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欧阳明高:清洁能源的“一二三四五”

http://www.sina.com.cn  2007年06月07日 16:08  中国新闻周刊
欧阳明高:清洁能源的“一二三四五”

清华大学汽车工程系主任 欧阳明高

  提要:技术上设计的是中长期目标,需要一个过程。所以,我们设计了近中期目标——节能也就是替代;要实施这个目标,我们要采用过渡和转型并性互动的双层战略,推进节能型汽车协调发展;我们要多元化,总结下来是三条路线,三个组合。第一个组合就是常规的公路交通,第二点就是城市公共交通,第三个是中国大众个人交通;柴油轿车、煤制燃料、纯电动车、氢燃料电池是当前四大热点;能源多元化技术,动力混合化技术,底盘电器化技术,车身情况轻量化技术,和汽车电子化技术是如今的五类技术。

  欧阳明高:我想今天通过“一二三四五”来跟大家讲一下。“一二三四五”就是:一个目标、两种战略、三条路线、四大热点、五类技术。

  一个目标:技术上设计的是中长期目标,需要一个过程。所以,我们设计了近中期目标——节能也就是替代,通过各种研究报告,最后得到的结果,主体是生物燃料、媒体燃料,和天然气燃料,这个其实欧盟大概的目标也是差不多。现在各种各样的代燃料,实际上来说只有三种,一个是生物柴油;然后就是煤制油,天然气制油等等的合成油,这个是含氧的;另外就是气体:天然气、合成气、氢气等等。总体来讲,我们选择国外相对来讲比较折中的看法,就是现在的汽柴油,最后大约经过一个世纪才能彻底转变,这个就是在中期,生物和合成油就是这么一个趋势。现在原油到天然气,它们要做成合成燃料,也可以发电,最后是核能、太阳能、风能,总体是二氧化碳减少的趋势。

  两种战略:要实施这个目标,我们要采用过渡和转型并性互动的双层战略,推进节能型汽车协调发展。在应用方面要以节能汽车为主体。在今后二三十年,石油的基础地位不会动摇。就像我们现在不愿意看到煤炭太多,但是它依然是我们的主体一样。我们认为节油大有可为,而且潜力巨大,特别对于私人轿车的发展,要以鼓励购买,限制使用为基本方针,这应该成为我们政府的基本方针。尽快实施燃油税,加大法规推进力度;在研发方面,要以新能源汽车为战略重点,双管齐下,稳步发展汽车替代能源;要继续发展燃油、燃气、电三种能源的措施,并解决共性基础平台技术。其实我们现在面对的是排放法规不断的加延,经历着发动机电控化、汽柴油清洁化等重大的技术变革。我们现在是面临着双重挑战,面对这样的挑战,中国的选择应该是一方面优化现在的车用能源系统,发展节能汽车;另外一方面,开发新一代车用能源动力。一个是过渡战略,一个是转型战略,最终才能达到可持续发展,这是我们的基本思路。

  在这个方面,关于节能汽车,首先是液体燃料,实施清洁化战略,另外就是发展直喷式内燃机混合动力系统,同时最重要的降低平均单车年油耗量。在平均单车年油耗量方面,我们比美国低一点,但是比日本和欧洲高很多。要重点提的是,实际上汽油机正在面临新一轮的技术变革,汽油机还有20%以上的节能潜力,所以汽油机的发展趋势在高效化。包括增压、电动气门等等,这些在今后五年都会逐步的产业化。我认为最重要的就是革命性的技术应该是电动气门,有了这样一项技术,像取消节气门、可变压缩比、部分停缸都可以通过这个来实施,其实国外这个技术已经有了,只不过目前成本还偏高,但是今后一定会用起来的。

  另外,柴油机的趋势就是清洁化,现在我们国家的重点是电控,然后是处理和燃料,之后是混合。最核心的,难度最大的技术,从我们发动机的角度来看还是电控,这项技术国内现在应该说已经初具规模,正在实施变革。

  三条路线:我们要多元化,这么多的多元化,最后要融合到一块,我们究竟选择什么呢?我总结下来是三条路线,三个组合。第一个组合就是常规的公路交通,这就是传统汽车或者国外汽车最强调的那些东西,对于商用车和私人轿车,我认为仍然是液体燃料逐步添加进去,当然它的发动机主要还是内燃机。另外,在整车方面,燃油车到混合动力车,逐步发展到可充电的混合动力车,这是一条技术路线。要涵盖一种交通方式,那么应该说跟全世界是共同的规律,没有什么中国特色。第二点就是城市公共交通,这是有中国特色的,从汽车的角度,我想气体燃料将会在公共交通当中发挥很大的作用,刚开始内燃机,现在天然气汽车,逐步发展到燃料发动机,然后到燃料电池电动车,逐步是煤电。如果煤做燃料,跟煤发电效率是差不多,现在发电也接近40%,甚至联合循环比这个还要高。所以从燃料的角度基本上差不多,但是从动力系统的角度,我们要用电动车的话,因为它只是储存能源,并不需要转化,这就是储存在电池里面。这是中国大众个人交通一种非常具有战略意义的方式,因为中国中低收入的人口仍然占70%以上,所以这是我们关于三条路线的三种组合的一个基本分类。

  这三种中间,最重要发展的就是:混合动力车最终还是要发展起来的,现在混合动力的发展趋势是模块化趋势,中国应该从微混合、轻混合、深混合逐步发展到全混合。微混合有一个自动起停的功能就可以了,遇到红灯就停下来,这个在北京至少有15%以上的节能效率,因为在巴黎实验的结果就是15%以上,这个成本并不高。再进一步发展,轻混合,就是功率再大一点,占整车功率20%,就是把这个电机装到曲轴上去。再往前我们可以搞模块化的,就是前面已经有了电机,在变速箱里面再加入一个电机,两个电机,功率达到50%。逐步形成模块化规模,由供货商供货,不一定整车厂全部投产。最后是全混合,就是全电驱动,可以在家里充电,这是我们对混合汽车发展的技术。

