现代科技革命与新能源汽车

现代科技革命与新能源汽车

摘要：本文论述了发展新能源的必要性与紧迫性以及由此催生的新能源汽车的发展概况，

综述了各类新能源汽车的创新技术及其性能，指出在当前全球金融危机形式下，世界各国必

将抢占发展新能源汽车的先机，危机带来的新科技产业革命必将促进新能源汽车的快速发

展。

关键词：科技革命；金融危机；新能源汽车；混合动力汽车；电动汽车：燃料汽车

ModernS&TRevolutionandNewEnergyVehicles

Abstract:Thepaperdiscussesthenecessityandurgencyofdevelopingnewenergyvehiclesand

reviewsitsdevelopment.Ilsummarizestheneweststatusoflechnologyandperformanceofnew

energyvehiclesandpointsthatallcountrieswantstooccupythechanceinnewenergyvehiclesin

theglobalfinancialcrisissiiuation.ThenewS&Trevolutionbroughtbycrisismustleadtofast

developmentinnewenergyvehicles.

Keywords:S&Trevolution;financialcrisis;newenergyvehicles;hybridvehicle;electricvehicle;

fuelvehicle

1发展新能源的必要性与紧迫性

1.1发展新能源的必要性

众所周知，能源是经济社会发展的重要基础，能源的消费水平也是经济社会发展的重要

标志，发达国家的人均能源消费水平就比发展中国家大得多。现代社会离不开现代能源体系

的支撑，经过工业革命一百多年来的变迁，人类已形成了以化石能源为主的能源供应体系，

但由此产生的矛盾和问题也日益突出。一方面是化石资源的有限性问题引人关注，另一方面

是环境问题，特别是化石能源燃烧释放二氧化碳所引起的气候变化问题口益严峻。开发利用

可再生能源由此成为应对能源环境问题的重要选择。⑴

我国是世界第二大能源消费国，但人均能源消费水立还很低，不仅大大低于发达国家的

消贽水平，而且低于世界人均消贽水平。随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，我国

能源消费水平还将持续增长。如果达到目前发达国家的平均水平，按目前的人口数看，估算

应在80亿吨标燥。2008年，我国能源消费最为28.5亿吨标煤，还需要50多亿吨的能源供

应量。⑴如何来满足这样的能源需要，绝不是一件简单的事情，重要的出路之一在于开发利

用新能源。

从近期来看，如果不考虑环境问题，能源资源和能源供应不会成为问题，但从长远来看,

如果我们看50年或者10。年，能源资源和能源供应肯定是问题。我们必须有忧患意识，要

提高对能源工作重要性的认识，提高对开发利用新能源重要性的认识。⑴

1.2发展新能源的紧迫性

近一年来，一场历史罕见的金融危机在全球要延加剧，给全球金融体系和实体经济带来

很大冲击。历史表明，每一次大的危机常常伴随着一场新的科技革命；每一次经济的复苏，

都离不开技术创新。⑵

2009年5月24日，在丹麦首都哥本哈根召开的气候变化世界商业峰会上，联合国秘书

长潘基文在开幕式上向与会的数百家世界工商业巨头发出呼吁：全球大企业要承担应对气候

变化的责任，世界经济应向着“清洁与绿色”的目标迈进。美国前副总统戈尔发言中指出，

节能、新能源、减排技术等绿色经济正在成为全球经济新的增长点。谁在该领域走在前面，

谁就赢得了发展的先机。121

全球经济危机往往催生重大科技创新和革命。1788年，世界上第一次经济危机爆发于以

纺织技术为标志的英国工业革命年代。1857年，世界经济危机引发了以电气革命为标志的第

二次技术革命。1929年，世界经济危机引发了战后以电子、航空航天和核能等技术突破为标

志的第三次技术革命。三次科技革命的历史，加强了这样的观点：每一场大的危机常常伴随

着一场新的技术革命。每一次经济的复苏，都离不开技术创新。当前的金融危机，也必将催

生一场新的科技革命一一新能源革命⑴。

许多国家特别是发达国家，纷纷把发展新能源作为应对金融危机、扩大就业的重要投资

领域。比如美国奥巴马政府明确推出“绿色能源计划”，提出3年内，使可再生能源利用量

增加1倍，到2012年，可再生能源发电比例提高到10%,到2025年增到25斩并准备建M上千

亿美元的清洁能源发展基金，支持新能源技术的研发和推广。奥巴马此举旨在改变美国的生

产和生活方式，以保证其在新一轮国际竞争中占据制高点。⑴

从各方面反馈的信息看，积极发展新能源，既是着眼于应对当前金融危机，扩大投资和

消费需求，增强市场信心，更是为了从根本上解决能源和环境问题，从战略上抢占未来发展

的制高点。作为全球最大的发展中国家，中国必须抓住这次历史性机遇，加大新能源和可再

生能源发展步伐，推进能源战略发展的转型。⑴

中国科学院战略研究系列报告一一《创新2050：科技革命与中国的未来》绘制了中国

未来50年在能源、人口健康、空间与海洋、信息和国家与公共安全等18个重要领域的科技

发展路线图，我国50年科技路线图重点放在新能源。⑶

新能源产业是新兴产业，国内、国外基本站在一个起跑线上，就看国家的支持力度怎样。

随着人类对新能源产业的认识不断加深，随着国家政策不断完善，它必将由补充能源逐步提

升为替代能源、主流能源乃至主导能源，这是不可逆转的发展方向。因为背后推动它的，不

是几个企业、不是几个国家，不是一般的力量，而是以新能源产业革命为标志的人类生态文

明进步的巨大力量。

2新能源汽车的发展概况

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用

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。新能源汽车包括有：混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、

