我省新能源汽车及电动汽车发展现状及对策研究

1、我省新能源汽车及电动汽车发展现状及对策研究周凯1,和兵1,赵静1,丁慧晓1,(1.郑州市环境保护监测中心站,郑州450007;(联系电话:周0371-67189982摘要:本文通过对新能源汽车、电动汽车发展趋势进行分析,同时从环境保护的角度以汽车尾气排放对环境、对人体的危害方面,阐述如何利用新能源汽车、电动汽车的长远发展、可持续发展来补充低碳经济在我省总体经济中所占的比重,以目前新能源汽车代替传统燃油汽车发展的角度来说明低碳经济在我省“十二五规划”中发展的必要性。关键词:低碳经济新能源汽车研究随着国家“十二五”发展规划持续不断的深入实施,低碳经济在国民总体经济中的比重

2、也越来越大。近年来郑州市的经济总量和GDP持续稳步提高,2009年郑州市的GDP目标为12%1。经济的发展带来的是生活水平的提高,一个重要的社会体现就是机动车总量的快步提升,2008年底郑州市机动车保有量已越过120万辆大关2。由机动车尾气排放造成的城区空气污染也将随着车辆的增加而日益严重。汽车尾气污染物将逐步并最终替代工业企业废气排放,成为郑州市首要气态污染物排放源。如何降低汽车尾气污染已经成为各地环保部门首要解决的难题。发展新能源汽车是降低汽车尾气排放的一个重要手段,也是发展低碳经济的一个重要措施。1 传统燃油型汽车对环境的影响郑州市环境空气是以煤烟型污染为主的复合型污染,主要污染因子是可

3、吸入颗粒物,根据郑州市2007-2009环境空气日报结果来看,二氧化硫及氮氧化物日均浓度也有超标现象,可吸入颗粒物由汽车尾气排放导致所占的比率逐年增加,郑州市的环境空气污染正由煤烟型污染为主的复合型向以汽车尾气污染为主的复合型污染转变。汽车尾气中有上百种不同化合物,其中污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等,城市空气中的有害有机物质主要是挥发性有机碳(VOC和多环芳烃(PAH。汽车尾气排放是空气中PAH污染的主要来源3。一辆轿车一年排出有害废气比自身重量大3倍,并且目前汽车使用的汽油约占全球汽油消费量的1/3。2 燃油型汽车对人体的危害尾气中的一氧化碳与血液中

4、的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。所以,即使有微量一氧化碳的吸入,也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕、头痛,重者脑细胞将受到永久性损伤;氮氧、氢氧化合物颗粒可在空气中悬浮几昼夜,被人体吸入后不能排出,积累到临界浓度便激发形成恶性肿瘤。VOC的毒性,对人体的危害主要在于切断细胞内部的代谢,吸入性挥发性卤烃能对中枢神经系统产生极大的损害,尤其是三卤代甲烷进入人体后对肝脏、肾脏具有毒害作用4。儿童患癌症与汽车尾气造成的空气污染有密切关系,孕妇吸入这些废气,其胎儿出世后更容易患上癌症。汽车尾气中的铅一般分布于地面上方1米左右的地带,正好是青少年的呼吸带。3新能源汽车的发展趋势尾气污染物排放的

5、降低可以在燃烧工艺方面进行技术改进,但传统燃油型汽车因其燃料的固有性,其尾气排放还是居高不下。可以说汽车燃料是重要的节能减排、降低碳排放的重要因素。目前,清洁能源技术采用可再生能源和新能源作为汽车替代燃料,当今世界各国均扩大采用“零排放”的电动动力、开发排放污染低的替代能源,其中最主要的是电动汽车、混合动力汽车、乙醇燃料汽车、氢燃料汽车等。电动动力汽车是典型的“零排放”汽车,它以电池作为驱动能源,没有噪音、运行稳定、舒适干净、行驶成本低廉,但电池的能量密度与汽油相差上百倍5,达不到人们的期望数值,电池性能是电动汽车研究的主攻方向。氢燃料汽车是将可再生能源氢作为燃料,燃烧提供动力后的剩余产物只是

