1.2 现代交通运输发展策略

现代车辆采用新能源技术以达到节能减排的目的，已成为当今世界的发展趋势。目前新能源汽车在国内市场上已成熟应用，而新能源轨道车辆在欧洲、日本和中国均已迅速发展为新兴产业。

1.2.1 新能源对交通运输的重要性

全球石油资源可维持石油供应的年数完全取决于新储油地的发现以及石油储备量。历史数据表明，新储油地的发现进程缓慢，而另一方面，石油消耗量则呈现高增长率，2016年全球石油用量增加1.6%，日用量增加160万桶，连续第二年高于其十年平均增速。假如新储油地的发现及石油消耗量遵循现在的趋势，则全世界石油资源约可用至2065年（根据2017年《BP世界能源统计年鉴》评估得到）。目前新储油地的发现已日益困难，开采新油地的成本也越来越高。如果石油消耗率不能显著降低，那么石油供应的困境将不会发生大的变化。

世界上大部分工业化国家和发展中国家的石油消费结构虽然各不相同，但其交通运输部基本上都是政府各部门中首要的石油使用者，如图1-1所示。可以看出，世界范围内石油应用方面的增量大多数出现在交通运输部门，且比重愈发增大。

就发展中国家而论，交通运输部门石油消耗量涨幅较大，预计至2020年其增长量接近非交通运输部门能量的消耗总和。但是，发展中国家不像工业化国家，其石油消耗总增量的42%规划用于除交通运输部门之外的应用领域。发展中国家的非交通运输部门所对应的石油消耗量的增长，部分起因于以石油产品替代非商品化燃料（如燃烧木材用于家庭制热和烹饪）所造成的结果。

对于城市轨道交通车辆来说，传统城轨车辆采用的电力驱动供电技术，效率远高于采用燃油作为驱动能源的小汽车等。而如果采用新能源供电技术（如超级电容、动力电池、燃料电池等），不仅减少了架网成本，而且实现了城市环境保持和节能减排。

1.2.2 新能源技术加快发展的国际背景

过去100多年，世界各国工业社会均建立在化石能源基础之上。目前世界能源消费的40%、交通能源的90%仍然依赖石油，几乎所有的发达国家都是石油进口国。因此，能源安全长期作为发达国家的重要战略目标，目前的国际政治和军事冲突，大多与石油有关。

当前，全球新能源产业格局正在发生重大变革，世界城市交通车辆研发和制造格局也在发生重大调整。世界金融危机爆发后，发达国家均将发展新能源车辆作为实施新能源战略、巩固和提升产业竞争力的重要途径。中国应深刻把握和认识全球新能源产业格局调整的方向，积极参与新一轮新能源技术革命，以快速提升车辆产业的国际竞争力。

1. 新能源日益成为发达经济体重要的战略领域

在资源、环境和应对金融危机三大压力下，目前世界能源领域正面临着重大变革，主要体现在以化石能源为主，向化石及其他能源并重，进而向替代能源和可再生能源为主的能源体系转变。相对于轨道交通车辆，新能源材料及供电技术在汽车行业应用得更早且较早形成规模。

（1）日本的新能源战略 日本也是一个资源匮乏的国家，石油对外依存度最高时曾接近80%。在经历了1973年和1978年两次石油危机冲击后，日本政府和企业均认识到开发替代石油等新能源的重要性，开始推动新能源的开发和推广利用。日本能源政策的重要目标定位为实现能源安全、经济增长和环境保护的共同发展。日本的能源政策主要包括以下内容：

1）石油安全。由于日本进口石油大部分来自政治格局极不稳定的中东地区，日本提出旨在分散风险的综合资源战略：强化石油与天然气的自主开发，降低石油依存度；同时大力推行能源外交，除中东地区外，也重视发展与亚洲、非洲和拉丁美洲资源国的合作，促进石油供应来源的多元化。近年来，日本将油气进口多元化的战略重点，更多转向能源丰富的俄罗斯。

