新能源汽车发展趋势及前景论文5000字怎么写_新能源汽车发展趋势及前景论文5000
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2.新能源汽车的发展,国内外情况,发展趋势
3.请教高手:浅析汽车新能源技术发展状况论文怎样写?
4.帮忙写一篇“汽车替代能源发展现状”的论文
新能源汽车论文模板
一、技术概述
电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用12或24块电池,有时则需要更多。
1、电动车技术特点
●无污染,噪声低
电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气,不产生排气污染,对环境保护和空气的洁净是十分有益的,几乎是“零污染”。众所周知,内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声,电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。
●能源效率高,多样化
电动汽车的研究表明,其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行,汽车走走停停,行驶速度不高,电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量,在制动过程中,电动机可自动转化为发电机,实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。
另一方面,电动汽车的应用可有效地减少对石油的依赖,可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外,如果夜间向蓄电池充电,还可以避开用电高峰,有利于电网均衡负荷,减少费用。
●结构简单,使用维修方便
电动汽车较内燃机汽车结构简单,运转、传动部件少,维修保养工作量小。当用交流感应电动机时,电机无需保养维护,更重要的是电动汽车易操纵。
●动力电源使用成本高,续驶里程短
目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善,尤其是动力电源(电池)的寿命短,使用成本高。电池的储能量小,一次充电后行驶里程不理想,电动车的价格较贵。但从发展的角度看,随着科技的进步,投入相应的人力物力,电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短,电动汽车会逐渐普及,其价格和使用成本必然会降低。
2、电动车基本结构
电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
2.1. 电源
电源为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前,电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,许多新型电池也在发展中。这些电源(电池)主要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等,新型电源的应用,为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。
2.2. 驱动电动机
驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛用直流串激电动机,这种电机具有"软"的机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花,比功率较小、效率较低,维护保养工作量大,随着电机技术和电机控制技术的发展,势必逐渐被直流无刷电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机所取代。
2.3. 电动机调速控制装置
电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。
早期的电动汽车上,直流电动机的调速用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的,且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂,现在已很少用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速,通过均匀地改变电动机的端电压,控制电动机的电流,来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中,它也逐渐被其他电力晶体管(入GTO、MOET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看,伴随着新型驱动电机的应用,电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用,将成为必然的趋势。
在驱动电动机的旋向变换控制中,直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向,实现电动机的旋向变换,这使得电路复杂、可靠性降低。当用交流异步电动机驱动时,电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。此外,用交流电动机及其变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便,控制电路更加简单。
2.4. 传动装置
电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴,当用电动轮驱动时,传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动,所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当用电动机无级调速控制时,电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在用电动轮驱动时,电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。
2.5. 行驶装置
行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力,驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的,由车轮、轮胎和悬架等组成。
2.6. 转向装置
专项装置是为实现汽车的转弯而设置的,由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力,通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向,工业中用的电动叉车常常用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。
2.7. 制动装置
电动汽车的制动装置同其他汽车一样,是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及其操纵装置组成。在电动汽车上,一般还有电磁制动装置,它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行,使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流,从而得到再生利用。
2.8. 工作装置
工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的,如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。
3、电动汽车的技术内容包括:
●驱动电池技术:镍氢电池,镍镉电池,铅酸电池,钠硫电池,锂离子电池、燃料电池等,应具有比功率和比能量高,能满足动力性和续驶里程的要求:充电时间短、充电动循环多,以方便使用和保证寿命。
●电机技术:主要有四种电机:直流电机、永磁电机、开关磁阻电机、交流感应电机。要求重量轻、效率高、可靠性好。
●驱动系统控制与集成技术:多用单片机和功率器件配合作为控制系统,功率器件主要使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)。
●电池监视与管理系统技术
●充电系统技术
●电动汽车整车布置及匹配技术
二、现状及国内外发展趋势
二十世纪九十年代以来,国外将电动汽车技术的重点放在关键的电池技术研究上,美国三大汽车公司投资26亿美元,进行合作研究,美国电池制造商联合进行的USABC项目也把目标指向电动汽车用的电池。 目前电池技术的现状与电动汽车的实用要求还有相当距离,使电动汽车在动力性能、续驶里程、制造成本和可靠性等方面无法和常规汽车相比。电动汽车的前景基本上取决于电池技术的突破。近年来镍氢、锂、燃料等类电池被相对看好,投入大量资金进行研究,铅酸、镍镉等传统电池的改进工作也在进行。
国家科委、计委在"八五" 、"九五"期间组织了电动汽车的攻关课题,最近又把电动汽车项目列入"十五"规划,国内大型汽车企业、高等院校、研究单位对电动汽车的研究也持积极的态度,通过改装电动汽车,进行了多轮试制,力争在"十五"结束时达到电动汽车的产业化。
三、"十五"目标及主要研究内容
①目标:解决关键技术,完成可实用的电动汽车的开发,并实现产业化。
②主要研究内容:电动汽车的总体设计;先进的电池技术;电动机及控制驱动系统;整车监控与管理系统、使用环境与配套技术等。
这个是从网上摘抄的,你可以试着组合一下你的文章.
