发展节能环保汽车是中国汽车产业可持续发展的核心内容,先进柴油车、混合动力汽车和燃料电池汽车都应该在其中扮演重要的角色。情景分析表明,高速情景下2020年当年发展节能环保汽车能够节省3991万吨原油,节油量相当于当年中国石油总需求的8.9%,汽车用油的14.3%,石油进口的16.0%,节油效果非常显著。另外,在高速情景下发展节能环保汽车还可以减少二氧化碳排放6450万吨,相当于将当年汽车排放的二氧化碳削减10%。
一、主要节能环保汽车的基本特点
先进柴油车、混合动力汽车、燃料电池汽车是三大节能环保汽车技术,在性能、价格和商业化程度上各具特点。
1.先进柴油车:先进柴油车以先进柴油机为动力。与目前的汽油车相比,先进柴油汽车具有燃油消耗低20%~30%、动力性强等特点,虽然尾气排放中的颗粒物和氮氧化物含量高于先进汽油车,但与上世纪90年代初传统柴油车相比已减少了90%以上。先进柴油轿车的价格明显低于混合动力汽车和燃料电池汽车,仅高出同类汽油车10%左右。目前先进柴油轿车已处于成熟的商业运行阶段,2004年欧盟新增乘用车中46.3%为柴油车,法国、意大利、德国柴油轿车的比重分别为72%、66%、43%。
2.混合动力汽车:混合动力汽车由内燃机和电动机共同驱动。与目前的汽油车相比,混合动力汽车能够节省25%~40%的燃油,尾气排放也比汽油车和先进柴油车更为清洁。混合动力汽车价格较高,在当前的技术条件下,其成本比同类汽油车高30%左右。目前混合动力汽车初步进入商业化阶段,2005年混合动力汽车在美国销售20.5万辆,占美国汽车总销量的1.2%。
3.燃料电池汽车:燃料电池汽车一般采用氢气作为燃料,利用氢气和氧气的化学反应产生电能作动力。与汽油车相比,燃料电池能够节省50%的能源,且可以不消耗石油,不排放CO2和有害气体。国际汽车界普遍认为燃料电池汽车是节能环保汽车的最终解决方案,但目前燃料电池汽车仅处于研发和运行试验阶段,技术尚未完全成熟,价格过于昂贵,配套设施投入巨大,燃料电池汽车的大规模商业运营应在2020年左右。
二、中国节能环保汽车的发展趋势
未来15年,中国的汽车保有量将高速增长,预计到2020年中国汽车保有量将达到1.45亿辆,其中轿车保有量将达到1亿辆。一方面,汽车的快速发展会引起石油消费、温室气体以及大气污染物排放的激增,威胁石油安全、破坏大气环境;另一方面,汽车是中国的支柱产业,汽车的发展是中国经济增长的重要拉动力量,公众对汽车进入家庭也有强烈的需求,中国在刚刚迈入汽车社会时就面临着汽车工业可持续发展的问题。发展节能、清洁汽车能够在不改变汽车增长态势的情况下减少石油的消耗和环境的破环,是中国汽车工业未来发展,特别是可持续发展的重要组成部分。目前,中国的节能汽车发展刚刚起步,节能环保汽车的比重非常低,从国际经验和各种节能环保汽车技术特点及中国的基本国情来看,未来的中国节能汽车发展会呈现两个趋势。
一是从节能环保未来的市场结构来看,将是一个多种技术共存的局面。从中国的情况来看,与发达国家成熟稳定的汽车市场相比,不仅规模大、增长快,而且地区差异大、需求层次多,加上各种节能环保汽车技术在价格、商业化程度以及性能上的差异性较大,未来中国的节能环保汽车市场将呈现技术多元化的局面,先进柴油车、混合动力汽车包括各种替代燃料汽车都会占有一定的市场份额。
二是从各种节能环保汽车的发展顺序来看,近期内先进柴油车技术比较成熟、价格明显低于混合动力汽车和燃料电池汽车,如果能理顺相关的政策法规并提高柴油品质,先进柴油车在中国将会有快速的发展。从中期来看,混合动力汽车技术将更加成熟,市场规模的扩大以及中国生产的化程度的提高会降低混合动力汽车的价格,中国城市交通拥堵,混合动力汽车的节油性更为明显,因此混合动力汽车、特别是混合动力轿车和混合动力客车在未来的市场中占有一席之地。从长远来看,燃料电池汽车将是最终的解决方案,但目前燃料电池价格过于昂贵、技术尚未完全成熟、配套设施缺乏,燃料电池汽车在中国的大规模商业应用应该在2020年以后。另外,从近期和中期来看,CNG、LNG、LPG及生物燃料等替代燃料汽车也会有所发展。
