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1、此消彼长发展不平衡
全球电池行业自2007年起,经过2009年的波动,2010年至2011年均有较大增长。
其中,铅酸电池的市场份额占据主要地位,增长平稳,增速放缓;锂离子电池增速最大;太阳能电池波动较大。
2、主要电池产业现状(1)铅酸蓄电池
铅酸蓄电池市场需求量正逐年下降,增长速度自2000年以来已明显放缓。锂离子电池已经在电动自行车市场开启了大规模替代铅酸电池的进程,燃料电池正取代铅酸电池成为电动叉车的主要能量,其它市场的替代进程也陆续开始。铅蓄电池目前主要在中国、巴西、墨西哥等国生产。
(2)锂离子电池
1991年才实现商业化的锂离子电池产业发展速度最快。2005-2015年,全球锂电池市场规模从56 亿美元增长到230亿美元,复合年增长率高达15.2%。如以15.2%的年增长率,预计到2020年全球锂电池的市场规模将达到466亿美元。
2000年至2010年间,智能手机、平板电脑、移动电源等便携式锂电池等应用领域的发展是驱动锂电池行业持续增长的主要动力。2010年以后,锂离子电池在动力电池领域的应用逐步成熟,并逐步向新能源汽车等领域拓展。
2013 年电动汽车成为全球锂离子电池的第4大产品。
新能源汽车强劲增长的需求推动动力电池成为锂电池重要组成部分,占比上升到2015年的28.26%。各类电动交通工具持续翻番增长将会成为推动锂离子电池、尤其是动力锂电池在未来的五到十年间蓬勃发展的主力。
储能市场(4G移动基站微站、家庭储能市场、分布式光伏发电等应用)将会成为锂离子电池的新蓝海。
全球锂电池产业呈“三足鼎立”态势。2014年中国、日本和韩国合计占有全球90%以上的市场份额。日本占据锂离子电池技术优势和高端产品市场,韩国迅速追赶,中国则更多集中在中低端市场竞争。
全球的锂电池产业在向中国转移。松下、三星、LG 等多家锂电池产业巨头纷纷在华设立子公司或将生产制造部门甚至研发部门迁至中国。
(3)燃料电池
全球燃料电池产量飞速增长。其中固定领域对增长的贡献最大,运输领域增长相对平稳,便携式领域几乎停滞不前。氢燃料电池发展迅速。2011年全球氢燃料电池市场规模为10.3亿美元,较2010年6.7亿美元成长54%。
固定式燃料电池未来增长潜力巨大。根据Pike Research的预测,到2022年固定式燃料电池的出货量将达到35万台,相对于目前的规模有一个巨幅的提升。加拿大的巴拉德动力公司和美国的Bloom Energy,Fuel Cell Energy,UTC Power是该领域的主要生产公司。
交通运输领域燃料电池已在物料搬运设备领域实现商业化。北美的Plugpower和加拿大巴拉德动力公司是主要厂商。未来发展主要集中在物料搬运设备市场和轻型燃料电池电动汽车上。
氢燃料电池在电动汽车发展中有望后来居上,突破只是时间问题。其发展机遇有:其一,全球燃料电池电动汽车已经从开发阶段进入市场导入阶段,成本的持续显著下降助推燃料电池汽车加快批量化生产进程;其二,激烈的专利竞争为燃料电池产业的发展奠定了技术基础(为了氢燃料电池车的发展,丰田汽车在2015年1月宣布开放其5680项燃料电池技术专利的使用权);其三,全球汽车巨头在燃料电池汽车上的投入及相互合作,推动燃料电池商业化的快速发展;其四,政府补贴以及与燃料电池汽车的市场导入量相匹配的加氢站建设也在积极推进。目前全球加氢设施的发展主要集中在三大区域:北美、欧洲和日本。
根据预测,从2020年开始,全球燃料电池车销量出现大幅增长;2023年,全球燃料电池车销量有望突破1.5万辆,北美、欧洲和亚太地区基本上各占1/3;2024年,亚太地区的燃料电池车销量将超过欧洲和北美。
燃料电池在便携式领域的发展由于携带和使用安全等难题几乎处于停滞状态,未来在该领域的发展还需很长时间。
(4)太阳能电池
