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2020年汽车多用混合动力 发展替代燃料要考虑"4E"

专访国家863计划“节能与新能源汽车”重大科技项目咨询专家组组长王秉刚

盖世汽车网 范淑雨 2008-10-24 17:25:24

2020年汽车多用混合动力 发展替代燃料要考虑

王秉刚
中国汽车技术研究中心教授级高工
国家863计划"节能与新能源汽车"重大科技项目咨询专家组组长

工作简历:

1961年~1990年,在第一汽车制造厂工作,曾任长春汽车研究所副所长、国家汽车质量监督检验中心主任,海南试验场场长。

1991~1999年,在中国汽车技术研究中心工作,期间曾任中心副主任、主任,机械工业部汽车工业规划设计研究院院长、中国汽车工业学会常务理事、汽车平顺专业委员会主任、中国汽车质量管理协会副理事长兼可靠性委员会主任、全国汽车标准化技术委员会副主任兼秘书长、机械工业规划审议委员会委员、国家机械工业局科技委员会委员。

1999年退休后,受国家科技部聘任,先后担任全国清洁汽车协调领导小组办公室专家组组长,清洁汽车关键技术攻关与产业化项目总体组组长,中德可再生交通能源合作项目中方协调人,国家863计划"节能与新能源汽车"重大科技项目咨询专家组组长。

节油技术与替代燃料要双管齐下

盖世汽车网:国际油价飙升(现已突破145美元/每桶),刺激了国外汽车企业加大对各种节油产品和技术以及替代能源的开发力度。但国际油价的狂风暴雨到中国却似乎只掀起些许涟漪,虽然有些消费者因油价上涨暂时取消买车计划,但中国的油价仍保持在相对较低的水平。而事实上,中国的石油资源形势是不是也很严峻?

王秉刚:我国交通能源将面临供应紧张和对外依存度高的形势。

2007年末,我国民用汽车保有量达到5697万辆(包括三轮汽车和低速货车1468万辆),另有,摩托车8,400多万辆,道路行驶的拖拉机约1,500万辆,各种道路机动交通工具总数已超过1.5亿辆。预测2020年我国汽车保有量将超过1.5亿辆(按平均100辆/千人保守计算),各种道路机动交通工具总数可能达到3亿辆。如果按目前欧洲水平计算,每辆汽车年消耗燃料1.5吨,(我国目前水平大于2吨/年), 2020年汽车燃料消耗总量为2.25亿吨。如果考虑各种道路机动交通工具的燃料消耗,应该在3亿吨以上。

2007年中国生产原油18665万吨,净进口原油15928万吨,由此推算,原油表观消费量约为3.46亿吨。据中石化曹湘洪院士预测,2020年前我国的石油年产量可以达到1.8亿吨左右。我国石油消费量如控制在4.5亿吨,石油的进口量将达到2.7亿吨,对国际市场的依存度是60%。

盖世汽车网:中国汽车能源短缺的问题,如何解决?

王秉刚:主要是两大措施——节流与开源。

节流方面:

- 实施汽车油耗限值标准

- 实施燃油税;

- 鼓励使用小排量车辆;

-?增加柴油车比例;

- 推广应用混合动力汽车;

- 采用其它节能的汽车技术。

开源方面:

-?发展新型汽车替代燃料;

- 增加石油生产与进口。

参照一些有关研究课题的预测,大致可构建以下目标:2020年,我国道路交通车辆燃料要通过节流措施来节约20%,另外还要有20%的道路交通车辆发展替代燃料。可以期望,2020年替代燃料占汽车燃料市场份额要达到25%,具体来说是,天然气占8%、LPG(液化石油气)占2%、生物燃料占5%、煤制燃料占5%、电/氢占5%。

"新能源汽车"应是"节能与新燃料汽车"

盖世汽车网:上面提到的混合动力汽车、各种替代燃料以及其他如太阳能、风能驱动的汽车,等等,也就是现在所谓的"新能源汽车"。不过,很多人都觉得"新能源汽车"这个词不准确。

王秉刚:统称新能源车是不准确的。请注意:科技部863计划的名称是:"节能与新能源汽车",不只是"新能源汽车"。混合动力是驱动形式,不是燃料形式。一般的混合动力汽车属于节能汽车,不是新能源车,只有采用了天然气、氢气等才是。如果一个混合动力车烧的是天然气,就既是节能汽车,也是新能源车。不过,如果仔细推敲,就会发现"新能源"这个提法也不准确,说"新燃料"更确切。术语准确点好处多。例如,"汽车"在日语中叫"自动车",比较贴切。

盖世汽车网:日本的自动车,就是对Auto-mobile的直译。

王秉刚:一个术语叫惯了再改很难。总之,叫"节能与新能源汽车"比较好,更准确的话,应该叫"节能与新燃料汽车"。

2020年汽车多用混合动力驱动

盖世汽车网:您对对2020年我国汽车替代燃料进行了展望。那关于2020年我国混合动力车的情况,您有什么预测?

