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新能源汽车的特点及发展

时间:2022-03-23 06:52:52 新能源 我要投稿
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新能源汽车的特点及发展

1、国际上主要的新能源汽车技术类别

新能源汽车的特点及发展

为了有效达到节油和环保的目的,汽车的技术发展正朝车辆节能化、能源多元化、动力电气化、排放洁净化等方向积极推进,包括发展节能汽车、代用燃料汽车与电动汽车。其中电动汽车又包括燃料电池汽车(fcv)、混合动力汽车(hev)和纯电动车(ev)三大类,它们是目前国际上最主流的新能源汽车技术。

尽管有越来越多的人认为,混合动力汽车只是一个过渡方案,经过长时间的发展,目前已经进入快速增长期,具有较好的产业化前景,其中插电式混合动力汽车(phev)由于可以利用电网电能,目前受到广泛关注。随着动力电池技术的发展,纯电动汽车也逐渐走上产业化的道路,尤其是小型纯电动汽车,目前已有多家汽车厂商推出量产车型,但其发展瓶颈在于动力电池的性能与充电基础设施的建设。燃料电池汽车具有最高的能源效率和最低的排放,是新能源汽车技术发展的最终方向,目前开始了一定范围的示范应用,也有着一些推进产业化的计划,但存在一些问题,例如燃料电池的寿命低,成本高,可靠性与可使用性尚差,供氢的基础设施不完备等,实现大规模产业化与应用还需要较长时间。

2、我国新能源汽车产业化发展技术路线

对于中国汽车行业,发展新能源汽车的意义更为重大。新能源汽车代表未来汽车发展方向,已成为市场新的经济增长点和战略调整的制高点。不仅有利于促进节能减排,保障能源安全,推动城市生态文明建设,也有利于促进汽车产业结构调整,促进我国汽车产业跨越式发展。同时,对于扩大国内需求,促进我国汽车产业加快结构调整、增强经济长远竞争力和发展后劲具有十分重要的意义。

我国早在“八五”期间就启动了电动汽车的研究和开发工作,在“九五”期间又进而启动了“空气净化工程”,到了“十五”,科技部提出了我国发展新能源汽车的实施方案,电动汽车重大专项被国家科教工作领导小组批准为国家“十五”期间重点组织实施的12个重大科技专项之一。国家“863”计划电动汽车重大专项,从国家汽车产业发展战略的高度出发,选择新一代电动汽车技术作为国内汽车科技创新的主攻方向,组织企业、高等院校和科研机构,以官产学研四位一体的方式,联合进行攻关。

2017年,在国家节能减排的宏观政策指导下,科技部在“十一五”启动了“863”计划新能源汽车重大项目。在“十一五”新能源汽车重大项目研发布局中,要在掌握整车动力系统技术平台后向整车产品开发转型;同时,驱动电机、动力蓄电池等关键零部件也在向解决配套材料配件体系,建立产业化技术配套体系转变;另外,继续保持并加大了“十五”对电动汽车相关检测试验、技术标准、政策法规、示范运营、知识产权等产业技术创新环境类课题的支持。该项目将在“十五”电动汽车重大科技专项和“十五”清洁汽车行动研发成果的基础上,通过继承发展,自主创新,优化管理,重点跨越,以市场为导向,重点突破关键瓶颈技术,推动节能与新能源汽车整车和关键零部件的研发和产业化。通过该项目的实施,到2017年,燃料电池汽车将实现综合技术的跨越,燃料电池汽车将有一定规模的示范运行;混合动力汽车将在掌握产品开发技术的基础上实现产业规模的突破;纯电动汽车技术满足产业化需求,并将实现商业应用的市场开拓;代用燃料汽车将实现技术的综合提升,进一步完善基础设施,并实现大规模推广应用。

在新能源汽车重大项目的不断推动下,在汽车行业及相关产学研单位共同努力下,我国建立起了电动汽车“三纵三横”(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动车三种整车技术为“三纵”,多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术为“三横”)的研发布局,采取了整车企业牵头、关键零部件配合、第三方监理、产学研结合、政策法规技术标准同步研究、基础设施协调发展的创新研发体制。全国共有200多家大型汽车企业和相关零部件企业、高等院校和科研院所,以及3000多名中高级科技人员直接参加了电动汽车专项研发。

在国家“863”连续两个五年计划的引导支持下,我国新能源汽车技术研发取得重大进展,基本掌握了新能源汽车的核心技术,建立了具有自主知识产权的新能源汽车技术平台、构成了比较完整的关键零部件体系,各大汽车企业相继开发出了具有自主知识产权的新能源汽车产品。实现了小批量的整车生产能力和局部区域的商业化示范运行。