2）石油储备政策。20世纪70年代初，日本先后制定了《石油储备法》和《天然气储备法》，将石油的战略储备确定为一项基本国策。日本建立了战略石油和天然气储备制度，通过立法强制国家和企业进行石油储备。国家石油储备由政府直接控制，储备方式为国家储备基地及从民间租用储库；民间储备没有将生产性库存和义务储备截然分开，只对数量有要求，并不要求储备种类及储备方式。

3）节约能源政策。为了鼓励企业和全社会节能，日本实施了税制改革、补助金制度、特别会计制度等多项财税政策。日本的目标是：计划到2015年，乘用车CO₂平均排放值达到125g/km；2030年运输领域能源效率比现在提高30%，对石油的依赖度由100%降低至80%。

4）石油替代政策。目前，石油、煤炭、核能和天然气仍是日本主要的一次性能源。日本能源发展的基本方向是鼓励新能源，争取提高新能源在一次能源中的比重，努力实现能源的最佳综合利用。“新能源开发计划”（即“阳光计划”）致力于太阳能开发利用，同时也包括地热能开发、煤炭液化和气化技术、风力发电机研制、海洋能源开发和海外清洁能源输出技术。

日本节能技术的推广应用在近年得到了回报：能源利用效率大幅提高，尤其是新能源开发利用使日本经济抗风险能力大大增强，对传统能源的依赖大幅弱化。从2000年开始，日本在燃料电池、太阳能光伏发电等方面位居世界前列，对石油的依存度从20世纪70年代的71.9%下降到目前的50%以下。

（2）美国的新能源战略 在发展新能源的过程中，政府牵动、市场拉动和科技推动三者缺一不可，而其中的核心环节还是政府的相关政策。21世纪以来美国政府对新能源产业的发展愈发重视，并利用法律手段为其提供强有力的政策保障。

2005年8月，美国政府颁布了《2005国家能源政策法》。该文件规定，美国从2005年起开始实施光伏投资税减免政策，具体内容包括：居民或企业法人在住宅和商用建筑屋顶安装光伏系统发电所获收益享受投资税减免，额度相当于系统安装成本的30%。

《2005国家能源政策法》到期后，美国国会又调整规定，将对商用光伏项目的投资税减免延长8年，将住宅光伏项目的投资税减免政策延长2年，并取消了每户居民光伏项目2000美元的减税上限。

2007年美国国会又通过《美国能源独立及安全法》，规定到2025年清洁能源技术和能源效率技术的投资规模将达到1900亿美元，其中900亿美元投入到能源效率和可再生能源领域，600亿美元用于碳捕捉和封存技术，200亿美元用于车辆和其他先进技术的机动车，再划拨200亿美元用于基础性的科学研发。

2009年，奥巴马政府通过《2009年恢复与再投资法》，规定将划拨约500亿美元用来开发绿色能源和提高能效，其中140亿美元用于可再生能源项目，45亿美元用于改造智能电网，64亿美元用于清洁能源项目，63亿美元用于提高州一级能效的拨款，50亿美元用于改造家庭住房的越冬防寒性能，45亿美元用于帮助提高联邦政府的建筑能效，1890万美元用于打造“绿色交通”。奥巴马政府的新能源战略（即“清洁能源国家战略”）的主要目标包括：

1）保障能源安全。美国的能源尤其是石油的对外依存度高，目前已经接近60%，这严重威胁美国的能源安全，同时也影响到美国在全球政治格局中的地位。因此，美国新能源战略的核心目标就是降低石油的对外依存度，保障美国的能源安全。奥巴马政府所提倡的发展替代能源和可再生能源、开发节能车辆等措施，都是围绕这一目标而制定的。

