张书林——我国节能与新能源汽车技术发展解析

我国节能与新能源汽车技术发展解析,张书林2009年4月,主要内容,一、我国节能减排面临的形势二、我国汽车节能与新能源发展思路三、汽车节能与新能源技术及产品选择原则四、近期节能与新能源汽车技术发展方向五、政策走向及对策建议,一、我国节能减排面临的形势,我国汽车需求快速增长,我国汽车产量连年快速增长，在金融危机的不利影响下，2008年我国汽车产销量均超过930万辆，是世界上增长最快的汽车市场之一。,汽车保有量增长迅速,仅7年间，我国汽车保有量就增长了2.6倍，年均增长率达到14.6%。但就在这乐观的数据下，另一项严峻的课题也摆在了我们面前我国的车用燃油消耗量以年均12%的速度在快速增加！这不仅意味着我国的汽车产业迎来了一个前所未有的发展高峰，同时，更为我们自身带来了一个更加严峻的研究课题：如何有效地节能减排。,我国石油对外依存度增大,2007年，我国成为仅次于美国的石油消费国。石油消费量达3.46亿吨。2007年，我国石油对外依赖度达到46.2%，石油供应安全面临严峻挑战，国内原油产量为1.87亿吨，石油净进口量1.59亿吨。,车用能源消耗量大,我国汽、柴油消费量及车用消费量（单位：万吨）,我国的汽油消费主要用于交通运输业，柴油消费主要用于交通运输业、农业和建筑业等。2007年我国车用汽油消费5438万吨（包括汽车消耗量和摩托车消耗量），占汽油总消费的97%。2007年车用柴油消耗量达到5050万吨，占柴油总消耗量的40.7%。低速汽车柴油消耗量为1318万吨，占柴油总消耗量的10.6%。,我国目前的产品和产品结构不利于节能,我国汽车产品的平均油耗高于汽车工业发达国家的平均水平轿车产品结构小排量份额偏小，中大排量份额偏大，不利于节能。商用车整备质量偏高，油耗高于国外水平。我国还有相当数量的高油耗的三轮汽车和低速货车。,相关标准和财税政策有待完善,汽车燃油经济性标准处于实施初期，且覆盖范围较小。目前，实施燃油经济性标准只局限于新生产的乘用车及轻型商用车，中重型商用车还没有覆盖。与汽车相关的税费设置和结构没有充分体现出对“节能减排”的合理引导作用。新能源汽车发挥的石油替代作用较小。2007年我国新能源汽车替代的石油燃料仅占车用燃料总消耗量的5%左右。,缺少针对节能与新能源汽车的具体的、目标明确的纲领性政策,二、我国汽车节能与新能源发展思路,总体思路,调整产品结构,降低单车油耗,提高运输效率,发展替代燃料及车辆技术,汽车节能的主要途径,替代能源的主要途径,三、汽车节能与新能源技术及产品选择原则,汽车节能技术及产品选择原则,在确定节能技术发展路径时，要综合考虑我国汽车工业的发展现状，借鉴国际上汽车工业发达国家的先进经验，选择适合我国国情的节能技术和产品，归纳起来主要考虑以下几条原则：商用车与乘用车并重，注重车辆综合节能；节能效果显著，节能贡献率大；国内有比较成熟的技术储备，国际上有可靠的技术来源；符合市场需求，经济可行；有利于环保和安全；标准及法规比较完善或具备近期推行的条件。,新能源汽车技术及产品的选择原则,在选择适合中国近期重点推广的新能源汽车技术及产品时，应根据我国的国情和汽车工业的基础，重点考虑以下原则：符合国家能源、环保的总体发展战略，替代燃油效果明显；资源有保障、能够立足自给；技术可行、具备产业化基础，市场前景广阔；在国家政策支持下，经济可行；基础设施完善或具备完善条件；标准、法规、管理制度比较完善。,四、近期节能与新能源汽车技术发展方向,主要的节能与新能源汽车技术,小排量乘用车,我国乘用车产品结构不尽合理，受多种因素影响，小排量乘用车市场份额呈下降趋势（2008年，1.3L以下小排量乘用车市场份额约为29%，比汽车工业发达国家要低）,柴油乘用车,与点燃式的汽油车相比，同样整备质量的柴油车平均节油30%。二氧化碳的排放量也可减少20%。目前我国柴油乘用车的市场份额不足1%。,左图： 汽油动力轿车与柴油动力轿车燃油经济性比较,高效内燃机及变速器技术,高效内燃机及变速器技术,变速器系统是汽车的重要组成部分，也是关系节能效果最核心的功能部件之一。变速器的多档化（6档及以上的变速器、CVT）和机械变速器的自动化（AMT和DCT）是当前提高变速器效能的重要手段。