彭天鐸 ，袁志逸 ，袁杰輝 ，朱旭峰，歐訓(xùn)民

（1. 清華大學(xué)現(xiàn)代管理研究中心，北京 100084；2. 清華大學(xué)能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100084；3. 清華大學(xué)中國(guó)車用能源研究中心，北京 100084；4. 清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京 100084）

一、前言

目前，中國(guó)已成為全球汽車市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)最快的地區(qū)之一，也已成為全球最大的汽車消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)，車用成品油等能源消耗規(guī)模逐年上升，近年呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，車用能源問題已成為中國(guó)汽車發(fā)展戰(zhàn)略、能源發(fā)展戰(zhàn)略中的一個(gè)重要問題[1]。在汽車生產(chǎn)過(guò)程中，關(guān)鍵部件、車體、電池、電機(jī)等制造需要消耗大量的礦產(chǎn)資源，以碳鋼、鎂、鋁、鋰、稀土、鉑等為代表的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備、產(chǎn)能、技術(shù)水平狀況對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性將日益凸顯。為了積極應(yīng)對(duì)汽車工業(yè)快速發(fā)展所面臨的能源和資源問題，需要對(duì)中國(guó)車用能源和資源的利用現(xiàn)狀、未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展路徑等進(jìn)行綜合研究。

二、中國(guó)汽車保有量現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)人民生活水平已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，汽車普及率也一路走高，2016年，汽車產(chǎn)銷量創(chuàng)歷史新高，分別達(dá)到2 811.9萬(wàn)輛和2 802.8萬(wàn)輛，連續(xù)8年位居全球第一，汽車保有量達(dá)到1.94億量[2]，千人汽車保有量達(dá)到142輛。如果以人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（人均GDP）作為衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的指標(biāo)，從世界各主要國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與汽車保有量的發(fā)展走勢(shì)來(lái)看，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車普及率的上升是必然趨勢(shì)。相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)的人均GDP和汽車普及率均處于較低的水平，家庭轎車（即私家乘用車）尚未大規(guī)模普及，千人汽車保有量?jī)H約為1921年美國(guó)和1975年日本的水平，隨著人均GDP的提高，未來(lái)汽車保有量還將有較大的增長(zhǎng)空間。

民用汽車可細(xì)分為乘用車、大型客運(yùn)汽車和貨運(yùn)汽車三類。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的未來(lái)汽車保有量水平與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人口和城鎮(zhèn)化密切相關(guān)。歷史數(shù)據(jù)和國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明，乘用車保有量與人均GDP的關(guān)系近似呈“S型”曲線的形狀，可以采用Gompertz曲線方程進(jìn)行預(yù)測(cè)，大型客運(yùn)汽車和貨運(yùn)汽車的保有量主要和經(jīng)濟(jì)總量相關(guān)，可采用彈性系數(shù)法對(duì)中國(guó)未來(lái)大型客運(yùn)和貨運(yùn)汽車保有量增長(zhǎng)情況進(jìn)行分析[3]。

基于以上方法，清華大學(xué)中國(guó)車用能源研究中心開發(fā)了中國(guó)汽車保有量預(yù)測(cè)模型。該模型計(jì)算結(jié)果顯示，我國(guó)民用汽車保有量將持續(xù)增長(zhǎng)，乘用車保有量到2030年可達(dá)到3.8億～4.2億輛，2050年達(dá)到5億～6億輛；大型客運(yùn)汽車、貨運(yùn)汽車保有量將在2040年分別達(dá)到440萬(wàn)輛和3 750萬(wàn)輛的峰值水平，繼而有所下降，至2050年分別達(dá)到430萬(wàn)輛和3 680萬(wàn)輛。綜合以上預(yù)測(cè)結(jié)果，中國(guó)汽車保有量到2030年將達(dá)到4.2億～4.6億輛，到2050年將達(dá)到5.4億～6.4億輛（見圖1），2030年和2050年的千人汽車保有量分別約為300輛和400輛。