汽车新能源论文汽车能源论文
国际油价破百之后,新能源再次被人们关注。然而,新能源在缓解能源危机这个大舞台上,到底能发挥多大的作用?哪些新能源又值得消费者期待呢?
面对高油价和潜在的石油供应危机,各国都把解决能源问题作为维护国家安全的战略问题提到议事日程中来。中国工程院博士冀星说,摆在各国面前的有两条道路:一是开源节流,寻求更多的石油供应渠道,并提高石油的使用效率;二是开发新能源。
为了促进新能源的开发利用,2006年1月1日,我国正式颁布实施了《可再生能源法》。该法将可再生能源的范围进行了限定,即风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。国家还出台了一系列政策和措施,旨在推动以秸秆、甘蔗、玉米等农林产品以及畜牧业生产废弃物等为代表的生物能源发展。
2007年,国家发改委发布的《能源发展“十一五”规划》,描绘出一幅未来5年我国能发展的蓝图。
乙醇汽油推广范围逐渐扩大
在众多新能源中,目前我国唯有乙醇汽油真正得到了推广,并且范围逐渐扩大。现在吉林、辽宁、黑龙江、河南、安徽五省及湖北、山东、江苏、河北、广西五省的部分地区都在使用乙醇汽油。
乙醇俗称酒精,车用乙醇汽油是把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配形成的一种新型汽车燃料。它基本不影响汽车的行驶性能,还可以减少有害气体的排放量。
虽然乙醇汽油的技术成熟,推广也一直稳步进行,但就在院2007年举行的一次关于可再生能源的会议上决定,我国将停止新建的粮食乙醇燃料项目。据了解,出台这一政策是为了保证粮食安全,保证玉米、小麦和其他农产品的种植比例平衡。农业部农村经济研究中心的有关专家认为,由于利用率最高、价格最为低廉,以木薯制造酒精前景广阔,我国燃料乙醇由此向非粮乙醇转折。
中国汽车技术研究中心高海洋博士认为,从长远角度讲,推广乙醇汽油是节约能源,提高环保质量的有力举措,但就试点情况来看,在全国范围推广则要在成本、价格、政策等方面加以规范,这需要整个供求市场的磨合,而不是一朝一夕的事。
生物柴油三年后进入正规加油站
生物柴油作为传统柴油的替代能源已经得到世界各国的重视,我国的中国石油、中国石化、中国海洋石油和中粮集团都设立了专门的机构研究生物柴油。有关方面预测,三年后生物柴油能进入正规加油站。
生物柴油是以动植物油脂为原料的可再生能源,与传统石化柴油相比,生物柴油具有润滑性能好,使用安全等优势,目前全球生物柴油的主要应用领域是为汽车提供动力燃料。使用生物柴油车辆无需改装,只要与普通柴油按照一定比例调和即可。
2006年,国家颁布《中华人民共和国可再生法》。虽然已有法规确定生物柴油的合法地位,但广大消费者近两年内还很难在正规加油站购买到。
据了解,国家对成品油的监管非常严格,而目前生物柴油的质量参差不齐,如果在加油站销售,质量无法保证。另外,产量太小也是制约生物柴油走进正规加油站的重要原因。国家发改委对生物柴油今后的推广已经有初步的,就是按照乙醇汽油的推广方式来分区域封闭式推广。
中国工程院博士冀星透露,根据国家发改委的整体规划和四大集团研究实验进度,预计三年后生物柴油才能进入正规加油站。
氢能源应用在车上有待时日
与生物质能源相比,氢能源的发展势头略显弱势,但世界各国的研究机构和汽车制造企业在研究开发氢技术方面都取得了一些成绩。美国的通用汽车公司把远期目标定位在氢能源车,“雪佛兰Sequel”是该公司最新一代的氢能源概念车。
氢能源是一种二次能源,目前主要的来源是利用水制取的。我国氢的来源极为丰富,制造提取的技术水平也有了一定的基础,水电解制氢、生物质气化制氢等制氢方法都已形成规模。
虽然氢能源来源广泛,但作为新能源在车辆上推广还有一定难度。首先,提取氢能源的成本极高;第二,需要对车辆进行较大改造;第三,大量提取氢能源的难度较大;第四,需要广泛建造氢加注站点。业内专家认为,获得大量廉价的氢,是实现氢能利用的根本。
太阳能汽车的美好前景
1999年,巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车,这种汽车全部使用太阳能作为能源,发动机和车轮之间没有传输装置,最高时速超过100公里。这是世界上有报道的第一款真正意义上的太阳能汽车。
