1 國際上主要的新能源汽車技術類別
為了有效達到節(jié)油和環(huán)保的目的,汽車的技術發(fā)展正朝車輛節(jié)能化、能源多元化、動力電氣化、排放潔凈化等方向積極推進,包括發(fā)展節(jié)能汽車、代用燃料汽車與電動汽車。其中電動汽車又包括燃料電池汽車(FCV)、混合動力汽車(HEV)和純電動車(EV) 三大類,它們是目前國際上最主流的新能源汽車技術。
盡管有越來越多的人認為,混合動力汽車只是一個過渡方案,經過長時間的發(fā)展,目前已經進入快速增長期,具有較好的產業(yè)化前景,其中插電式混合動力汽車(PHEV)由于可以利用電網電能,目前受到廣泛關注。隨著動力電池技術的發(fā)展,純電動汽車也逐漸走上產業(yè)化的道路,尤其是小型純電動汽車,目前已有多家汽車廠商推出量產車型,但其發(fā)展瓶頸在于動力電池的性能與充電基礎設施的建設。燃料電池汽車具有最高的能源效率和最低的排放,是新能源汽車技術發(fā)展的最終方向,目前開始了一定范圍的示范應用,也有著一些推進產業(yè)化的計劃,但存在一些問題,例如燃料電池的壽命低,成本高,可靠性與可使用性尚差,供氫的基礎設施不完備等,實現(xiàn)大規(guī)模產業(yè)化與應用還需要較長時間。
2 我國新能源汽車產業(yè)化發(fā)展技術路線
對于中國汽車行業(yè),發(fā)展新能源汽車的意義更為重大。新能源汽車代表未來汽車發(fā)展方向,已成為市場新的經濟增長點和戰(zhàn)略調整的制高點。不僅有利于促進節(jié)能減排,保障能源安全,推動城市生態(tài)文明建設,也有利于促進汽車產業(yè)結構調整,促進我國汽車產業(yè)跨越式發(fā)展。同時,對于擴大國內需求,促進我國汽車產業(yè)加快結構調整、增強經濟長遠競爭力和發(fā)展后勁具有十分重要的意義。
我國早在“八五” 期間就啟動了電動汽車的研究和開發(fā)工作,在“九五”期間又進而啟動了“空氣凈化工程”,到了“十五”,科技部提出了我國發(fā)展新能源汽車的實施方案,電動汽車重大專項被國家科教工作領導小組批準為國家“十五”期間重點組織實施的12個重大科技專項之一。國家“863” 計劃電動汽車重大專項,從國家汽車產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度出發(fā),選擇新一代電動汽車技術作為國內汽車科技創(chuàng)新的主攻方向,組織企業(yè)、高等院校和科研機構,以官產學研四位一體的方式,聯(lián)合進行攻關。
2006年,在國家節(jié)能減排的宏觀政策指導下,科技部在“十一五” 啟動了“863”計劃新能源汽車重大項目。在“十一五” 新能源汽車重大項目研發(fā)布局中,要在掌握整車動力系統(tǒng)技術平臺后向整車產品開發(fā)轉型;同時,驅動電機、動力蓄電池等關鍵零部件也在向解決配套材料配件體系,建立產業(yè)化技術配套體系轉變;另外,繼續(xù)保持并加大了“十五” 對電動汽車相關檢測試驗、技術標準、政策法規(guī)、示范運營、知識產權等產業(yè)技術創(chuàng)新環(huán)境類課題的支持。該項目將在“十五”電動汽車重大科技專項和“十五” 清潔汽車行動研發(fā)成果的基礎上,通過繼承發(fā)展,自主創(chuàng)新,優(yōu)化管理,重點跨越,以市場為導向,重點突破關鍵瓶頸技術,推動節(jié)能與新能源汽車整車和關鍵零部件的研發(fā)和產業(yè)化。通過該項目的實施,到2010年,燃料電池汽車將實現(xiàn)綜合技術的跨越,燃料電池汽車將有一定規(guī)模的示范運行;混合動力汽車將在掌握產品開發(fā)技術的基礎上實現(xiàn)產業(yè)規(guī)模的突破;純電動汽車技術滿足產業(yè)化需求,并將實現(xiàn)商業(yè)應用的市場開拓;代用燃料汽車將實現(xiàn)技術的綜合提升,進一步完善基礎設施,并實現(xiàn)大規(guī)模推廣應用。
