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新能源汽车:国家经济增长方式转变的重要战略机遇

(2009-02-21 18:39:10)
标签:

财经

新能源汽车:国家经济增长方式转变的重要战略机遇



据财政部新闻办公室2009年1月24日公告,财政部、科技部发出了《关于开展节能与新能源汽车示范推广工作试点工作的通知》,决定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作,鼓励试点城市率先在公交、出租、公务、环卫和邮政等公交服务领域推广使用节能与新能源汽车。
在这13个城市中,武汉现在共有充电站28个,投入运营的各类新能源汽车共有319辆,其中混合动力公交车共有100多辆。根据武汉市的规划,2011年前还将采购400辆混合动力公交车、500辆纯电动轿车、600辆混合动力轿车。
中国新能源汽车消费的目标如下:(1)根据“优先发展公共交通”的原则,重点在公共交通、公务用车、公益车辆(如环卫车、邮政车等)公共服务体系率先推广使用纯电动、混合动力、燃料电池汽车;(2)到2010年,使中国新能源汽车的总规模达到10-20万辆;(3)到2012年,使中国新能源汽车的运营规模占到汽车市场份额的10%;(4)到2015年,使中国新能源汽车达到100万辆以上。
3.    新能源汽车的未来发展趋势及目前面临的瓶颈        
3.1新能源汽车的未来发展趋势
3.1.1节能环保化和多样化是新能源汽车的未来发展趋势
新能源汽车的未来演化发展路径可以从两个方面来看,一是节能环保化,二是多样化。节能环保方向是世界发展的大趋势,作为占世界1/5人口的大国,中国必须尽自己的能力在节能环保方面做出自己的贡献。作为环境重要污染源的汽车,只有改变其现有的工作模式,才有可能在环保和社会需求这两个目标中达成均衡状态,而新能源汽车能够达到这种均衡状态。多样化是在当前发展条件下,充分利用各种能量源(发动机、蓄电池、超级电容、飞轮电池)之间的优势,在各种车辆运行工况下优化配置各能量源的动力输出,从而实现节能减排的目标。多样化方向不仅体现了多目标最优化的思想,还体现了冗余的思想。
我们认为,混合动力技术的发展已经不仅局限于汽车,它可以广泛的应用于各种不同的产品上面。例如,装配有核燃料、常规燃料、氢燃料的混合动力潜艇,利用氢燃料电池发动机无噪音、无机械振动等优点,可以实现战场上完全的静默状态,将能够大大提升潜艇的隐身性能,增强战场的适应能力。一旦混合动力技术广泛的应用于各种高科技领域,将彻底改变人类未来的生活方式,未来战争的对抗模式。因此,中国必须掌握混合动力技术,在多样化方向不落后于外国。
3.1.2混合动力技术是不可逾越的技术发展阶段
混合动力汽车中的整车控制器需要解决多目标最优化控制问题,多目标是指多个动力源,即发动机、蓄电池、超级电容、飞轮电池等;而纯电动汽车中的整车控制器只有一个目标,即蓄电池,控制方法相对简单。目前,在控制理论与工程界,多目标的最优化控制问题还处于发展阶段,涉及到的技术包含最优化控制技术、鲁棒控制技术、滑模控制技术、神经网络控制技术、模糊控制技术等世界最先进的系统控制技术。
混合动力汽车的节能减排效果将随着系统控制技术、蓄电池技术的发展而更加明显,混合动力汽车技术包含了纯电动汽车技术。只有纯电动汽车技术达到一定程度时,才可能真正进入纯电动汽车时代。但是,混合动力汽车技术将以更新的形式继续存在,比如纯电动汽车时代的蓄电池和超级电容或蓄电池和飞轮电池混合动力汽车技术。
根据上述分析,我们认为混合动力技术是不可逾越的技术发展阶段。
3.1.3中短期内新能源汽车市场的主流产品仍将是混合动力汽车
我们认为,2020年前,新能源汽车市场的主流产品仍将是混合动力汽车;2020-2035年,新能源汽车市场的主流产品将是纯电动汽车;2035年之后,新能源汽车市场的主流产品将是燃料电池汽车。
目前,全球的混合动力汽车技术的现状如下:
(1)日本走在最前面,20世纪90年代初期丰田的混合动力技术就已经基本成熟了,1997年推出全球首款混合动力车Prius,日本的混合动力技术首先是从最难的混联式混合动力(重度混合)做起的,通过11年的积累,日本的混合动力技术已经处于全球的领先地位;本田的技术是从轻度混合动力开始做起的;尼桑的混合动力技术来自于丰田的专利技术,自身积累了一定的经验;
