1.2 現代交通運輸發展策略

現代車輛采用新能源技術以達到節能減排的目的，已成為當今世界的發展趨勢。目前新能源汽車在國內市場上已成熟應用，而新能源軌道車輛在歐洲、日本和中國均已迅速發展為新興產業。

1.2.1 新能源對交通運輸的重要性

全球石油資源可維持石油供應的年數完全取決于新儲油地的發現以及石油儲備量。歷史數據表明，新儲油地的發現進程緩慢，而另一方面，石油消耗量則呈現高增長率，2016年全球石油用量增加1.6%，日用量增加160萬桶，連續第二年高于其十年平均增速。假如新儲油地的發現及石油消耗量遵循現在的趨勢，則全世界石油資源約可用至2065年（根據2017年《BP世界能源統計年鑒》評估得到）。目前新儲油地的發現已日益困難，開采新油地的成本也越來越高。如果石油消耗率不能顯著降低，那么石油供應的困境將不會發生大的變化。

世界上大部分工業化國家和發展中國家的石油消費結構雖然各不相同，但其交通運輸部基本上都是政府各部門中首要的石油使用者，如圖1-1所示。可以看出，世界范圍內石油應用方面的增量大多數出現在交通運輸部門，且比重愈發增大。

就發展中國家而論，交通運輸部門石油消耗量漲幅較大，預計至2020年其增長量接近非交通運輸部門能量的消耗總和。但是，發展中國家不像工業化國家，其石油消耗總增量的42%規劃用于除交通運輸部門之外的應用領域。發展中國家的非交通運輸部門所對應的石油消耗量的增長，部分起因于以石油產品替代非商品化燃料（如燃燒木材用于家庭制熱和烹飪）所造成的結果。

對于城市軌道交通車輛來說，傳統城軌車輛采用的電力驅動供電技術，效率遠高于采用燃油作為驅動能源的小汽車等。而如果采用新能源供電技術（如超級電容、動力電池、燃料電池等），不僅減少了架網成本，而且實現了城市環境保持和節能減排。

1.2.2 新能源技術加快發展的國際背景

過去100多年，世界各國工業社會均建立在化石能源基礎之上。目前世界能源消費的40%、交通能源的90%仍然依賴石油，幾乎所有的發達國家都是石油進口國。因此，能源安全長期作為發達國家的重要戰略目標，目前的國際政治和軍事沖突，大多與石油有關。

當前，全球新能源產業格局正在發生重大變革，世界城市交通車輛研發和制造格局也在發生重大調整。世界金融危機爆發后，發達國家均將發展新能源車輛作為實施新能源戰略、鞏固和提升產業競爭力的重要途徑。中國應深刻把握和認識全球新能源產業格局調整的方向，積極參與新一輪新能源技術革命，以快速提升車輛產業的國際競爭力。

1. 新能源日益成為發達經濟體重要的戰略領域

在資源、環境和應對金融危機三大壓力下，目前世界能源領域正面臨著重大變革，主要體現在以化石能源為主，向化石及其他能源并重，進而向替代能源和可再生能源為主的能源體系轉變。相對于軌道交通車輛，新能源材料及供電技術在汽車行業應用得更早且較早形成規模。

（1）日本的新能源戰略 日本也是一個資源匱乏的國家，石油對外依存度最高時曾接近80%。在經歷了1973年和1978年兩次石油危機沖擊后，日本政府和企業均認識到開發替代石油等新能源的重要性，開始推動新能源的開發和推廣利用。日本能源政策的重要目標定位為實現能源安全、經濟增長和環境保護的共同發展。日本的能源政策主要包括以下內容：

1）石油安全。由于日本進口石油大部分來自政治格局極不穩定的中東地區，日本提出旨在分散風險的綜合資源戰略：強化石油與天然氣的自主開發，降低石油依存度；同時大力推行能源外交，除中東地區外，也重視發展與亞洲、非洲和拉丁美洲資源國的合作，促進石油供應來源的多元化。近年來，日本將油氣進口多元化的戰略重點，更多轉向能源豐富的俄羅斯。

