時(shí)間：2023-12-26 14:49:27
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【關(guān)鍵詞】新能源；并網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)
0 引言
兩次科技革命過(guò)后，我們的科技程度與生產(chǎn)力進(jìn)步程度都有了大幅的提高。隨之而來(lái)的，也有負(fù)面影響。比如，化石能源等不可再生資源越來(lái)越少，環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重。長(zhǎng)此以往，地球上的化石資源等終將枯竭，屆時(shí)人類的生存將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。不管是從我們賴以生存的自然環(huán)境，還是從我們無(wú)法離開(kāi)的能源資源角度，找到可再生資源來(lái)取代傳統(tǒng)的不可再生資源都是當(dāng)務(wù)之急。一些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)在著手計(jì)劃以新能源來(lái)代替化石能源，并有了一定成效。我國(guó)的社會(huì)建設(shè)與人民群眾的日常生活一樣離不開(kāi)電力供應(yīng)，從環(huán)保與成本等方面考量，新能源發(fā)電技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源技術(shù)必將成為主流。我國(guó)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也將面臨大的調(diào)整。但由于我國(guó)新能源研究較晚，技術(shù)方面并不是特別成熟，新能源發(fā)電技術(shù)還是小范圍存在，沒(méi)有成大規(guī)模投入使用，所以新能源發(fā)電技術(shù)的研究與發(fā)展還是當(dāng)前需要工作人員繼續(xù)努力推進(jìn)的重點(diǎn)項(xiàng)目。
1 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.1 新能源發(fā)電技術(shù)主要方式
新能源發(fā)電技術(shù)主要方式是分布式。分布式新能源發(fā)電技術(shù)主要突出了分布式和新能源兩個(gè)特點(diǎn)。首先發(fā)電規(guī)模小，其次和電力用戶距離不遠(yuǎn)，第三可單獨(dú)給電力用戶供電的形式就是分布式。傳統(tǒng)能源以外的各種環(huán)保的、清潔的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠發(fā)電技術(shù)與儲(chǔ)能技術(shù)兩者結(jié)合的方式給電力用戶提供電能。
1.2 新能源發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵部件
新能源發(fā)電系統(tǒng)中含有多個(gè)小型的新能源發(fā)電單元，這些小型的發(fā)電單元中可能包含風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、潮汐能發(fā)電等多種能源發(fā)電形式。這些供電設(shè)備需經(jīng)過(guò)逆變器，然后以并聯(lián)的方式接入大電網(wǎng)，才能保證主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
新能源發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部位包括：并網(wǎng)逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、電能質(zhì)量控制裝置。
1.3 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
新能源發(fā)電多以微網(wǎng)形式存在，下面主要分析微網(wǎng)技術(shù)。
1.3.1 微網(wǎng)的運(yùn)行
微網(wǎng)的抗擾動(dòng)能力不強(qiáng)，且我們無(wú)法控制自然資源。比如風(fēng)力的大小，出現(xiàn)的時(shí)間，出現(xiàn)的頻率等，這就導(dǎo)致微網(wǎng)的安全性不穩(wěn)，需對(duì)其加強(qiáng)控制。
1.3.2 微網(wǎng)的故障檢測(cè)與保護(hù)
微網(wǎng)系統(tǒng)中不僅存在單向潮流，也會(huì)包括雙向潮流，傳統(tǒng)的保護(hù)措施不再有效，可研發(fā)在不同于常規(guī)模式下運(yùn)行的故障檢測(cè)與保護(hù)控制系統(tǒng)。
2 新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)的發(fā)電總量在世界上是名列前茅的，但因?yàn)槲覈?guó)人口眾多，基數(shù)過(guò)大，人均電量就難以到達(dá)令人滿意的水平。從另一方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)的人均用電量還有很大的上升空間，大力發(fā)展新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，解決人民群眾生產(chǎn)生活用電需求，既可填補(bǔ)用電缺口，又有利于綜合國(guó)力的提升。目前環(huán)保問(wèn)題已是全球性問(wèn)題，能源問(wèn)題亦然。傳統(tǒng)的化石能源必然會(huì)被可再生新能源替代。所以說(shuō)，新能源發(fā)電技術(shù)必將成電力發(fā)展的主流方向，以下就是幾種新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析：
2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電
太陽(yáng)能的最大優(yōu)勢(shì)在于方便廉價(jià)，存在面積廣，只要有太陽(yáng)的地方都可以利用，還可以分散到各家各戶采用單獨(dú)供電的方式。也可采用大規(guī)模發(fā)電方式并網(wǎng)運(yùn)行。太陽(yáng)能無(wú)污染無(wú)噪音，是一種重要的清潔能源。
我國(guó)76%的國(guó)土光照充沛，全年輻射重量約917-2333kWh/m2，理論總儲(chǔ)量約為147*108GWh/a，且光照資源分布較為均勻，可以說(shuō)是資源優(yōu)勢(shì)得天獨(dú)厚，就基礎(chǔ)條件來(lái)講，我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電前景是非常廣闊的。目前，我國(guó)能源供應(yīng)中所占比例最大的就是煤炭，占主導(dǎo)地位，其消耗量巨大，所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題更是日益嚴(yán)峻。所以，不管是從環(huán)境角度，還是從能源角度，我國(guó)政府都在著手計(jì)劃并已經(jīng)初步采取措施來(lái)研制以可再生新能源來(lái)逐漸替代傳統(tǒng)能源的技術(shù)。2007年我國(guó)制定的《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》指出，截止2020年，太陽(yáng)能光伏發(fā)電總?cè)萘繉⑦_(dá)到180萬(wàn)kW，且按有關(guān)專家預(yù)測(cè)，這一數(shù)字或有望達(dá)到1000萬(wàn)kW。從市場(chǎng)需求角度看，我國(guó)很多邊遠(yuǎn)地區(qū)仍處于缺電甚至無(wú)電狀態(tài)，電力缺口很大，加之我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，可以預(yù)見(jiàn)，并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏電站不日將進(jìn)入市場(chǎng)，且發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
2.2 風(fēng)能發(fā)電
風(fēng)能是一N可再生清潔能源，無(wú)污染、能量較大、發(fā)展前景良好。風(fēng)能得到了各國(guó)的認(rèn)同與重視。且風(fēng)力發(fā)電在眾多的可再生能源中屬于成本較低的類型，即可并網(wǎng)運(yùn)行，也可獨(dú)立運(yùn)行，又能與其他技術(shù)互補(bǔ)組成混合型發(fā)電系統(tǒng)。近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨完善，并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)額定功率最大已經(jīng)達(dá)到5MW，葉輪直徑已達(dá)到126m。截止到2005年，全球裝機(jī)容量為58982MW，其中風(fēng)力發(fā)電量占總數(shù)的1%。中國(guó)已成為亞洲風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助推者之一，總裝機(jī)容量位居世界第八。日后，不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度都會(huì)大大提升。
2.3 地?zé)岚l(fā)電
地?zé)岚l(fā)電也是新能源的一種，但其易受環(huán)境影響，利用方面小，對(duì)于大面積供電并不適合，但對(duì)于有地?zé)豳Y源的地方來(lái)講，這又是一種福音。地?zé)岚l(fā)電的開(kāi)發(fā)和利用有利于擁有該資源的地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展，所以，地?zé)豳Y源也是一種不可忽略的新能源。
2.4 海洋能發(fā)電
利用海洋能發(fā)電主要是在海上，對(duì)人們的生產(chǎn)生活影響不大，且我國(guó)海域資源遼闊，海岸線長(zhǎng)，所以，海洋能發(fā)電也是一種主要發(fā)電形式。
2.5 生物質(zhì)能發(fā)電
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年都會(huì)有大量的農(nóng)副產(chǎn)品遺留，且隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，所產(chǎn)生的生活垃圾也是日漸增多。這些東西都可以作為發(fā)電的生物質(zhì)能資源，既保護(hù)了環(huán)境又可以解決電力需求，所以，生物質(zhì)能資源也有較大的發(fā)展空間。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，雖然新能源發(fā)電技術(shù)目前有一定成績(jī)的取得，但是受種種因素的制約，可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展不是特別理想。為了走可持續(xù)發(fā)展的道路，要逐漸減少發(fā)電企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)的不可再生化石能源的依賴，大力發(fā)展可再生新能源的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)。將新能源研究納入大電網(wǎng)的總體規(guī)劃研究框架中。在堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的高級(jí)配電運(yùn)行框架下，新能源的發(fā)電并網(wǎng)一定能夠快速發(fā)展并發(fā)揮重要作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1]孫佐.新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24（3）：31-35.