2003年,由日本大学生制造的氢(hydrogen)和太阳能汽车成功穿越澳洲。该车从柏斯穿越沙漠行驶到悉尼,行程4084公里。汽车的排放物包括纯净水,悉尼特恩布尔在汽车抵达悉尼后,将水一饮而尽。
南京理工大学车辆工程系吴小平教授分析说,太阳能汽车进入商业时代,至少还要30-50年,但太阳能在汽车上的局部应用,10年之内应可见到。比如随着汽车上空调、多媒体等大量需要耗用发动机动力供电的电器设备的使用,燃油发动机已经越来越难以满足需要,那么用太阳能电池替代发动机的部分功能,就既可减少汽车尾气排放量,又可提高发动机工作效率。另外,高尔夫球场、风景区等对环保要求较高,而对动力要求不高的场所,可能会使用太阳能小车做工作车或游览车。
神秘的“可燃冰”
在全世界寻找替代能源的努力中,一种神秘的物质逐渐浮出水面,它就是深藏在海底的比石油、煤燃烧值高数倍,被称为后石油时代能源的“可燃冰”。
这种天然气水合物的晶体叫“可燃冰”,学名为“天然气水合物”,它透明无色,形似笼状的独特的冰结晶体,点火即燃烧,常温下分解出天然气,所以又叫“气冰”、“固体瓦斯”,是一种高能量的能源。我国在西海北部已经发现可燃冰的存在。
目前,很多国家都只是证明其在某一地区内含有“可燃冰”这种,但却很难说出具体的可储量。由于“可燃冰”分布于海底,因此勘探起来有很大难度,至少现阶段世界各国都不能像探测石油、天然气一样,通过分析地质构造和进一步勘探确认“可燃冰”的探明可储量。
“集实物样本还具有一定的难度,‘可燃冰’的开发利用就更是难上加难。”专业人士指出,开发“可燃冰”非常危险,由于水化物是在低温高压下形成的。且开时还有可能导致海床崩塌使甲烷大量释放,释放过程中一旦失控,难免酿成灾难。因此业界认为“可燃冰”成为新能源只是人类的一个希望。
电动汽车蓄势待发
电能汽车也称电动汽车,其工作原理是依靠蓄电池的电力使汽车发动机运转,使电能转化为机械能,从而驱动汽车。
电能汽车可以有效解决传统汽车燃油的污染问题,很多国家和机构都在研究电能汽车,而电能汽车的主要问题是蓄电池的蓄电能力大小,它直接影响着汽车的行驶速度和行驶距离。
现在,国内外各知名汽车厂商都开始下大力气开发电能汽车。
比亚迪首款电动汽车F3e使用电能驱动,没有排放,没有污染,甚至没有汽缸发动机的噪音,充足电以后以140-150公里/小时的速度可行驶570公里,这种环保汽车的远景变得越来越清晰。
电能汽车的发展将有效缓解能源危机,成为新能源动力车的重要组成部分。
编后
石油仍是当前最廉价的车用能源
除了燃料乙醇、生物柴油和氢能源以外,风能、太阳能、水能等都可以作为替代能源用于车辆,但目前它们还停留在概念的范畴,石油仍是当前最廉价的车用能源。
石油价格上涨已经变成了不可逆转的趋势。除非找到真正具有市场实用价值的替代能源,否则整个世界都将不可避免地沦为“石油的奴隶”。
寻找新能源的意义不在于最终完成了什么样的研发,而在于它给我们提供了一种全新的思路、一种可能。
新能源汽车的发展,国内外情况,发展趋势
论文题目:基于卡诺模型的新能源汽车市场需求研究
关键词: 新能源汽车;需求属性;卡诺模型;用户满意度
摘要: 随着我国经济快速发展和工业化进程不断推进,汽车市场需求不断扩张,发展新能源汽车是促进能源结构转型和汽车产业可持续发展的必然选择。为准确识别新能源汽车市场中的用户需求,提高新能源汽车企业的服务能力和市场竞争力,推进汽车产业建康有序发展,本文首先取非结构式访谈的方法获取消费者购买新能源汽车的需求,再运用卡诺模型对消费者购买新能源汽车的17项心理需求进行定性定量分析,构建需求模型并提出针对性对策建议,从而提高用户满意度。结果表明:在新能源汽车的各项需求属性中,安全性、节能环保性和优质的售后服务为必备属性,续航能力和价格为期望属性,减免税收和加大财政补贴为魅力属性,和企业对新能源电动汽车的宣传推广为无差异属性。新能源汽车产业政策改进可按照安全性,售后服务,电池寿命,基础设施建设,企业宣传的顺序逐步推进。
文章引用:刘亚男, 魏强, 吕冬, 曾莹. 基于卡诺模型的新能源汽车市场需求研究[J]. 现代管理, 2021, 11(10): 1093-1103. s://doi.org/10.12677/MM.2021.1110136
请教高手:浅析汽车新能源技术发展状况论文怎样写?
