新能源汽车的现状和技术难点

新能源汽车的现状和技术难点

1新能源汽车的现状

1.1新能源汽车的发展

新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括燃气汽车（液化天然气、压缩天然气）、燃料电池电动汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、混合动力汽车（油气混合、油电混合）太阳能汽车和其他新能源（如高效储能器）汽车等，其废气排放量比较低。[1-2]

截至2010年年底，全球天然气汽车保有量已超过1267万辆，同时天然气加气站也超过18200座。中国天然气汽车发展迅速，其中LNG（液化天然气）汽车在以年均20%以上的销售速度增长，CNG（压缩天然气）汽车销量年均增长速度在30%以上。

上个世纪末以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车，新能源汽车获得了长足发展。汽油和柴油是传统内燃机汽车的能源，利用除此以外的能源提供汽动力的汽车均可称为新能源汽车。目前正在开发的新能源包括天然气、液化石油气、醇类、二甲醚、氢、合成燃料、生物气、空气以及电荷燃料电池等。在各种汽车代用燃料中，LPG和CNG最方便投入使用，而且目前已经具有好的配套基础设施。在排放和经济性能要求较高而动力性能要求一般的公共交通领域具有很好的应用前景，美国近年来新型公交客车中天然气汽车就占据了较大比例。在中国这样的农业大国特别是一些农业大省，乙醇资源丰富，乙醇汽车有良好的应用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性，也将具有很好的应用前景，特别是作为代用柴油应用于混合动力汽车。混合动力汽车毫无疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。

蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车，且成本高。氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。当然随着太阳能电池

技术的发展和突破，也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。压缩空气动力汽车虽然实现了零污染，但其整车性能与传统汽车相差太远，只能在较小的范围内应用于特定场合。

总之对代用燃料的综合评价应考虑以下因素：燃料成本；车辆成本；对进口石油的依赖程度；有效能源利用率；温室效应；排放污染；生产、储运、分销、加注设施；装载行驶里程和加注时间；安全性。基于这些因素，目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。可以预计LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽车会进一步发展，迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持很高的市场份额。

在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用，二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。混合动力系统会得到快速发展和应用，混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。因此应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车技术发展的新高地。燃料电池是最有前途的车用能量，也是未来汽车的主要能量源，国内石油工业应该与汽车工业联手开发先进的燃料电池技术，抢占未来先进汽车技术的前沿阵地。

图2-1 新能源汽车发展

1.2各国政府大力扶持新能源汽车产业

大力发展节能与新能源汽车是国际社会应对能源短缺、环境污染和气候变暖问题在交通领域采取的共同措施。世界各国依据各自资源条件和产业技术状况，主要采取制定实施国家交通能源发展战略、组织开展国家重大科技开发计划、实行鼓励性政策等措施，推动新能源汽车的发展。总体来看，尽管在现阶段各国汽车节能技术发展的方向不尽相同、各具特色，但在近中期发展有资源优势和环境友好的替代燃料以调节交通能源结构，减少石油依赖，开发应用节能效果显著的混合动力汽车，降低能源消耗；长期发展纯电动汽车和燃料电池汽车，实现交通能源转型的总体趋势基本相同。

近年来，各国政府不断加大对节能与新能源汽车研发的投入，积极开展示范项目，对节能与新能源汽车的市场导入给予政策扶持，大大加快了节能与新能源汽车技术发展和商业化的进程。

美国：多种技术路线共同发展

由于国内各种力量的博弈，美国近三任总统对未来节能与新能源汽车的重点发展方向摇摆不定。克林顿政府制定了PNGV计划，提出重点发展混合动力电动汽车。而布什政府上台后，又提出了FreedomCAR计划，要重点

发展燃料电池电动汽车。最近的奥巴马的一系列讲话，又让汽车业界感受到美国政府将可插入式混合动力电动汽车作为发展重点。

从总的发展趋势看，美国政府深刻认识到必须减少对进口石油的依赖，而且出台了多项汽车交通领域的能源法案及国家计划。在发展车用能源的战略选择上，美国已从以往重点进行燃料电池技术研发的单一化发展格局向氢燃料电池、混合动力、先进柴油、生物乙醇、生物柴油等多种技术路线共同发展的多元化格局转变。

欧洲：摆脱化石燃料的能源政策

欧盟从2000年起开始推进力图摆脱化石燃料的能源政策，在出台的一系列能源政策中，尤为重视可再生能源及生物燃料的应用。欧盟的车用能源发展战略主要体现在两个方面：第一，坚定不移地实施柴油化战略，同时加强柴油混合动力技术研究，以获得更加理想的节能效果；第二，积极推进车用能源多元化，重视发展氢、天然气和生物燃料。

欧盟委员会于2005年12月公布了“生物能源与生物燃料行动计划”，提议鼓励在交通、发电、取暖等20多个领域使用生物能源。该计划指出运输部门的目标是到2010年，将汽车燃油中生物燃油的使用率提高到5.75%，但2005年的份额仅为0.8%，远没有达到规定目标。根据上述行动计划，欧盟委员会在2006年1月通过一项“生物燃料战略”，该战略旨在促进生物燃料在欧盟和发展中国家的发展，推动第二代生物燃料的技术开发，改善生物燃料的成本竞争力。

2006年6月，欧盟委员会进一步发表了题为“生物燃料2030年展望”的报告，从长远观点提出导入生物燃料的意义与目标，提出了在欧盟内发展生物燃料的整体时间表，并给出了相应的措施和政策建议。报告中还提出了欧盟计划在2030年实现交通运输燃料的四分之一来自生物燃料的目标。

欧盟委员会于2007年1月公布了“新欧洲能源政策”，目标是到2020年，将欧盟27国的温室效应气体排放量削减到至少低于1990年的20%，将能源消耗中可再生能源(生物资源、风力、水力、太阳能)所占比例提高到20%，为此提出了到2020年生物燃料份额设定最低要达到10%的具有法律约束力的目标。