1、此消彼長(zhǎng)發(fā)展不平衡
全球電池行業(yè)自2007年起，經(jīng)過(guò)2009年的波動(dòng)，2010年至2011年均有較大增長(zhǎng)。
其中，鉛酸電池的市場(chǎng)份額占據(jù)主要地位，增長(zhǎng)平穩(wěn)，增速放緩；鋰離子電池增速最大；太陽(yáng)能電池波動(dòng)較大。
2、主要電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀（1）鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池市場(chǎng)需求量正逐年下降，增長(zhǎng)速度自2000年以來(lái)已明顯放緩。鋰離子電池已經(jīng)在電動(dòng)自行車市場(chǎng)開(kāi)啟了大規(guī)模替代鉛酸電池的進(jìn)程，燃料電池正取代鉛酸電池成為電動(dòng)叉車的主要能量，其它市場(chǎng)的替代進(jìn)程也陸續(xù)開(kāi)始。鉛蓄電池目前主要在中國(guó)、巴西、墨西哥等國(guó)生產(chǎn)。
（2）鋰離子電池
1991年才實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度最快。2005-2015年，全球鋰電池市場(chǎng)規(guī)模從56 億美元增長(zhǎng)到230億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)15.2%。如以15.2%的年增長(zhǎng)率，預(yù)計(jì)到2020年全球鋰電池的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到466億美元。
2000年至2010年間，智能手機(jī)、平板電腦、移動(dòng)電源等便攜式鋰電池等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展是驅(qū)動(dòng)鋰電池行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?010年以后，鋰離子電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用逐步成熟，并逐步向新能源汽車等領(lǐng)域拓展。
2013 年電動(dòng)汽車成為全球鋰離子電池的第4大產(chǎn)品。
新能源汽車強(qiáng)勁增長(zhǎng)的需求推動(dòng)動(dòng)力電池成為鋰電池重要組成部分，占比上升到2015年的28.26%。各類電動(dòng)交通工具持續(xù)翻番增長(zhǎng)將會(huì)成為推動(dòng)鋰離子電池、尤其是動(dòng)力鋰電池在未來(lái)的五到十年間蓬勃發(fā)展的主力。
儲(chǔ)能市場(chǎng)（4G移動(dòng)基站微站、家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)、分布式光伏發(fā)電等應(yīng)用）將會(huì)成為鋰離子電池的新藍(lán)海。
全球鋰電池產(chǎn)業(yè)呈“三足鼎立”態(tài)勢(shì)。2014年中國(guó)、日本和韓國(guó)合計(jì)占有全球90%以上的市場(chǎng)份額。日本占據(jù)鋰離子電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)和高端產(chǎn)品市場(chǎng)，韓國(guó)迅速追趕，中國(guó)則更多集中在中低端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
全球的鋰電池產(chǎn)業(yè)在向中國(guó)轉(zhuǎn)移。松下、三星、LG 等多家鋰電池產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛在華設(shè)立子公司或?qū)⑸a(chǎn)制造部門甚至研發(fā)部門遷至中國(guó)。
（3）燃料電池
全球燃料電池產(chǎn)量飛速增長(zhǎng)。其中固定領(lǐng)域?qū)υ鲩L(zhǎng)的貢獻(xiàn)最大，運(yùn)輸領(lǐng)域增長(zhǎng)相對(duì)平穩(wěn)，便攜式領(lǐng)域幾乎停滯不前。氫燃料電池發(fā)展迅速。2011年全球氫燃料電池市場(chǎng)規(guī)模為10.3億美元，較2010年6.7億美元成長(zhǎng)54%。
固定式燃料電池未來(lái)增長(zhǎng)潛力巨大。根據(jù)Pike Research的預(yù)測(cè)，到2022年固定式燃料電池的出貨量將達(dá)到35萬(wàn)臺(tái)，相對(duì)于目前的規(guī)模有一個(gè)巨幅的提升。加拿大的巴拉德動(dòng)力公司和美國(guó)的Bloom Energy，F(xiàn)uel Cell Energy，UTC Power是該領(lǐng)域的主要生產(chǎn)公司。
交通運(yùn)輸領(lǐng)域燃料電池已在物料搬運(yùn)設(shè)備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化。北美的Plugpower和加拿大巴拉德動(dòng)力公司是主要廠商。未來(lái)發(fā)展主要集中在物料搬運(yùn)設(shè)備市場(chǎng)和輕型燃料電池電動(dòng)汽車上。
氫燃料電池在電動(dòng)汽車發(fā)展中有望后來(lái)居上，突破只是時(shí)間問(wèn)題。其發(fā)展機(jī)遇有：其一，全球燃料電池電動(dòng)汽車已經(jīng)從開(kāi)發(fā)階段進(jìn)入市場(chǎng)導(dǎo)入階段，成本的持續(xù)顯著下降助推燃料電池汽車加快批量化生產(chǎn)進(jìn)程；其二，激烈的專利競(jìng)爭(zhēng)為燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)（為了氫燃料電池車的發(fā)展，豐田汽車在2015年1月宣布開(kāi)放其5680項(xiàng)燃料電池技術(shù)專利的使用權(quán)）；其三，全球汽車巨頭在燃料電池汽車上的投入及相互合作，推動(dòng)燃料電池商業(yè)化的快速發(fā)展；其四，政府補(bǔ)貼以及與燃料電池汽車的市場(chǎng)導(dǎo)入量相匹配的加氫站建設(shè)也在積極推進(jìn)。目前全球加氫設(shè)施的發(fā)展主要集中在三大區(qū)域：北美、歐洲和日本。
根據(jù)預(yù)測(cè)，從2020年開(kāi)始，全球燃料電池車銷量出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)；2023年，全球燃料電池車銷量有望突破1.5萬(wàn)輛，北美、歐洲和亞太地區(qū)基本上各占1/3；2024年，亞太地區(qū)的燃料電池車銷量將超過(guò)歐洲和北美。
燃料電池在便攜式領(lǐng)域的發(fā)展由于攜帶和使用安全等難題幾乎處于停滯狀態(tài)，未來(lái)在該領(lǐng)域的發(fā)展還需很長(zhǎng)時(shí)間。
（4）太陽(yáng)能電池
2008年以來(lái)，全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)能波動(dòng)性增長(zhǎng)，產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)。其中，全球EPC市場(chǎng)容量（非住宅光伏市場(chǎng)）迅猛增長(zhǎng)。
2011年，中國(guó)大陸光伏電池產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能的60%，其余產(chǎn)能主要分布在美國(guó)、臺(tái)灣省、韓國(guó)、歐洲等區(qū)域。
在太陽(yáng)能電池中，多晶電池仍為主流，產(chǎn)業(yè)集中度逐步提升。美國(guó)的First Solar公司掌握薄膜電池生產(chǎn)專利技術(shù)，是世界領(lǐng)先的太陽(yáng)能光伏模塊制造商之一。
在2012年以前，以德國(guó)、意大利、西班牙三國(guó)為代表的歐洲區(qū)域?yàn)槿蚬夥l(fā)展的核心地區(qū)，占全球總裝機(jī)規(guī)模的70%。2013年以后，中、美、日三國(guó)成為主要增長(zhǎng)區(qū)域，南非和印度成為了最有潛力的新興市場(chǎng)。
全球光伏發(fā)電未來(lái)發(fā)展前景廣闊。目前光伏行業(yè)的終端需求受各國(guó)政策變化的影響大。根據(jù)各國(guó)政策，日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、西班牙等未來(lái)需求將減少，中國(guó)、印度、泰國(guó)、韓國(guó)、菲利賓、巴西、智利、洪都拉斯、烏拉圭、沙特阿拉伯、以色列、南非、阿爾及利亞、法國(guó)、土耳其、荷蘭的新增需求將快速增加。
（5）鎳氫電池和鎳鎘電池
鎳鎘電池呈現(xiàn)出年銷量下滑態(tài)勢(shì)。由于鎘具有毒性，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已建議禁止使用鎘鎳電池。傳統(tǒng)鎳鎘電池在民用領(lǐng)域?qū)⒈恢鸩饺〈?/p>
鎳氫電池是早期的鎳鎘電池的替代產(chǎn)品，近年來(lái)市場(chǎng)在逐步萎縮。目前在移動(dòng)電話、筆記本電腦等領(lǐng)域被鈷酸鋰等鋰電池取代，在便攜式電器市場(chǎng)、電動(dòng)工具、電動(dòng)車市場(chǎng)被錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池取代。
鎳鎘電池和鎳氫電池全面退出市場(chǎng)只是時(shí)間問(wèn)題。
（6）原電池
原電池市場(chǎng)需求穩(wěn)定，市場(chǎng)份額相對(duì)萎縮。2014年全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá)136.6億美元，占全部電池市場(chǎng)的18%，比2009年的24%有所下降。其中鋅錳電池逐漸減少，堿錳電池增速緩慢，鋰一次電池增速?gòu)?qiáng)勁。
日本堿性電池產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，全球知名堿性電池廠商都集中在日本。美國(guó)和德國(guó)是主要堿性電池進(jìn)出口貿(mào)易國(guó)。
3、國(guó)際電池行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
全球電池行業(yè)的發(fā)展有如下幾方面的趨勢(shì)。
（1）市場(chǎng)趨勢(shì)
各類電池的市場(chǎng)規(guī)模此消彼長(zhǎng)，以新能源作為材料的電池發(fā)展?jié)摿薮蟆ｃU酸蓄電池增長(zhǎng)放緩；鎳鎘和鎳氫電池市場(chǎng)持續(xù)萎縮；鋰電子電池漲勢(shì)迅猛；燃料電池市場(chǎng)突破在即；太陽(yáng)能電池發(fā)展受各國(guó)相關(guān)政策影響大。
（2）生產(chǎn)趨勢(shì)
全球電池產(chǎn)能在向中國(guó)轉(zhuǎn)移。日本、韓國(guó)和歐洲的一些電池巨頭由于成本或環(huán)保問(wèn)題，紛紛在華設(shè)立子公司或?qū)⑸a(chǎn)制造部門甚至研發(fā)部門遷至中國(guó)。如，日本和韓國(guó)的鋰電池，歐洲的鋰錳電池及太陽(yáng)能/光伏電池等。
（3）技術(shù)趨勢(shì)
第一，各主要新能源電池成本顯著下降。而隨著廠商擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、調(diào)整融資、提高效率，這一趨勢(shì)仍將持續(xù)。
2011年以來(lái)，動(dòng)力鋰電池成本價(jià)格下降了50%，能量密度也不斷上升。（如下圖所示）。
燃料電池中鉑的用量在過(guò)去十年間下降了80%，成本較2006年降低50%以上，且還存在繼續(xù)下降的空間。交通運(yùn)輸用燃料電池的成本有望接近實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)、與內(nèi)燃機(jī)汽車競(jìng)爭(zhēng)的起始點(diǎn)。
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)成本在過(guò)去二十年已大幅下降，并將繼續(xù)下降，能量轉(zhuǎn)換效率也在不斷的提升中。
第二，鋰離子電池技術(shù)停滯不前，燃料電池重獲重視并有新進(jìn)展，兩條技術(shù)路線將在較長(zhǎng)時(shí)期齊頭并進(jìn)，未來(lái)新能源汽車技術(shù)構(gòu)成不明朗；結(jié)合幾種電池優(yōu)勢(shì)的混合產(chǎn)品率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和市場(chǎng)化。
