中國(guó)新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略之再思考
在政策利好下，中國(guó)新能源車發(fā)展勢(shì)頭迅猛，然而這個(gè)勢(shì)頭將導(dǎo)向何方，可能產(chǎn)生怎樣的負(fù)面影響，還需將潛在風(fēng)險(xiǎn)因素提上桌面加以謹(jǐn)慎研討。本文指出，影響新能源車?yán)m(xù)航能力的動(dòng)力電池能量密度存在多年未突破的技術(shù)天花板；制造動(dòng)力電池所須的鋰、鈷、鎳等金屬大量依靠進(jìn)口，新能源車產(chǎn)量飆升帶來(lái)上述金屬材料價(jià)格近期的大幅攀升，導(dǎo)致電池成本急速上升；新能源車雖然用電看似清潔，但產(chǎn)電過(guò)程涉及大量煤炭燃燒，全生命周期碳排放量不容小覷；更有甚者，報(bào)廢電池中的鋰金屬、鈷金屬、工業(yè)溶劑都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境污染，回收技術(shù)和制度保障困難重重。
從技術(shù)、成本、環(huán)保這三方面來(lái)看，新能源車是否值得持續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)，乃至成為汽車產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)方向，還需要謹(jǐn)慎的思考決策。新能源車在人口密集的城市作為出租車、公共汽車等有其優(yōu)勢(shì)；如果沒有革命性的技術(shù)突破，電動(dòng)車很難在可見的未來(lái)成為主流；因此，本文建議加大包括電動(dòng)汽車、燃料電池汽車及甲醇車等多種汽車技術(shù)的研發(fā)，但在技術(shù)發(fā)明沒有突破之前，產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼要謹(jǐn)慎。在公平市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下讓有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)勝出，更利于行業(yè)長(zhǎng)期健康發(fā)展。
解決石油供應(yīng)不足與機(jī)動(dòng)車尾氣污染問題的一條戰(zhàn)略發(fā)展可行路徑是：第一步，實(shí)現(xiàn)高效的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)和清潔醇醚燃料的結(jié)合，增加此類車的份額；第二步，逐漸增加混合動(dòng)力車的份額；幾十年后，如電池技術(shù)確實(shí)有革命性的進(jìn)步，逐漸過(guò)渡到純電動(dòng)車。
關(guān)鍵詞：新能源車；能量密度；電池材料；研發(fā)投入；產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼
新能源車的發(fā)展態(tài)勢(shì)和若干認(rèn)識(shí)誤區(qū)
我國(guó)高度重視新能源汽車的發(fā)展，將新能源汽車作為重點(diǎn)扶持的戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)。在此種政策引導(dǎo)下，新能源車發(fā)展迅猛。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2017年新能源汽車（包括純電動(dòng)乘用車、純電動(dòng)商用車、插電式混合動(dòng)力乘用車、插電式混合動(dòng)力商用車四類，亦可統(tǒng)稱電動(dòng)車）銷售市場(chǎng)持續(xù)保持較快增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全年累計(jì)銷量77.7萬(wàn)輛，較2016年增加了27.0萬(wàn)輛，增速達(dá)53.3%[1]。中國(guó)新能源汽車的年產(chǎn)量已位居世界第一。
國(guó)家對(duì)新能源車的產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼始于2009年，其后陸續(xù)出臺(tái)大幅度政策支持，例如，在北京購(gòu)買新能源車不用搖號(hào)，在上海購(gòu)買新能源車不用拍牌照，還能獲得國(guó)家和地方兩級(jí)政府的現(xiàn)金補(bǔ)貼等。隨著新能源汽車銷量走高，政府就新能源車的補(bǔ)貼支出也越來(lái)越高，2016年補(bǔ)貼資金高達(dá)258億。政府2017年開始收緊補(bǔ)貼范圍并下調(diào)補(bǔ)貼金額，此后新能源車是否能繼續(xù)依靠補(bǔ)貼發(fā)展，能補(bǔ)貼多久、補(bǔ)貼哪些，將影響到新能源車產(chǎn)業(yè)的內(nèi)部調(diào)整。
