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根据国家能源局发布的最新数据，截至2021年10月底，我国可再生能源发电累计装机容量达到了10.02亿千瓦，占全国发电总装机容量的比重达到43.5%，比2015年底提高10.2个百分点。水电、风电、太阳能发电和生物质发电装机容量分别达到3.85亿千瓦、2.99亿千瓦、2.82亿千瓦和3534万千瓦，均稳居世界第一。如此大规模的装机量建立在巨额投资之上。据统计，2010年至今，中国在新能源发电领域的投资总和已经超过了8180亿美元，在同期全球新能源发电领域的投资占比超过了30%。
在第七十五届联合国大会上，习近平主席表示中国将在2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和，并对这两个目标做了详细阐述：“到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右，森林蓄积量比2005年增加60亿立方米，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。”
为了如期完成碳达峰、碳中和目标，中国必须多管齐下，减少煤炭、石油等化石能源的使用，提高能源利用率，大力发展太阳能、风能等清洁能源，大规模植树造林。相较于已经结束化石能源大规模使用阶段的欧美发达国家来说，煤炭、石油在我国能源结构中占比较大，我国碳排放量也高居世界第一。因此，对我国来说，如期实现碳达峰、碳中和是一项艰巨任务。在众多产业中，新能源汽车的推广应用将对碳中和的实现产生重要作用。
新能源汽车产业的发展可以带动整个产业链进步，实现节能减排，对碳中和、碳达峰的实现产生积极的推动作用。为实现“双碳”目标，国内多家汽车集团发布了政策文件。
2021年4月，在第十九届上海国际汽车工业展览会上，广汽集团面向“双碳”目标发布了“GLASS绿净计划”。2021年11月19日，在第十九届广州国际汽车展览会上，广汽集团发布了多款新车型，这些车型紧扣碳达峰、碳中和目标。
2021年11月8日，吉利集团旗下的新能源商用车品牌远程汽车发布“1233”战略，致力于“重构产业生态，创领零碳陆运”，这一战略的发布标志着吉利汽车开始同时推行乘用车新能源化与商用车新能源化。在发布“1233”战略的同时，远程汽车推出了新一代新能源智能豪华重卡——远程星瀚H，表示要从底层逻辑切入重新定义商用车，将智慧运力平台和绿色能源补给网串连在一起，为“零碳陆运”的实现提供强有力的支撑。
此外，大众汽车、上汽集团、江淮汽车也开始积极布局新能源汽车。随着国家关于碳减排政策的不断发布，在汽车企业的努力下，新能源汽车的渗透率将大幅提升，将推动绿色低碳技术与智能新技术广泛应用，推动新能源汽车产业实现高质量发展，满足企业生产需求，实现低碳减排目标。
目前，从全球视角看，我国可再生能源开发利用规模连续多年保持在第一位，为能源低碳转型，能源消费结构低碳化、清洁化提供了强有力的支持，对低碳交通运输体系建设产生了积极的推动作用，为节能低碳型交通工具的推广应用奠定了强有力的基础。
此外，随着各项技术不断发展，未来汽车有可能演变为一种智能终端，实现更高级别的自动驾驶，通过不断丰富的人机交互功能满足车主及乘客的个性化需求。5G网络技术以及车用无线通信技术可以让车辆与车辆、车辆与城市基础设施、车辆与云端交互，为智慧城市建设奠定良好的基础。
根据可持续发展战略以及碳中和发展战略，传统燃油汽车必将被新能源汽车所取代。近几年，中国、美国、日本、德国、英国、法国等国家都在新能源汽车领域积极布局，促使新能源汽车的发展取得了一定的成果。
