于2017年，全球电动卡车只有区区几百辆，导致2030年预测的电动卡车占比偏低：新政策和EV30@30方案预测的占比仅为1%和3%。与城市公交不同的是卡车的运行方式往往是长途运输作业，使用的充电模式也不尽相同。长续航里程、巨大的尺寸和重量、更大的电池组容量带来成倍增长的充电时间，导致卡车的电动化相比其他电动车辆在技术可行性和经济性上更加难以实现。

13.4不同国家/地区的差异

从不同国家和地区的电动车预计占比（图14）可看出中国和欧洲的电动车发展速度最快，新政策方案估计的2030年电动车市场占有率在中国和欧洲分别达到了26%和23%，主要的驱动因素是中国新能源积分政策和欧洲2030年乘用车二氧化碳排放标准。除电动乘用车以外，中国和欧洲两个地区的电动公交车市场份额也高于其他地区。在欧洲，限制传统燃油车的主要因素是高于世界任何地方的柴油燃油税。在欧洲提供更多的专门资助可进一步增加预测。在中国则是强有力的政策引导与政策支撑。EV30@30方案预测：到2030年，中国电动乘用车、电动客车和电动卡车的市场份额将达到40%；欧洲市场中电动车的市场份额可达到35%，尤其是电动卡车的比例会更高。到2030年，中国的电动两轮车和三轮车站全球电动车市场的份额将超过90%，远高于2017年的数据（55%）。电动两轮车和电动三轮车的数据体现出中国的政策法规带来的巨大影响力。

图14 不同国家和地区的电动车预计占比

日本是世界第5大电动车市场，在汽车混合动力方面拥有丰富的设计和制造经验，同时作为未来清洁交通的重要部分，日本在推广氢燃料电池电动车领域也是全球领先者。许多整车厂如日产、丰田等更愿意加快交通的电动化转型。日本的高度城市化使得在建设集中的基础充电设施方面相比其他国家/地区更加容易实现。尽管如此，由于日本当地既没有明确的对轻型电动车辆的监管要求，也没有对电动车补贴政策，日本电动车市场份额会比中国和欧洲略低。

美国在对待电动车这个问题是存在2种声音：一方面，如加利福尼亚州等已经率先快速实现电动汽车的市场渗透；另一方面，美国的石油燃料税低于中国、欧洲和日本，同时汽车的排量普遍较大，再加之联邦政府对现行二氧化碳标准是否过于严格的存在分歧，导致美国在面对电动车的发展的问题上表现得比较消极。假设美国不久的将来转变态度并迅速采取相关政策，使电动车的市场占有率达到与中国、欧洲、日本相近，其电动公交的发展程度仍然不会很高，这是美国低燃油税所导致的结果。

到2030年，印度的电动车市场份额将达到11%，反映出该国在发展电动交通方面的信心。但是目前印度仍然在进一步制定发展电动车的综合性政策框架，印度的电动汽车普及率将低于世界其他主要区域。

到2030年，亚洲（不包括中国和日本）、非洲、澳大利亚、中东、加拿大、拉丁美洲、中东、新西兰、土耳其和俄罗斯这些地区的电动车市场平均份额将低于中国、欧洲、日本、印度和美国，但是电动公交车的总量将高于美国，反映出在全球范围内燃油税的提升影响到了公共交通发展的决策。

13.5充电桩

随着电动汽车保有量的增长，充电桩的数量必然在增加。从全球发展来看，目前电动车充电桩发展的模式主要是大量私人充电桩加上一定规模的公共充电桩，并且公共充电桩会从城市逐步发展扩大到城际公路网。在全球大多数地区，目前私人充电桩的数量估计为1.1个/辆，北欧和美国的统计数据证实了这一假设，反映出在电动交通转型的早期电动车车主都会安装私人充电桩，并且在其工作场所也设立私人的充电点。但是这个现象有例外，在人口密集地区如中国和日本，公共充电桩的比例非常高。随着电动车保有量的逐步攀升，未来充电桩发展的模式会发生一些变化：人口稠密地区私人充电桩的数量不会增长太多，相反，公共充电桩会补充私人充电桩数量的缺口；在其他地区，私人充电桩的数量仍然可以保持1.1个/辆的水平，而中国的这个数据会在0.9左右。到2030年，新政策方案预计全球的私人慢充（<7kW）的数量将达到1.25亿个，并且在1.15亿～1.35亿个之间浮动。而EV30@30方案预计私人充电桩的数量将达到2.1亿亿～2.5亿亿个。

图15 全球私人和公共充电桩的预测

14．结语

燃油车电动化在全球范围内已经成为一种发展趋势，但在动力电池技术路线和汽车技术路线方面各个国家和技术专家都存在不同的选择。当前电动汽车的综合成本仍然高于燃油车，市场的可接受度很大程度上取决于各国政府的政策扶持力度。电动化的普及仍然需要技术的革新和综合成本的下降。

致谢

感谢“清华大学-张家港氢能与先进锂电技术联合研究中心”支持。

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