新能源汽车的现状和发展趋势分析
新能源汽车的现状和发展趋势分析
新能源汽车的现状和发展趋势分析
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摘要：本文通过对新能源汽车发展现状和发展趋势的阐述，简要分析了现阶段新能源汽车发展在技术、市场和战略层面的特点和局限性之所在。同时对相关政策和战略导向进行浅析，对中国发展新能源汽车的发展战略予以相应分析，并分析了新能源汽车技术发展的未来走向，还简要介绍了新能源汽车的前沿技术。
关键词：新能源汽车现状发展趋势分析前沿技术
一、新能源汽车发展背景分析
众所周知，当时间的年轮转向21世纪，汽车成为工业发展的热点。但是，当石油危机、环境破坏和金融危机席卷全球工业发展时，汽车产业也面临着巨大的挑战。所以，新能源汽车便成为各国所看重和重点支持的新兴产业，更是我国汽车行业发展的重中之重。现将从四个方面对新能源汽车的发展背景进行分析：
1、能源危机
化石能源作为不可再生能源，一直以来以其低廉的经济成本而受到传统汽车产业的青睐，但是通过对石油储量的综合估算，石油可被支配的化石能源的极限，大约为1180~1510亿吨，以2009年世界石油的年开采量计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭，同样，天然气仅可以满足62.8年的开采，也就是说，这些传统经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。这对汽车保有量快速增加的中国来说将是一个严峻的问题。能源的尽头将是什么？没有人想坐以待毙。所以在能源的巨大压力之下，如何大力发展和推动新能源汽车的产业化是我国汽车产业现阶段所需研究的重大课题。
2、环境危机
随着工业发展，尤其是汽车产业的快速发展，汽车已经成为目前城市的主要污染源之一，而汽车尾气中的有害成分，如CO、HC及氮的氧化物是大气污染的主要成分。及统计，在主要城市中心，交通排放的CO形成的污染物浓度占
料电池作为动力源，在车辆的动力性、可靠性和制动能量回收方面都有着明显的缺陷。所以如何进一步研发更高效的燃料电池是其发展中面临的问题之一。
混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车的优点，同时克服了两者的缺点，近年来获得了飞速发展，并已经实现了产业化和商业化，PRIUS和INSIGHT两款混合动力汽车的成功向人们展现了混合动力技术的魅力和巨大的市场潜力。但是，目前的混合动力汽车并不是电动汽车发展的终极目标，毕竟，真正的电动汽车还是要以电能为主要能源供给，因此插电式混合动力汽车将是未来混合动力汽车的主角。
（2）代用燃料汽车
代用燃料汽车的发展前景较好，在各种汽车代用燃料中，液化石油气（LPG）和压缩天然气（CNG）最方便投入使用，而且目前已经具有好的配套基础设施。由于其在排放和经济性能要求较高而动力性能要求一般的公共交通领域具有很好的应用前景。特别是在有许多农业大省的农业大国—中国，其乙醇资源丰富，所以乙醇汽车有良好的应用前景。但是由于燃气一般采用高压贮存，在安全性方面存在一定隐患。另外，其动力性与传统汽车有明显差距，一般会下降20左右。又由于燃气汽车依然采用内燃机的燃烧循环，不可避免地排出大量的二氧化碳温室气体，且由于其能源均属于不可再生能源，所以燃气汽车只能作为传统汽车能源消耗方式的一种补充。
2、产业及市场层面
在国际市场上，以日本领跑的混合动力电动车领域呈现出繁荣发展的局面。又以其新能源汽车产业化成果在全球范围内最好，所以它在欧美市场上占据了半壁江山。据统计，日本丰田公司的普锐斯混合动力汽车已销售逾268万辆，预计将于2015年达到500万辆，是目前最成功的混合动力车型。目前，日本已经在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面走在了世界前列，在全球混合动力汽车市场上占据主导地位。最典型的就是丰田Prius、本田Insight，它们最早投放市场，不仅在国内热销，在国际市场上也令其他国家厂商望其项背。此外，日本各大汽车厂商还在既有车型的基础上安装混合动力系统，加快了节能环保汽车的推和普及。