在新能源汽車重大項目的不斷推動下,在汽車行業(yè)及相關產學研單位共同努力下,我國建立起了電動汽車“三縱三橫” (燃料電池汽車、混合動力汽車、純電動車三種整車技術為“三縱”,多能源動力總成系統(tǒng)、驅動電機、動力電池三種關鍵技術為“三橫”)的研發(fā)布局(見圖9),采取了整車企業(yè)牽頭、關鍵零部件配合、第三方監(jiān)理、產學研結合、政策法規(guī)技術標準同步研究、基礎設施協(xié)調發(fā)展的創(chuàng)新研發(fā)體制。全國共有200多家大型汽車企業(yè)和相關零部件企業(yè)、高等院校和科研院所,以及3000多名中高級科技人員直接參加了電動汽車專項研發(fā)。

電動汽車“三縱三橫”研發(fā)布局
資料來源:國家“863” 計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目辦公室。
在國家“863”連續(xù)兩個五年計劃的引導支持下,我國新能源汽車技術研發(fā)取得重大進展,基本掌握了新能源汽車的核心技術,建立了具有自主知識產權的新能源汽車技術平臺、構成了比較完整的關鍵零部件體系,各大汽車企業(yè)相繼開發(fā)出了具有自主知識產權的新能源汽車產品。實現(xiàn)了小批量的整車生產能力和局部區(qū)域的商業(yè)化示范運行。
2009年國家正式公布了《汽車產業(yè)調整和振興規(guī)劃》,其規(guī)劃新能源汽車發(fā)展的短期目標為電動汽車產銷形成規(guī)模,目標包括:建立電動汽車基礎設施配套體系;到2011年,形成50萬輛純電動車、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產能。
3 中國發(fā)展新能源汽車產業(yè)的優(yōu)勢
(1)中國在電動汽車發(fā)展方面擁有較好的社會基礎
我國電動自行車、電動摩托車等輕型電動車保有量已超過5000萬輛,在世界上遙遙領先,為新能源電動汽車產業(yè)化奠定了良好基礎。電動自行車作為一種新型交通工具,近年來在中國市場得到廣泛普及,它憑借快捷、輕便、節(jié)能、環(huán)保、價廉能夠滿足普通百姓生活需求等優(yōu)勢,市場容量迅速擴大,產出規(guī)模急劇擴張,近年來維持年增量超過80%以上,至2007年增速放緩,如圖10所示。
2000年,中國輕型電動車產銷量15萬輛,2001年60萬輛,但到2003年,奇跡般達到400萬輛。2005年,全國數(shù)百家企業(yè)的各種電動自行車的總產量超過900萬輛。2006年,全國電動自行車的總產量超過1950萬輛。目前,中國輕型電動車產銷量已經占到全球的90%以上,中國已經成為全球最大的輕型電動車生產國、消費國和出口國。

中國電動自行車產量及市場規(guī)模變化(1998~2007)
資料來源:據(jù)國家統(tǒng)計局和各協(xié)會數(shù)據(jù)整理。
電動自行車的迅猛發(fā)展帶動了國內動力電池、電機的產業(yè)發(fā)展,形成了一定的技術積累,縮小了與世界先進水平的差距,為電動汽車的發(fā)展奠定了良好的產業(yè)基礎,同時使得電動車的理念深入人心,為電動汽車奠定了良好的市場基礎。
可以作為車用的動力電池包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鎳鎘電池、鋅空電池、鋅鎳電池等,其中前三種的研究和應用最廣泛。目前我國已有多家企業(yè)擁有相關核心技術,形成了相關產品系列。