關(guān)于新能源車的一些論調(diào)雖然積極，但部分觀點(diǎn)仍存在爭(zhēng)議。最受熱議的一個(gè)論調(diào)是新能源汽車被寄予厚望要成為趕超西方汽車工業(yè)的突破點(diǎn)，所謂實(shí)現(xiàn)“彎道超車”[2]。但事實(shí)上，“彎道超車”首先要基于技術(shù)有效、產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，并不是在什么道上都要超?；仡櫳鲜兰o(jì)90年油價(jià)居高不下之時(shí)，美、歐、日等諸國(guó)相繼投入大量經(jīng)費(fèi)研發(fā)電動(dòng)車電池，但至今仍未商業(yè)化。考慮到這些國(guó)家的產(chǎn)業(yè)研發(fā)都有資本家投入巨額資金，而資本家的趨利本性決定了他們發(fā)現(xiàn)好的市場(chǎng)苗頭會(huì)繼續(xù)追加資本投入。這些國(guó)家相繼放棄電動(dòng)車作為國(guó)家戰(zhàn)略，這一事實(shí)發(fā)人深思。
新能源車也占據(jù)了環(huán)保的道德高地。不斷有論述稱，使用電池可以減少汽車尾氣排放，改善城市空氣質(zhì)量。然而這些論述同樣經(jīng)不起推敲。雖然新能源車用電的現(xiàn)場(chǎng)污染物排放量較少，但產(chǎn)電階段涉及較大量的污染物排放，且目前中國(guó)新能源車的產(chǎn)電大多數(shù)是燃煤產(chǎn)生。電池回收不利造成嚴(yán)重的環(huán)境污染還不在此論述中，將在下文展開。
2017年底，德國(guó)將在2030年全面禁售燃油汽車的消息在網(wǎng)上傳得沸沸揚(yáng)揚(yáng)[3]。工信部官員在行業(yè)論壇上表示，工業(yè)部也啟動(dòng)了相關(guān)研究，將協(xié)同相關(guān)部門制定我國(guó)的時(shí)間表[4]。此言引發(fā)熱議。這一表態(tài)似乎預(yù)示著這種可能性：新能源車將最終一家獨(dú)大，成為汽車領(lǐng)域唯一通用車型，而燃油車則是落后的、將被歷史淘汰的。如此政策導(dǎo)向，倘若屬實(shí)，勢(shì)必將影響中國(guó)汽車工業(yè)的整體布局與發(fā)展方向。然而，據(jù)考證，德國(guó)2030年全面禁售燃油汽車的禁令并不屬實(shí)，事實(shí)上是德國(guó)參議院通過(guò)的“倡議書”，不具備法律效力[5]，隨后德國(guó)交通運(yùn)輸部長(zhǎng)立即否認(rèn)了該項(xiàng)禁令的可行性，認(rèn)為是“無(wú)稽之談”。交通部長(zhǎng)不通過(guò)的禁令，在國(guó)會(huì)不可能通過(guò)，故全面禁售燃油汽車是眾多提議中的一紙空文而已。至于中國(guó)禁售燃油汽車的相關(guān)研究，則情況更為復(fù)雜，更不能受虛假消息誤導(dǎo)而盲目跟風(fēng)。
據(jù)國(guó)家能源局官員在2017第二屆中國(guó)電動(dòng)汽車充換電服務(wù)創(chuàng)新高峰論壇表示，2020年我國(guó)新能源汽車總量規(guī)劃達(dá)到500萬(wàn)輛，2030年將達(dá)到8000萬(wàn)輛。這樣的新能源車發(fā)展目標(biāo)，將帶來(lái)的諸方壓力——無(wú)論是成本上的、環(huán)境上的，還是用電上的，都需要納入評(píng)估范圍。
支持新能源車的諸多言論，顯示出推動(dòng)新能源車迅猛發(fā)展的強(qiáng)烈意愿，但事關(guān)中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展與布局的決策，有必要將分析扎根于更客觀具體、符合科學(xué)規(guī)律的論據(jù)之上。本文將結(jié)合在清潔能源領(lǐng)域的長(zhǎng)期研究，從電池能量密度、電池生產(chǎn)成本、電池環(huán)境污染三方面論述發(fā)展新能源車存在的瓶頸和風(fēng)險(xiǎn)，以資參考。
新能源車發(fā)展的瓶頸與風(fēng)險(xiǎn)分析
法國(guó)人普蘭特于1859年發(fā)明了鉛酸電池，甚至比內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明時(shí)間（1880年前后）還要早。盡管近百年來(lái)，全球在各類電池的研發(fā)上投入了數(shù)千億美元的巨資，但在技術(shù)上和電池的性價(jià)比上并沒有革命性的突破，比如鉛酸電池的體積能量密度仍只有100kWh/m3左右（如圖1及表1所示，部分?jǐn)?shù)據(jù)源自文獻(xiàn)[6]）。目前，內(nèi)燃機(jī)汽車?yán)镉玫男铍姵卮蟛糠秩匀皇倾U酸電池。目前即使是進(jìn)口的高級(jí)轎車，其蓄電池也仍然大多用傳統(tǒng)的蓄電池；這說(shuō)明新一代電池的性價(jià)比仍然無(wú)法與傳統(tǒng)的蓄電池競(jìng)爭(zhēng)。
圖1. 各種能源載體的能量密度
表1. 電池與液體燃料典型質(zhì)量能量密度值的對(duì)比
| 類別 | 質(zhì)量能量密度(Wh/kg) |
| 鉛酸電池 | 40 |
| 鋰電池（模塊） | 150 |
| 汽油 | 11900 |
| 柴油 | 11700 |
| 甲醇 | 4600 |
表2. 電池與液體燃料典型體積能量密度值的對(duì)比
| 類別 | 體積能量密度(Wh/L) |
| 鉛酸電池 | 90 |
| 鋰電池（模塊） | 240 |
| 汽油 | 8600 |
| 柴油 | 9600 |
| 甲醇 | 3700 |
注：鋰電池的模塊與單體相比，質(zhì)量能量密度與體積能量密度均有一定程度的減損；整車應(yīng)用關(guān)注的是鋰電池模塊的能量密度。根據(jù)已有行業(yè)數(shù)據(jù)，目前鋰電池模塊的密度值在1~2kg/L范圍，由此可基本確定鋰電池模塊的質(zhì)量能量密度與體積能量密度的相互關(guān)系。
