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1、化工工程师论文：对中国将来车用能源发展的几点思索摘要：近年来，交通部门成为中国能源需求增长最快的领域之一，发展多样化车用能源已成为保障中国能源平安、应对气候改变所必需实行的措施。将来15年将是中国车用能源需求增长最快的时期。在这个时期，由于新能源汽车技术发展水平有限，车用能源对传统汽柴油的需求将始终保持在90%以上。因此,将来15年中国车用能源的发展应立足现实,接着提高汽柴油品质，重点推动自然气基燃料和生物液体燃料的研发和应用，建立煤基合成燃料的技术储备，着眼长远,开展革新性新能源汽车的研发、示范及产业化，提中学国电动汽车的产业化水平。关键词：中国车用能源自然气基燃料生物液体燃料煤基合成燃料电
2、动汽车近年来，中国汽车工业正以跨越式的速度向前发展。汽车产量和保有量快速增加，汽车保有量从2002年的2000多万辆快速增长到2009年的6100多万辆，交通部门成为中国能源需求增长最快的领域之一。为满意日益严格的汽车排放法规，缓解气候改变压力，降低石油对外依存度，中国汽车行业正在努力提高技术以削减汽车有害气体排放、提高燃油经济性、开发各种替代燃料及新能源汽车。当前全球各大汽车制造商纷纷调整并制定汽车动力总成发展战略。美国通用汽车将传统动力总成技术的持续改进作为近期目标，将混合动力及电动车作为中期发展目标，而将氢动力燃料电池技术作为终极目标。德国奔驰汽车近期工作重点为柴油机技术的创新，持续开发
3、并应用蓝驱技术，走柴油与柴油混合动力、电动车及燃料电池车的技术路途。F1.本日产汽车正致力于开发与普及低C02排放或无C02排放的电动能源动力系统。纵观全球能源结构与石油储量、汽车与能源工业发展状况，汽车能源多元化发展势在必行。但在将来的几十年，尤其是IO20年内，石油基燃料仍将是中国主要的道路交通车用燃料。一、发展车用替代能源、提高能效的要求日益迫切国际能源机构（IEA）2008年预料，在没有重大燃料替代技术突破的基准情景下，2030年世界交通部门的能源消费将比2006年增加9.44亿吨油当量（标准油），温室气体排放将比2006年增加24亿吨CO2当量，分别占同期世界能源总消费增量的18%和
4、温室气体总排放增量的19%,届时交通部门石油需求在世界石油总需求中的比重也将增加到57%。在此基准情景以及没有更为严格的政策管制卜.，中国面临的形势将更加严峻。车用能源需求总量在2050年之前将始终保持上升趋势，且主要为汽柴油（见图1）。2020年、2030年和2050年能源需求与温室气体排放将分别达到约2.58亿吨标准油与12亿吨CO2当量、4.25亿吨标准油与18亿吨C02当量和6亿吨标准油与25亿吨CO2当量。届时不考虑其他行业，仅车用能源需求就使得中国石油对外依存度在2020年、2030年、2040图1准情景下中国车用能源需求年与2050年分别达到48.7%,69.4%,75.8%与7
5、8.4%。为保障中国能源供应平安、应对气候改变，实现中国交通运输业的可持续发展，必需实行有力措施，出台相关政策，进一步提高能效以及发展车用替代能源二、中国车用能源将呈多元化发展1 .车用能源发展须要综合政策措施推动从世界发达国家的发展阅历看，降低行驶里程、提高燃油经济性与发展车用替代燃料是三种特别重要的降低能源需求的措施。将来中国汽车将呈现“激励购买、限制运用”的局面.，这与大多数发达国家是基本相同的。在实施限行与不断提高燃油经济性的政策措施下，预料中国将来车用能源需求将远低于基准情景,2020年由基准情景的2.58亿吨卜降到2.03亿吨，2030年从4.年亿吨下降到2.8亿吨,2050年从6
6、亿吨下降到4.2亿吨（见图2）。另一方面，发展车用替代燃料是当前国际上解决车用能源供需冲突的主要途径，世界各国都在主动实行政策与措施。欧盟委员会在2007年发布的能源技术战略安排中提出，要在今后通过开发推广其次代生物燃料、混合动力技术和氢燃料来实现交通部门的低碳化，2008年初又提出目标，到2020年使可再生燃料（主要是生物燃料）满意10%的道路交通燃料需求。美国在2007年通过的能源独立和平安法案2007中要25201。201S2（）21.1252（13412H.i2H2015211S0年能燎需求行帔里界燃油经济性注：-中“IB油经济性”与T派中程”表示住实俺了提高燃油性。果行这四顶拾瘫后的