2017年国家正式公布了《汽车产业调整和振兴规划》,其规划新能源汽车发展的短期目标为电动汽车产销形成规模,目标包括:建立电动汽车基础设施配套体系;到2011年,形成50万辆纯电动车、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能。

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3、中国发展新能源汽车产业的优势

(1)中国在电动汽车发展方面拥有较好的社会基础

我国电动自行车、电动摩托车等轻型电动车保有量已超过5000万辆,在世界上遥遥领先,为新能源电动汽车产业化奠定了良好基础。电动自行车作为一种新型交通工具,近年来在中国市场得到广泛普及,它凭借快捷、轻便、节能、环保、价廉能够满足普通百姓生活需求等优势,市场容量迅速扩大,产出规模急剧扩张,近年来维持年增量超过80%以上,至2017年增速放缓。

2000年,中国轻型电动车产销量15万辆,2001年60万辆,但到2003年,奇迹般达到400万辆。2017年,全国数百家企业的各种电动自行车的总产量超过900万辆。2017年,全国电动自行车的总产量超过1950万辆。目前,中国轻型电动车产销量已经占到全球的90%以上,中国已经成为全球最大的轻型电动车生产国、消费国和出口国。

电动自行车的迅猛发展带动了国内动力电池、电机的产业发展,形成了一定的技术积累,缩小了与世界先进水平的差距,为电动汽车的发展奠定了良好的产业基础,同时使得电动车的理念深入人心,为电动汽车奠定了良好的市场基础。

可以作为车用的动力电池包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、镍镉电池、锌空电池、锌镍电池等,其中前三种的研究和应用最广泛。目前我国已有多家企业拥有相关核心技术,形成了相关产品系列。

目前国内研究、生产铅酸电池的企业主要有:保定风帆电池有限公司,长沙丰日电池有限公司,北京远望创新科技有限公司,山东圣阳电源实业有限公司,江苏双登集团公司等。

研究、生产镍氢电池企业主要有:北京有色金属研究总院,比亚迪有限公司,雷天能源集团,北京理工大学,春兰集团,湖南神舟科技股份有限公司,天津和平海湾电源集团公司等。

开展研发和生产锂离子电池的单位约有20余家,其中能生产大容量电池的主要有:比亚迪股份有限公司,北京东方聚合有限公司,苏州星恒电源有限公司,清华大学核研院,中科院有色研究院,中科院物理所,中信国安盟固利新能源科技有限公司,青鸟华光锂离子电池有限公司,雷天能源集团,山西海霸通讯技术有限公司,威能科技(苏州)有限公司,恒正科技(苏州)有限公司,天津力神电池股份有限公司,北大先行科技产业有限公司等。

广泛用于电动汽车的电机主要有直流电机、交流感应电机、永磁无刷直流电机等。其中永磁无刷直流电动机在电动汽车中有着很好的应用前景。目前国内生产可供应电动汽车的电机的企业主要有:博山电机厂(山东山博电机集团有限公司),重庆电机厂(重庆赛力盟电机有限责任公司),湘潭电机厂,永济电机厂,四川东风电机厂,永康市博宇汽车电机厂,江苏省双星微型电机厂等。国内生产电动车永磁无刷轮毂电机的主要有北京科学院三环公司、浙江卧龙公司、上海21所、无锡银洋公司,江西宏创科技有限公司等。

(2)中国的能源状况、自然资源对发展新能源汽车产业比较有利

进入新世纪以来,新能源电动汽车技术突飞猛进。油电混合动力技术进入产业化,锂动力电池技术取得重大突破,车用燃料电池技术不断进步。这一系列技术非常适合在我国能源资源状况下推广应用。

从能源状况来看,相对于高达50%的石油对外依存度,我国电力供应充足,电力装机容量接近8亿千瓦,一天的低谷电量约10亿千瓦时,可供4000万~5000万辆电动汽车充电,这一数字还将不断增加。同时我国电力来源广泛,可以充分利用多种可再生能源及清洁能源,其中风电、核电等清洁能源所占的比例也将越来越大、电力能源具有转化效率高、排放较集中、方便运输、终端分布广泛等优势,足以支持我国汽车社会的快速发展。这些条件为我国新能源电动车的发展提供了充足的能源保障。

从自然资源来看,在新能源汽车的生产方面,我国也有着天然优势。电动汽车的关键零部件——电池和电机所需的原材料在我国来源极为广泛,锰、铁、钒、磷、稀土永磁材料等在我国都是富产资源,这些为电动汽车产业的快速发展提供了资源保证。

在代用燃料汽车的发展方面,由于中国地域广阔,各种代用燃料的原料都相对充足,例如我国西北地区煤炭资源丰富,四川等地天然气资源丰富,我国中部生物质资源丰富,这些自然条件为因地制宜地多元化发展代用燃料汽车提供了能源保障。

