科技行者中国正向电动汽车时代全面过渡

中国正向电动汽车时代全面过渡

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2021年5月3日 11:31:12 科技行者
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到2030年,预计中国售出的汽车中将有40%为电动汽车;MIT研究发现,尽管“油转电”收益明确,也会给消费者乃至整个社会带来巨大的代价。

来源:科技行者 2021年5月3日 11:31:12

关键字:汽车 电动汽车 新能源 自动驾驶

到2030年,预计中国售出的汽车中将有40%为电动汽车;MIT研究发现,尽管“油转电”收益明确,也会给消费者乃至整个社会带来巨大的代价。

中国正向电动汽车时代全面过渡

最近几十年以来,中国经济的快速增长让更多民众成为有车一族。百姓出行能力得到极大改善、中国发展为全球最大汽车市场,但严重的城市空气污染、巨量温室气体排放以及对石油进口的日益依赖也构成新的现实挑战。

为了应对这些冲击,中国制定政策、大力鼓励手电式电动汽车(EV)的普及。由于购买电动汽车的成本要高于传统内燃机(ICE)汽车,因此从2009年开始,中国开始为民众购买的电动车提供丰厚补贴。

2020年底,中国开始逐步取消补贴,转而将环保压力分摊给各汽车制造商。简而言之,新政策要求各家车厂必须按一定比例推出电动车产品。为了避免罚款,厂家每年需要获得一定的排放评分,具体分数将结合产品范围、能源效率、环保交通等变量通过复杂公式计算得出。随着时间推移,车厂承担的压力也将越来越大;中国希望在2030年,电动汽车销量能够占总体汽车销量的40%。

Hoyt C. Hottel化学工程教授William H. Green表示,这项举措将给全球电动车的生产带来巨大影响。在他看来,“这是全球范围内最具野心的电动汽车推广计划,并将在这片全球最大的汽车市场上引发深远影响。电动汽车的制造以及对配套电池的需求将迅速增长,极大降低二者的生产成本。”

但是,这一切会给中国带来哪些冲击?虽然电动汽车的普及会带来不少环境保护助益,但整个过程要花掉多少资金?2017年,Green与他在MIT化学工程系的在读博士生I-Yun Lisa Hsieh希望一起找出答案。他们的目标是研究这项政策在电池价格、制造成本、车辆价格与销量、消费者拥有及使用汽车成本等方面的影响。(请注意,由于新冠疫情的突然爆发,中国近期决定将对电动汽车的补贴周期延长两年。Green的分析调查在此之前,所以并未考虑到相关变化。)

电池价格

Green认为,“目前,电动汽车高昂价格的主要原因在于电池成本。”但近年来,电池价格正一路走低,这显然是“学习效应”的功劳:随着产量的增加,制造商找到了提高效率的新方法,由此不断压缩生产成本。人们普遍认为,随着电动汽车在市场上的份额不断提升,电池价格也将保持下降。

Green与Hsieh使用了一种新的建模方法,发现“学习效应”确实能够显著降低电池生产成本,但对于关键电池材料的开采与制造却几乎没有影响。研究最终得出的结论是,随着产量的持续扩大,目前使用范围最广的锂离子镍锰钴电池价格却将下降,但具体水平将在接近原材料价格后维持稳定。

研究人员根据由此得出的电池价格估算值,计算出了随时间推移电动汽车的额外制造成本,并结合预设的利润比例确定了未来车辆产品的潜在售价。在之前的工作中,他们使用多种数据源与分析技术来确定中国消费者的“承受能力”,即他们能够拿出多大比例的收入购买一辆汽车。基于这些发现,他们对2018年到2030年之间中国汽车销量做出基本预测。

作为比较基准,研究人员们首先假设一种“反事实”(即非真实生活)情景——电动汽车未能推开,所以也就没有后续的新政策。在这种情况下,到2030年,中国的年均汽车销售总量预计将攀升至3400万以上。

在取消电动汽车补贴、并于2020年颁布面向车厂的强制性法规之后,汽车的总销量将有所下降。但在此之后,经济的增长与收入增加进一步强化了消费者的购买车,继续推动着民众对于私家车的需求。这时尽管年均销售量比“反事实”情景低20%,但2030年的预期汽车销量仍可达到3000万辆左右。

研究人员还预测了燃油车与电动力销量在三个时间点上的具体细分差异。根据分析结论,2020年电动汽车的占比应该仅为7%(约160万辆);到2025年,这一比例将达到21%(540万辆);而到2030年,这一比例将上升至37%(1120万辆),接近政府设定的40%目标。这意味着从2020年到2030年之间,中国市场将总计售出6600万辆电动汽车。

调查还对插电式电动汽车做出进一步细分:纯电池电动汽车与混合电动汽车(即油电混动汽车)。尽管纯电汽车的电池成本更高,但其销量却达到混合电动汽车的两倍。Green表示,“中国提出的政策更支持续航里程较长的电动车,也就是电池容量更大的汽车产品。因此,汽车厂商更有动力去生产纯电池电动汽车,借此为自己争取出排放评分空间。”