①鋰離子電池技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)。
目前能夠生產(chǎn)出的使用石墨負(fù)極的第一代鋰電池的能量密度已離理論極限值（600Wh/L）不遠(yuǎn)，無(wú)法滿足市場(chǎng)應(yīng)用的需要，制約潛在需求的釋放。
目前鋰離子電池技術(shù)研發(fā)方向?yàn)榈诙囯姵兀ㄊ褂霉柝?fù)極，最高能取得800Wh/L左右的能量密度）和第三代鋰電池（使用更高能量密度的金屬負(fù)極甚至做到無(wú)負(fù)極，能超過(guò)1000Wh/L的能量密度）。
鋰離子電池分國(guó)別技術(shù)遷徙趨勢(shì)如下圖所示。
②燃料電池技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)。
目前，交通領(lǐng)域燃料電池的功率密度達(dá)到了接近內(nèi)燃機(jī)的水平。從燃料電池的壽命看，小車達(dá)到了5000小時(shí)，大巴超過(guò)了1萬(wàn)小時(shí)。
日本在燃料電池研發(fā)上處于世界領(lǐng)先。根據(jù)近年來(lái)燃料電池專利持有情況來(lái)看，各大汽車公司在近幾年的專利數(shù)目節(jié)節(jié)攀升，其中豐田公司更是位居榜首。2014年，豐田推出首款量產(chǎn)版氫燃料電池車。
燃料電池的研發(fā)方向主要集中在如何解決質(zhì)子傳導(dǎo)膜的適用溫度范圍擴(kuò)展、氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)難度大、氫氣安全性等問(wèn)題，以及繼續(xù)降低鉑族金屬作為催化劑的使用比例等。
目前各大電池企業(yè)和汽車巨頭在鋰電池和氫燃料電池研發(fā)上齊頭并進(jìn)，未來(lái)新能源動(dòng)力車輛的技術(shù)構(gòu)成不明朗。
③太陽(yáng)能電池技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)。
對(duì)于太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō)最重要的參數(shù)是光電轉(zhuǎn)換效率。晶硅電池因轉(zhuǎn)換效率、運(yùn)行可靠性等綜合性能指標(biāo)較優(yōu)，成為目前光伏市場(chǎng)的主流。
太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率在不斷提升（美國(guó)能源部國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）實(shí)現(xiàn)了目前最高的45.7%的轉(zhuǎn)換效率）；發(fā)電成本在過(guò)去二十年已大幅下降，并將繼續(xù)下降。
高分子聚合物太陽(yáng)能電池有望獲得9%的光電轉(zhuǎn)化效率，但距離聚合物電池投入商用的15%的光電轉(zhuǎn)化效率尚有一定距離。
目前結(jié)合幾種電池優(yōu)勢(shì)的混合電動(dòng)汽車產(chǎn)品率先實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。諸如燃油混合動(dòng)力汽車，以及聯(lián)合使用風(fēng)能、光能和儲(chǔ)能的發(fā)電系統(tǒng)等過(guò)渡產(chǎn)品必將在某種占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的電池產(chǎn)品成功商業(yè)化之前長(zhǎng)期存在。
第三，處于電池研發(fā)技術(shù)前沿的新能源終端電池，如鋰硫電池、鋰空氣電池、鋁空氣電池、石墨烯電池、超級(jí)電容器等，憑借各自的突出優(yōu)勢(shì)有非常好的前景。但由于上述電池等各自在技術(shù)、成本和市場(chǎng)應(yīng)用上的一些關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有解決，產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化尚需時(shí)日。
（二）國(guó)內(nèi)電池行業(yè)
1、總體情況
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)電池制造行業(yè)保持多年增長(zhǎng)，在全球電池行業(yè)中的份額逐年增加。2013年全年實(shí)現(xiàn)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入4192.19億元，利潤(rùn)總額162.92億元，利潤(rùn)率5.94%。以鋰離子電池為代表的新型電池發(fā)展迅猛，鉛酸蓄電池發(fā)展呈穩(wěn)健上升趨勢(shì)，鋅錳電池產(chǎn)量稍降，鎳鎘電池、鎳氫電池和堿錳電池產(chǎn)量降幅較大。我國(guó)電池產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)分布在廣東、浙江、江蘇、河北等省份。
2、主要電池類別發(fā)展現(xiàn)狀
（1）鉛酸蓄電池
我國(guó)是鉛酸蓄電池的產(chǎn)銷大國(guó)之一。2009年以來(lái)，我國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2014 年達(dá)2.21億千伏安時(shí)。
鉛酸蓄電池的下游主要是電動(dòng)汽車行業(yè)，以及作為通信基站的后備電池和儲(chǔ)能電池。
拉動(dòng)鉛酸蓄電池2011年以來(lái)增長(zhǎng)較快的電動(dòng)自行車的市場(chǎng)容量已基本飽和，未來(lái)幾年是鋰離子電池大規(guī)模替代鉛酸電池的時(shí)間。
隨著環(huán)保、工藝落后的小企業(yè)將逐步退出生產(chǎn)，鉛酸蓄電池的行業(yè)集中度將不斷提升。
我國(guó)鉛酸電池企業(yè)主要分布在長(zhǎng)三角、珠三角地區(qū)以及天津、河北、四川等地。
（2）鋰電池
①發(fā)展現(xiàn)狀。2009年以來(lái)，我國(guó)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持了較快的增長(zhǎng)速度，高于其它類電池增速和全球增速。2014年，我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)量達(dá)52.9億只，已是全球最大的鋰離子電池制造基地。
我國(guó)鋰離子電池企業(yè)主要分布在長(zhǎng)三角、珠三角地區(qū)以及北京、天津、河南、四川、江西等地。
我國(guó)鋰離子電池企業(yè)主要有ATL，比亞迪，天津力神，光宇國(guó)際、海特電子和深圳比克等。
我國(guó)鋰離子電池整體還處于產(chǎn)業(yè)鏈低端。鋰離子電池在安全性、續(xù)航能力、使用壽命、成本、使用便利性等方面急待提高和改進(jìn)。高端動(dòng)力和儲(chǔ)能電池差距近兩年來(lái)在縮小，但距離仍然比較大，是制約我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。
②鋰電子電池4大材料行業(yè)現(xiàn)狀。在鋰電池4大關(guān)鍵材料生產(chǎn)上，雖然目前我國(guó)在全球的市場(chǎng)份額遠(yuǎn)超日本和韓國(guó)（2014年），但整體來(lái)說(shuō)工藝、技術(shù)水平不高，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩，行業(yè)集中度偏低，企業(yè)很難獲得規(guī)模效益。在隔膜、電解液、動(dòng)力鋰電池的核心配方以及電池管理技術(shù)等方面，我們也都沒(méi)有自己的核心技術(shù)，高端產(chǎn)品一直被日本、韓國(guó)、美國(guó)等國(guó)外企業(yè)把持。
我國(guó)目前消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)中手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等主要產(chǎn)品的市場(chǎng)容量已基本飽和，未來(lái)對(duì)鋰電池增長(zhǎng)拉動(dòng)有限。
我國(guó)動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)由于投資急劇擴(kuò)張、技術(shù)水平不高，未來(lái)將在中低端產(chǎn)品上出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩和價(jià)格戰(zhàn)。
（3）太陽(yáng)能電池
2005年以來(lái)，我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。產(chǎn)業(yè)發(fā)展大致經(jīng)歷了高速增長(zhǎng)及產(chǎn)能盲目擴(kuò)張期、出口驟減進(jìn)入產(chǎn)業(yè)寒冬期、政府扶持增加國(guó)內(nèi)需求進(jìn)入穩(wěn)步回暖期這三個(gè)時(shí)期。
我國(guó)太陽(yáng)能電池企業(yè)主要分布在江蘇、浙江、四川以及北京、天津等地。無(wú)錫尚德是全球最大的太陽(yáng)能面板制造商。
① 我國(guó)發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。
目前我國(guó)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的多晶硅和單晶硅電池平均轉(zhuǎn)換效率處于全球領(lǐng)先水平。我國(guó)銦、鎵資源豐富，加之銅銦鎵硒技術(shù)的效率提升，使我國(guó)在太陽(yáng)能電池制造成本上具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。
②我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題。
第一，市場(chǎng)嚴(yán)重依賴出口。中國(guó)目前是太陽(yáng)電池的生產(chǎn)大國(guó)、光伏發(fā)電市場(chǎng)應(yīng)用的小國(guó)，光伏產(chǎn)業(yè)仍未改變出口為主的局面。
第二，電網(wǎng)方面，目前我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)仍然十分落后，存在諸多技術(shù)問(wèn)題，新電改中的輸配分離仍面臨技術(shù)、資金、安全等困境。
第三，電站方面，分布式光伏發(fā)電需要在屋頂建立電站，但是投資方一般難以獲得屋頂業(yè)主的產(chǎn)權(quán)。電站產(chǎn)權(quán)制度的設(shè)計(jì)是制約分布式光伏發(fā)電在居民中推進(jìn)的一大阻礙。
③太陽(yáng)能電池未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
目前國(guó)際光伏市場(chǎng)迅速發(fā)展、國(guó)內(nèi)需求不斷增加。未來(lái)發(fā)生像2012年全球性產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題的可能性不大，甚至可能面臨首次太陽(yáng)能電池板短缺的問(wèn)題。
隨著我國(guó)西北部地區(qū)地面電站的逐漸飽和，以及光伏平價(jià)上網(wǎng)的條件達(dá)成，配合儲(chǔ)能技術(shù)的成熟，未來(lái)東部及南部地區(qū)將興起建分布式電站的熱潮。
（4）鎳鎘電池和鎳氫電池
隨著鋰電池對(duì)鎳鎘電池的替代和鎳鎘電池嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，我國(guó)鎳鎘電池的市場(chǎng)規(guī)模急速下滑，生產(chǎn)鎳鎘電池的廠家數(shù)量不斷減少，未來(lái)成長(zhǎng)缺乏動(dòng)力。
我國(guó)的鎳氫電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，目前產(chǎn)量和出口量居世界第一。重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)域有廣東、江蘇、山東、江西、河南等省份。主要生產(chǎn)企業(yè)包括深圳德賽電池、湖南科力遠(yuǎn)新能源、惠州超霸電池等。