2）石油儲備政策。20世紀70年代初，日本先后制定了《石油儲備法》和《天然氣儲備法》，將石油的戰略儲備確定為一項基本國策。日本建立了戰略石油和天然氣儲備制度，通過立法強制國家和企業進行石油儲備。國家石油儲備由政府直接控制，儲備方式為國家儲備基地及從民間租用儲庫；民間儲備沒有將生產性庫存和義務儲備截然分開，只對數量有要求，并不要求儲備種類及儲備方式。

3）節約能源政策。為了鼓勵企業和全社會節能，日本實施了稅制改革、補助金制度、特別會計制度等多項財稅政策。日本的目標是：計劃到2015年，乘用車CO₂平均排放值達到125g/km；2030年運輸領域能源效率比現在提高30%，對石油的依賴度由100%降低至80%。

4）石油替代政策。目前，石油、煤炭、核能和天然氣仍是日本主要的一次性能源。日本能源發展的基本方向是鼓勵新能源，爭取提高新能源在一次能源中的比重，努力實現能源的最佳綜合利用。“新能源開發計劃”（即“陽光計劃”）致力于太陽能開發利用，同時也包括地熱能開發、煤炭液化和氣化技術、風力發電機研制、海洋能源開發和海外清潔能源輸出技術。

日本節能技術的推廣應用在近年得到了回報：能源利用效率大幅提高，尤其是新能源開發利用使日本經濟抗風險能力大大增強，對傳統能源的依賴大幅弱化。從2000年開始，日本在燃料電池、太陽能光伏發電等方面位居世界前列，對石油的依存度從20世紀70年代的71.9%下降到目前的50%以下。

（2）美國的新能源戰略 在發展新能源的過程中，政府牽動、市場拉動和科技推動三者缺一不可，而其中的核心環節還是政府的相關政策。21世紀以來美國政府對新能源產業的發展愈發重視，并利用法律手段為其提供強有力的政策保障。

2005年8月，美國政府頒布了《2005國家能源政策法》。該文件規定，美國從2005年起開始實施光伏投資稅減免政策，具體內容包括：居民或企業法人在住宅和商用建筑屋頂安裝光伏系統發電所獲收益享受投資稅減免，額度相當于系統安裝成本的30%。

《2005國家能源政策法》到期后，美國國會又調整規定，將對商用光伏項目的投資稅減免延長8年，將住宅光伏項目的投資稅減免政策延長2年，并取消了每戶居民光伏項目2000美元的減稅上限。

2007年美國國會又通過《美國能源獨立及安全法》，規定到2025年清潔能源技術和能源效率技術的投資規模將達到1900億美元，其中900億美元投入到能源效率和可再生能源領域，600億美元用于碳捕捉和封存技術，200億美元用于車輛和其他先進技術的機動車，再劃撥200億美元用于基礎性的科學研發。

2009年，奧巴馬政府通過《2009年恢復與再投資法》，規定將劃撥約500億美元用來開發綠色能源和提高能效，其中140億美元用于可再生能源項目，45億美元用于改造智能電網，64億美元用于清潔能源項目，63億美元用于提高州一級能效的撥款，50億美元用于改造家庭住房的越冬防寒性能，45億美元用于幫助提高聯邦政府的建筑能效，1890萬美元用于打造“綠色交通”。奧巴馬政府的新能源戰略（即“清潔能源國家戰略”）的主要目標包括：

1）保障能源安全。美國的能源尤其是石油的對外依存度高，目前已經接近60%，這嚴重威脅美國的能源安全，同時也影響到美國在全球政治格局中的地位。因此，美國新能源戰略的核心目標就是降低石油的對外依存度，保障美國的能源安全。奧巴馬政府所提倡的發展替代能源和可再生能源、開發節能車輛等措施，都是圍繞這一目標而制定的。

