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天然气汽车发展现状_天然气汽车产业研究

tamoadmin 2024-06-01 人已围观

简介1.为什么要发展新能源汽车?2.清洁汽车的发展3.中国汽车工业:路在何方4.协同推动节能和新能源汽车公平发展5.氢能和燃料电池产业爆发前夜,如何突破瓶颈?新能源汽车在整个市场上也是比较有发展空间的,并且对于很多人来说,他们在选择买车子的时候也是比较喜欢倾向于选择这种新能源汽车。因为从整体的发展上来看的话它不仅能够节能减排,而且在政策扶持上也是有着比较好的发展态势。所以对于很多人来说,如果在今后选择

1.为什么要发展新能源汽车?

2.清洁汽车的发展

3.中国汽车工业:路在何方

4.协同推动节能和新能源汽车公平发展

5.氢能和燃料电池产业爆发前夜,如何突破瓶颈?

天然气汽车发展现状_天然气汽车产业研究

新能源汽车在整个市场上也是比较有发展空间的,并且对于很多人来说,他们在选择买车子的时候也是比较喜欢倾向于选择这种新能源汽车。因为从整体的发展上来看的话它不仅能够节能减排,而且在政策扶持上也是有着比较好的发展态势。所以对于很多人来说,如果在今后选择买车的话,一定主要还是针对于这种新能源的汽车进行相应的购买。

比较有发展空间

并且从现在的发展上来看的话,现在的很多新能源汽车发展的也是越来越到位了。不仅在很多的地方都设置了一些充电桩或者是一些冲这些天然气的地方,所以对于很多人来说都是比较放心的去选择这些新能源汽车。不过针对于新能源汽车,其实也是有一些缺点的那可能就收到电池了。因为很多人他们在买新能源汽车的过程中,尤其是像纯电动的汽车虽然说在开这种车的过程中是非常方便的。

发展的也是越来越到位

并且在市场上不仅这些纯电动汽车从造型上看非常的好看,而且在价格上也是非常的划算,所以很多人在买了这种纯电动的汽车之后,可能也会感觉到电池是一个非常头疼的问题。因为从它的电池的容量来看的话很有可能在开不了多久就要去充电了,针对于充电的这个时间并不是说像加油一样加完油之后就可以立马跑了。

造型上看非常的好看

它需要花一定的时间进行充电,在充完电之后待它有了充足的电源之后才能够上开车上路,这种原理就好像我们平时所开的电动车一样。它需要有充电的时间,所以像这样的一个操作,也让大家感觉到在日常生活中总是去充电的话可能也比较麻烦。并且也是感觉到这样的纯电动汽车会不会在使用周期上,并没有一些传统的燃油汽车使用的比较久。

为什么要发展新能源汽车?

一、前言

能源技术的迭代创新推动了全球能源产业的转型发展。作为世界上最大的发展中国家、第一人口大国和第二大经济体,我国还是最大的能源生产国和消费国,能源工业的 健康 发展攸关我国资源、环境和 社会 经济可持续发展。当前,我国能源工业发展尽管已取得显著成就,但面临的问题同样突出:①能源消费总量规模巨大,能源生产和消费结构仍以化石能源为主。2018 年,我国煤炭消费总量约为2.74 109 tce,同比增长 1.0%,占能源消费总量的比例高达 59.0% [1] ,但所占比重持续下降。可再生能源和核能发电量保持增长,但规模化水平依然不足。②油气安全供应形势严峻,2017 年我国首次成为全球最大的原油进口国,2018 年石油对外依存度为 72%、天然气对外依存度为 43% [2] 。③化石能源尚未实现优质化利用,尤其是煤炭清洁高效利用水平仍需大幅提升。发电用煤占比远低于发达国家,大规模煤炭开发利用带来的生态环境问题较为突出 [3] 。④能源系统效率整体仍然偏低。我国单位国内生产总值(GDP)能耗是世界平均水平的 1.4 倍,2018 年火电利用小时平均数仅为 4361 h, “三弃”(弃风、弃光、弃水)电量为 1.023 1011 kW·h。⑤温室气体减排与应对气候变化压力巨大,我国CO2 排放量约占世界总量的 30%,CH4 排放量同样位居世界第一。

在保障国家能源安全的同时,保护生态环境并有效应对气候变化将是我国能源发展面临的长期重大问题。随着未来经济 社会 的发展,传统产业升级和基础设施建设对能源资源的需求依然强劲,我国能源消费总量可能持续上涨,新增能源需求集中在与可再生能源、天然气、核能等相关的新兴产业领域。能源领域新兴产业发展与国家战略需求紧密关联,有助于推动能源生产与消费革命、优化能源结构、助力能源安全、实现温室气体减排和生态环境保护,同时提升国家工业装备制造技术水平、培育经济发展新动能、服务经济 社会 可持续发展 [4] 。

今后 10~15 年以及更长时期,既是我国加快培育和发展战略性新兴产业的关键时期,也是发展绿色低碳产业的重要机遇期。促进能源新技术新兴产业发展,已经成为符合我国发展需求和资源特色的必然选择。现有研究 [5,6] 对我国战略性新兴产业总体发展规律、新能源产业或某一细分能源领域的发展动向与路径选择、战略性新兴产业政策规制等课题进行了探讨,在区域产业集群、战略布局、创新特征、发展模式等方向完成了深入分析。然而对于我国能源领域新兴产业未来发展,特别是产业定位、发展路径与具体举措的战略层面研究,相关内容尚属空白。

本文在界定我国能源新技术特点与产业内涵的基础上,梳理全球能源新技术新兴产业竞争格局的变化趋势与发展态势,研究面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业发展方向,特别是“十四五”时期的发展目标与重点任务;明确具体的技术创新发展方向,提出工程 科技 攻关项目、重大工程和示范区建设以及相关政策的建议。

二、能源新技术的特点与产业内涵

(一)能源新技术的特点

能源新技术具有共性特征 [4] :①通过技术原理上的创新,解决所在技术领域发展的制约性问题;②具有优良的技术竞争力或技术优势;③ 以相关成熟技术为发展基础,具有较好的技术可行性;④ 具有较大的降低成本潜力,能结合较高的技术学习率,在技术发展规模迅速扩张的同时使成本随之急剧下降,从而具备与传统技术竞争而占据大量市场份额的能力。基于已有研究的定义 [7] ,本文进一步将能源新技术明确为:不仅涉及可再生能源和核能领域,而且涵括非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源的传输以及终端用能等领域,是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。

(二)能源新技术新兴产业范畴与定位

作为新兴产业,能源新技术产业的定位需准确反映能源发展的客观规律,符合“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的国家重大需求,且充分体现能源产业新趋势、新活力和新业态,有效促进绿色低碳成为经济增长新动能。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将战略性新兴产业划分为 7 个大类,其中涉及能源领域的主要有“新能源产业”和“节能环保产业”,其中“节能环保产业”仅涉及传统工业利用过程的高效节能。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将新能源产业、节能环保产业和新能源 汽车 产业统称为“绿色低碳产业”。因而,能源领域新兴产业以往主要由“新能源产业”所指代。

能源本身并不涉及新的能源和旧的能源,只是能源技术存在先进程度的差异 [7~9]。仅用“新能源产业”一词,不能直接反映智能电网、储能、分布式能源和微电网等产业,同时可再生能源产业发展也需要重视技术的先进性问题。“新能源产业”的定位由于聚焦于核能、太阳能、风能和生物质能等产业,容易忽视化石能源新技术的颠覆性作用(如页岩油气规模化开发技术、先进洁净煤技术),而且将化石能源与非化石能源新技术的系统联合与协同发展排除在外。国家能源局等一些政府部门的政策文件将页岩气开发、智能电网纳入战略性新兴产业,但关于能源领域新兴产业的具体范畴仍不清晰。“新能源产业”定位过于狭窄,所统计的范围不能充分体现能源新技术发展所带来的能源转型与产业变革。现有产业划分与定位的局限性在一定程度上阻碍了能源新技术的集成创新以及不同能源产业的协同发展,不利于全面推动能源生产和消费革命。

针对于此,本文提出宜拓展以往“新能源产业”所涵盖的范围与内涵 [7] ,同等重视化石能源的清洁高效利用以及核能与可再生能源的规模化发展,将能源领域新兴产业统称为“能源新技术产业”。与新兴产业发展相关联的能源新技术包括节能与提高能源效率技术,化石能源清洁高效开发与利用新技术,智能电网和储能技术,非常规油气资源、可再生能源规模化开发利用技术,自主创新的核电技术和核废料处理技术,以及氢能和燃料电池、核聚变能、干热岩、天然气水合物等相关前沿技术。

