石油原油消耗总量将大幅降低，中国原油消耗有可能6.5亿吨降为2.5亿吨以内
摘要：
A 增程式电动车节油效果达到通常能达到50%。LY混动车是短途纯电，长途增程。其节油效果好于增程式电动车。
B LY混动车将有可能使得中国原油消耗量由6.5亿吨降为2.5亿吨以内。
在开始这个话题，我们先简短阅读一篇中国汽车报的新闻稿《杨裕生：发展增程式电动汽车，我主张了10年，很不容易！》（见文章末尾附文）。
文中现年88岁的老科学家杨裕生的对新能源汽车工业发展的有他自己独到的见解。用一句话来概括就是：采用成熟电池技术优先发展增程式电动车。他呼吁了十年。然后增程式电动车仍无市场空间。这是为什么呢？
图 1 并不成功的传祺增程车
LY混动车在长途使用增程模式，也是属于增程式电动车的范畴。数十年来有真知灼见的人，如杨院士。市场有产品，宝马i3,传祺GA5增程版等等。他们一直在努力着，增程式电动车却日渐式微。LY混动车会有市场吗？
汽车是消费品，消费者才能决定新能源汽车的发展方向。LY混动车能够最好满足了消费者的需求。并且LY混动车更安全、没有里程焦虑、没有充电难题和购车用车成本更低。这样LY混动车必然有市场。
图 2 汽车技术消费者说了算
我们先看一下，为什么增程式电动车近几十年仍未能发展起来？从消费者角度来看，增程式汽车购车贵，用车不省油，高速和增程模式下动力弱。
购车贵是因为车上有高容量电池组、还有一个小发动机、发电机。这两个系统拉高了增程车成本。
用车不省油是因为小发动机效率比普通燃油车效率更低，还要背着大容量电池组的重量。在充电不方便的情况下，车主更偏向使用油，油耗不降反而比燃油车高。高速和增程模式下动力弱是因为增程发电功率低。
LY混动车不存在这样的问题。
LY混动车的购车费用已经低于传统燃油车，这十几年来电池系统成本已经由数千元每度电容量，降低到1000元/度。量变阶段已经完成，达成了质变。什么样的质变，按实际百公里耗电13度计算。160公里的电池成本在2.1万左右。2万元的油电差价回收里程在4~8万公里之间。如果每天跑100公里。那么一到两年内就回收了电池成本。
电池的成本解决之后，通过租用增程系统。不需要购买增程系统的成本。普通车主的日常生活中。单次出行旅途超过160公里距离的情况不多，租用增程系统的燃油费用和租金会比传统燃油车加油费用高一些。在有快速充电桩的情况下，20度电池，以80KW直流快充，15分钟能能充80%。即便不使用增程系统，可以满足大部分出行需求。LY混动车此时是纯电动车。
也就是说LY混动车，既可以省略了电池成本、也可以省去增程系统的成本。在这样的情况下。LY混动车对消费者来说不再昂贵，而且已经比传统燃油车便宜。
关于增程油耗偏高的问题，归根结底是效率问题。小功率汽柴油发动机的效率比不上燃油车是因为燃油车经过了不断提升，此外经过发电、充电、放电后汽柴油的有效做功效率更低了。但是这个效率仍会不断提高。油耗问题只有通过提高效率解决。
动力不足的情况，LY混动车不存在。但存在一个更严重的问题。那就是电池电量耗尽，LY混动车只能停车用增程系统充电。不允许高速路上增程模式运行。这更能保证车主的安全。停车充电的情况在160KM纯电续航，10KWe增程发电配置的情况下。如果百公里平均耗电13~20度。按平均速度100公里每小时，需要行驶666~200公里才停车充电。已经满足大部分出行需求了。市区平均时速不到30公里每小时，高速平均时速也通常是80公里每小时。平均速度越低，小时耗电越低。需要停车充电的情况较少。
也就是说LY混动车在满足消费者的需求方面是成功，在汽车厂家技术实现更加是容易。增程式汽车的厂家需要研发增程系统、电动车电池、电控、电机这些技术。而LY混动车的增程系统不在汽车厂家范围。只需要专注研发电动车就好了。增程系统则是交给专门做内燃机的厂家完成。
聊完LY混动车是比增程式电动车更有市场的前景的。我们再来聊聊LY混动车是如何节油的。