2008年以来,全球太阳能电池产能波动性增长,产量持续稳步增长。其中,全球EPC市场容量(非住宅光伏市场)迅猛增长。
2011年,中国大陆光伏电池产能占全球总产能的60%,其余产能主要分布在美国、台湾省、韩国、欧洲等区域。
在太阳能电池中,多晶电池仍为主流,产业集中度逐步提升。美国的First Solar公司掌握薄膜电池生产专利技术,是世界领先的太阳能光伏模块制造商之一。
在2012年以前,以德国、意大利、西班牙三国为代表的欧洲区域为全球光伏发展的核心地区,占全球总装机规模的70%。2013年以后,中、美、日三国成为主要增长区域,南非和印度成为了最有潜力的新兴市场。
全球光伏发电未来发展前景广阔。目前光伏行业的终端需求受各国政策变化的影响大。根据各国政策,日本、美国、英国、德国、西班牙等未来需求将减少,中国、印度、泰国、韩国、菲利宾、巴西、智利、洪都拉斯、乌拉圭、沙特阿拉伯、以色列、南非、阿尔及利亚、法国、土耳其、荷兰的新增需求将快速增加。
(5)镍氢电池和镍镉电池
镍镉电池呈现出年销量下滑态势。由于镉具有毒性,许多发达国家已建议禁止使用镉镍电池。传统镍镉电池在民用领域将被逐步取代。
镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品,近年来市场在逐步萎缩。目前在移动电话、笔记本电脑等领域被钴酸锂等锂电池取代,在便携式电器市场、电动工具、电动车市场被锰酸锂电池和磷酸铁锂电池取代。
镍镉电池和镍氢电池全面退出市场只是时间问题。
(6)原电池
原电池市场需求稳定,市场份额相对萎缩。2014年全球市场规模达136.6亿美元,占全部电池市场的18%,比2009年的24%有所下降。其中锌锰电池逐渐减少,碱锰电池增速缓慢,锂一次电池增速强劲。
日本碱性电池产业发达,全球知名碱性电池厂商都集中在日本。美国和德国是主要碱性电池进出口贸易国。
3、国际电池行业的发展趋势
全球电池行业的发展有如下几方面的趋势。
(1)市场趋势
各类电池的市场规模此消彼长,以新能源作为材料的电池发展潜力巨大。铅酸蓄电池增长放缓;镍镉和镍氢电池市场持续萎缩;锂电子电池涨势迅猛;燃料电池市场突破在即;太阳能电池发展受各国相关政策影响大。
(2)生产趋势
全球电池产能在向中国转移。日本、韩国和欧洲的一些电池巨头由于成本或环保问题,纷纷在华设立子公司或将生产制造部门甚至研发部门迁至中国。如,日本和韩国的锂电池,欧洲的锂锰电池及太阳能/光伏电池等。
(3)技术趋势
第一,各主要新能源电池成本显著下降。而随着厂商扩大生产规模、调整融资、提高效率,这一趋势仍将持续。
2011年以来,动力锂电池成本价格下降了50%,能量密度也不断上升。(如下图所示)。
燃料电池中铂的用量在过去十年间下降了80%,成本较2006年降低50%以上,且还存在继续下降的空间。交通运输用燃料电池的成本有望接近实现规模化生产、与内燃机汽车竞争的起始点。
太阳能发电技术成本在过去二十年已大幅下降,并将继续下降,能量转换效率也在不断的提升中。
第二,锂离子电池技术停滞不前,燃料电池重获重视并有新进展,两条技术路线将在较长时期齐头并进,未来新能源汽车技术构成不明朗;结合几种电池优势的混合产品率先实现量产和市场化。
①锂离子电池技术现状及趋势。
目前能够生产出的使用石墨负极的第一代锂电池的能量密度已离理论极限值(600Wh/L)不远,无法满足市场应用的需要,制约潜在需求的释放。
目前锂离子电池技术研发方向为第二代锂电池(使用硅负极,最高能取得800Wh/L左右的能量密度)和第三代锂电池(使用更高能量密度的金属负极甚至做到无负极,能超过1000Wh/L的能量密度)。
锂离子电池分国别技术迁徙趋势如下图所示。
②燃料电池技术现状及趋势。
目前,交通领域燃料电池的功率密度达到了接近内燃机的水平。从燃料电池的寿命看,小车达到了5000小时,大巴超过了1万小时。