從上表看到，盡管人類在近百年來(lái)都一直在開發(fā)新的電池，但花了千億美元以上的研發(fā)費(fèi)用，目前最好的電池在體積能量密度上與傳統(tǒng)的鉛酸電池相比并沒有革命性的突破。事實(shí)上，有了鉛酸電池和電動(dòng)機(jī)后人類就等于已經(jīng)發(fā)明了電動(dòng)車，但為何鉛酸電池和電動(dòng)機(jī)發(fā)明了這么多年，人類仍然用內(nèi)燃機(jī)汽車而沒有大規(guī)模使用電動(dòng)車，其原因何在？作者經(jīng)研究總結(jié)如下。
2.1 動(dòng)力電池能量密度瓶頸長(zhǎng)期難以突破，與化石能源差距大
動(dòng)力電池能量密度指的是一定空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)存能量的大小，是新能源車發(fā)展中的技術(shù)重點(diǎn)，直接關(guān)系到電動(dòng)車的性能和續(xù)航里程。現(xiàn)代汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較固定，留給電池組的空間有限，電池?cái)?shù)量被限制在某個(gè)區(qū)間內(nèi)無(wú)法大幅提升，因此增加電量的關(guān)鍵在于提高電池能量密度。2017年2月四部門聯(lián)合發(fā)布的《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》提出“力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)單體350Wh/kg、系統(tǒng)260Wh/kg的新型鋰離子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車應(yīng)用”的發(fā)展目標(biāo)，顯示出攻關(guān)提高動(dòng)力電池能源密度的愿望。
然而制約性現(xiàn)實(shí)是，電動(dòng)汽車所用的鋰電池屬于化學(xué)能，能量密度存在天花板。目前制約鋰離子電池發(fā)展的主要因素是正極材料的能量密度，然而大多數(shù)正極材料都含有過(guò)渡金屬元素，其摩爾質(zhì)量較大，能量密度提高受限[7]。提高電池電壓也可提高能量密度，但目前所使用的電解液在高電壓下使用將面臨分解，也難以操作。再加上能夠滿足鋰離子電池諸多要求的材料極其有限，在不改變電池體系的情況下，鋰離子電池能量密度很難繼續(xù)提高。
電池能量密度在歷史上一直是攻關(guān)難點(diǎn)且進(jìn)展緩慢。自1992年索尼將鋰離子電池商業(yè)化后，鋰離子電池已經(jīng)發(fā)展了近三十年，在能量密度方面雖有進(jìn)步，但總體進(jìn)步幅度不大。2017年能量密度領(lǐng)先的圓柱形電池達(dá)到150Wh/kg，比2012年的120Wh/kg有小幅提升，而軟包和方殼電池的能量密度目前還在110-130Wh/kg左右。技術(shù)上領(lǐng)先的特斯拉采用的松下18650鈷酸鋰電池，能量密度也只達(dá)到233Wh/kg。[8-9]
在過(guò)去五到十年內(nèi)，在全球各大公司投入大量資源和大筆研究經(jīng)費(fèi)的情況下，鋰電池能量密度的提升幅度仍然只有幾十Wh/kg，能量密度最高達(dá)到230Wh/kg左右，這相比于汽油柴油的能量密度11000-12000Wh/kg，量級(jí)相差懸殊（詳見表1）。盡管人類花了幾十年和上千億美元研發(fā)電池技術(shù)，但迄今電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)（電池+電動(dòng)機(jī)）的能量密度迄今仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)（汽柴油+內(nèi)燃機(jī)），可差20~30倍。由圖1可見，即使終極電池獲得成功應(yīng)用并能將生產(chǎn)成本降下來(lái)，其體積能量密度也只有汽柴油的1/8左右。電池能量密度在未來(lái)十年內(nèi)是否可能實(shí)現(xiàn)大幅突破，受制于技術(shù)研發(fā)的內(nèi)部規(guī)律，非僅憑主觀意愿可以達(dá)到，不宜盲目樂觀。
2.2 受限于鋰、鈷、鎳的稀缺性，新能源車成本可能隨產(chǎn)量增加而大幅攀升
內(nèi)燃機(jī)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)好于電池。人類的第一條流水生產(chǎn)線是福特的汽車生產(chǎn)線。內(nèi)燃機(jī)作為汽車的心臟，一旦已獲知其設(shè)計(jì)制造方法，其生產(chǎn)成本主要體現(xiàn)為鑄鐵及鋁合金等材料成本。福特研發(fā)出的內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)流水線，大大提高了規(guī)模效益，使得汽油機(jī)隨著產(chǎn)量的增大而成本大幅降低。盡管生產(chǎn)第一臺(tái)樣機(jī)時(shí)投入較大，可一旦技術(shù)成熟到量產(chǎn)階段，當(dāng)一條生產(chǎn)線年產(chǎn)一百萬(wàn)臺(tái)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，每臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的成本可以降低至2000美元左右。