能源新技术新兴产业主要涵盖了煤炭清洁高效转化与利用产业(以先进燃煤发电产业为重点)、非常规油气开发利用产业(以非常规天然气产业为重点,涉及页岩气、煤层气、天然气水合物产业)、能源互联网与综合能源服务产业(以能源互联网、先进输电、储能、综合能源服务产业为重点)、核能产业和可再生能源产业(以风力发电、太阳能光伏和光热发电、生物质能、地热能、氢能源与燃料电池产业为重点)。

三、能源新技术新兴产业发展动态

(一)发展现状

1. 全球能源新技术新兴产业

全球能源形势正在发生深刻变化,非常规油气资源的大规模开发支撑了美国“能源独立”,部分国家核电供应能力不断削减,以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源产业快速发展以及非常规油气资源生产成为全球性趋势,不断改变着全球能源供需格局 [10] 。世界能源发展向绿色、低碳转型,以“能源结构的低碳化转变、能源发展方式向气候和生态适应型转变、从保障能源供应到实现能源服务的智能化转变”为主要特征。各国致力于能源技术创新,推动能源低碳化和绿色可持续化发展。高度活跃的技术创新活动引发了能源开发利用方式的变革:全球能源供应能力随着技术水平提升而得到显著提高;清洁高效的化石能源开发利用技术赋予了化石能源新的竞争力,但减排尤其是减碳压力仍然巨大;可再生能源技术已得到广泛应用且成本不断下降,实现可再生能源的大比例消纳将是未来能源系统面临的挑战 [11] ;值得注意的是,氢能应用已经成为新兴产业,涉及电力、供热和燃料 3 个领域。

2. 我国能源新技术新兴产业

当前,我国能源发展已转向着力提升质量阶段 [11] 。国内能源消费结构不断优化,2018 年煤炭和石油以外的清洁能源占比已达 22.1%。能源供应结构朝着多元化方向发展。作为世界最大的可再生能源生产国,我国可再生能源产业发展迅速,相应新增发电装机已经超过化石能源,2018 年可再生能源发电量在电能结构中的占比达到 26% [2] ,替代作用日益显现。风力发电(占比 5.2%)、太阳能光伏发电(占比 2.5%)规模均达世界第一,弃风限电形势明显好转,光伏弃光电量和弃光率均有所降低。核电规模(占比 4.1%)稳定增长,核能多用途利用前景看好。能源互联网和综合能源服务产业蓬勃发展,能源基础设施建设提速,保障了“一带一路”倡议实施,促进了区域融合发展。

在技术层面,我国能源 科技 水平和创新能力持续提升,部分领域达到国际领先水平 [12] 。化石能源开发和利用效率进一步提高,燃煤发电超低排放技术开始全面推广。非常规天然气开发利用技术不断取得突破。电网与储能工程技术水平持续提升,能源互联网与储能产业处于国际领先水平。核能和可再生能源产业技术创新能力也有所增强。

与此同时,我国能源新技术新兴产业发展存在的问题也较为突出 [13] 。煤炭清洁高效转化和利用整体水平有待提升,先进煤炭利用技术亟需进一步研发突破与示范推广;油气供应安全问题突出,非常规油气仍未实现大规模商业化开发,关键技术和体制机制方面的制约因素仍然存在;核电产业仍需进一步规模化以保障安全高效发展;能源互联网与综合能源服务产业发展仍受制于技术、市场等多方面因素;可再生能源产业发展面临的核心技术不足、并网消纳困难等诸多问题仍有所体现。

(二)发展趋势

1. 全球能源新技术新兴产业

面向 2035 年,全球能源发展的主流仍是化石能源与非化石能源的协同发展 [13] 。在稳定性、经济性和可获得性方面,可再生能源存在明显不足,全球一次能源供应的主体在较长时期内仍将是技术稳定的化石能源。绿色、低碳能源在较长时期内是能源技术创新的主要方向,同时能源与信息、材料的深度融合,有望催生智慧能源网络。能源领域的技术创新将为传统产业的转型升级注入新动力,推动智能制造、智能建筑、智慧交通等新兴领域的快速发展 [11] 。

2. 我国能源新技术新兴产业

未来 10~15 年,我国能源生产和消费结构将继续优化,但鉴于现有规模基础,传统化石能源在保障能源安全方面仍将持续发挥基础性作用。页岩气、煤层气等非常规油气资源有望成为我国油气工业的战略性接替资源。核能产业是我国具有全球竞争力的高新技术领域,核能技术的研发与多用途利用将持续升温。可再生能源产业作为化石能源的清洁替代方案,在增进能源供应能力、满足对可持续性能源的需求、维护环境和气候安全等方面意义重大,将持续处于快速上升期。能源互联网为现代电力工业和综合能源系统的变革指引了发展路径。

四、 面向 2035 年的能源新技术新兴产业发展战略对策

(一)能源新技术新兴产业发展战略思路

基于我国国情现实、能源发展客观规律以及能源技术创新趋势,能源新技术新兴产业的发展需要同等重视化石能源和非化石能源新技术的颠覆性作用,持续优化能源生产和消费结构,着力提升能源利用效率和非化石能源的消费比重。加强能源 科技 基础研究,大力开展前沿性技术创新,特别是交叉学科创新和颠覆性技术创新研究。推动能源与材料、信息的深度融合以及智能电网、智慧能源发展,构建清洁、低碳、高效、智能的现代综合能源体系 [7,11]。

(二)“十四五”时期产业发展目标与任务

根据能源新技术新兴产业所涵盖的9个子产业,在“十三五”时期各产业发展的基础上,进一步分析“十四五”时期各产业应着力实现的具体发展目标和重点任务。

1. 煤炭清洁高效利用产业

发展目标:燃煤发电机组平均供电煤耗低于300 gce/(kW·h),碳排放强度力争下降到 825 g/(kW·h)左右;实现 5~10 MW 煤气化燃料电池系统(IGFC)电站工程示范;建设 600 MW 等级的 700 超超临界工程示范项目;建成百万吨级 CO2 捕集、驱油与封存示范项目。

重点任务:①全面提升燃煤发电机组效率与污染物排放控制水平,开发高效低成本的碳捕集、利用和封存技术;②开发高灵活性燃煤发电技术,研发煤与可再生能源耦合发电技术;③研发数字化、自学习、自适应、互动化特征显著的智能发电技术;④加快实施“煤炭清洁高效利用”重大项目,加大IGCC/IGFC(整体煤气化联合循环发电系统,简称IGCC)研发投入。

2. 非常规天然气开发利用产业

发展目标:页岩气产量达到 3 1010 ~5 1010 m3 ,地面煤层气抽采产量达到 1.3 1010 m3 ;前瞻性布局天然气水合物产业,加强天然气水合物资源勘探,开采试验技术力争取得新突破。

重点任务:①加快川渝页岩气商业开发基地建设,实现页岩气产量快速增长;②加快常压、深层、陆相等新类型页岩气示范区建设,推动页岩气产业向多地区、多领域拓展;③继续推进沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设;④加快南方二叠系、鄂尔多斯盆地低阶煤等新区和新层系开发试验,形成新的煤层气产业化基地;⑤海陆并举,前瞻性布局天然气水合物产业,加快资源评价和技术研发力度。

3. 能源互联网与综合能源服务产业

发展目标:建成泛在电力物联网,初步形成共建、共治、共赢的能源互联网生态圈,引领能源生产、消费变革,实现涉电业务线上率达到 90%。

重点任务:①研究适应全球能源互联网发展特点的智慧城市新基础设施体系;②输电线路升级改造逐步采用超导输电技术;③全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息,重点通过虚拟电厂和多能互补方式提高分布式能源的友好并网水平和电网可调控容量占比;④采用优化调度实现跨区域送受端协调控制,基于电力市场实现集中式省间交易和分布式省内交易,促进清洁能源消纳;⑤开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的先进储能系统。

4. 核能产业

发展目标:建成核电装机容量9.4 107 ~1 108 kW;建成压水堆投运容量 7.2 106 ~9.6 106 kW;建成先进堆投运容量 6 106 kW。

重点任务:①自主三代压水堆核电技术实现型谱化开发、批量化建设;②小型多用途核反应堆技术开拓核能应用范围与应用领域;③第四代先进核能技术与压水堆协调发展,打造可持续发展模式;④发展稳态、高效、安全、实用的核聚变技术。