燃料电池汽车（FCEV）、氢发动机汽车以及燃气汽车、静酷汽车等等KM。

2.1清洁替代燃料汽车

目前，采用压缩天然气（CNG）和液化石油气（LPG）的替代燃料汽车从技术角度已经完

全满足使用要求，在世界各国得到了广泛应用。我国上海80%的出租车使用LPG燃料，北京建

成世界上数量最多的CNG公交车队，在运行的CNG公交车约有4200辆。⑹

我国煤基甲醇汽车已进入产业化示范和推广阶段。低比例甲醇掺烧技术（M15:在汽油中

掺15%的甲醇）已经成熟，在动力性、冷启动、腐蚀性、溶胀性、经济性、尾气排放、安全、

油箱清洗、抗相分离等9个方面与E10（在汽油中掺10%乙醉）和天然气燃料车辆相比稳定可

靠、运行良好。现有车辆只更换部分零部件就可以使用M15。高比例甲醇（M85-M100）在毒

性、腐蚀性、耐久性方面的问题已经解决，低温启动、冷机排放方面还需进一步改善，需对

汽车进行一定的结构改装s⑹

甲醉汽车是我国新能源汽车战略的重要组成部分，山西、陕西、河南等18个省、市、地

区开展了燃料甲醵与甲醇汽车的研发推广工作。国内奇瑞、华普汽车、重庆长安、东风雪铁

龙已经研制出甲醇汽车；上汽荣威750明确标明：该款汽车适应M15甲醇汽油；大众公

司的燃油系统部件上也标明适应M15甲醉汽油。⑹

醛类燃料正处于产业化前期阶段。二甲醛汽车发动机效率和热效率较高，噪声明显低于

柴油机，可实现超低氮氧化物排放、无烟、无硫燃烧和无可见微粒排放。二甲醛作为车用燃

料替代柴油，还需加强可靠性、耐久性和经济性研究。在欧洲，VOLVO等汽车公司已进行二

甲醛客车试车与示范应用；二甲醛城市客车在我国上海、山东等省市也有小规模应用。⑹

2.2混合动力汽车

丰田Prius是混合动力汽车最早实现商业化的代表，1997年实现批量生产。2003年起使用

第二代混合动力系统THSH,排量为1496ml,采用最大功率53kW/4500r/min,以发动机供给

动力为主，蓄电池为辅，采用银氢电池，串并联控制方式，平均百公里油耗4L左右。截止2008

年年底，丰田混合动力汽车全球销量累计已突破100万，自2006年1月在中国上市，销售约2500

辆。2005年，我国长春一汽在自主品牌车辆上应用丰田混合动力系统技术，成为国内首家混

合动力车生产厂商。同年，《国家混合动力汽车标准》正式实施。2008年，国家发展和改革

委员会新车目录上，有大批混合动力车型获批，包括上海通用君越、一汽奔腾和长安杰勋，

以及东风、北汽福田的混合动力客车等⑶。2008年12月15日，我国比亚迪双模电动汽车（电

动模式+混合动力模式）投入市场，其技术水平已达到世界领先水平。该双模电动汽车使用

原料卡富、环保且安全性好的磷酸铁锂蓄电池为汽车提供动力，以蓄电池供给动力为主，电

力不足时才利用发动机，更加节能环保，最大输出功率达125kW,相当于3.0L发动机的动力

性能。上汽荣威750混合动力轿车最高时速达205km/h,最大续驶里程达500km,可实现综合

节油率20%左右，预计201D年底上市。混合动力汽车在中国已经开始摆脱“概念”阶段。⑹

2.3电动汽车

2.3.1纯电动汽车

车用电池的性能指标是影响纯电动汽车发展的关键因素，早期开发使用的铅酸、锦氢蓄

电池，能量密度较低，使得电动汽车在爬坡、加速和续航里程方面难以满足使用要求。近期

以锦酸锂、磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池车在提高性能方面取得了重大进展：车辆一次

充电续驶里程最高达到300km以上（燃油汽车一次加油续驶里程为400〜500km）,最高时速

达200km/h,快速充电需20min左右的时间。我国纯电动汽车与世界先进水平相近，纯电动

客车最大时速可达80km/h,续驶里程达180km；比亚迪开发纯电动轿车一次充电续驶里程已

达到400km,最高时速l60km/h,可充电2000次，蓄电池寿命预计为8〜10年。截至2007年底，

已建立北京、上海、武汉、天津等7个电动汽车商业化示范城市。北京研发生产的4种车型、

近40辆电动公交客车和旅游客车于2005年6月投入示范区运营“力至2008年底已累计可靠运

