毕业论文_新能源汽车的现状与发展趋势.doc
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1、前言寻求新动力源的背景随着世界能源危机和环保问题日益突出,汽车工业面临着严峻的挑战。一方面,石油资源短缺,汽车是油耗大户,且目前内燃机的热效率较低,燃料燃烧产生的热能大约只有35%40%用于实际汽车行驶,节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾;另一方面,汽车的大量使用加剧了环境污染,城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%来自汽车尾气,此外,汽车排放的大量CO2加剧了温室效应,汽车噪声是环境噪声污染的主要内容之一。我国作为石油进口国和第二大石油消费大国,污染严重,世行认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。国内汽车产品水平与国外差距很大,平均油耗高出10%30%,排放约
2、为1520倍,汽车工业面临的压力更大。?新能源汽车生产企业及产品准入管理规那么?已于2009年7月1日正式实施,?规那么?强调说明: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、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、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。 我国开展新能源汽车的必要性20世纪90年代以来,随着技术的进步,以混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车涌现出来。近年来,
3、随着国际能源供给的持续紧张、原油价格的持续上涨以及全球环境保护呼声的日益高涨,新能源汽车的技术研发和产业化开展受到了越来越多的重视,以美国、欧洲和日本为代表的兴旺国家和以巴西为代表的开展中国家都积极展开了新能源汽车产业开展的实践。中国作为崛起中的大国, 开展新能源汽车具有重大的现实意义。我国虽然刚刚开始迈入汽车社会,汽车的保有量与普及率偏低,但增长速度却非常明显。据统计,2005年,我国平均千人汽车拥有量为25辆;2007年,千人汽车拥有量到达32辆(不含低速汽车),仅为世界平均值的1/4,随着我国国民经济正在飞速开展,道路交通需求仍将扩大,未来汽车保有量将保持进一步增长的态势,可以预计:我国
4、已经是世界上汽车产业开展潜力最大的地区之一,在今后相当长的一段时期内,我国汽车产业仍将会保持一种较快的增长势头。然而,汽车工业的快速开展和汽车保有量的迅猛增长,使我国石油需求大幅增加,导致石油对外依存度急剧上升。不仅如此,有资料显示我国工业化正处于快速开展阶段并且已经进入了中期的后开展阶段,在这阶段快速的工业化已经导致了污染加重、温室气体排放大幅增加的局面,并且在未来相当长的一段时间内仍然会持续下去,如果不采取措施甚至会更加严重污染环境。因此新能源汽车的开展并且普及十分必要。传统能源的短缺和有限性凸显新能源开发的必要性和紧迫性。众所周知,能源短缺是一个世界性的问题。有关资料显示,地球上尚未开采
5、的原油储藏量已缺乏2万亿桶,石油将在未来40年左右枯竭,天然气将在60年内用尽。在2050年之前,世界经济的开展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供给面临枯竭。从我国的情况来看,总地质储量居世界第三;但从人均占有量来看,只有世界人均占有量的1/2,是美国的1/10、俄罗斯的1/7。据预测,中国能源需求缺口量到2030年大约为2.5亿吨标准煤,2050年大约为4.6亿吨标准煤。而我国煤炭剩余可开采量约900亿吨,可供开采缺乏百年(有的说是60年);石油剩余可开采量为23亿吨,仅可开采14年;天然气剩余可开采量为6310亿立方米,可供开采不超过32年。
6、传统能源的短缺和有限性,凸显了新能源开发的必要性和紧迫性。中国的可持续开展,仰赖新能源的开发。长期以来,我国实行粗放型经济增长方式,能源资源利用效率低下。按美元计算,中国现在每万美元GDP所消耗的能源数量是美国的3倍、德国的5倍、日本的近6倍。据中国经济网披露,中国一吨煤产生的效率仅相当美国的28.6%,欧盟的16.8%,日本的10.3%。我国33种主要产品的单位能耗比国际平均水平高出46%。2003年,中国消耗了占世界总消费量30%的煤炭,却只创造了仅占全球总量4%的国内生产总值。我国能源利用效率比兴旺国家落后20年,相差10-20个百分点。有关研究数据显示,我国能源资源的开发利用面临着严峻
7、的形势。在过去的30年里,我国的能源消费总量已经翻了一番,超过了13亿吨标准煤,成为仅次于美国的世界第二大能源消耗国。与此同时,2021年,我国进口石油2.18亿吨,预计到2021年前后将超过日本,成为亚太地区第一大石油进口国。据国务院开展研究中心预测,到2021年和2021年,我国汽车消耗石油将分别到达1.38亿吨和2.56亿吨,分别约占全国石油总消耗量的43%和67%。随着经济的开展和人民生活水平的提高,我国能源需求还将持续增长。开拓能源新产业,占领后石油时代的经济制高点。不出五十年,石油耗竭后的世界将是新能源的一统天下,谁要是占领了这一领域的制高点,谁就将赢得这个世界。因此我国开展新能源
8、产业迫在眉睫,而新能源汽车正是目前这一阶段要加大努力的方向。比方,纯电动汽车和燃料电池汽车在汽车使用过程中能够实现零排放,并完全摆脱了对石油资源的依赖,将成为我国开展新能源汽车开展的最终目标。在这样的背景下,中国开展新能源汽车就具有了重大的现实意义,不仅有利于降低对石油的依赖、保证我国的能源平安,也有利于我国的环境保护和可持续开展,并为我国汽车产业实现跨越式开展提供了重要的战略机遇,可以说,中国对于新能源汽车的需要是越来越迫切了,新能源汽车产业必将在我国市场上掀起一股热潮。新能源汽车开展的意义(1)开展新能源汽车是国民经济可持续开展的需要我国用于汽车能源的石油资源是有限的,在几十年后必然会出现
9、枯竭,要大量依赖从国外进口石油。届时世界石油资源也会出现匮乏,各国对石油资源的竞争必将更加剧烈,石油在国家平安方面的重要性日益上升。所以节制使用石油资源,开展新能源汽车将会促进我国能源结构的调整,有利于国民经济的可持续开展。2开展新能源汽车是控制城市污染的需要燃油汽车的尾气排放已给环境带来了破坏,世界各国都己认识到这一点,纷纷制定了相关严格的汽车排放标准,以求减少对环境的污染。因此寻求无污染或低污染的 “绿色汽车成为各国的根本国策,也是人类可持续开展的需要。3开展新能源汽车能够缩短我国汽车工业与世界先进汽车工业的差距。1 新能源汽车的主要种类及技术状况新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力
