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  • 目前国际主流的新能源技术以及中国的发展特点

  • 发布时间:2018-07-12 17:58
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  •   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。

      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。

      2006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2010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(见图9),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。

      2009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。

      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2007年增速放缓,如图10所示。

      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。2005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。2006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。

      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。

      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(2006~2020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,国务院总理在2008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,国务院总理又在2009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。

      2009年3月20日,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。2009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2010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。2007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。2006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2010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。

      (以上内容节选自《2009中国汽车蓝皮书》。此次出版发行的《2009中国汽车蓝皮书》是关于中国汽车产业发展的研究性年度报告,是汇集了多位专家、学者,在汽车产业资深顾问的协助下,共同撰写而成的全面论述我国汽车产业发展形势的权威性著作。此部著作,是继2008年推出的“中国首部汽车产业发展蓝皮书”——《中国汽车产业发展报告2008》之后,国务院发展研究中心、中国汽车工程学会、集团(中国)三方再度合作的结晶。凭借在业界首屈一指的研究深度及资料广度,此份报告将为广大读者全方位地了解我国汽车产业发展提供详实的资料,对汽车行业管理部门、企业决策部门、企业战略研究机构和中外投资者具有持续的参考价值和研究价值。)

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