汽车动力发展趋势.doc

汽车动力发展趋势背景 目前，汽车所依存的能源主要是不可再生的化石能源。根据美国油气杂志的评估，按照现在已经探明的储量和年开采量，以现在的世界能耗水平计算，作为自前主要能源的石油可开采41年，天然气可开采63.4年。而随着经济的发展，世界各国能源的消费量都处于快速增长的趋势。能源消费量的日益增加与能源储量日益减少的矛盾迫使我们不得不为汽车寻找新的替代能源。发展新能源汽车也就成为解决日益严重的能源危机和环保压力的唯一途径，也是人类社会可持续发展的唯一道路。 中国是能源消费大国，自1993年以来，中国成为石油进口国，以后每年进口量都保持较高的增长速度。石油对外依存度从1995的7.6%增加到2000年的33.8%。如果以这样的速度，专家预测，到2010年石油需求达3.24b，石油进口将达1.5亿t，占总需求的40%以上；到2020年，中国石油消费量预计达4.5亿t左右，那时我国石油对外依存度将达到60%。这将远远超过国际公认的对某一地区石油的依赖度不超过30%的安全标准。因此，石油资源成为我国新型工业发展道路的制约瓶颈，甚至影响到国家经济安全。 目前，中国1/3的石油用于汽车，预计2015年汽车消耗石油能源将占总量的2/3。过去5年，我国汽车市场进入快速增长期，已经成为世界第三大汽车生产大国，预计2010年中国汽车的年产销量将达到800万辆，汽车的保有量也将迅速增加。由此可见，能源问题在我国十分突出。此外，汽车尾气排放已经成为城市污染的主要源头，排出的污染物中的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等有害气体对人类身体健康造成危害，排出的二氧化碳造成温室效应。传统汽车带来的能源、环境问题已日益成为人们关注的焦点，扭转目前以石油为主的能源利用格局，实现能源多样化成为未来汽车工业发展的趋势和必然。因此，发展新能源汽车是解决日益严重的能源危机和环保压力的唯一途径，也是保证我国能源安全的客观要求。2世界各国氢能源汽车的发展现状2.1主要发达国家氢能源汽车发展情况 随着石油资源逐渐短缺，扭转目前以石油为主的能源利用格局，实现能源多样化成为未来汽车工业发展的趋势。世界各国政府已清醒地认识到这一点，纷纷拨款用于技术开发，并制定了相应的产业计划。各大汽车公司和相关企业、科研机构都加大了研发投人加紧研究开发，并纷纷推出了一些具有先进技术的代表车型，其中涉及纯电池电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车以及以液化石油气、天然气为代表的清洁能源汽车。尤其是自2004年年初，原油价格的一路狂飙，造成成品油价格随之上涨，很多汽车行业专家纷纷表示，高油价正在为更环保、更省油的新能源汽车带来一个千载难逢的发展契机，世界汽车工业有望从此加速摆脱对石油的依赖和对环境造成的严重污染，从而进入一个清洁能源时代。这将继亨利福特的流水线生产和丰田喜一郎的精益生产模式之后，以新能源为代表的世界汽车的第三次革命。 开发新能源汽车不仅是国际汽车大公司的企业行为，更是列入发达国家重要决策事项，形成国家、产业、科研和大学联合创新系统。在长期汽车新能源的研究开发中，对汽车新动力的发展趋势形成了共识：近期目标开发传统内燃机新技术和替代燃料汽；中期目标研制混合动力汽车大幅度降低油耗和排放；远期目标研制实用的电动汽车和燃料电池汽车，以资源极为丰富且完全没有污染的氢动力燃料电池，重新定义汽。2.1.1美国 早在1994年，克林顿政府实施“新一代汽车合作计划”（PNGV），耗资15亿美元，开发3倍于当时燃料效益的新一代先进轿车。布什政府提出“自由轿车”（Freedom car）项目以及“自由燃料”（Freedom fuel）计划（氢计划），总共耗资17亿美元，从事氢能燃料电池、氢能基础建设与尖端车辆科技的发展。 美国政府在相关政策上积极鼓励新能源汽车，对购买每辆零排放汽车补贴4000美元，并要求到20062007年联邦机构新购车辆应有5%为氢燃料电池车，以后还将提高到20%。而以环保激进著称的加州曾一度要求到2003年全州售出新车的10%是零排放汽车；今后几年将陆续投放300辆燃料电池轿车和公共汽车试用。密执安州 2002年就在底特律建立了“下一代能源”工业区，同时还颁布了“氢气高速路”计划以及一些鼓励措施，例如，购买氢动力汽车消费者可以享受减税、免费泊车和洗车价格优惠等便利。旧金山市共有90辆氢动力车在路上行驶，计划2007年在洛杉矶、旧金山推出300辆燃料电池车，同时将现有的16个加氢站，2005年底增加到27个，2010年达到50个。同时，成立“加利福尼亚燃料单元伙伴协会”，与汽车制造商、环保科研机构、政府部门和民间组织联手，从资金、技术、政策、宣传、工业安全标准的设置上共同努力，推动燃料电池车的发展。