图 3 各种车辆都能改成LY混动车
尽管增程式汽车燃油效率低，但其节油效果公认的会达到50%以上（具体节油效果看配置）。
以私家车来说、LY混动车节油效果非常显著。在车主日常里程如果在160公里以内。那么节油是100%的。车载的增程系统、燃油只是作为备用能源存在。当车主行驶里程在160公里以上。那么增程系统需要耗油或者及时使用快充充电。也就是说节油效果看车主日常行驶里程超出160M里程占比，还有快充充电使用情况。按这样的估计节油效果将会是90%以上的。
LY混动车的货车、商用车的节油效果也是一样的。最高可达100%。但货车因能耗大，充电时间更长。乘用车的有效载荷率通常在30%以内。而货车的有效载荷率通常要在50%。（此处有效载荷是指所载人,货最大质量除以满载总质量）。因此，而且大型LY混动车的增程系统功率都偏大，甚至达到百千瓦级。无法通过拆卸实现LY混动车变纯电动车。那么如何实现节油呢？
图 4 大型LY混动车结构示意框图
这不得不说到LY混动车的设计出发点，作者是学电气自动化专业。日常设计工作中，很多用电负荷是按需分配电能的。而LY混动车就是依靠这个规则设计出来。具体的做法是，每个车轮作为一个单元用电，每个单元有自己的电控，电池和电机系统，并有独立的充电接口。每个轴之间通过光纤通信协同工作。此外还有一个集中的增程系统，增程系统有一个电动机，一个发电电动机。增程系统可以给每个轴的系统充电。我们假设。每个车轮系统每小时耗电15度。那么能够运送两吨左右的重量。按每个轮系统配置20度电容量电池。这样的系统其实是一个小型LY混动私家车的。每个轮系统可使用80KW快充充电桩充电。那么有10分钟能够将电池充至80%电量。15度电能足够满载行驶150公里。
也就是说，通过简化车身结构提高了LY混动车有效载荷率，提高LY混动货车的快速充电能力就能够实现高效的节油。
汽车百人会**等人认为，锂电池电动车替代乘用车，氢燃料电池电动车替代柴油车的货车。这是一种错误的认识。增程系统和高功率多根快速充电才是替代大型燃油车的最佳办法。用一句话说明这个观点，假设氢能源的电解水，电解设备不需要钱，压缩氢气不需要成本。氢燃料电池的电动车制造成本和LY混动车成本相同。我们知道当前电解氢最高效为75%，氢燃料电池最高效率为80%（实际车载燃料电池效率不到50%）。那么电能由电网传动到电动机入口端效率为60%~36%。而快速充电桩的效率达80%以上。由此看来、氢燃料电池电动车根本不是LY混动车的对手。有人说氢燃料电池只排放水，而增程模式下燃油会排放二氧化碳、氮氧化物等问题如何解决。这个问题的解决办法会在另外一篇文章给出答案（详见：纸上造车L：氢、甲醇、二甲醚的获得过程--光液之三十三）。
也就是说氢燃料电池会替代柴油车等错误说法需要及时更正了。如氢氧燃料电池电动车成本跟LY混动车相当，电解水产氢、高压氢不需要成本等假设情况根本无法达成，达成了也无法跟LY混动车竞争。当前的氢能源经济需要及时悬崖勒马，不要重蹈覆辙。如果十年前，中国汽车发展路线听从了杨裕生老人家的规划。今天，电动车估计已经普及了。
回到本文主题，LY混动车将会最高100%地节油，我们假设平均节油效果在80%。考虑扣除化工、飞机、轮船的原油消耗。至少有5亿吨的是用在汽车上的。5亿吨减少了80%，全国原油消耗将降为2.5亿吨。当然只是缺乏可靠数据的估算。
附文：（来自中国汽车报）
杨裕生：发展增程式电动汽车，我主张了10年，很不容易！
11月8日，以“新时代·破而立：前行中的产业转折之路”为主题的“锂想”2018第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在北京兴基伯尔曼饭店开幕。中国工程院院士杨裕生在峰会上发表主题演讲。
杨裕生院士表示，电动汽车的发展路线和下一代动力电池有着密切的关联，什么样的电动汽车的路线就应该发展什么样的动力电池。增程式电动汽车不是向纯电动汽车的过渡，而是未来汽车的主力。