雖然鎳氫電池是我國(guó)現(xiàn)在電池的主流方向之一，近年來(lái)其產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，市場(chǎng)規(guī)模在萎縮。
我國(guó)鎳氫電池三大應(yīng)用領(lǐng)域：電動(dòng)車、便攜式高耗電產(chǎn)品、電動(dòng)玩具（2014年）。鎳氫電池在大功率工業(yè)用動(dòng)力電池方面有較大的應(yīng)用占比，但未來(lái)成長(zhǎng)空間有限。純電動(dòng)汽車的推進(jìn)或影響鎳氫電池前景。
（5）燃料電池
我國(guó)燃料電池汽車處于探索發(fā)展階段，和國(guó)際相比有較大差距。截至目前，我國(guó)僅有200余輛燃料電池電動(dòng)車示范運(yùn)行，2015年燃料電池車產(chǎn)量?jī)H有10輛。目前擁有燃料電池汽車整車生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)內(nèi)車企僅為上汽集團(tuán)一家。
雖然我國(guó)在燃料電池關(guān)鍵材料的研發(fā)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，但在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)上還存在較大的發(fā)展空間。
我國(guó)尚未形成明確的燃料電池汽車發(fā)展路線圖，加氫站的建設(shè)任務(wù)也很艱巨（目前僅有北京、上海、鄭州3座），未來(lái)燃料電池發(fā)展面臨較多變數(shù)。
（6）原電池及電池組
我國(guó)原電池及原電池組行業(yè)產(chǎn)量平穩(wěn)增長(zhǎng)。2014年產(chǎn)量為384.42億只（折R20標(biāo)準(zhǔn)只），比2007年的峰值略有下降。
預(yù)計(jì)鋅錳電池國(guó)內(nèi)需求將逐漸減少，堿錳電池增速較緩慢，鋰一次電池增速?gòu)?qiáng)勁。鋰錳電池目前處于行業(yè)整合期。
國(guó)內(nèi)主要原電池生產(chǎn)企業(yè)有南孚、雙鹿、廣州虎頭、香港松柏、香港高力等。
3、我國(guó)電池行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）市場(chǎng)趨勢(shì)
我國(guó)的鉛酸蓄電池發(fā)展平穩(wěn)，未來(lái)增長(zhǎng)空間有限，行業(yè)集中度將有所提高；鋰電子電池漲勢(shì)迅猛；太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展回暖；鎳鎘和鎳氫電池市場(chǎng)在萎縮；燃料電池處于市場(chǎng)探索期。
關(guān)鍵詞：發(fā)達(dá)國(guó)家；新能源法律與政策；低碳化；中國(guó)能源立法
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在能源需求增長(zhǎng)、油價(jià)攀升和氣候變化問(wèn)題日益突出等因素的推動(dòng)下，新能源再次引起世界各國(guó)的重視，掀起了新一輪發(fā)展。特別是在2008年全球性金融危機(jī)的影響下，發(fā)展新能源已成為發(fā)達(dá)國(guó)家促進(jìn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和創(chuàng)造就業(yè)的重要舉措。例如，美國(guó)眾議院通過(guò)了《2009年美國(guó)清潔能源與安全法》（American Clean Energy and Security Act 2009）；英國(guó)相繼出臺(tái)了《2010年英國(guó)能源法》（UK Energy Act 2010）和《2011年英國(guó)能源法》（UK Energy Act 2011）；澳大利亞推出了《2010年可再生能源（電力）法》（Renewable Energy（Electricity）Act 2000）；日本眾參兩院在2011年8月通過(guò)了《再生能源特別措施法案》；歐洲議會(huì)也在2009年通過(guò)了《歐盟第三次能源改革方案》等，引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。因此，研究發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)新能源法律與政策的主要內(nèi)容及其特點(diǎn)，探討其發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)中國(guó)的啟示，無(wú)疑具有重要意義。
一、發(fā)達(dá)國(guó)家新能源法律與政策的特點(diǎn)
1 發(fā)達(dá)國(guó)家新能源法律與政策的主要內(nèi)容
（1）美國(guó)。2009年6月，美國(guó)眾議院通過(guò)了《2009年美國(guó)清潔能源與安全法》。該法旨在創(chuàng)造數(shù)百萬(wàn)新的就業(yè)機(jī)會(huì)來(lái)推動(dòng)美國(guó)的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，減少對(duì)國(guó)外石油的依存度來(lái)實(shí)現(xiàn)美國(guó)的能源獨(dú)立，通過(guò)減少溫室氣體排放來(lái)減緩全球變暖，最后過(guò)渡到清潔的能源經(jīng)濟(jì)。《2009年美國(guó)清潔能源與安全法》的內(nèi)容包括清潔能源、能源效率、減少全球變暖污染、向清潔能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型等四部分。該法規(guī)定，從2012年開(kāi)始，年發(fā)電量在100萬(wàn)MWH以上的電力供應(yīng)商每年6%的電力供應(yīng)來(lái)自可再生能源，之后逐年增加，到2020年達(dá)到20%；2020年，各州電力供應(yīng)中15%以上必須來(lái)自可再生能源。在能源效率方面，該法提出了美國(guó)的能源效率目標(biāo)，即到2012年美國(guó)整個(gè)能源產(chǎn)品的能效至少每年要提高2.5%，并且每年能源效率提高的勢(shì)頭一直要保持到2030年。此外，美國(guó)將建立有效、透明和公平的排放限額和交易體系，并將逐步減少溫室氣體排放的數(shù)量。同時(shí)，美國(guó)政府將確保在工業(yè)部門實(shí)現(xiàn)真正的減排、推動(dòng)綠色就業(yè)和工人轉(zhuǎn)崗，以真正實(shí)現(xiàn)向清潔能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型等①。
值得注意的是，2011年5月美國(guó)眾議員羅斯（Mike Ross）還向眾議院提出了《2011年美國(guó)能源法》（American Energy Act of 2011）。該法案分13部分，主要涉及國(guó)內(nèi)能源的勘探和開(kāi)發(fā)、項(xiàng)目融資、領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)以及司法審查等內(nèi)容。
關(guān)鍵詞 新能源汽車；鋰離子電池；燃料電池；生物燃料
中圖分類號(hào) F4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0194-02
當(dāng)下，我國(guó)汽車保有量增長(zhǎng)快速，一方面導(dǎo)致對(duì)石油的需求量大幅增長(zhǎng)，自上世紀(jì)以來(lái)我國(guó)石油進(jìn)口依存度迅速上升，1993年尚處于原油凈出口國(guó)，1995年石油進(jìn)口依存度則變?yōu)?.3%，2007年達(dá)到49%[ 1 ]，2015年我國(guó)石油進(jìn)口量超越美國(guó)，達(dá)到740萬(wàn)桶/日，成為世界上最大的石油進(jìn)口國(guó)[ 2 ]。另一方面汽車在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中加重了環(huán)境污染，危及了人類的日常生活。2013年我國(guó)只有約1%的城市空氣質(zhì)量符合世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)，2014年國(guó)家減災(zāi)辦、民政部于正式將霧霾天氣列為自然災(zāi)情，2015年我國(guó)東北部、華北中南部、黃淮及陜西北部等地陸續(xù)出現(xiàn)重度污染天氣。因此迫于資源、環(huán)境的雙重壓力，開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保的新能源汽車已成為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的必然選擇。按照動(dòng)力提供方式的不同，新能源汽車主要可分為充電式電動(dòng)汽車、燃料電池汽車、燃?xì)馄?、生物燃料汽車等類別分述如下。
1 新能源汽車的分類
1.1 充電式電動(dòng)汽車
充電式電動(dòng)汽車以蓄電池為動(dòng)力源，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供動(dòng)力。這種汽車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、排放少、能量轉(zhuǎn)換效率高、適用范圍廣等等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也較多，比如過(guò)分依賴充電設(shè)施，充電時(shí)間長(zhǎng)，續(xù)駛里程短，電池壽命短、制造成本較高等，因而在商業(yè)化的過(guò)程中困難重重。目前，研制經(jīng)濟(jì)的、持久的、高效的電池是充電式電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題，經(jīng)過(guò)20多年的研究發(fā)展，目前已開(kāi)發(fā)出多種適用性較強(qiáng)的蓄電池，如早期的鉛酸電池、在混動(dòng)汽車中采用的鎳氫電池以及在當(dāng)前及以后有著極大發(fā)展空間的鋰離子電池等等。鋰的原子序數(shù)為3，是最輕的堿金屬元素，其化學(xué)特性十分活潑，易形成電荷密度很大的氦型離子結(jié)構(gòu)。鋰離子電池的儲(chǔ)能能力是在電動(dòng)自行車上廣為應(yīng)用的鉛酸電池的3倍，其在地殼中的蘊(yùn)藏量第27位，可利用資源較豐富，因此有很大的發(fā)展前景。
以目前應(yīng)用最為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例，鋰離子電池的工作原理如下：整個(gè)電池以含鋰的磷酸鐵鋰作為正極材料，負(fù)極為碳素材料（常用石墨）。兩極之間為聚合物隔膜，一方面可分隔正負(fù)極，另一方面也是鋰離子在正負(fù)極往返的通道所在。當(dāng)對(duì)電池充電時(shí)，正極發(fā)生脫嵌，形成的鋰離子在電解液的幫助下，通過(guò)隔膜，進(jìn)入負(fù)極碳層的微孔中，同時(shí)正極產(chǎn)生的電子也會(huì)通過(guò)外電路向負(fù)極遷移。放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極碳層中脫嵌，又嵌回正極。
目前，歐洲、美國(guó)、日本等主要發(fā)達(dá)國(guó)家均斥巨資進(jìn)行鋰電池技術(shù)的研發(fā)，在中國(guó)由于國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)鋰離子電池制造業(yè)也得到了篷勃發(fā)展，各種鋰離子電池技術(shù)不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)商業(yè)化電動(dòng)汽車用鋰離子電池的企業(yè)更是達(dá)到300家之多，但是鋰離子電池的核心材料比如正負(fù)極材料、電池隔膜以及電解液卻“技不如人”，過(guò)度依賴進(jìn)口，因而生產(chǎn)成本難以下降，目前其價(jià)格3倍于鉛酸電池，因此，產(chǎn)品難以規(guī)?；a(chǎn)。近幾年來(lái)，我國(guó)鋰離子電池核心技術(shù)取得巨大突破，所有關(guān)鍵性材料均初步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生產(chǎn)，生產(chǎn)成本降幅較大，不少產(chǎn)品價(jià)格僅為剛面市的1/3左右，這與鉛酸電池相比，已形成明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池成本的下降，使得充電式電動(dòng)汽車的商業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)不再是一句空話。
