浅析我国新能源汽车发展的总体布局和趋势

1浅析我国新能源汽车发展的总体布局和趋势盛德浩李洪（汽车管理学院装备技术系，安徽蚌埠233011）[摘要]本文在分析多种新能源汽车使用特点的基础上，提出了我国新能源汽车未来发展的总体构想和基本思路，最后介绍了我国发展新能源汽车的总体趋势。[关键词]新能源汽车总体构想基本思路总体趋势新能源汽车是指以除传统的石油以外的能源(如天然气、氢能、太阳能以及能转换为电力的水能、风能等)作为驱动力的汽车。一、我国发展新能源汽车的重要意义1.发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要随着我国经济的高速发展，汽车保有量的激增，汽车对能源的需求也将随之上升。而我国用于汽车能源的石油资源是有限的，在几十年后必然会出现枯竭，要大量依赖从国外进口石油。届时世界石油资源也会出现匾乏，各国对石油资源的竞争必将更加激烈，石油在国家安全方面的重要性日益上升。所以节制使用石油资源，发展新能源汽车将会促进我国能源结构的调整，有利于国民经济的可持续发展。2.发展新能源汽车是控制城市污染的需要我国是一个以煤炭为主要能源的国家，直接燃煤已给环境带来了破坏，而在大城市另一个巨大污染源就是燃油汽车的尾气排放。世界各国都己认识到这一点，纷纷制定了相关严格的汽车排放标准，以求减少对环境的污染。因此寻求无污染或低污染的“绿色汽车”成为各国的基本国策，也是人类可持续发展的需要。3.发展新能源汽车能够缩短我国汽车工业与世界先进汽车工业的差距我国加人WTO以后，面对汽车工业发达国家汽车产品的涌人，势必对我国汽车工业造成冲击，所以发展新能源汽车变得尤为急迫。为迎接2008年奥运会，北京提出2004年实施欧洲Ⅱ号排放限值标准，2007年实施欧洲III号排放限值标准。总之，要想在短时间内使全部的汽车达到上述排放目标，必须从现在起就要生产排污达到欧洲III号排放限值标准甚至欧洲Ⅳ号排放限值标准的汽车。因为到2010年欧洲将实行欧洲V号排放限值标准，要想在2010年前后与世界接轨，我国的汽车工业现在必须要有超前意识，并以此为契机，把发展新能源汽车同提高我国汽车技术整体水平和实现汽车产品更新换代联系在一起。同时我们应当看到，发展新能源汽车关系到汽车生产企业、石油化工等行业，所以必须结合我国的实际情况，通盘考虑，制定出科学合理的政策和规划，以便使我国的新能源汽车开发行动能健康有序地进行。随着我国积极的新能源汽车政策的实施，将会有更多的环保汽车问世。二、汽车对新能源的基本要求1.能源要储量丰富我国汽车保有量预计2010年将达到3430万辆，汽车对能源的消耗巨大，作为汽车动力的能源必须储量丰富，才能保证汽车的可持续发展。2.能源的能量密度要高能源的能量密度越高，汽车的燃料箱体积就越小，就会减轻汽车的自重。在同样的条件下，汽车的续驶里程就越长，并且动力性能越好。因此对汽车的能源要求密度越高越好。3．能源的污染要小目前，大规模使用石油产品的汽车，己造成了环境的严重污染，各国政府都在考虑制定更加严格的汽车尾气排放标准。因此新能源汽车必须要明显减少尾气排放的污染，甚至要达到零排放，才能被人们广泛接受。4．经济性要好2世界汽车工业竞争激烈，新能源汽车要广泛进入市场，必须在价格上占有一定的优势，这就要求车用能源售价低廉，并且使用费用低。5．使用性能要好新能源汽车的能源必须使用储存方便，能够长距离运输，并且运输成本低廉，要有较高的运输安全性，不易燃烧、爆炸。三、新能源汽车特点介绍新能源汽车根据所用能源的不同可分为太阳能汽车、电动汽车、氢能汽车、醉类汽车、天然气汽车、液化石油气汽车等。1．太阳能汽车太阳能汽车是利用汽车车身直接把太阳能转化为电能来作为动力源的汽车。除了增加太阳能发电设备外，其余总成与其它类型的电动汽车接近。其特点主要有：（1）在汽车上主要直接是将太阳能转化为电力来驱动汽车，而太阳能资源丰富，取之不尽，用之不竭。（2）能量密度：现有及未来十年的科学技术还不能使太阳能有效转化为电能，太阳能电池储存能量密度小、汽车的动力性差，受天气、季节影响大。