三、中國(guó)車用能源消費(fèi)現(xiàn)狀和需求分析

汽車保有量急劇增加引起了車用燃料消耗量的快速增長(zhǎng)，并逐步成為石油能源消耗的主體，除少量替代用燃料之外，目前中國(guó)車用燃料仍然來(lái)自于石油煉制的汽油和柴油。2016年，中國(guó)石油表觀消費(fèi)總量約為5.56×108t，全年汽油消費(fèi)總量為1.19×108t、柴油消費(fèi)總量為1.63×108t [4]，交通領(lǐng)域石油消費(fèi)占比接近50%，其中近80%被汽車所消耗。自產(chǎn)石油能力近年來(lái)保持在2×108t左右。車用燃油隨著汽車保有量的增長(zhǎng)而迅速增長(zhǎng)，帶動(dòng)了石油對(duì)外依存度持續(xù)上升，2016年石油對(duì)外依存度達(dá)到64.4% [4]。未來(lái)中國(guó)汽車保有量將進(jìn)一步提升，車用燃料供需矛盾將進(jìn)一步凸顯。需要多渠道尋找和形成多元化的車用能源供應(yīng)方式，降低汽車對(duì)汽柴油的依賴程度，保障石油安全。

（一）不考慮新能源汽車大規(guī)模發(fā)展和燃料替代的車用成品油需求預(yù)測(cè)

圖1 我國(guó)汽車保有量預(yù)測(cè)（2015—2050）

如果不考慮新能源汽車大規(guī)模發(fā)展和燃料替代的作用，假設(shè)未來(lái)汽車技術(shù)仍以傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力為主、電動(dòng)化率并無(wú)顯著提升，那么即使考慮汽車燃油經(jīng)濟(jì)性水平持續(xù)改善、乘用車使用強(qiáng)度降低、繼續(xù)優(yōu)化公共客運(yùn)和大力改進(jìn)貨運(yùn)車隊(duì)管理等影響因素，短期來(lái)看，中國(guó)車用成品油需求量仍呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。未來(lái)道路交通中乘用車保有量的增長(zhǎng)是汽油消費(fèi)量增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。2020年汽油消費(fèi)將達(dá)到 1.88×108～1.98×108toe（tons of oil equivalent，噸油當(dāng)量），預(yù)計(jì)在2030年左右達(dá)到峰值 2.35×108～2.60×108toe，在運(yùn)輸結(jié)構(gòu)優(yōu)化、強(qiáng)度降低及能效提高等共同作用下，2050年可降至1.86×108～2.27×108toe。目前柴油主要消費(fèi)在道路營(yíng)運(yùn)客車和貨運(yùn)中，其需求與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整之間關(guān)系密切。按當(dāng)前的發(fā)展情況來(lái)看，增加的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量所帶來(lái)的柴油消費(fèi)增加，可被能效提高所補(bǔ)償，未來(lái)柴油的消費(fèi)量增速放緩，2020年達(dá)到 1.62×108～1.70×108toe，預(yù)計(jì) 2030年前后達(dá)到峰值 1.60×108～1.77×108toe，2050年可降至1.32×108～1.62×108toe。綜合以上預(yù)測(cè)結(jié)果，2020年、2030年、2050年中國(guó)車用成品油需求分別達(dá)到3.50×108～3.68×108toe、3.95×108～4.37×108toe、3.18×108～3.89×108toe。

