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中国向电动汽车的过渡

会有好处,但代价是什么?

南希·w·Stauffer · 2020年11月25日 · 想要

在短暂的

最近,中国对汽车制造商实施了一项强制规定,要求到2030年电动汽车的销量占总销量的40%。根据麻省理工学院的一系列分析,此举将扩大电动汽车和电动汽车电池的产量,足以降低这两种产品的全球成本。在中国国内,所有汽车的年销量将暂时下降,然后恢复增长。电动汽车的市场份额将按照规定扩大,但许多车型仍将比汽油驱动的同类车型更贵。从2021年到2030年,中国社会的转型成本可能相当于该国每年增长的国内生产总值(gdp)的0.1%。在一项后续研究中,研究人员发现强制使用电动汽车的好处——在空气污染、人类健康、气候变化和国家安全方面——可能足以抵消成本。


近几十年来,中国经济的快速增长使越来越多的消费者能够购买自己的汽车。其结果是改善了机动性和世界上最大的汽车市场,但也有严重的城市空气污染,高温室气体排放和越来越依赖石油进口。

为了应对这些令人不安的趋势,中国政府出台了鼓励采用插电式电动汽车(ev)的政策。由于购买电动汽车的成本高于购买传统内燃机(ICE)汽车,政府在2009年开始为购买电动汽车提供慷慨的补贴。但是价差和买家数量都很大,所以支付补贴对政府来说非常昂贵。

因此,中国的政策制定者将在2020年底前逐步取消补贴,转而依赖于对汽车制造商的强制要求。简单地说,该命令要求制造商每年售出的所有车辆中必须有一定比例是电池驱动的。为了避免经济处罚,制造商每年必须获得规定数量的积分,每生产一辆电动汽车就会获得积分,这是基于一个复杂的公式,该公式考虑了里程、能源效率、性能等因素。随着时间的推移,这一要求越来越严格,目标是到2030年让电动汽车占汽车总销量的40%。

据介绍,此举将对全球电动汽车制造产生巨大影响威廉·h·绿色,霍伊特酒店化学工程教授。他表示:“这是全球电动汽车面临的最强有力的要求之一,而且是强加在全球最大的汽车市场上的。”“电动汽车的制造和电池的生产将大幅增加,从而在全球范围内压低这两种汽车的成本。”

但是,中国在中国授权的影响是什么?向EVS的过渡将带来许多环境和其他好处。但是这个国家的成本是多少?2016年,化学工程同事绿色和当时研究生I-Yun Lisa Hsieh Phd'20决定找出答案。他们的目标是审查任务对所有受影响因素的混合影响:电池价格,制造成本,车辆价格和销售,以及拥有和经营汽车的消费者的成本。根据其结果,他们可以估计遵守未来十年授权的总社会成本。

看看电池价格

“电动汽车昂贵的主要原因是它们的电池很贵,”格林说。近年来,电池价格迅速下降,很大程度上是由于“学习效应”:随着产量的增加,制造商想方设法提高效率,成本下降。人们普遍认为,随着电动汽车占据越来越多的汽车市场,电池价格将继续下降。

通过使用一种新的建模方法,Green和Hsieh确定学习效应将显著降低电池生产的成本,但对关键电池材料的开采和合成来说并不多。他们的结论是,随着生产的增多,使用最广泛的电动汽车电池技术——镍锰钴锂电池——的价格确实会下降。但随着价格接近原材料成本,价格下跌将会放缓。

根据对电池价格的估算结果,研究人员计算了一段时间内制造电动汽车的额外成本,并假设利润的标准加价来确定这些汽车的可能售价。在之前的工作中,研究人员使用了各种数据源和分析技术来确定中国人口的“可负担性”,换句话说,就是他们收入中可用于购买汽车的比例。基于这些发现,他们研究了2018年至2030年对中国汽车销售的预期影响。

在没有电动汽车(EV)授权的情况下和有电动汽车(EV)授权的情况下,中国预计的汽车销量黑色虚线曲线显示了假设没有EV任务的预计汽车销售。2021年的下降是由于2020年采用的新排放和燃油经济性标准。固体红色曲线显示预计汽车销售授权。2021年的汽车销售总额下降,由于消除EV补贴,然后再次增长,因为消费者收入增加。

他们的结果如上图所示。作为对比的基线,研究人员首先假设了一个“反事实”(不是真实的)场景——这里,汽车销售没有显著采用电动汽车,所以没有新的授权。正如黑色虚线所示,在这种假设下,到2030年,预计年汽车销量将超过3400万辆。(2021年的下降是对2020年新排放和燃油经济标准导致价格上涨的回应。)