1.2 燃料電池汽車
在諸多的新能源汽車中，燃料電池汽車目前被公認(rèn)為是21世紀(jì)最核心的技術(shù)之一，可以說(shuō)它對(duì)汽車工業(yè)發(fā)展的重要性，不亞于微處理器之于計(jì)算機(jī)業(yè)。燃料電池汽車直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制，能量利用率高達(dá)45%～70%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%～40%；燃料電池汽車最終排放物為H2O，幾乎不排放氮氧化物和硫化物，CO2排放量遠(yuǎn)低于汽油的排放量（約其1/6）。
整車的核心部件燃料電池并不需要充放電的操作，在一定程度上它很類似于汽油汽車，直接將燃料（常用H2、甲醇等等小分子燃料）注入貯存箱，即可獲得動(dòng)力。根據(jù)所用電解質(zhì)類型的不同分為五個(gè)大類，分別為熔融碳酸鹽燃料電池、聚合物電解質(zhì)燃料電池、堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。目前在汽車工業(yè)中應(yīng)用的多為聚合物電解質(zhì)燃料電池，它以荷電的薄膜狀高分子聚合物作為電解質(zhì)，以離子交換的形式選擇性地傳導(dǎo)離子（H+，OH-），達(dá)到導(dǎo)電的目的[3]。工作時(shí)與直流電源相當(dāng)，陽(yáng)極作為電池負(fù)極，燃料在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極作為電池正極，氧化劑在陰極發(fā)生還原反應(yīng)；反應(yīng)生成的離子通過(guò)隔膜在電池內(nèi)遷移，而電子則通過(guò)外電路對(duì)外做功輸出電能，整個(gè)體系形成回路。
燃料電池但其在商業(yè)化的過(guò)程中仍存在著一些困難與瓶頸急需解決，比如由于采用貴金屬催化劑鉑及造價(jià)高昂的全氟磺酸膜，因此生產(chǎn)成本極高；再如由于工作環(huán)境多為酸堿性較強(qiáng)的溶液，對(duì)部分元件具有一定的腐蝕性，因而耐久性較差。目前隨著非鉑催化劑及無(wú)氟耐久性膜材料研發(fā)的成功，生產(chǎn)成本呈下降趨勢(shì)，燃料電池汽車的市場(chǎng)普及率逐年上升。雖然以家用小汽車的形式進(jìn)入普通家庭尚有一段時(shí)間，但燃料電池大巴已經(jīng)完全可以產(chǎn)業(yè)化。目前，國(guó)外生產(chǎn)一輛燃料電池大巴造價(jià)約在400萬(wàn)元左右，若引入其核心部件及技術(shù)，采用國(guó)內(nèi)人工生產(chǎn)，采用國(guó)內(nèi)輔件及包裝，可將其成本降至100萬(wàn)元左右，這一價(jià)格已與傳統(tǒng)大巴接近，如果我國(guó)能搶占先機(jī)，與行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的外企緊密合作，加快研發(fā)核心技術(shù)，假以時(shí)日，燃料電池大巴完全可能成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)綠色增長(zhǎng)的支柱產(chǎn)業(yè)。
1.3 燃?xì)馄?/p>
燃?xì)馄囀且砸夯蜌?、壓縮天然氣及氫氣為燃料的氣體燃料汽車。目前市場(chǎng)供應(yīng)以天然氣為主要燃料。與常規(guī)燃油汽車相比，燃?xì)馄嚨呐欧盼廴竞苄。U，CO排放量減少90%左右，碳?xì)浠衔锱欧艤p少60%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，且尾氣中無(wú)硫化物和鉛，因此它是一種較為實(shí)用的低排放汽車。此外這種汽車能大幅度降低使用成本，一方面由于目前天然氣的價(jià)格低于汽油及柴油，營(yíng)運(yùn)過(guò)程中能使燃料費(fèi)用下降50%左右；另一方面由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用天然氣做功，運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)積碳，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、也無(wú)需頻繁更換火花塞及機(jī)油，維修費(fèi)用亦可下降50%以上。但它也有不少缺點(diǎn)，比如由于存有大量高壓系統(tǒng)使用的零部件，安全系數(shù)及密封性要求高；天然氣汽車動(dòng)力性比常規(guī)燃油下降約5%～15%；受到能源不可再生的約束限制；燃?xì)飧渍嫉孛娣e大等。
天然氣汽車工作時(shí)，高壓天然氣經(jīng)過(guò)減壓調(diào)節(jié)器減壓后送到混合器中，與凈化后的空氣混合后，利用傳感器、動(dòng)力閥和計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)混合氣的空燃比，以使燃燒更加充分，再經(jīng)化油器通道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃燒做功。我國(guó)于1988年正式推行燃?xì)馄?，多采用?油混動(dòng)改裝的形式，并于同年建造了第一座加氣站。發(fā)展迄今，我國(guó)已經(jīng)加氣站近千座，改造汽車數(shù)十萬(wàn)輛。中國(guó)從對(duì)燃?xì)馄嚨耐茝V力度仍逐年上升，各大城市均有部署，可見(jiàn)目前以氣代油，是最切實(shí)可行的一條新能源汽車之路。
1.4 生物燃料汽車
生物燃料汽車的創(chuàng)新之處在于從農(nóng)林產(chǎn)品、工業(yè)廢棄物和生活垃圾中提取燃料，比如從玉米出發(fā)制備的汽車用乙醇燃料，利用回收食用油為源料獲得的生物柴油等等。生物燃料與傳統(tǒng)的石油燃料不同，它是一種可再生能源。近年來(lái)，生物燃料汽車得到了迅速發(fā)展，美國(guó)認(rèn)為生物燃替代汽油切實(shí)可行并將其列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，目前使用生物柴油燃料的汽車己經(jīng)累計(jì)運(yùn)行1 600萬(wàn)km；歐盟于2005年也推行法規(guī)，要求成員國(guó)2010年生物柴油消費(fèi)量從占交通運(yùn)輸油料總消費(fèi)量的2%提高到5.75%，2020年進(jìn)一步提高到占20%。生物燃料汽車降低了對(duì)石油的需求，且其運(yùn)行中的排放污染也大大降低，以常規(guī)燃油汽車相關(guān)數(shù)據(jù)為分母，生物燃料汽車尾氣中有毒物含量?jī)H為10%，顆粒物約20%以下，CO和CO2排放量?jī)H為10%，硫化物和鉛含量為0，同時(shí)，燃料燃燒較為徹底，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)要求低[4]。
盡管生物燃料有較多的優(yōu)點(diǎn)，但其發(fā)展遇到難以克服的瓶頸。第一，產(chǎn)能有限。在生物燃料汽車推行力度最大的美國(guó)，據(jù)有關(guān)資料顯示，即便將所有玉米和大豆都拿來(lái)制造生物燃料，也僅能滿足國(guó)家柴油需求量的6%和汽油需求量的12%。而玉米和大豆首先是糧食產(chǎn)品，只能將其少量產(chǎn)品用于生產(chǎn)生物燃料。在我國(guó)，若能將農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品秸桿加以利用，則將對(duì)生物燃料汽車的推廣有很大的促進(jìn)。第二，耗水量太大。生物燃料主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)，每年農(nóng)業(yè)消耗掉的水資源高達(dá)70%，若將其產(chǎn)品大量用于制造燃料，往往是得不償失的。而我國(guó)是人均水資源擁有量位于世界后列，用大量的水換回少量燃料，只能說(shuō)看上去很美，實(shí)際操作性較低。第三，存在與糧爭(zhēng)地的問(wèn)題，生物燃料的推廣已經(jīng)造成美國(guó)和墨西哥玉米價(jià)格上漲，并可能導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家糧食短缺，因此有業(yè)內(nèi)人士指出使用糧食生產(chǎn)生物燃料是“反人類的罪行”。
2 結(jié)論
當(dāng)下，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了篷勃發(fā)展的大好機(jī)遇。但由于多數(shù)新能源汽車造價(jià)過(guò)高，許多關(guān)鍵技術(shù)還未完全攻克，而且配套基建設(shè)施遠(yuǎn)不足以支撐行業(yè)的發(fā)展，這些因素嚴(yán)重阻碣了新能源汽車行業(yè)的良性發(fā)展。從我國(guó)新能源汽車近幾年發(fā)展的態(tài)勢(shì)來(lái)看，目前還難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。從價(jià)格方面來(lái)看，新能源汽車的造價(jià)普遍高于傳統(tǒng)汽車，如果國(guó)家不提高購(gòu)車補(bǔ)助，很難提高民眾對(duì)新能源汽車的購(gòu)買熱情。從技術(shù)角度來(lái)看，我國(guó)的電池、燃料等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)才剛剛起步，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。從配套設(shè)施角度來(lái)看，我國(guó)目前的配套設(shè)施基本處于空白狀態(tài)，比如很多城市未建設(shè)電動(dòng)車充電站，如果不能及時(shí)充電，電動(dòng)車無(wú)法前行，這給使用帶來(lái)不便。雖然在當(dāng)今中國(guó)新能源汽車的推廣困難重重，但從國(guó)家對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展部署來(lái)看，發(fā)展新能源汽車己經(jīng)被確定為汽車工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。因此，我國(guó)汽車企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)必須抓住機(jī)遇，在提高自身實(shí)力的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：新能源；工程機(jī)械；新能源與工程機(jī)械
隨著我國(guó)環(huán)境形勢(shì)的不斷嚴(yán)峻，新能源工程機(jī)械的研究被我國(guó)政府所重視，并且在政策和技術(shù)上我國(guó)政府也給予新能源工程機(jī)械的相關(guān)支持。另外，從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)，工程機(jī)械本身在工程作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的污染，且對(duì)能源消耗力度較高，對(duì)環(huán)境工程危害較大，新能源工程機(jī)械本身比傳統(tǒng)燃料工程機(jī)械要更為環(huán)保，因而開(kāi)發(fā)新能源工程機(jī)械是工程機(jī)械可持續(xù)發(fā)展的必然方向之一。
一、新能源工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)
當(dāng)前，我國(guó)對(duì)于新能源工程機(jī)械的研究所涉及的程度并不深，在工程機(jī)械制造與設(shè)計(jì)方面的成果還不是很多，但研究方向主要選擇為清潔無(wú)污染的能源開(kāi)發(fā)為主，比如目前在我國(guó)多數(shù)城市所普及的電氣混合動(dòng)力公共汽車，國(guó)外一些工程機(jī)械廠家所推出的純電動(dòng)工程機(jī)械等等，下面本文將對(duì)當(dāng)前果奶外對(duì)于新能源工程機(jī)械的研究形式，進(jìn)一步分析新能源工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)。
（一）純天然氣工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)。