早期的美国汽车消费市场上，电动汽车曾经于内燃机车和蒸汽机车三分天下，但随后由于技术原因，电动汽车的发展停滞了大半个世纪。现如今，美国的汽车市场上，三大品牌的优势已经不再，其他国家的汽车厂商，如日本、欧洲甚至韩国的车系开始占据其市场，为了重新找回汽车市场的格局，美国在新能源汽车领域也开始奋起。统计表明，美国有超过24家的制造厂商正在制造或计划推出电动汽车，像通用汽车的雪佛兰Volt,首批上市就预计4000到6000辆，而今年产量将达到1万辆。并且，于2009年成立的美国电动汽车联盟将以大规模实施电动汽车的计划来实现每个电动汽车运输市场的革命性变化。
而国内,自2006年6月,“十一五”的“863”关于计划节能与新能源汽车的重大项目论证通过后，到2007年，我国新能源汽车产业取得了巨大的发展，到了2008年就已经呈现出全面出击之势。雨后春笋般的国内新能源汽厂商纷纷亮相，如比亚迪、奇瑞、吉利、长安等汽车生产企业。
据悉，今年比亚迪首款新能源SUV车型S6自从4月上市后持续热销，销量逐月上升，11月份销量达到12296辆。搭载TID动力技术，多达56项电子智能
配置的比亚迪G6车型也于9月成功上市，11月销量已达2000辆，同时，各地的纯电动公交车和天然气出租车也速地发展。但是，我们也见到各地的新能源产业联盟乃至中国汽车T10成员（包括一汽、东风、上汽、长安、北汽、江淮、重汽等国内汽车骨干企业），真正能形成的技术合作并不多，更少有人将新能源技术拿出来共享。由此看来，中国的新能源汽车想要长久地发展下去并占有相应的市场，企业间的合作和技术共享是必不可少的，只有这样，我们才可以在国外的新能源汽车的强大攻势下牢牢占据本国市场，并以此为基础，向国际市场进发。
3、战略及规划层面
虽然我国已于2010年10月18日公布的《国务院关于加强培养和发展战略性新兴产业的决定》中正式将新能源汽车列入到了七大战略新兴行业，但是到现在，关于新能源汽车发展的路线问题始终未能确定下来。所以，现阶段的新能源汽车的发展目标及方向还没有政策上的完美定义。温家宝总理在中国科协第八次全国代表大会上的报告报告中指出：“部署战略性新兴产业，我国与西方发达国家几乎是同步的，从这点看机遇是抓住了。但是从实施进展情况看，问题还比较突出。一是无序发展，一些地方热衷于铺摊子，重复投入、重复建设；二是缺乏核心技术，许多领域还处于起步和跟踪模仿外国技术阶段；三是条块分割，科技资源分散，产学研脱节。具体到一些领域或产品，技术路线、发展方向还不十分清楚。
“例如新能源汽车，发展方向和最终目标是什么，现在重点发展的混合动力车和电动车是不是最终产品，并不十分明确。混合动力车现在有了一些进展，但技术上与发达国家还有较大差距。电动车开发刚刚起步，总体上还处于初级探索和跟踪外国技术阶段，主要设备和材料都依靠进口。发展新能源汽车下一步要集中解决哪些问题，包括技术路线问题、关键核心技术问题、投入问题、政策支持问题，必须尽快明确下来。”同样，今年将出台的是工信部牵头、发改委参与的《节能和新能源汽车规划》（以下简称《规划》）。将详细分析中国新能源汽车的发展思路及走向，最终的版本，应该会是一个比较谨慎的版本，也切实可行。
虽然总体来说我国新能源汽车方向并不明确，新能源规划也尚未出台，但是在各方面的督促下，各个主管部门定会加紧在新能源汽车产业发展上进行协调，达成一致意见，并建立有利于新能源汽车稳定发展的政策法规环境。
三、新能源汽车发展之趋势分析