  当前的电磁技术还只适合于微型的纯电动车,所以纯电动车的发展,当前的主体应该是微型化,即大概2.5米到3米的车,车重300到500公斤,坐的人大概是一到三个人,这就是一些微型电动车。这样的车在国外已经做了很多,中国现在也在做。另外就是燃料电池的发展,它的趋势是平台化。其实燃料电池,是燃气汽车的能源系统加混合动力汽车的动力系统,再加电动汽车的底盘系统,这三个平台的一种组合和升级。应该说燃料电池汽车是一个比较复杂的技术,通过平台化可以解决这个技术问题。总体来讲,中国的整个节能汽车发展趋势,是这么三块,就是先进内燃机混合汽车占主体。

  四大热点:在刚才说的三条技术路线里面,有各种各样的车型,目前最大争议的是这么几方面:柴油轿车、煤制燃料、和燃料电池车。关于柴油轿车,节能效果跟汽油混合动力不相上下,应当成为节能战略的重点之一,而且大多数代用燃料都可以用上,主要是柴油,因此用于柴油机是比较容易的。但是必须解决好排放控制的关键技术问题,当前的重点,我们认为应当是推进轻型客车和SUV等车型的产业化,并逐步向轿车发展。第二关于煤制燃料,应该说目前处于试用期,尚不具备推广的条件,应该注意技术研发与示范考核,尤其是煤制合成技术和CTL合成油技术。电是最具有潜力的煤制车用燃料,而且这将有利于交通与固定用途能源载体的统一。

  关于纯电动车,随着我国轻型电动车的迅猛发展,06年年产接近两千万辆,目前保有量已经达到五千万辆,在仅仅十年期间,发展成了规模巨大的产业。97年开始时电动自行车还不到一万辆,但是在短短十年间,迅猛发展,这应该说是中国在世界上,为新能源汽车方面做出的最大的贡献。以此为基础,发展具有中国特色的微型纯电动轿车,尤其对中国具有重要的意义。

  另外氢燃料电池是车用动力系统的一个最理想的解决方案,但是尚有一系列关键瓶颈技术需要突破。关于微型纯电动车,它的定位就是满足快速城市化进程中,我国中小城市,中低收入人口的个人交通需求。因为在今后15年,中国的城市化将会有4.5亿农村人口变成城市人口,他们会大量的居住在中小城市,而中小城市道路都是重新修的。因此,在这些城市,要考虑到70%以上人口的交通路权,应该给予他们有平等的待遇和权利,这应该说是一个交通问题,也是一个政治问题。中国目前有良好的轻型电动车产业基础,这个基础绝对是世界第一的。所以我们认为,在此基础上可以发展一个微型的电动汽车,那就是最高车速50公里,乘坐1到3个人,整车重量小于500公斤,直接经济成本小于2万元,这是我们基本的定义,也是适合我国国情的电动汽车的概念。

  五类技术:在很多争议方面,最终其实是要找到技术的突破口,有时候有争议的问题,实际上与技术平台是一样的,没有必要去争。因为他们所依托的技术平台,本质上是一样的,你不管做哪样,做出来的技术平台是一个平台。所以我们看到,所有的节能的汽车,无非就是五类技术,就是能源多元化技术,动力混合化技术,底盘电器化技术,车身情况轻量化技术,和汽车电子化技术。

  需要重点讲的是动力混合化技术,第一就是燃料的混合,新能源跟常规燃料,最好的方式是混合方式,这不仅能够替代能源,同时也可以改善燃油的品质,比如说煤制柴油,硫含量是零,芳香烃是零,这都是我们想尽力降低,而很难降低的东西,所以这很重要。第二就是关于混合发动机,内燃机、汽油机和柴油机正在走向一起,就是柴油机的压缩点燃和汽油机的混合,最后会形成均质压燃发动机,现在电控喷油,电动气门都有了之后,这些东西是不难实现的。现在全世界正在研究这个东西,方兴未艾,应该说出现突破,应该在十年之内,大规模产业化是完全可能的。第三就是发动机的混合,也就是常说的混合动力。还有一个最后的混合,是多能源的混合动力,就是能源跟动力的一体化混合,能源太多了,所有都搞多样化是不行的,所以必须找到一体化的东西,就是动力平台要一体化。要同一个系统平台,换用不同的能源装置,形成油电、气电不同的混合动力,促进平衡转型。比方说这是燃料电池汽车,它也是一种混合动力,只不过是它的能源装置是燃料电池,它就是一个发动机。那么其他的东西可以都不变,只需要变它,是可以变成一个天然气的发电机,也可以变成一个汽柴油的发电机,直接从输电线上弄来电也是一样的,所以后面所有的东西都是一样的,这就是多元化一体化平台,同时也在推这个概念,这个概念对大车比小车更适合。

  最后我说一下节能型新能源汽车前景展望,新型能源动力系统和现有技术竞争的焦点和转折点。我们判断是,当国际油价达到70到100美元每桶之间,国内油价达到7到10元每升,将是最大的转折点。另外排放达到欧四、欧五阶段,2011年,我国排放标准将与国际接轨。在政策方面,油耗法规、燃油税、购车补贴与减征购置税,国内相关政策配套需要3到5年,因此今后三五年是科技发挥关键作用的阶段。

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