目前，以天然氣作為新能源燃料的工程機(jī)械的發(fā)展比較迅速，純天然氣工程機(jī)械的發(fā)展類型主要分為兩種：壓縮天然氣和液化天然氣，在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以發(fā)現(xiàn)，液化天然氣的續(xù)航能力更高。以天然氣作為主要?jiǎng)恿υ吹墓こ虣C(jī)械的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為其內(nèi)部擁有一部燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，并擁有一組或者單個(gè)液化天然氣儲(chǔ)氣瓶，接入相應(yīng)的汽化裝置以及管路；液化天然氣在作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力時(shí)，為提高其燃燒力度，需先把液化天然氣變成液態(tài)，然后由管路傳輸?shù)饺細(xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，在發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中進(jìn)一步調(diào)整，調(diào)整后在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒，對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩等傳遞到耗功裝置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出。經(jīng)過(guò)測(cè)試，能源消耗費(fèi)用節(jié)省30%～40%。目前，國(guó)內(nèi)知名的工程機(jī)械廠家已經(jīng)推出了相應(yīng)的天然氣機(jī)械產(chǎn)品。
（二）動(dòng)力電池工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)。
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，動(dòng)力電池工程機(jī)械的動(dòng)力源為電池，即為純電動(dòng)工程機(jī)械，純電動(dòng)過(guò)程機(jī)械在我國(guó)早有研究，但研究方向更多的是趨向于小汽車，由于電池技術(shù)以及其他因素的限制，目前我國(guó)對(duì)于動(dòng)力電池工程機(jī)械的研究也比較初步。當(dāng)然，國(guó)外一些品牌推出的純電動(dòng)工程機(jī)械較多，比如日本日立品牌所推出純電動(dòng)挖掘機(jī)。電動(dòng)工程機(jī)械消耗的電能較大，因而大多數(shù)電動(dòng)工程機(jī)械工作過(guò)程中需要接入380V電網(wǎng)以保障其能發(fā)揮出強(qiáng)勁的性能。一般來(lái)說(shuō)，純電動(dòng)工程機(jī)械的智能化程度以及自動(dòng)化程度較高，其控制器與變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，根據(jù)負(fù)載變化對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，并控制電磁比例閥，對(duì)斜盤變量泵的吸收功率進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)功率的匹配；回轉(zhuǎn)時(shí)，直接應(yīng)用回轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)控制器與回轉(zhuǎn)電機(jī)變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，對(duì)回轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。純電動(dòng)工程機(jī)械在工作過(guò)程中具有噪音低，環(huán)境污染低的特點(diǎn)。
（三）混合動(dòng)力工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)。
混合動(dòng)力技術(shù)在工程機(jī)械中也得到了一定的應(yīng)用，目前在工程機(jī)械中所采用的混合動(dòng)力的方式主要集中為：油電混合、油液混合、油電液混合等三種方式。目前，混合動(dòng)力方案普遍采用的是油電混合的解決方案，借助蓄電池、超級(jí)電容等儲(chǔ)能元件，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)輸出功率和扭矩的均衡控制，達(dá)到用功率較小的柴油機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)大噸位挖掘機(jī)的目的。比如山河智能開(kāi)發(fā)的 SWE230S 油電混合動(dòng)力液壓挖掘機(jī)在典型的定點(diǎn)挖掘并回轉(zhuǎn) 90°裝車的工況中，回轉(zhuǎn)制動(dòng)回收的能量高達(dá)回轉(zhuǎn)所需 40%；整機(jī)節(jié)能效果在 20% 以上，并可有效的提高工作效率。另外，油液動(dòng)力混合的方式在工程機(jī)械中也得到了一定的應(yīng)用，比如工程機(jī)械知名品牌――――卡特彼勒推出的 336EH 油液混合動(dòng)力挖掘機(jī)，其在營(yíng)業(yè)過(guò)程中比標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型降低了25%的能耗，但在性能、動(dòng)力以及生產(chǎn)成本方面與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型并沒(méi)有差異。
二、新能源工程機(jī)械的研發(fā)趨勢(shì)分析
（一）注重解決新能源工程機(jī)械的動(dòng)力性能。
目前大多數(shù)新能源工程機(jī)械所面臨的制約因素主要包括持續(xù)作業(yè)時(shí)間短，動(dòng)力性能不夠強(qiáng)勁，相對(duì)于燃料能源工程機(jī)械來(lái)說(shuō)，新能源工程機(jī)械在動(dòng)力性能方面，仍然存在一定的差距，這與工程機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的P系，以天然氣為動(dòng)力的工程機(jī)械為例，由于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒動(dòng)力輸出上可能要略遜于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，因而動(dòng)力性能較弱，因而一般以天然氣為動(dòng)力的工程機(jī)械并不能適用于大功率作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。也正是因?yàn)樾履茉礄C(jī)械在應(yīng)用過(guò)程中，沒(méi)有傳統(tǒng)然后工程機(jī)械的適應(yīng)性更強(qiáng)，所以也就導(dǎo)致一些新能源汽車在普及與推廣過(guò)程中受到了一定的制約。由此可見(jiàn)，解決新能源工程機(jī)械的動(dòng)力性能問(wèn)題，應(yīng)該成為未來(lái)工程機(jī)械研究的重點(diǎn)。
（二）重點(diǎn)解決新能源工程機(jī)械相關(guān)的配套基礎(chǔ)。
新能源工程機(jī)械難以得到較快發(fā)展的另一制約因素在于新能源工程機(jī)械的發(fā)展時(shí)間比較短，其配套供能設(shè)施嚴(yán)重不足，導(dǎo)致其并不能得到廣泛的推廣與應(yīng)用。能源補(bǔ)給站相對(duì)較少每個(gè)新能源的推行都是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。新能源工程機(jī)械在使用過(guò)程中因加氣或供電等能源補(bǔ)給困難而影響其正常運(yùn)行使用。因此，針對(duì)于目前新能源工程機(jī)械的發(fā)展來(lái)說(shuō)，所需要重點(diǎn)解決的還是新能源供應(yīng)方面的問(wèn)題，如果確保新能源工程機(jī)械在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠得到穩(wěn)定的能源供應(yīng)是解決新能源工程機(jī)械推廣的重點(diǎn)內(nèi)容。
三、總結(jié)
總的來(lái)說(shuō)，新能源工程機(jī)械的發(fā)展空間比較大，在本文的分析中，我們也不難看出，目前針對(duì)于新能源工程機(jī)械的研究，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)獲得了不同的研究成果。雖然，當(dāng)前所推出的新能源工程機(jī)械類型在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也達(dá)到了相應(yīng)的節(jié)能減排的效果，但是，目前新能源工程機(jī)械在發(fā)展過(guò)程中仍然存在很多的制約因素需要解決。由此可見(jiàn)，新能源工程機(jī)械的發(fā)展之路還很漫長(zhǎng)。本文重點(diǎn)研究了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外新能源工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)，并簡(jiǎn)要闡述了未來(lái)工程機(jī)械發(fā)展過(guò)程中所需要解決的技術(shù)問(wèn)題以及發(fā)展問(wèn)題，通過(guò)對(duì)新能源工程機(jī)械的認(rèn)識(shí)分析奠定了我國(guó)新能源技術(shù)的施工基礎(chǔ)，對(duì)新能源建設(shè)有著重大的作用。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】新能源汽車；環(huán)保；趨勢(shì)
1.新能源汽車的主要類型及特點(diǎn)
1.1 清潔能源汽車的類型
1.1.1常壓天然氣汽車即常壓儲(chǔ)存的氣包式常壓新型清潔能源汽車，目前已趨于淘汰。
1.1.2壓縮天然氣汽車將天然氣壓力壓縮至20MPa左右儲(chǔ)存在高壓氣瓶中。這種存儲(chǔ)方式存在儲(chǔ)存能力小、氣瓶自重大的缺點(diǎn)。目前技術(shù)最成熟并得到廣泛推廣實(shí)用的新型清潔能源汽車主要是壓縮天然氣（CNG）汽車。
1.1.3液化新型清潔能源汽車
將深冷至-162℃的LNG 儲(chǔ)存在低壓、低溫絕熱容器中，容器自重較輕，存儲(chǔ)能力較大，但是生產(chǎn)LNG 的投資費(fèi)用及能耗高，經(jīng)濟(jì)效益比CNG 差，另外，存儲(chǔ)LNG 對(duì)容器的保溫絕熱能力要求高。因此，LNG 汽車在世界各國(guó)均處于實(shí)驗(yàn)階段，尚未商品化。
1.1.4吸附新型清潔能源汽車
所攜帶的天然氣燃料采用活性炭等吸附劑吸附。該活性炭顆粒結(jié)構(gòu)中微孔多，適合吸附大量天然氣，每克活性炭顆粒的表面積可達(dá)3000m2，相對(duì)密度為0.6～0.7，在常溫及3.5MPa 壓力下，每克活性炭吸附甲烷可達(dá)17g。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每立方米活性炭可吸附甲烷170m2。吸附新型清潔能源汽車仍處于研究開(kāi)發(fā)階段。如果新型清潔能源汽車吸附技術(shù)實(shí)用化，則可大大降低壓縮成本，提高新型清潔能源汽車的燃料攜帶能力，增加新型清潔能源汽車的續(xù)駛里程。
1.2 按發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系的不同分類
壓縮新型清潔能源汽車按其燃料供給系的組成不同或根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用燃料的特點(diǎn)不同，可分為以下幾種：
1.2.1單一燃料壓縮天然氣（CNG）汽車
這是一種針對(duì)天然氣單一燃料的特性而專門設(shè)計(jì)制造的汽車。它使用的發(fā)動(dòng)機(jī)可以最大限度地發(fā)揮氣體燃料的優(yōu)勢(shì)，多用于氣源供應(yīng)充分的地區(qū)，如油田，或是氣源供應(yīng)穩(wěn)定的城市。
1.2.2天然氣-汽油兩用燃料汽車
這種汽車配備兩套燃料供給系統(tǒng)，無(wú)論采用天然氣還是汽油，其發(fā)動(dòng)機(jī)都能正常工作，利用選擇開(kāi)關(guān)即能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)從一種燃料向另一種燃料的轉(zhuǎn)換，但兩種燃料不允許同時(shí)使用。該車用發(fā)動(dòng)機(jī)需同時(shí)兼用汽油與天然氣兩種燃料，該類汽車較適合于在天然氣供給尚未形成網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)。