2）扶持新能源產業，培育新的經濟增長點。美國通過扶持新能源產業，培育新的經濟增長點，構建新的國家競爭能力，鞏固了它在全球經濟中的地位。美國政府在國際金融危機的沖擊下，急于培育新的增長點以拉動經濟復蘇。新能源產業正好為其提供了新的發展領域和空間。近年來，美國在新能源領域已經逐步被歐洲和日本所超越，奧巴馬政府希望借助新能源技術重構國家核心競爭優勢，以再次成為全球技術革命的領跑者。

3）減少碳排放，應對全球環境挑戰。奧巴馬政府在氣候變化問題上采取更為積極的態度。由于氣候變化問題與能源消耗具有直接聯系，美國政府希望將能源政策與環境政策相結合，實現多種政策目標。奧巴馬政府新能源戰略的主要內容包括：

① 創建汽車產業化平臺。

② 提效節油。

③ 大力發展氫能源汽車。

④ 2020年溫室氣體排放量比2005年減少17%，2050年減少80%。

（3）歐盟的新能源戰略 經過多年努力，歐洲在能源領域的研發與創新水平已居世界前列。2006年3月，歐盟委員會發布了《歐洲安全、競爭、可持續發展能源戰略》。雖然歐盟各成員國在開放本國能源市場的速度和建立歐洲統一能源監督機制方面仍存在分歧，但成員國領導人就加強能源合作與協調，實現能源供給多元化，進一步改善能源內外市場，加強能源研發，發展可持續能源，確保能源供給安全等重大政策達成了共識，一致同意建立歐洲共同能源政策。

歐盟的能源戰略目標是確保能源供給安全，提高能源的國際競爭力以及發展可持續能源。2010年11月，歐盟委員會進一步提出了新時期的新能源戰略文件《能源2020》。根據這份新戰略文件的規劃，歐盟未來10年將從5個重點領域投資1萬億歐元，著手確保歐盟能源供應，即提高能效，完善統一能源市場和基礎設施建設，推動技術研發和創新，對外用一個聲音說話和為消費者提供安全、可靠、用得起的能源。這一新戰略旨在為歐盟未來10年的能源政策提供一個框架，也是歐盟未來10年經濟發展規劃“歐洲2020戰略”的組成部分。根據《能源2020》，歐盟及其各成員國將在節能方面采取強有力措施，整合歐洲能源市場，制定歐盟統一的能源政策。計劃到2020年，乘用車CO₂平均排放值減少到95g/km，生物燃料使用率比現在提高10%，2030年達到25%。

2. 資源和環境壓力加大促進世界汽車產業格局的變革

快速增長的能源需求與石油資源日益枯竭的矛盾，將導致廉價石油時代的終結，使發展中國家工業化、城市化、現代化的成本大幅增加。特別是在全球石油資源分配格局已相對穩固的條件下，新興經濟體獲取石油資源的形勢將更加嚴峻。

與此同時，全球環境問題也日益突出，使世界交通運輸行業面臨著日益嚴峻的挑戰。這里以用量最大的汽車為例，汽車尾氣成為城市環境污染和大氣污染的主要來源。在此背景下，如果不改變全球汽車消費模式和推動汽車能源的技術革命，汽車消費的持續擴張將難以為繼。目前中國汽車千人保有量僅為140輛左右，日本、韓國的千人汽車保有量約200輛，如果達到千人汽車保有量600～800輛的水平，即使全世界的石油也不能滿足需求。有關數據顯示，如果不改變汽車消費結構和模式，到2020年，中國僅汽車就要消耗2.56億t石油，占中國用油的86%。

因此，只有在節能和新能源軌道車輛等領域取得技術和產業化的突破，在資源約束下實現汽車消費結構現狀的變革和優化，這樣才能從根本上解決全球汽車消費增長與石油資源供給之間的矛盾。