可见，“自由燃料”计划实际上就是放弃电动汽车的研究而转向燃料电池汽车，并要在2010年让该类汽车在市场上占到25%的份额，在2020年广泛推广实用性的氢燃料电池车。美国政府坚信，到2015-2020年，燃料电池电动汽车和氢燃料的加注基础设施，将一切准备就绪。2.1.2日本从世界范围看，日本是新能源车技术发展速度最快的几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展方面，日本居世界领先地位。在燃料电池汽车领域，日本从1993年起就开始实施“世界能源网络”计划，深人研究氢及其基础设施技术，希望到2020年逐步推广氢能。小泉首相在2002年2月的施政方针明确表示：“燃料电池是打开氢能源时代大门的关键，希望能在3年内投人使用。”2002，日本成立氢能与燃料电池展示项目组，当年投资20亿日元，次年又投资25亿日元。日本经济产业省提出的目标是在2010年前要把燃料电池发动机的价格降低到普通汽油发动机的水平，并从政府机关开始普及燃料电池车。2.1.3欧洲2003年，欧盟发布了氢发展构想报告和行动计划，将在4年内投资20亿美元，计划到2030年使氢燃料车的比例达到15%，2040年至少翻一番，并创立欧洲氢燃料电池合作组织。“欧洲清洁城市运输项目计划”（CUTE）投资1850万欧元，进行大规模的燃料电池公共汽车示范试验。参加这个项目的有9个国家，13个大城市，40个企业，31辆燃料电池公共汽车。从2002年6月到2006年7月长期进行证实性产品生命周期分析和对氢燃料供应设施建设的运用验证，应用多种不同的氢加注装置，为今后动态地实用化做准备。欧共体还提出了富有竞争性的“明日的汽车”计划，以2003-2005年为目标，由汽车公司、汽车零部件公司能源行业和化工行业等共同进行低排放车辆、零排放车辆开发，其中包括电动汽车用蓄电池、燃料电池在内的先进动力系统，以及与此相关的重要技术（电子技术、轻量化材料、电子控制技术）开发。2.1.4其它国家除了上述国家之外，其它各国也在努力，希望在燃料电池方面能争得一席之位。加拿大：政府投入2.15亿加元进行“氢能早期采用者计划”，用于开发新观念，包括氢能高速公路的建设。“加拿大运输燃料电池联盟”，政府出资2300万加元展示燃料电池车。还有，“加拿大燃料电池氢能社区 伙伴”、“温哥华燃料电池专案”以及“复合燃料电池运输公共项目”等项目。同时，巴拉德公司支持加拿大 政府在范库弗峰和惠斯勒之间兴建世界第一条氢能公路。通过使用建在公路上7个制氢点制取的氢气，来促 进车用氢燃料电池更广泛的应用，这仅仅是加拿大氢能长期发展计划的一部分。韩国：对氢燃料技术的研究比美、日等国落后4-5年，但也公布了以氢为基础的经济能源政策，希望到加加年：陆续投W-8.43亿美元，使交通对原油的依赖减少吸眺20%。2.2世界主要汽车公司氢能源汽车发展动态2004年10月，在上海举办的米其林必比登挑战赛上，通用汽车展示了世界上第一辆可驾驶的线传控燃料；电池车Hy-wire,同时也展示了通用最接近量产的动三号。VOLVO公司也首次向全世界展示3CC燃料电池概念车，还有大众的途安HyMotion,日产公司的X-TRAIL,福特公司的Focus FCV，标致雪铁龙集团的QUARK等燃料电池轿车都一一亮相。可见，世界各大汽车公司在新能源汽车上的竞争是非常激烈的。2.2.1通用汽车公司； 自1964年建立第一个燃料电池实验室以来，至今已斥资10亿多美元用于新能源汽车的研究开发。通用汽车公司对外宣称：计划在2010年实现氢燃料电池车Hy-wire批量生产，并希望成为第一家售出100万辆氢燃料电池汽车的汽车制造商。近年来主要成果有：Hy-wire线传控燃料电池车、“氢动三号，（HydroGen3）；燃料电池车、Sequel氢燃料电池车。这些都全面展示通用汽车在推广节能和环保汽车技术领域的成就。2.2.2福特汽车公司： 福特Focus FCV是一款燃料电池概念车。而专门为批量生产而设计的福特U型车，其动力来自于世界第一台增压氢动力内燃机，再配以混合电动变速器，U型车开创了福特汽车公司继T型车后的第二个新纪元，也展示了未来汽车的发展潮流。2.2.3丰田汽车公司 其目标是“在全世界范围深人普及混合动力汽车，它被看卜成环保汽车技术领导者，在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在世界的前列。该公司已经开发出由氢气和电力驱动的第五代燃料电池车“FCHV-5”，并向美国加州燃料电池合作组织提供样车进行实车道路试验。2.2.4日产汽车公司；日产汽车公司从1996年就开始研发燃料电池，2002年12月推出了一款X-TRAIL燃料电池车，它以大排量、高油耗的奇骏SUV作为改装对象。