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長期來看，電動汽車會全面取代燃油汽車嗎?筆者認為這一問題可分別從兩個時間段進行分析： 短期來看，電動汽車至少在十年內無法全面取代燃油汽車。首先，動力電池的技術發展速度并沒有人們想象中的那么快;其次，就算電池技術在十年內得以突破，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域的主要補充，特別是在第二輛車、園區內用車、共享交通等領域內將占較高比例，這是由目前電池、電網等行業發展的現狀決定的。 需要強調的是，電池技術是核心，若電池技術不突破，電動汽車也很難得到進一步突破，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，兩者互為補充。
地殼中各元素儲量 為什么十年之內做不到“全面取代”? 目前動力電池PACK能量密度普遍在100Wh/kg以上。假設十年后，經過技術進步，動力電池PACK能量密度達到了300Wh/kg，這意味著屆時普通電動汽車續航是現在的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，在一些特殊領域，例如在我國西部、北部等偏遠地區的極寒條件下，在低于常壓的氣體壓力狀態下，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條件——技術能使PACK動力電池能量密度達到300Wh/kg，在業內也是公認難度極大的數字。需要強調的是，電池研發的困難更是超過很多業外人士的想象。此外，筆者還沒有加入電網、原材料供應等其它因素場景的分析。可想而知，十年之內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路線受制于電池本身的性能，對于極端偏遠條件下的服役適應力很低，且在長期內也很難得到根本性解決。在此我們先刨除這一因素，談談為什么電動汽車僅僅想做到高比例取代燃油汽車也很困難： 電池技術層面 在家用領域，當電動汽車可達到大部分家庭的出行需求時，即續航里程達到500km、電池PACK能量密度達到300Wh/kg，這一情況所對應的單體能量密度至少要達到350Wh/kg，而這已經是鋰電的能量極限了，想要實現這一極限目標至少要從全固態甚至是鋰硫鋰空領域找到突破才有可能實現。 盡管外界喊得熱鬧，但只有業內人士才知道鋰電研發到底有多難。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能夠實現技術突破，但是電池從業者應該都知道實現這一目標是極其困難的。 鋰原料供應問題 從某種意義上來說，資源勘探會不斷有新的進展，所以用靜止的能源耗盡觀點來看資源供應似乎不太科學，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，近兩年內的鈷、鋰礦漲價事件告訴我們，鋰電池產量擴張將會帶來各種行業的劇烈變化。數據顯示，截至2015年底，我國機動車保有量達2.79億輛，新能源汽車保有量達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的影響已經很大，試想這一數字變成80%的時候，必定會帶來原材料資源等產業鏈各方面的沖擊。 這并不是說“全面取代”不能做到，而是說短期內(10~20年)如此之大的變革是否有些血雨腥風? 電網負荷問題 電網是個大系統。簡單來講，電網需要發電與用電功率隨時平衡，才能使得整個系統穩定運行。所以，電網非常害怕各種負荷不規律的電源接入，以及在用電高峰期的集中使用。 在這里，筆者不想用過于復雜的計算來解釋，只想用一個比較簡單的估計來計算： 據報道，北京的用電負荷峰值為2000萬kW，即20GW。北京2016年機動車保有量為548萬輛，如果其中近80%，即400萬輛是電動汽車。若拉出其中100萬輛同一時間進行7kW慢充，則此時帶來的電網整體負荷上升將是7GW，對于電網系統峰值20GW的影響是非常可觀的，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：大規模使用電動汽車，必然會給電網造成巨大沖擊，以上還僅僅是對于全電網的整體影響。相比之下，局部配電網的壓力才是電動汽車大規模推廣的實質性阻礙。 在小區配電網中，一輛汽車充電就可以與若干戶家庭的用電量相當，一旦電動汽車普及開來，對小區配電網的壓力極大。所以想要在北京的老舊小區大量推廣電動汽車，其困難程度可想而知。如果想要在小區建成集中式的充電站對電網的挑戰更是不小。 此外，電動汽車充電的安全性，不論是電池本體、汽車，還是電網配電系統，都是需要考慮的重要方面。 筆者認為，若能對能源網絡進行改革，引導有序充電，例如引導電動汽車都在晚上充電等相關措施也可以很好的解決上述問題，這也可以作為技術發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，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、園區內用車、共享汽車等領域進行電氣化取代條件已趨于成熟。 其次，技術研發需要時間，需要不斷的積累。材料行業的進步就是這樣，一口吃不成個胖子，我們需要多給新技術一點耐心，這樣它會走得更穩、更好。 而且不要忘了，哪怕電動汽車僅取代傳統汽車的20%，也將是一塊很大的市場。所以踏踏實實做好目前能達成的目標，比好高騖遠要實際一些，畢竟現在替代率僅為0.2%。 最后，鋰電池也不見得是能源的最終解決技術，我們沒有必要只看鋰電池，其它電池或氫能源等技術路線都有希望。東方不亮西方亮，假以時日，其它技術可能也會有令人驚喜的進步，但前提是一定要真正重視工程技術研發。一方面過度重視過于花哨的、所謂的前沿技術，另一方面對工程技術人員沒有提供太好的待遇，恐怕也是阻礙我國電池技術進步的重要原因。 我國新能源汽車行業確實已有些過熱，沸沸揚揚的“騙補”和原料漲價事件就已經說明了一切。政府補貼從今年開始將逐漸退坡，潮水慢慢退去，哪些人是在投機、哪些人技術過硬，不久就會有結果。技術進步是曲折中前進的，趕英超美的大躍進思維不會讓我國的電池技術騰飛。 綜上所述，筆者的結論是，電動汽車十年內全面取代燃油汽車?沒有任何可能。那從更長的時間內來看呢?也很困難，難到可能性極低。 |
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