石油被称为“工业的血液”，是燃油汽车最主要的燃料来源，储量有限，而且不可再生。根据英国石油公司（BP）发布的2020年版《世界能源统计年鉴》，截至2019年底，全球石油探明资源储量为17339亿桶，2446亿吨。根据美国《油气杂志》公布的数据，2020年全球石油储量较2019年上升2.6%，为17790亿桶。
2013年，全球原油消耗量为235亿桶，如果换算为日消耗量就是6500万桶。2015年，原油的消耗量比探明储量高出了70%以上，2019年达到了80%。2016年，原油新增探明储量只有42亿桶，达到了1947年以来的最低值。2019年常规石油探明储量为47亿桶，只比2016年高出5亿桶。2013—2019年，年均原油新增探明储量只有60亿桶。
假设，未来年均原油新增探明储量保持在60亿桶，年均消耗量保持在235亿桶，地球现有的石油资源只能维持不到100年。鉴于此，近年来，世界各国都在设法寻找石油的替代资源，减少石油消耗。在国内现有的石油提取方式下，中石油可以利用1吨原油提炼出0.695吨成品油，包括0.283吨汽油、0.335吨柴油和0.077吨煤油。也就是说，在1吨原油中，大约70%都会用于成品油燃料的生产。如果大力发展新能源汽车，减少传统燃油汽车的数量，就可以大幅减少成品油消耗，进而减少原油消耗。
假设一辆排量为1.6L的轿车一年行驶1万公里，按照汽油使用量1000升来计算，每年的碳排放大约为2.7吨。1亩人工林1年大约可以吸收1.83吨二氧化碳，如果要抵消这2.7吨二氧化碳，需要1.5亩人工林。
在我国的碳排放结构中，汽车行业的碳排放占比大约为16%。纯电动汽车依靠电力驱动。石油属于一次能源，电力属于二次能源。虽然目前我国的电力依然以煤电为主，但随着相关技术的不断进步，风能、太阳能等清洁可再生能源发电将成为主流，可以大大减少碳排放。即便我国的电力结构不变，依然是70%的火电，纯电动汽车产生的碳排放也要比燃油车少很多。
截至2020年底，我国新能源汽车保有量达到了492万辆，相较于2019年增加了111万辆，增长率达到了29.18%。其中，纯电动汽车保有量400万辆，在新能源汽车总量中的占比大约为81.32%。假设到2030年，纯电动汽车的保有量在所有汽车保有量中的占比达到10%，就能使整个汽车行业的碳排放减少9%，进而使我国整体的碳排放减少1.5%。
在我国的能源结构中，煤炭储量最大，石油储量居中，天然气储量最少。随着经济快速发展，国内的石油开发量已经无法满足需求，开始大量进口原油。根据海关总署公布的数据，2019年中国进口原油5.06亿吨；2020年进口原油5.4亿吨，同比增长7.3%，创历史新高。
为了保障能源安全，我国搭建了多条能源通道，包括中俄东北油气进口通道、中哈西北油气进口通道、中伊西南油气进口通道以及海上油气进口通道。尽管能源通道不断增加，我国的能源安全始终无法得到充分保障。
未来，随着新能源汽车逐渐取代燃油汽车，我国的原油需求量将大幅下降，可以为我国的能源安全多增加一重保障。
在传统燃油车领域，英国、美国、德国、日本等国家掌握了先进技术，无论国产车在外观、内饰、配置、做工用料等方面付出多大的努力，都难以与这些国家生产的车辆竞争，根本原因在于汽车的驾驶性能不佳，无法带给消费者更好的驾驶体验。一直以来，人们都认为国产车与进口车的差距在于发动机技术落后，但经过多年的努力我们已经将发动机技术差距缩至很小，真正的差距在于变速箱。而电动车不需要变速箱，由此，制约国产车发展的硬性问题迎刃而解，国产车可能迎来难得一遇的弯道超车的机会。也就是说，进入电动车时代后，全世界的汽车厂商站在了同一条起跑线，需要重新调校电动机、优化电控，用电动机辅助内燃机。在这个过程中，我国汽车厂商有可能超越百年老牌车企，开创一个属于国产车的时代。