6、水,具有热值高、来源广、零排放、无污染等特点。部分汽车公司已成功研制出氢燃料汽车,将氢燃料驱动与线控技术相结合,摒弃了传统的离合器机械传动装置,实现了电子方式控制。氢燃料汽车的发展关键在于燃料的制备、仓储、运输、能量转换等问题,大面积的普及最重要的燃料和汽车本身的成本问题。3.1 新型能源汽车在国外的发展世界各国著名的汽车厂商都在加紧研制各类电动汽车,并且取得了一定程度的进展和突破。日本一直以来,出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑,日本十分重视电动汽车的研制与开发。从目前世界范围内的整个形势来看,日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一,特别是在混合动力汽车的产

7、品发展方面,日本居世界领先地位。目前,世界上能够批量产销混合动力汽车的企业,只有日本的丰田和本田两家汽车公司。1997年12月,丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力轿车PRIUS。目前推出的产品已经是多次改进后的第二代产品,其生产工艺更为成熟。根据丰田汽车公司的测试,PRIUS轿车在城市工况下比同等排量的花冠轿车节油44.4%;在市郊节油29.7%,综合节油40.5%。美国的汽车行业在电动汽车产业化方面比日本还有部分差距,三大汽车公司仅仅小批量生产、销售过纯电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化。美国能源部与三大汽车公司于1993年签订了混合动力

8、电动汽车开发合同。3.2 我国电动汽车发展状况与世界其他国家一样。电动汽车研发工作在我国也正在持续的进行着:“十五”期间,国家从维护我国能源安全、改善大气环境、提高汽车工业竞争力、实现我国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”,通过组织企业、高等院校和科研机构,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。我国电动汽车重大科技专项实施4年来,经过200多家企业、高校和科研院所的2 000多名技术骨干的努力,目前已取得重要进展:燃料电池汽车已经成功开发出性能样车,燃料电池轿车累计运行4 000km,燃料电池客车累计运行8 000km;混合动力客车已在武汉

9、等地公交线路上试验运行超过14万km;纯电动轿车和纯电动客车均已通过国家有关认证试验。燃料电池汽车。均采用电一电混合驱动方案,在整车操控性能、行驶性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到较大提高。2004年10月举行的必比登世界清洁汽车挑战赛上,我国自主研发的燃料电池轿车在7个单项奖中获得5个A(在高速蛇行障碍赛、噪音、排放、能耗、温室气体减排5个单项指标方面的最高等级的好成绩,燃料电池城市客车也以较高的技术性能和可靠性在挑战赛中取得了良好的成绩。4 我省发展电动汽车所面临的问题4.1 电动车行驶现状所面临的问题4.1.1 续驶里程有限目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为1003

10、00 km,并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证,而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50100 km。比起传统燃油汽车而言电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点。4.1.2 蓄电池使用寿命太短普通蓄电池充放电次数仅为300400次,即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700900次,按每年充放电200次计算,一个蓄电池的寿命最多为4年,与燃油汽车的寿命相比太短。另外,不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足,例如,铅酸电池成本低,原材料丰富且易于回收,但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长。但其成本高、可回收性差

11、。钠硫电池的比能量较高,能够提供较长的续驶里程。但它要求的工作环境较苛刻。且其沽性物质具有强腐化性并易爆炸。就整体来看。成熟电池的寿命都相对较短。4.1.3 蓄电池尺寸和质量的制约现有电动汽车所使用的电池都不能在储存足够能量的前提下保持合理的尺寸和质量。如果电动汽车自身装备质量大。就会影响加速性能和最大车速的提高。例如,现有电动汽车电池的外体积一般要达到550 L。当把这么大体积的电池用于家庭轿车上时,就必然要挤占轿车的行李厢空间。4.1.4 电动汽车价格昂贵主要是电池技术复杂,成本太高,另外也由于采用一系列新材料、新技术,致使电动汽车的造价居高不下。电动汽车蓄电池的价格约为100美元/kW&