相比于內(nèi)燃機(jī)會(huì)隨著量產(chǎn)而降低成本，新能源車卻很可能呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。新能源車的生產(chǎn)成本中，電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)占了汽車成本的30-45%，其中動(dòng)力電池又占了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)75-85%的成本構(gòu)成，成本尤高的是電池中用到的鋰、鈷、鎳等稀缺金屬。一臺(tái)新能源車的動(dòng)力電池，要使用幾十千克的鋰、鈷、鎳等原材料，生產(chǎn)1萬(wàn)臺(tái)和生產(chǎn)10萬(wàn)臺(tái)，每臺(tái)車的成本下降幅度有限。鋰、鈷、鎳在地殼內(nèi)儲(chǔ)量中占比很低，鈷僅占0.004%左右，鋰占0.003%左右，屬于重要戰(zhàn)略資源。目前我國(guó)80%的鈷以及70%的鋰、鎳資源都依賴進(jìn)口[10]。我國(guó)鈷產(chǎn)量不到幾千噸，使用量卻達(dá)幾萬(wàn)噸，大量依靠從非洲民主剛果等國(guó)進(jìn)口，持續(xù)處于供不應(yīng)求狀態(tài)。過(guò)去兩年鈷、鋰礦大幅漲價(jià)，比亞迪公司布局全產(chǎn)業(yè)鏈爭(zhēng)買鋰礦，已經(jīng)顯示出動(dòng)力電池增產(chǎn)可能給鋰礦資源帶來(lái)的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)階段新能源汽車占我國(guó)機(jī)動(dòng)車的比例還相對(duì)比較小，我國(guó)新能源車2016年產(chǎn)量為51.6萬(wàn)輛，2017年增加至79.4萬(wàn)輛，僅分別約占我國(guó)目前汽車年產(chǎn)量2900萬(wàn)輛的1.8%和2.7%。2017年新能源車產(chǎn)量相比2016年僅有27.8萬(wàn)輛的增加，但2016年初至今的兩年多時(shí)期內(nèi)，國(guó)際鈷價(jià)格翻到了約4倍水平（如圖2所示）[11]、鋰價(jià)格上漲了近1倍。美國(guó)保持為電動(dòng)車第二大市場(chǎng)，電動(dòng)汽車銷售數(shù)量從2016年的16萬(wàn)輛增長(zhǎng)到2017年銷售的僅28萬(wàn)輛[12]，在汽車總銷售量中所占比例非常小。假設(shè)中國(guó)產(chǎn)量翻幾番，按預(yù)期2020年達(dá)到500萬(wàn)輛，相當(dāng)于翻到了7倍；全球范圍IEA估計(jì)到2020年，全球電動(dòng)車總量可能翻三倍，達(dá)到1300萬(wàn)輛[12]。暫且不論原材料需求是否能完全滿足，即便能滿足，對(duì)鋰、鈷等重金屬元素的大量需求帶來(lái)成本的飛漲，可能將電動(dòng)車生產(chǎn)成本推高到難以承受的范圍[13]；除非有革命性的新技術(shù)突破。
圖2. 倫敦金屬交易所鈷價(jià)格走勢(shì)圖(2016.01 – 2018.05)
因此在短期之內(nèi)，如沒有重大的革命性的技術(shù)突破，用電動(dòng)車在可見的未來(lái)完全取代內(nèi)燃機(jī)汽車是缺乏依據(jù)的。盡管技術(shù)的突破又可能發(fā)生，但在未發(fā)生之前，不能盲目樂觀。促進(jìn)技術(shù)革命的一條重要途徑是加大研發(fā)支持力度，而產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼很可能與促進(jìn)技術(shù)革命的初衷背道而馳。
2.3 新能源車帶來(lái)的嚴(yán)峻環(huán)境污染挑戰(zhàn)和電池回收難題
電動(dòng)車的一大賣點(diǎn)是在使用的地方局部排放少，這對(duì)其用于人口密集的市區(qū)里跑的出租車、公共汽車，有其優(yōu)越性。但中國(guó)電網(wǎng)里的電目前是67%靠煤，即使在2050年，中國(guó)仍然有50%的電靠煤來(lái)發(fā)；那么表面是我們是用電開車，實(shí)際上我們目前主要是用煤開車。加上電池在生產(chǎn)過(guò)程和未來(lái)回收的碳排放，電動(dòng)車的碳排放量及污染物排放量與今天的燃油車相比，是增加了而不是減少了。根據(jù)全生命周期分析[14]，在全球增溫潛能影響方面，電動(dòng)汽車的負(fù)面影響比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車低24%，比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車低10%-14%。但如果考慮到電動(dòng)汽車所使用的電力來(lái)源，情況就不同了：2017年煤電占全國(guó)發(fā)電量的67%，電動(dòng)汽車使用煤電為主的電力，其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響甚至高出柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)17%-27%。根據(jù)清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)于2017年發(fā)表在國(guó)際著名期刊《應(yīng)用能源》上的研究成果顯示，中國(guó)的新能源汽車在其生產(chǎn)制造過(guò)程，所產(chǎn)生的溫室氣體排放量實(shí)際上比內(nèi)燃機(jī)汽車高出50%[15]。