5. 风电产业

发展目标:累计装机容量达到 3.5 108 kW,其中海上风电为 2 107 kW;陆上风电项目全面实现竞价上网,海上风电项目平准化度电成本显著下降。

重点任务:①优化产业空间布局,加快发展陆上分散式风电;②积极有序推进海上风电建设;③加强就地就近利用,落实解决消纳难题;④加强基础共性技术研究,形成产业发展的完整研发制造体系;⑤强化市场竞争机制,积极促进风电产业与金融体系的融合。

6. 太阳能光电产业

发展目标:太阳能光伏发电累计装机容量接近400 GW,太阳能光热发电装机容量累计为 5 GW。

重点任务:①大力发展分布式光伏发电;②完善消纳保障机制,保消纳、保装机;③进一步提高太阳电池及组件效率,降低度电成本;④规模化发展长储热小时数的融盐塔式技术,进一步降低导热油槽式电站的成本电价;⑤发展太阳能跨季节储热采暖技术;⑥积极参与全球市场。

7. 生物质能产业

发展目标:垃圾焚烧发电实现清洁运行并在生物质发电中占据主导地位;生物质成型燃料年利用量为 4 107 t,生物质发电和供热成本逼近燃煤发电和供热成本。

重点任务:①建立生物质资源分布及其物化特性数据库;②研发生物质高效热电联产、热电多产品联产和垃圾清洁焚烧发电联合多产品生产技术;③生物质成型燃料重点研发成型燃料工业化生产关键技术和高效清洁化利用;④生物质交通燃料重点推进纤维乙醇产业化,建立生物柴油成熟的商业运营模式,研发生物质高效转化技术。

8. 地热能产业

发展目标:新增地热能供暖(制冷)面积为1 109 m2 ;新增地热发电装机容量 500 MW;地热能年利用量折合 1 108 tce。

重点任务:①优先开展地热资源潜力勘查与选区评价;②积极推进地热供热(制冷),改善供热结构,满足清洁用能需求;③针对不同热储类型加强技术攻关,突破共性关键技术;④加强地热发电技术攻关,推动地热高效利用;⑤大力发展梯级利用和“地热 +”,增强地热能的市场竞争力。

9. 氢能源与燃料电池产业

发展目标:完善制氢、加氢等配套基础设施,累积建成加氢站 300 座以上,实现氢气供需基本平衡;关键核心零部件批量化技术大幅提高,基本掌握氢能产业链核心技术;实现城市氢能应用场景多元化。

重点任务:①氢能基础设施全局规划、合理布局,规范化建设、规模化推进;②加强燃料电池系统集成;③在大型工业园区开展副产氢 + CO2 捕获和封存技术(CCS)、加氢站及燃料电池货运车示范;④在沿海城市开展可再生能源电解制氢、加氢站及燃料电池公交车、大巴示范应用;⑤特殊交通运输工具用燃料电池示范应用;⑥在边缘城市和工矿企业开展百千瓦级燃料电池分布式电站应用。

(三)面向 2035 年的创新方向与工程 科技 支撑

1. 关键技术方向

综合研判,面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向见表 1,共有 41 项具体技术。

表 1 我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向

(续表)

2. 设立工程 科技 攻关项目

从国家层面支持和推动设立工程 科技 攻关项目(见表 2),对能源领域具有前瞻性、先导性和 探索 性的重大关键技术开展集中攻关,提升技术水平和自主创新能力,进而有效支撑中长期能源新技术及产业的发展。

表 2 能源新技术新兴产业发展相关工程 科技 攻关项目

3. 设立多能互补分布式能源重大工程

国内对单一能源技术及其控制研究已经比较成熟,但缺乏对多种能源技术的集成应用技术,以及以分布式能源为基础的微电网基础理论和工程实践问题研究 [13] 。分布式供能系统是未来能源系统的重要发展方向,具有环保、经济、分散、可靠和灵活等特点,可满足高耗能行业以及工业园区、公共、商业和民用建筑的多能源联供需求,具有巨大的技术提升空间和市场潜力。设立重大工程,以示范为基础,建设多能互补分布式供能系统,这是构建“互联网 +”智慧能源系统的重要任务,有利于提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和可再生能源就近消纳,提高能源系统综合效率。

工程任务:①优化布局建设分布式供能系统基础设施;②开展分布式供能基础理论、核心技术和系统集成研究;③研制高水平独立微网变流器、控制器等关键设备;④通过独立微网系统集成和能效管理关键技术,实现多能协同供应和能源梯级利用;⑤形成适合终端用户和大型能源基地的多能互补分布式供能系统;⑥为城镇、海岛(礁)、极区及边远地区提供整体能源解决方案。

重点任务:①中东部终端多能互补分布式供能系统;②大型能源基地多能互补分布式供能系统。

4. 设立能源新技术集成创新示范区

(1)河北雄安新区能源新技术集成创新示范区

河北雄安新区及其周边地区现有开发程度较低,发展空间充裕,具备高起点、高标准开发建设的基本条件。以河北雄安新区为主建设能源新技术集成创新示范区,助力建设绿色智慧新城,打造生态城市,发展高端高新产业,带动河北南部地区乃至华北腹地的发展,建成与生态文明发展要求相适应的绿色低碳发展模式。

工程任务:①建设河北雄安新区智慧能源综合服务平台;②完成新建核电厂的供热总体规划方案及泳池式低温供热堆;③加快推进风电开发与配套电网建设协调发展;④加速推动区域太阳能全产业链的协调发展;⑤推进高效清洁的垃圾发电项目、建设玉米 / 小麦整株燃料乙醇和沼气生物炼制工程;⑥发展规模化分布式可再生能源并网技术与装备;⑦加大勘查力度,重点开展雄安新区多层水热型热储综合利用 [14] ;⑧布局包括制氢、运氢、加氢储氢、用氢在内的全产业链建设。

(2)华南沿海地区能源新技术集成创新示范区《粤港澳大湾区发展规划纲要》《国家生态文明试验区(海南)实施方案》《关于支持深圳建设中国特色 社会 主义先行示范区的意见》均提出了发展绿色低碳产业的要求。基于良好的区域优势、政策优势和能源产业基础,以粤西南地区(包括海南)为主建设华南沿海地区能源新技术集成创新示范区,为沿海区域低碳经济发展提供参考范例。

工程任务:①建设跨区域“互联网 +”能源综合运营服务平台;②完成现有核电机组建设,同时选址新建核电项目;③积极有序推进陆 / 海上风电开发建设,促进风电就地就近消纳利用;④光伏产业与其他产业互为补充,多种形式发展太阳能光电;⑤推进高效清洁的垃圾发电项目,开发蔗渣 / 稻秆燃料乙醇和多原料沼气生物炼制工程;⑥勘探地热资源及分布特点,建成地热利用示范工程;⑦重点突破规模化分布式可再生能源并网技术与装备 [14] ;⑧构建智慧能源体系,实现不同能源形式相互转化,提高能源的整体利用效率;⑨建设能源(氢能、电能)与交通融合的“绿色海南”,打造零排放智能交通海南岛自贸示范区。

五、对策建议

我国能源新技术新兴产业发展已经具备良好的基础,但作为战略性新兴产业,其发展壮大仍然面临成本、市场、政策等多重因素的制约 [15] 。为促进我国能源新技术新兴产业的高质量发展,亟待加强面向 2035 年的顶层设计与规划。

(1)重新明确能源领域新兴产业范畴与定位,在各级政府出台的战略性新兴产业发展规划中,将“新能源产业”调整为“能源新技术产业”,将节能产业从“节能环保产业”中独立并整合到“能源新技术产业”,精准布局能源新技术及产业的发展方向。

(2)理顺能源产业管理的体制机制,加强能源新技术新兴产业的统计体系建设,保持能源规划目标与政策的一致性、延续性和有效性,避免产业政策“令出多门”以及规划目标调整过于频繁,确保能源新技术产业相关规划的权威性,完善能源市场准入政策 [7] 。

(3)高度重视并准确评估能源领域 科技 攻关项目或重大工程“落地方案”,确保项目实施的可行性和可操作性。强化企业在能源技术创新决策、研发投入、科研组织和成果应用中的主体作用。大幅度提高能源新技术研发投入,强化关键核心技术攻关与项目立项,精准布局重大工程与示范区建设。