新能源汽车作为用非常规燃料为动力来源的一种综合性汽车,它用了先进的技术,具备新结构、高环保的特点。目前,我国已经将新能源汽车作为全国战略性新产业来定义,可见国家对新能源行业的重视,在能源和环保的压力下,新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向,而新能源客车则是当前我国汽车生产企业在新能源领域研发生产和竞争的重点与焦点。
据前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国新能源汽车市场前瞻与投资战略规划分析报告 前瞻》2013年统计数据显示:2013年前3季度,按车型划分,新能源客车增幅最大的是轻型客车,其次是大型客车。在新能源客车销量中,轻型客车所占据的市场比例最小,中型次之,大型客车比例最高。这主要是因为城市公交客车在行驶中起停频繁、速度要求不高,同时具有良好的示范效应,主要买家为事业单位,在政策推动下有望率先实现产业化。
帮忙写一篇“汽车替代能源发展现状”的论文
立帜汽车制造网 随着世界能源危机和环保问题日益突出,汽车工业面临着严峻的挑战。一方面,石油短缺,汽车是油耗大户,且目前内燃机的热效率较低,燃料燃烧产生的热能大约只有35%—40%用于实际汽车行驶,节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾;另一方面,汽车的大量使用加剧了环境污染,城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%来自汽车尾气,此外,汽车排放的大量CO2加剧了温室效应,汽车噪声是环境噪声污染的主要内容之一。我国作为石油进口国和第二大石油消费大国,污染严重,世行认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。国内汽车产品水平与国外差距很大,平均油耗高出10%—30%,排放约为15—20倍,汽车工业面临的压力更大。
上个世纪末以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车,新能源汽车获得了长足发展。汽油和柴油是传统内燃机汽车的能源,利用除此以外的能源提供汽动力的汽车均可称为新能源汽车。目前正在开发的新能源包括天然气、液化石油气、醇类、二甲醚、氢、合成燃料、生物气、空气以及电荷燃料电池等。
本文介绍新能源汽车技术的发展概况,并对其发展前景提出看法。
1 新能源汽车的种类及其特点
1.1 天然气汽车和液化石油气汽车
天然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车,主要以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、吸附天然气(ANG)为燃料,常见的是压缩天然气汽车(CNGV)。液化石油气汽车(LPGV)是以液化石油气(LPG)为燃料。CNG和LPG是理想的点燃式发动机燃料,燃气成分单一、纯度高,与空气混合均匀,燃烧完全,CO和微粒的排放量较低,燃烧温度低因而NOx排放较少,稀燃特性优越,低温起动及低温运转性能好。其缺点是储运性能比液体燃料差、发动机的容积效率较低、着火延迟期较长。这两类汽车多用双燃料系统,即一个汽油或柴油燃料系统和一个压缩天然气或液化石油气系统,汽车可由其中任意一个系统驱动,并能容易地由一个系统过渡到另一个系统。康明斯与美国能源部正合作开发名为“先进往复式发动机系统(ARES)”的新一代天然气发动机,根据开发目标,该发动机热效率达50%(热电联产时达到80%以上),NOx排放量低于0.1g/km,制造成本为400450美元/kW,维护费用低于0.01美元/kwh,在满足这些目标的同时,发动机具有较高的可靠性。
1.2 醇类汽车
醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车,使用比较广泛的是乙醇,乙醇来源广泛,制取技术成熟,最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动,既不需要改造发动机,又起到良好的节能、降污效果,但这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率,必须加大燃油喷射量,当掺醇率大于15%—20%时,应改变发动机的压缩比和点火提前角。乙醇燃料理论空燃比低,对发动机进气系统要求不高,自燃性能差,辛烷值高,有较高的抗爆性,挥发性好,混合气分布均匀,热效率较高,汽车尾气污染可减少30%以上。这种汽车最早由福特公司在20世纪80年代中期开发,到2003年底,美国有230多万辆乙醇汽车,其中多数是道奇和克莱斯勒厢式车——2003年已卖出233466辆。
1.3 氢燃料汽车