（3）无污染。（4）价格目前非常昂贵，在未来10～20年内无法全面推广。2．电动汽车电动汽车是指将来自水能、风能、核能、煤炭等任何一种形式的能源转变为电能，并以电能作为驱动力的汽车。电动汽车目前有两种型式，一种是以蓄电池作为动力源，另一种是以燃料电池作为动力源。燃料电池是将氢气等燃料的化学能(如氢气和氧气起化学反应)直接转变为电能。其特点有：（1）电能的来源方式很多，可以由水能、风能、核能等任何一种形式的能源转变为电能，所以电能来源很丰富。（2）能量密度低。用于汽车的蓄电池有铅酸型、镍锡型、镍铬型、镍锌型、钠镍型等多种形式，这些蓄电池单位体积的能量密度低、重量大，影响了汽车的续驶里程和动力性，这是电动汽车发展的“瓶颈”。例如，美国是世界上搞电动汽车较早的国家，目前已有10000辆以上的电动汽车在实际应用。其续驶里程一般在70～180km之间。对于当今人们对汽车的较高要求来说，还远远不够，燃料电池技术上还需有大的进展。（3）电能用于汽车，排放为零，但是蓄电池在制造中或废电池处理时，却会有一定的污染，这相对于燃油汽车排放污染要小得多，也易控制。（4）经济性：由于目前蓄电池技术还有待于进一步提高，其成本难以降低。因此电动汽车售价远高于燃油汽车，一般高于燃油汽车的80%。（5）使用性能：电能是一个安全的能源，对充电站的要求不高，建充电站投入低，并且电站及电动汽车维护简单；不足之处是车载蓄电池储存能力还不足，充电时间长，从而影响人们快节奏生活的需求。3．氢能汽车氢能汽车是以氢作为发动机燃料的汽车。其主要特点有：（1）氢能主要原料是水、天然气、煤、硫化氢等，通过电解水或从天然气等中提取，因此氢能储量巨大。（2）能量密度：氢在常压下为气体，能量密度为10.226MJ/m3，而汽油为32.72MJ/L，但液态氢的能量密度大。（3）氢燃烧后的产物主要成份为水，有极少量在高温下生成的NOx。没有汽油、柴油车中的下列成分：CO、HC、Pb、SO、CO和微粒，因此氢能作为汽车燃料是无污染的。3（4）经济性：首先氢气的生产成本很高，一般来说是汽油油价的3倍。氢气需利用电能制取(电解)或从天然气中提取，它实际上成为一种能量载体，因此目前氢能作为汽车燃料与汽油和天然气相比经济性较差。（5）使用性能：氢能在贮存方面存在较大的问题，氢在常压下呈气态，体积大，储运不便。但氢气易挥发，火焰温度低、幅射热小，所以氢气的安全性比汽油好。汽车加氢过程较汽车充电容易，时间短，使用方便。另外由于氢气燃烧后，不会象汽油、柴油那样产生硫化物以及积炭，对汽缸等材料表面腐蚀作用和磨损小，不污染润滑油，所以氢气汽车的发动机寿命在所有汽车发动机中是最长的。4．醉类汽车醇类汽车是以醇类作为发动机燃料的汽车，其基本原理与传统燃油汽车相同。其特点有：（1）醇类指甲醇(CH,OH)和乙醇(CH,OH)，甲醇主要来源为天然气、煤、石脑油、木材、重质燃料、垃圾等；乙醇主要来源为含糖作物(如甘蔗、甜菜)、含淀粉作物(如土豆、玉米)以及纤维(如草木、秸杆)等。醇类来源广泛，并且这些物质地球储量非常丰富，但要经过一定的转化。（2）能量密度：相对汽油的密度低。（3）对环境污染程度：醇类燃烧后，CO、NOx明显较汽油有所减少，但是HC、甲醛、明显上升。因此相对于汽油、柴油污染减少，但相对于氢气汽车、天然气汽车，污染还较严重。（4）经济性：甲醇虽然很容易由天然气制取，但天然气本身就是一种可直接使用的燃料，所以不值得由天然气制取。通过其它方式制取醇类则存在着高成本问题。（5）使用性能：醇类和汽油一样，储运方便，容积系数大约是汽油的一倍。醇类自燃点、闪点比汽油高，因此安全性相对较高。因为醇燃烧以后的产物中主要成份为H2O，没有硫化物产生，所以醇类汽车对发动机腐蚀和磨损相对较小，不污染润滑油。相比燃油汽车主机寿命大大延长。5．天然气汽车(NaturalGasVehicle)天然气汽车就是以天然气作为发动机燃料的汽车。一般以压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)作为燃料。