根据公安部发布的数据，截至2020年底，全国新能源汽车保有量达到了492万辆，在汽车保有量中的占比为1.75%，基本达到了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》制定的目标——“到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆”。2021年，全国新能源汽车的保有量达到了784万辆，同比增长了59.25%，增速极快。
纵观人类社会的发展史，第一次工业革命和第二次工业革命都是由能源的改变引发的。现阶段，电动汽车的崛起将掀起新一轮传统燃油汽车革命，而且这场革命将延伸至各行各业，引发一场大范围的经济革命。新能源汽车产业连接着很多行业，包括能源、交通、互联网、通信信息、计算机等。在这些行业中，新能源行业与新能源汽车行业具有天然的适配性。
通过大力发展新能源汽车，我国可以解决三大问题：第一，可以降低石油的对外依存度；第二，可以减少污染物排放，解决空气污染问题；第三，实现技术超越，在全球新能源汽车行业占据领先地位。
在上述三个任务目标中，前两项都与能源有关。我国新能源汽车的发展选择的是一条纯电驱动技术路线。但随着电动汽车市场快速发展，人们开始质疑纯电动汽车是否真的能够做到零排放。因为在目前的电力结构中，煤电占比依然很大。虽然纯电动汽车在行驶过程中不会排放污染物，但煤炭发电过程中会产生碳排放。从严格意义上来讲，这属于污染物的转移排放。同时，新能源的发展也遇到了一些问题，主要是风电、光电的波动性问题无法解决，导致其无法大规模上网、输送、交易。
为了解决这些问题，新能源产业、新能源汽车产业都要努力。一方面，汽车产业要提高动力电池的能量比，不断降低车身重量以及电机的能量损耗，提高能源利用率；另一方面，能源产业要致力于技术研发与突破，降低电网波动性，全面推进智能电网建设，降低风电、光电上网成本。但目前的实际情况是，两个产业彼此独立，无法相互融合，共同发展。
由于我国风电、光电等可再生能源产业集中在中西部经济欠发达地区，而新能源汽车用户主要集中在东部经济发达地区，加之物理空间的距离，清洁的风电、光电无法供给电动汽车使用，导致天然具有买卖关系的双方无法开展交易。
为了实现2030年中国风电、太阳能发电总装机量超过12亿千瓦的目标，未来十年，我国风电、太阳能发电的年均装机量要达到7400万千瓦。按照国家能源局的规划，2021年，我国风电、太阳能发电合计新增装机量要达到12000万千瓦。
根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，2025年，新能源汽车在汽车市场中的占比要超过50%，燃料电池汽车保有量要达到100万辆，节能汽车全面实现混合动力化，汽车产业实现电动化。如果我国能够如期完成这一目标，到2035年，我国新能源汽车保有量将达到8000万～1亿辆，燃料电池汽车将超过100万辆。
新能源产业与新能源汽车产业的兴起，为我国调整能源结构——从以化石能源为主导转向以可再生能源为主导，实现碳减排创造了良好的条件。在上游，光电、风电等可再生能源快速发展；下游，新能源汽车可以大幅度消纳可再生能源，从而形成一个良性循环。未来，可再生能源、新能源汽车将成为两大支柱产业，为国民经济发展、国家发展贡献力量。
氢能是氢气和氧气反应产生的能量。氢能是氢的化学能，主要以化合态的形式出现，在宇宙中分布范围极广，占比达到了75%，属于可再生的二次能源。氢能源是一种真正意义上的清洁能源，因为氢燃烧只产生水，真正做到了零污染，被称为“21世纪最具发展前景的、最理想的清洁二次能源”，有着“终极能源”之称。
在“双碳”目标下，为了减少汽车行业的碳排放，相关企业与机构开始研发氢能燃料电池，以期借此让车辆在运行过程中实现“零排放”，在整个生命周期实现“低排放”，在未来汽车产业的技术竞争中占据领先优势。
氢能虽然没有像电能一样实现大规模应用，但相较于已知的煤炭、石油、天然气等能源来说，氢能有很多独有的特点，如表1-6所示。