氢是清洁燃料,用氢气作燃料,只需略加改动常规火花塞点火式发动机,其燃烧效率比汽油高,混合气可以较大程度地变稀,所需点火能量小,有利于节约燃料。氢气也可以加入其它燃料(如CNG)中,用于提高效率和减少N02排放。氢的质量能量密度是各种燃料中最高的一种,但体积能量密度最低,其最大的使用障碍是储存和安全问题。宝马公司一直致力于氢气发动机研制,开发了多款氢发动机汽车,其装有V12氢发动机的7系列轿车是世界上首批量产的氢发动机,该发动机可使用氢气和汽油两种燃料。
1.4 二甲醚汽车
二甲醚(DME)是一种无色无味的气体,具有优良的燃烧性能,清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少,稍加压即为液体,非常适合作为压燃式发动机的代用能源,使用该燃料的车辆可达到美国加州的超低排放标准。日本NKK公司成功地开发出用劣质煤生产二甲醚的设备,并且和住友金属工业公司于1998年完成了用二甲醚作为汽车燃料的试验,二甲醚汽车(DMEV)不会排放黑色气体污染环境,产生的NOX比柴油少20%。
1.5 气动汽车
以压缩空气、液态空气、液氮等为介质,通过吸热膨胀做功供给驱动能量的汽车称为气动汽车,气动发动机不发生燃烧或其他化学反应,排放的是无污染物辐射的空气或氮气,真正实现了零污染。目前开发比较成功的是压缩空气动力汽车(APV),工作原理类似于传统内燃机汽车,只不过驱动活塞连杆机构的能量来源于高压空气。APV介质来源方便、清洁,社会基础设施建设费用不高,较容易建造。无燃料燃烧过程,对发动机材料要求低,结构简单,可借鉴现有内燃机技术因而研发周期短,设计和制造容易。但目前APV能量密度和能量转换率还不够高,续驶里程短。1991年法国工程师Guy Negre获得了压缩空气动力发动机的专利,并加盟MDI公司,2000年MDI公司推出的名为“进化”(evolution)的APV,质量仅700kg,其发动机质量仅为35kg,速度可达120km/h,一次充满压缩空气可行驶200km,充气费用仅为0.3美元,在城市中约可行驶10h,在压缩空气站充气2min就可完成,用气泵充气3h可完成。
1.6 电动汽车
世界上第一辆电动车(EV)由美国人在19世纪90年代制造。EV大致分为蓄电池电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)和混合动力电动汽车(HEV)。电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分由电力通过电机驱动,能够实现低排放和零排放。
蓄电池电动汽车是最早出现的电动汽车。使用铅酸电池的汽车整车动力性、续驶里程与传统内燃机汽车有较大的差距,而使用高性能镍氢电池或者锂电池又会使成本大大增加。而JtBEV都需有一定充电时间及相应的充电设备,使用场合受到了限制。燃料电池具有近65%的能量利用率,能够实现零排放、低噪声,国外最新开发的高性能燃料电池已经能够实现几乎与传统内燃机汽车相当的动力性能,发展前景很好,但成本却是制约其产业化的瓶颈。在加拿大进行的示范试验表明,使用燃料电他的公共汽车制造成本为120万加元,而使用柴油机的公共汽车仅为27.5万加元。
混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车的优点,同时克服了两者的缺点,近年来获得了飞速发展,并已经实现了产业化和商业化,PRIUS和INSIGHT两款混合动力汽车的成功向人们展现了混合动力技术的魅力和巨大的市场潜力。
1.7 以植物油为燃料的汽车
为了寻找可代替石油的新能源,科学家也将目光投向了植物油,正在研制以植物油如大豆油、玉米油及向日葵油为原料的内燃机油。科学家们还在研究生物柴油,这是一种以植物油为原料的燃料,将来可作为柴油的替代品大量用于卡车和轮船。生物柴油中不含硫,因此不会对环境造成酸雨威胁。为生产生物柴油,化学家们正在对植物油进行酯化加工,使之变成甲基酯化合物,燃烧起来更干净,发动机内残留物也较少。
2 我国新能源汽车的发展概况
我国天然气丰富,分布广泛,海南、北京、上海、重庆等省市被列为国家燃气汽车重点示范城市,各地均在燃油汽车基础上研制开发改装了压缩天然气汽车和液化石油气汽车,主要用于出租车、公交客车、大型车辆和工程设施等。一汽—大众公司开发了捷达LPG,上海交大研制成LPG轿车并和申沃客车联合开发成功改装型LPG城市bus,北京开发了CNG城市bus。
山西是产煤大省,甲醇汽车项目已进行多年,目前已达到商业运行阶段,所用甲醇汽车用灵活燃料系统,既可用甲醇,也可用汽油,将乙醇当作有氧燃料使用,现在在河北和黑龙江等地推广。同时国家制定了乙醇汽油燃料相关标准。我国云岗汽车公司大同汽车制造厂开发了甲醇中巴车。
我国煤炭丰富,支持以煤炭为原料制造车用燃料项目。煤直接液化和间接液化制取车用燃料的项目正在积极进行。“十五”期间在云南和陕西建立了煤直接液化示范厂,以煤为原料合成石油或二甲醚等车用燃料。西安交通大学与中国科学院煤化工研究所经过5年协同攻关,于2000年研制出了“超低排放二甲醚汽车”,通过在TYll00单缸柴油机及装备有大连柴油机厂生产的CA498柴油机的面包车上燃用二甲醚的试验,发现发动机的功率可提高10%-15%,热效率提高2—3个百分点,噪声降低10%-15%。
