新能源汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析

PAGE7新能源汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析摘要：本文通過對新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的闡述，簡要分析了現(xiàn)階段新能源汽車發(fā)展在技術(shù)、市場和戰(zhàn)略層面的特點(diǎn)和局限性之所在。同時(shí)對相關(guān)政策和戰(zhàn)略導(dǎo)向進(jìn)行淺析，對中國發(fā)展新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略予以相應(yīng)分析，并分析了新能源汽車技術(shù)發(fā)展的未來走向，還簡要介紹了新能源汽車的前沿技術(shù)。關(guān)鍵詞：新能源汽車現(xiàn)狀發(fā)展趨勢分析前沿技術(shù)一、新能源汽車發(fā)展背景分析眾所周知，當(dāng)時(shí)間的年輪轉(zhuǎn)向21世紀(jì)，汽車成為工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)。但是，當(dāng)石油危機(jī)、環(huán)境破壞和金融危機(jī)席卷全球工業(yè)發(fā)展時(shí)，汽車產(chǎn)業(yè)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。所以，新能源汽車便成為各國所看重和重點(diǎn)支持的新興產(chǎn)業(yè)，更是我國汽車行業(yè)發(fā)展的重中之重?，F(xiàn)將從四個(gè)方面對新能源汽車的發(fā)展背景進(jìn)行分析：1、能源危機(jī)化石能源作為不可再生能源，一直以來以其低廉的經(jīng)濟(jì)成本而受到傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的青睞，但是通過對石油儲(chǔ)量的綜合估算，石油可被支配的化石能源的極限，大約為1180~1510億噸，以2009年世界石油的年開采量計(jì)算，石油儲(chǔ)量大約在2050年左右宣告枯竭，同樣，天然氣僅可以滿足62.8年的開采，也就是說，這些傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的資源載體將在21世紀(jì)上半葉迅速地接近枯竭。這對汽車保有量快速增加的中國來說將是一個(gè)嚴(yán)峻的問題。能源的盡頭將是什么？沒有人想坐以待斃。所以在能源的巨大壓力之下，如何大力發(fā)展和推動(dòng)新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化是我國汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段所需研究的重大課題。2、環(huán)境危機(jī)隨著工業(yè)發(fā)展，尤其是汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為目前城市的主要污染源之一，而汽車尾氣中的有害成分，如CO、HC及氮的氧化物是大氣污染的主要成分。及統(tǒng)計(jì)，在主要城市中心，交通排放的CO形成的污染物濃度占CO總濃度的90％~95％，HC和NOX占80％~90％，由此可見，傳統(tǒng)的燃料汽車對城市大氣的破壞性。所以，從保護(hù)居民的生活環(huán)境的必要性看來，研發(fā)環(huán)境友好型的新能源汽車是相當(dāng)有必要的。3、經(jīng)濟(jì)危機(jī)從某種程度上來講，金融危機(jī)也給新能源汽車的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。因?yàn)樾履茉雌囀抢瓌?dòng)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的一張新的王牌，所以各國、各企業(yè)為了擺脫經(jīng)濟(jì)低谷，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇而大力支持和開發(fā)新能源汽車以獲得新的市場并使自己在未來的產(chǎn)業(yè)競爭格局中占據(jù)有利位置。作為世界各大汽車企業(yè)共同戰(zhàn)略選擇的新能源汽車，由于其出色地滿足了人們對節(jié)能減排的需求從而能占據(jù)未來汽車的大部分市場。也因?yàn)槠漭^低的使用成本使其能夠迅速地被消費(fèi)者所接受。市場需求的增加使其可以成為未來經(jīng)濟(jì)的新的引擎。4、技術(shù)革新技術(shù)進(jìn)步永遠(yuǎn)是產(chǎn)業(yè)革新的不竭動(dòng)力，雖然電動(dòng)汽車早在19世紀(jì)便被研制出來，但是由于電池等技術(shù)的不完善，其在與以燃機(jī)為動(dòng)力汽車的競爭中敗下陣來。