目前國內研究、生產鉛酸電池的企業(yè)主要有:保定風帆電池有限公司,長沙豐日電池有限公司,北京遠望創(chuàng)新科技有限公司,山東圣陽電源實業(yè)有限公司,江蘇雙登集團公司等。
研究、生產鎳氫電池企業(yè)主要有:北京有色金屬研究總院,比亞迪有限公司,雷天能源集團,北京理工大學,春蘭集團,湖南神舟科技股份有限公司,天津和平海灣電源集團公司等。
開展研發(fā)和生產鋰離子電池的單位約有20余家,其中能生產大容量電池的主要有:比亞迪股份有限公司,北京東方聚合有限公司,蘇州星恒電源有限公司,清華大學核研院,中科院有色研究院,中科院物理所,中信國安盟固利新能源科技有限公司,青鳥華光鋰離子電池有限公司,雷天能源集團,山西海霸通訊技術有限公司,威能科技(蘇州) 有限公司,恒正科技(蘇州) 有限公司,天津力神電池股份有限公司,北大先行科技產業(yè)有限公司等。
廣泛用于電動汽車的電機主要有直流電機、交流感應電機、永磁無刷直流電機等。其中永磁無刷直流電動機在電動汽車中有著很好的應用前景。目前國內生產可供應電動汽車的電機的企業(yè)主要有:博山電機廠(山東山博電機集團有限公司),重慶電機廠(重慶賽力盟電機有限責任公司),湘潭電機廠,永濟電機廠,四川東風電機廠,永康市博宇汽車電機廠,江蘇省雙星微型電機廠等。國內生產電動車永磁無刷輪轂電機的主要有北京科學院三環(huán)公司、浙江臥龍公司、上海21所、無錫銀洋公司,江西宏創(chuàng)科技有限公司等。
(2)中國的能源狀況、自然資源對發(fā)展新能源汽車產業(yè)比較有利
進入新世紀以來,新能源電動汽車技術突飛猛進。油電混合動力技術進入產業(yè)化,鋰動力電池技術取得重大突破,車用燃料電池技術不斷進步。這一系列技術非常適合在我國能源資源狀況下推廣應用。
從能源狀況來看,相對于高達50%的石油對外依存度,我國電力供應充足,電力裝機容量接近8億千瓦,一天的低谷電量約10億千瓦時,可供4000萬~5000萬輛電動汽車充電,這一數(shù)字還將不斷增加。同時我國電力來源廣泛,可以充分利用多種可再生能源及清潔能源,其中風電、核電等清潔能源所占的比例也將越來越大、電力能源具有轉化效率高、排放較集中、方便運輸、終端分布廣泛等優(yōu)勢,足以支持我國汽車社會的快速發(fā)展。這些條件為我國新能源電動車的發(fā)展提供了充足的能源保障。
從自然資源來看,在新能源汽車的生產方面,我國也有著天然優(yōu)勢。電動汽車的關鍵零部件———電池和電機所需的原材料在我國來源極為廣泛,錳、鐵、釩、磷、稀土永磁材料等在我國都是富產資源,這些為電動汽車產業(yè)的快速發(fā)展提供了資源保證。
在代用燃料汽車的發(fā)展方面,由于中國地域廣闊,各種代用燃料的原料都相對充足,例如我國西北地區(qū)煤炭資源豐富,四川等地天然氣資源豐富,我國中部生物質資源豐富,這些自然條件為因地制宜地多元化發(fā)展代用燃料汽車提供了能源保障。
總之,我國擁有的豐富的自然資源,可以為新能源汽車的發(fā)展提供有力保障,為我國車用能源轉型和汽車產業(yè)振興提供堅實基礎。
(3)中國政府對發(fā)展新能源汽車高度重視
我國政府高度重視交通領域的節(jié)能減排和交通能源的可持續(xù)發(fā)展,通過《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020年)》、《汽車產業(yè)發(fā)展政策》、《節(jié)能減排綜合性工作方案》、《新能源汽車生產準入管理規(guī)則》等政策以及國家重大科技經濟計劃項目引導,初步構筑了我國新能源汽車多元化發(fā)展戰(zhàn)略。