总之,我国拥有的丰富的自然资源,可以为新能源汽车的发展提供有力保障,为我国车用能源转型和汽车产业振兴提供坚实基础。

(3)中国政府对发展新能源汽车高度重视

我国政府高度重视交通领域的节能减排和交通能源的可持续发展,通过《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2017~2020年)》、《汽车产业发展政策》、《节能减排综合性工作方案》、《新能源汽车生产准入管理规则》等政策以及国家重大科技经济计划项目引导,初步构筑了我国新能源汽车多元化发展战略。为确保国家节能减排战略的顺利实施,国务院在2017年政府工作报告中提出了“着力突破新能源汽车技术”的重要部署。经过一年的努力,这项任务得到了很好的执行,国务院又在2017年政府工作报告中对新能源汽车的技术进步给予了肯定,并提出了更高的期望。这些政府信号为中国汽车工业朝向资源节约型的长期可持续发展提供了有力的保障,同时也为我国汽车行业在全球汽车产业受阻的情况下加速发展,形成后发优势提供了重要支撑。

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2017年3月,中国正式了公布《汽车产业调整和振兴规划》,其中目标之一,就是电动汽车产销形成规模。规划目标包括:建立电动汽车基础设施配套体系;到2011年,形成50万辆纯电动车、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能。主要任务包括:推动纯电动车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化。政策措施有:启动国家节能和新能源汽车示范工程,由中央财政安排资金给予补贴,支持大中城市示范推广混合动力汽车、纯电动车、燃料电池汽车等节能和新能源汽车;县级以上城市人民政府要制订规划,优先在城市公交、出租、公务、环卫、邮政、机场等领域推广使用新能源汽车;建立电动汽车快速充电网络,加快停车场等公共场所公用充电设施建设。

地方政府也积极响应配合国家整体战略规划。2017年北京市出台了一系列刺激经济发展的政策。其中,增加5亿元用来启动“绿标”公交车队计划,未来预计购买1000辆新能源车。同时,上海市也明确表示,上海市政府宣布今后两年将投入60亿元资金用于油电混合动力汽车和纯电动汽车的开发和制造,并将于2017年实现混合动力汽车的量产规模。在此基础上,上海还将在新能源汽车整车和相关零部件产业各投入20亿元,加快推动中国新能源汽车产业发展壮大。机会也意味着挑战,中国汽车企业应抓住这次契机,坚定不移地加快新能源汽车的发展步伐。

在代用燃料汽车方面,已基本确定了因地制宜发展的方针政策。2017年8月国家发改委发布的《天然气利用政策》中,将天然气汽车(尤其是双燃料汽车)列为天然气利用的优先领域。目前国内燃气汽车产业已发展到产业成熟期。

我国醇醚燃料的工业化发展正稳步进行。2017年开始,国家发布了《加强生物燃料乙醇项目建设管理,促进产业健康发展的通知》、《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》等产业政策,明确提出“因地制宜,非粮为主”的发展原则,大力发展非粮乙醇,并在《可再生能源中长期发展规划》中制定了五年计划,到2017年,生产燃料乙醇522万吨,届时乙醇汽油使用量将占全国汽油用量的75%,增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万吨,生物柴油年利用量达到20万吨;到2020年,生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨,生物柴油年利用量达到200万吨。在政策支持下,湖北、河北、江苏、江西、重庆5省(市)启动了非粮生产乙醇专项规划,我国非粮生产生物燃料乙醇的发展正在提速。

各类新能源汽车特点及发展2017-04-22 21:43 | #2楼

混合动力汽车是指多于一种的能量转换器提供驱动力的混合型电动汽车。目前混合动力汽车多采用燃烧传统石化燃料的内燃机与电力混合。

混合动力汽车最突出的优势就是其燃油经济性。可以按平均需用的功率确定内燃机的最大功率,使内燃机处于低油耗、污染少的最优工况下工作。这就比传统燃料汽车节约燃油30%~50%,同时也可以显著降低排放。同时电池可以方便地回收制动等工况时的能量。但是混合动气汽车也存在着价格高、长距离高速行驶基本不能省油的问题。

目前,我国混合动力汽车技术发展较快,部分车型已处于技术成熟期,如已经上市的上汽荣威750。而在世界范围内,自1997年丰田首先在日本推Prius混合动力汽车以来,各大汽车企业纷纷推出自己的混动产品,如本田Insight,通用Saturn VUE、福特Escape等。随着技术的成熟和生产规模的扩大,成本大幅下降。