在正式发表演讲之前，杨裕生院士提出了以下几个观点：第一，电动汽车和动力电池相互依存、相互促进，也存在相互制约的关系；第二，应该按照电池水平来发展电动汽车。以镍氢电池做PRIUS的混合动力汽车为例，截至2017年8月，丰田已经销售1千万辆混动车型，今年又有大的增长。说明他们的电池路线选择的非常成功，虽然比能量只有50多瓦时/公斤，但是安全性和可靠性很到位。并非只有追求高比能量，才能做出好的节能减排汽车。第三，电池真正的进步才能推动电动汽车水平的提高，冒进就要吃苦；第四，电动汽车的主要矛盾是安全和续航里程的对立；第五，安全性是矛盾的主要方面，续航里程是次要方面，不可颠倒。
“现在我的主张逐渐被接受了，很不容易，十年了。”杨裕生院士表示，国家科技部的“三纵”路线最初提出是“纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车”，后来将混合动力汽车就改成插电式电动汽车，再变更为增程式电动汽车，前后经历了近10年的时间。
今年1月份，万钢副主席电动汽车百人会正式宣布新的“三纵”路线，以增程式电动汽车代替插电式电动汽车。再到今年7月，国家发改委在《汽车产业投资管理规定（征求意见稿）》当中，把增程式列入到纯电动汽车内。
杨裕生表示，长里程的纯电动汽车有五大焦虑：1、里程焦虑；2、安全焦虑；3、充电焦虑；4，价格焦虑；5、电池焦虑。在电池焦虑方面，由于电池的寿命短于整车，第一套电池有补贴，第二、第三套电池就要自己花钱。
“要追求长里程就要用比能量高的电池，这样就要牺牲安全性。”杨裕生表示，我国今年已经发生了多起烧车事件，主要是用的三元电池。而今三元电池的镍钴锰比例从333、523、622到811，导致危险性也不断增加。另外，三元锂离子电池针刺实验过不了关，针刺实验是我们原来国家标准里面的必要实验，现在已经取消这项实验，而且允许乘用车上敞开使用。
为了解决电池频发燃烧、爆炸的问题，全固态锂离子电池被誉为下一代动力电池。对此杨裕生表示，这一代动力电池中，固态电解质除了自身的电导率之外，最要害的是其与活性物质之间的界面电阻随充放电而增加，“现在研究者降低了调门，不叫全固态了，改成“固态电池”，实际上是半固态或准固态，还是要加点电解液，比功率、寿命、成本都还有问题，效果如何，拭目以待。”
后期还有锂硫电池，又称下一代动力电池以及锂空气电池，这两类电池要成为动力电池还需要进一步研发。最后，杨裕生进行了以下总结：1、电动汽车必须安全第一，电池的安全性一定要高；2、锂离子电池的方向和电动汽车要同步发展。所以现在的纯电动车主要有三元电池，第二代增程式有磷酸铁锂，第三代增程式就应该发展电容型磷酸铁锂电池；3、电容型磷酸铁锂动力电池以碳气凝胶和新型硅炭复合材料为关键材料，是下一代动力电池。
杨裕生强调，要有安全成熟的电池发展节能减排的电动汽车，技术路线可以分为两条：一个是微小型纯电动车作为突破口，另一个则是大众型车发展纯电驱动的增程式。杨裕生看来，微小型电动车可以用铅酸电池做低速车，也可以用锂离子电池做高速车，这个由市场决定。
“第一代增程式是纯电动汽车上面装了一个增程器，就是车上发电机在给电池充电。第二代是把电力系统和电池进行了优化，所以电动机的功率和电池都减半了，车子减轻了。第三代增程式又叫发电直驱增程式，就是发电机发的电是不经过电池组，直接给电动机，这样更加节能，电池更少，电池寿命更长。”杨裕生说。
杨裕生表示，如果从整体来考虑，如果汽车油耗降到一半以下，每年节油 2亿吨，不仅有利于环境改善，保障能源安全，也意味着我国由汽车大国向汽车强国迈向一大步；其次，纯电动车未必是最终目标，国家应该考虑全过程的节能减排，不是在电动汽车行驶过程但一阶段来考虑节能减排的问题。
杨裕生进一步表示，从更长远的角度来考虑，未来的增程式电动车可以不烧油，不增加二氧化碳排放，可以从太阳能来发电给电动汽车提供能量，或者通过燃烧乙醇的发动机发电提供能量。