日本在燃料电池研发上处于世界领先。根据近年来燃料电池专利持有情况来看,各大汽车公司在近几年的专利数目节节攀升,其中丰田公司更是位居榜首。2014年,丰田推出首款量产版氢燃料电池车。
燃料电池的研发方向主要集中在如何解决质子传导膜的适用温度范围扩展、氢气储存和运输技术难度大、氢气安全性等问题,以及继续降低铂族金属作为催化剂的使用比例等。
目前各大电池企业和汽车巨头在锂电池和氢燃料电池研发上齐头并进,未来新能源动力车辆的技术构成不明朗。
③太阳能电池技术现状及趋势。
对于太阳电池来说最重要的参数是光电转换效率。晶硅电池因转换效率、运行可靠性等综合性能指标较优,成为目前光伏市场的主流。
太阳能电池的能量转换效率在不断提升(美国能源部国家再生能源实验室(NREL)实现了目前最高的45.7%的转换效率);发电成本在过去二十年已大幅下降,并将继续下降。
高分子聚合物太阳能电池有望获得9%的光电转化效率,但距离聚合物电池投入商用的15%的光电转化效率尚有一定距离。
目前结合几种电池优势的混合电动汽车产品率先实现了产业化和市场化。诸如燃油混合动力汽车,以及联合使用风能、光能和储能的发电系统等过渡产品必将在某种占绝对优势的电池产品成功商业化之前长期存在。
第三,处于电池研发技术前沿的新能源终端电池,如锂硫电池、锂空气电池、铝空气电池、石墨烯电池、超级电容器等,凭借各自的突出优势有非常好的前景。但由于上述电池等各自在技术、成本和市场应用上的一些关键问题没有解决,产业化和商业化尚需时日。
(二)国内电池行业
1、总体情况
进入二十一世纪以来,我国电池制造行业保持多年增长,在全球电池行业中的份额逐年增加。2013年全年实现主营业务收入4192.19亿元,利润总额162.92亿元,利润率5.94%。以锂离子电池为代表的新型电池发展迅猛,铅酸蓄电池发展呈稳健上升趋势,锌锰电池产量稍降,镍镉电池、镍氢电池和碱锰电池产量降幅较大。我国电池产业重点分布在广东、浙江、江苏、河北等省份。
2、主要电池类别发展现状
(1)铅酸蓄电池
我国是铅酸蓄电池的产销大国之一。2009年以来,我国铅酸蓄电池产量呈现上升趋势,2014 年达2.21亿千伏安时。
铅酸蓄电池的下游主要是电动汽车行业,以及作为通信基站的后备电池和储能电池。
拉动铅酸蓄电池2011年以来增长较快的电动自行车的市场容量已基本饱和,未来几年是锂离子电池大规模替代铅酸电池的时间。
随着环保、工艺落后的小企业将逐步退出生产,铅酸蓄电池的行业集中度将不断提升。
我国铅酸电池企业主要分布在长三角、珠三角地区以及天津、河北、四川等地。
(2)锂电池
①发展现状。2009年以来,我国锂离子电池的产业规模保持了较快的增长速度,高于其它类电池增速和全球增速。2014年,我国锂离子电池产量达52.9亿只,已是全球最大的锂离子电池制造基地。
我国锂离子电池企业主要分布在长三角、珠三角地区以及北京、天津、河南、四川、江西等地。
我国锂离子电池企业主要有ATL,比亚迪,天津力神,光宇国际、海特电子和深圳比克等。
我国锂离子电池整体还处于产业链低端。锂离子电池在安全性、续航能力、使用寿命、成本、使用便利性等方面急待提高和改进。高端动力和储能电池差距近两年来在缩小,但距离仍然比较大,是制约我国电动汽车发展的瓶颈。
②锂电子电池4大材料行业现状。在锂电池4大关键材料生产上,虽然目前我国在全球的市场份额远超日本和韩国(2014年),但整体来说工艺、技术水平不高,中低端产品产能过剩,行业集中度偏低,企业很难获得规模效益。在隔膜、电解液、动力锂电池的核心配方以及电池管理技术等方面,我们也都没有自己的核心技术,高端产品一直被日本、韩国、美国等国外企业把持。
我国目前消费类电子产品市场中手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机等主要产品的市场容量已基本饱和,未来对锂电池增长拉动有限。
我国动力锂电池市场由于投资急剧扩张、技术水平不高,未来将在中低端产品上出现产能过剩和价格战。
(3)太阳能电池