電動(dòng)汽車電池的生產(chǎn)也耗費(fèi)了大量的電力：初期制造一輛電動(dòng)汽車和電池的碳排放量占到了電動(dòng)汽車整個(gè)使用周期碳排放量的40%左右，相當(dāng)于制造一輛汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車碳排放量的兩倍。
更嚴(yán)峻的環(huán)境污染挑戰(zhàn)或許還來(lái)自新能源車報(bào)廢電池帶來(lái)的污染。與我國(guó)規(guī)模龐大的動(dòng)力電池市場(chǎng)相伴隨的是動(dòng)力電池報(bào)廢量的快速增長(zhǎng)。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的使用壽命通常為5-8年，從2017年起我國(guó)將迎來(lái)首批動(dòng)力電池退役潮。據(jù)統(tǒng)計(jì)：到2020年，我國(guó)動(dòng)力鋰電池的報(bào)廢量將達(dá)32.2GWh，約50萬(wàn)噸；到2023年，報(bào)廢量將達(dá)到101GWh，約120萬(wàn)噸[16]。
動(dòng)力電池中所含的鎳、鈷、錳等重金屬，以及電解液、含氟有機(jī)物都是重污染物。例如，鈷金屬是一種高致癌毒物，人接觸鈷金屬可能導(dǎo)致肺、神經(jīng)和呼吸道病變；動(dòng)力電池電解液中的六氟磷酸鋰在空氣環(huán)境中容易水解產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì)，對(duì)人體、動(dòng)植物有強(qiáng)烈腐蝕作用；廢舊動(dòng)力電池中還含有300-1000V不等的高壓，在回收、拆解、處理過(guò)程中操作不當(dāng)可能帶來(lái)起火爆炸、重金屬污染、有機(jī)物廢氣排放等多種問題。
國(guó)家意識(shí)到電池回收的重要性，2016年國(guó)家發(fā)改委牽頭制定了《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策》，2017年國(guó)標(biāo)委發(fā)布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《車用動(dòng)力電池回收利用拆解技術(shù)規(guī)范》，但是，這些政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)文件，對(duì)于經(jīng)營(yíng)規(guī)范的骨干企業(yè)有參考作用，對(duì)于不法貿(mào)易商來(lái)說(shuō)則缺乏約束效力。我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)在回收方面面臨的主要挑戰(zhàn)包括：我國(guó)在電池回收技術(shù)方面較為薄弱，沒有形成產(chǎn)業(yè)化供應(yīng)鏈；國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)使用的電池多樣，每家電池企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，再利用前檢測(cè)難度較大；電池回收方主要以小作坊為主，工藝水平不健全，較難保證安全回收；沒有經(jīng)營(yíng)許可的企業(yè)非法從事廢舊動(dòng)力電池回收，更會(huì)帶來(lái)安全和環(huán)保隱患。
電池中的重金屬能夠誘使人們回收電池嗎？事實(shí)是，雖然鋰、鎳、鈷等元素價(jià)格很高，但要完成整套回收獲取這些金屬的收益，其成本高過(guò)開掘新礦——這勢(shì)必會(huì)帶來(lái)電池回收動(dòng)力缺乏。如不回收，當(dāng)幾百萬(wàn)個(gè)劇毒的廢舊電池分布在中國(guó)各地，當(dāng)這些劇毒品泄露后，對(duì)土壤及地下水的污染將是環(huán)境的災(zāi)難。
伴隨新能源汽車高速發(fā)展產(chǎn)生的大量動(dòng)力電池報(bào)廢，以及其背后的回收難題、污染威脅，實(shí)際已迫在眉睫。
2.4 其他技術(shù)與市場(chǎng)因素
除以上電池能量密度、材料資源、環(huán)保因素，還需要關(guān)注以下幾點(diǎn)與新能源車發(fā)展相關(guān)的技術(shù)與市場(chǎng)因素。
2.4.1 液體燃料的優(yōu)勢(shì)
除汽柴油的能量密度遠(yuǎn)高于電池（見表1及表2）外，液體燃料的儲(chǔ)運(yùn)遠(yuǎn)比氣體能源（如天然氣）和固體能源（如電池或煤）方便易行。液體燃料在陸上可以管路輸送，在海上可以通過(guò)郵輪大規(guī)模低成本輸運(yùn)。1加侖（合3.78L）汽柴油從休斯頓運(yùn)到歐洲，其運(yùn)輸成本不到零售價(jià)的1%。這也是人類選擇“液體燃料+內(nèi)燃機(jī)”的主要原因之一。