清洁汽车的发展

新能源汽车的发展对一个国家的发展至关重要。以下是国家发展新能源汽车的具体原因:1、国家能源:我国目前是石油进口第一大国2020年石油总消费量进口比例占73.5%对于石油天然气这种不可再生资源高度依赖。石油作为一个国家的战略和民生资源掌控在别的国家并不安全。新能源汽车的发展可降低对石油进口的依赖。2、环境保护和生态可持续发展:传统汽车尾气排放大量碳氧化合物氮氧化合物及有害雾霾颗粒污染空气质量影响人体健康。新能源汽车几乎零排放在城市中使用不会产生热岛效应降低PM2.5的上升。从大的层面讲也可减少对整个地球环境的污染。3、未来科技技术革命:5G技术和人工智能的发展加持下汽车工业将迎来翻天覆地的技术改革和升级汽车作为制造业的代表产品。无人驾驶人车互联人工智能大数据将成为下一次工业革命的主战场而新能源电动汽车是这些技术最好的载体。

中国汽车工业:路在何方

经过“九五”、“十五”两个五年计划发展,我国清洁汽车,无论从车辆技术上还是从基础设施建设方面,均取得长足的进步。发展最快的是分别由国家发改委和国家科技部组织的863电动汽车开发、燃气汽车(包括液化石油气汽车和压缩天然气汽车)和乙醇汽油的推广应用,其他替代燃料汽车如甲醇、二甲醚、煤基车用燃料以及生物质燃料的相关研究和开发工作,也相继启动并取得阶段性科研成果。此外,被国际上普遍认为是未来循环经济代表的氢能的利用,也提到了议事日程。

一.清洁汽车的发展规划的基本原则

1) 发挥我国的资源优势,降低能源国际依赖的原则;

2)充分利用现有基础和相对成熟技术的原则;

3)替代石油能源和提高能源利用效率并重的原则;

4)长远规划分步实施的原则;

二.应重点发展的清洁汽车及发展规划

1.燃气汽车(天然气和LPG)

目前,全国仅重点推广城市燃气汽车保有量已经超过20万辆,而且绝大多数是运行里程长、利用率高的城市公交车和出租车(16个城市燃气出租车占出租车总量的62.7%,燃气公交车占公交车总量的51.2%)。加气站网络也已初具规模,已建成加气站686座(其中CNG加气站353座,LPG加气站333座)。2004年全年车用LPG累计消耗量达30.2万吨,CNG消耗量达9.2亿立方米,实现燃油替代110万吨。发展燃气汽车已经具备车辆的技术基础、加气站和燃料生产与分配等基础设施基础、标准法规等法规保障体系,因此,建议大力推动其技术提升、产业化和推广应用。燃气汽车的保有量达到100-150辆,占汽车保有量的3~5%左右。能源替代率达到或超过10-15%。

1)加大基础设施建设投入,形成加气站网络,进一步提高燃气发动机技术,推动单一燃料燃气公交车、出租车的发展

国家应加大加气站网络建设,燃气加气站应达到3000-5000座,在全国基本形成以大城市为中心,主要高速公路为纽带的加气站网络。

加大科研投入,进一步提高燃气发动机的燃料效率,使其达到或超过同类燃油汽车的水平;排放水平达到或超过同类燃油汽车的水平。大力推广单一燃料城市公交车和出租车,在实现能源替代的同时,实现能源的高效利用。

2)进一步扩大公共交通用燃气汽车的推广地域范围、车辆数量,同时提高燃气汽车使用燃气的比例

根据资源状况,进一步扩大推广应用城市数量,扩大燃气公交车与出租车的数量。

推动燃气汽车的OEM化,保证车辆质量和性能,同时出台燃气汽车产业化以及车用燃气的相关激励政策,提高燃气汽车使用燃气的比例。

3)促进燃气汽车整车、发动机和专用零部件的开发和产业化,并形成批量生产能力。

目前制约国内燃气汽车发展的因素之一是汽车产业未能提供市场需要的燃气汽车产品,使得不少地方发展燃气汽车不得不主要依靠改装,北京上海等城市大型公交车用天然气发动机主要依靠进口,价格昂贵。

☆ 根据燃气汽车发展的总体规划,鼓励和支持国内汽车和内燃机企业开发生产燃气汽车,不但提供国内发展需要,同时提供出口。建立我国的燃气汽车工业基地和燃气汽车工程技术中心。

☆ 支持燃气汽车专用零部件的开发与生产,支持加气站及储运装备的开发与生产。

4)通过技术进步和能源政策,推动两用燃料私家车和商用车的推广应用

在加气站网络化基本形成后,通过燃气汽车的OEM化,保证车辆质量和性能,配合燃气汽车购置、燃气价格等相关激励政策,推动两用燃料私家车的推广应用,从而扩大燃气汽车的保有量和利用率。迅速发展的私家车和商用车,如果能够积极使用LPG和天然气,将对燃气汽车的发展和能源替代率的提高起到非常积极的作用。

5)需要国家出台的相关政策

加气站网络的直接投资和引导政策

鼓励或强制汽车生产企业直接开发、生产一定比例的燃气汽车,保证燃气汽车的质量,提高节能及环保性能。

制定燃气汽车的消费政策,激励用户购买燃气汽车(比如:达到现阶段节能标准的汽车,可以享受与达到下一阶段标准的燃油汽车相同的优惠政策);

出台优惠政策,保证合理的油气差价(比如,出台价格政策拟制车用燃气价格;实施燃油税时,车用燃气的减免税政策等)

2电动汽车和混合动力汽车技术

电动汽车具有节能、能源多样化、环保等突出的特性,同时具有电能网络齐备、输送方便、充电站建设费用低等优点,但由于储能部件(电池)等能量密度、充电时间、循环寿命等技术尚未彻底解决,目前不宜大面积推广。尽管如此,电动汽车具有其特殊的市场,而且技术相对比较成熟,因此,在特定用途范围内,推广应用电动汽车,是实现汽车节能与环保的重要途径,因此,国家应出台一些针对性激励政策,推动电动汽车的发展和应用,其保有量目标可设定为汽车总保有量的千分之0.5-1左右,解决部分城市公共交通和私家城市用车。

混合动力汽车技术具有非常突出的节能效果,技术相对成熟,而且在国际上已经实现产业化和商业化。此外,混合动力技术对所有以内燃机为动力的汽车,具有普遍的适用性,具有几乎可以实现在任何节能技术的基础上,进一步大幅度提高节能效果的可能性。因此,国家应重点支持混合动力技术的开发、产业化和推广应用。根据技术的难易程度,建议首先在城市公交客车上自主研发开发和推广应用混合动力技术,然后,利用自主研发和引进技术相结合的方式,在轿车上应用混合动力技术。建议实现混合动力汽车的产量占汽车总产量的5%以上。为此,国家需要在以下一个方面,予以支持:

1)电动汽车、混合动力汽车用电池技术的开发和产业化;

2)发动机电控技术和电机控制技术的开发和产业化;

3)混合动力总成匹配及专用的传动系相关技术的开发和产业化;

4)在起步阶段,给予混合动力汽车适度的政策激励。

3乙醇汽油

目前,国家已经在4个省份全面强制推广乙醇汽油(E10)。推广应用乙醇汽油,是替代汽柴油的有效措施。汽车生产企业所生产的所有汽油汽车新产品,应能够满足燃用乙醇汽油的技术要求;通过在机动车保有量相对集中的特大城市推广使用乙醇汽油,使每年所消耗的车用汽油的50%以上为乙醇汽油,可替代汽油600~800万吨。根据试验、示范取得的经验,国家应开展以下几方面的工作:

3)加大科研和产业化投入,解决车用乙醇的廉价生产工艺和原料来源

加大科研投入,降低乙醇的生产成本;

开展相关研究工作,扩大非粮原料生产乙醇的产量,解决乙醇原料问题,降低生产成本,保证乙醇汽油的供应;

4)加大科研投入,解决燃用高比例乙醇汽油等相关车辆技术,从而进一步提高替代率;

5)出台相关激励政策,降低乙醇汽油的价格(单位热值的乙醇汽油的价格与汽油相当);

6)出台相关激励或强制性政策,使汽车生产企业所生产的汽车,能够适应燃用乙醇汽油的技术要求,保证车辆性能、可靠性及寿命。

4 生物柴油

生物柴油的应用是解决环境和能源问题的具有战略意义的措施,利用我国广大的荒山野岭组织生产生物柴油原料还有利于农业经济的发展。重点开展原料资源的调查、规划、大规模生产技术开发和鼓励政策的制定;开发生物柴油的大量生产技术及相关车辆的应用技术开发与产业化,制定相关技术标准,启动示范工程项目。

争取至2010年,生物柴油的生产销售占柴油总量的1%,为以后的大批量推广打下基础。

5煤基车用燃料

煤炭资源占我国能源总量的比例超过70%,高效、清洁地利用煤炭能源显得十分重要。煤基车用燃料的推广应用,可采取与乙醇汽油类似的方式进行,如开展低配比的甲醇汽油和二甲醚柴油的使用研究。国家应启动重大工程项目,解决煤基车用燃料的生产工艺,以及燃用煤基燃料的相关车辆技术。