但是科技總是不斷進(jìn)步的，隨著電池技術(shù)的發(fā)展和各種其他能源汽車的研發(fā)成功，新能源汽車產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)了許多新技術(shù)，其產(chǎn)品的研發(fā)也越開越受到人們的關(guān)注。而能源的多樣化發(fā)展給汽車新技術(shù)的應(yīng)用帶來了無限可能，因此，各類新能源汽車的研發(fā)和生產(chǎn)必然會(huì)將汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域延伸、拓展到更加廣泛的產(chǎn)業(yè)范疇。這也是新能源汽車的發(fā)展基礎(chǔ)之所在。二、新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析通過對新能源汽車發(fā)展的背景的分析，不難看出，新能源汽車的研發(fā)是將是今后汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)，國內(nèi)外各大汽車公司和科研機(jī)構(gòu)也紛紛致力于開發(fā)新能源汽車并使之產(chǎn)業(yè)化。這對現(xiàn)新能源汽車的長足的發(fā)展有著及其積極的意義。分析新能源汽車發(fā)展的現(xiàn)狀可以幫助我們更加清晰地了解該產(chǎn)業(yè)的動(dòng)向，也有利于我們向更長遠(yuǎn)的發(fā)展目標(biāo)邁進(jìn)。1、技術(shù)層面目前，世界各國采用主流的清潔能源技術(shù)為“零排放”的電動(dòng)動(dòng)力和開發(fā)排放污染低的替代能源。而技術(shù)應(yīng)用到新能源汽車上就主要體現(xiàn)在電動(dòng)汽車方面，包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。同時(shí)天然氣等石油替代能源動(dòng)力汽車也在迅速發(fā)展，如以天然氣、液化石油氣、生物柴油、合成燃料、醇類燃料、醚類等多種清潔為替代能源的汽車。（1）電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車的一個(gè)共同特點(diǎn)是汽車完全或部分由電力通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)低排放和零排放。雖然蓄電池電動(dòng)汽車是最早出現(xiàn)的電動(dòng)汽車，但使用鉛酸電池的汽車整車動(dòng)力性、續(xù)駛里程與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車有較大的差距，而使用高性能鎳氫電池或者鋰電池又會(huì)使成本大大增加。并且蓄電池電動(dòng)汽車都需有一定充電時(shí)間及相應(yīng)的充電設(shè)備，使用場合受到了限制。同時(shí)其高速階段的動(dòng)力性與內(nèi)燃機(jī)汽車有明顯的差距。所以，在電池技術(shù)尚未成熟的現(xiàn)階段，純電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化還有很長的路要走。至于燃料電池汽車，雖然其具有近65％的能量利用率，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放或低排放、低噪聲，甚至國外最新開發(fā)的高性能燃料電池汽車已經(jīng)幾乎與傳統(tǒng)汽車相媲美，但成本卻制約其產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。在加拿大進(jìn)行的示范試驗(yàn)表明，使用燃料電池的公共汽車制造成本為120萬加元，而使用柴油機(jī)的公共汽車僅為27．5萬加元。另一方面燃料制取和儲(chǔ)存是其大量推廣的枷鎖，況且完全依靠燃料電池作為動(dòng)力源，在車輛的動(dòng)力性、可靠性和制動(dòng)能量回收方面都有著明顯的缺陷。所以如何進(jìn)一步研發(fā)更高效的燃料電池是其發(fā)展中面臨的問題之一?；旌蟿?dòng)力汽車融合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了兩者的缺點(diǎn)，近年來獲得了飛速發(fā)展，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，PRIUS和INSIGHT兩款混合動(dòng)力汽車的成功向人們展現(xiàn)了混合動(dòng)力技術(shù)的魅力和巨大的市場潛力。但是，目前的混合動(dòng)力汽車并不是電動(dòng)汽車發(fā)展的終極目標(biāo)，畢竟，真正的電動(dòng)汽車還是要以電能為主要能源供給，因此插電式混合動(dòng)力汽車將是未來混合動(dòng)力汽車的主角。（2）代用燃料汽車代用燃料汽車的發(fā)展前景較好，在各種汽車代用燃料中，液化石油氣（LPG）和壓縮天然氣（CNG）最方便投入使用，而且目前已經(jīng)具有好的配套基礎(chǔ)設(shè)施。