表1-6 氢能的四大特点
在氢能利用方面，氢能燃料电池可以使氢能利用效率实现最大化，推动氢能实现普及应用。近年来，在相关企业与机构的努力下，氢能燃料电池技术取得了重大突破，进入商业化应用阶段。
近年来，中国、美国、日本、德国等国家都发布了氢能及燃料电池发展战略路线图，一些国家还将氢能开发利用确定为国家战略，将氢能纳入国家能源体系。例如，为了发展氢能，日本政府发布了很多激励政策，刺激相关企业与机构积极研发氢能利用技术，在氢燃料电池领域取得1500多项专利。欧美等发达国家致力于氢燃料电池汽车开发，积极筹建加氢站，取得了一系列显著成就。2017年，宝马、奔驰、通用等企业推出多款氢燃料电池汽车，带领氢燃料电池进入大规模商业化应用阶段。
我国政府从2011年开始围绕氢能产业的发展颁发了一系列政策，涵盖了产业结构、科技、财政、战略等方面，目的在于推动氢燃料电池及氢能相关产业实现快步发展。相较于纯电池汽车来说，氢燃料电池汽车的续航里程更长，燃料补充所耗时间更短。目前，在相关企业与机构的努力下，我国的氢能利用已经进入小规模商业化推广阶段。随着氢燃料电池汽车的产销规模过万辆，我国氢能产业的发展将进入爆发阶段。
我国在新能源汽车研发与应用领域积累了丰富的经验，这些经验为氢燃料电池汽车的研发与利用奠定了良好的基础。随着制氢、储氢、输氢工业的快速发展，氢燃料电池汽车行业也将实现快速发展。
交通行业想要实现碳减排，减少传统燃油汽车的能源消耗以及碳排放是重点。为此，很多国家开始大力推广新能源汽车，并针对新能源汽车取代传统燃油汽车颁发了很多文件，德国、英国等国家还发布了禁售传统燃油汽车的具体时间。
在风能、核能、太阳能等各种类型的新能源中，氢能凭借绿色、环保、可再生、易提取、易储用等特点释放出巨大的潜力。为了响应国家碳减排政策，在碳减排、碳达峰目标实现的过程中做出自己的贡献，一些汽车企业积极进行氢能源开发与应用，通过研发、推广氢能源汽车履行环境责任。
（1）现代汽车
2013年，现代汽车推出ix35 FCEV，这是全球第一款实现量产的以氢燃料电池为动力的乘用车；2018年，现代汽车推出第二代氢燃料电池车NEXO，上市2年汽车销量就突破了1万辆，在全球氢燃料电池车销售排行榜上位居第一。此外，现代汽车还积极拓展氢燃料电池技术的应用范围，向瑞士储氢技术公司、欧洲能源解决方案公司出口氢燃料电池系统，为氢能社会的构建做出了突出贡献。
（2）中国一汽
2018—2019年，中国一汽50千瓦级别和100千瓦级别燃料电池发动机先后点火成功，这两款发动机都是中国一汽首创，都可以用于乘用车。2019年7月，中国一汽发布了新能源技术战略——旗羿登峰计划，将燃料电池汽车作为新能源汽车的一条技术路线。为了更好地推广燃料电池汽车，2020年6月，中国一汽与东风公司、广汽、北汽、丰田汽车、亿华通共同成立联合燃料电池系统研发（北京）有限公司，希望能为我国的氢能社会建设做出一定的贡献。
（3）东风汽车
2020年10月，在第四届中国（佛山）国际氢能与燃料电池技术及产品展览会上，东风汽车发布了东风Sharing-VAN氢能版。2021年2月，东风汽车与佛山市政府、佛山仙湖实验室、佛山南海区政府签署四方合作战略，共同致力于氢燃料电池汽车和智能网联汽车的研发与推广，并联合成立了氢燃料电池乘用车示范运营车队，建立了燃料电池乘用车维保体系，对氢能产业规模化、规范化、高质量发展产生了积极的推动作用。
总而言之，在“双碳”背景下，对于汽车企业来说，新能源汽车的研发与利用是其参与全球竞争，在全球竞争中占据优势地位的关键。在新能源汽车研发领域，氢能源汽车的研发历经多年取得了阶段性成果，逐渐成为汽车企业践行环保责任，在新一轮的市场竞争中占据优势地位，攫取经济利益的重要抓手。