(2)美国其次,通用首先是从轻度混合动力做起的,然后到中度混合,最后到通用和奔驰、宝马、克莱斯勒联合开发的双模混合动力技术(重度混合);福特自成体系,已经掌握了重度混合动力技术,并成功应用于福特Escape(翼虎)和水星Mariner SUV车上。
(3)欧洲仍然执著于其清洁柴油机技术,在混合动力技术方面进行了一些研究,但是没有车型真正的产业化。随着全球环境问题的日益严重和石油资源的日渐枯竭,混合动力汽车将会在2020年前呈现加速发展的态势。
目前,混合动力汽车技术已经基本克服了所有的瓶颈问题。但是,制约纯电动汽车和燃料电池汽车的技术仍然面临一些瓶颈问题。下面,我们将详细分析这些瓶颈问题。
3.2.1纯电动汽车面临的最大瓶颈问题是蓄电池的性能问题
目前,纯电动汽车面临的最大瓶颈问题是蓄电池的性能问题,技术上最大的困难是蓄电池容量(电池荷电状态SOC值,SOC值是电池管理系统中最重要的性能指标)的实时检测问题,
蓄电池的性能决定了纯电动汽车的关键性能指标。例如,蓄电池的比功率大小反映了汽车的最高车速和车辆的加速性能;蓄电池的比能量大小决定了汽车的续航里程,即充一次电汽车能跑多远;蓄电池的循环次数多少决定了蓄电池的使用寿命和蓄电池的折旧摊销年限;蓄电池的充电时间长短也是纯电动汽车的关键性能指标。
使用中的蓄电池容量与不同的使用条件密切相关,它并不是一个定值。人们平常使用的蓄电池上标注的容量值,只是蓄电池在特定环境、特定负载、特定时间段上的一个特定值,一旦上述任一条件变化,蓄电池的容量都会与出厂的原始值不一致。无论是车辆的实时运行、充电,还是整车控制算法的设计,均需要确切的知道蓄电池的真实容量,但是目前这个问题仍然没有得到很好的解决。
蓄电池的寿命定义如下:蓄电池在某一放电深度(如SOC为80%)下的循环充、放电次数。蓄电池的比能量是衡量蓄电池在一定的重量和容量下储存、转载能量大小的参数,它的大小与蓄电池的使用寿命不一样。
我们认为,蓄电池的使用寿命太短是制约电动车成本降低的关键因素。如果蓄电池的使用寿命长,折旧摊销的时间长度可以长一些,从而降低整车的成本。
4.    新能源加速发展将启动第二次“信息高速公路”浪潮   
在了解了新能源汽车市场的国内外现状、新能源汽车技术的发展趋势和现在面临的瓶颈之后,我们需要分析世界汽车技术的发展现状及未来发展趋势,在此基础上才能更清晰的了解中国汽车技术的发展现状,新能源汽车对于中国汽车产业技术升级,甚至整个国家技术实力提升的重要战略意义,最后才可能预测国家的汽车产业政策。
4.1世界汽车技术现状及未来发展趋势
4.1.1控制系统供应商控制着汽车产业链的研发和技术发展方向
世界新能源汽车技术的发展是在石油紧缺、节能减排等因素的作用下提出的。随着科学技术的进步,尤其是以信息、电子、电力和控制等技术的快速发展,使得蓄电池、电动机、发电机、发动机等新能源汽车核心动力组件的性能和效率不断提高,基本具备了产业化发展的基础。
目前,世界科学技术的发展方向是信息化、电子化、自动化,传统的以机械为主的技术已经发展到非常完善的地步,进一步发展、提升的空间有限。从世界汽车技术发展角度来看,汽车机械系统设计已经达到相对完善的地步,汽车模块化、电控化趋势加快,汽车未来有望像堆积木一样构建个性化的产品,汽车技术越来越集中掌握于各大系统提供商处,行业的利润增长点也随之转移到系统提供商处。以德国BOSCH、美国Delphi、日本Denso为首的少数系统提供商控制着全球大部分的汽车各主要系统的供应。
汽车技术的模块化趋势体现为汽车整车组装的技术空心化,汽车技术聚集于控制系统供应商处。目前,汽车按照功能可以分为发动机管理系统(EMS)、自动变速箱控制系统(AMTCS)、汽车电子转向控制系统(EPS)、牵引力控制系统(TCS)、汽车电子稳定系统(ESP,VSC)、汽车防抱死制动控制系统(ABS)、自适应巡航控制系统(ACC)等控制系统。
一个控制系统包含四个部分,即控制器、执行器、被控对象和传感器。被控对象主要是机械系统,其技术主要掌控在机械系统设计厂商手里。例如,发动机、自动变速箱等机械部件,其核心技术主要在发动机设计公司、变速箱设计公司手里,而不是在发动机制造商、自动变速箱制造商手里。

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