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一、新能源汽车：清洁用能，全球必争

01、新能源汽车，具备清洁充能-用能能力的汽车

对于汽车而言，能量补充方式、运行排放情况、是否需要燃烧和驱动方式等因素影响其“新能源”属性的强弱。根据国际能源署的定义，新能源汽车指插电混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车，亦即具备清洁充能-用能能力的汽车。

新能源汽车中，纯电动汽车的动力构型相对简单，电池、电机、电控三电系统是其和燃油乘用车的本质区别。混合动力汽车兼具发动机和电动机，作为新能源汽车还需要动力电池可和外部充电设施相连接。燃料电池汽车的能量储存和功率输出分别需要储氢罐和燃料电池发动机系统，部分燃料电池汽车也具备插电功能。

02、新能源汽车发展里程碑

使用便捷性是绝大多数情况下用户对汽车的接受底线和核心需求，可简明体现为汽车在某工况/工况组合下运行的行驶时间和充能时间，及对应的行驶路程。

行驶路程越长（对应续航能力）/行驶速度越快（对应动力性能），单次充能时间越短/充能时间占总时间的比例越小（对应充能能力），可认为整车的使用便捷性越高；在充能不便的条件下，单次充能的行驶路程越长，整车的使用便捷性越高。

综合考虑整车性能和基础设施完备度，动力电池是新能源汽车储能装置的shou选，相应技术路线是新能源汽车的主流技术路线；而无论试图在强离网条件（能量密度-续航里程优先）还是强并网条件（充能时间优先）下取得用户认可，更先进的动力电池都是电动车“逆袭”燃油车的关键。

动力电池的典型组成部分包括正极、负极等活性物质，电解质（液态/固态）、或有隔膜等辅助组元；使用于常温或略偏离常温的温度环境下；理论上和电池外界没有物质交换，相应化学能的释放途径是电极的氧化还原反应；多要求具备电化学可充能力（二次电池，和一次电池相区分）。在锂离子电池商业化之前，铅酸电池和镍系（如镍镉、镍氢）电池是二次电池的主要选择。

20 世纪末-21 世纪初，以钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和多元金属酸锂为正极，以石墨为负极，配合电解质（电解液）和隔膜制成的锂离子电池（因使用电解液也称为液态锂离子电池）体现出了大幅超过原有二次电池的性能。这一方面使得锂离子电池淘汰镍氢电池成为 3C 电池的标配，另一方面也意味着锂离子电池可以作为动力电池汽车的核心储能装置，提供从未实现过的 200km 以上的续航及更短的充能时间，满足乘用车、商用车的基本使用需求。

自1990年至今，以单体能量密度（比能量）提升情况作为评价标准，锂离子动力电池的技术的进步幅度约为每年3%。

当前商业化的锂离子电池以石墨或硅碳复合材料为负极，以含锂的化合物如钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂（三元材料）、磷酸铁锂等作正极，以有机溶剂溶解锂盐并掺杂不同类型添加剂形成耐正极氧化、耐负极还原的电解液作为锂离子传输介质，以多孔的聚乙烯、聚丙烯薄膜本身或辅以涂覆改性手段物理隔离正负极、绝缘电子而又允许锂离子通过。锂离子在正负极材料中嵌入、脱嵌从而实现充放电过程；在锂离子嵌入或脱嵌的过程中，会同时伴随与锂离子等物质的量的电子通过外电路在正负极传导，由此完成闭路循环，并实现电池充电或对外电路做功的效果。

锂电池的生产过程可分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和电池封装四个工序。极片制作包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片和极耳成形等工序，极片质量直接决定电池整体性能，因此对极片生产设备的性能、稳定性、自动化水平和生产效率有着很高的要求。电芯组装主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、注电解液等，对精度、效率和一致性要求很高。电芯激活检测主要包括电芯化成、分容检测；电池封装包括对单体电池进行测试、分类和串并联以及对电池组性能、可靠性测试。

锂离子电池技术的进步直接驱动了优质新能源汽车产品的诞生。如问世于2008年，采用钴酸锂-石墨电池的特斯拉roadster 1代证实了电动车的较高动力性。近10年后，采用镍钴铝-硅碳电池的特斯拉Model 3证实了高性能电动车的可量产性和用户接受度。