（二）新能源汽車的發(fā)展和燃料替代對(duì)車用成品油替代效果

新能源汽車使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)化效率高，能夠有效降低石油資源消耗量，是實(shí)現(xiàn)燃料替代、節(jié)約能源的有效途徑。在政策的大力推動(dòng)下，中國(guó)新能源汽車發(fā)展形勢(shì)喜人，2016年年銷量已突破50萬(wàn)輛，居世界第一位[5]，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020）》，力爭(zhēng)到2020年新能源汽車?yán)鄯e產(chǎn)銷量達(dá)到500萬(wàn)輛[6]。隨著新能源汽車技術(shù)進(jìn)步、成本下降及基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，新能源汽車市場(chǎng)份額將快速增長(zhǎng)，電動(dòng)汽車將逐步替代部分乘用車和大型客車，燃料電池汽車將逐步替代部分乘用車和部分大型客運(yùn)和貨運(yùn)汽車。如果新能源汽車得到大力發(fā)展，根據(jù)模型測(cè)算結(jié)果，2020年、2030年、2050年將可分別替代成品油9.33×106toe、5.71×107toe、1.87×108toe左右。新能源汽車大力發(fā)展時(shí)的占比，如表1所示。

發(fā)展天然氣汽車，對(duì)改善目前交通部門的能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)汽車燃料結(jié)構(gòu)的多樣化、低碳化轉(zhuǎn)型有著重要意義，《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》重點(diǎn)提出了適度推動(dòng)以天然氣為主的替代燃料商用車穩(wěn)定發(fā)展[7]。2015年，中國(guó)天然氣汽車保有量約為500萬(wàn)輛，位居世界第一，替代了約1.5×107t汽油和8×106t柴油的消費(fèi)[4]。隨著國(guó)家對(duì)天然氣汽車的逐步重視，未來(lái)天然氣汽車的成品油替代作用將愈加顯著。在這種情景下，預(yù)測(cè)2020年減少成品油消費(fèi)量4.4×107toe左右；2030年之后，受新能源汽車、其他液體燃料等發(fā)展的影響，天然氣汽車增長(zhǎng)速度減緩，2050年其替代成品油消費(fèi)量預(yù)計(jì)為4.3×107toe左右。

其他液體燃料如燃料乙醇、生物柴油等生物燃料，燃料甲醇、煤制油等煤基燃料具有明顯的石油替代效應(yīng)，能夠降低車用燃料對(duì)石油的依賴。2015年，液體燃料替代成品油約8.45×106t [4]，隨著替代燃料的使用范圍不斷拓寬，根據(jù)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、國(guó)家相關(guān)能源發(fā)展規(guī)劃及鼓勵(lì)政策，結(jié)合各種替代燃料的發(fā)展態(tài)勢(shì)，近中期生物燃料、煤制油等將獲得進(jìn)一步推廣，液體燃料使用量保持上升的趨勢(shì)不變。遠(yuǎn)期來(lái)看，受技術(shù)、原料以及新能源汽車發(fā)展的影響，其消耗量增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩，2050年預(yù)計(jì)可替代成品油約3.3×107t。大力發(fā)展燃料替代與新能源汽車對(duì)汽車成品油需求削減量的貢獻(xiàn)情況，如圖2所示。

表1 新能源汽車大力發(fā)展時(shí)的占比 %

四、中國(guó)車用礦產(chǎn)資源利用形勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)

（一）車用鋼材供應(yīng)充足，高強(qiáng)度鋼前景樂觀

未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，鋼材仍將是中國(guó)汽車車體制造、零部件制造等方面的主要原材料。在汽車行業(yè)中，鋼材料在所有同類用途材料的使用率占比仍將保持在60%～70%，就目前產(chǎn)能而言，車用鋼材供應(yīng)充足。隨著汽車輕量化趨勢(shì)的到來(lái)，高強(qiáng)度鋼材料也將成為汽車行業(yè)采用的主要材料，當(dāng)前中國(guó)高強(qiáng)度鋼在汽車制造中的總體應(yīng)用比例保持在50%左右，盡管應(yīng)用比例與國(guó)外差別不大，但用鋼的強(qiáng)度級(jí)別與國(guó)外仍有一定差距，尤其是超高強(qiáng)度鋼用量很少[7]。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)高強(qiáng)度鋼需求的提高，相關(guān)廠商正加大研發(fā)力度，努力提升技術(shù)水平和產(chǎn)品性能，未來(lái)車用高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例和強(qiáng)度級(jí)別將逐步提升。