三.应重点进行战略研究的清洁汽车

1.电动汽车关键技术

电动汽车关键技术的研发,应重点考虑以下两个研究领域:

1)提高电动汽车动力系统的能量效率,如,提高电机效率、控制器效率、传动系效率

2)制动能量再生与车辆制动系统的优化

3)储能装置关键技术的持续研究开发

2.氢能及车辆技术

氢能是目前国际上普遍看好的未来的主流燃料,也是循环经济的重要支撑。应进行氢能及氢能经济的战略研究和长远规划。在交通领域,应重视氢燃料电池汽车的研究开发,同时,更应该重视相对燃料电池汽车而言,更具有现实意义的氢燃料内燃机汽车的关键技术和产业化技术的研究工作。氢能各种高效利用途径的研究和战略选择,将具有非常重要的意义。

3.合成燃料、醚类燃料及车辆技术

以天然气为原料生产合成燃料,是以气代油、实现能源多样化的重要途径,因此对合成工艺技术、车辆发动机技术的研究非常重要。

醚类燃料及车辆技术研究也是一个重要的研究方向。

协同推动节能和新能源汽车公平发展

电动汽车,中国汽车工业的出路?

auto.263.net 时间: 05月21日01:35 打印 关闭

“电动汽车技术从90年代起步,在各国政府和各大汽车公司的推动下得到飞速的发展。尽管目前在价格、技术成熟度方面还不能与传统内燃机汽车比拟,但电动汽车具有深厚的发展潜力,将最终在今后10—20年中逐步取代传统汽车。”在不久前由国家科技部组织的一次电动汽车试验总结报告会上,国家863计划电动汽车专项组组长万钢这样回答记者的提问。

2002年,中国轿车产销量因超过40%的增长而被称为“中国轿车元年”。尽管汽车生产商因销量大增而欢天喜地,消费者因品种增加而选择余地更大,但由此造成的现实与未来的交通拥堵、原油进口以及环境压力却不能不让人感到担忧。统计资料显示,中国从1994年已开始成为石油纯进口国。2000年进口石油7000万吨,成品油3000万吨,进口石油价格达25亿美元;2001年进口石油大约8000万吨;2002年的统计数字还没有出来,但预计不会少于9000万吨。另据联合国调查,世界上污染最严重的10个城市中有7个在中国。近几年我国汽车保有量持续快速增长,汽车尾气已成了大气污染的罪魁祸首,有预测报告说,到2010年,我国许多大城市的汽车尾气排放量将比现在增长一倍。

面对严重的形势,中国政府与世界其他国家一样,也在为传统内燃机汽车寻找新的出路。2001年,经过多方论证和广泛征求意见,中国科技部启动了国家、地方和企业配套资金合计约24亿元人民币的电动汽车重大科技专项。这个专项中的一个重要措施就是在广东汕头建立了“国家电动汽车试验示范区”。此后的两年,记者两次对该基地进行了采访。

试验结果并不令人乐观

“国家电动汽车试验示范区”是1998年6月9日在广东省汕头市正式开通的。试验示范区主要任务有4项:1.探讨在中国条件下推广应用电动汽车的社会条件和支持环境;2.为新开发的电动汽车进行公证的性能评价和探索推广应用的经验;3.与国外伙伴进行试验,为进一步合作提供基础;4.为国家发展电动汽车提供决策上的依据。

试验车辆按三种模式运行:出租车、公交车和公务车。共24辆,其中丰田公司的5辆RAV4EV作出租车使用;通用汽车公司的2辆EV1和3辆S—IOEV车作公务用车;国产的5辆中巴车作公交汽车在汕头市区至菜芜码头之间作区域运行;其余几辆均作公务用车使用。四年半中(至2002年10月底)总共运行101.8957万公里。

毫无疑问,这四年半的试验取得了大量的数据,对中国今后制定电动汽车技术标准起到了非常重要的作用。但是,从经济效益的角度看,报告认为“其运行经济性无法与燃油汽车相比。”

在所有参加试验的车型中,丰田公司的RAV4EV被公认为是电动汽车方面的佼佼者,“有突出的技术特征,是一辆改装很成功的纯电动汽车。”但即使如此,它的经济运行结果仍不能令人满意。记者手上有两份试验报告,一份是两年以前的,一份是去年底公布的。对比一下,结果几乎一模一样。

RAV4EV是一种纯电动客货两用车,被称为21世纪的环保车,它单纯以电力为驱动能源。由于试验期长达4 年多,所以报告只选择了从1999年5月1日到2000年7月31日为止的15个月的试验数据。在这15个月中,RAV4EV在试验区内以出租车的形式运行,平均每月营运25天左右,每天营运8小时/里程150—180公里,中午充电2—3小时。

报告算了一笔账,在15个月中?营运收支结算结果:5辆出租车总收入260282.74元,平均每辆车月收入3470.44元,月支出9491.17元,支出结算亏损6020.73元。

报告的结论是:纯电动汽车受一次充电续驶里程短以及造价高的影响,其应用领域受到限制,比较适合的是市内客货两用车、市内公交车和其他市内用车。应重点发展混合动力汽车。

电动汽车将出现在北京奥运会

两年以前,在第一次采访这个项目时,记者曾就亏损问题询问过一位科技部主管此项工作的前负责人。在两位记者的一再“逼问”下,他回答的中心意思是,如果能够开发出我们自己的电动汽车,那我们就可以通过申请专利、制定技术标准等方式,在与跨国公司的谈判中拥有更多的筹码,狙击跨国公司在中国的“跑马圈地 ”,保护民族汽车工业和中国的合法权益。虽然试验项目出现亏损,但积累了宝贵的数据,为今后中国汽车工业的发展打下了基础。特别是在电动汽车领域,我们有可能与跨国公司“平起平坐”。

而作为一位科学家,我国电动汽车重大科技专项总体组组长万钢通过多年在电动汽车研究方面的实践,则更深刻地认识到中国发展电动汽车更重要的意义。

万钢说,发展电动汽车的根本意义首先在于能源结构的多元化。美国自由汽车计划(Freedom CAR)提出,由于石油资源分布的不均匀性和各国对石油需求的不平衡,在今后的发展中各国都应考虑减少对石油单一资源的依赖性,改变目前石油资源的过度消耗;其次,由于经济发展程度不同,各国汽车保有量差别很大,美国目前已达千人750辆,而目前中国千人仅14辆,到2050年达到千人188辆,届时中国的人口会达到14.78亿,汽车保有量将超过4亿辆。汽车需求量增加将带来石油进口量的增加,因此,这是汽车业人士现在就必须思考解决的问题;第三,电力作为一种二次能源的载体,可以由太阳能、水力、风力、煤电、核电产生,通过电网输送到千家万户,供工业、农业和居民使用。各国可以根据其资源分布,着重发展相应的电力技术,形成供求总量的平衡;第四,氢气也是一种二次能源载体,它同样可以通过电解水、天然气、煤、油、甲醇等获得。通过氢能源供应网络,可以解决电网目前尚未解决的机动车能源供应问题,从而形成氢能源结构。

万钢也承认,为了减少尾气排放对大气的污染,各国已经相继出台了更严格的排放法规,汽车制造企业为减少尾气污染而对传统内燃机汽车采取的复杂技术改造已经导致了传统汽车的造价不断上升,利润空间越来越小,长此以往显然不仅不利于汽车工业的发展,也不利于汽车的普及。发展电动汽车不仅是维护国家能源安全、保障社会持续发展的迫切需要,也是增强民族汽车工业国际竞争力的重要战略措施。

但我们知道,一些颇具实力的外国汽车制造商们很早就开始过电动汽车的研发工作,但至今没有实质性的结果,中国的汽车工业水平与国际一流相比,相差了近20年,我们有能力在电动汽车方面取得突破性进展吗?

