浅析车用燃料Word格式.docx

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市面上的代用能源主要有天然气、醇类、电能、生物质能等。

这些能源的利用有利于节能、环保，能在很大程度上缓解地球石油危机。

2．2天然气

天然气主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层，来源比较丰富。

世界天燃气的探明储量与石油大体相当，按近年的勘察情况，世界上的天然气大约可以开采60年，石油大约可以开采40年，而在我国，天然气可以开采上百年，石油只够开采20年忙1。

天然气是一种无色、无味的气体；

汽车使用天然气为燃料时，燃烧完全，产生二氧化碳少，燃烧产物几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，造成温室效应的可能性低，对大气污染小，是一种绿色环保的能源；

天然气无毒、易散发，比重轻于空气，不宜积聚成爆炸性气体，在汽车正常温度和压力下使用时，较之汽油更不容易爆炸，是一种安全可靠的能源；

天然气较之汽油辛烷值高，抗爆性更好；

使用天然气时，不用经常注入机油和更换火花塞，与使用汽油、柴油相比，可节约50％以上的维修费用；

天然气资源比较丰富，价格相对便宜，使用天然气可以节约汽车成本。

目前，全世界已有30多个国家拥有150万辆天然气汽车（NGV），多是针对天然气燃料性质进行改进设计的天然气发动机汽车，主要分布在意大利、新西兰、阿根廷、印度尼阿亚、巴两、美冈和日本等。

国内也已具有汽油机改装成汽油、天然气两种燃料井用，柴油机改装成纯天然气汽车或柴油引燃，天然气、柴油复合燃料汽车的机械式改装技术。

天然气汽车在罔内外发展较快，改装技术日趋成熟，天然气汽车的应用范同越来越广，并已带来明显的经济效益和社会效益，但是天然气汽车也存在着一砦问题。

如天然气发动机动力性较低；

零件腐蚀和磨损较快；

天然气密度低，贮存不太方便等。

2．2醇类燃料

汽车上用的醇类燃料主要是甲醇和乙醇。

甲醇可以通过煤炭、天然气等制取；

还可以利用合成氨制取合成气进行联产甲醇H。

乙醇主要来自谷物，通过发酵的方法，从甘蔗、玉米、薯类等农作物及木质纤维素中提取。

甲醇（CH，OH）为无色透明液体，略有臭味，具有吸水性，可与水按任何比例混合。

辛烷值较高，抗爆性能良好；

汽化潜热大，可降低进气温度，提高充气效率，使最高燃烧温度低，发动机的NOX排放较低；

常温下为液体，储存容易，携带方便；

甲醇燃料的挥发性较好，火焰传播速度快，有利于混合气的着火燃烧。

甲醇燃料在汽上的应用，一般采用将一定比例的甲醇与汽油混合燃烧，该应用发动机结构不需要做太大改变，已在美国、意大利、奥地利、瑞典、新西兰等固家商品化；

甲醇还可以直接朋在内燃机上，世界各大汽车厂都在积极研究开发，并示范了许多不同方案的甲醇燃料汽车；

另外，还町以把甲醇裂解成氢气、制造二甲醇（DME）和燃料电池，或利用发动机的余热将甲醇分解为氢气和一氧化碳，然后输送到发动机内燃烧。

乙醇是很好的燃料，乙醇燃料以掺烧或纯烧方式已成功地用于汽油机上，汽油醇（gasoh01）?

混合燃料在巴西、美国已应用许多年，技术上已十分成熟。

乙醇在柴油机上掺烧困难，纯烧需用柴油引燃或点火塞点燃，要对燃烧系统做较大改动。

2．4生物柴油

生物柴油（Biodiesel）是指以野生油料植物或T程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料通过酯交换工艺制成的町代替石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油含水率较高，最大可达30％-45％，利于降低油的黏度、提高稳定性；

pH值低，贮存装置必须用抗酸耐腐蚀的材料；

硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低；

生物降解性高达98％，降解速率快，是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染，具有优良的环保特性；