纯电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

纯电动汽车完全采用可充电电池驱动,其基本结构并不复杂。电动发电机和车载电池是其中的关键部件,其中又以电池最为关键。其难点在于电力储存技术。纯电动汽车并不是一种新汽车种类,电动汽车诞生有100多年了。不过在那时电动汽车的电池寿命短,行驶里程也不高。而后电动汽车被日渐成熟的内燃机汽车代替。不过到了20世纪70年代,由于石油危机的刺激,世界各国都开始寻找代替石油的其他能源。电动汽车才有回到了人们的视线。而最近几年除了早已存在的能源问题外,环境问题也成为社会关注的重大问题。聚焦在电动汽车上的目光再次增加。目前蓄电池的单位重量储能太少,充电后行驶里程不理想。而高效能的电池使用寿命较短,由于没形成经济规模导致纯电动汽车使用成本太高,难以商业化运行。

尽管如此,纯电动汽车还是在在欧美、日本得到了小规模的推广,主要应用在市政用车、公交车公务车等。我国电动汽车的先行者比亚迪公司推出了e6,同时也对欧洲出口了城市公交。

燃料电池电动汽车是利用燃料电池,将燃料中的化学能直接转换成电能来进行动力驱动的新型汽车。

与混合动力汽车相比,燃料电池汽车完全不需要燃料的燃烧过程,而是通过电池直接将化学能转化为电能,依靠电机驱动。与纯电动汽车相比,燃料电池汽车动力源主要是燃料电池,而不是蓄电池。燃料电池能量转换的效率比内燃机高2~3倍,燃料电池化学反应过程不会产生有害产物,噪声低。因此从能源利用和环境保护方面来看,燃料电池汽车是一种理想车辆,代表着清洁汽车未来的发展方向。

近几年来,虽然国际上在燃料电池技术已经取得了重大进展,但燃料电池汽车开发中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池的一体化、整车集成、产业化、商业化等。值得一提的是我国在燃料电池电动车领域的研究水平与发达国家相差无几。

氢发动机汽车是在现有的发动机基础上加以改造,从氢气和空气的混合燃烧产生能量从而获得动力的汽车。

氢发动机汽车除了具备无污染、低排放等优点外,还具有一些特殊的优势,如对氢的要求较低、燃烧性能高、内燃机技术成熟等。但是氢发动机汽车现在面临氢的制取和液态氢的储存这两大难题,能否有效地解决这两大难题将决定氢发动机汽车的发展前景。

天然气汽车是以天然气作为燃料的汽车。按照天然气的化学成分和形态,分为压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和液化石油气汽车(LPG)三种。天然气汽车由于采用天然气为燃料,所以其拥有低污染、低成本、安全性高等特点,但动力性能较低,不易携带,而且一旦大规模投入使用,必须建设相应的加气站和输送管道,设计城市建设规划、经费投入和环境安全等诸多因素,成本很高。

我国天然气资源丰富,天然气汽车技术发展较快。例如长沙市部分出租车使用的就是天然气为动力。

除了以上介绍的新能源汽车以外,还有一种以有机物质,如醇、醚为燃料的新能源汽车。乙醇汽车用的燃料是乙醇汽油,乙醇汽车技术已经相对成熟,对传统内燃机进行改动即可适应不同的乙醇汽油燃料。乙醇汽车在美国、巴西等乙醇资源丰富的国家发展较快,而在我国还处于起步期。

二甲醚汽车使用二甲醚作为压燃式发动机的燃料,有两种使用方式:一是将二甲醚作为点火促进物质;二是将液态二甲醚进行直接燃烧。

我国二甲醚汽车技术开已经取得重要进展。如上海汽车集团已经成功开发处二甲醚城市公交客车,并开始了试运行。

得益于现在已经非常成熟的内燃机技术,混合动力汽车的在使用的简便性,续航性,可靠性上优于其他新能源汽车,但是其仍以汽油、柴油作为能量来源,因此不能代表未来汽车的类型。而由于电力可以从多种一次性能源获得,不必担心能源的日渐枯竭,因此纯电动汽车具有广阔的应用前景。同时纯电动汽车无污染,噪声低,效能高。正是这些优点式电动汽车的研究和应用成为汽车工业的热点,并且国家也将电动汽车作为我过汽车工业战略转型的主要取向。燃料电池汽车以其高能效绿色清洁还有续航能力的优势得到各国的重视和持续投入,因此燃料电池汽车也将是未来汽车的重要形式。对于其他类型的新能源汽车,由于燃料获得的局限性,不可能在全世界大规模应用。而且这类代用燃料存在在动力性不足、腐蚀发动机、储运困难等明显缺点。这类新能源汽车或将作为未来地区性的汽车补充类型。

对比以上列举的各类型的新能源汽车不难发现,纯电动汽车将作为未来汽车的主流,燃料电池汽车作为未来汽车多样化的重要组成,而混合动力汽车是在石化资源枯竭之前的过渡车型,其他类型的汽车则作为因地制宜的补充。纯电动汽车作为最有发展前景的类型,得到了国家的支持,并已经在城市公交、重大比赛活动中得到推广。我们期待清洁交通时代的早日到来。

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