3. 加快發展氫能產業基礎設施的意義

氫能是一種清潔高效的二次能源。近年來，隨著氫能利用技術發展成熟，美國、德國、日本等發達國家相繼將氫能上升到國家能源戰略高度。2016年4月，我國國家發改委和國家能源局聯合發布的《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》（發改能源[2016] 513號），規劃了能源技術革命重點創新行動路線圖，部署了15項具體任務，“氫能與燃料電池技術創新”位列其中，氫能已經納入我國能源戰略。氫能能夠廣泛應用于燃料電池車輛、發電、儲能，以及摻入天然氣用于工業和民用燃氣等領域，可部分替代石油和天然氣，成為我國能源消費結構的重要組成部分。氫能產業內涵豐富，按產業鏈順序劃分為氫能產業基礎設施、燃料電池和燃料電池車輛、燃料電池發電（含熱電聯產）以及其他應用領域等。其中，氫能產業基礎設施包括氫的制備、儲存、充裝、加注、輸送和氫安全等氫能利用必備的配套設施等，以及相關產業的政策、技術標準及法規、質量控制檢驗檢測能力建設等內容。當前，我國堅持以綠色發展為引領推動生態文明建設，在此背景下，加快發展綠色氫能產業基礎設施具有重要意義。

（1）氫能產業基礎設施是發展氫能的前置條件 近年來，我國能源對外依存度逐年遞增。至2015年，原油對外依存度已突破60%的紅線；2013年，天然氣對外依存度突破30%；預計到2020年，我國原油和天然氣對外依存度將分別高達70%和37.2%。國家能源供應安全面臨嚴峻挑戰。如前所述，氫能可部分替代石油和天然氣，有望成為我國能源消費結構的重要組成部分。因此，發展氫能可作為保障國家能源供應安全的戰略選擇。另一方面，當前我國一次能源消費結構以化石燃料為主，其中煤炭占比約為64%，優化能源消費結構是我國能源消費革命的重要內容。氫能是一種清潔高效的二次能源，發展氫能也是應對氣候變化和優化能源消費結構的技術選擇。氫能產業基礎設施是我國發展氫能的前置條件，可為氫能發展提供氫源、質量控制與安全保障。

（2）可再生能源制氫是化解電力行業結構性過剩的技術選擇2015年，我國發電裝機容量突破15億kW，其中非化石能源發電裝機容量占比約1/3，年發電量占比近30%，預計2020年非化石能源發電裝機容量占比將達到40%。目前，我國電力供應能力總體富余，部分地區產能結構性過剩開始顯現，由此導致的能源資源浪費情況趨于嚴重。火電方面，近年來火電機組利用小時數大幅遞減，2015年我國火電利用小時數在3500h以下的省份有6個，全國火電平均利用小時數為4329h，同比降低410h，是1978年來的最低水平。非化石能源發電方面，裝機容量快速增長的同時，棄風、棄光及棄水等能源浪費現象非常嚴重。2015年全國棄風電量339億kW·h，同比增加213億kW·h，平均棄風率達到15%；“十二五”期間，我國棄風造成的電量損失累計達1015億kW·h，相當于三峽、葛洲壩兩座水電站2015年全年的發電量；云南、四川等地水電浪費也很嚴重，2014年四川調峰棄水電量達96.8億kW·h，占豐水期水電發電量的15%左右；2015年棄水電量更是突破百億kW·h。目前，我國水電解制氫技術及裝備水平位居世界前列，產業化應用條件成熟，利用谷底電制氫，就地消納富余水電以及風電、光伏等波動電電解水制氫，將電能轉化為氫能儲存與利用，能大幅降低甚至消除電力資源浪費。因此，促進發展氫能產業基礎設施是我國有效利用波動電化解電力行業結構性過剩的技術選擇。