其特点有：（1）资源：我国天然气资源储量约38万亿立方米，根据前面分析知，我国天然气储采比约为74，即可开采74年，目前全国已投入开发的气田有108个，天然气产量为220亿立方米，可见我国天然气资源相对石油资源而言还是比较丰富的。（2）能量密度：在常压常温下，天然气为气态，能量密度较小。在200atm下，压缩天然气(CNG)能量密度明显增加，密度系数达到0.224，容积系数达到4.47，在目前技术条件下可以满足车用压缩天然气密度的要求。液化天然气(LNG)在-161.5℃时变为液态，能量密度系数达0.636，容积系数达到1.57。（3）对环境的污染程度：有关实验表明，燃用天然气与燃用汽油相比较，HC减少了72%，CO减少了97%，NOx减少了50%，CO2减少了24%，SO2减少了90%。由于天然气辛烷值高，不易爆震，发动机噪音降低40%，而且没有苯和铅等致癌有毒物质的排放，因此污染程度大幅度降低，堪称清洁汽车。（4）经济性：压缩天然气无论从运输途径，还是直接开采成本方面都较汽油、柴油便宜，同时也比氢、醇类、电能要易于获取，成本较低廉，为大面积使用提供了良好的基础。液化天然气虽然能量密度较大，但技术要求高，无论是液化设备还是车用储罐，造价昂贵。（5）使用性能：车用天然气必须经在200atm(20MPa)下压缩，装入高压储气瓶中，与汽车、柴油相比，使用不便。但天然气不聚积，易于挥发，闪点低，自燃点高，因此天然气安全性比汽油更高。另外，高压储气瓶经过严格测试(如坠楼、枪击、火烧等)，目前完4全能达到安全要求。由于其能量密度较低，以及改装天然气汽车技术原因，动力性略低于汽油汽车，有关实验表明两用燃料汽车使用天然气时动力性达到汽油车的80%。另外天然气燃烧后产生的废气中，SO2大幅度减少，因此对气缸壁及机油的腐蚀也相应减少，可延长发动机寿命，减少故障率。6．液化石油气汽车液化石油气汽车的主要特点有：（1）资源：我国液化石油气的资源主要来源于油井气、炼油厂石油加工的副产品、煤制取液体燃料的副产品，我国有64个大中型炼油厂生产液化石油气。2005年全国液化石油气的总产量约为760万吨，同时年进口431万吨。可见我国液化石油气资源是有限的，但可作为汽车燃料的一种补充。（2）能量密度：液化石油气在较低的压力下，即可液化，其能量密度系数相当于汽油能量密度系数的0.748，容积系数为1.34，如考虑到蒸气因素，实际的容积系数达1.675，这些都比压缩天然气高许多。（3）对环境污染程度：同天然气一样，液化石油气汽车排放的污染物浓度大幅度降低，对环境污染较小。（4）经济性：目前液化石油气一般比汽油价格便宜30～50%，虽然一辆液化石油气汽车的改装费在5000元至10000元之间，但受政府的有关优惠政策保护，通过一年左右的运行，可收回改装费用。因此，可以说液化石油气汽车的经济性较汽油、柴油车好。（5）使用性能：液化石油气因其在常温低压下可液化，与天然气相比，储气罐可采用普通钢板材料经焊接制成，可以做得直径较大，长度较小而容量却较大，储存、运输更方便。在安全性方面，液化石油气相对汽油来说自燃点高(400～450℃)，质量轻、着火下限高。如同天然气一样，由于燃烧的废气中硫含量的大幅度减少，以及不含汽油、柴油中存在的胶质，所以燃烧后对缸壁、活塞等的腐蚀减少了，且不易产生积炭，大大延长了发动机的寿命。四、可行性分析通过以上对比分析可得出以下结论：我国新能源汽车发展己有了一定的基础。氢气汽车和太阳能汽车，因技术难以突破原因，在今后10～20年将不会有大的进展，不能普及应用，但从长远的发展来看，有可能成为未来汽车的重要品种。醇类汽车因燃料制取成本高，要大规模开发、广泛应用，还为时过早，只能作为一种补充，可以在醇类丰富的地区予以使用。天然气汽车(CNG、LPG)虽然动力性较汽油机来说有所降低，但是具有燃料资源丰富，经济性好，环境污染较低，发动机使用寿命长，维修费用低的特点，可以弥补动力性的相对不足。由于石油资源