2）扶持新能源产业，培育新的经济增长点。美国通过扶持新能源产业，培育新的经济增长点，构建新的国家竞争能力，巩固了它在全球经济中的地位。美国政府在国际金融危机的冲击下，急于培育新的增长点以拉动经济复苏。新能源产业正好为其提供了新的发展领域和空间。近年来，美国在新能源领域已经逐步被欧洲和日本所超越，奥巴马政府希望借助新能源技术重构国家核心竞争优势，以再次成为全球技术革命的领跑者。

3）减少碳排放，应对全球环境挑战。奥巴马政府在气候变化问题上采取更为积极的态度。由于气候变化问题与能源消耗具有直接联系，美国政府希望将能源政策与环境政策相结合，实现多种政策目标。奥巴马政府新能源战略的主要内容包括：

① 创建汽车产业化平台。

② 提效节油。

③ 大力发展氢能源汽车。

④ 2020年温室气体排放量比2005年减少17%，2050年减少80%。

（3）欧盟的新能源战略 经过多年努力，欧洲在能源领域的研发与创新水平已居世界前列。2006年3月，欧盟委员会发布了《欧洲安全、竞争、可持续发展能源战略》。虽然欧盟各成员国在开放本国能源市场的速度和建立欧洲统一能源监督机制方面仍存在分歧，但成员国领导人就加强能源合作与协调，实现能源供给多元化，进一步改善能源内外市场，加强能源研发，发展可持续能源，确保能源供给安全等重大政策达成了共识，一致同意建立欧洲共同能源政策。

欧盟的能源战略目标是确保能源供给安全，提高能源的国际竞争力以及发展可持续能源。2010年11月，欧盟委员会进一步提出了新时期的新能源战略文件《能源2020》。根据这份新战略文件的规划，欧盟未来10年将从5个重点领域投资1万亿欧元，着手确保欧盟能源供应，即提高能效，完善统一能源市场和基础设施建设，推动技术研发和创新，对外用一个声音说话和为消费者提供安全、可靠、用得起的能源。这一新战略旨在为欧盟未来10年的能源政策提供一个框架，也是欧盟未来10年经济发展规划“欧洲2020战略”的组成部分。根据《能源2020》，欧盟及其各成员国将在节能方面采取强有力措施，整合欧洲能源市场，制定欧盟统一的能源政策。计划到2020年，乘用车CO₂平均排放值减少到95g/km，生物燃料使用率比现在提高10%，2030年达到25%。

2. 资源和环境压力加大促进世界汽车产业格局的变革

快速增长的能源需求与石油资源日益枯竭的矛盾，将导致廉价石油时代的终结，使发展中国家工业化、城市化、现代化的成本大幅增加。特别是在全球石油资源分配格局已相对稳固的条件下，新兴经济体获取石油资源的形势将更加严峻。

与此同时，全球环境问题也日益突出，使世界交通运输行业面临着日益严峻的挑战。这里以用量最大的汽车为例，汽车尾气成为城市环境污染和大气污染的主要来源。在此背景下，如果不改变全球汽车消费模式和推动汽车能源的技术革命，汽车消费的持续扩张将难以为继。目前中国汽车千人保有量仅为140辆左右，日本、韩国的千人汽车保有量约200辆，如果达到千人汽车保有量600～800辆的水平，即使全世界的石油也不能满足需求。有关数据显示，如果不改变汽车消费结构和模式，到2020年，中国仅汽车就要消耗2.56亿t石油，占中国用油的86%。

因此，只有在节能和新能源轨道车辆等领域取得技术和产业化的突破，在资源约束下实现汽车消费结构现状的变革和优化，这样才能从根本上解决全球汽车消费增长与石油资源供给之间的矛盾。