7、胃能效果图2实施限行与提高燃油经济性后中国车用能源需求预测值下降求可再生燃料运用量在2022年达到360亿加仑（约1.1亿吨），预料屈时将占美国车用燃料的22%。2 .车用替代能源的发展进程逐步加快，途径更加多元化当前车用能源包括：汽油、柴油、液化石油气（1.PG）、压缩自然气（CNG）、甲醇、二甲醛（DME）、生物乙醇、生物柴油、氢能、电能等。机动车动力总成技术包括：进气道喷射火花,点:火技术（PISI）、干脆喷射火花点火技术（DIS1）、干脆喷射压缩点火技术（DICI）、敏捷动力汽车技术（FFV）、混合动力技术（HEV）、氢内燃机技术（H2-1CE）、燃料电池技术（FCV）、纯电动车技术（
8、EV）和充电式混合动力技术（P1.ug-inHEV）o不同的车用能源可以同多种机动车总成技术相匹配。虽然目前传统汽柴油仍处于肯定优势地位，但是车用能源的“战国时代”正在逐步到来。从技术角度解读上述信息可以看出，传统石油基燃料的替代途径包括两种：一种是以适应传统车用动力总成技术为导向，利用非石油资源生产的液态车用燃料，例如，CNG甲醇、生物乙醇等；另种是以革新性车用动力总成技术为导向，节约或彻底摆脱碳氢燃料，例如，混合动力汽车、纯电动车、燃料电池汽车等。从技术发展角度看，当前纤维素生物液体燃料、煤基液体燃料、新能源汽车都存在技术瓶颈，有待于技术突破及商业示范后展示其能源环境效益；从一次能源供应上
9、看，目前特别规油气资源、生物质资源、煤炭资源都有规模化开发潜力，但都可能遭受不同的瓶颈和压力一一特别规油气的开发利用技术，生物质的大规模收集与煤液化面临的水资源短缺；从经济性上看，大多数石油替代能源的生产成本目前既未达到能与常规石油燃料绽开大规模竞争的水平，也并不具备足够抵挡国际油价宽幅振荡所导致的市场风险的实力。预料2030年前，传统的动力总成技术体系仍将在道路交通体系中占据主导位置，同时，自然气基、煤基、生物质基等车用燃料技术也将得到长足发展，成为车用燃料替代的主要选择。2030年以后，随着现代汽车技术的进步，采纳新型动力总成技术系统的新能源汽车将成为道路交通体系中的重要组成部分，在传统燃
10、料替代之外开拓重要的途径，主要包括混合动力车、纯电动车以及氢燃料电池车。3 .多样化是中国车用能源发展必由之路综合上述分析，中国车用能源将来的发展图景如图3所示。从总体上看，中国车用能源呈多元化发展。图中“电能”包括两部分：是由于电动车效率是传统汽柴油车效率的23倍，所以替代了一部分传统汽柴油生物燃料；二是将来电动车得到发展，电动车本身对电能的需求。生物燃料、煤基燃料、自然气都有所发展，在燃油经济性行狼IE程电曜CNG生物质煤M-柒油汽油注：图中-燃油经济性”与“行段里程.衣示在实艳广提高燃油先济性与限行这两项插电后的以催收条S3中国车用能源未来发展图景202。年、2030年和2050年对石油
11、基燃料替代量分别达到约1600万吨、4500万吨和1亿吨。三、对将来中国车用能源发展的思索从图3可以看出，将来15年将是中国车用能源需求增长最快的时期，预料车用能源需求量将从2010年的9000多万吨标准油上升到2025年的2.2亿吨标准油。在这个时期，由于新能源汽车技术发展水平有限，车用能源对传统汽柴油的需求将始终保持在90%以上。因此，将来15年中国车用能源的发展应立足现实，接着提高汽柴油品质，重点推动自然气基燃料和生物液体燃料的研发和应用，建立煤基合成燃料的技术储备，着眼长远，支持电动汽车的长期技术攻关、工程化、产业化以及示范运营。1 .近期接着提高汽柴油品质，合理推动轿车柴油化虽然车用
12、能源多元化格局日趋明朗，但从技术、环境、资源、成本与效益等方面看，仍存在诸多尚未解决的问题，在2025以前替代传统车用燃料的数量仍将比较有限。传统汽柴油由于能量密度高、续航实力强、基础设施完备、综合经济性好，仍将占据车用燃料的主导地位。因此，提高汽柴油品质，削减排放，仍是一项长期的工作，主要须要做到以下几点：1）不断降低汽柴油的硫含量；2）提高汽油的清净性与柴油的润滑性；3）提高汽油的辛烷值与柴油的十六烷值；4）降低汽油中烯免含量与柴油中的总芳煌含量、多环芳煌含量。柴油轿车较汽油轿车有着节油及减排CO2等优越性，已经在欧盟国家得到证明。随着中国柴油品质的提高与优质柴油进口量的增大，合理推动轿车