2005年以来,我国太阳能电池产量快速增长。产业发展大致经历了高速增长及产能盲目扩张期、出口骤减进入产业寒冬期、政府扶持增加国内需求进入稳步回暖期这三个时期。
我国太阳能电池企业主要分布在江苏、浙江、四川以及北京、天津等地。无锡尚德是全球最大的太阳能面板制造商。
① 我国发展光伏产业的优势。
目前我国产业化生产的多晶硅和单晶硅电池平均转换效率处于全球领先水平。我国铟、镓资源丰富,加之铜铟镓硒技术的效率提升,使我国在太阳能电池制造成本上具有相当大的优势。
②我国光伏产业面临的问题。
第一,市场严重依赖出口。中国目前是太阳电池的生产大国、光伏发电市场应用的小国,光伏产业仍未改变出口为主的局面。
第二,电网方面,目前我国的智能电网建设仍然十分落后,存在诸多技术问题,新电改中的输配分离仍面临技术、资金、安全等困境。
第三,电站方面,分布式光伏发电需要在屋顶建立电站,但是投资方一般难以获得屋顶业主的产权。电站产权制度的设计是制约分布式光伏发电在居民中推进的一大阻碍。
③太阳能电池未来发展趋势。
目前国际光伏市场迅速发展、国内需求不断增加。未来发生像2012年全球性产能过剩问题的可能性不大,甚至可能面临首次太阳能电池板短缺的问题。
随着我国西北部地区地面电站的逐渐饱和,以及光伏平价上网的条件达成,配合储能技术的成熟,未来东部及南部地区将兴起建分布式电站的热潮。
(4)镍镉电池和镍氢电池
随着锂电池对镍镉电池的替代和镍镉电池严重的环境污染问题,我国镍镉电池的市场规模急速下滑,生产镍镉电池的厂家数量不断减少,未来成长缺乏动力。
我国的镍氢电池产业经过近二十年的发展已经初具规模,目前产量和出口量居世界第一。重点生产区域有广东、江苏、山东、江西、河南等省份。主要生产企业包括深圳德赛电池、湖南科力远新能源、惠州超霸电池等。
虽然镍氢电池是我国现在电池的主流方向之一,近年来其产量呈下降趋势,市场规模在萎缩。
我国镍氢电池三大应用领域:电动车、便携式高耗电产品、电动玩具(2014年)。镍氢电池在大功率工业用动力电池方面有较大的应用占比,但未来成长空间有限。纯电动汽车的推进或影响镍氢电池前景。
(5)燃料电池
我国燃料电池汽车处于探索发展阶段,和国际相比有较大差距。截至目前,我国仅有200余辆燃料电池电动车示范运行,2015年燃料电池车产量仅有10辆。目前拥有燃料电池汽车整车生产技术的国内车企仅为上汽集团一家。
虽然我国在燃料电池关键材料的研发已经达到国际水平,但在燃料电池发动机等产业链主要环节上还存在较大的发展空间。
我国尚未形成明确的燃料电池汽车发展路线图,加氢站的建设任务也很艰巨(目前仅有北京、上海、郑州3座),未来燃料电池发展面临较多变数。
(6)原电池及电池组
我国原电池及原电池组行业产量平稳增长。2014年产量为384.42亿只(折R20标准只),比2007年的峰值略有下降。
预计锌锰电池国内需求将逐渐减少,碱锰电池增速较缓慢,锂一次电池增速强劲。锂锰电池目前处于行业整合期。
国内主要原电池生产企业有南孚、双鹿、广州虎头、香港松柏、香港高力等。
3、我国电池行业的发展趋势
(1)市场趋势
我国的铅酸蓄电池发展平稳,未来增长空间有限,行业集中度将有所提高;锂电子电池涨势迅猛;太阳能电池产业发展回暖;镍镉和镍氢电池市场在萎缩;燃料电池处于市场探索期。
关键词:发达国家;新能源法律与政策;低碳化;中国能源立法
进入21世纪以来,在能源需求增长、油价攀升和气候变化问题日益突出等因素的推动下,新能源再次引起世界各国的重视,掀起了新一轮发展。特别是在2008年全球性金融危机的影响下,发展新能源已成为发达国家促进经济复苏和创造就业的重要举措。例如,美国众议院通过了《2009年美国清洁能源与安全法》(American Clean Energy and Security Act 2009);英国相继出台了《2010年英国能源法》(UK Energy Act 2010)和《2011年英国能源法》(UK Energy Act 2011);澳大利亚推出了《2010年可再生能源(电力)法》(Renewable Energy(Electricity)Act 2000);日本众参两院在2011年8月通过了《再生能源特别措施法案》;欧洲议会也在2009年通过了《欧盟第三次能源改革方案》等,引起了世界各国的广泛关注。因此,研究发达国家和地区新能源法律与政策的主要内容及其特点,探讨其发展趋势及其对中国的启示,无疑具有重要意义。
