汽车新型能源动力系统技术.ppt

1、汽车新型能源动力系统技术、交通能源和环境问题的重大挑战、汽车排放清洁化、汽车燃料节约化、汽车能源多样性为主要特征的节能和新能源汽车迅速发展，徐璐竞争，汽车动力电气化和电气化两个茄子主要技术变革。先进的电子控制内燃机技术突飞猛进，混合动力技术进入产业化，动力电池取得重大突破，车辆用燃料电池技术迅速进步。我们面临着汽车能源动力技术创新突破的战略机会。汽车的新型能源动力系统发展背景、能源不足、空气污染、气候变化等问题是全球汽车产业共同的巨大挑战。目前世界汽车拥有量约为8亿辆，预计到2020年全球汽车拥有量将达到12亿辆，主要增长幅度来自发展中国家。据国际能源组织(IEA)的统计，2001年全球石油消

2、费的57%达到了交通领域(美国67%)。预计到2020年，交通用油将占全球石油消费的62%以上。石油供求矛盾不断扩大，国际油价不仅会屡次刷新最高值，还会保持高位运行。美国能源部预测1如图1所示，预计2020年以后全球石油需求和常规石油供应之间将出现净差距，2050年的供需差距几乎是2000年世界石油产量的两倍。与此同时交通能源消费也是局部环境污染和全球温室气体排放的主要原因之一为此，世界同意交通能源势转换势在必行。2007年我国汽车生产销售量共超过870万辆。同年我国汽车保有量超过4229万辆(机动车保有量超过1.5亿辆)，是世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。汽车燃料消耗超过8千万吨，约占

3、我国石油总需求的四分之一。随着汽车保有量的持续快速增长，汽车燃料消耗以年均12%以上的速度快速增长，汽车能源消耗占全部石油消耗的比重日益增大。我国汽车保有量今后仍将呈现快速增长的趋势。据国内外多个研究机构的预测结果显示，2020年将达到1.5亿台，2030年将达到2.32亿台。与此同时，我国的整体石油对外依存度继续提高。据海关统计，2007年我国原油和成品油净进口量为1.97亿吨，对外依存度达到47亿吨。预计到2020年，我国石油的对外依存度将达到60%。同时，汽车石油消费引起的空气污染及CO2排放也变得越来越严重，我国已成为世界第二大CO2排放国，国际政治和经济纠纷将进一步加剧。这充分表明，

4、我国面临的石油安全和交通能源问题今后将进一步加剧，影响越来越大，挑战越来越严重。实现传统交通能源动力系统发展、不可持续、我国交通能源动力系统转换是大势所趋。21世纪的前20年是汽车能源动力系统变化的战略机会，历史、交通能源动力系统变化一直处于技术革命和经济变化的核心位置。19世纪，煤和蒸汽机火车引起了欧洲工业革命，人类的产业经济和产业文明。20世纪，石油和内燃机汽车促进了美国经济的飞跃，带领人类走向以石油为基础的经济体系和物质繁荣，给能源环境带来了巨大挑战。以20世纪末到21世纪初的交替期、汽车排放清洁化、汽车燃料节约化、汽车能源多元化为主要特征的各种节约能源环保汽车迅速发展，徐璐竞争，汽车动

5、力电气化及电气化技术变革，预示着人类突破交通能源动力技术创新的机会和落后时代的过渡期。我国所处的牙齿技术变革时期为我国汽车能源动力系统技术发展提供了历史机会。(1)中国能源及资源状况和城乡布局适合交通新能源动力系统的开发。中国缺油，煤多。牙齿能源结构特征给燃料汽车可持续发展的发展带来了严峻的挑战。基于各种资源特征的多种替代燃料(包括液体、天然气、传记)，可以充分发挥我国地区广阔、资源多样性的优势，实现汽车能源的多样性。我国锂资源、稀土资源、镁资源丰富，可以为电动汽车新型动力系统核心部件提供原材料资源保障。同时，从我国的城乡布局和交通结构来看，呈现出明显的点-线-面特征。从这一点来看，我国城市模

6、式以大城市群为主要特征，汽车燃料基础设施集中，公共交通开发，家庭轿车普及率高，很容易引进适合新能源城市公共汽车和城市条件的混合轿车。在连接大城市的交通干线上，我国以火车、柴油巴士、货车等为主要交通工具，轿车很少。火车容易电气化，柴油车的替代燃料来源比较广。从面上看，我国广大的城乡已经普及了具有中国特色的电动自行车和柴油农用车，不同地区的一次能源资源特性也不同，适合发展适合一次能源来源多样性、燃料制造及消费本地化的燃料供应体系。2)我国具有实现交通能源动力系统转型的后发优势，在我国汽车发展阶段具有后发优势。发达国家政府积极推进节能和新能源汽车发展，但是传统汽车产业、改善石油基础设施、改变消费习惯