3. 加快发展氢能产业基础设施的意义

氢能是一种清洁高效的二次能源。近年来，随着氢能利用技术发展成熟，美国、德国、日本等发达国家相继将氢能上升到国家能源战略高度。2016年4月，我国国家发改委和国家能源局联合发布的《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》（发改能源[2016] 513号），规划了能源技术革命重点创新行动路线图，部署了15项具体任务，“氢能与燃料电池技术创新”位列其中，氢能已经纳入我国能源战略。氢能能够广泛应用于燃料电池车辆、发电、储能，以及掺入天然气用于工业和民用燃气等领域，可部分替代石油和天然气，成为我国能源消费结构的重要组成部分。氢能产业内涵丰富，按产业链顺序划分为氢能产业基础设施、燃料电池和燃料电池车辆、燃料电池发电（含热电联产）以及其他应用领域等。其中，氢能产业基础设施包括氢的制备、储存、充装、加注、输送和氢安全等氢能利用必备的配套设施等，以及相关产业的政策、技术标准及法规、质量控制检验检测能力建设等内容。当前，我国坚持以绿色发展为引领推动生态文明建设，在此背景下，加快发展绿色氢能产业基础设施具有重要意义。

（1）氢能产业基础设施是发展氢能的前置条件 近年来，我国能源对外依存度逐年递增。至2015年，原油对外依存度已突破60%的红线；2013年，天然气对外依存度突破30%；预计到2020年，我国原油和天然气对外依存度将分别高达70%和37.2%。国家能源供应安全面临严峻挑战。如前所述，氢能可部分替代石油和天然气，有望成为我国能源消费结构的重要组成部分。因此，发展氢能可作为保障国家能源供应安全的战略选择。另一方面，当前我国一次能源消费结构以化石燃料为主，其中煤炭占比约为64%，优化能源消费结构是我国能源消费革命的重要内容。氢能是一种清洁高效的二次能源，发展氢能也是应对气候变化和优化能源消费结构的技术选择。氢能产业基础设施是我国发展氢能的前置条件，可为氢能发展提供氢源、质量控制与安全保障。

（2）可再生能源制氢是化解电力行业结构性过剩的技术选择2015年，我国发电装机容量突破15亿kW，其中非化石能源发电装机容量占比约1/3，年发电量占比近30%，预计2020年非化石能源发电装机容量占比将达到40%。目前，我国电力供应能力总体富余，部分地区产能结构性过剩开始显现，由此导致的能源资源浪费情况趋于严重。火电方面，近年来火电机组利用小时数大幅递减，2015年我国火电利用小时数在3500h以下的省份有6个，全国火电平均利用小时数为4329h，同比降低410h，是1978年来的最低水平。非化石能源发电方面，装机容量快速增长的同时，弃风、弃光及弃水等能源浪费现象非常严重。2015年全国弃风电量339亿kW·h，同比增加213亿kW·h，平均弃风率达到15%；“十二五”期间，我国弃风造成的电量损失累计达1015亿kW·h，相当于三峡、葛洲坝两座水电站2015年全年的发电量；云南、四川等地水电浪费也很严重，2014年四川调峰弃水电量达96.8亿kW·h，占丰水期水电发电量的15%左右；2015年弃水电量更是突破百亿kW·h。目前，我国水电解制氢技术及装备水平位居世界前列，产业化应用条件成熟，利用谷底电制氢，就地消纳富余水电以及风电、光伏等波动电电解水制氢，将电能转化为氢能储存与利用，能大幅降低甚至消除电力资源浪费。因此，促进发展氢能产业基础设施是我国有效利用波动电化解电力行业结构性过剩的技术选择。