艾瑞咨询曾做过一次问卷调查，调查对象是有意向购买新能源汽车的燃油车主，发现被调查者在购买新能源汽车之前主要考虑两个问题，一是电池的使用寿命与续航里程，二是充电问题。电动汽车的充电时间较长，而且国内充电桩的覆盖率较低，再加上无法安装私人充电桩，导致超过60%的车主表示，电动汽车只有可以提高续航能力、缩短充电时间、解决充电难题，他们才会考虑购买。
相较于传统燃油汽车来说，电动车的性能更强，推力更大。相关数据显示，电动汽车从能量到推力的转化效率可以达到90%，比传统燃油车的35%高很多。电动马达即便在低速运转的状态下也能产生强大的推力，因此电动汽车在行驶过程中不需要换挡。以特斯拉为例，Model S最高配置版本从0加速到100公里只需要2.8秒，1.6L紧凑型轿车从0加速到100公里需要11～13秒。
特斯拉锂电池一次充电大约要消耗70度家用电，1度电大约可以行驶10公里。如果按照0.55元/度电来计算，1公里的电费为0.055元。而1公升汽油的价格大约为5.5元，如果按照每百公里耗油7升计算，1公里的油费为0.38元。也就是说，燃油车每公里的费用大约为电动汽车的7倍。随着发电技术不断提升，电价不断下降，电动汽车每公里的花费将持续下降。
另外，从内部构造看，纯电动汽车比燃油汽车的构造简单，零部件数量相对较少，不需要更换火花塞、过滤器、传动液等。而且，纯电动汽车的刹车采用回馈制动，不需要过多地对刹车片进行维护。
对于电动汽车来说，续航里程是制约其发展的一个主要因素。电动汽车想要实现快速发展，必须解决“里程焦虑”问题，而这一问题的解决可以从两个方面着手。
受能量密度的限制，提高电池容量会增加电池的体积，进而增加整个车辆的重量，导致耗电量增加。因此，对于车企和电池厂家来说，如何提高电池的能量密度是一大技术难题。这个问题一旦解决，电动汽车市场或将实现爆发式增长。
对工信部颁布的往届新能源车免车购税目录进行梳理可以发现：2019年，市场上纯电动汽车的续航里程大多为400公里；2020年，市场上纯电动汽车的续航里程提升至500公里。目前，小鹏P7的NEDC续航里程已经突破了700公里，续航里程的增加将成为纯电动汽车发展的必然趋势。
但目前，纯电动汽车续航里程的增加不是通过提高电池的能量密度实现的，而是依靠轻量化技术减少车辆自重，增加电池数量或者优化电机和电控技术实现的。
随着大功率直流充电技术不断成熟，纯电动汽车使用快充可以将充电时间缩短至0.5～1小时。另外，在国家政策的支持下，充电桩的分布范围、分布密度都将持续增加，将有效解决纯电动汽车在行驶过程中的充电难题。
虽然纯电动汽车的续航里程不断取得突破，从200公里到400公里，再到600公里、700公里。但在不同的行驶环境中，纯电动汽车的实际行驶里程并不理想。在城市开阔的道路环境中，纯电动汽车基本可以满足用户的出行需求，但在长途旅行过程中，因为要排队充电，且充电时间较长，驾驶体验不佳。
因此，纯电动汽车基本只能用于市内通勤，部分购买纯电动汽车的家庭或者用户会另外配置一台燃油车，还有一部分用户希望购买一辆既可以节能减排，续航里程长，又无须为充电而焦虑的新能源车。但现阶段，受电池能量密度的限制，纯电动汽车的续航里程问题、充电时间问题还无法解决。
面对这一问题，比亚迪借鉴增程车的优点，开发出一款超级混合动力车，采用骁云-插混专用1.5L高效发动机，将热效率提高到了43%，同时搭载大容量刀片电池，使得车辆在纯电动模式下的续航里程可以达到120公里。在电量充足的状态下，这款汽车就相当于一台纯电动汽车，可以在任何路况下行驶。如果电量不充足，汽车会根据系统工况自动切换到用油模式或者油电协同模式。在超级混动状态下，这款汽车百公里油耗只有3升，续航里程可以达到1200公里。除此之外，长城汽车也开发出DHT混动技术。随着插混技术的不断发展，未来很长一段时间，纯电动汽车可能与插混汽车共存。