通过对新能源汽车发展的现状的分析，我们初步对当前的新能源汽车的发展态势有了一定的了解，可以看出，虽然现阶段的新能源汽车技术较之以前有了巨大的进步，但是，想让其真正地市场化、产业化，必须在政府的大力支持下，由企业和相应科研单位进行研发，从而真正在技术上有所突破，这样才能在根本上解决新能源汽车长远发展的基石的问题。
1、政策导向和发展路线
《节能和新能源汽车规划》尚未出台，但据《规划》的初稿，在未来10年，中央财政将投入1000亿元用于新能源产业核心技术，其中，500亿元为节能与新能源汽车产业发展专项资金，重点支持关键技术研发和产业化，促进公共平台等联合开发机制；300亿元用于支持新能源汽车示范推广；200亿元用于推广混合动力汽车为重点的节能汽车。另外还将有100亿元用于扶持核心汽车零部件业发展；50亿元用于试点城市基础设施项目建设。但是，这样的提法将在《规
划》最终版本中被弱化。因为无论是政策的制定层还是决策层，都意识到节能与新能源汽车发展规划应当从狂热到理性，并且，应当在坚持发展电动车的基础上，兼顾的多元化，同时注重传统汽车的节能减排，只有这样，才能真正达到新能源汽车发展的战略目的。
政策将发挥标准化引领作用，建立健全电动车标准体系，参与国际化标准的制定和研究工作，争取在优势产品及技术层面发挥主导作用；充分利用政策法规的激励与约束机制，从而在宏观层面上对我国新能源汽车发展予以应有的支持。
2、战略发展途径和产业发展目标
在政策的支持下，新能源汽车产业的战略发展将稳健而迅速。我国新能源汽车未来的发展战略途径在于，自主创新，积极开发新一代能源动力系统。以电动汽车为发展的重心，加快车用能源动力系统向电气化的转型，同时，把握国际化汽车业的转型机遇，提升关键技术的水平和自主研发的能力，以此来满足当前社会的对节能减排的要求，也能够在国际市场中有自己的品牌及核心竞争力。
所以，新能源汽车产业的发展目标应当为以建立和完善电动汽车及其零部件的开发、生产、供应和售后体系，实现电动汽车的规模化和网络化生产和服务，以此来满足市场的需求。争取在小心纯电动汽车、大型纯电动商务车、轻度混合动力车和PLUG—IN混合动力车方面形成优势，同时在先进动力电池、驱动电机等关键部件和核心材料生产的产业化和竞争力达到国际同行业领先水平。
3、纯电动汽车及其他新能源汽车的前景
真正能够实现“零排放”的新能源汽车当属纯电动汽车，并且纯电动汽车是新能源汽车发展的主流路线和最终目标。作为真正的绿色环保汽车，纯电动汽车在节能环保和维护保养等方面的优势相当明显，虽然在续驶里程和充电时间上依然存在难以解决的障碍，但电池技术的瓶颈不会永远存在，一旦多方面通力合作，技术的发展将很快突破现有的电池技术的局限，而政府也将配合推行相关的扶植政策，如采用补贴退税的方式以降低车辆制造成本、采用电池置换等经营模式改善其充电时间长的固有缺陷。总之，未来很长的一段时间内，纯电动汽车的大范围推广依然虽具难度，但纯电动车技术毕竟是集各方面力量的协同合作，也就是说，真正“绿色”的纯电动汽车一定会成为未来交通工具的主流。
而2011年世博会上，上汽通用公司展示的概念车——叶子，采用自然能源转换技术，这款车以其超前的技术向我们展现了新能源汽车的多样化趋势，我们相信未来电动车的发展一定是多元的，不单单依靠一种或一类车型。就如同燃料电池电动汽车是新能源汽车技术未来中长期发展的重要补充一样，混合动力电动汽车是将成为最具可行性的新能源汽车技术，只要混合动力汽车实现了其动力供给主要靠电池，即插电式混合动力汽车技术一旦成熟，其对新能源汽车发展的意义也是极其重要的。
4、前沿能源科技于新能源汽车的展望
通用公司所展示的“叶子”只不过是前沿科技的冰山一角。而下列颠覆性能源技术将有可能从源头上创造新能源汽车的未来。
（1）冲击波汽车发动机（波—转子发动机）
这项技术是密歇根州立大学机械工程教授诺伯特·穆勒(Norbert Müller)
及其团队正在研发中的，他说，这种紧凑型发动机仅有家用蒸锅大小，需要的部件也比活塞式发动机少得多。这种发动机将不再需要活塞、连杆和汽缸。重量的减轻和燃油效率的提高“能在消耗同样数量燃料的前提下，让一辆装备再生制动装置的插电式混合动力车的行驶距离增加4倍，相应的二氧化碳排放量也会减少80%”。不仅如此，该系统还能使制造成本降低30%。