（二）車用鎂資源量較低，產(chǎn)品性能有待提升

鎂合金鑄件是汽車輕量化的一種關(guān)鍵材料。發(fā)達(dá)國(guó)家平均每輛汽車使用的鎂合金約為10 kg，而中國(guó)平均不到1.5 kg [7]。根據(jù)技術(shù)路線圖，中國(guó)單車平均用鎂量在2020年、2025年、2030年分別達(dá)到15 kg、25 kg、45 kg，結(jié)合汽車產(chǎn)銷規(guī)模，預(yù)計(jì)當(dāng)年在汽車產(chǎn)業(yè)上的鎂合金總量將分別達(dá)到4.5×105t、8.8×105t、1.71×106t。中國(guó)鎂合金加工產(chǎn)品在尺寸精度、內(nèi)在質(zhì)量及性能穩(wěn)定性方面相比國(guó)外仍有較大差距，性能仍有待提升。

圖2 大力發(fā)展燃料替代與新能源汽車對(duì)汽車成品油需求削減量的貢獻(xiàn)

（三）鋁資源對(duì)外依存度高，面臨多種挑戰(zhàn)

鋁合金是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑。鋁是中國(guó)大宗緊缺礦種之一，截至2015年年底，查明儲(chǔ)量4.71×109t，僅居世界第7位，對(duì)外依存度超過(guò)40% [8]，進(jìn)口比例過(guò)大導(dǎo)致我國(guó)鋁制品有關(guān)行業(yè)易受出口國(guó)政策影響。中國(guó)是鋁生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，近年來(lái)鋁材的產(chǎn)量呈穩(wěn)定上升態(tài)勢(shì)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，平均每輛汽車的用鋁量為105 kg，較之于發(fā)達(dá)國(guó)家140～150 kg的水平仍有不小差距，預(yù)計(jì)到2030年將超過(guò)350 kg [7]。此外，當(dāng)前國(guó)內(nèi)鋁行業(yè)能耗較高、排放較大、污染嚴(yán)重，鋁合金零部件技術(shù)性能有待提升，未來(lái)車用鋁合金的應(yīng)用面臨許多挑戰(zhàn)。

（四）鋰資源供應(yīng)不足，短期約束明顯

鋰離子電池的正極材料由鋰的氧化物制造而成，電池能量密度高、壽命周期長(zhǎng)，是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的核心材料。2015年中國(guó)鋰資源已探明儲(chǔ)量約5.1×106t，位列全球第5位，但鹽湖型儲(chǔ)量超過(guò)80%，開采加工難度大，長(zhǎng)期以來(lái)年開采量只占世界總量的5%，關(guān)鍵鋰材料和產(chǎn)品依賴國(guó)外進(jìn)口[5]。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的興起，鋰資源下游需求將大幅增長(zhǎng)，而上游鋰礦開發(fā)卻受制于資源、技術(shù)等因素，短期內(nèi)無(wú)法快速擴(kuò)產(chǎn)來(lái)擴(kuò)大供給，鋰產(chǎn)業(yè)亟待突破。

（五）稀土儲(chǔ)量豐富，供應(yīng)能力充足

稀土是混合動(dòng)力車和電動(dòng)車所采用的電機(jī)和電池的關(guān)鍵原料，在新能源汽車制造過(guò)程中的作用無(wú)可替代。中國(guó)是世界稀土資源儲(chǔ)量大國(guó)，2015年總儲(chǔ)量約5.5×107t（以稀土氧化物REO計(jì)），占世界總儲(chǔ)量的44%，且具有礦種和稀土元素齊全、品位高及礦點(diǎn)分布合理等優(yōu)勢(shì)[5]，就目前產(chǎn)能而言，完全可以滿足新能源汽車未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)。按照稀土行業(yè)“十三五”規(guī)劃，未來(lái)合理開發(fā)、有序生產(chǎn)、高效利用、科技創(chuàng)新、協(xié)同發(fā)展的稀土行業(yè)新格局形成后，將為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支撐[9]。