13、柴油化对中国节能减排将起到主动作用。2020年以后，随着中国基本完成工业化，柴油供需冲突可望趋缓，届时二代生物柴油技术有望突破，轿车柴油化将是中国节约能源的一个有效选择。应把研发和应用自然气基燃料作为重点，推动生物燃料与煤基燃料等汽车代用燃料的发展，同时有步骤地推动基础设施的扩展与转型。2 .大力推广应用自然气汽车自然气基车用燃料包括压缩自然气(CNG)和液化自然气(1.NG)o与汽油、柴油相比，自然气化学性质稳定，燃烧更充分，排放降低显著，尾气中HC下降90%左右，CO卜.降80%左右。2007年8月31口，国家发改委颁布了自然气利用政策，明确规定自然气汽车属于“优先类”用气项目，从而进步加
14、快了中国自然气汽车发展的进程。截至2008年底，中国自然气汽车保有量已经发展到40万辆左右,建设汽车加气站约100O座,全国已有30个省市自治区的100多个城市推广了自然气汽车，四川、重庆、乌鲁木齐、西安、兰州、西宁等省市95%以上的出租车和公交车己经改烧自然气。随着自然气资源的加快开发、国外1.NG和自然气资源的引进以及自然气管网建设的快速推动，再加上自然气利用政策的支持，自然气汽车的发展将得到加强。今后一个时期,应统筹探讨解决自然气供应和1.NG汽车发展中存在的问题,探讨制定1.NG加气站的标准，有序发展加气站，提高车用自然气供应量。3 .主动推动生物液体燃料的开发进程在“不与人争粮，不与
15、粮争地”的方针指引下，“十一五”期间，中国生物液体燃料产业起先转向利用非粮原料。2007年9月发布的可再生能源中长期发展规划提出，合理利用非粮生物质原料生产燃料乙醇和生物柴油，到2020年，生物燃料乙醇年利用量达到100O万吨，生物柴油年利用量达到200万吨，总计年替代约100O万吨成品油。从目前状况看，实现这目标有肯定的难度，主要面临如卜挑战:一是原料资源基础仍旧薄弱；二是技术产业发展水平不高；三是缺乏足够强的经济竞争力和抗风险实力。因此，推动生物液体燃料的开发进程，还须要国家政策的进一步扶持。4 .有序发展煤基燃料，集中力气建立技术储备2008年8月，国家发改革发出通知指出，“目前我国煤制
16、油仍处于示范工程建设阶段，不能哄而起、全面铺开，应坚持通过煤制油示范工程建设，全面分析论证，确定适合我国国情的煤制油技术发展主导路途，在总结胜利阅历的基础上再确定下一步工作。”“考虑到资源环境压力，我国发展煤基合成燃料的任务仍将以技术储备为主，接着持续目前既定政策，有序建成投产若干百万吨级煤制油示范项目国家发改委的通知明确了中国发展煤基燃料的方向。5 .开展革新性新能源汽车的研发、示范及产业化，提中学国电动汽车的产业化水平虽然目前电动汽车发展还面临一系列尚待解决的问题，但是电动汽车的能源效率是传统汽车的3倍左右。着眼于长远发展，中国应长期投入资金支持电动汽车的研发、示范与产业化。电动汽车的电力
17、驱动系统主要组成为：动力电池（包括电池管理系统、充电系统）、逆变器、驱动电机（包括电机调速限制系统）。电池技术是电动汽车发展的关键。目前在各种电池技术中，锂离子电池的能量密度约为银氢电池的1.52.5倍，为铅酸蓄电池的35倍。锂离子电池自放电指标也显著优于锲氢电池。因此，锂离子电池将成为电动车动力电池的主要技术路途。但是锂电池的成本比其他电池平均成本高3倍，而且有限的锂矿资源也对锂离子电池的运用造成了限制。1.i2CO3是制造锂电池的主要矿产资源。当前中国年产汽车100（）多万辆，假如按10%为电动汽车计算，每年将须要6.4万吨1.i2CO3,而当前中国的1.i2CO3产量约为要万吨/年。即使
18、将来1.i2CO3的产量增加到11.6万吨/年，再加上部分进口,将来中国汽车电动化水平也仅能达到10%20%o再者，纯电动车在续航实力、充电模式、充电时间及基础设施等方面都面临诸多须要解决的问题.因此，对于电动汽车,应作为长期目标，冷静地选择好发展方向，持:之以恒地进行技术攻关，实现从科研成果到工程化、产业化的转化。切忌头脑发热，盲目投资。参考文献：1张淑华.汽车能源前景浅析J.汽车工艺与材料，2008(7):1-6.12柴油轿车为何步履蹒跚.人民日报N,2005-12-7.3欧阳明高.我国节能与新能源汽车发展战略与对策J汽车工程，2006,28.(4):317-321.4周淑慧,陈进殿,吕爱民.中国沿海地区自然气汽车发展模式选择JJ.国际石油经济,2010(4).郭猛超，张亚军，胡伟.车用替代燃料现状及应用分析IJ.能源与环境,2007(5):20-21.【6国际能源署.世界能源展望2009R.7中国节能经济网.主动发展替代能源:中国替代能源战略路途