由于其在排放和經(jīng)濟(jì)性能要求較高而動(dòng)力性能要求一般的公共交通領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。特別是在有許多農(nóng)業(yè)大省的農(nóng)業(yè)大國—中國，其乙醇資源豐富，所以乙醇汽車有良好的應(yīng)用前景。但是由于燃?xì)庖话悴捎酶邏嘿A存，在安全性方面存在一定隱患。另外，其動(dòng)力性與傳統(tǒng)汽車有明顯差距，一般會(huì)下降20左右。又由于燃?xì)馄囈廊徊捎脙?nèi)燃機(jī)的燃燒循環(huán)，不可避免地排出大量的二氧化碳溫新能源汽車發(fā)展的主流路線和最終目標(biāo)。作為真正的綠色環(huán)保汽車，純電動(dòng)汽車在節(jié)能環(huán)保和維護(hù)保養(yǎng)等方面的優(yōu)勢相當(dāng)明顯，雖然在續(xù)駛里程和充電時(shí)間上依然存在難以解決的障礙，但電池技術(shù)的瓶頸不會(huì)永遠(yuǎn)存在，一旦多方面通力合作，技術(shù)的發(fā)展將很快突破現(xiàn)有的電池技術(shù)的局限，而政府也將配合推行相關(guān)的扶植政策，如采用補(bǔ)貼退稅的方式以降低車輛制造成本、采用電池置換等經(jīng)營模式改善其充電時(shí)間長的固有缺陷。總之，未來很長的一段時(shí)間內(nèi)，純電動(dòng)汽車的大范圍推廣依然雖具難度，但純電動(dòng)車技術(shù)畢竟是集各方面力量的協(xié)同合作，也就是說，真正“綠色”的純電動(dòng)汽車一定會(huì)成為未來交通工具的主流。而2011年世博會(huì)上，上汽通用公司展示的概念車——葉子，采用自然能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，這款車以其超前的技術(shù)向我們展現(xiàn)了新能源汽車的多樣化趨勢，我們相信未來電動(dòng)車的發(fā)展一定是多元的，不單單依靠一種或一類車型。就如同燃料電池電動(dòng)汽車是新能源汽車技術(shù)未來中長期發(fā)展的重要補(bǔ)充一樣，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是將成為最具可行性的新能源汽車技術(shù)，只要混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)了其動(dòng)力供給主要靠電池，即插電式混合動(dòng)力汽車技術(shù)一旦成熟，其對新能源汽車發(fā)展的意義也是極其重要的。4、前沿能源科技于新能源汽車的展望通用公司所展示的“葉子”只不過是前沿科技的冰山一角。而下列顛覆性能源技術(shù)將有可能從源頭上創(chuàng)造新能源汽車的未來。（1）沖擊波汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（波—轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)）這項(xiàng)技術(shù)是密歇根州立大學(xué)機(jī)械工程教授諾伯特·穆勒(NorbertMüller)及其團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)中的，他說，這種緊湊型發(fā)動(dòng)機(jī)僅有家用蒸鍋大小，需要的部件也比活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)少得多。這種發(fā)動(dòng)機(jī)將不再需要活塞、連桿和汽缸。重量的減輕和燃油效率的提高“能在消耗同樣數(shù)量燃料的前提下，讓一輛裝備再生制動(dòng)裝置的插電式混合動(dòng)力車的行駛距離增加4倍，相應(yīng)的二氧化碳排放量也會(huì)減少80%”。不僅如此，該系統(tǒng)還能使制造成本降低30%。在波—轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，產(chǎn)生動(dòng)力的過程是在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的渦輪中進(jìn)行的。渦輪就像平放在桌面上的電腦風(fēng)扇(轉(zhuǎn)子)，有許多彎曲的葉片和外殼。壓縮后的高溫空氣和燃料經(jīng)過位于中央的軸，被導(dǎo)入葉片之間的空隙。當(dāng)高度壓縮的混合氣體被點(diǎn)燃時(shí)，燃燒的氣體在有限空間里急速膨脹而形成沖擊波，壓縮剩余部分的空氣；從外殼上反射回來的沖擊波也會(huì)進(jìn)一步壓縮和加熱空氣。最后，經(jīng)過壓縮和加熱的氣體會(huì)在恰當(dāng)時(shí)機(jī)通過外殼釋放出去。壓縮氣體在彎曲的葉片上施加的力，和氣體噴射產(chǎn)生的力一起，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)曲柄軸。（2）量子光電池傳統(tǒng)的太陽能電動(dòng)汽車?yán)玫奶柲茈姵?，只能將接收到的陽光能量?0%至15%轉(zhuǎn)化為電能，以致發(fā)電成本居高不下。