行超过100力km。北京奥运会期间，由50辆纯电动客车组成的世界上规模最大的锂离了•无障

碍电动客车车队在奥运中心区顺利运营，累计运行12万km,载客14万人口，⑹

2.3.2燃料电池汽车

通用和奔驰汽车公司的燃料电池汽车技术比较先进。奔驰氢燃料电池轿车已批最生产60

辆，在欧洲、日本、新加坡和美国等地进行运行试验，该车采用质子交换膜氢燃料电池，应

用65kW异步电动机加以驱动，时速最高可至140km/h,行程达162km。161

在我国，由清华大学为主承担的“燃料电池城市客主整车技术”等有关研究课题，已研

制出12辆16座中巴燃料电池轻型客车样车投入运行，该正额定功率18kW,驱动电机额定功率

35kW,最高车速80km/h,最大爬坡度15%,0〜40kn1/h的加速时间不大尸15s,一次加氢续驶

里程大于165km。2007年，我国第四代燃料电池轿车研制成功，该车最高时速达150km/h,最

大续驶里程319km。奥运会期间，上海大众制造的20辆帕萨特领驭氢燃料电池轿车冈，作为

公务用车在奥运中心区投入示范运营，成功完成了运送任务”，⑹

3科技革命推动新能源汽车的发展

近两个半世纪的世界经济史表明，每•次大危机都会带来新的科技产业革命。危机波及

面越宽、程度越深、时间越长，引发新科技产业革命的强度就越大，影响就越深远。本次金

融危机发生在真正意义上的“全球化”条件下，发达经济体和发展中经济体，南北美洲、欧

蓄电池提高了许多，但依然受制于容量小、续驶里程短、存在安全隐患等技术难题皿⑺。

目前国内外已经面市的纯电动客车1次充电续航里程还只能在180〜230km范围内，而中大

青山的电动客车在续航里程等关键指标上实现了突破，1次充电续航里程可达500km,这让

业内对中大青山新能源客车的创新感到惊叹。中大青山的核心技术便是“磷酸铁铀锂”一一

多元素锂电池。在磷酸铁锂的基础上，加入了钢元素的磷酸铁帆锂将电池容量提高了1倍之

多。这种超高容量多元锂电的出现可谓是给电动汽车的发展带来了久违的甘露。据悉，中大

集团已申请该新型锂电池的技术专利，并已于2009年7月16日完成了面向政府领导、行业

专家、金融机构、中外媒体的452km续航示范运行。1，1]

4.4轮边电机驱动打破常规

唐山锂源公司展出了他们引以为自豪的采用“双电机轮边驱动”架构的纯电动客车底盘。

此设计跳出了传统电动汽车设计中简单用大功率直流电机替换发电机的思路，使用2台电机

分别驱动左右2个后轮。比举不仅使得差速器的功能能够完全依靠电了•控制来完美实现，而

且更为重要的是双电机驱动的结构能允许车辆在低负载时仅使用单台电机驱动，节省电能；

而高负载时，双电机又能爆发出比单一电机更强劲的转矩，实现了纯电动客车更为理想的行

驶性能，且相对提高了电池的续航能力。[u]

5总结

“十二.五”期间，我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段。我国新能源汽车产业

将分三步走，第一步2008〜2010年，在大中城市公共服务领域开展示范运行，这是产业化前

期。第二步是2011〜2015年(“十二•五”)开始进入产业化阶段，在社会推广新能源城市

客车、混合动力轿车、小型电动车。第三步是2016〜2020年(“十三•五”)，进一步普及

新能源汽车、多能源混合动力车，插电式电动轿车，氢耀料电池轿车将逐步进入普通家庭。

[13]

基于以上“十二.五”规划，我们知道旧的能源利用方式已渐行渐远，新能源时代已华

丽开幕。在这场以电力为中心的能源革命中，电工装备成为推进新能源发展的重要支撑环节,

也迎来了新的成长空间刈。因此，我们电工行业要密切研究新能源发展所带来的新需求和新

问题，要占领新能源的制高点，迅速引领新能源技术和装备的创新方向，井借此机会实现产

业结构优化和升级。基于我们科技人员的聪明才智和中国进行新能源变革的决心，相信我们

不会错过这个时代发展所赋予我们电工行业的历史性机遇。

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