（3）煤制氫是清潔高效利用煤炭資源的發展方向 隨著我國能源形勢日益嚴峻及環保壓力持續加大，對降低二氧化碳排放、清潔高效利用煤炭資源的要求越來越迫切，煤炭清潔高效利用技術創新是《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》（發改能源[2016] 513號）的重要內容。煤炭加工利用的方式主要有燃燒與氣化。煤炭燃燒主要應用在清潔發電和供熱領域，約占我國煤炭消費總量的80%，投資成本低，但利用效率低、污染嚴重。目前重點推廣的煤超低排放發電技術可以有效控制硫、氮和粉塵等污染物的排放，但二氧化碳因其濃度小（13%～15%）、壓力低，直接捕捉封存的難度大、成本高。煤制氫是一種以低成本實現煤炭清潔高效利用的方式，既能直接去除硫、氮等污染物，又能采用低溫甲醇洗等方法捕捉封存生產過程產生的高純度、較高壓力的二氧化碳，能實現二氧化碳超低排放。在煤炭仍將為主要能源構成的背景下，以大型清潔煤制氫為核心的多聯產技術將成為煤炭清潔高效利用的重要發展方向，能為未來氫能大規模發展提供大量、穩定的清潔氫氣。

（4）發展氫能產業基礎設施有利于加快產業結構轉型 氫能產業基礎設施包括氫的制備、儲存、充裝、加注、輸送等。加快發展氫能產業基礎設施，能帶動分布式儲能及智能微電網等技術和產業快速發展。氫能儲存和運輸環節，涉及高壓力等級的罐裝車、氣瓶、壓力容器等特種裝備，隨著氫能利用技術發展成熟，氫能需求量增大，將加快X100及X120等高強度鋼/管材設備和管道儲運裝備的發展，這是《中國制造2025——能源裝備實施方案》（發改能源[2016] 1274號）的重要組成部分。加快發展氫能基礎設施將推動氫能產業中下游產業鏈快速發展，促進構建“制氫技術及裝備—儲輸氫技術及裝備—燃料電池系統—燃料電池車輛及其他氫能利用技術及裝備”完整的氫能產業鏈。其中，燃料電池發電系統、燃料電池運輸車輛等將有力帶動新能源產業、新能源汽車、新能源有軌電車及高端裝備制造業等快速發展，加快經濟結構轉型。廣東省佛山市和云浮市、江蘇省如皋市已將發展氫能產業列入地區產業發展規劃并穩步推進。佛山市和云浮市已完成氫能產業鏈構建，產業布局初具雛形，氫能燃料電池交通車輛已進入試運行階段，預計未來兩地氫能產業產值規模將超過3000億元，成為當地新的經濟增長點。

1.2.3 中國發展新能源車輛的國內背景

在資源和環境約束下，如何緩解城市交通快速擴張與資源、能源及城市發展之間日益突出的矛盾，將成為我國公共交通車輛產業發展的重要課題。

（1）汽車消費成為居民消費結構升級的重要領域 改革開放以來，汽車保有量快速增加。我國很多城市由于交通擁堵導致的社會成本依然居高不下，其中北京、廣州和上海位列前三。目前北京、上海、廣州等大城市機動車排放的一氧化碳、碳氫化合物在大氣污染中所占的比例達到75%以上，機動車排放已經成為我國城市大氣污染的主要來源。中國已向世界莊嚴承諾，到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%。這將對我國汽車技術和汽車消費提出更高的要求。

（2）中國成為全球最大汽車制造國及消費市場 中國已經成為世界最大的汽車生產國和消費市場。自改革開放，特別是2000年以來，隨著居民收入持續穩定增長，我國汽車需求出現加速增長態勢。即使在仍然處于汽車需求增長的普及期初期階段，我國就已經躍居全球最大的汽車生產國和最大的汽車消費市場。從相對水平看，我國民用汽車千人擁有量僅位居第50位左右，僅為世界平均水平的一半左右，隨著居民消費結構加快升級、城鄉道路建設日益完善和中西部地區經濟發展加快，市場快速增長全面啟動和區域輪動的增長格局一旦形成，汽車需求將呈現巨大增長空間。

（3）中國發展新能源車輛的重大戰略意義 中國應充分認識發展新能源車輛對于突破能源和環境硬約束的重大戰略意義，客觀評估新能源車輛的潛在優勢，加快新能源車輛技術創新步伐，以此為契機，實現我國從汽車大國向汽車強國的跨越。中國發展新能源車輛的重大戰略意義主要有以下幾點：