原因之一是，單層硅吸收陽光的效率，理論上限大約是31%(實(shí)驗(yàn)室中最好的光電池可以達(dá)到26%)。而對半導(dǎo)體晶體(或稱為“量子點(diǎn)”)的新研究表明，這一理論上限可以提高到60%以上，這為開發(fā)低成本發(fā)電設(shè)備帶來了希望。所以如果能在熱電子冷卻前就捕捉到它們，那么光電池的效率上限就會(huì)翻一番。解決方案之一是降低電子的冷卻速度，為捕捉它們贏得更多時(shí)間。去年，美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的化學(xué)家朱曉陽(XiaoyangZhu，音譯)和同事將注意力投向了一種量子點(diǎn)，每一個(gè)點(diǎn)只包含數(shù)千個(gè)原子。他們將硒化鉛量子點(diǎn)沉積在一層導(dǎo)電的二氧化鈦(一種普通材料)上。當(dāng)光線照在上面時(shí)，所產(chǎn)生的熱電子損失能量所需的時(shí)間要比原先長了1000倍。這一實(shí)驗(yàn)證明了這一設(shè)想是可能實(shí)現(xiàn)的。雖然在最終得到實(shí)用的太陽能電池之前，還有許多困難需要克服。但朱曉陽說：“一旦解決了所有這些問題，我們就會(huì)知道最終應(yīng)該使用什么材料?！敝鞎躁栴A(yù)計(jì)，這項(xiàng)工作“需要一些時(shí)間，但是我有信心取得成功。我希望看到這些新型太陽能電池板安裝在自家屋頂上”。同樣，這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用在新能源汽車上，也將得到出人意料的效果。（3）利用廢熱的熱力發(fā)電機(jī)熱力發(fā)電機(jī)研究組組長艾倫·布朗(AlanBrowne)的第一個(gè)目標(biāo)是，回收汽車排氣系統(tǒng)中散發(fā)的熱能，驅(qū)動(dòng)車載空調(diào)或音響系統(tǒng)。布朗計(jì)劃使用由數(shù)條平行的鎳—鈦合金薄線組成的合金帶來收集熱能，它能“記住”某種特定形狀。所有形狀記憶合金都能在兩種狀態(tài)之間來回變換：在較高溫度下較堅(jiān)硬的本態(tài)與較低溫度下更為柔韌的狀態(tài)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，合金帶繞過呈三角形排列的3個(gè)滑輪。其中一角處的合金帶接近熾熱的排氣系統(tǒng)，而另一角則位于溫度較低的遠(yuǎn)端。合金帶在高溫處收縮，低溫處伸張，就會(huì)讓自己沿這個(gè)三角環(huán)路轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)滑輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過軸承驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。溫差越大，環(huán)路轉(zhuǎn)動(dòng)越快，產(chǎn)生的能量也就越多。通用汽車公司制造的原型機(jī)由一條僅10克重的合金帶來產(chǎn)生兩瓦特功率，可以點(diǎn)亮一盞小燈。布朗聲稱，10年內(nèi)，這種發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率就會(huì)提高到商用的標(biāo)準(zhǔn)。他還補(bǔ)充說，為家用電器或發(fā)電廠冷卻塔安裝這種記憶合金熱力發(fā)電機(jī)，不存在任何技術(shù)障礙。同樣美國伊利諾伊大學(xué)的桑吉夫·辛哈正在研發(fā)一種可彎曲的固態(tài)材料，它也能將熱力轉(zhuǎn)化為電能。如果熱力發(fā)電機(jī)能被安裝在現(xiàn)有或未來的設(shè)備中，它就會(huì)有近乎無限的應(yīng)用前景：從數(shù)千座的冷卻塔和工業(yè)鍋爐，到數(shù)以百萬計(jì)的家用暖氣、冰箱和煙囪，還有拖拉機(jī)、卡車、火車和飛機(jī)。全世界會(huì)有數(shù)百億億焦耳的能量可以被回收利用，極大降低化石燃料的消耗。結(jié)語新能源汽車的發(fā)展有著廣闊的前景，無論是技術(shù)層面還是政策層面都給予這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)以動(dòng)力。雖然在發(fā)展的過程中會(huì)遇到各種挑戰(zhàn)，但是我們要在政策的正確支持下，堅(jiān)定不移地發(fā)展新能源汽車這一節(jié)能環(huán)保的未來支柱性產(chǎn)業(yè)，相信在不久的將來，新能源汽車及其先進(jìn)的技術(shù)一定會(huì)走進(jìn)我們的日常生活，這是科技發(fā)展的必然趨勢，也是綠色環(huán)保理念人們深入人心的科技新風(fēng)尚。參考文獻(xiàn)崔勝民,韓家軍.新能源汽車概論[M].北京:北京大學(xué)出版社,2011.葉松,于志祥,石則強(qiáng)等.中國新能源汽車技術(shù)發(fā)展趨勢研究[J].公路與汽運(yùn),2011(5)，起止頁碼1-4.