纯红色曲线显示,当淘汰资金购买时会发生什么,并在2020年颁布授权。淘汰补贴后,2021年的汽车销售额收缩。但此后,日益增长的经济和收入不断增长,增加消费者的购买力,并推动对私人汽车所有权的需求。年销售额平均低于反事实情况,但它们预计将达到2030年的约3000万。

下面的饼状图显示了ICE汽车和纯电动汽车在三个时间点的预计销售情况。到2020年,电动汽车仅占总销量的7%(160万辆)。到2025年,这一比例将达到21%(540万)。到2030年,这一数字将达到37%(1120万),接近政府的40%目标。从2020年到2030年,总共售出了6600万辆电动汽车。

上面红色曲线上三个时间点的预计汽车销售组成这些饼状图显示了三种车型的预计销量:ICE(灰色)、混合动力电动汽车(橙色)和纯电池电动汽车(红色)。每年售出的电动汽车总数量被标明。

插电式电动汽车有两种颜色:红色代表纯电池电动汽车,橙色代表混合动力电动汽车(由电池和汽油驱动)。纯电池电动汽车的销量是混合动力汽车的两倍,尽管纯电池电动汽车因电池成本更高而更加昂贵。格林说:“这项规定包括对里程较长的汽车的特别偏爱,这意味着装有大电池的汽车。”“因此,汽车制造商有很大的动力生产纯电池电动汽车,并根据强制公式获得额外加分。”

对于消费者来说,拥有一辆电动汽车的额外成本包括了汽车整个生命周期内的任何费用差异。为了计算这一差异,研究人员量化了“总拥有成本”(TCO),包括购买成本、燃料成本、运营和维护成本(包括保险),这两辆插电式电动汽车和一辆ICE汽车一直到2030年。下图显示了纯电池电动汽车和混合动力电动汽车的成本与ICE汽车的成本的比较。1处的水平规则表明成本是相同的,因此“相等”。

从2016年到2020年,两种类型的电动汽车都受益于电动汽车补贴,所以每一种的TCO都小于ICE汽车。2017年和2019年纯电池电动汽车补贴的大幅削减导致曲线上的两次上升,而补贴的完全取消导致2020年纯电池电动汽车曲线上的两次大幅上升。到2030年,混合动力电动汽车的TCO仍将保持平价,但到2030年,纯电池电动汽车的TCO也无法实现平价,尽管由于电池价格的预期下降,这一目标已经越来越接近。

在中国,拥有一辆电动汽车的总成本与一辆ICE汽车的使用寿命相比在2020年之前,由于在EV购物上支付的补贴,拥有任何类型的插件EV都比拥有冰车辆的昂贵。删除补贴后,拥有混合动力EV(橙色曲线)的2020年施加的任务与拥有冰车相当。由于其高成本电池,拥有纯电池EV(红色曲线)更昂贵。降低电池价格降低两种类型的EVS总体成本,但纯电池EV仍然更昂贵至2030。

社会成本

研究人员的下一步是计算强迫中国采用电动汽车的总成本。基本的方法很简单:研究人员将每年售出的每辆电动汽车的额外TCO减去现值,然后将结果乘以当年售出的汽车数量。(它们不包括汽车、电力和汽油等购买价格中所包含的税收,因为社会将不得不支付其他税收来弥补损失的收入。)

社会转型成本左:从2021年到2030年,拥有和驾驶电动汽车的每辆汽车增量成本下降。纯电池电动汽车的成本降幅大于混合动力电动汽车,但前者的成本仍较高。右图:每个条形图代表了在一年内过渡到电动汽车的总成本。红色代表纯电池电动汽车,橙色代表混合动力汽车。一年售出的电动汽车总数超过了每辆车成本的任何下降,因此社会的增量成本就会增加。

它们的结果出现在上面。左侧图显示了在给定年份(左侧轴)的每个EV的社会的增量成本以及每公里额外成本(右轴)。成本假设车辆寿命为12年,每年推动12,500公里。同样,纯电池EV曲线高于混合动力EV曲线,随着电池成本的降低而下降。

右边的数字结合了每辆车对社会的成本和售出的汽车数量,揭示了总额外成本。每条线代表一年,红色代表纯电池电动汽车,橙色代表混合动力电动汽车。从图表中可以看出,电动汽车年销量的增长速度将快于每辆车成本的下降速度,因此每年对社会的增量成本将继续增长。而且成本相当可观。从2021年到2030年,强制过渡到电动汽车的平均成本将达到每年1000亿元,约占全国交通运输业每年支出的2%。