（六）鉑資源緊缺，長(zhǎng)期制約凸顯

鉑族金屬主要應(yīng)用于燃料電池和催化式排氣凈化器，是汽車產(chǎn)品中最昂貴的材料之一。中國(guó)是世界第一大鉑消費(fèi)國(guó)，需求逐年增長(zhǎng)，2013年消費(fèi)量達(dá)73.1 t，而中國(guó)每年鉑族金屬礦產(chǎn)量只有2～3 t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)需求，除再生資源回收外，進(jìn)口成為滿足鉑族金屬需求的主要途徑[10]。鉑資源的匱乏和昂貴成本直接制約了燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，隨著中國(guó)汽車規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鉑使用量將不斷增加，鉑資源對(duì)外依賴程度將進(jìn)一步提升。

五、政策建議

（一）明確技術(shù)路線圖，區(qū)分近中期和遠(yuǎn)期戰(zhàn)略發(fā)展重點(diǎn)，分階段、多元化推進(jìn)不同汽車技術(shù)路線

堅(jiān)持發(fā)展電動(dòng)汽車，兼顧高效發(fā)動(dòng)機(jī)、混合動(dòng)力汽車、替代燃料汽車、氫能和燃料電池方面的技術(shù)。同時(shí)，注重對(duì)技術(shù)交叉融合創(chuàng)新的引導(dǎo)，加強(qiáng)新能源汽車與可再生能源、智能電網(wǎng)、智能交通、智能互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)動(dòng)和融合發(fā)展，進(jìn)行較為系統(tǒng)性的政策設(shè)計(jì)。

（二） 加強(qiáng)新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，做好頂層規(guī)劃，完善政策支持體系

新能源汽車發(fā)展與新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、智能電網(wǎng)建設(shè)、交通樞紐規(guī)劃、區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、通信網(wǎng)絡(luò)等互相融合。加快充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，鼓勵(lì)中石化、中石油等油氣供應(yīng)企業(yè)和社會(huì)資本進(jìn)入充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與服務(wù)領(lǐng)域。加大充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)財(cái)政補(bǔ)貼力度。

（三）著力進(jìn)行輕量化材料制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)，加大自主創(chuàng)新，提高產(chǎn)品性能

加快建立自主研發(fā)體系，采用產(chǎn)學(xué)合作的模式，加快開發(fā)新型的適合汽車輕量化需求的新產(chǎn)品。著力降低高強(qiáng)度鋼、鋁合金和鎂合金的生產(chǎn)制造過(guò)程中的污染物排放強(qiáng)度，提高產(chǎn)品應(yīng)用的安全性，降低單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

（四）促進(jìn)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和有效利用，優(yōu)化相關(guān)礦產(chǎn)資源使用結(jié)構(gòu)，最大限度發(fā)揮我國(guó)礦產(chǎn)資源的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益

“開源”與“節(jié)流”相結(jié)合，科學(xué)規(guī)劃國(guó)內(nèi)資源開發(fā)利用，積極開發(fā)利用境外礦產(chǎn)資源，開展國(guó)際合作。以“一帶一路”為發(fā)展契機(jī)，深入推進(jìn)礦業(yè)合作，加大合作勘查、礦業(yè)投資，充分發(fā)揮沿路各方互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)和合作潛力，促進(jìn)礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)互利共贏。建立戰(zhàn)略礦產(chǎn)儲(chǔ)存制度，保證汽車行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)平穩(wěn)發(fā)展。加大科技攻關(guān)，降低技術(shù)成本，開發(fā)車用替代性材料，減少單車稀缺礦產(chǎn)品種的使用量。

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