闪点高，运输、储存、使用安全可靠；

具有较好的低温起动性能。

十六烷值高，燃烧性能优于柴油。

生物柴油作为汽车一种替代燃料，无须改动发动机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。

雪铁龙集团已经成功通过了生物柴油10万公里的燃烧试验；

生物柴油还可以与柴油混合使用，世界各国大多使用20％生物柴油与80％柴油混配降’，达到预期效果。

生物柴油是典型“绿色能源”．，大力发展生物柴油对经济叮持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

欧盟已确立计划，在2010年至少牛产440万t生物柴油的日标。

日本在东京和长野有阴家利用废食用油生产生物柴油的1二厂。

发展生物柴油，我国幅员辽阔，地域跨度大，水热资源分布各异，能源植物资源种类丰富多样，有十分丰富的原料资源。

2.4混合动力汽车

混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。

按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。

目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。

混合动力汽车的优点是：

1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。

需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；

负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。

2、因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。

3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。

4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。

混合动力汽车的缺点:

长距离高速行驶基本不能省油。

第三章车用新能源

新能源汽车简介

　　新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括有：

混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料电池汽车（FCEV）、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。

包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。

其废气排放量比较低。

据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。

中国市场上在售的新能源汽车都是混合动力汽车。

汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

3.2国家政策对发展车用新能源的引导　

　财政部、科技部等四部委联合为１３个节能与新能源汽车示范推广试点城市授牌，并明确了政府将通过补贴消费者，做大市场的模式鼓励企业生产、研发节能与新能源汽车，此举将推动我国发展节能与新能源汽车迈上新台阶。

试点推广，即以财政政策鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车。

中央财政对有关公共服务领域示范推广单位购买和使用节能与新能源汽车给予一次性补助，地方财政对相关配套设施建设及维护保养也将给予补助。

日前出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》确认了补贴标准和补贴范围。

此外，示范推广单位必须采取招标方式择优采购，并确定车型、数量、价格以及售后服务等。

　　近日股市新能源汽车概念股受到消息刺激一度狂飙。

本报昨日采访获悉，相关规划已数易其稿，在上月举行的专家座谈会上，最新版本把诸如“中央财政安排×

亿元”的字眼全部删除。

由于目前稿件仍在国家部委中走流程，最终条文存在变数。

　　2010年6月，财政部等多部委联合发布《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。

《通知》明确，中央财政对试点城市私人购买、登记注册和使用的插电式混合动力乘用车和纯电动乘用车给予一次性补贴。

补贴标准根据动力电池组能量确定，对满足支持条件的新能源汽车，按3000元/千瓦时给予补贴。

插电式混合动力乘用车每辆最高补贴5万元，纯电动乘用车每辆最高补贴6万元。

目前新能源汽车国家在给予很大的政策和资金支持；

科技攻关点在：

1、电池能力；

2、发动机系统；

3、电控系统;

国内科研排头兵是清华大学和上海交通大学以及同济大学的汽车学院。

　　但在2010年6月1日的《通知》公布的五个试点城市却分别是：

上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市。

除了上海和深圳外，长春、杭州、合肥三城意外成为“黑马”，成为首批试点城市。

新能源汽车分类

2.3关于电动汽车

一、换电式电动汽车必须解决的技术

（1）不更换电池，充电永远是难题。

与不更换电池车型配套的充电方式有三种，一是充电站，二是可在城市小区和停车位普遍设立的刷卡式充电桩，三是任意民用电插座。

民用电插座不仅涉及电费计费问题，而且充电时间长，不可能成为主流充电方式。

而在停车位设立刷卡式充电桩，几乎所有的车辆都在下班后的同一时间充电，一旦电动汽车的拥有量达到一定规模，就会产生谐波，对城市电网构成破坏性影响，电网将不堪此负。

（2）不采用换电模式，电池寿命将大打折扣！

锂离子电池生产厂家提供的数据表明：

单体磷酸铁锂电池的循环寿命可以达到5000次以上，按照2000次来设定出厂标准是完全可以实现的。

而超过100个单体成组后的电池模块，在人工维护的情况下，寿命只能达到1500次，如果每次充电可以行驶200公里，电池的里程寿命就可以达到30万公里。

这对于电动汽车的用户来说，是完全能够接受的。

但是，如果没有人工维护，采取盲充方式补给电能，电池组的循环寿命将急剧下降到200次左右，甚至会出现几十次充电就损坏的情况。

（3）由于采用不换电模式，电池寿命就无法实现理想的指标，国外汽车巨头就把主攻方向放在以电池为辅的混合动力和增程式电动汽车上，采用小电池承担辅助功能，弱化了电池的作用。