一、发达国家新能源法律与政策的特点
1 发达国家新能源法律与政策的主要内容
(1)美国。2009年6月,美国众议院通过了《2009年美国清洁能源与安全法》。该法旨在创造数百万新的就业机会来推动美国的经济复苏,减少对国外石油的依存度来实现美国的能源独立,通过减少温室气体排放来减缓全球变暖,最后过渡到清洁的能源经济。《2009年美国清洁能源与安全法》的内容包括清洁能源、能源效率、减少全球变暖污染、向清洁能源经济转型等四部分。该法规定,从2012年开始,年发电量在100万MWH以上的电力供应商每年6%的电力供应来自可再生能源,之后逐年增加,到2020年达到20%;2020年,各州电力供应中15%以上必须来自可再生能源。在能源效率方面,该法提出了美国的能源效率目标,即到2012年美国整个能源产品的能效至少每年要提高2.5%,并且每年能源效率提高的势头一直要保持到2030年。此外,美国将建立有效、透明和公平的排放限额和交易体系,并将逐步减少温室气体排放的数量。同时,美国政府将确保在工业部门实现真正的减排、推动绿色就业和工人转岗,以真正实现向清洁能源经济转型等①。
值得注意的是,2011年5月美国众议员罗斯(Mike Ross)还向众议院提出了《2011年美国能源法》(American Energy Act of 2011)。该法案分13部分,主要涉及国内能源的勘探和开发、项目融资、领导机构以及司法审查等内容。
关键词 新能源汽车;锂离子电池;燃料电池;生物燃料
中图分类号 F4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)172-0194-02
当下,我国汽车保有量增长快速,一方面导致对石油的需求量大幅增长,自上世纪以来我国石油进口依存度迅速上升,1993年尚处于原油净出口国,1995年石油进口依存度则变为5.3%,2007年达到49%[ 1 ],2015年我国石油进口量超越美国,达到740万桶/日,成为世界上最大的石油进口国[ 2 ]。另一方面汽车在生产和使用的过程中加重了环境污染,危及了人类的日常生活。2013年我国只有约1%的城市空气质量符合世界卫生组织的标准,2014年国家减灾办、民政部于正式将雾霾天气列为自然灾情,2015年我国东北部、华北中南部、黄淮及陕西北部等地陆续出现重度污染天气。因此迫于资源、环境的双重压力,开发节能环保的新能源汽车已成为我国汽车产业的必然选择。按照动力提供方式的不同,新能源汽车主要可分为充电式电动汽车、燃料电池汽车、燃气汽车、生物燃料汽车等类别分述如下。
1 新能源汽车的分类
1.1 充电式电动汽车
充电式电动汽车以蓄电池为动力源,通过电机驱动,提供动力。这种汽车具有结构简单、噪声小、排放少、能量转换效率高、适用范围广等等优点。但其缺点也较多,比如过分依赖充电设施,充电时间长,续驶里程短,电池寿命短、制造成本较高等,因而在商业化的过程中困难重重。目前,研制经济的、持久的、高效的电池是充电式电动汽车发展的关键性问题,经过20多年的研究发展,目前已开发出多种适用性较强的蓄电池,如早期的铅酸电池、在混动汽车中采用的镍氢电池以及在当前及以后有着极大发展空间的锂离子电池等等。锂的原子序数为3,是最轻的碱金属元素,其化学特性十分活泼,易形成电荷密度很大的氦型离子结构。锂离子电池的储能能力是在电动自行车上广为应用的铅酸电池的3倍,其在地壳中的蕴藏量第27位,可利用资源较丰富,因此有很大的发展前景。