為確保國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的順利實施,國務院總理在2008年政府工作報告中提出了“著力突破新能源汽車技術” 的重要部署。經過一年的努力,這項任務得到了很好的執(zhí)行,國務院總理又在2009年政府工作報告中對新能源汽車的技術進步給予了肯定,并提出了更高的期望。這些政府信號為中國汽車工業(yè)朝向資源節(jié)約型的長期可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保障,同時也為我國汽車行業(yè)在全球汽車產業(yè)受阻的情況下加速發(fā)展,形成后發(fā)優(yōu)勢提供了重要支撐。
2009年3月20日,中國正式了公布《汽車產業(yè)調整和振興規(guī)劃》,其中目標之一,就是電動汽車產銷形成規(guī)模。規(guī)劃目標包括:建立電動汽車基礎設施配套體系;到2011年,形成50萬輛純電動車、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產能。主要任務包括:推動純電動車、充電式混合動力汽車及其關鍵零部件的產業(yè)化。政策措施有:啟動國家節(jié)能和新能源汽車示范工程,由中央財政安排資金給予補貼,支持大中城市示范推廣混合動力汽車、純電動車、燃料電池汽車等節(jié)能和新能源汽車;縣級以上城市人民政府要制訂規(guī)劃,優(yōu)先在城市公交、出租、公務、環(huán)衛(wèi)、郵政、機場等領域推廣使用新能源汽車;建立電動汽車快速充電網絡,加快停車場等公共場所公用充電設施建設。
地方政府也積極響應配合國家整體戰(zhàn)略規(guī)劃。2009年北京市出臺了一系列刺激經濟發(fā)展的政策。其中,增加5億元用來啟動“綠標” 公交車隊計劃,未來預計購買1000輛新能源車。同時,上海市也明確表示,上海市政府宣布今后兩年將投入60億元資金用于油電混合動力汽車和純電動汽車的開發(fā)和制造,并將于2010年實現(xiàn)混合動力汽車的量產規(guī)模。在此基礎上,上海還將在新能源汽車整車和相關零部件產業(yè)各投入20億元,加快推動中國新能源汽車產業(yè)發(fā)展壯大。機會也意味著挑戰(zhàn),中國汽車企業(yè)應抓住這次契機,堅定不移地加快新能源汽車的發(fā)展步伐。
在代用燃料汽車方面,已基本確定了因地制宜發(fā)展的方針政策。2007年8月國家發(fā)改委發(fā)布的《天然氣利用政策》中,將天然氣汽車(尤其是雙燃料汽車)列為天然氣利用的優(yōu)先領域。目前國內燃氣汽車產業(yè)已發(fā)展到產業(yè)成熟期。
我國醇醚燃料的工業(yè)化發(fā)展正穩(wěn)步進行。2006年開始,國家發(fā)布了《加強生物燃料乙醇項目建設管理,促進產業(yè)健康發(fā)展的通知》、《生物燃料乙醇及車用乙醇汽油“十一五” 發(fā)展專項規(guī)劃》等產業(yè)政策,明確提出“因地制宜,非糧為主”的發(fā)展原則,大力發(fā)展非糧乙醇,并在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中制定了五年計劃,到2010年,生產燃料乙醇522萬噸,屆時乙醇汽油使用量將占全國汽油用量的75%,增加非糧原料燃料乙醇年利用量200萬噸,生物柴油年利用量達到20萬噸;到2020年,生物燃料乙醇年利用量達到1000萬噸,生物柴油年利用量達到200萬噸。在政策支持下,湖北、河北、江蘇、江西、重慶5省(市)啟動了非糧生產乙醇專項規(guī)劃,我國非糧生產生物燃料乙醇的發(fā)展正在提速。
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