我国从事燃料电池研究的单位有20余家,质子交换膜(PEM)燃料电池技术已取得较大进展,但与国外还有不小差距,例如,国外将功率50—80kW的PEM燃料电池用于轿车,而我国最大的PEM燃料电池单堆功率为5kW,离轿车使用相距甚远。我国的金属燃料电池技术已经达到世界先进水平。
我国的镍氢电池和锂电池技术水平也已经达到国际先进水平,比亚迪在2005年上海车展展出的E1电动车已经具备了很好的整车动力性能。
目前国内对压缩空气动力汽车的研究报道最多的是浙江大学,他们已经开发出压缩空气动力摩托车研究平台,探索出不少有益的结论,正在进一步深入研究,此外重庆大学和同济大学也做过一些探索性研究。应当说APV在国内的发展才刚刚起步。
3 代用燃料汽车的发展前景
在各种汽车代用燃料中,LPG和CNG最方便投入使用,而且目前已经具有好的配套基础设施。在排放和经济性能要求较高而动力性能要求一般的公共交通领域具有很好的应用前景,美国近年来新型公交客车中天然气汽车就占据了较大比例。在中国这样的农业大国特别是一些农业大省,乙醇丰富,乙醇汽车有良好的应用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性,也将具有很好的应用前景,特别是作为代用柴油应用于混合动力汽车。混合动力汽车毫无疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。
蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车,且成本高。氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。当然随着太阳能电池技术的发展和突破,也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。压缩空气动力汽车虽然实现了零污染,但其整车性能与传统汽车相差太远,只能在较小的范围内应用于特定场合。
燃料电池是目前技术条件下能量利用率最高的车用能源。燃料电池的比能量可达200—350Wh/kg,为锂离子电池的2—3倍;能量转换效率高达60%~80%,是汽油机或柴油机的1.5~2倍,能实现超低污染甚至零污染,而且燃料电池使用的氢能源是可再生的。目前以甲醇燃料电池技术最为成熟。国外各大石油公司和汽车均在致力于燃料电池汽车的研发以抢占在未来汽车发展中的滩头。戴姆勒—奔驰汽车公司从1993年到2000年先后推出了NecarI—NecarⅣ和Nebas等系列FCEV,2001年5月Necar4在美国试车,功率55kW,最高车速145km/h,装载行程450km,最新推出的Necar V-FCEV用甲醇燃料电池。19年Ballard动力公司和福特汽车公司组建了Xcellsis公司开发燃料电池轿车,美国AR—CO、壳牌、德士古等石油公司和加州CARB先后加盟,组成世界上最强大的燃料电池车开发联盟。日本电力中央研究所正在开发一种全面使用耐热陶瓷的燃料电池,电池在发电效率非常高的1000℃的高温下工作,电解质的输出功率达到1W/cm2,相当于传统燃料电池的5倍。EvomR公司致力于开发铝和锌燃料电池,已具有相当水平。
总之对代用燃料的综合评价应考虑以下因素:燃料成本;车辆成本;对进口石油的依赖程度;有效能源利用率;温室效应;排放污染;生产、储运、分销、加注设施;装载行驶里程和加注时间;安全性。基于这些因素,目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。电、甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。可以预计LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽车会进一步发展,迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降,但柴油车会在重型车辆领域继续保持很高的市场份额。
4 结束语
在未来的20年内,汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源,但汽油和柴油的质量要求越来越高,发动机技术将快速发展以提高能量利用率。代用燃料会得到迅速运用,天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用,二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。
混合动力系统会得到快速发展和应用,混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。因此应当整合加速混合动力汽车的开发,抢占汽车技术发展的新高地。
燃料电池是最有前途的车用能量,也是未来汽车的主要能量源,国内石油工业应该与汽车工业联手开发先进的燃料电池技术,抢占未来先进汽车技术的前沿阵地!