除以动力电池技术进展为主的新能源汽车技术进展外，全球各主要经济体不同程度的政策驱动也对新能源汽车规模的提升起到了关键的作用。

在我国，新能源汽车补贴、双积分和路权政策是推动产业发展的重要因素。以2017-2018年间的补贴政策为例，工况续航、电池系统能量密度和整车整备质量-百公里电耗共同决定纯电动乘用车补贴。在补贴退坡过程中，电池系统能量密度、整车百公里电耗等关键参数的门槛要求逐渐提升，倒逼技术进步。

新能源汽车在国外也不同程度受到扶持。以美国为例，2008年美国通过了《能源独立与安全法》（Energy Improvement and Extension Act），其中的30D条款专门针对新能源汽车（New qualified plug-in electric drive motor vehicles）chu台专项税收抵扣。该条款经2009年的《美国复兴和再投资法》（The American Recovery and Reinvestment Act）和2013年的《美国纳税人救助法案》（American Taxpayer Relief Act ，ATRA)修订后执行至今。法案规定，美国纳税人自2009年12月31日以后新购置的符合条件的插电式混合动力汽车及纯电动汽车，可享受相对应的税收返还。返还金额具体计算方法：以车辆动力电池容量5kWh为起点，对应2500美元，大于5kWh的部分以417美元/kWh计算累进补贴，上限7500美元。同时，该法案规定，对某一制造厂商而言，按季度统计，当在美国国内累计销量达到20万台时，即触发补助退坡机制：从达标后的第二季度开始计算，在接下来的第yi、二季度补贴减半，第三、四季度再减半，自此之后不再享受补贴。

技术、政策共同促进了新能源汽车产销、保有量的爆发式增长。根据国际能源署统计，全球新能源汽车保有量于2015年突破100万辆，于2018年突破500万辆。保有量结构中，中国约占全球50%，中国、美国、欧洲合计达全球90%以上。纯电动车型是新能源汽车的主体部分，插混车型也有相当数量。2018年全球新能源汽车销量达201.8万辆，其中中国销量达125.6万辆。

2018年，全球新能源汽车销量位居前三的车企是特斯拉、比亚迪、北汽新能源；年度车型销liang冠jun特斯拉Model 3取得14.58万辆销量。

03、新能源汽车产业意义

和燃油汽车相比，新能源汽车具有普适性的积极意义在于节能减排。有研究者分析了中国纯电动汽车和燃油汽车全生命周期（整车“从摇篮到坟墓”、运行“从油井到车轮”、回收“从坟墓到摇篮”）的碳排放并进行比较。研究结果表明2015年纯电动汽车即具备排放优势，2020年随着整车电耗的降低、动力电池良率的提升、规模效应等因素的积极作用，纯电动汽车的节能减排优势进一步拉大。

在国际能源署的类似研究中，纯电动、插电混动汽车的节能减排能力超过了燃油汽车（约 25%到 35%）和常规混合动力汽车（约 5%到 10%）。受限于氢源，燃料电池汽车的节能减排作用相对一般（和常规混合动力汽车相近）。另外，在满足基本使用需求的情况下，相对较小的动力电池包意味着较少的碳排放。

车型的大小对碳排放的影响也相当显著。体积的燃油汽车排量更大，全生命周期排放更高，而且随整车体积的增大，燃油车型排放的增幅要超过新能源车型排放的增幅。另外，电池较小的纯电动车型、用电比例较高的插混车型节能减排作用也较显著。

对我国而言，新能源汽车除了具有节能减排的积极意义外，还兼具强化国家能源安全的重要作用。

富煤、贫油、少气是我国化石能源的基本资源禀赋情况，可再生能源总体较丰富。而煤炭、一次电力适宜以电能形式消费。据中电联统计，我国发用电量持续增长；据国网能源院研究估计，至2050年，我国电气化水平（终端电能消费占终端用能比例）将达到约48%，是当前水平的2倍，接近发达经济体水平。

我国清洁能源电力（非化石能源电力，水电、核电、风电、太阳能）占比逐年提升。至2017年，清洁能源电力占比已接近消费总量的30%。随着清洁能源电力装机增速逐步增长、消纳能力逐步增强、平价上网逐步清晰、电力市场建设逐步推进，清洁能源电力占比有望持续提升。同样据国网能源研究院估计，至2035年，非化石能源在一次能源消费中的占比将超过1/3。

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