万钢对此很有信心:“在过去5年中,中国科技部在电动汽车关键技术、关键零部件、纯电动汽车整车开发和示范运行方面做了很大努力,并取得了明显的进步。”

万钢说,在电动汽车重大专项中,我们的目标是建立一个“三横三纵”研究开发模式。“三横”是指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的整车,“三纵”是指电池、电机和控制系统的关键零部件。

纯电动汽车在科技部“九五”研发的基础上,将在2003年推出小批量产品,并在特定区域中进行商业化示范运行;混合动力汽车的重点是开发大型客车,提高公共交通和城市间长途交通客车的燃油经济性,规划2005年完成产品开发,2006年投放市场;燃料电池汽车是世界各大汽车公司目前研究开发的热点,同样也是我国重大专项的研究重点。

万钢说,国家计划在今后5年中,重点研发燃料电池客车、轿车动力系统和样车,并于2008年在北京奥运会上示范运行。

发展电动汽车需要政策强力支持

对于电动汽车投入大、价格高、行程短、经济效益差、技术不够成熟等问题,试验报告认为,政府在运行机制上还缺乏更强有力的措施,在政策上也缺少更多的扶持。

报告呼吁,电动汽车虽然有着巨大的社会效益,但毕竟在它大批量投产之前,不会有很好的经济效益,在这种情况下,就需要发挥政府行为的主导作用,发动社会各方面支持电动汽车事业;

由于电动汽车投入大,任何一个企业单独承担都有困难?像通用公司一年五六十亿美元的利润,已经投入数十亿美元研制电动汽车,尚感到力不从心,还需政府投入数亿美元支持,并同时与丰田汽车、Bp石油公司等合作开发电动汽车。中国是发展中国家,企业经济实力小,更需要发挥国家可以集中财力办大事的优势,加大对电动汽车事业的经济支持;

电动汽车是一项利国利民的朝阳产业,需要集中财力、物力,加快其发展速度。光靠政府的投入是不够的,需要吸收企业,尤其是经济实力较强的企业参与,还要吸收汽车产业部门参与并成为牵头单位,他们在改进电动汽车技术和完善售后服务工作方面都有特殊的保证作用;

电动汽车是一种多科学的社会化的大产业,更需要各方面人才的配合。目前“863”课题形成的官、产、学、研结合的模式,正是发展电动汽车产业的好模式。为了更好推广电动汽车,必须加快技术性能完善和成熟的进程,发挥技术的保证作用;

世界各国发展高新技术产业的通用做法就是利用优惠的产业政策进行扶持。在推广电动汽车方面,中国政府实施的优惠政策应该包括无偿提供停车场地、发给电动汽车正式营运牌证、提供输变电网站、免收养路费、免征电动汽车购置税和进口税等。

对此,万钢说政府已经在考虑并实施一些具体的计划。

在资金投入上,国家总投资约10亿元,地方和企业还有配套资金,总的规模约24亿元。投入方式分产品方案阶段、产品可靠性耐久性阶段、产品工程阶段。这些阶段所需投资量将呈指数形式增长。在今后3年中,将加大投资力度,保证研发成果产业化。

在研发形式上,采取整车开发单位牵头,协调零部件企业配合的管理模式。为了组成一个优化团队,允许在每一个关键零部件上选择2-3家具有不同技术特征的研发单位,承担同一种关键零部件的配套课题。

在零部件开发上,在竞争的基础上进行强势联合,推动整车企业和零部件企业在整车研发方面建立伙伴式联盟关系,在整车大企业间则推动在测试方法和技术标准方面的战略合作关系。

在车型开发方面,北方车辆厂和北京理工大学在尼奥普兰的底盘上开发大客车;一汽和东风在各自原有的底盘上开发混合动力公共汽车和大型客车;上汽奇瑞和上海交大、天津汽车和中国汽车工业研究所负责纯电动轿车开发;东风电动汽车公司负责开发混合动力轿车;燃料电池客车由清华和北京客车总厂合作研究;燃料电池轿车则由上汽集团、同济大学及信息产业部电机研究所等单位共同投资成立的一家新公司承担。

中国发展电动汽车有很多优势

汽车方面的一些专家认为,中国发展电动汽车的确有很多优势。

目前我国燃料电池发动机发展趋势很好,已从过去单电堆研究发展到带有支持系统和控制系统的燃料电池发动机系统研发能力。目前,参与研究的四个燃料电池研究所和高科技企业均已完成了它们的第一代样机。与此同时,还建立了燃料电池实验室和燃料电池发动机试验室。

我国的高功率型动力蓄电池进展也很迅速。就目前的阶段成果与国外相比,有较大的价格优势。目前有关部门正组织力量对动力蓄电池进行集中测试,在可靠性、耐久性进一步研究的基础上,可以形成较为完善的汽车用动力蓄电池供应系统。

在电机和驱动系统研究上也取得了相应的进展。我国政府重点鼓励稀土永磁电机的开发,因为我国在上述基础材料领域具有资源优势,可以降低将来产业化时车辆的造价。

在电动汽车的四轮驱动方面也取得了一些进展。多年来,世界各大汽车公司和大学都在轮毂电机、四轮驱动技术革新做了很多尝试。上海燃料电池汽车动力系统公司和同济大学新能源汽车工程中心也于2002年5月试制成功了一辆四轮驱动微型汽车功能模型车。该车型将电机驱动、制动、测速、悬架集成于四个相同的独立模块,采用国产燃料电池发动机、轮毂电机和锂离子电池,并自行开发了整车控制策略及其相应的软、硬件,实现了转速闭环控制和电子差速,形成以锂离子电池、燃料电池为动力的电—电混合驱动形式。在此基础上,该公司还将自行开发集驱动、制动、测速、转向为一体的电动轮驱动模块、独立悬架和整车中央控制块,并形成不同成本价格、可配置成电池驱动、电池—发动机和电池—燃料电池混合驱动的微型电动汽车。

万钢说:“我和我的学生们也研制了一个四轮驱动微型汽车的实施方案,四轮汽车采用框架结构,四轮独立悬挂,可以形成纯电池驱动、电池+发电机混合动力,及燃料电池+蓄电

氢能和燃料电池产业爆发前夜,如何突破瓶颈?

我国汽车行业在《节能与新能源汽车技术路线图(2.0 版)》已提出“汽车产业碳排放总量先于国家碳排放承诺于2028年左右提前达到峰值,到2035年排放总量较峰值下降20%以上”的减排目标。

交通运输领域作为我国第三大碳排放源,而汽车运输就占到该领域碳排放量总量的80%以上。汽车行业如何高效协同节能与新能源汽车去达成2.0版本技术路线图的行动目标和碳中和长期目标成为当下产业关注的焦点。

在SCP(乘用车动力总成专业委员会)& APS(汽车先进动力系统分会)近期举行的行业高峰论坛上,与会专家、学者、企业代表等就当前节能与新能源汽车技术路线的发展现状、存在的问题以及未来的发展趋势进行了深刻的探讨和思辨,并达成了以下四大共识:

共识一:实现双碳目标应遵循科学和市场规律,特别要结合中国国情。从中长期发展来看,任何单一能源都难以满足双碳战略、满足能源、资源和产业安全以及市场需求。

共识二:双碳战略下,能源结构的多元化促进了汽车动力系统技术路线的多元化。油(气)电竞争与创新引领是中长期发展的必由之路。

共识三:技术中立的产业政策有利于推动各种技术路线的公平竞争和科学发展。从双积分到碳积分是产业政策中立的基础,可以高效优化市场资源和促进产业可持续发展。

共识四:混合动力技术是当前至中长期实现碳达峰、碳中和的有力措施之一。基于碳中性燃料的高效混合动力可以支撑未来碳中和的实现。

双碳战略下,我国需要多元化的能源结构和动力系统技术路线

在论坛的主题报告环节,国家信息中心副主任徐长明首先就我国汽车的能源形式展开系统分析,他表示,巨大的汽车保有量要求我国汽车的能源形式必定是多种能源方式的有机组合,特别是油和电的有机组合将长期存在,任何单一能源形式都难以满足需要。之所以会有该判断,徐长明主要是从能源安全和资源可持续性等方面进行了详细阐述。

数据显示,2021年我国汽车保有量接近3亿辆,到2025年预计达到4亿辆,未来保守估计在5亿辆的水平。随着汽车保有量的增长,我国石油消费量也在以每年2000-3000万吨的量在逐年增加,而这些增长均来自于进口。

作为参考,2021年国产石油的产量是1.99亿吨,进口是5.13,石油进口依存度为72%,最高的年份(2020年)达到了73.6%。而放眼全球,我国石油的进口量占到了全世界石油出口量的25.7%,即世界每出口4亿吨油,我国就要进口1亿吨。

面对居高不下的石油进口依存度,以及我国现有的汽车保有量和未来增长趋势,单纯依靠石油显然难以确保我国汽车产业的平稳安全运行。可能有人会问,抛开石油,全部采用纯电动行不行?答案也是否定的。