中国石油替代能源发展概述
能源问题成为中国乃至世界经济生活中关注率最高的问题,尤其石油是不可再生的战略,是现代经济社会赖以正常运转的血液,除了对石油大力开源节流外,寻找替代能源也是极其重要的发展方向。2005年中国公布的《节能中长期专项规划》提出了十大重点节能工程,其中节约和替代石油工程就包括以煤化工、天然气化工、生物质化工产品替代石油化工产品;发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车飞燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车;醇醚类燃料及煤炭液化技术的示范及醇类燃料的推广等内容。
一、乙醇汽油将多元发展
由于推广燃料乙醇具有替代石油、解决陈化粮、提高农民收益、有利于环保等优点,2004年中国将车用乙醇汽油的试点从原来的5个城市扩大至东北三省、河南、安徽省等9个省区,并于2005年底实现强制推广乙醇汽油。截至2005年底,中国燃料乙醇产能达到122万吨/年,还有很多企业提出申请新建燃料乙醇项目,涉及投资额达数百亿元,预计2010年中国燃料乙醇产能将翻番。但是,由于生产乙醇的原料粮食有限,其发展潜力和可持续性受到制约。因此,需要大力发展其它如甘蔗、甜高粱、术薯、甜菜等原料路线的生产工艺。有研究预测,纤维质生产乙醇在未来十年内可望完成工业化进程。
据悉,乙醇柴油应用的关键技术已获重大突破,在不改变汽车发动机的前提下可以使用乙醇柴油,乙醇添加量为10%。
二、甲醇汽油蓄势待发
“六五”期间,国家曾组织开展了甲醇掺烧汽油的研究、示范工作,并在山西省进行了试验。“七五”期间,进行了高比例甲醇掺烧的试验研究;此后,这项研究也不曾间断。目前,山西省已能够批量生产甲醇汽车发动机和甲醇汽油,陕西省颁布了甲醇汽油及车用燃料甲醇地方标准,四川、内蒙古等地也在小范围内开始试点。
在市场预期的推动下,拥有煤和天然气的地区掀起了甲醇项目建设热潮。据不完全统计,2005年中国甲醇现有生产能力500万吨/年,在建和拟建的规模约1500吨/年,预计“十一五”末期甲醇产能将达到2000万吨/年左右,其中大部分产能将用于甲醇汽油和制乙烯。
目前,甲醇燃料能否充当替代燃料主要有两种意见:
一种意见认为,中国在甲醇燃料生产和应用技术方面,已经赶上了世界先进水平,并且在山西等地积累了许多经验。甲醇燃料在经济、环保、动力、安全、替代及方面具有明显优势,是清洁的替代燃料。有关毒性、材料腐蚀等问题已经解决,甲醇燃料立法并建立标准是当务之急。
另一种意见认为,虽然甲醇汽油试验了这么长时间,但其中有关毒性以及产业化和商业化推广应用中还有很多问题有待解决,应该进行大量的试验分析和工程示范,需要用科学数据为依据才能推向市场应用。而且,目前国家现行汽油标准禁止掺加甲醇,现在推广时机还不成熟。
三、液化天然气将有所发展
液化天然气(以下简称LNG)是优质、高效、安全的清洁燃料。LNG可作为汽车燃料,也可用作城市燃气调峰,还可用作燃料发电,以及市场化工业原料等。目前,中国正在制定LNG发展规划。广东、福建LNG项目将于今明两年投用,浙江、上海、山东、江苏、河北和辽宁LNG项目正在进行前期工作。
四、煤炭液化技术稳步推进
中国是煤炭相对丰富的国家,也是世界上最大的煤炭生产国和消费国。在化石能源总量中,煤炭所占比例高达95.6%,而石油和天然气分别只占3.2%和1.2%,中国是世界上仅有的几个以煤为主要能源的国家之一。在高油价情况下,煤炭液化技术比较优势明显增加。研究显示,煤制油比煤变电的能源利用效率高出50%以上,是提高能源利用效率的有效途径。