液體燃料的加注設(shè)施已非常普遍而且加注用時(shí)短。相比而言，電動(dòng)汽車在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，充電難和充電慢問題預(yù)期均無(wú)法得到有效解決。除少數(shù)一線大城市的充電設(shè)施配套政策與財(cái)力支持相對(duì)到位，在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施的投資需求量巨大，資金缺口也大，在規(guī)劃布局、施工和用電等方面面臨諸多挑戰(zhàn)；社會(huì)公共充電設(shè)施、社區(qū)內(nèi)充電設(shè)施建設(shè)均面臨利益主體多而分散、難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)的難題，各方面因素導(dǎo)致充電設(shè)施不足，充電難。同時(shí)，充電慢的問題導(dǎo)致純電動(dòng)汽車的實(shí)用性和便利性受到明顯限制；以220V交流充電樁為例，在電池容量20 kWh左右的情況下，一輛車要5-8小時(shí)才能夠充滿電。
2.4.2 頁(yè)巖氣革命改變了世界能源的格局
頁(yè)巖氣革命是數(shù)十年能源領(lǐng)域最大的突破，徹底改變了十余年前由于油氣價(jià)格飛漲帶給全球的恐慌。當(dāng)油價(jià)在140美元/桶、天然氣價(jià)格高達(dá)17美元/百萬(wàn)英熱值（約合0.56美元/立方米）時(shí)，人們普遍感到這個(gè)世界上油氣資源快要耗完的恐慌。在氣候變暖和油氣即將耗完兩大推手下，全球各種新能源技術(shù)尤其是各種新能源汽車研發(fā)在1995-2015年這大約20年內(nèi)風(fēng)起云涌，各國(guó)都投巨資開發(fā)新能源汽車。但頁(yè)巖氣革命的到來(lái)，讓世界突然發(fā)現(xiàn)有200年用不完的廉價(jià)天然氣，美國(guó)的天然氣價(jià)格從最高約17美元/百萬(wàn)英熱值一路狂降到1.5美元/百萬(wàn)英熱值，目前平衡到2.5美元/百萬(wàn)英熱值左右；同樣由于頁(yè)巖氣頁(yè)巖油革命，世界上又不斷發(fā)現(xiàn)大油田。僅美國(guó)德州一個(gè)二疊紀(jì)大油田的石油產(chǎn)量相當(dāng)于全中國(guó)的石油產(chǎn)量，產(chǎn)油成本只有約16美元/桶。另外，在奧巴馬擔(dān)任美國(guó)總統(tǒng)時(shí)期，中美聯(lián)手推動(dòng)巴黎氣候協(xié)議的簽署；但特朗普一上臺(tái)，全面否認(rèn)氣候變暖。這些近年來(lái)發(fā)展電動(dòng)車的多項(xiàng)基本前提假設(shè)，已發(fā)生了重大的改變，因此也要求我們?cè)趪?guó)內(nèi)外能源的大變局下重新審視我們新能源尤其是新能源汽車的戰(zhàn)略。
2.4.3 內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的進(jìn)步
內(nèi)燃機(jī)技術(shù)尤其是歐洲的柴油機(jī)技術(shù)近年來(lái)突飛猛進(jìn)。美日的汽油小轎車全部考慮在內(nèi)，目前的平均里程是32英里/加侖汽油（合13.6公里/升）；而歐洲的新型柴油轎車其里程數(shù)可高達(dá)80英里/加侖柴油（合34公里/升）。歐洲的燃料稅很高，導(dǎo)致燃油成本高昂，一輛轎車跑10年下來(lái)，其油錢遠(yuǎn)高于汽車本身。因此，歐洲的消費(fèi)者非常重視汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。因柴油車效率高，目前歐洲市場(chǎng)一半的新車是柴油車（石油煉制只能產(chǎn)約一半的柴油產(chǎn)品，另一半汽油產(chǎn)品仍依賴汽油車使用）?，F(xiàn)代先進(jìn)的柴油機(jī)不僅其燃油效率大大提高，遠(yuǎn)好于汽油機(jī)，而且其污染排放（NOx、PM、HC等）和噪音水準(zhǔn)也完全可以和最好的汽油機(jī)媲美。圖3給出了歐美重載柴油機(jī)NOx/PM排放標(biāo)準(zhǔn)近二十余年來(lái)發(fā)生的巨大變化，目前歐美的柴油機(jī)在清潔燃燒與尾氣排放控制技術(shù)方面的確取得了革命性的突破：
歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)從1992年的歐I到2013年的歐VI，對(duì)85 kW以下及以上功率機(jī)型顆粒物PM的最大允許排放量分別降低至1/61和1/36，對(duì)所有功率機(jī)型氮氧化物NOx最大允許排放量降低至1/20（如圖3a所示）；
美國(guó)的排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，排放控制技術(shù)相應(yīng)更新?lián)Q代，至2007年，PM、NOx的最大允許排放量分別降低至1988年的1/60和1/54（如圖3b所示）。
(a) 歐洲重載柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)
(b) 美國(guó)重載柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)
圖3. 歐美重載柴油機(jī)NOx/PM排放標(biāo)準(zhǔn)的變化(1 hp-hr = 0.746 kWh, Euro表示歐洲標(biāo)準(zhǔn), US表示美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))