1）發展新能源車輛是可持續發展的必然要求。盡管中國目前千人汽車保有量僅為世界平均水平的一半，但已經躍居世界第一大生產國和消費國，給能源供應、環境保護和城市發展帶來巨大壓力。如何促進汽車消費增長和城市可持續發展相協調，正在成為中國汽車產業和社會發展共同面臨的巨大挑戰。

“十三五”期間我國節能減排任務巨大，我國不僅要完成到2020年單位GDP碳排放比2005年下降40%～45%的國際承諾低碳目標，轎車平均油耗法規規定要達到5L/100km，同時還要在大氣污染防治等環境指標方面取得明顯成效。當前我國的汽車保有量進入快速增長期，預計2020年將達到3億輛左右，汽柴油消耗將達到4億t以上，石油需要量達到8億t以上。

既要保障城鄉居民消費結構升級、生活質量不斷提升的需要，同時又能緩解車輛快速增長帶來的資源和環境壓力，在目前的條件下，加快發展和普及使用新能源車輛是可選途徑。新能源車輛的發展不但能逐步減少汽車的尾氣污染，改善城市空氣質量，同時還可以加快實現中國控制碳排放的目標，樹立負責任大國的良好國際形象。

2）發展新能源車輛是保障國家能源安全的重要途徑。1993年以前，中國還是石油凈出口國，而目前中國已成為世界第二大石油消費國、第一大石油進口國，2016年中國石油對外依存度進一步攀升至60%左右。在未來較長一段時間，在汽車保有量保持加快增長的條件下，我國仍將處于能源特別是石油需求的快速增長期。過去幾年我國新增的1億t煉油能力，幾乎全部被新增的3000萬輛汽車所消耗。

國內石油資源的短缺和能源供給對外依賴性的加強，不但增加了我國經濟社會的發展成本，而且使我國能源安全和經濟安全面臨前所未有的嚴峻挑戰。就減少對國外石油依賴的緊迫性而言，我國絕不亞于美國等發達國家。我們只有從發展新能源車輛的方向來尋求解決問題的出路。如果2030年中國電動車輛等新能源車輛銷量占新車總銷量的20%～30%，中國的石油進口量至少可以減少20%。

3）發展新能源車輛是培育戰略性新興產業的重要突破口。經過30多年的改革開放，中國在許多領域都已具備了參與高層次國際競爭、培育具有國際競爭力的優勢產業的條件。甚至在信息通信技術（ICT）等領域，中國的技術創新能力已經接近甚至達到了世界前沿水平。因此，加快培育和發展戰略性新興產業，是中國加快轉變經濟發展方式的重大戰略。

中國確定的戰略性新興產業的七大領域中，新能源車輛也赫然在列。新能源車輛技術具有集成度高、產業交叉融合等明顯特征，而且產業關聯度高、產業鏈長、市場潛力大、上游技術依賴性強，完全可以成為戰略性新興產業的先導產業。借助新能源車輛的發展，可以催化新材料、半導體、光電子、新能源、高端裝備、智能電網等技術和產業實現突破，進而帶動其他新興產業實現快速發展。

（4）軌道交通行業的發展前景 在汽車行業新能源推廣應用的帶頭作用下，近年來軌道交通行業在國內市場、政策方面得到了較多支持，訂單和扶持政策上也已經得到了較大突破。目前國內各主機廠均推出了自主設計的不同系列城軌車輛，包括A型地鐵、B型地鐵、100%低地板有軌電車等，在國內外斬獲了不少訂單。我國的城軌車輛出口國家包括美國、加拿大、巴西、阿根廷、土耳其、孟加拉、埃及、尼日利亞等多個國家。

作為能源消耗主要行業和污染物排放的主要來源之一，交通運輸業面臨著巨大挑戰。加速調整能源結構、轉變能源開發利用模式，加快將綠色、多元、高效、低碳的可持續能源應用是其必然要求，交通能源動力系統呈現出電動化、高效化、清潔化趨勢。在軌道車輛方面，動力系統的綠色節能、低壽命周期成本（LLCC）、環境友好設計等可持續發展技術，將是重要的發展方向。