7、很困难，社会转换费用高，转换很困难。我国汽车工业刚刚发展，汽车普及率低，因此在汽车动力系统发展战略选择上有更大的自由度。同时，我国在电脑、电机、电池等汽车电气化及电气化密切相关领域有较好的产业基础，与传统汽车相比，我国在节能和新能源汽车研发及产业化方面有比较优势。政策适当的话，可以取得飞跃性的发展。汽车新型能源动力系统发展战略选择、可持续交通开发、能源安全保障、环境保护成为国际社会关注的焦点。世界主要发达国家和地区相继研究和制定了符合各自国情的汽车能源开发战略及技术发展路线图。1)日本发展战略，2006年五月日本宣布新国家能源战略。显然：通过提高汽车燃油标准，引导企业采用高效发动机等多种汽车节

8、约能源技术，大大提高了汽车燃油经济性，与2015年2004年相比，中档轿车燃料消耗平均减少了约25%。通过推进生物质燃料应用(生物乙醇、生物甲醇等)，促进电动汽车、燃料电池汽车开发等，大大降低了汽车能源对石油的依赖，2030年将对日本运输领域石油的依赖从100%降低到80%。日本汽车企业已经占据混合动力汽车商业化的领先地位，随着新国家能源战略的实施，日本政府和2007年公布了“下一代汽车及燃料计划”。牙齿计划侧重于提高电源电池和燃料电池性能和寿命、降低成本，并在2010年左右实现小型纯电动汽车商用化，计划2015年商业化使用可充电混合动力，2030年左右商业化燃料电池汽车。此外，牙齿计划将大力

9、支持绿色柴油机和生物燃料的发展。2)欧洲发展战略、温室气体排放问题欧盟受到重视，是欧盟先进汽车技术发展的主要推动力。根据欧洲汽车产业协会和欧盟委员会制定的二氧化碳排放限制协议，从1995年到2008年，轿车新车的平均排放量应从25 2008年减少到140 g/km。目前，欧盟与欧洲主要汽车制造商协商，协商进一步减少机动车二氧化碳平均排放量的法规。，欧盟汽车能源动力技术的发展趋势主要体现在两个茄子方面。第一，继续推进代表绿色柴油机的各种先进内燃机技术，加强各种混合汽车和纯电动汽车的开发和产业化。第二，积极推进汽车能源的多样性，重视天然气、氢气、生物燃料的发展。随着二氧化碳排放法规的严格，经济激励

10、政策和政府节目(如清洁能源合作伙伴节目、Hyfleet CUTE节目等)的有效实施，将大大促进欧盟车辆能源战略的实施和战略目标的实现。3)从美国发展战略、美国、汽车能源发展战略选择转向侧重于燃料电池技术开发的单一化发展格局，向氢燃料电池、混合动力、先进化内燃机、生物燃料等多种技术路线共同发展的多样化格局过渡。2000年以来，美国各地掀起了促进充电混合研发和商业化的热潮，对世界产生了巨大影响。2007年，美国总统布什提出了“20/10”计划，要求在10年内减少汽油消耗20%。牙齿中，将实现乙醇、生物柴油等替代燃料汽油替代品的15%，剩下的5%将通过年费经济标准的提高来实现。牙齿计划的出台进一步表

11、明，美国发展偏离了以生物燃料代表为代表的各种替代燃料技术依赖石油燃料的车辆能源的政策取向。我国汽车新型能源动力系统发展战略选择，1)目标位置汽车能源动力系统技术变革远景目标是建立全球21世纪可持续发展交通能源动力系统。我国的交通能源环境面临的挑战和机遇更加大小，我们必须顺应世界潮流，大力推进我国汽车新型能源动力系统技术的发展。根据国家中长期科学技术计划能源领域战略研究结果，2020年我国汽车节约能源目标是在汽车拥有量控制在1.5亿辆左右的情况下，平均自行车年油耗控制在1，t左右。与目前相比，节约了约三分之一，年费潜力为7千万吨左右。我国汽车用能源转换的方向是从石油、天然气/煤层气、石炭系燃料向

12、生物质燃料和化石能源、核能及可再生能源氢和发电的转换。中长期车辆用石油替代燃料主体主要来自以煤为基础的燃料、生物燃料、天然气燃料的三个茄子方面。到2020年，总量将超过3000万吨，占汽车燃料总消费的15 .综合两个方面，应把2020年汽车燃料总量达到1亿吨(节约60007，000万吨，取代3004，000万吨)，作为我国中长期奋斗的目标。与此同时，要建立我国汽车的新型能源动力系统技术平台，以世界汽车技术强国之一为技术发展目标。2)战略选择，为了实现上述目标，需要战略选择。要知道，国家汽车能源动力面临的挑战是双重的。首先，随着排放法规继续严格，我们正在经历发动机的电控化、柴油的清洁化技术变革等