此外，甲醇取代柴油在柴油機(jī)（高壓縮比內(nèi)燃機(jī)）里燃燒的技術(shù)已取得了相當(dāng)?shù)耐黄疲a(chǎn)業(yè)化前景良好。甲醇不僅比柴油便宜，而且因甲醇不含硫、燃燒過(guò)程無(wú)SOx排放、NOx排放遠(yuǎn)低于柴油等有利因素，可使得內(nèi)燃機(jī)尾氣排放會(huì)更干凈、尾氣處理系統(tǒng)成本可以大幅度降低，甲醇將成為非常理想的發(fā)動(dòng)機(jī)清潔燃料。天然氣制甲醇的技術(shù)非常成熟，制甲醇過(guò)程的主要成本是天然氣原料成本，因此可由頁(yè)巖氣革命帶來(lái)的天量廉價(jià)天然氣大規(guī)模地制得低成本的甲醇；同時(shí)，甲醇可以用低成本的煤來(lái)大規(guī)模清潔化制備。由此，無(wú)論從近期還是中長(zhǎng)期來(lái)看，甲醇燃料的大規(guī)模低成本供應(yīng)是有保障的。由此可知，研發(fā)新型的甲醇基燃料的內(nèi)燃機(jī)，可以讓我們不僅享受歐洲柴油機(jī)技術(shù)革命帶來(lái)的紅利，還可以享受頁(yè)巖氣革命帶來(lái)的紅利。這條路不失為今后汽車的選擇之一，其成本將遠(yuǎn)小于電動(dòng)車。
內(nèi)燃機(jī)技術(shù)尤其是歐洲的柴油機(jī)技術(shù)在近二三十年內(nèi)獲得了革命性突破和發(fā)展，在交通運(yùn)輸動(dòng)力主要依賴油氣資源的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，將為人類提供高效、清潔的燃油車解決方案；對(duì)比觀察同期內(nèi)的電動(dòng)車技術(shù)領(lǐng)域，已投入了大量的人力、研發(fā)資金與產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼，其進(jìn)步比較有限，仍存在動(dòng)力電池能量密度受限、制造成本高及伴生環(huán)境污染等亟待解決的問題，其產(chǎn)業(yè)化及行業(yè)可持續(xù)發(fā)展存在瓶頸。
眾所周知，應(yīng)把電動(dòng)車與現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)進(jìn)行比照，而不是與二三十年前的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)對(duì)比，不能忽視近些年來(lái)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的革命性發(fā)展。電動(dòng)車將是未來(lái)汽車的選項(xiàng)之一，在出租車、公共汽車等人口密集的地方有它的優(yōu)勢(shì)，但說(shuō)電池在可見的未來(lái)，完全取代內(nèi)燃機(jī)，還有些太樂觀；尤其是在越野車、卡車、飛機(jī)、輪船等應(yīng)用領(lǐng)域，不可能在可見的未來(lái)被電池取代。反而，如果能在先進(jìn)的高壓縮比內(nèi)燃機(jī)里燃燒清潔、低成本、可由非常規(guī)天然氣批量制備的甲醇，其排放將可在目前歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)一步顯著降低。
以上幾大類瓶頸因素及挑戰(zhàn)，均是電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)發(fā)展所必須謹(jǐn)慎考慮和想辦法解決的，僅通過(guò)政府補(bǔ)貼是很難扭轉(zhuǎn)的。研討及制定電動(dòng)車的發(fā)展戰(zhàn)略，需要充分了解新能源車與內(nèi)燃機(jī)車兩大類技術(shù)的歷史和現(xiàn)狀。國(guó)家為發(fā)展新能源車給出大額產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼，在推動(dòng)新能源車產(chǎn)業(yè)急速壯大的積極面以外，可能帶來(lái)扭曲市場(chǎng)供需、推高新能源車價(jià)格的負(fù)面后果，不利于新能源車的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
小結(jié)與建議
本文基于對(duì)清潔能源領(lǐng)域的研究，陳述了新能源車發(fā)展中面臨的主要瓶頸因素和風(fēng)險(xiǎn)：電池能量密度天花板難打破；鋰鎳鈷等重金屬原材料稀缺，電池產(chǎn)量倍增后這些原材料成本飆升在沒有革命性技術(shù)突破前難降低；電池生產(chǎn)和電能生產(chǎn)過(guò)程涉及大量碳排放，并不一定節(jié)能環(huán)保；電池重金屬污染嚴(yán)重，回收在技術(shù)上、動(dòng)力上、體系保障上困難重重。這些觀點(diǎn)從一定程度上挑戰(zhàn)了市面上流行的對(duì)新能源車的認(rèn)知，并引發(fā)我們思考：“彎道超車”的論調(diào)是否有現(xiàn)實(shí)依據(jù)，是技術(shù)上確實(shí)值得發(fā)展的方向？大量依靠鋰鎳鈷進(jìn)口的中國(guó)，新能源車產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)怎樣的經(jīng)濟(jì)成本上的風(fēng)險(xiǎn)？
