新能源汽车产业全球进展与趋势的综述研究

　为应对消费者的需求变化、能源燃料短缺和环境压力的挑战，全球汽车产业的创新可说是日新月异。创新集中在动力驱动、整车研发、零部件同步研发及通用等方面。尽管世界各汽车大国积极推动新能源汽车工业发展，出台了诸多鼓励政策，但技术瓶颈和高昂的成本仍然抑制着产业链转换和消费需求释放，汽车企业应加紧研发核心技术，积极进行市场推广，以寻求新突破。了解这些新动向，对我国汽车产业发展具有一定参考价值。
　　一、全球汽车产业加速创新
　　1.创新技术领域日益由传统动力驱动向可替代能源转变
　　汤森路透①的数据库显示，2003—2011年，全球汽车可替代能源已公开专利申请和授权专利项数从6847件（占当年重要专利数的8.15%）增长到2011年的22255件（占当年重要专利总数的21.03%），增长225%；与之形成鲜明对比，汽车发动机设计领域的专利数量从2003年到2011年仅增长了10.89%（见表1）。
　　2.运用新技术加速开发新车型
　　为迎合消费者对于新产品的追求，尽早获得市场占有率，世界汽车巨头采用现代电子仿真技术，如CAS（Computer Aided Styling Design，计算机辅助设计）等电子计算机技术，加速开发新车型。1996年保时捷新车开发周期已达2.5年，福特和通用1999年宣布实现新车型开发周期为22个月和24个月，最终目标是12个月～18个月。而今，几乎所有的汽车大企业均已把新车开发周期缩短至1年之内。宝马汽车公司甚至将10年前至少需要2年～3年时间完成的项目开发和产能，提速至3个多月。
　　3.零部件研发同步化和生产共通化
　　为与新车型实现同步，为新车及时、准确地提供合格零部件，零部件供应商往往在项目开发前期便涉入整车的同步研发。同时，为降低成本，提高质量，实现零部件系列化、标准化，早在2000年，美国三大集团便签订了共同零部件协议，通用公司提出产品“协同开发”与“协同商务”，德国大众提出平台化技术，福特公司提出零部件矩阵，美国通用、德国大众和日本丰田三大集团协议共建部分标准零部件数据库等。2013年3月底，丰田汽车宣布，自2015年起将陆续推出采用以零部件共通化等为核心的新设计方式“丰田新全球架构（Toyota New Global Architecture，简称 TNGA）”的新款车。以汽车底盘为例，在多达4000～5000种的零部件中，2～3成将实行共通化，未来将进一步提高至7～8成，并能将研发效率提高20%～30%，同时还可以强化发动机和变速箱的开发。本田公司提高最畅销的3款主力车型换代（雅阁、思域以及CR-V）零部件通用程度，将采购成本削减30%。日产推出通用模块系列CMF（Common Module Family），并与合作伙伴雷诺公司共享零部件，将通用率由目前的20%左右提高到80%，降低成本30%，每年将节约52亿美元开支。
　　二、各国政府鼓励新能源汽车发展
　　新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其他能源汽车，包括电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等，其废气排放量比较低。进入新世纪，特别是2008年金融危机以来，石油短缺、环境保护和技术进步促使汽车产业加速向新能源汽车产业化迈进，美国、日本、德国纷纷通过制订新能源汽车产业规划，出台减税、资助研发和建设充电站设施等方式引导扶持。
　　美国能源部于2008年6月宣布拨款3000万美元，资助通用汽车公司、福特汽车公司、通用电气公司（与克莱斯勒汽车公司共同研究）2008—2011年进行的充电式混合动力汽车研究项目。2009年8月，美国总统宣布美国能源部将设立20亿美元的政府资助项目，用以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。为鼓励消费，规定购买充电式混合动力车的车主，可以抵扣7500美元税负；政府还投入4亿美元支持充电站等基础设施建设，同时各州还有补贴，如加州对CODA电动车补贴2500美元。