在波—转子发动机设计中，产生动力的过程是在一个旋转的涡轮中进行的。涡轮就像平放在桌面上的电脑风扇(转子)，有许多弯曲的叶片和外壳。压缩后的高温空气和燃料经过位于中央的轴，被导入叶片之间的空隙。当高度压缩的混合气体被点燃时，燃烧的气体在有限空间里急速膨胀而形成冲击波，压缩剩余部分的空气；从外壳上反射回来的冲击波也会进一步压缩和加热空气。最后，经过压缩和加热的气体会在恰当时机通过外壳释放出去。压缩气体在弯曲的叶片上施加的力，和气体喷射产生的力一起，驱动转子旋转，进而带动曲柄轴。（2）量子光电池
传统的太阳能电动汽车利用的太阳能电池，只能将接收到的阳光能量的10%至15%转化为电能，以致发电成本居高不下。原因之一是，单层硅吸收阳光的效率，理论上限大约是31%(实验室中最好的光电池可以达到26%)。而对半导体晶体(或称为“量子点”)的新研究表明，这一理论上限可以提高到60%以上，这为开发低成本发电设备带来了希望。
所以如果能在热电子冷却前就捕捉到它们，那么光电池的效率上限就会翻一番。解决方案之一是降低电子的冷却速度，为捕捉它们赢得更多时间。去年，美国得克萨斯大学奥斯汀分校的化学家朱晓阳(Xiaoyang Zhu，音译)和同事将注意力投向了一种量子点，每一个点只包含数千个原子。他们将硒化铅量子点沉积在一层导电的二氧化钛(一种普通材料)上。当光线照在上面时，所产生的热电子损失能量所需的时间要比原先长了1 000倍。这一实验证明了这一设想是可能实现的。虽然在最终得到实用的太阳能电池之前，还有许多困难需要克服。但朱晓阳说：“一旦解决了所有这些问题，我们就会知道最终应该使用什么材料。” 朱晓阳预计，这项工作“需要一些时间，但是我有信心取得成功。我希望看到这些新型太阳能电池板安装在自家屋顶上”。同样，这项技术运用在新能源汽车上，也将得到出人意料的效果。
（3）利用废热的热力发电机
热力发电机研究组组长艾伦·布朗(Alan Browne)的第一个目标是，回收汽车排气系统中散发的热能，驱动车载空调或音响系统。
布朗计划使用由数条平行的镍—钛合金薄线组成的合金带来收集热能，它能“记住”某种特定形状。所有形状记忆合金都能在两种状态之间来回变换：在较高温度下较坚硬的本态与较低温度下更为柔韧的状态。在这个设计中，合金带绕过呈三角形排列的3个滑轮。其中一角处的合金带接近炽热的排气系统，而另一角则位于温度较低的远端。合金带在高温处收缩，低温处伸张，就会让自己沿这个三角环路转动并带动滑轮旋转，进而通过轴承驱动发电机。温差越大，环路转动越快，产生的能量也就越多。通用汽车公司制造的原型机由一条仅10克重的合金带来产生两瓦特功率，可以点亮一盏小灯。布朗声称，10年内，这种发电机产生的功率就会提高到商用的标准。他还补充说，为家用电器或发电厂冷却塔安装这种记忆合金热力发电机，不存在任何技术障碍。同样美国伊利诺伊大学的桑吉夫·辛哈正在研发一种可弯曲的固态材料，它也能将热力转化为电能。
如果热力发电机能被安装在现有或未来的设备中，它就会有近乎无限的应用前景：从数千座的冷却塔和工业锅炉，到数以百万计的家用暖气、冰箱和烟囱，还有拖拉机、卡车、火车和飞机。全世界会有数百亿亿焦耳的能量可以被回收利用，极大降低化石燃料的消耗。
结语
新能源汽车的发展有着广阔的前景，无论是技术层面还是政策层面都给予这个新兴产业以动力。虽然在发展的过程中会遇到各种挑战，但是我们要在政策的正确支持下，坚定不移地发展新能源汽车这一节能环保的未来支柱性产业，相信在不久的将来，新能源汽车及其先进的技术一定会走进我们的日常生活，这是科技发展的必然趋势，也是绿色环保理念人们深入人心的科技新风尚。
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