　　二、换电式电动汽车必须解决的商业问题

使这种技术路线实现商业化，还是有一些常规性的技术问题和运营模式问题需要配套解决。

　　燃油汽车的发展，仅仅需要制造商与用户的互动，就可以获得足够的信息和资源，而电动汽车的商业化，却要求必须在汽车制造商、电池制造商、充电运营商以及用户的互动中才能找到发展的方向和技术解决方案，其多元化生态系统的复杂程度至少比燃油汽车高两个数量级。

　　为可更换电池的电动汽车服务，充电站的主要功能并不仅是为车辆补充能源，还要进行电池维护，这是国外车电分离方案提出者根本没有考虑的问题。

加入这个功能，充电站的商业性质就发生了革命性的改变，它所能提供的服务包括了电池的寿命保证，问题是谁有这个金钢钻？

谁能为用户提供电池寿命千次以上的质量保证？

这是一个关系到这种商业模式成败的大问题。

因此，电池维护技术就成了电动汽车车电分离技术路线最关键的核心技术。

按照国外的设计和我国在奥运期间建的充电站，每个充电站的投资高达上亿元，使每次充电的折旧费高到毫无商业竞争力的程度。

因此，必须设计出花钱少、效率高的廉价充电站，只有这样，才能让充电总成本明显低于燃油费用，使电动汽车具有对燃油汽车的竞争优势，才能实现电动汽车的商业化。

　　在快速更换电池的商业模式中，车主买到的是不含电池的裸车，充电站为车主提供电池租赁服务，在通常情况下，为100辆车提供服务，需要有2倍的电池用于周转，充电运营商作为电池租赁方本身将拥有全部电池的所有权，这就是充电运营商一身担起三个重担：

电池租赁、充电服务、电池维护。

谁能承担这个角色？

汽车制造商不可能将电池的责任都揽到自己身上，电池生产厂商虽然可以承担这个角色，但在商业化运行中，只有充电运营商专业化独立运作，才能培育出高效率的团队和商业品牌，充电运营商自成一家不可避免。

目前，国家电网公司已经高调宣布，要大举进军电动汽车充电站，规划在全国大中城市建立电动汽车充电站网络。

但是，此充电站非彼充电站，国家电网的充电站没有考虑快速更换电池，更没有考虑电池维护，而是采用在占地面积很大的充电站中设立很多的充电桩，让车辆自助式卧充。

这种方式必须以电池盲充1000次不损坏为前提，而这样的电池根本没有。

因此，可以肯定，这种充电站除了作为形象工程外将毫无用处。

如果国家电网不改变设计，它不可能成为电动汽车领域里的成功者。

但问题又来了，没有可更换电池的车辆，怎么会有充电运营商？

而没有充电运营商的参与谁敢造可更换电池的车？

是鸡生蛋还是蛋生鸡的问题延伸到了商业领域。

燃料电池汽车

　　燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。

其电池的能燃料电池汽车模型

量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。

燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。

　　单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。

　　近几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。

世界著名汽车制造厂，如戴姆勒－克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布，计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。

目前，燃料电池轿车的样车正在进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。

在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战，如燃料电池组的一体化，提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步。

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：

1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄露带来的水污染。

3、降低了温室气体的排放。

4、提高了燃油经济性。

5、提高了发动机燃烧效率。

6、运行平稳、无噪声。

氢动力汽车

氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。

随着“汽车社会”的逐渐形成，汽车保有量在不断地呈现上升趋势，而石油等资源却捉襟见肘，另一方面，吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质。