从2021年到2030年的10年间,向电动汽车占比近40%的转型每年的社会成本约相当于中国不断增长的国内生产总值(gdp)的0.1%。谢家华表示:“因此,迫使销售电动汽车取代ICE汽车对社会造成的代价是巨大的。”“万博体育平台网页人们口袋里用来购买其他东西的钱会少得多。”

其他的考虑

Green和Hsieh强调,必须考虑强制采用电动汽车的高昂社会成本,以获得潜在的利益。例如,从ICE汽车转向电动汽车将降低空气污染和相关的健康成本;减少二氧化碳排放,帮助减缓气候变化;并减少对进口石油的依赖,增强国家能源安全和国际收支平衡。

HSIEH现在正在努力量化这些利益,以便该团队可以对中国对EVS过渡进行适当的成本效益分析。她的初步结果表明,货币化益处就像成本一样重要。“她说,”益处似乎与成本相同,“她说。“这太关心了,我们需要小心地获得数字。”

研究人员列举了另外两个可能影响成本方面的因素。2018年初,中国6个空气污染严重的特大城市开始限制ICE车辆的牌照数量,并对其收取高额费用。由于其成本更低、“绿色汽车牌照”更丰富,电动汽车变得具有成本竞争力,销量飙升。为了保护中国汽车制造商,中国政府最近宣布计划取消这些限制。其结果及其对电动汽车销售的影响仍不确定。

第二个警告涉及汽车制造商如何为他们的车辆价格。此处报告的结果假设价格计算为今天的价格:制造车辆的成本加上一定百分比标记的利润。随着新的任务到位,汽车制造商需要改变定价策略,以便说服足够的买家购买EVS以达到所需的分数。“我们不知道他们要做什么,但是一种可能性是他们将降低他们的电池汽车的价格并提高他们的汽油车的价格,”格林说。“那样,他们仍然可以在法律中运作时进行利润。”作为一个例子,他通过调整其低效和高效车辆的相对价格来推出U.S. Care.如何应对企业平均燃料经济性标准。

虽然中国汽车制造商定价策略的这种变化会降低电动汽车的价格,但也会推高汽车的整体平均价格,因为汽车总销量构成是由ICE汽车主导的。谢家华表示:万博体育平台网页“在中国,一些原本买得起廉价汽油车的人现在将买不起。”“他们会被定价挤出市场。”

格林强调了这一指令对全球所有汽车制造商的影响。他表示:“这是多么重要,我怎么说都不为过。”“这项命令一出台,汽车制造商就意识到,电动汽车已经成为一个主要市场,而不是一个小众市场。”他认为,即使没有补贴,购买电动汽车的额外费用也不会让许多购车者望而却步,尤其是考虑到电动汽车提供的好处。

不过,他还有最后一个顾虑。随着越来越多的电动汽车被生产出来,关键电池材料的全球供应将变得越来越有限。然而,与此同时,废旧电池的供应将会增加,这为回收用于新电池的关键材料创造了机会,同时也防止了对环境的威胁。研究人员建议决策者“帮助整合汽车制造商、电池生产商、二手车经销商和电池回收系统中的报废公司之间的整个产业链,以实现一个更可持续的社会。”


这项研究得到了麻省理工学院能源计划的支持156manbetx.com未来的流动性研究。William H. Green是通产省的联合主管移动系统中心。2020年秋季,I-Yun Lisa Hsieh Phd '20加入了国立台湾大学教师作为助理教授。有关该研究的更多信息,可以找到:

I-Y.L。hsieh和w.h.绿色的。“过渡到中国电动车:对总体拥有成本和社会成本的影响。”SAE国际可持续交通,能源,环境和政策杂志,2020年。在线:doi.org/10.4271/13 - 01 - 02 - 0005

I-Y.L。谢、岸本P.N.和格林。“在对中国私家车销售和存量的预测中考虑多种不确定性。”交通研究记录,2018年。在线:doi.org/10.1177/036198118791361.

I-Y.L。谢文华、潘文石、y - m。和W.H.格林。“学习只能给你带来这么多:降低电池价格的实际限制。”应用能源,没有。239,页218-224,2019。在线:doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.138

I-Y.L。谢文华、潘文石和格林。中国向电动汽车的过渡:对私人机动化率和电池市场的影响能源政策,第144卷,111654期,2020年。在线:doi.org/10.1016/j.enpol.2020.111654


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