以目前应用最为广泛的磷酸铁锂电池为例,锂离子电池的工作原理如下:整个电池以含锂的磷酸铁锂作为正极材料,负极为碳素材料(常用石墨)。两极之间为聚合物隔膜,一方面可分隔正负极,另一方面也是锂离子在正负极往返的通道所在。当对电池充电时,正极发生脱嵌,形成的锂离子在电解液的帮助下,通过隔膜,进入负极碳层的微孔中,同时正极产生的电子也会通过外电路向负极迁移。放电时,锂离子从负极碳层中脱嵌,又嵌回正极。
目前,欧洲、美国、日本等主要发达国家均斥巨资进行锂电池技术的研发,在中国由于国家新能源产业政策的推动锂离子电池制造业也得到了篷勃发展,各种锂离子电池技术不断涌现,生产商业化电动汽车用锂离子电池的企业更是达到300家之多,但是锂离子电池的核心材料比如正负极材料、电池隔膜以及电解液却“技不如人”,过度依赖进口,因而生产成本难以下降,目前其价格3倍于铅酸电池,因此,产品难以规模化生产。近几年来,我国锂离子电池核心技术取得巨大突破,所有关键性材料均初步实现了自动生产,生产成本降幅较大,不少产品价格仅为刚面市的1/3左右,这与铅酸电池相比,已形成明显的性价比优势。锂离子电池成本的下降,使得充电式电动汽车的商业化规模化生产不再是一句空话。
1.2 燃料电池汽车
在诸多的新能源汽车中,燃料电池汽车目前被公认为是21世纪最核心的技术之一,可以说它对汽车工业发展的重要性,不亚于微处理器之于计算机业。燃料电池汽车直接将燃料的化学能转化为电能,中间不经过燃烧过程,不受卡诺循环的限制,能量利用率高达45%~70%,而火力发电和核电的效率大约在30%~40%;燃料电池汽车最终排放物为H2O,几乎不排放氮氧化物和硫化物,CO2排放量远低于汽油的排放量(约其1/6)。
整车的核心部件燃料电池并不需要充放电的操作,在一定程度上它很类似于汽油汽车,直接将燃料(常用H2、甲醇等等小分子燃料)注入贮存箱,即可获得动力。根据所用电解质类型的不同分为五个大类,分别为熔融碳酸盐燃料电池、聚合物电解质燃料电池、碱性燃料电池、磷酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。目前在汽车工业中应用的多为聚合物电解质燃料电池,它以荷电的薄膜状高分子聚合物作为电解质,以离子交换的形式选择性地传导离子(H+,OH-),达到导电的目的[3]。工作时与直流电源相当,阳极作为电池负极,燃料在阳极发生氧化反应;阴极作为电池正极,氧化剂在阴极发生还原反应;反应生成的离子通过隔膜在电池内迁移,而电子则通过外电路对外做功输出电能,整个体系形成回路。
燃料电池但其在商业化的过程中仍存在着一些困难与瓶颈急需解决,比如由于采用贵金属催化剂铂及造价高昂的全氟磺酸膜,因此生产成本极高;再如由于工作环境多为酸碱性较强的溶液,对部分元件具有一定的腐蚀性,因而耐久性较差。目前随着非铂催化剂及无氟耐久性膜材料研发的成功,生产成本呈下降趋势,燃料电池汽车的市场普及率逐年上升。虽然以家用小汽车的形式进入普通家庭尚有一段时间,但燃料电池大巴已经完全可以产业化。目前,国外生产一辆燃料电池大巴造价约在400万元左右,若引入其核心部件及技术,采用国内人工生产,采用国内辅件及包装,可将其成本降至100万元左右,这一价格已与传统大巴接近,如果我国能抢占先机,与行业内先进的外企紧密合作,加快研发核心技术,假以时日,燃料电池大巴完全可能成为我国经济绿色增长的支柱产业。
1.3 燃气汽车
燃气汽车是以液化石油气、压缩天然气及氢气为燃料的气体燃料汽车。目前市场供应以天然气为主要燃料。与常规燃油汽车相比,燃气汽车的排放污染很小,铅,CO排放量减少90%左右,碳氢化合物排放减少60%以上,氮氧化合物排放减少35%以上,且尾气中无硫化物和铅,因此它是一种较为实用的低排放汽车。此外这种汽车能大幅度降低使用成本,一方面由于目前天然气的价格低于汽油及柴油,营运过程中能使燃料费用下降50%左右;另一方面由于发动机采用天然气做功,运行平稳、无积碳,发动机寿命长、也无需频繁更换火花塞及机油,维修费用亦可下降50%以上。但它也有不少缺点,比如由于存有大量高压系统使用的零部件,安全系数及密封性要求高;天然气汽车动力性比常规燃油下降约5%~15%;受到能源不可再生的约束限制;燃气缸占地面积大等。