　　2006年6月，日本政府出台了长远能源规划《2030年的能源战略》，拟发展各类新能源，对新能源予以减税、政府财政补贴，使日本对石油的依赖降低到40%。2009年4月，日本开始实施“绿色税制”，将纯电动汽车、混合动力车、清洁柴油车定义为“下一代汽车”，连续3年免除多种税负。2012年后又以2015年度油耗标准继续对达标车减免“机动车吨位税”和“机动车购置税”。
　　德国政府则在2008年6月与大众汽车以及能源供应商EON等工业巨头联合公布了一项混合动力汽车发展计划，并拨款1500万欧元资助研发可再生能源（如风能，太阳能）的充电电池。2009年初，政府的500亿欧元巨额经济刺激计划，很大一部分都用于电动汽车研发、汽车充电站网络建设和可再生能源开发。
　　2001年初，我国科技部启动“863计划”电动汽车重大专项，实施新能源汽车发展战略。2005年我国政府出台了优化汽车产业结构、促进发展清洁汽车、电动汽车政策措施，明确了2010年电动汽车保有量占汽车保有量的5%～10%，2030年电动汽车保有量占汽车保有量50%以上的发展目标。2010年6月，我国出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，给予纯电动和插电式混合动力车每辆6万和5万元的补贴。2012年6月，国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划》，各地纷纷出台相关支持政策。
三、新能源汽车的发展困境
　　1.消费者对纯电动汽车尚存疑虑
　　2011年和2012年，中美两国纯电动汽车销量均不过2万辆，仅占当年全部汽车销量的0.1%和0.08%，与美国政府2015年要达到100万辆充电式混合动力车、我国50万辆电动车的销量目标相距甚远。从市场前景看，不少消费者愿意尝试或购买电动车。德勤全球制造业组2011年初对美国、亚洲和欧洲共17个国家超过13000位消费者所做的全球调查中，把消费者分成潜在尝新者、有购买意愿者和无购买意愿者三类。表2显示，北美、欧洲、日本等发达国家的消费者对电动车的购买意愿不高，中国、印度、韩国、南美和南欧等国家对电动车的兴趣非常高。
　　德勤的调查也表明，消费者对电动车续驶里程、充电便捷性、充电成本和购买价格存有较大疑虑（见表3），现有市场上的电动车产品仅能满足2%～4%的消费者的预期，政府政策、电力基础设施和替代产品也是影响消费者购买决策的重要因素。燃油技术、起动停车闲置技术和车重减少 等技术进步已使内燃机燃油效率接近50英里/加仑（21公里/公升）。依据美国2012年8月公布的燃油效率标准，到2025年，平均燃油效率要求为54.5英里/加仑。调查显示，大型汽车市场中，这一燃油效率会使过半人数降低电动车的兴趣，如我国人数达57%，美国高达68%。当燃油效率接近75英里/加仑（32公里/公升）时，绝大部分消费者将不太可能购买电动车。
　　2.高成本让汽车企业顾虑较多
　　一是企业研发和市场运营成本较高。由于研发和生产成本高，直接导致新能源汽车市场售价比普通汽车平均高出30%。电动汽车前期投入巨大，需要花费高昂的技术研发、固定资产投入、人力成本、原材料采购价格、运营成本等等，因而众多汽车企业望而却步。全球排位较前的一些汽车公司，如三菱汽车仅在改进燃油系统等现有技术基础上进行开发，日产与雷诺结盟，承诺投入50亿美元用于电动汽车及电池的研发和生产。即使丰田、宝马这样实力雄厚的大公司，也还要联手协作。2011年12月，日本丰田就与德国宝马达成环保汽车技术合作备忘，2013年1月进一步签署了关于“共同开发燃料电池系统”、“共同开发运动车型”、“共同研究开发轻量化技术”的正式合作协议，以及“后锂电池”研究协议。
　　二是关键技术仍面临重大困难。作为电动汽车关键技术的电池驱动，即便是成本不断降低，在整车制造成本中仍高达50%。高昂的制造成本、技术不成熟导致产品起火以及由此造成的召回是电池企业和电动汽车销售不旺的主要原因之一，电动汽车市场的不景气反过来也会影响电池企业的发展。2012年1月，美国锂离子电池制造商Ener1宣布破产；2012年10月，美国动力电池龙头A123 System公司宣布破产，随后被中国万向集团收购。美国电动车制造商CODA控股公司也已申请破产保护。搭载A123电池的著名电动汽车制造商菲斯科卡玛已经停产半年多，被誉为电动汽车界神话的汽车公司特斯拉2012年全年亏损近4亿美元。即便是2012年美国插电式电动汽车销量冠军—通用旗下的沃蓝达也在亏损。