13、。与此同时，面对石油短缺、二氧化碳减少的挑战，我们面临着电力电气化、能源多元化的技术变革。我国面临并行双重挑战。面对这种双重挑战，中国汽车能源动力系统发展战略必须是双战略牙齿，一方面优化现有石油和基于内燃机的汽车能源动力系统，发展节约能源汽车。另一方面，开发下一代汽车能源动力系统，开发新能源汽车：通过推动这种“切换”和“切换”的双重战略，实现汽车动力电气化和电气化双技术变革，最终实现可持续发展汽车能源动力系统。为此，要推进节能和新能源汽车的并行互动和协调发展。在市场方面，要以节约能源汽车为主体，大力发展小型化和小型化的节约能源环保国民汽车，尽快实施燃油税，提高油耗法规的势头。在研发方面，要以新

14、能源汽车为战略重点，深入开展新型动力系统核心技术攻关。特别要熟悉电力电池和马达驱动系统、高级内燃机和混合动力系统、燃料电池引擎和混合动力系统、车辆系统集成和最优化控制等关键技术。构建我国汽车新能源动力系统技术平台。要引领轻型混合动力轿车产业化，带动各种混合动力轿车的研发和规模商业化，实现自主品牌轿车的飞跃。改变我国在世界上独一无二的年产量超过一千万辆的电动自行车产业基础、传统的汽车文化习惯，修改相关标准法规，以小型汽车为主体，发展适合我国国情、具有我国特色的纯电动汽车。今后20年，要抓紧汽车能源动力系统技术变革战略机会机，关于关山学联合公馆工作，实现从中国汽车产业产量大国向技术强国的飞跃。汽车

15、新型动力系统研究开发进展，我国从20世纪90年代开始相继启动了汽车动力电子控制和新能源汽车动力系统国家科学技术行动计划。“95”年底，科技部联合相关部门启动了“空气净化工程-清洁汽车行动”计划，在“10”期间，开始实施电动汽车重大科技专业及清洁汽车行动核心技术公馆项目。提高了汽车开发新型能源动力系统的规模和支撑力。“11-5”期间，将部署国家中长期科学技术发展计划大纲，结合汽车技术发展趋势，实施863计划“节约能源和新能源汽车”重大项目，全面推进替代燃料汽车、纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车和燃料汽车动力系统核心技术研发、应用示范和产业化。是包括我国汽车新型能源动力系统发展前景、汽车动力

16、系统、燃料、发动机、动力传动系统三大层次在内的完整系统。生命周期分析表明，从油井到车轮的效率来看，源自石油的最佳组合是汽油/柴油-内燃机-混合动力。源于天然气，煤的燃气动力和氢燃料电池动力可以与合成液体燃料内燃机动力竞争。使用源自煤、核和可再生能源发展的电池/马达驱动系统的纯电动汽车也是最好的组合之一。要进行燃料、燃气、传记3茄子燃料/能源的基础设施开发，以实现交通能源载体的兼容性和整合。特别要重视电气化交通基础设施及电力充电服务模式的开发和建设。开发酒精/醚/酯氧燃料、TL/CTL/GTL合成油、天然气/煤层气/合成气/氢气燃料三大替代燃料技术和车辆应用技术，促进汽车燃料的时间、原因、秩序和

17、有限的多样性。“替代”(间接替代)、“混合”(部分替代)、“替代”(全部以替代为基础)，全面推进汽车三种新型能源动力系统的开发和应用。基于各种液体燃料的先进传记控制内燃机及燃料混合力。基于气体燃料的传记控制燃气内燃机和氢燃料电池及其混合力；基于传记的电源电池/马达驱动纯传记汽车动力系统。(1)目前液体燃料主要通过柴油逐渐混合各种替代液体燃料，其未来目标是生物燃料。液体燃料最好的引擎仍然是内燃机，继续开发先进的电子控制内燃机。从整个车辆的角度来看，以液体燃料为基础的车辆的主体是现在的燃料差，必须逐步发展混合动力，转向外部可充电的混合动力汽车(插件混合动力汽车)。我国燃料和内燃机汽车将从目前世界领先的制造大国发展成为节能汽车技术强国。(2)目前气体燃料主要是天然气，各种替代气体燃料(煤层气、合成气等)逐渐混合，未来目标是氢气。对于气体引擎，目前主要是燃气内燃机、氢燃料电池引擎，这是研究的重点。以燃气汽车为例，现在主要是天然气汽车，逐步发展燃气混合动力，发展成氢燃料电池电动汽车。我国燃气和燃料电池茶将从当前世界最大规模的天然气城市巴士发展出具有独特中国特色的氢燃料电池混合动力城市巴士产业。(3)目前电力主要是煤电，非化石能源发展比例逐步增加，未来