1.2.3 柴油-天然氣雙燃料汽車
該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可以同時(shí)使用天然氣和柴油兩種燃料，以少量柴油作為引燃劑，其余大部分燃料為天然氣燃料。
2.車用天然氣的優(yōu)缺點(diǎn)分析
2.1 優(yōu)點(diǎn)
2.1.1天然氣是一種清潔燃料
天然氣在常溫下以氣態(tài)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，與空氣混合均勻，燃燒比較完全，可以大幅度降低CO 和HC 的排放量，徹底改善微粒排放污染。由于天然氣火焰溫度低，也會(huì)使NO2 排放量減少。天然氣排放的CO2 也比汽油和柴油降低20%以上，比柴油和汽油更有利于減少地球溫室效應(yīng)。
2.1.2天然氣使用特性好
天然氣不含汽油、柴油中存在的膠質(zhì)，因而燃燒中不會(huì)產(chǎn)生如汽油、柴油燃料中膠質(zhì)產(chǎn)生的積炭，并且氣體燃料不會(huì)對(duì)機(jī)油產(chǎn)生稀釋，因此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)，汽車大修里程提高。
2.1.3天然氣具有較好的抗爆性
天然氣辛烷值約為130，而高級(jí)汽油的辛烷值僅96 左右。所以天然氣不需要添加劑、不需要抗爆劑，汽油機(jī)使用天然氣時(shí)，可適當(dāng)增大發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比和點(diǎn)火提前角，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
2.1.4天然氣具有較好的安全性
天然氣儲(chǔ)存在經(jīng)專門設(shè)計(jì)加工的高強(qiáng)度氣瓶?jī)?nèi)，傳輸和加注均是在封閉的管道內(nèi)進(jìn)行，氣瓶不易破壞，管路不會(huì)泄露。即使有泄露現(xiàn)象發(fā)生，由于天然氣比較輕，在空氣中遇威風(fēng)即被吹散，汽油的自燃溫度220～471℃（一般取430℃）天然氣自燃溫度630-730℃，一般取650℃，不易形成可燃混合氣，所以汽車用天然氣比用汽油更安全。
2.1.5天然氣發(fā)生泄漏時(shí)很易被發(fā)覺(jué)
在原始狀態(tài)時(shí)，天然氣是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒性的物質(zhì)?；诎踩脑?，在生產(chǎn)過(guò)程中，在天然氣中加入具有獨(dú)特臭味的加臭劑。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，很容易發(fā)覺(jué)。
2.2 缺點(diǎn)
2.2.1天然氣攜帶性差
常溫下天然氣極難液化，天然氣沸點(diǎn)為-162℃，只有當(dāng)溫度達(dá)到-162℃和低于此溫度時(shí)，天然氣方能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。由于沸點(diǎn)非常低，天然氣是非常難以液化的，目前采用的天然氣燃料均采用高壓（20MPa 左右）儲(chǔ)存在高壓氣瓶?jī)?nèi)，使汽車自重加大，車體內(nèi)有效空間減少，同時(shí)限制了汽車的續(xù)駛里程。
2.2.2天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降
由于天然氣燃料本身是氣態(tài)，會(huì)占據(jù)部分氣缸容積，充入缸內(nèi)的空氣量比使用液體燃料少10%左右，使得相同的可燃混合氣熱值降低，與同排量的汽油機(jī)相比，使用天然氣時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所下降。
此外天然氣燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢（天然氣33.8cm/s，汽油39～47cm/s，），這樣在燃燒室內(nèi)燃燒時(shí)燃燒速度下降，增加傳熱損失，使得天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率降低。從分子學(xué)角度分析，天然氣燃燒前后氣體的摩爾數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化，而汽油燃燒后氣體的摩爾數(shù)會(huì)增大，這樣由于燃燒后的摩爾數(shù)不同會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，由于天然氣燃燒后摩爾數(shù)不增加，則功率輸出相對(duì)較小，使其機(jī)械效率有所降低。
3.新型清潔能源汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
3.1 區(qū)域發(fā)展模式
新型清潔能源汽車雖然有國(guó)家補(bǔ)貼等優(yōu)勢(shì)，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，加氣站站址選擇越來(lái)越困難，安全管理要求高，汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)仍有待提高，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待完善以及需要保持一定比例的油氣價(jià)差等挑戰(zhàn)。我國(guó)新型清潔能源汽車的發(fā)展路線：燃料形式以CNG 為主，LNG 在沿海地區(qū)將有一定發(fā)展。
3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正逐步向單燃料、原產(chǎn)車過(guò)渡
在CNG 汽車市場(chǎng)發(fā)展的初期，在加氣站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不完善情況下，為快速啟動(dòng)市場(chǎng)，新型清潔能源汽車以改裝車、雙燃料車為主。改裝的新型清潔能源汽車雖然排放量有所降低，但仍不是真正意義上的清潔汽車，而且動(dòng)力性要下降10%左右。對(duì)于出租車來(lái)說(shuō)，一般出租車的壽命周期只有5 年，使用3 年以上的出租車再改裝就失去意義了。隨著CNG 汽車市場(chǎng)的逐步發(fā)展，原產(chǎn)車逐漸成為主流。2006 年，我國(guó)雙燃料汽車占總量的88%；2007 年略有下降，占總量的85%。單燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)省燃料、增強(qiáng)動(dòng)力、排放水平、單次充氣行駛里程方而都有很大提升。目前國(guó)內(nèi)單燃料、原產(chǎn)新型清潔能源汽車已批量投放市場(chǎng)，購(gòu)買成本將逐步降低，因此未來(lái)新型清潔能源汽車發(fā)展的趨勢(shì)將是原產(chǎn)車、單燃料車。
3.3 應(yīng)用領(lǐng)域以出租車、公交車為主
新型清潔能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域的選擇是關(guān)系到新型清潔能源汽車能否保持持續(xù)快速增長(zhǎng)的重要因素。在我國(guó)，有相對(duì)固定行駛路線的出租車、公交車約占我國(guó)汽車保有量的10%，但是其年運(yùn)行總里程卻是私家車的5～10 倍，因此出租車、公交車是我國(guó)CNG 汽車發(fā)展的首選目標(biāo)。
4.結(jié)語(yǔ)
在我國(guó)，新型清潔能源汽車產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，我們要認(rèn)識(shí)到機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，要采取循序漸進(jìn)、逐步推廣的方式，從而使燃?xì)馄囋谶m當(dāng)?shù)牡貐^(qū)，以相適的規(guī)模和技術(shù)水平獲得應(yīng)用，從而獲取應(yīng)有的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：清潔能源汽車；環(huán)保；優(yōu)缺點(diǎn)分析；使用與維護(hù)；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：U469.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1新型清潔能源汽車的主要類型及特點(diǎn)
1.1清潔能源汽車的類型
1.1.1常壓天然氣（NaturalGas）汽車即常壓儲(chǔ)存的氣包式常壓新型清潔能源汽車，目前已趨于淘汰。
1.1.2壓縮天然氣（CNG--CompressedNaturalGas）汽車將天然氣壓力壓縮至20MPa左右儲(chǔ)存在高壓氣瓶中。這種存儲(chǔ)方式存在儲(chǔ)存能力小、氣瓶自重大的缺點(diǎn)。目前技術(shù)最成熟并得到廣泛推廣實(shí)用的新型清潔能源汽車主要是壓縮天然氣（CNG）汽車。
1.1.3液化新型清潔能源汽車
將深冷至-162℃的LNG儲(chǔ)存在低壓、低溫絕熱容器中，容器自重較輕，存儲(chǔ)能力較大，但是生產(chǎn)LNG的投資費(fèi)用及能耗高，經(jīng)濟(jì)效益比CNG差，另外，存儲(chǔ)LNG對(duì)容器的保溫絕熱能力要求高。因此，LNG汽車在世界各國(guó)均處于實(shí)驗(yàn)階段，尚未商品化。
1.1.4吸附新型清潔能源汽車
所攜帶的天然氣燃料采用活性炭等吸附劑吸附。該活性炭顆粒結(jié)構(gòu)中微孔多，適合吸附大量天然氣，每克活性炭顆粒的表面積可達(dá)3000m2，相對(duì)密度為0.6~0.7，在常溫及3.5MPa壓力下，每克活性炭吸附甲烷可達(dá)17g。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每立方米活性炭可吸附甲烷170m2。吸附新型清潔能源汽車仍處于研究開(kāi)發(fā)階段。
如果新型清潔能源汽車吸附技術(shù)實(shí)用化，則可大大降低壓縮成本，提高新型清潔能源汽車的燃料攜帶能力，增加新型清潔能源汽車的續(xù)駛里程。
1.2按發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系的不同分類
壓縮新型清潔能源汽車按其燃料供給系的組成不同或根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用燃料的特點(diǎn)不同，可分為以下幾種：
1.2.1單一燃料壓縮天然氣（CNG）汽車
這是一種針對(duì)天然氣單一燃料的特性而專門設(shè)計(jì)制造的汽車。它使用的發(fā)動(dòng)機(jī)可以最大限度地發(fā)揮氣體燃料的優(yōu)勢(shì)，多用于氣源供應(yīng)充分的地區(qū)，如油田，或是氣源供應(yīng)穩(wěn)定的城市。
1.2.2天然氣-汽油兩用燃料汽車
這種汽車配備兩套燃料供給系統(tǒng)，無(wú)論采用天然氣還是汽油，其發(fā)動(dòng)機(jī)都能正常工作，利用選擇開(kāi)關(guān)即能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)從一種燃料向另一種燃料的轉(zhuǎn)換，但兩種燃料不允許同時(shí)使用。該車用發(fā)動(dòng)機(jī)需同時(shí)兼用汽油與天然氣兩種燃料，該類汽車較適合于在天然氣供給尚未形成網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)。
1.2.3柴油-天然氣雙燃料汽車
該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可以同時(shí)使用天然氣和柴油兩種燃料，以少量柴油作為引燃劑，其余大部分燃料為天然氣燃料。
2車用天然氣的優(yōu)缺點(diǎn)分析
天然氣作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料具有以下特點(diǎn)：
2.1優(yōu)點(diǎn)
2.1.1天然氣是一種清潔燃料
天然氣在常溫下以氣態(tài)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，與空氣混合均勻，燃燒比較完全，可以大幅度降低CO和HC的排放量，徹底改善微粒排放污染。由于天然氣火焰溫度低，也會(huì)使NO2排放量減少。天然氣排放的CO2也比汽油和