這些議題的提出，引發(fā)我們?cè)陉P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上重新思考新能源車的發(fā)展戰(zhàn)略：我們是否要不遺余力地推動(dòng)新能源車作為汽車產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)方向？是否要繼續(xù)靠產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼來(lái)推動(dòng)新能源車大量生產(chǎn)？
本文認(rèn)為，新能源車作為未來(lái)汽車發(fā)展方向之一是值得鼓勵(lì)的，在技術(shù)研發(fā)上也值得投入，但沒有必要做政策力推和大幅度產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼。靠政府確認(rèn)技術(shù)的方式可能導(dǎo)致市場(chǎng)的扭曲，因供需不平衡而帶來(lái)成本攀升，反而不利于行業(yè)健康發(fā)展。中國(guó)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)不宜靠著國(guó)家的支持來(lái)拼燒，而忽視技術(shù)上的、成本上的、環(huán)境上的諸多客觀條件的限制。
液體燃料的加注設(shè)施已非常普遍而且加注用時(shí)短。相比而言，電動(dòng)汽車在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，充電難和充電慢問題預(yù)期均無(wú)法得到有效解決。除少數(shù)一線大城市的充電設(shè)施配套政策與財(cái)力支持相對(duì)到位，在全國(guó)范圍內(nèi)建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施的投資需求量巨大，資金缺口也大，在規(guī)劃布局、施工和用電等方面面臨諸多挑戰(zhàn)；社會(huì)公共充電設(shè)施、社區(qū)內(nèi)充電設(shè)施建設(shè)均面臨利益主體多而分散、難以統(tǒng)一協(xié)調(diào)的難題，各方面因素導(dǎo)致充電設(shè)施不足，充電難。同時(shí)，充電慢的問題導(dǎo)致純電動(dòng)汽車的實(shí)用性和便利性受到明顯限制。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本文是在對(duì)迄今已公開發(fā)表的成果進(jìn)行綜合分析而得出的結(jié)論。作者一貫支持國(guó)家加大對(duì)新能源汽車相關(guān)技術(shù)研發(fā)的投入，因?yàn)榧夹g(shù)的革命性突破無(wú)法預(yù)測(cè)，可能是一年，可能是十年，某些方向也可能永遠(yuǎn)沒有突破。如果突然有革命性的成果出現(xiàn)，也可能改變本文的結(jié)論，但只有這種突破發(fā)生后，我們才能進(jìn)行分析；而不是預(yù)測(cè)什么時(shí)候技術(shù)會(huì)有革命性突破。產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼不會(huì)產(chǎn)生技術(shù)革命，只有加大研發(fā)力度，技術(shù)革命才有可能產(chǎn)生。產(chǎn)業(yè)政策在技術(shù)革命發(fā)生后才能制定，而不是期望產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼產(chǎn)生技術(shù)革命。
新能源車在人口密集的城市作為出租車、公共汽車等有其優(yōu)勢(shì)；如果沒有革命性的技術(shù)突破，電動(dòng)車很難在可見的未來(lái)成為主流；因此，本文建議加大包括電動(dòng)汽車、燃料電池汽車及甲醇車等多種汽車技術(shù)的研發(fā)，但在技術(shù)發(fā)明沒有突破之前，產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼要謹(jǐn)慎。在公平市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下讓有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)勝出，更利于行業(yè)長(zhǎng)期健康發(fā)展。
新能源車的發(fā)展初衷是解決石油供應(yīng)不足與機(jī)動(dòng)車尾氣污染問題，基于已有的技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r，實(shí)現(xiàn)該發(fā)展目標(biāo)仍須長(zhǎng)期探索和努力。本文嘗試提出一條戰(zhàn)略發(fā)展路徑：第一步，實(shí)現(xiàn)高效的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)和清潔醇醚燃料的結(jié)合，增加此類車的份額；第二步，逐漸增加混合動(dòng)力車的份額；幾十年后，如電池技術(shù)確實(shí)有革命性的進(jìn)步，逐漸過(guò)渡到純電動(dòng)車。
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