汽车新型能源动力系统技术.ppt

汽车新型能源动力系统技术 面对交通能源与环境问题的重大挑战，以汽车排放洁净化、汽车燃料节约化、汽车能源多元化为主要特征的节能与新能源汽车迅速发展，相互竞争，并引发了汽车动力电控化和电气化两大技术变革。先进的电控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，车用燃料电池技术快速进步。我们正在迎来汽车能源动力技术创新突破的战略机遇期 汽车新型能源动力系统发展背景 能源短缺、大气污染和气候变化等问题是全球汽车产业共同面临的巨大挑战。 目前世界汽车保有量约8 亿辆，预计到2020 年全球汽车保有量将达到12亿辆，主要增幅来自发展中国家。国际能源机构(IEA)的统计数据表明，2001 年全球57%的石油消费在交通领域(其中美国达到67%)。预计到2020 年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。 石油供求矛盾的不断加大，使国际油价屡创新高，且仍将保持高位运行。美国能源部预测[1]如图1 所示，2020 年以后，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，2050年的供需缺口几乎相当于2000 年世界石油总产量的两倍。与此同时，交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要来源之一。为此，全球已达成共识：交通能源转型势在必行。 2007 年，我国汽车产销量均超过870 万辆；同年我国汽车保有量超过4,229 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。汽车燃油消耗超过8,000 万吨，约占我国石油总需求量的1/4。由于汽车保有量的持续快速增长，车用燃油消耗量以年均12%以上的速度迅速增加，车用能源消耗占整个石油消耗量的比重日益加大。 我国汽车保有量今后仍将呈快速增长态势。根据国内外多个研究机构的预测结果，预计2020 年将达到1.5 亿辆左右，2030 年达到2.3～2.5 亿辆。与此同时，我国总体的石油对外依赖度不断攀升。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％。预计到2020 年，我国石油对外依存度可能会达到60%。同时，车用石油消耗所产生的空气污染和CO2 排放也正在变成愈来愈严重的问题，我国已经成为世界上第二大CO2 排放国，由此产生的国际政治和经济争端将会愈演愈烈。这充分表明，我国所面临的石油安全与交通能源问题将来势更猛，影响更大，挑战更加严峻。按传统交通能源动力系统发展下去，不可持续，实现我国交通能源动力系统转型是大势所趋。 21 世纪头20 年是汽车能源动力系统转型的战略机遇期 历史上，交通能源动力系统变革一直处于技术革命和经济转型的核心位置。19 世纪，煤和蒸汽机火车引发了欧洲的工业革命，开创了人类的工业经济和工业文明；20 世纪，石油和内燃机汽车促成了美国的经济腾飞，把人类带入了基于石油的经济体系与物质繁荣，也带来了能源环境的巨大挑战。 。20 世纪末到21世纪初的交替期，以汽车排放洁净化、汽车燃料节约化、汽车能源多元化为主要特征的各种节能环保汽车迅猛发展，相互竞争，并引发了汽车动力电控化和电气化技术变革，预示着人类将要进入交通能源动力技术创新突破的机遇期和后石油时代过渡期。 我国所处的这一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遇： 1）中国的能源与资源状况和城乡布局适合发展交通新型能源动力系统 中国缺油、多煤，这一能源结构特点给燃油汽车可持续发展带来了严峻的挑战。基于各种资源特点的多种替代燃料(包括液体、气体和电)可以充分发挥我国地域辽阔和资源多样性的优势，从而实现汽车能源来源的多样化。我国锂资源、稀土资源和镁资源丰富，可以为电动汽车新型动力系统关键部件提供原材料资源保障。 同时，从我国城乡布局与交通结构看，呈现出明显的点-线-面特征。 在点上，我国城市模式以大城市群为主要特点，汽车燃料基础设施比较集中，公共交通比较发达，家用轿车普及率较高，易于推行新能源城市客车和适合城市工况的混合动力轿车。 在联接大城市的交通干线上，我国以火车、柴油大客车和大货车为主要交通工具，轿车十分少见。而火车容易推行电气化，柴油车替代燃料来源较广。 在面上，我国广大城镇和农村已经普及了具有中国特色的电动自行车和柴油农用车，而且不同地区的一次能源资源特点也不同，比较适合发展一次能源来源多元化、燃料制取和消费当地化的燃料供应体系。 2）我国具有实现交通能源动力系统变革的后发优势 从我国汽车发展阶段看，具有后发优势。尽管发达国家政府均大力推动节能与新能源汽车发展，但是其传统汽车产业庞大，石油基础设施完善，消费习惯难以转变，实施转型社会成本高昂，转型难度很大。而我国汽车工业刚刚发展起来，汽车普及率低，因而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、电池等与汽车电控化和电气化密切相关的领域具有较好的产