王秉刚:我认为当时多数汽车的驱动形式应该是混合动力的。世界上也应该是这样。其理由就是石油越来越紧张,油价越来越高,节油成为重要事情,而混合动力技术将十分成熟,成本将十分低廉。2020年汽柴油仍将占主导,而驱动方式主要是混合动力。

盖世汽车网:纯电动车和混合动力车的一个关键技术,就是其中的电池,而电池中,现在普遍看好的是锂离子电池,尤其是锂离子电池中的磷酸铁锂电池?

王秉刚:据我了解是这样的。

盖世汽车网:中国现在在电动自行车用锂电池方面发展得很好,因为中国是世界上最大的电动自行车生产国和消费国。但是在汽车用锂电池方面,中国的技术水平怎么样?

王秉刚:从小功率的自行车电池到大功率的汽车动力电池有许多技术难点需要解决,如电池的一致性,电池的寿命有待提高。这些方面我们与国际先进水平还有差距。

盖世汽车网:现在中国的汽车用锂电池研究,是只在研究机构里,还是企业里也有?

王秉刚:都有。我相信中国的锂离子动力电池技术会很快会发展起来的。而且,中国有较丰富锂矿,是发展锂离子电池的有利条件。

未来是电力驱动汽车的世界

盖世汽车网:日本人实现了对混合动力车的商业化运营。美国和欧洲一开始很不看好混合动力车,甚至瞧不起日本的混合动力车,但现在美欧也开始造混合动力车了。

王秉刚:现在全世界都高度重视混合动力技术。另外,可外充电式的混合动力电动汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)也十分受到重视。

盖世汽车网:可外充电式的混合动力电动汽车充一次电可行驶40英里?纯电动车充一次电可行驶100到120英里?

王秉刚:说的是某种可外充电式的混合动力电动汽车,装备较少的电池,利用电池能量可以行驶40英里,它能满足多数私人汽车在大多数情况下一天的需要。超过这个距离再使用燃料。而为了满足与普通燃油汽车相当的续驶里程而设计的纯电动汽车,由于背负过重的电池,经济性很差,已经被证明是失败的了。

盖世汽车网:纯电动车的商业化应用需要更久。

王秉刚:知道为什么吗?

盖世汽车网:电池的安全性问题,充电站等基础设施还没准备好。

王秉刚:这些并不难。主要问题前面已经说过的,电池能量密度低,单位重量的电池所储藏的能量比燃油低许多。这就造成大功率、长续驶里程的纯电动车需要背负很重的电池才够用,这样不但汽车成本很高,而且电池的能量主要用来牵引自己重量。因此,经济性很差。上世纪美国、法国都已经大批量生产纯电动汽车,结果没有成功,我想就是这个道理。

盖世汽车网:德国大众汽车公司总裁认为,未来是电动车的天下。您怎么看电动车的发展前景?

王秉刚:如果将所有电力驱动车辆都包括在电动汽车概念之中,包括通过各种燃料的混合动力汽车,纯电动汽车,PLUG-IN混合动力汽车,燃料电池汽车,毫无疑问,未来是电动汽车(准确些说,是电力驱动汽车)的世界。

石油在相当长的时间内仍是主要的车用燃料

盖世汽车网:您认为中国本土汽车企业在未来多少年内还需要以提高内燃机的效率为重头戏?

王秉刚:从前面的预测可以看出,以石油为原料的燃料是迄今为止最理想的车用燃料,并在相当长的时间内仍然是主要的车用燃料种类。

盖世汽车网:"相当长的时间"是比2020年更久远吗?按照您前面的预测,2020年传统燃料在汽车燃料中的比重仍将占到60%左右。

王秉刚:2020年很快就到了,当然是更远。我预测至少20年以后。

总之,汽车工业仍然应该将主要精力投入先进的内燃机技术开发,并高度关注与加强未来的内燃机技术的研究。同时从节能减排的角度考虑,还应该逐步增加柴油车的比例,

为什么鼓励发展柴油机汽车?从下图可以看到,其一,柴油机较汽油机有30%以上高的效率;其二,柴油可以来自各种能源,如生物柴油和各种标志着未来燃油技术发展方向之一的合成柴油(BTL,GTL,CTL )。

2020年汽车多用混合动力 发展替代燃料要考虑

近年来,我国柴油机汽车技术开发取得很大进展,柴油轿车也已逐步推广运用。商用车基本实现了柴油化,增压、高压共轨、电子喷射技术已被采用,玉柴等企业已开发满足欧四排放标准的大型车用柴油机;轿车柴油化也已拉开序幕;奇瑞、玉柴等企业开发了轿车用柴油机;上海开展了50辆柴油出租车示范运行,节油效果达到35-45%;长春也开展了柴油出租车示范运行,目前柴油出租车总量达到约4000辆。

发展替代燃料要考虑"4E"

盖世汽车网:关于氢燃料电池汽车,在制氢的过程中也会消耗很大能量。

王秉刚:取决于制氢的途径与方法。例如,用煤发电,再电解水,能量效率自然是很低的。只有电力很便宜的地方,用电解水的方法才有意义。例如,加拿大,水力发电很充足。中国没有这样的条件。现在一些国家正在研究利用数量有限的工业副产氢。中国科技部也有这方面课题。

盖世汽车网:国外很多国家(比如北美、西欧的,甚至印度)都在建加氢站,但中国是不是还没有开始准备建加氢站?