12、#183;h,甚至有的高达350美元/kW·h,成本太高,用户难以承受。4.1.5 间接污染严重电动汽车本身虽无排放污染,但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅,从开采、冶炼到生产的排污,都会对环境造成污染。电动车电池需要专业的处理机构,目前我省并无较具备先进处理技术的电动车电池回收处理企业。4.2 电动车行业制造及在路行驶面临的政策问题目前,对于电动车制造行业,我省并未出台具有针对性的扶持政策,对制造企业的立项、审批以及融资贷款、工商税务、环境保护、清洁生产等均未有相关可操作性、扶持性的政策出台。而电动车制造行业除了面对具体的法规政策外还要面对企业投资、融资、盈利、技术改造、

13、销售、售后服务等技术性问题。电动汽车的发展前景是很好的,但依然有各种各样的不确定因素制约。所以从远景规划上考虑,政策性扶持是首要的,企业自身的经济实力、技术实力也同样不可忽视。电动汽车上路行驶的法律性条文没有另行规定,其完全上牌、年检、行驶区域等并没有同传统型燃油汽车分别对待。在路行驶的新型传统汽车、电动汽车与传统型汽车在法律法规上相同对待外,在产业扶持上应予区别,给优惠。5 电动汽车在我省的发展趋势5.1 纯蓄电池驱动的超微型汽车这种汽车降低了汽车的动力性和续行驶里程的要求,充电过程比较简单,车速不高。较适合于我省各地级市、县级市内或社区小范围内使用。由于多数采用了镍氢电池、镍镉电池、锂离子

14、电池等高性能电池,车辆性能较有保证,已进人小批量试生产阶段。比如国外所采用的高性能锂离子电池,最高时速为90km,一次充电可行驶115 km。是一款适合我省城市道路行驶的家庭轿车。5.2 驱动电机呈多样性发展国外倾向于采用交流感应电机,其主要优点是结构简单、可靠,质量较小,但控制器技术较复杂;有的国家多采用永磁无刷直流电机。优点是效率高。起动扭矩较大,质量较小,但成本较高,且有高温退磁、抗振性较差等不足;另外还有大力开发开关磁阻电机,优点是结构简单、可靠。成本较低。缺点是质量较大,易于产生噪声。目前我国也研制成了稀土永磁无刷直流电机和开关磁阻电机,我省电动车制造行业易采用此类电动机。其效果可以

15、在今后的使用中得到考验。5.3 混合动力汽车由于受到蓄电池性能的严重制约。使纯蓄电池型电动汽车的产业化进程举步维艰,于是混合动力汽车成了内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品,既充分发挥了现有内燃机技术优势,又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。混合动力汽车将现有内燃机与一定的储能元器件通过先进控制系统相结合,可以大幅度降低油耗,减少污染物排放,同时技术成熟、价格便宜。对于我省各地市经济发展不均衡的现状,不同的城市根据本地区经济发展现状,可以优先选用此类汽车。5.4 燃料电池汽车成为竞争的焦点燃料电池汽车在成本和整体性能上,特别是行程和补充燃料时间上明显优于其他电池的电动汽车,并且燃科电池所用的燃科(

16、甲醇、汽油、柴油、天然气等来源广泛,又可再生,并可实现无污染、零排放等环保标准。6 结束语尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位,但发展清洁无污染的电动汽车、污染较少的新型能源汽车已是大势所趋,也是世界各国的必然选择。目前,在电动汽车的商业化运作上,无论从产品技术还是从市场开发方面。都还面临许多亟待解决的问题,这就需要政府的大力支持。比如,加快制定相关技术标准,出台对节能、环保汽车的税费减免和补贴措施,在基础设施建设上提供便利条件等。我省目前还没有上规模的生产新能源汽车、电动汽车的大型企业,省内产量较大较稳定、具有一定规模的汽车制造企业还基本上以生产传统燃油型汽车为主,燃汽型汽车基本以改造传统燃油型汽车而形成,并没有具一定规模的直接制造燃汽型汽车的制造企业。电动汽车也同样如此。电动汽车在我省主要应用在风景游览区、企业内部厂区及目前我们常见的治安巡逻车等。在路行驶数量很少,形不成规模。这里面的因素是多方面的,有新能源汽车、电动汽车自身的原因,也有政策和法规方面的原因。我省应针对新型能源汽车、电动汽车发展状况及早制定相关产业政策、新能源汽车电动车入户管理等行政政策给予大力的扶持