10、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。汽车对新能源的根本要求:1 能源要储量丰富我国汽车保有量预计2021年将到达3430万辆,汽车对能源的消耗巨大,作为汽车动力的能源必须储量丰富,才能保证汽车的可持续开展。2能源的能量密度要高能源的能量密度越高,汽车的燃料箱体积就越小,就会减轻汽车的自重。在同样的条件下,汽车的续驶里程就越长,并且动力性能越好。因此对汽车的能源要求
11、密度越高越好。3能源的污染要小目前,大规模使用石油产品的汽车,已造成了环境的严重污染,各国政府都在考虑制定更加严格的汽车尾气排放标准。因此新能源汽车必须要明显减少尾气排放的污染,甚至要到达零排放,才能被人们广泛接受。4经济性要好世界汽车工业竞争剧烈,新能源汽车要广泛进入市场,必须在价格上占有一定的优势,这就要求车用能源售价低廉,并且使用费用低。5使用性能要好新能源汽车的能源必须使用储存方便,能够长距离运输,并且运输本钱低廉,要有较高的运输平安性,不易燃烧、爆炸。1.1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
12、可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。混合动力汽车的优点: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缺乏时,由电池来补充;负荷少时,充裕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,
13、延长其使用寿命,降低本钱。混合动力汽车的缺点:长距离高速行驶根本不能省油。1.2纯电动汽车电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车,大局部车辆直接采用电机驱动,有一局部车辆把电动机装在发动机舱内,也有一局部直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。纯电动汽车的优点:技术相对简单成熟,只要有电力供给的地方都能够充电。纯电动汽车的缺点: 目前蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购置价格较贵,至于使用本钱,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的13,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。1.3 燃料电池汽车燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料
14、,通过化学反响产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能的。燃料电池的化学反响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23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。 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。1.4 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
15、放出的是纯洁水,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。氢动力汽车的优点:排放物是纯水,行驶时不产生任何污染物。 氢动力汽车缺点:氢燃料电池本钱过高,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,否那么无法从根本上降低二氧化碳排放。1.5 燃气汽车燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。燃气汽车由于其排放性能好,可调正汽车燃料结构,运行本钱
16、低、技术成熟、平安可靠,所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。1.6 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。在汽车上使用乙醇,可以提高燃料的辛烷值,增加氧含量,使汽车缸内燃烧更完全,可以降低尾气的害物的排放。乙醇汽车的燃料应用方式:一、掺烧,指乙醇和汽油掺合应用。在混合燃料中,乙醇和容积比例以“E表示,如乙醇占10%,15%,那么用E10,E15来表示,目前,掺烧占乙醇汽车占主要地位。二、纯烧,即单烧乙醇,可用E100%表示,目前应用并不多,属于试行阶段;三、变性燃料乙醇,指乙醇脱水后,再添加变性剂而生成的乙醇,这也是属于试验应用阶步;四、灵活燃料,
17、指燃料既可用汽油,又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料,还可以用氢气,并随时可以切换。如福特,丰田汽车均在试验灵活燃料汽车FFV。2 新能源汽车的其他方案2.1 提高旧能源汽车的效率目前的汽柴油内燃机热效率小于30%,如果算上机械效率以及其他的能量传递损失,那么总效率仅占燃料放出热能的15%左右。毫无疑问,如果能够提高热机的效率,那么可在一定程度上缓解目前的石油危机。2.2 空气动力汽车利用空气作为能量载体,使用空气压缩机将空气压缩到30MP以上,然后储存在储气罐中。需要开动汽车时将压缩空气释放出来驱动启动马达行驶。优点是无排放、维护少,缺点是需要电源、空气压力能量输出随着行驶里程加长而衰
18、减、高压气体的平安性。2.3 飞轮储能汽车 利用飞轮的惯性储能,储存非满负载时发动机的余能以及车辆长大下坡、减速行驶时的能量,反响到一个发电机上发电,再而驱动或加速飞轮旋转。飞轮使用磁悬浮方式,在70000r/min的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助,优点是可提高能源使用效率、重量轻储能高、能量进出反响快、维护少寿命长,缺点是本钱高、机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。 2.4 超级电容汽车 超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间
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