多档化能够有效地提高发动机在高效区域工作比率，尤其是可以降低车辆在高速时发动机的转速，提高了整车的燃油经济性。多档化的终极连续可变速比的变速器（CVT）也得到了一定的应用。在MT仍占据主导地位的欧洲，6MT的市场份额也在不断上升。AMT、DCT技术的出现，彻底改变了自动变速器效率不高的缺点。AMT、DCT不仅承接了MT机械传动的高效率，又在操作上实现了自动化，因此AMT、DCT成为高效变速器技术的代表方向之一。,以传统内燃机为主的混合动力技术,在三类电动汽车（纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车）中，混合动力汽车是现阶段最具产业化前景、最现实的技术方案。混合动力汽车降低了对电池容量的要求，减少了单车的电池使用规模，缓解了电动汽车对电池的依赖；能够充分利用发动机高效、低排放工作区，从而获得良好的节能减排效果。此外，与纯电动车相比，混合动力汽车在原型车的基础上，增加成本较少。 考虑到我国国情以及在“十五”、“十一五”期间国内混合动力汽车技术研发和整车产品开发的状况，近期混合动力汽车的产业化和市场推广，应重点考虑混合动力轿车中的BSG 、ISG技术以及混合动力公交客车中的串联和并联混合技术。,整车设计与优化,发动机的能量除了自身消耗之外，主要消耗在汽车的空气阻力，轮胎的滚动阻力，汽车的转向系统，空调和汽车其他电器设备。在设计与制造技术上如改善动力学性能、降低行驶阻力、发动机优化匹配和加强用电设备的技术提升以降低能耗具有非常重要的意义。 轻量化是汽车节能的另一重要手段，车重每减少10%，就会节省燃油68%。,纯电动汽车,纯电动汽车能效高、能量来源广泛纯电动汽车具有零排放、低噪声、能量利用效率高等显著特点；电能来源广泛（包括水电、核电、火电、风电、太阳能、生物质能、海洋潮汐、地热等等），并不特别依赖某一种能源，而且可以是可再生能源、实现无污染发电纯电动汽车整车产品技术和产业化基础，与国际基本同步，而且在某些领域还具有独特的优势，纯电动客车动力系统已经实现国产化 ；,外接充电式混合动力汽车（plug-in）,可外接充电式混合动力车辆是在串联式、并联式（电机和发动机能够独立驱动车辆）和混联式混合动力电动汽车的基础上，通过增加动力电池的用量，提高纯电动的续驶里程，由于可以利用电网的电来作为车辆的“燃料”，大大减轻了对石油的依赖，具有很好的环境效益，被认为是混合动力的重要发展方向。Plug-in具有足够长的纯电动续驶里程，一般采用墙上取电来补充能源，只有当车载电能用尽后，才起动发动机驱动车辆。按照美国对可外接电源混合动力电动汽车的定义，纯电动续驶里程要60公里左右。,天然气汽车,天然气汽车有较高的全寿命周期能量效率，仅低于柴油车和纯电动汽车；天然气汽车的常规排放低于汽柴油车。据有关资料显示，与同功率的传统燃油汽车相比，天然气汽车尾气中HC可下降90%，CO下降约80%，NOX下降约40%， CO2 排放降低20%。鼓励重点：单一燃料电喷燃气轿车；单一燃料电控增压中冷稀燃重型发动机；重型燃气发动机电控系统。优先应用于：公交车、出租车、都市物流车、市政车辆、城际客运与货运车辆。,五、政策走向及对策建议,政策走向及对策建议,完善汽车燃料消耗量评价体系，分阶段逐步提高汽车燃料经济性标准；制定和实施与推广汽车节能及新能源技术相关的国家标准。制定适合汽车工业发展的油品质量标准，保障符合节能和排放技术要求的油品品质。设立支持汽车产业节能与新能源技术发展的专项资金，支持关键技术和产品的研发和产业化。对汽车产品实施燃料消耗量公示和生产一致性管理。,政策走向及对策建议,建立企业平均燃料消耗量评价体系，对汽车企业的生产和产品进行综合节能管理。创造有利于推广节能和新能源汽车产品的消费和使用环境。国家鼓励和支持在公交、出租等公共服务领域率先推广使用新能源汽车。按照鼓励节能的原则，对现行汽车税制进行调整；制定基于车辆燃料消耗量限值标准的税收奖罚办法。制定新能源汽车财税鼓励政策。通过适当的税收减免和财政补贴，鼓励消费者购买、使用新能源汽车。,政策走向及对策建议,以自主创新为主体，结合国际合作，大力发展节能与新能源汽车技术；节能减排是汽车企业的责任，节能与新能源汽车是未来汽车工业发展的重要主题，