对消费者而言,电动汽车的拥有及使用成本也与传统燃油车有着显著差异。为了计算出这种区别,研究人员量化了到2030年两类电动汽车与传统燃油车之间的“总体拥有成本(TCO)”数字,包括购买成本、燃料成本以及运营与维护成本(包括保险)。

分析结果表明,2020年之前,由于政府提供丰厚的电动汽车补贴,这两类插电式电动汽车的拥有成本要低于传统油车拥有成本。但在2020年取消补贴并强制推行车厂排放评分制度之后,混动汽车与燃油车的拥有成本将基本相当,而纯电汽车则因电池价格高昂而更加昂贵。降低电池价格当然有助于降低这两类电车的总体拥有成本,但到2030年,纯电车的价格仍然会相对更高。

社会成本

研究人员的下一步工作,是计算强制推行电动汽车给中国带来的总成本。基本方法非常简单:选取每年售出电动汽车的总体拥有成本,对成本进行残值计算,而后将结果乘以该年售出的汽车总量。(其中不含车辆购买、充电及加油时的税收部分,因为这部分税收对应的财政支出必然要由全社会共同承担。)

通过这种方式,研究人员们计算出了每辆电动车每年为社会增加的成本、每行驶一公里产生的使用成本,而且他们在其中假定汽车的使用寿命为12年、每年行驶12500公里。结果表明,电动汽车的拥有及使用增量成本从2021年到2030年持续下降。纯电汽车的成本下降幅度要大于混动汽车,但考虑这部分差异后纯电汽车的拥有加使用成本仍然更高。

通过将每辆汽车的社会成本与售出的汽车数量相乘,研究人员得出了总额外成本。从结果来看,单年售出的电动汽车总量将抵消单车成本的下降比例,因此电动车给社会带来的增量成本将持续增加,而且费用相当可观。从2021年到2030年,强制推行电动汽车每年将带来1000亿人民币成本,约占全国交通行业总支出的2%。

而在这十年之间,电动汽车全面过渡带来的年均社会成本将占中国持续增长的国内生产总值(GDP)的0.1%。Hsieh认为,“这意味着强制推动油转电会给社会造成巨大的负担。由于车价上涨,民众可用于其他消费的资金预算将受到影响。”

其他注意事项

当然,Green和Hsieh也强调,必须根据潜在收益考虑强制推行电动汽车带来的高昂社会成本。例如,从油车转向电车有助于降低空气污染程度、控制健康成本;减少二氧化碳排放以缓解气候变化;同时减少对进口石油的依赖,帮助中国提升能源安全水平、维持贸易收支平衡。

Hsieh目前正努力量化这些收益,以便团队能够对中国的电动汽车过渡政策做出准确的成本效益分析。她的初步结果表明,货币化收益与成本一样非常可观。她解释道,“收益与成本似乎基本相等。由于差异极小,我们必须小心对待、尽量计算出正确的数字。”

研究人员还列举了另外两个可能对收益结果造成影响的变量。2018年初,全国六个存在严重空气污染的大城市开始对燃油车进行限牌处理,甚至要求车主承担高昂的数额以换取上路资格。两相权衡,电动汽车可以上“新能源牌”,因此体现出了强劲的市场竞争力。为了保护中国汽车厂商,中国近期宣布有意解除相关上牌限制。这项新规给电动汽车市场带来的影响尚未可知。(同样的,由于新冠疫情的影响,对私家车保有量的限制政策最近有所放宽。)

第二个注意事项,在于汽车制造商如何为自己的产品定价。研究报告中的计算方式仍然沿用目前的主流方法:车辆制造成本加上一定比例的利润。但在新政策下,汽车制造商需要改变自己的定价策略,以说服足够多的消费者购买电动汽车,借此获取理想的排放评分。Green强调,“我们不知道车厂会怎么做,但他们有可能会降低电动汽车的价格、同时提高燃油车的价格。如此一来,他们就可以在回避罚款的前提下继续保持盈利。”他还列举了美国汽车制造商如何调整同款车型低功率与高功率版本的价格,适应平均燃油经济性指标要求的例子。

中国汽车制造商当然也可能采取类似的定价策略,即故意拉低电动汽车的价格。但考虑到中国市场上燃油车的销售仍然占多数,这种方式会抬高汽车的整体平均价格。Hsieh表示,“这将导致中国某些本买得起廉价燃油车的民众,现在被迫选择电动车。届时,燃油版本的车型一定会出现溢价。”

Green强调,这项规定将给全球所有汽车制造商带来影响。一旦政策出台,所有车厂都会意识到电动汽车已经成为市场主流。在他看来,即使没有补贴,购买电车带来的额外好处也足以吸引到更多消费者。

但他也提出了自己的担忧。随着电动汽车产量的持续提升,关键电池材料的全球供应将越来越紧张。而与此同时,废旧电池量也将同步增加。这不仅让行业有机会探索如何回收其中部分材料以供新电池使用,同时也将催生出废旧电池无害化处理的市场空间。为此,研究人员建议政策制定者“帮助将汽车制造商、电池生产商、二手车经销商以及报废公司整合进统一的电池回收产业链当中,借此提高整个社会的可持续化水平。”

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