神华集团正在建设煤炭直接液化大型工业生产装置,规划到2007年第一条生产线建成,产能约为110万吨/年;预计到2010年产量将达到500万吨。山东兖矿集团投资的500万吨/年煤制油项目,一期工程100万吨/年生产装置已开工建设。
寻找石油替代能源已成当务之急
尽管石油输出国组织(欧佩克)表示可能在短期内再次提高原油日产限额,但国际市场原油期货价格在上周五(18日)收盘时再次刷新历史最高纪录。面对原油价格可能长期居高不下的情况,有关专家指出,加紧制订寻找石油替代能源的发展战略已成为国际社会的当务之急。
18日,美国纽约商品4月份交货的轻质原油价格终盘上涨32美分,达到每桶56.72美元,刷新了16日创下的每桶56.46美元历史最高收盘纪录。伦敦国际石油北海布伦特原油4月份期货价格上涨53美分,以每桶55.59美元报收,为1988年该期货开始交易以来的最高收盘纪录。另外,国际货币基金组织总裁罗德里戈·拉托19日在访问印度时表示,由于石油供应形势短时期内不可能得到缓解,而对石油的需求又日益增加,因此世界原油价格可能在未来的两年内都将继续维持在高位。
石油是世界工业的血液,目前在世界能源结构中占据首要地位。应该说,石油价格持续走高,无论对石油进口国还是对石油出口国都有不利影响,它将使石油进口国经济发展受到冲击,而石油出口国也无法制定长期经济规划。但是,由于目前石油供求关系及投机炒作等多种因素多重交织在一起,原油市场专家认为,与去年相比,今年油价变化可能更加动荡、更加不可预测。而由于发展中国家技术不发达,能源使用效率低,因此高油价对发展中国家经济的影响远比对发达国家严重。
专家指出,地球上储存的石油终有被耗尽的一天,从目前开始,各国就应该积极考虑几十年后的能源问题,因为一般来说,一种新型能源从研究、发展、示范应用到大规模产业化通常需要至少半个世纪的努力。从总体上看,发展以煤及天然气为基础的液体燃料目前已有长期的发展历史,形成了多种技术途径,有着成熟的工艺示范工程和小规模的生产,在有明确要求和、经济合理条件下,能较快地扩大规模,形成产业。此外,以生物质能为基础的生物液体燃料(乙醇和生物柴油)的技术也已经比较成熟。生物质能是可再生能源,在人类化石能源耗竭以后,人类能源只能依靠核能与可再生能源,而核能、太阳能、风能、水能无法直接转化成液体燃料,只有生物质能可生成液体燃料。因此,大力发展生物质燃料有着长远的重大意义。但大规模发展生物质燃料的困难在于,它通常使用粮食和油料作物做原料,从而产生占用耕地的矛盾。此外,与石油替代能源的发展相适应,发展相关的车辆等运输工具也是整个寻找替代能源发展战略的重要组成部分。
实际上,国际社会在寻找石油替代能源方面已经做了长期不懈的努力。自20世纪70年代以来,主要石油消费国已经通过产业结构调整、发展节能技术和提高能源使用效率以及发展替代能源等措施大大降低了经济增长对石油的依赖程度,对高油价的承受能力有所提高。例如,为了逐步减少对石油的依赖,欧盟近年来十分重视可再生能源的开发和利用。根据欧盟相关法律规定,可再生能源占能源市场的份额到2005年必须达到2%,到2010年必须达到5.75%。欧盟在2001年还通过了“鼓励替代能源行动”,将生物乙醇和生物柴油两种生物燃料确定为最有市场前景的替代能源。此外,美国负责能源事务的官员也已经表示,美国将加大使用天然气的比例,在未来12年内美国将成为全球最大的液态天然气消费国。一些亚洲国家目前也正在寻找石油替代能源领域进行着多方面的合作。
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