天然气汽车工作时,高压天然气经过减压调节器减压后送到混合器中,与净化后的空气混合后,利用传感器、动力阀和计算机调节混合气的空燃比,以使燃烧更加充分,再经化油器通道进入发动机气缸燃烧做功。我国于1988年正式推行燃气汽车,多采用气/油混动改装的形式,并于同年建造了第一座加气站。发展迄今,我国已经加气站近千座,改造汽车数十万辆。中国从对燃气汽车的推广力度仍逐年上升,各大城市均有部署,可见目前以气代油,是最切实可行的一条新能源汽车之路。
1.4 生物燃料汽车
生物燃料汽车的创新之处在于从农林产品、工业废弃物和生活垃圾中提取燃料,比如从玉米出发制备的汽车用乙醇燃料,利用回收食用油为源料获得的生物柴油等等。生物燃料与传统的石油燃料不同,它是一种可再生能源。近年来,生物燃料汽车得到了迅速发展,美国认为生物燃替代汽油切实可行并将其列为国家重点发展项目,目前使用生物柴油燃料的汽车己经累计运行1 600万km;欧盟于2005年也推行法规,要求成员国2010年生物柴油消费量从占交通运输油料总消费量的2%提高到5.75%,2020年进一步提高到占20%。生物燃料汽车降低了对石油的需求,且其运行中的排放污染也大大降低,以常规燃油汽车相关数据为分母,生物燃料汽车尾气中有毒物含量仅为10%,颗粒物约20%以下,CO和CO2排放量仅为10%,硫化物和铅含量为0,同时,燃料燃烧较为彻底,对发动机的维护保养要求低[4]。
尽管生物燃料有较多的优点,但其发展遇到难以克服的瓶颈。第一,产能有限。在生物燃料汽车推行力度最大的美国,据有关资料显示,即便将所有玉米和大豆都拿来制造生物燃料,也仅能满足国家柴油需求量的6%和汽油需求量的12%。而玉米和大豆首先是粮食产品,只能将其少量产品用于生产生物燃料。在我国,若能将农业副产品秸杆加以利用,则将对生物燃料汽车的推广有很大的促进。第二,耗水量太大。生物燃料主要来源于农业,每年农业消耗掉的水资源高达70%,若将其产品大量用于制造燃料,往往是得不偿失的。而我国是人均水资源拥有量位于世界后列,用大量的水换回少量燃料,只能说看上去很美,实际操作性较低。第三,存在与粮争地的问题,生物燃料的推广已经造成美国和墨西哥玉米价格上涨,并可能导致发展中国家粮食短缺,因此有业内人士指出使用粮食生产生物燃料是“反人类的罪行”。
2 结论
当下,我国新能源汽车产业迎来了篷勃发展的大好机遇。但由于多数新能源汽车造价过高,许多关键技术还未完全攻克,而且配套基建设施远不足以支撑行业的发展,这些因素严重阻碣了新能源汽车行业的良性发展。从我国新能源汽车近几年发展的态势来看,目前还难以实现大规模的量产。从价格方面来看,新能源汽车的造价普遍高于传统汽车,如果国家不提高购车补助,很难提高民众对新能源汽车的购买热情。从技术角度来看,我国的电池、燃料等相关技术的研发才刚刚起步,远远落后欧美等发达国家。从配套设施角度来看,我国目前的配套设施基本处于空白状态,比如很多城市未建设电动车充电站,如果不能及时充电,电动车无法前行,这给使用带来不便。虽然在当今中国新能源汽车的推广困难重重,但从国家对汽车工业的发展部署来看,发展新能源汽车己经被确定为汽车工业未来的发展方向。因此,我国汽车企业和相关科研机构必须抓住机遇,在提高自身实力的同时,推动我国新能源汽车产业的迅速发展。
参考文献
[1]国务院发展研究中心产业经济研究部,等.中国汽车产业发展报告(2009)[M].北京:社会科学文献出版社,2009.
[2]中国石油新闻中心.“中国成为最大石油进口国”意味着什么[EB/OL].[2015-05-19(7):59].http://pc. /system/2015/05/19/001542111.shtml.