从全球矿产资源的储量来看,锂资源可以支撑起电动汽车的发展,但是镍、钴等资源仍较为紧张。且这些资源的分布极不均衡,对纯电动汽车的发展同样存在着不可控因素和风险。“汽车的能源形式最好一部分用油,一部分用电,甚至一部分用天然气以及可再生资源,才可以确保我国汽车安全运行。”徐长明说道。

SCP名誉理事长李理光补充道,对幅员辽阔的中国而言,单一的能源形式不但满足不了能源的安全性,也满足不了多样化的市场需求。

因此,在多元化的能源结构下,我国汽车驱动系统的技术路线也势必朝着多元化的方向发展。且在双碳战略下,多技术路线并举也是实现汽车行业节能减排的重要途径。2.0版技术路线图中指出,我国节能汽车与新能源汽车年销量将各占一半,传统能源动力乘用车将100%为混合动力汽车,从而实现汽车产业的全面电气化转型。

目前来看,在全面电气化转型之下,EV、PHEV、HEV成为当下最为主要的三大技术路线。

对于三大技术路线的技术特征,中国汽车技术研究中心杨建奎分别进行了介绍。他指出,从体验和经济性来看:EV技术特征集中在两端,一是受积分、购置税和补贴等边际成本的补助,使短续航EV车型有着超低的经济性,二是在纯电驱动和智能化配置的加持下,其驾乘体验方面能明显优于PHEV和HEV等车型,但是存在续航和充电的问题;PHEV技术特征较为均衡,经济性和体验性均处于中等位置,但经济性和体验性均受是否充电的制约;HEV技术特征较为单一,相对于以上技术路线,处于较弱地位。

而技术路线特征与市场需求的匹配,是驱动市场结构变化的根本原因,且不同细分市场的用户对需求的关注度各有差异。根据消费者调研数据显示,A00/A0级车型作为家庭的补充车辆,经济性为第一驱动因素;A级车型作为家庭主要用车,经济性和便利性为主要驱动因素;B级及以上车型作为家庭的升级车辆,对智能化要求较高。

回归到市场表现来看,EV整体渗透率超过19%,主要来自两端的A00级和B/C级市场,占比超60%;PHEV整体渗透率为5%,均来自于主流市场(A、B、C级)且分布较为均衡;HEV整体渗透率现阶段为4%,主要集中在A、B级主流市场。这既与消费者调研的需求相吻合,也表明市场需求多元化格局正在形成且各自发力。

EV渗透将逐渐放缓,与油车会是长期竞争关系

对于不同技术路线未来的发展前景,杨建奎表示,EV技术路线的渗透将逐渐放缓,未来提升的关键是解决充电和续航问题。“我们认为2022年整体的新能源渗透率预计在26%左右的水平,将提前完成2025年目标,而2025年的渗透率将在38%左右,其中 EV的渗透会率会逐步放缓。”

他做出这一判断的原因有三:首先,在A00与A0级市场上,EV已从经济性上完成对其他技术路线的超越,但是原材料成本大幅上涨也制约着该市场的进一步发展;其次,A级车将成为未来制约EV渗透的最大阻力,因为不管是在用车场景还是经济性上,EV均无法体现自身优势;在B、C级市场,EV在经济上较豪华品牌车型有较大优势,但仍需解决充电及里程焦虑问题,但是这些问题在短期内均难以得到整体解决,也将使得EV的渗透逐步放缓。

在未来相当长的时间内,电动车与油车之间会是竞争关系,而非替代关系。他分析指出,从产品本身来看,电动车和油车各有优劣势,但是在目前的技术条件下,电动车想要全面覆盖油车,除非有重大的技术突破。“大家经常用智能手机替代功能手机的过程来理解电动车和油车,但是后者替代的难度相当大,智能手机是把功能手机的功能全部涵盖后,又增加了很多新的功能,而电动车不能涵盖油车好的方面,所以在未来电动车和油车是一种竞争关系,不是替代关系。”

PHEV渗透将继续加快,自主企业有机会弯道超车

至于PHEV技术路线的渗透将继续加快,将成为在EV技术路线尚未解决充电和续航问题时的重要发展方向,自主企业有弯道超车机会。

杨建奎分析指出,目前行业内PHEV的定价逻辑是以同类传统车为基准,上浮所增加的成本进行定价;但因技术路线的变更,使自主及合资企业基本处于同一水平,合资企业传统零部件优势减弱,自主品牌有进行弯道超车的机会。此外,PHEV在政策合规、新能源转型、全生命周期经济性和驾乘体验方面可以对HEV实现全面的超越,他特别强调,自主企业用短续航PHEV替代HEV,是PHEV全生命周期经济性超越HEV的可行方案之一。

他还表示,在燃油车为主的时代,PHEV大多基于传统车平台衍生出来,随着电动车时代的到来,各企业快速进行电动化转型,从EV平台衍生PHEV平台将成为趋势。可以看到,目前已有不少自主品牌车企都推出了自家的混动系统架构,如长城汽车的柠檬混动DHT;长安汽车的蓝鲸iDD;吉利汽车的雷神智擎Hi·X混动系统等。

徐长明则表示,较长时间内,BEV和PHEV会是并行发展的关系。此前,BEV一直占据着主体地位,获得率先发展,PHEV的占比较低。但是自2021年下半年以来,PHEV出现超常规发展,增速超过纯电动,且这一情况在2022年仍在延续。

根据中汽协统计数据,今年1-8月,我国纯电动汽车产销分别完成311万辆和304万辆,同比均增长1倍;而插电式混合动力汽车产销分别完成85.7万辆和81.8万辆,同比分别增长1.9倍和1.7倍。

分析PHEV的发展进程不难发现,该市场的增长与比亚迪秦Plus DM-i、宋Plus DM-i等超强竞争力产品的出现(2021年下半年上市)相契合。这类车型相较于燃油车,有更强的经济性和更高的智能科技体验;相较于纯电动车汽车则直接甩掉了里程焦虑。基于此,徐长明表示,PHEV技术进步带来的车型价格和使用成本的下降,让这个市场还会有比较好的发展前景。

同济大学的赵治国教授亦表示,PHEV肯定是这两年市场的主流,但他也提醒到,如何把一款车做到性价比最高是大家共同的目标,但是不同企业的资源不一样,在传统燃油车领域(包括发动机、变速箱、底盘等技术)的积累也不一样,各企业要根据自己的资源情况选择适合自己的PHEV技术路线,打造差异化的产品特性。

HEV节能效果明显,将成为实现双碳目标重要一极

杨建奎指出,从双积分单分技术提升的成本来看,HEV相对于NEV的劣势正在减弱。随着双积分政策的调整,NEV产品所获得的新能源积分及油耗积分会逐步降低,且未来NEV电耗将会有逐步纳入考核的趋势,会进一步缩减HEV相对于NEV的劣势。

同时,他重点指出,HEV技术路线渗透平稳,是传统企业在电动化转型较慢情况下的必要选择路线。随着国家双碳目标的有序推进,节能降碳目标将逐步加严,发展HEV将成为节能降碳的必然选择。

对此,SCP理事长王瑞平强调表示:“要实现双碳目标,HEV发挥着很重要的作用,目前电力结构70%是火电,在这样的情况下实现碳减排,电动车并不是最佳的节能方案,我们希望在同台竞技的情况下,把各种因素考虑全面,因为双碳是有目标的,靠单一路线发展会受到很多的限制和制约,而且能否在短时间之内得到大面积的普及也是个问题。”

在王瑞平看来,HEV随时可以投向市场,不需要任何的基础设施投资,现有的生产设施、动力设备都可以直接用,而且混动发动机的热效率目前可以做到40%以上的热效,这在火电占比较高的情况下,混动可以比电动更快、更好地实现节能减碳。

赵治国教授也表示,从目前来看,混动不是一项过渡技术,而是一项长期技术。混动继承了传统燃油车的发动机和变速箱,但在相对有限的区域里,发动机和变速箱又都做了一些减法,可以很好地满足油耗和法规的需求。而大家所认为的纯电动汽车是零排放汽车,从能源的角度来看却并非如此,除非未来都是清洁能源。

其实,面对双碳大考,汽车行业的答卷不该是固定的,而应该是多元的。从我国汽车行业动力技术路线来看,整个产业不应该仅考虑发展新能源汽车,尤其是在我国能源结构尚未取得重大突破的情况下,节能与新能源汽车协同推动和发展应该成为行业的主旋律,且相关政策的制定应该更加公平,让权于技术和用户,通过实践进行检验。