2.2.5宝马汽车公司宝马汽车公司旗下的BMW品牌也隆重推出了其在氢动力方面的杰出代表一H2R氢能试验赛车“车速世界纪录氢燃料赛车”。2004年9月，H2R氢能试验赛车在一天之内连续创造了9项世界纪录，以令人印象深刻的方式证明了燃料电池发动机汽车的惊人潜力，同时也表明BMW集团对氢燃料完全取代传统燃料这一全球汽车工业发展方向的坚定信念。同时，宝马公司计划在2005年大规模生产氢燃料，为此已投人10亿欧元，并且将继续追加10亿欧元。2.2.7大众汽车公司大众的途安HyMotion,使用氢燃料电池，已经可以实现量产。其最大行驶距离为160km。可以看出，通用、福特、大众、丰田等所有的跨国汽车巨头都在积极进行燃料电池汽车的研发工作，各国政府也在资金、政策上积极扶持燃料电池汽车的发展。据美国AB1公司预测：2011年，全球燃料电动汽车的产量将达240万辆，约占全球汽车总产量3.4%.2010年将是燃料电池电动汽车的决战年，而真正成气候，可能是在2020年。这种预测，国内外汽车界人士大多是认同的。同时，在制订燃料电池的技术标准上，美、日等国均表示要不遗余力协助推进“国际标准化”的进程。例如，由日本经济产业省提议，丰田汽车、松下电器、东京煤气、三洋电机等在燃料电池开发方面有实力的企业联合组建了燃料电池开发公司；而美国通用汽车公司和德国宝马汽车公司结成了燃料电池汽车开发联盟，这些大企业联合体将在合作研发的名义下逐渐“垄断”燃料电池标准。3中国氢能源汽车的发展战略 与世界其它国家一样，中国新能源汽车的研发工作也在如火如荼地进行着。“十五”期间，国家从维护能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力、实现国家汽车工业的跨越式发展的战略高度考虑，设立“电动汽车重大科技专项”，组织企业、高等院校和科技机构，集中国家、地方、企业、高校、科研院所等方面的力量进行联合攻关。 2001年2月，“十五”国家高新技术研究发展计划（简称863计划）电动汽车重大专项通过了科技部立项论证会，这是我国有史以来最大的新能源汽车科技专项项目正式启动。总体投入24亿人民币，三大汽车集团、112家科研单位参与研发，同时制订了三大战略目标（实现我国车用洁净燃料的战略转换，减轻对石化能源需求的压力；跳出先污染再治理的怪圈，首先解决大城市公交问题，改善城市大气环境；跨越式发展，在世界汽车工业新一轮竞争中占领制高点）、“三横三纵”研发布局（三横：纯电动车、混合动力汽车、燃料电池汽车；三纵：电池、电机、控制系统的零部件）和新能源汽车发展战略（优先发展燃料电池汽车； 大力推进混合动力电动汽车；兼顾纯电动汽车；根据我国的资源结构，采取多样化能源的发展战略）。中国政府在提交给“氢能经济的国际伙伴”的报告中，提出一个目标：希望中国在21世纪中期向氢能经济发展。同时也制订了燃料电池汽车批量生产的计划：在2008年北京奥运会上，燃料电池汽车将投人使用，2010年实现万辆级产量，2015年燃料电池汽车产量达到10万辆。燃料电池汽车的研发得到国家和地方政府的大力支持。4中国氢能源汽车的发展现状我国政府非常重视燃料电池技术，在“863计划” 中，已经将燃料电池技术的开发作为重点项目，2002年首批74项课题开始攻关，2003转入关键技术攻坚和产业化前期准备阶段。并在“十五”期间，继续立项资助燃料电池的研究开发，重点研制质子交换膜燃料电池。近年来，我国在燃料电池汽车的主要成绩：“凤凰”氢燃料电池样车上海通用的泛亚汽车技术中心以GL8公务商用车为原型，研发出一款氢燃料电池样车；“楚天一号”武汉理工大学与东风汽车公司联手，成功研制出以25kW氢燃料电池作为动力的轿车，其电池发动机在同济大学国家定点实验平台全面测试后，主要性能指标均达到设计要求；“超越系列”以同济大学为主要科研力量自主研发的“超越系列”燃料电池轿车。经过4年多协同攻坚，已经相继研制成功拥有完全自主知识产权的超越系列三代燃料电池轿车样车，如今“超越三号”主要性能指标直逼国际先进水平。2005年年底，由10辆“超越三号”样车组成的小车队将驶向上海街头，开始商业化示范运行。2004年月30日，通用和上汽集团就未来可替代能源发展签署合作谅解备忘录，双方计划于2005年第一季度开始在中国进行为期两年的燃料电池车示范运行项目。此外，上汽集团正积极准备参加将于2005年第四季度开始的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”的竞标。中美合作的“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”的实施，总投资3236万美元，在北京市和上海分别选择一条公共汽车路线进行示范试验，购置12辆燃料电池公共汽车，在北京和