三、发展节能环保汽车的影响
为了定量评估发展节能环保汽车对中国石油节约、环境保护的作用,下面将对发展先进柴油车、混合动力汽车和燃料电池汽车减少的石油消耗和二氧化碳排放进行自下而上的情景分析。
(一)情景设定及重要参数选取
设定基准情景和低速、中速、高速发展三种情景。在基准情景下,保持在汽车保有量中节能环保汽车比重不变,低速、中速、高速三种发展情景则逐步提高节能环保汽车比重。在设定各种节能环保汽车的发展情景时,对汽车总保有量按车型进行划分,分为乘用车和商用车两个大类,乘用车包括轿车和微型客车,商用车则分为大型、中型、小型客车和重型、中型、轻型、微型以及专用型货车。各种节能环保汽车的情景设定如下。
1.先进柴油车:低速提升情景下,2020年轿车中柴油车保有量比重将从目前的0.2%逐步提升到2020年的10%,中速情景、高速情景则逐步提高到20%和30%。低速、中速、高速情景下新增轿车中柴油车份额分别为17%、31%、47%,届时三种情景下中国轿车柴油化的程度大体上相当于西欧17国上世纪90年代初、90年代末及2005年的平均水平,其他车型的柴油车比重也有相应提高,详见表1。
2.混合动力车:低速提升情景下,2020年轿车中混合动力车保有量比重将从现有的0%逐步提升到2020年的3%,中速和高速情景则逐步提高到6%和10%。新增轿车中混合动力轿车的份额分别为4.5%、9%、15%,大体上相当于国际汽车界对2020年混合动力汽车占世界汽车市场份额的悲观、中观以及乐观判断,其他车型中混合动力汽车的比重见表2。情景设定中仅提高混合动力汽车轿车和客车中的比重,因为与柴油车相比,混合动力汽车在拥挤的城市道路上行驶节油明显,而在高速公路上行驶燃油经济性并不明显。
3.燃料电池车:由于普遍认为燃料电池汽车大规模商业化运行需要到2020年以后,所以只在最具应用前景的轿车和大客车中设定了发展情景。2020年低速、中速、高速发展情景下,大客车中燃料电池汽车的保有量比重分别为1%、2%、4%,乘用车中燃料电池汽车的保有量分别为1000辆、2万辆、10万辆,2020年高速情景下乘用车在保有量的比重中为0.1%,见表3。
4.计算中其他重要参数的选取如下:2020年中国的汽车保有量为1.45亿辆,其中轿车为1亿辆;先进柴油车节油率为25%,减少CO2排放为20%;混合动力汽车节油率为35%,减少CO2排放为35%;燃料电池汽车节油率为100%,减少CO2排放为100%;原油冶炼为成品油的转化率为0.6。
(二)节油的总体效果
在上述情景和参数设定的情况下,计算结果显示2020年低速、中速、高速情景下发展节能环保汽车当年可减少原油消耗为1281万吨、2582万吨和3991万吨,详见表4。在高速发展的情景下,先进柴油车、混合动力汽车、燃料电池汽车分别节油2837万吨、1042万吨、112万吨。柴油车对整个节能环保汽车节油贡献比较大,其原因是先进柴油车不仅在轿车中有较大的提升空间,而且在中小型的客车和轻微型的货车中有较大的提升空间,后者的节油量也非常可观。
发展节能环保汽车是减少汽车用油的重要途径,在高速情景下,2020年当年节能环保汽车能够节省3991万吨原油,节油量超过2005年中国从沙特和伊朗的石油进口量,即使和2020年的石油消耗相比,节油量相当于当年石油总需求的8.9%,汽车用油的14.3%,石油进口的16.0%,发展节能清洁汽车节油效果非常显著。
(三)CO2减排及其意义
计算结果显示2020年低速、中速、高速情景下发展节能环保汽车减少的CO2排放为2058万吨、4153万吨和6465万吨,详见表5。根据预测2020年汽车排放的CO2排放将达到6.47亿吨。在高速情景下,2020年当年发展节能环保汽车减少CO2排放6465万吨,能够将当年汽车排放的CO2削减10%,见表5。随着汽车保有量的快速增长,汽车排放的CO2占中国未来CO2总排放量的比重不断增加,发展节能环保汽车对于减少中国CO2总排放的影响越来越明显。
执笔:王金照