氢能和燃料电池技术正加速改变着世界能源格局。

“全球能源转型、汽车转型共同聚焦于低碳化、绿色化,氢能是实现这两大领域转型的重要支撑。”中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟15日在2020氢能产业发展创新峰会上表示,“当前全球主要汽车公司基本上都制定了发展燃料电池汽车的时间表和路线图。越来越多的国家把氢能作为更重要的未来替代性能源,制定氢能源、氢产业、氢经济、氢社会发展的时间表和路线图。我们离氢的全面应用越来越近。”

百人会副理事长兼秘书长张永伟

随着氢能的安全使用问题及燃料电池的技术和成本瓶颈已逐步取得突破,氢能产业发展开始进入示范运营阶段,并开展商业化探索。此次与会的专家学者一致认为,发展氢能和燃料电池产业是我国应对能源安全、实现可持续发展的必要途径和重要历史机遇。

氢能发展迎来大好时机

在政府的系列产业政策支持下,我国氢能产业正在进入快速发展期。

2019年3月,氢能源首次写入《政府工作报告》,明确将推动加氢等设施建设。

2020年4月,国家能源局发布《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,氢能被列入能源范畴。

6月,氢能先后被写入《2020年国民经济和社会发展计划》、《2020年能源工作指导意见》。

9月,财政部、工信部、科技部等五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,目标利用4年时间,打造国内氢能产业链,让整个产业链趋于完整,将燃料电池汽车购置补贴政策调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,以形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。

10月,国务院常务会议通过了《新能源汽车产业发展规划》,明确指出要加强充换电、加氢等基础设施建设,加快形成快充为主的高速公路和城乡公共充电网络。完善氢燃料电池汽车的能源补给基础设施建设,促进氢燃料电池汽车发展。

由此可见,政策正在为氢能和燃料电池产业的加速发展带来强力支撑。

国家电投集团氢能科技发展有限公司总经理张银广

国家电投集团氢能科技发展有限公司总经理张银广预测,我国氢能产业发展拐点将出现在2025年,2025-2035年将成为国内氢能产业的高速发展期,2035年之后将会进入规模化应用的阶段。

今年9月22日,中国在第七十五届联合国大会提出,将提高应对气候变化国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳(CO2)排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。在工信部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中看来,发展氢能要置于实现2030年前CO2排量达峰和2060年碳中和的大目标之中,响应《巴黎协定》我国政府的承诺目标。

工信部原部长、中国工业经济联合会会长李毅中

“能源的供应侧中可再生能源不能低于80%,能源的需求侧电动化率不低于80%,才有可能实现2060年碳中和的目标。”北京清华工业开发研究院副院长朱德权表示,2025年,可再生能源生产成本将全面低于化石能源,具有经济性。生产侧的经济性和需求侧的经济性也决定了氢能源汽车进入了可持续发展阶段,也就是进入了高速增长的时刻。”

北京清华工业开发研究院副院长朱德权

百人会常务副秘书长刘小诗在发布《中国氢能产业发展报告2020》时预判,从长期愿景来看,到2050年,预计氢能会占终端能源消费比例达10%,氢燃料电池汽车保有量3000万辆,氢气需求量6000万吨,进入氢能社会。

百人会常务副秘书长刘小诗

“绿氢”方向,合理布局

在氢能产业链中,制氢是源头。李毅中在会上提出,“灰氢不可取、蓝氢方可用、废氢可回收、绿氢是方向”,落实氢源首先要有一个合理务实的规划设计和标准,明确方向,防止盲目。

氢能受到了全球主要国家的重视,多数发达国家都发布了氢能愿景和发展规划。我国相关省市、企业和机构也积极行动,纷纷出台发展氢能的方案,提出的远景各有特色。但是,“对氢源研究还不够,难以形成全国性的整体概念”,李毅中呼吁需要调研编制规划指导,抓试点示范,不要一下子铺开。”?他透露,五部委已经在制定这项规划。

他建议,相关部门组织、调研,根据氢气的不同应用场景和市场需求,从能源总体规划的视角提出阶段性布局和工艺路线的指导意见,并制定标准规范。此外,还应抓紧进行二氧化碳捕集、封存和利用的产业化研发。这是灰氢变成蓝氢、由不可取变成可取的关键,这个难题没有解决之前,不宜新建化石能源制氢工厂。?

发展“绿氢”,降成本是关键。刘小诗指出,氢能作为一种二次能源,是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想媒介,我国现在传统能源结构亟待调整。长期来看,要走零碳、低碳的绿氢路线,经济性有待于进一步提升,关键在于降低电费,也就是用电成本。

在当前技术条件下,电费降到3毛钱每千瓦时,电解水的制氢成本能够降到每公斤20元以下。这样电解水之情的经济性有望提升。储运环节也存在较大降本空间,国内的液氢的生产及运输实现民用化后,储运成本将大幅下降。未来随着可再生能源电价进一步下降,制氢、规模化液氢储运等技术成熟,氢气到站价格会大幅度下降。我国再生能源氢气比较丰富,将来“绿氢”具备成本优势。

构建自主产业链

我国的能源特点是富煤、贫油、少气,每年需要大量进口石油和天然气,为实现低碳减排,提高能源安全,需大力发展可再生能源,利用风能、太阳能和水力发电,选择氢做能源载体,电解水制氢,消除可再生能源发展的天花板,为实现2030年碳排放达峰值,2060年实现碳中和保驾护航。

中国工程院士衣宝廉建议,发展沿海地区海上风电,电解水制氢,用输氢管线将所制氢气运输到加氢站供燃料电池汽车加氢用,同时建氢液化工厂,将液化氢作为能源商品应用,氢供应能力的发展会促进燃料电池,特别是燃料电池车的快速增长。

对燃料电池,首先要建立关键材料与部件的自主产业链,国内优秀的研究结果很多,但很少进行放大工艺研究,制出的样片也很少在电堆中使用和装车运行,因此要建立产品开发联盟,电催化剂、电堆关键零部件等由研发单位一起进行开发、考核及批量生产,只有通过装车运行的材料,才是可信的,才能提高市场占有率,代替进口。另外,在联合攻关时,指标要以国际最先进的产品为目标。

电堆是燃料电池的核心部件,其组装工艺是决定电堆一致性的关键,衣宝廉建议,要创新性的改进电堆组装工艺,大幅度提高电堆中单电池电压的一致性,制定关键材料与部件的国家标准,成立第三方的中立的检测机构,对关键材料与部件、电堆、电池系统和整车进行检测、验证,确保结果的可信性与可靠性。

“氢能产业正处于大规模爆发前夜,十四五时期成为产业链构建关键时期。”张银广表示,“我们和国外的差距在于技术和装备的成熟度,下一步,应通过示范城市群,构建商业模式,让自主技术和装备快速成熟起来。”

优化政策环境

我国氢能产业虽然热度很高,但仍存在很多发展瓶颈,张银广呼吁国家在政策层面去破除制约,增加政策引导。

“氢气管理还是按照化工危险品来管理,同时相关审批没有固定的机构,一定程度上制约了产业发展。”张银广建议“从环保角度、解除能源安全角度政府能给产业长期的引导政策,而不是示范期和示范城市来推广,但是政府推动的应用规模终归是有限的,氢能产业应当探索出商业化模式,从而快速发展。”

张银广判断,2020-2025年是氢能产业进步期,国内氢能发展相关技术、产品逐步成熟,产业链趋于完整,氢能应用场景以重型运输车和物流车为主,主要方向为氢能交通。在加氢基础设施建设上,希望国家能全面规划供给网络,而不是分散式由企业来牵头建设。“大西北廉价氢能如何运输,希望国家出台战略规划。与此同时,通过社会化资本,从较长的生命周期来考虑,构建大的应用场景,让产业具备商业化能力,是我们正在探索的路径。”当生产成本、购买成本下降到一定程度,多个氢能应用场景的市场空间将会梯次打开。?

刘小诗在百人会《中国氢能产业发展报告2020》中也对产业政策提出了建言:一是针对氢能标准体系不完善的现象,建立健全氢安全基础研究体系,二是针对各地发展氢能经济的规划同质化现象,鼓励基础好的地区加速建立示范运营区,鼓励模式创新,探索多能互补模式,因地制宜,避免低水平重复建设。三是针对产业链薄弱环节给予政策激励。如加大基础设施建设,出台和落实电解水制氢的电价优惠措施等。四是把握电动汽车与氢燃料电池车错位互补原则,进行有效资源配置,防止顾此失彼。

从氢的产、储、运、加、用等全产业链出发,依托地方政府、企业、科研院所、平台等多主体,逐步打造“基础设施配套完善,运营模式成熟、创新成果丰富、资金保障充足、示范效果明显、生态效应显著”的氢能产业商业生态圈。

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