(2)调查组织与实施
本课题组以浙江新能源汽车产业技术、市场和政策现状为调查目标,主要调查以下内容:1. 新能源汽车厂商与产业链现状;2. 新能源汽车消费市场现状;3. 新能源汽车发展政策(战略与规划)。
为保证调查数据的可靠性,提高调查效率,本次调查综合运用了问卷调查、典型调查相结合的方式进行(如表1所示)。调查从2011年7月至2011年12月。问卷调查主要针对新能源汽车消费市场,共发放问卷500份,主要包括浙江省的杭州、宁波、金华、温州、台州和湖州六个地级市的500名消费者。同时组织了4名教师和研究生走访了5个省内典型的汽车生产厂商,3个产业链典型企业。同时,以座谈会、咨询会等形式向相关职能部门和单位调查了新能源汽车发展政策。 表1 课题组的调查安排
时间 2011年6月-7月
2011年8月
研究内容
新能源汽车产业分析(技术结构、产业链形态)
对汽车厂商进行访谈,了解产业情况。
调查对象
新能源汽车示范项目
地点 北京、上海、杭州 金华、台州
众泰控股集团、康迪汽车、青年汽车、永源汽车、吉利汽车
万向集团、浙江省电力公司、天能集团 500名消费者
2011年8月 对新能源汽车产业链相关者进行调研 杭州、湖州
2011年10
采用问卷对汽车消费市场进行调查,了解消费市场差异(消费需求、使用成本与相关配套),收集新能源汽车产业发展面临的市场现状与问题
政府相关部门进行调研,了解新能源汽车政策(战略与规划)现状
杭州、宁波、金华、温州、台州和湖州
2011年10月- 12月
浙江省
2 调研内容
2.1 新能源汽车产业分析 2.1.1 新能源汽车概念与类型
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料,但采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源汽车等产品1。本课题的研究重点是前三类新能源汽车。
(1 )混合动力汽车
混合动力是指采用传统燃料的,同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同,主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型
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资料来源:《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》。
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发展也较快。混合动力汽车的优点是采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。在使用中可以利用现有的加油站加油,不必再投资。其电池可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。在繁华市区关停内燃机而由电池单独驱动,实现“零”排放。可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。其缺点是长距离高速行驶基本不能省油。
(2)纯电动汽车
电动汽车是主要采用电力驱动的汽车,大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。其本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。此外,电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有关研究表明,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,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。纯电动汽车的优点是技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。其缺点是目前蓄电池单位重量储存的能量太少,且没有形成经济规模,故电池购买价格较贵;在使用成本方面,部分试用结果表明其使用成本比传统汽车贵,而有些仅为传统汽车的1/3,主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。对于电动车而言,目前最大的障碍就是基础设施建设以及电池价格影响了产业化的进程,与混合动力相比,电动车更需要基础设施的配套,这不是一家企业能解决的,需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设,才会有大规模推广的机会。
(3)燃料电池汽车
燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2至3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。 近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司都制定了专门的燃料电池汽车推广计划。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试运行,以燃料电池为动力的运输大客车在我国的北京和上海进行示范项目运行。与传统汽车相比,燃料电池汽车的优点是零排放或近似零排放;减少了机油泄露带来的水污染;降低了温室气体的排放;提高了燃油经济性;提高了发动机燃烧效率;运行平稳、无噪声。但在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化及成本的降低。
(4)氢动力汽车
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氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,其具有无污染,零排放,储量丰富等优势,因此,氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比,氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火,并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。在新能源汽车中,电曾经被认为是汽车的未来动力,但蓄电池漫长的充电时间和重量使得其存在商业化障碍。而电与汽油合用的混合动力车只能暂时性地缓解能源危机,只能减少但无法摆脱对石油的依赖。氢具有很高的能量密度,释放的能量足以使汽车发动机运转,而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生成水,没有污染。因此,以氢为能源的燃料电池是21世纪汽车的核心技术。其优点是排放物是纯水,行驶时不产生任何污染物。其缺点是氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难,因为氢分子非常小,极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题,氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气,如此一来同样需要消耗大量能源,除非使用核电来提取,否则无法从根本上降低二氧化碳排放。
(5)其他新能源汽车 ? 燃气汽车
燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。近年来,世界上各国政府都积极寻求解决这一难题,开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好,可调正汽车燃料结构,运行成本低、技术成熟、安全可靠,所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。目前,燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流,在我国代用燃料汽车中占到90%左右。替代燃料的作用是减轻并最终消除由于石油供应紧张带来的各种压力以及对经济发展产生的负面影响。近期,中国仍将主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作汽车的替代燃料。汽车代用燃料能否扩大应用,取决于中国替代燃料的资源、分布、可利用情况,替代燃料生产与应用技术的成熟程度以及减少对环境污染等;替代燃料的生产规模、投资、生产成本、价格决定着其与石油燃料的竞争力;汽车生产结构与设计改进必须与燃料相适应。
? 生物乙醇汽车
生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。使用乙醇(俗称酒精)为燃料的汽车即乙醇汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长,无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟,近来由于石油资源紧张,汽车能源多元化趋向加剧,乙醇汽车又提到议事日程。 目前世界上已有40多个国家,不同程度应用乙醇汽车,有的已达到较大规模的推广,乙醇汽车的地位日益提升。目前世界上使用乙醇汽油的国家主要是美国、巴西等国。在汽车上使用乙醇,可以提高燃料的辛烷值,增加氧含量,使汽车缸内燃烧更完全,可以降低尾气的有害物的排放。目前的工业化生产的燃料乙醇绝大多数是以粮食作物为原料的,从长远来看具有规模限制和不可持续性。经合组织(OECD)2认为发展生物燃料得不偿失,呼吁美国和欧洲国家取消对当前生物液体燃料的补贴政策。针对燃料乙醇的能源投入产出比、经济性、社会和环境影响问题,支持和反对生物燃料的两派展开了激烈辩论。08年6月,我国发改委全面叫停粮食乙醇的开发,要求今后生物燃料的发展必须满足不占用耕地、不消耗粮食和不破坏生态环境为前提。因此,以木质纤维素为原料的第二代生物燃料乙醇是决定未来大规
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2007年9月,经合组织(OECD),《生物燃料:是比疾病还要糟糕的治疗方案吗?》
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模替代石油的关键。我国的河南天冠、安徽丰原等公司的纤维素燃料乙醇的研发和示范走在全国前列。
2.1.2 新能源汽车技术
从全球新能源汽车的总体发展情况看,混合动力汽车技术基本完善,已经进入商业化规模销售阶段,特别是插电式混合动力汽车已成为市场关注的新热点;纯电动汽车技术取得较大进展,全新结构纯电动汽车和增程式纯电动汽车开始进入市场;燃料电池汽车技术处于新的技术突破前期,其关键技术的研发是抢占制高点的重要战略。而从国内范围来看,目前动力电池、永磁电机及其驱动控制系统已经具备一定的产业规模,纯电动汽车小批量示范运行已在特定区域展开,混合动力汽车已经开始规模化应用,燃料电池汽车研究工作也取得了较大的进展,部分成果已经获得示范验证。截至2011年6月,国内累计超过15000辆节能与新能源汽车投入运行。
根据《电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要)》,发展电气化程度比较高的“纯电驱动”电动汽车是我国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。在技术路线上(如图2所示),近期(2010-2015)将尽快推进混合动力技术的应用,发展小型纯电动汽车和插电式混合动力电动车;中期(2015-2020)将在混合动力技术得到广泛应用的基础上,加大小型纯电动汽车和插电式混合动力汽车推广力度;在2020年之后,纯电驱动技术将逐步占据主导地位,通过发展纯电动汽车和燃料电池汽车,实现大幅度降低排放。到2015年左右,在20个以上示范城市和周边区域建成由40万个充电桩、2000个充换电站构成的网络化供电体系。
图2 新能源汽车发展技术路线
根据新能源汽车整车、系统及关键总成技术成熟程度、国家和行业标准完善程度以及产业化程度的不同,将其分为起步期、发展期、成熟期三个不同的技术阶段(如表2所示)。起步期产品是指技术原理的实现路径尚处于前期研究阶段,缺乏国家和行业有关标准,尚未具备产业化条件的产品。发展期产品是指技术原理的实现路径基本明确,国家和行业标准尚未完善,初步具备产业化条件的产品。成熟期产品是指技术原理的实现路径清晰,产品技术和生产技术成熟,国家和行业标准基本完备,可以进入产业化阶段的产品。
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对处于不同技术阶段的产品采取不同的管理方式。起步期产品只能进行小批量生产,且只在批准的区域、范围、期限和条件下进行示范运行,并对全部产品的运行状态进行实时监控。发展期产品允许进行批量生产,只能在批准的区域、范围、期限和条件下销售、使用,并至少对20%的销售产品的运行状态进行实时监控。成熟期产品与常规汽车产品的《车辆生产企业及产品公告》管理方式相同,在销售、使用上与常规汽车产品相同。 表2 新能源汽车技术阶段划分表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
产品类别
储能装置种类
锂离子动力蓄电池
金属氢化物镍动力蓄电池 铅酸蓄电池 锌空气蓄电池 超级电容器
液压/气压储能装置 锂离子动力蓄电池
金属氢化物镍动力蓄电池 铅酸蓄电池 锌空气蓄电池 超级电容器
液压/气压储能装置 锂离子动力蓄电池
金属氢化物镍动力蓄电池 铅酸蓄电池 锌空气蓄电池 超级电容器
锂离子动力蓄电池
金属氢化物镍动力蓄电池 铅酸蓄电池 锌空气蓄电池 超级电容器 燃料电池
技术阶段 发展期 成熟期 成熟期 起步期 发展期 发展期 发展期 发展期 发展期 起步期 发展期 发展期 发展期 起步期 成熟期 起步期 起步期 起步期 起步期 成熟期 起步期 起步期 起步期 起步期 起步期
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混合动力乘用车
混合动力商用车
纯电动乘用车
纯电动商用车
燃料电池乘用车/商用车
氢发动机汽车
二甲醚汽车
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在新能源汽车重大项目的不断推动下,在汽车行业及相关产学研单位共同努力下,我
国建立起节能与新能源汽车“三纵三横(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动车三种整车技术为“三纵”,多能源动力总成系统、驱动电机、动力电池三种关键技术为“三横”)的研发布局(如图3)。采取了整车企业牵头、关键零部件配合、第三方监理、产学研结合、政策法规技术标准同步研究、基础设施协调发展的创新研发体制。全国共有200多家大型汽车企业和相关零部件企业、高等院校和科研院所,以及3000多名中高级科技人员直接参加了电动汽车专项研发。
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注:(2010年12月31日前适用)
1.技术阶段的划分主要以储能装置种类为依据。
2.采用电-电混合方案的汽车,其技术阶段的确定以储能装置中技术阶段较低的一种为准,如:采用锂离子动力蓄电池与超级电容器电-电混合方案的纯电动商用车,其技术阶段确定为起步期;采用燃料电池与超级电容器电-电混合方案的乘用车/商用车,其技术阶段确定为起步期。
3.目前表中所列的锂离子动力蓄电池包括锰酸锂型锂离子动力蓄电池和磷酸铁锂型锂离子动力蓄电池两种类型。如果有企业申报采用其它锂离子动力蓄电池的产品,需临时提请专家委员会确定技术阶段。
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