　　三是关联企业转换成本较高。除整车研发和运营销售外，汽车整车企业还面临较高的关联企业转换成本，丰田这样的家族型企业尤为明显。零部件关联企业更换成本，前期所投入的技术、劳动力成本可能都会变成沉没成本。新能源电动汽车关系企业较少，利益链条与传统产业链相比改变很大，无论是研发、生产、销售还是服务，都会有较大的转换成本，一旦新能源汽车成规模后，与传统汽车相关的主要零部件如发动机、油箱、排气管等生产有关的企业都会遭受巨大损失。作为家族系中的家长，丰田责任感很强，在产业链发展尚未成熟阶段，不会贸然切换到新能源汽车链。
　　四、企业在新能源汽车方面的努力方向和突破点
　　1.加紧研发新能源汽车
　　新能源汽车的研发近几年来进展飞速，2006—2011年，可替代能源专利增长了182%，主要集中在日本（55%）、韩国（25%）、美国和德国（各10%）。专利数量排在前五名的公司分别是丰田（1901项）、本田（587项）、日本电装（413项）、通用汽车（349项）和松下电池制造（345项，为丰田普锐斯提供电池）。
　　其中丰田汽车研发技术和推广理念超前，最为贴近市场。丰田汽车的研发做了多手准备，一方面迎合消费者需求，致力于燃油车的新技术开发，提高燃油效率，降低能耗；另一方面进行多种可替代新能源汽车研发，最新的研发方向是从水里提取氢，开发氢燃料电池车。据称，这种水素汽车将在2015年上市，续航里程达830公里。一旦占领市场，全球汽车产业将会面临一场大洗牌。过去16年，丰田投入了100多亿美元研发混合动力汽车。2012年，丰田共在美国卖出了327413 辆混合动力车，全球范围内售出了120万辆，其中普锐斯占据了一半以上的份额。尽管丰田几乎不做电动车的相关产业化，但混合动力车很容易就能向可替代能源扩展，去掉油箱和发动机就能变成纯电动汽车，再加上外插式充电设备就变成了插电式混合动力车。
　　2.主攻核心技术
　　混合动力汽车的核心是动力电池技术，日本专业分析公司Patent Result于2011年2月公布的调查结果显示，丰田汽车在动力电池专利技术领域独占鳌头，排名首位。而排在第二名的日本电装也是丰田汽车所属零部件企业。丰田汽车的综合商社丰田通商与我国的中信国安、台湾省的长园科等专业电池材料公司有着汽车电池方面的合作。2012年11月，丰田开发出钠离子电池，室温状态下电压值比锂离子电池高3成左右。2010年1月，丰田涉足动力电池上游，丰田通商与澳大利亚矿业公司Orocobre合作，加入南美锂产业争夺。同时计划在印度新建稀土提炼工厂，用于制造混合动力车电机。
　　3.致力市场推广
　　在市场推广方面，丰田公司的战略最为长远，触角伸到新城市建设的诸多方面，为电动车推向市场展开全方位的准备。2011年11月，丰田汽车公司在其大本营日本丰田市推出智能住宅，安装了太阳能发电设备、家庭能源管理系统和蓄电装置等先进设备。丰田集团下属的丰田住宅公司负责开发住宅，丰田智慧中心提供联结、控制汽车和住宅的资讯（IT）技术。
　五、对我国的启示
　　从全球新能源汽车技术现状看，常规的混合动力汽车技术已较为成熟，插电式和纯电动汽车的电池技术、家庭用的充电桩等设施还受技术和现实制约。从专利技术的国别优势看，日本在新能源汽车各子领域原创技术上具有绝对领先优势，美国居第二，截至2012年底，专利技术数量日本（近9000件）和美国（4000件）位居第一、第二，所占比例分别为60%、22%。我国在混合动力汽车、燃料电池汽车等新能源汽车领域专利申请量达2011件，占全球专利申请总量的8%，与德国、韩国并列世界第三。国外申请人专利布局量较大，且占领了新能源汽车的各个关键领域。
　　我国新能源汽车研究虽上升较快，却未形成具有绝对领先优势的行业领军企业或带头人，即便是技术研发水平较强的纯电动汽车领域，性能可靠性和工程化能力仍落后于国外先进产品。中国和美国是重要的新能源汽车目标市场，中国虽在纯电动汽车技术领域取得了一定优势，但在燃料电池汽车技术领域的原创专利过少，将对国内市场培育产生影响。一旦纯电动汽车市场占有率提高困难甚至失败，燃料电池汽车市场兴起，过于注重纯电动汽车则可 能出现投入与市场的重大偏差。
　　
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