（3）煤制氢是清洁高效利用煤炭资源的发展方向 随着我国能源形势日益严峻及环保压力持续加大，对降低二氧化碳排放、清洁高效利用煤炭资源的要求越来越迫切，煤炭清洁高效利用技术创新是《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》（发改能源[2016] 513号）的重要内容。煤炭加工利用的方式主要有燃烧与气化。煤炭燃烧主要应用在清洁发电和供热领域，约占我国煤炭消费总量的80%，投资成本低，但利用效率低、污染严重。目前重点推广的煤超低排放发电技术可以有效控制硫、氮和粉尘等污染物的排放，但二氧化碳因其浓度小（13%～15%）、压力低，直接捕捉封存的难度大、成本高。煤制氢是一种以低成本实现煤炭清洁高效利用的方式，既能直接去除硫、氮等污染物，又能采用低温甲醇洗等方法捕捉封存生产过程产生的高纯度、较高压力的二氧化碳，能实现二氧化碳超低排放。在煤炭仍将为主要能源构成的背景下，以大型清洁煤制氢为核心的多联产技术将成为煤炭清洁高效利用的重要发展方向，能为未来氢能大规模发展提供大量、稳定的清洁氢气。

（4）发展氢能产业基础设施有利于加快产业结构转型 氢能产业基础设施包括氢的制备、储存、充装、加注、输送等。加快发展氢能产业基础设施，能带动分布式储能及智能微电网等技术和产业快速发展。氢能储存和运输环节，涉及高压力等级的罐装车、气瓶、压力容器等特种装备，随着氢能利用技术发展成熟，氢能需求量增大，将加快X100及X120等高强度钢/管材设备和管道储运装备的发展，这是《中国制造2025——能源装备实施方案》（发改能源[2016] 1274号）的重要组成部分。加快发展氢能基础设施将推动氢能产业中下游产业链快速发展，促进构建“制氢技术及装备—储输氢技术及装备—燃料电池系统—燃料电池车辆及其他氢能利用技术及装备”完整的氢能产业链。其中，燃料电池发电系统、燃料电池运输车辆等将有力带动新能源产业、新能源汽车、新能源有轨电车及高端装备制造业等快速发展，加快经济结构转型。广东省佛山市和云浮市、江苏省如皋市已将发展氢能产业列入地区产业发展规划并稳步推进。佛山市和云浮市已完成氢能产业链构建，产业布局初具雏形，氢能燃料电池交通车辆已进入试运行阶段，预计未来两地氢能产业产值规模将超过3000亿元，成为当地新的经济增长点。

1.2.3 中国发展新能源车辆的国内背景

在资源和环境约束下，如何缓解城市交通快速扩张与资源、能源及城市发展之间日益突出的矛盾，将成为我国公共交通车辆产业发展的重要课题。

（1）汽车消费成为居民消费结构升级的重要领域 改革开放以来，汽车保有量快速增加。我国很多城市由于交通拥堵导致的社会成本依然居高不下，其中北京、广州和上海位列前三。目前北京、上海、广州等大城市机动车排放的一氧化碳、碳氢化合物在大气污染中所占的比例达到75%以上，机动车排放已经成为我国城市大气污染的主要来源。中国已向世界庄严承诺，到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%。这将对我国汽车技术和汽车消费提出更高的要求。

（2）中国成为全球最大汽车制造国及消费市场 中国已经成为世界最大的汽车生产国和消费市场。自改革开放，特别是2000年以来，随着居民收入持续稳定增长，我国汽车需求出现加速增长态势。即使在仍然处于汽车需求增长的普及期初期阶段，我国就已经跃居全球最大的汽车生产国和最大的汽车消费市场。从相对水平看，我国民用汽车千人拥有量仅位居第50位左右，仅为世界平均水平的一半左右，随着居民消费结构加快升级、城乡道路建设日益完善和中西部地区经济发展加快，市场快速增长全面启动和区域轮动的增长格局一旦形成，汽车需求将呈现巨大增长空间。

（3）中国发展新能源车辆的重大战略意义 中国应充分认识发展新能源车辆对于突破能源和环境硬约束的重大战略意义，客观评估新能源车辆的潜在优势，加快新能源车辆技术创新步伐，以此为契机，实现我国从汽车大国向汽车强国的跨越。中国发展新能源车辆的重大战略意义主要有以下几点：

