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新能源汽车的现状与未来

来源: 更新日期:2018-11-08 09:11:54

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汽车给人们带来交通便利的同时,也给环境带来严重污染,为此新能源汽车应运而生。

新能源汽车采用非常规的车用燃料作为动力来源,其中包括纯电动汽车、增程式电动汽车、插电混合动力汽车、氢能源汽车。

2017年,全国新能源汽车保有量达153万辆,目前仍以纯电动汽车、插电混合动力汽车为主。

新能源汽车有一些共性的核心技术:动力蓄电池和管理系统、电机和驱动系统以及混合动力系统的混合发动机和燃料电池发动机。把它们组合起来就可能形成三种汽车的形式:纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。这三种车型共同的核心技术就是动力蓄电池、驱动电机和智能化控制系统,以及各种车型所自有特色的驱动发动机系统。

纯电动车和氢燃料电池车代表了新能源汽车的两个进化方向。从结构方面讲,纯电动车比传统汽车或混合动力汽车都要简单,电池-控制模块-电机,即构成了整车的传动逻辑。

纯电动车有三大优势:节能环保、使用成本较低(8元/百公里)、乘坐舒适。目前纯电动车使用较多是锂动力电池,汽车专用电机主要使用永磁电机和感应电机。

根据相关资料计算,在发电到用车的车辆全生命周期,燃油车每升油将排放3000克二氧化碳。高能耗的电动汽车百公里能耗为30度左右,排放二氧化碳为15000克左右,而燃油汽车最低油耗可达到百公里5升油,排放二氧化碳也只有15000克。由此可见,实际上高电耗的电动汽车碳排放与低油耗的汽油车相当。

纯电动车的明显短板是续航里程短、充电时间长,天冷还影响性能。相比于电动汽车,燃料电池车具备轻量化、续航力久、充能时间短、电池寿命长的优势。在重量方面,同样功率的氢燃料电池相比电动车沉重的电池组重量仅有一半,可极大减轻车辆负担;续航和充能方面,以现有的丰田Mirai燃料电池车为例,其一次加氢仅需3分钟,续航里程达到650公里,电池寿命达20年以上,这些都使电动车望尘莫及。

燃料电池汽车是指以氢气等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其通过电解水的逆反应,使氢气与空气中的氧气结合,产生驱动汽车所需的电能。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,只会排出水,因此从环保和节能方面,氢燃料电池车可以说是汽车发展非常理想的阶段。

我国发展氢燃料汽车拥有先天优势。作为全球之最的用氢大户,包括煤制氢、电解水制氢在内,都为燃料供应奠定充足保障,每年仅副产氢量,我国就达1000多万吨,再加上弃光、弃水电量年可制氢约300万吨,这1300万吨氢足可供燃料电车汽车使用。而这也是欧美、日本等国不具备的优势。

氢燃料电池是氢燃料电池汽车的心脏。燃料电池系统包括电堆、供氢系统、进风系统、冷却系统、加注系统、控制系统等。目前国产燃料电池的水平距国外尚有差距,其中核心部件是电堆。

我国燃料电池汽车的商业化、产业化还有一些关键技术难题久攻不下,而且差距明显。氢燃料电池汽车要真正大规模示范运行,必须达到四个条件:一是燃料电池发动机寿命要达到5000至10000小时;二是车的售价与锂电池或燃油车接近;三是廉价氢燃料供给;四是不靠政府补贴,实现盈利。

我国氢燃料电池汽车未来三个值得重视的市场:一是城市间的长途班车停靠时间短,留出的充电时间不多,环保要求又比较高,运量需求也比较大。二是城市出租车,特别是特大城市的出租车一般都是双班运行,很难有很长的时间来进行充电。三是城市物流车,它的运行强度比较高,行驶里程比较长,环保要求高。

目前技术条件下,生产一公斤氢气大约需要40元,可供小汽车跑100公里,燃油车跑相同的里程大约耗费7升油,以目前油价计算,花费40元至50元。氢能使用成本与汽油已相当接近了。