最终的解决之道当然不是限制汽车工业发展，而是开放替代石油的新能源。

　　电池是21世纪汽车的核心技术，它对汽车工业的革命性意义，相当于微处理器对计算机业那样重要。

氢动力汽车优点是排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。

氢动力汽车缺点是氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。

另外最致命的问题，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳排放。

生物乙醇汽车

　　乙醇俗称酒精，通俗些说，使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。

用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟。

　　通过对处于磁路中的一段软磁体迅速加热并冷却，使其温度在其居里点上下周期性地振荡，引起磁路线圈中的磁通量周期性地增减，从而感应出连续的交流电。

能量是通过燃烧产生热能，再直接转化为电能的。

它的技术原理是物理原理，而通常概念中的电池，均属化学原理，两者不是一回事。

其优点是采用外燃方式，发电过程高效平稳，对燃料性质要求不高，甚至可以用固体燃料作能源。

能使热能直接高效地转化为电能，少了一个机械传动的中间环节，计算值在40％以上；

运动部件只有一个活塞，省去了机械传动系统，因此使用寿命长，维护少，实现成本低，技术难度小。

第四章对我国未来车用能源发展的几点思考

4.1中国车用能源状况概述

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安全、应对气候变化所必须采取的措施。

未来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，未来15年中国车用能源的发展应立足现实，继续提高汽柴油品质，重点推进天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，提高中国电动汽车的产业化水平。

近年来，中国汽车工业正以跨越式的速度向前发展。

汽车产量和保有量迅速增加，汽车保有量从2002年的2000多万辆迅速增长到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。

为满足日益严格的汽车排放法规，缓解气候变化压力，降低石油对外依存度，中国汽车行业正在努力提高技术以减少汽车有害气体排放、提高燃油经济性、开发各种替代燃料及新能源汽车。

　4.2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年预测，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下，中国面临的形势将更加严峻。

车用能源需求总量在2050年之前将一直保持上升趋势，且主要为汽柴油。

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CO2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年与2050年分别达到48.7%，69.4%，75.8%与78.4%。

为保障中国能源供应安全、应对气候变化，实现中国交通运输业的可持续发展，必须采取有力措施，出台相关政策，进一步提高能效以及发展车用替代能源

4.3、中国车用能源将呈多元化发展

（1）车用能源发展需要综合政策措施推动

　　从世界发达国家的发展经验看，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非常重要的降低能源需求的措施。

　　未来中国汽车将呈现“鼓励购买、限制使用”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，预计中国未来车用能源需求将远低于基准情景，2020年由基准情景的2.58亿吨下降到2.03亿吨，2030年从4.25亿吨下降到2.8亿吨，2050年从6亿吨下降到4.2亿吨。

　　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矛盾的主要途径，世界各国都在积极采取政策与措施。

欧盟委员会在2007年发布的《能源技术战略计划》中提出，要在今后通过开发推广第二代生物燃料、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）满足10%的道路交通燃料需求。

美国在2007年通过的《能源独立和安全法案2007》中要求可再生燃料使用量在2022年达到360亿加仑（约1.1亿吨），预计届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（LPG）、压缩天然气（CNG）、甲醇、二甲醚（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）、直接喷射火花点火技术（DISI）、直接喷射压缩点火技术（DICI）、灵活动力汽车技术（FFV）、混合动力技术（HEV）、氢内燃机技术（H2-ICE）、燃料电池技术（FCV）、纯电动车技术（EV）和充电式混合动力技术（Plug-inHEV）。

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绝对优势地位，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；

另一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。

　　从环境效益上看，生物燃料、电能、氢能在节能减排或者能源效率方面优于常规石油燃料；

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；

从一次能源供应上看，目前非常规油气资源、生物质资源、煤炭资源都有规模化开发潜力，但都可能遭遇不同的瓶颈和压力－－非常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展开大规模竞争的水平，也并不具备足够抵御国际油价宽幅振荡所导致的市场风险的能力。

　　预计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，天然气基、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，采用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，在传统燃料替代之外开辟重要的途径，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，中国车用能源未来的发展图景如图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：

一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；

二是未来电动车得到发展，电动车本身对电能的需求。

生物燃料、煤基燃料、天然气都有所发展，在2020年、2030年和2050年对石油基燃料替代量分别达到约1600万吨、4500万吨和1亿吨。

结束语车用燃料的发展趋势总结

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线。

日本日产汽车正致力于开发与普及低CO2排放或无CO2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情况，汽车能源多元化发展势在必行。

但