1）发展新能源车辆是可持续发展的必然要求。尽管中国目前千人汽车保有量仅为世界平均水平的一半，但已经跃居世界第一大生产国和消费国，给能源供应、环境保护和城市发展带来巨大压力。如何促进汽车消费增长和城市可持续发展相协调，正在成为中国汽车产业和社会发展共同面临的巨大挑战。

“十三五”期间我国节能减排任务巨大，我国不仅要完成到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%～45%的国际承诺低碳目标，轿车平均油耗法规规定要达到5L/100km，同时还要在大气污染防治等环境指标方面取得明显成效。当前我国的汽车保有量进入快速增长期，预计2020年将达到3亿辆左右，汽柴油消耗将达到4亿t以上，石油需要量达到8亿t以上。

既要保障城乡居民消费结构升级、生活质量不断提升的需要，同时又能缓解车辆快速增长带来的资源和环境压力，在目前的条件下，加快发展和普及使用新能源车辆是可选途径。新能源车辆的发展不但能逐步减少汽车的尾气污染，改善城市空气质量，同时还可以加快实现中国控制碳排放的目标，树立负责任大国的良好国际形象。

2）发展新能源车辆是保障国家能源安全的重要途径。1993年以前，中国还是石油净出口国，而目前中国已成为世界第二大石油消费国、第一大石油进口国，2016年中国石油对外依存度进一步攀升至60%左右。在未来较长一段时间，在汽车保有量保持加快增长的条件下，我国仍将处于能源特别是石油需求的快速增长期。过去几年我国新增的1亿t炼油能力，几乎全部被新增的3000万辆汽车所消耗。

国内石油资源的短缺和能源供给对外依赖性的加强，不但增加了我国经济社会的发展成本，而且使我国能源安全和经济安全面临前所未有的严峻挑战。就减少对国外石油依赖的紧迫性而言，我国绝不亚于美国等发达国家。我们只有从发展新能源车辆的方向来寻求解决问题的出路。如果2030年中国电动车辆等新能源车辆销量占新车总销量的20%～30%，中国的石油进口量至少可以减少20%。

3）发展新能源车辆是培育战略性新兴产业的重要突破口。经过30多年的改革开放，中国在许多领域都已具备了参与高层次国际竞争、培育具有国际竞争力的优势产业的条件。甚至在信息通信技术（ICT）等领域，中国的技术创新能力已经接近甚至达到了世界前沿水平。因此，加快培育和发展战略性新兴产业，是中国加快转变经济发展方式的重大战略。

中国确定的战略性新兴产业的七大领域中，新能源车辆也赫然在列。新能源车辆技术具有集成度高、产业交叉融合等明显特征，而且产业关联度高、产业链长、市场潜力大、上游技术依赖性强，完全可以成为战略性新兴产业的先导产业。借助新能源车辆的发展，可以催化新材料、半导体、光电子、新能源、高端装备、智能电网等技术和产业实现突破，进而带动其他新兴产业实现快速发展。

（4）轨道交通行业的发展前景 在汽车行业新能源推广应用的带头作用下，近年来轨道交通行业在国内市场、政策方面得到了较多支持，订单和扶持政策上也已经得到了较大突破。目前国内各主机厂均推出了自主设计的不同系列城轨车辆，包括A型地铁、B型地铁、100%低地板有轨电车等，在国内外斩获了不少订单。我国的城轨车辆出口国家包括美国、加拿大、巴西、阿根廷、土耳其、孟加拉、埃及、尼日利亚等多个国家。

作为能源消耗主要行业和污染物排放的主要来源之一，交通运输业面临着巨大挑战。加速调整能源结构、转变能源开发利用模式，加快将绿色、多元、高效、低碳的可持续能源应用是其必然要求，交通能源动力系统呈现出电动化、高效化、清洁化趋势。在轨道车辆方面，动力系统的绿色节能、低寿命周期成本（LLCC）、环境友好设计等可持续发展技术，将是重要的发展方向。