王秉刚:技术不难,主要是经济性怎样。中国在上海有一个,北京有两个,都是示范性的。近期少量使用氢燃料汽车,有可能性。大量使用是未来的事,还有许多问题待解决。

近年来,在开展有关交通能源问题研究过程中,采用了许多更加科学的方法,尤其是广泛采用了全寿命周期(Life-Cycle)的评价方法。3E(4E)要素评价也被广泛接受。

全寿命周期的评价方法的要点是:评价某种交通能源的经济性与环保特性,必须评价该种燃料的全过程(即从矿井到车轮,Well To Wheel ),它包括燃料的生产过程(从矿井到汽车燃料箱,即Well To Tank ) 和车辆使用过程(从汽车燃料箱到车轮,即 Tank To Wheel )。例如:

某种汽车燃料的总效率 (WTW)=从矿井到汽车燃料箱(WTT)的效率*从汽车燃料箱到车轮(TTW )的效率;

某种汽车燃料的总排放(WTW) =从矿井到汽车燃料箱(WTT)的总排放+从汽车燃料箱到车轮(TTW )的总排放。

中国汽车技术研究中心与国外机构合作,在这方面已有研究结果。

盖世汽车网:现在全国各地对替代燃料十分重视,但是在如何选择合适的燃料形式,经常会遇到争论,在这方面,您有什么建议?

王秉刚:在选择适宜的车用能源形式时,所考虑的因素很多,最主要的:能源可获得性、经济性和环境友好性,在国际上被称为3E要素,(3E是Energy,Economy,Environment)。我根据多年推广汽车替代燃料工作过程的体会,补充提出另一个要素,即使用方便性(Easy to use),成为4E要素。对我的这点补充,不少国外专家表示支持与赞赏。

盖世汽车网:"使用方便性"具体是指什么?

王秉刚:主要指尽可能减少这些新技术给车辆使用者带来的不方便。如加注燃料、充电的方便性,是否需要额外的维修等。常常由于使用的不方便,使得使用者不愿意接受。这是我们在推广节能与新能源汽车工作中要十分重视的问题。

节能与新燃料车研究最终要靠企业

盖世汽车网:现在中国这些节能与新燃料车的研究,主要是由政府主导的,还是企业主导的?

王秉刚:当然应该由企业主导,但是政府引导十分重要。几年来,我国政府制定了一系列鼓励与支持政策,国家科技部的课题投入达数十亿元。但是,汽车是一种典型的商品,走向市场归根结底还是要靠企业。当然,属于比较长远的研究题目投入主要靠政府,如燃料电池汽车。

盖世汽车网:您觉得中国政府在支持这些研究方面的力度,与国外相比,是大还是小?

王秉刚:还可以,并不是特别大。开发一个车要很多钱的,政府课题经费根本不够的。

盖世汽车网:而且政府要有选择的支持?不是所有研究项目都支持?

王秉刚:据我了解,经过论证、有意义的,基本都支持。少数也有试探性的。

盖世汽车网:会不会发生有些企业拿了政府的钱,不做原先确定的研究项目,而做其他现在市场上更需要的,然后政府考核的时候想办法应付一下?会不会有这种情况?

王秉刚:多数单位很努力,做得有成绩,科技部的项目有监理制度,基本不会。问题当然有,不少人追求表面成绩,有些人拿了国家的钱,没有尽责努力,在对付,就是有不好的东西,中国在进步,好的坏的都有。要肯定,也要敢于否定。主流在进步,终究要接受市场这个公正老师的考试的。

盖世汽车网:中国这个千年文明古国,在第一二次工业革命的时候落后于西方国家,向"新燃料"迈进的过程是不是又会引发新一轮产业革命?新一轮产业革命是不是也会导致全球汽车产业格局的变化?中国本土企业会不会迎头赶上,缩短与国外企业的差距?

王秉刚:汽车不会起那么大作用吧?石油短缺是一个很长的过程。能源问题可能是导致"新一轮产业革命"的因素之一,汽车跟能源走。我不很喜欢回答这样的问题,什么"跨越式"发展之类的提法,我们老老实实努力吧,中国人会赶上的。

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文章来源:盖世汽车网

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