柴油降低20%以上，比柴油和汽油更有利于減少地球溫室效應(yīng)。
2.1.2天然氣使用特性好
天然氣不含汽油、柴油中存在的膠質(zhì)，因而燃燒中不會(huì)產(chǎn)生如汽油、柴油燃料中膠質(zhì)產(chǎn)生的積炭，并且氣體燃料不會(huì)對(duì)機(jī)油產(chǎn)生稀釋，因此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)，汽車大修里程提高。
2.1.3天然氣具有較好的抗爆性
天然氣辛烷值約為130，而高級(jí)汽油的辛烷值僅96左右。所以天然氣不需要添加劑、不需要抗爆劑，汽油機(jī)使用天然氣時(shí)，可適當(dāng)增大發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比和點(diǎn)火提前角，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
2.1.4天然氣具有較好的安全性
天然氣儲(chǔ)存在經(jīng)專門設(shè)計(jì)加工的高強(qiáng)度氣瓶?jī)?nèi)，傳輸和加注均是在封閉的管道內(nèi)進(jìn)行，氣瓶不易破壞，管路不會(huì)泄露。即使有泄露現(xiàn)象發(fā)生，由于天然氣比較輕，在空氣中遇威風(fēng)即被吹散，加上天然氣燃點(diǎn)高--汽油的自燃溫度220～471℃（一般取430℃）天然氣自燃溫度630-730℃，一般取650℃，不易形成可燃混合氣，所以汽車用天然氣不易產(chǎn)生火災(zāi)事故，比用汽油更安全。
2.1.5天然氣發(fā)生泄漏時(shí)很易被發(fā)覺(jué)
在原始狀態(tài)時(shí)，天然氣是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒性的物質(zhì)?；诎踩脑?，在生產(chǎn)過(guò)程中，在天然氣中加入具有獨(dú)特臭味的加臭劑。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，很容易發(fā)覺(jué)。
2.2缺點(diǎn)
2.2.1天然氣攜帶性差
常溫下天然氣極難液化，天然氣沸點(diǎn)為-162℃，只有當(dāng)溫度達(dá)到-162℃和低于此溫度時(shí)，天然氣方能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。由于沸點(diǎn)非常低，天然氣是非常難以液化的，目前采用的天然氣燃料均采用高壓（20MPa左右）儲(chǔ)存在高壓氣瓶?jī)?nèi)，使汽車自重加大，車體內(nèi)有效空間減少，同時(shí)限制了汽車的續(xù)駛里程。
2.2.2天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降
由于天然氣燃料本身是氣態(tài)，會(huì)占據(jù)部分氣缸容積，充入缸內(nèi)的空氣量比使用液體燃料少10%左右，使得相同的可燃混合氣熱值降低，與同排量的汽油機(jī)相比，使用天然氣時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所下降。
此外天然氣燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢（天然氣33.8cm/s，汽油39~47cm/s，），這樣在燃燒室內(nèi)燃燒時(shí)燃燒速度下降，增加傳熱損失，使得天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率降低。從分子學(xué)角度分析，天然氣燃燒前后氣體的摩爾數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化，而汽油燃燒后氣體的摩爾數(shù)會(huì)增大，這樣由于燃燒后的摩爾數(shù)不同會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，由于天然氣燃燒后摩爾數(shù)不增加，則功率輸出相對(duì)較小，使其機(jī)械效率有所降低。
3 天然氣-汽油兩用燃料汽車的使用與維護(hù)
目前應(yīng)用的新型清潔能源汽車大多為天然氣-汽油兩用燃料汽車。天然氣-汽油兩用燃料汽車的使用與維護(hù)方法如下。
3.1新型清潔能源汽車的改裝調(diào)試必須由專業(yè)技術(shù)人員來(lái)完成。
3.2天然氣裝置的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)結(jié)合汽車的各級(jí)保養(yǎng)同時(shí)進(jìn)行。
3.3駕駛員必須通過(guò)系統(tǒng)安全技術(shù)培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后方能上崗。
3.4進(jìn)入加氣站要保證車輛不漏氣、不漏電、不漏油，要嚴(yán)格遵守加氣站的管理規(guī)定、關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、關(guān)閉車上的一切用電設(shè)施，拉好手剎、變速箱置于非空擋。待加完氣（不超過(guò)20MPa），加氣站人員讓離開(kāi)時(shí)才能離開(kāi)。
每次出車前，應(yīng)緩慢開(kāi)啟各天然氣瓶閥，然后緩慢開(kāi)啟手動(dòng)高壓截止閥，觀察壓力表，檢查管路接頭和減壓閥是否漏氣，打開(kāi)后備箱蓋，檢查氣瓶及氣瓶周圍設(shè)施是否松動(dòng)，周圍有無(wú)違禁物品，有無(wú)天然氣泄漏現(xiàn)象，有無(wú)氣味；檢查氣瓶組架緊固螺栓、螺母是否齊全、鋼瓶有無(wú)碰擦，加氣閥及支架是否端正。
打開(kāi)氣閥時(shí)，人不要正對(duì)閥口，防止氣體沖壞閥體傷人。冬季啟動(dòng)應(yīng)怠速預(yù)熱至60℃以上,防止減壓器結(jié)霜冰堵。一般使用天然氣車要在出車前、行駛中停、收車后要用尾氣檢漏儀進(jìn)行檢漏。同時(shí)要保證不漏電、不漏火。
3.5車廂內(nèi)嚴(yán)禁吸煙，嚴(yán)禁超速行駛、強(qiáng)行超車，嚴(yán)防氣瓶及高壓管路受到碰撞，路面不平整盡量緩行。如發(fā)現(xiàn)駕駛室有天然氣漏氣味道，發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)有煙霧現(xiàn)象，立即靠邊停車熄火，斷開(kāi)總電源，關(guān)閉主氣閥，準(zhǔn)備好滅火器方可打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)罩
檢查，防止空氣侵入，火苗竄出，必要時(shí)實(shí)施滅火。
3.6行駛途中停車超過(guò)10min，應(yīng)關(guān)閉主氣閥，切斷總電源；收班停車應(yīng)關(guān)閉手動(dòng)截止閥。
3.7 每周應(yīng)清理一次空氣濾清器芯子。如濾清器芯子較臟或損壞，將影響天然氣供氣系統(tǒng)的性能，致使天然氣裝置性能不佳，啟動(dòng)、怠速不良。
3.8 每月檢查一次高壓管線、濾芯、電磁閥芯，調(diào)整各級(jí)減壓閥壓力。每月卸下一次減壓調(diào)節(jié)器上的排污塞，放掉油污和凝結(jié)物。如果堵塞物未放出，將嚴(yán)重影響減壓調(diào)節(jié)器的性能。高壓管線、卡套接頭只能更換新件，不允許“修復(fù)”后使用。
3.9 半年全面檢修減壓閥及天然氣系統(tǒng)一次，按要求調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)、更換損壞件。
4新型清潔能源汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
4.1區(qū)域發(fā)展模式
新型清潔能源汽車雖然有國(guó)家補(bǔ)貼等優(yōu)勢(shì)，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，加氣站站址選擇越來(lái)越困難，安全管理要求高，汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)仍有待提高，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待完善以及需要保持一定比例的油氣價(jià)差等挑戰(zhàn)。我國(guó)新型清潔能源汽車的發(fā)展路線:燃料形式以CNG為主，LNG在沿海地區(qū)將有一定發(fā)展。
4.2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正逐步向單燃料、原產(chǎn)車過(guò)渡
在CNG汽車市場(chǎng)發(fā)展的初期，在加氣站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不完善情況下，為快速啟動(dòng)市場(chǎng)，新型清潔能源汽車以改裝車、雙燃料車為主。改裝的新型清潔能源汽車雖然排放量有所降低，但仍不是真正意義上的清潔汽車，而且動(dòng)力性要下降10%左右。
對(duì)于出租車來(lái)說(shuō)，一般出租車的壽命周期只有5年，使用3年以上的出租車再改裝就失去意義了。隨著CNG汽車市場(chǎng)的逐步發(fā)展，原產(chǎn)車逐漸成為主流。2007年，我國(guó)CNG原產(chǎn)車所占比例已經(jīng)提高到38.8%，比2006年增長(zhǎng)8.4個(gè)百分點(diǎn)。
在我國(guó)新型清潔能源汽車發(fā)展較早的四川省，1998年開(kāi)始推廣新型清潔能源汽車，目前新型清潔能源汽車的生產(chǎn)方式基本實(shí)現(xiàn)了由改裝到整車生產(chǎn)的過(guò)渡，原產(chǎn)車的比例由2006年的32.5%增長(zhǎng)到2007年的40.1%雖然天然氣/汽油(柴油)雙燃料汽車在動(dòng)力性能、排放方而有一定的局限性，但由于我國(guó)CNG業(yè)務(wù)正處于啟動(dòng)階段，加氣站網(wǎng)絡(luò)不完善，而且改裝車都是雙燃料車，因此在現(xiàn)階段我國(guó)CNG汽車仍然是以雙燃料車為主。
2006年，我國(guó)雙燃料汽車占總量的88%;2007年略有下降，占總量的85%。單燃料天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)省燃料、增強(qiáng)動(dòng)力、排放水平、單次充氣行駛里程方而都有很大提升。目前國(guó)內(nèi)單燃料、原產(chǎn)新型清潔能源汽車已批量投放市場(chǎng)，購(gòu)買成本將逐步降低，因此未來(lái)新型清潔能源汽車發(fā)展的趨勢(shì)將是原產(chǎn)車、單燃料車。
4.3應(yīng)用領(lǐng)域以出租車、公交車為主
新型清潔能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域的選擇是關(guān)系到新型清潔能源汽車能否保持持續(xù)快速增長(zhǎng)的重要因素。在我國(guó)，有相對(duì)固定行駛路線的出租車、公交車約占我國(guó)汽車保有量的10%，但是其年運(yùn)行總里程卻是私家車的5～10倍，因此出租車、公交車是我國(guó)CNG汽車發(fā)展的首選目標(biāo)。
對(duì)于北京等大城市來(lái)說(shuō)，應(yīng)以發(fā)展公交為主，原產(chǎn)車為主;中小城市則以發(fā)展出租車為主，車型初期以改裝車為主，逐步過(guò)渡到原產(chǎn)車。但由于公交車、出租車的總?cè)萘坑邢?，?dāng)CNG汽車發(fā)展到一定規(guī)模后，可能會(huì)進(jìn)入一個(gè)相對(duì)停滯期。
隨著加氣網(wǎng)絡(luò)的完善，城市市政車、功能車和私家車會(huì)逐步成為新型清潔能源汽車的發(fā)展方向，四川省和重慶市在這方而已有了較大發(fā)展。同時(shí)，還應(yīng)積極開(kāi)展區(qū)域性應(yīng)用，發(fā)展都市物流車、城際客運(yùn)、區(qū)間物流等，形成沿國(guó)家主干公路的加氣站布局，變“一點(diǎn)”發(fā)展為“沿線”發(fā)展，最終形成“全而”發(fā)展。
5結(jié)語(yǔ)
在我國(guó)，新型清潔能源汽車產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，我們要認(rèn)識(shí)到機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，要采取循序漸進(jìn)、逐步推廣的方式，從而使燃?xì)馄囋谶m當(dāng)?shù)牡貐^(qū)，以相適的規(guī)模和技術(shù)水平獲得應(yīng)用，從而獲取應(yīng)有的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
