1、    新能源汽車發展主要障礙及其解決方案         摘要近年來，新能源汽車包括電動汽車和燃料電池汽車在世界上獲得了快速的發展。但是由于新能源汽車的基礎建設差、性能低和成本高等原因，不能盡快大量地投放市場。文章引用全球新能源汽車的最新發展狀況和動向，分析若干解決困擾的方法和設想，為新能源汽車更快更好地發展提供參考。 主題詞新能源汽車，障礙，分析 0 引言 新能源汽車可有效減少市區有害氣體的排放和煙霧濃度，同時也減少CO：的排放。許多國家和廠

2、商都積極開發純電動汽車(PEV)、混合動力電動汽車(HEV)(包括插電式混合動力電動汽車PHEV)和燃料電池汽車(FCV)。但是諸多障礙和困難限制了新能源汽車的發展和普及，從全球范圍來看，一場打破約束、沖出困境的行動已經開展。 1 充電基礎設施 推廣PEV和PHEV的主要困難就是缺少全面的電池充電基礎設施。然而，目前全球許多廠商和政府已經啟動了電動汽車基礎設施項目，來評估建立充電基礎設施的方法，并正著手進行實際應用。 1.1 美國 總部設在加州的Project Better Place(PBP)認為基本上所有國家的電力供應都足以向PEV和PHEV充電進行

3、轉變，僅需要增加6%的投資。假如智能充電系統能避開用電高峰期，則國內的2億輛車的84%可以電力驅動，且不需要額外的發電廠。 日產與田納西州以及田納西河域管理局建立合作關系以推進PEV基礎設施的開發。福特與電力研究所簽署了一份為期3年的協議來開發和評估PHEV與美國電網結合的技術方法。EPRI包括30多個美國和加拿大的電力公司。福特之前與南加州愛迪生公司曾有過合作，在此合作下福特同意生產20輛Escape PHEV用于在洛杉磯地區評估。 通用汽車公司也與EPRI合作開發充電基礎設施的要求和標準，并重新評價網絡容量以保證基礎設施的正常使用。該合作日益提升公眾的注意力并使得加深對

4、PHEV和PEV的了解。 密歇根州公共服務委員會正進行一項試驗方案來評定大量采用PHEV和PEV時，從州電網獲取電量值。項目將在可獲得實際車輛時使用實車來分析其對家用和地區電力系統的影響，并檢查在不驅動時PHEV如何將能量返回電網。委員會邀請了國家基礎設施公司、電力傳輸公司、汽車制造商、消費者支持團隊等參加了此方案。 波特蘭通用電氣(PGE)正開發為插電式混合動力汽車服務的充電站網絡。PGE正與當地企業和政府合作在本地區建立12個充電站以幫助開發及測試支持插電式混合動力汽車應用所必須的基礎設施。在PGE總部之外的首個充電站建成后，用來代替1996年為純電動汽車建立的早期充電

5、站。在美國，波特蘭地區為人均擁有混合動力汽車最多的地區。 在加州，圣何塞正建設充電基礎設施，舊金山也表達了建設這些項目的興趣：在一系列場所如住宅車庫、商業車庫以及停車場、交通樞紐、工作場所以及路邊停車點建立充電基礎設施、快充系統、電池交換系統、智能充電系統的使用以及可再生能源燃料補給系統的合作。 1.2 歐洲 PBP在歐洲正與丹麥能源公司合作引入PEV，并在丹麥建立2萬個專用服務點。PBP與葡萄牙政府也進行合作建立類似的網絡。在法國，豐田汽車公司正與法國電力公司合作，在歐洲的主要城市共同開發充電點，這些城市有大量的用戶將車停在街道上。 在德國，戴姆勒公司

6、和德國第二大電力供應商RWE公司將在柏林建立一個電池充電站網。合作方將建造500個充電站來為城市內逐漸增加的電動汽車提供服務。目前，在柏林大約有100輛Smart和奔馳電動汽車。 1.3 我國和其它地區 在中國，國家最大電力公司中國國家電網公司計劃在北京、深圳和天津建立電動汽車充電站。試點充電站將會為試驗電動公交車及電動轎車提供服務。比亞迪已經設計完成電動汽車試驗型智能充電站，并進行下一步大規模建設。 PBP大力推動著電動汽車的使用，并正在開發電池的再充電基礎設施，包括充電點、電池更換站和再生能源充電站。PBP計劃在以色列建立50萬個電池充電站和更換站，包括公眾停

7、車場、車庫以及沿街的充電點。以色列政府通過征收PEV購買者的費用來支持該項目。雷諾·日產公司將在3年內投資510億美元來開發PEV，其電池由機器人快速更換。 在日本，日產公司及神奈川縣政府正進行PEV基礎設施開發的可行性研究，該研究包括當地的充電網絡以及適當的激勵條款。神奈川縣希望在2014年前將PEV的使用量提升到3000輛，并為其他地區政府探索一條模型道路。2010年，日產公司將致力于日本和美國PEV的生產，而到2012年后，會將大量市場轉向全球的PEV用戶。據了解，東京電力公司也在為全面的充電網絡制定計劃。 2 氫燃料補給基礎設施 開發氫燃料補給設

8、施是一個巨大工程。目前，為汽車研究提供支持的汽車用氫燃料補給站已基本建立。在補給站內儲存氫燃料仍然是一個難題。 截止2008年8月，在美國和加拿大約有112個氫燃料補給站，其中約有24個位于加州。美國能源部(DOE)預計建造氫燃料補給設施的費用在10006000億美元之間，但通用汽車公司與殼牌加氫公司在2007年12月發布的一份報告中估計：建造1.2萬個氫燃料補給站需要100150億美元，或大約是建造阿拉斯加輸油管所耗費用的12。這些補給站能為100萬輛FCV補給燃料，并為70%的美國人口在2英里之內放置一個氫燃料補給站。 在日本，至少有12個氫燃料補給站，其中有5個在東京

9、城區。巖谷產業株式會社和關西電力公司已經開發出一種移動液氫補給站，此補給站安裝在一個半拖車上以補給小型氫燃料汽車。 同時，本田公司已開發出家庭“加油”系統，它用來將天然氣轉化為氫氣，同時也提供家庭供熱和供電。 與美國相似，德國政府正鼓勵開發“氫氣公路”，目前在德國至少有14家氫氣加注站，其中6家為私人加注站。在法國只有兩家私人加注站，在歐洲其他國家數量更少。 2008年4月中旬，英國第一家氫燃料站在伯明翰大學開業，該站構成由總部設在考文垂的Microcab有限公司設計和建造的5輛試驗性的燃料電池車的一部分?？偛吭O在美國賓夕法尼亞州的空氣化工產品公司(氫氣的生產商和

10、供應商)已專門設計了100個氫燃料站。燃料站是集氫氣壓縮、儲存和分配為一體的系統，最佳狀況時可每天給大約6輛車加注燃料。燃料站所需要的現場公用設施極少，這對氫燃料站的啟動非常有利。2008年9月下旬，第二家空氣化工產品公司的氫燃料加注站在英國的拉夫堡大學正式開業。也有在倫敦建造3家氫燃料加注站的計劃；倫敦交通委員會正計劃在2009年給他們車隊增加70輛氫動力車輛。英國政府的目標是到2010年在適當位置有12家可使用的氫燃料加注站。 3 氫燃料的生產 氫的生產是一項重要的全球性業務。根據2007年12月殼牌氫能公司一通用汽車公司的報告，目前每年的氫產量約為4000萬t，足以給

11、1.3億輛燃料電池車提供燃料。其中14的氫用在石油精煉過程中。日本宣稱已有能力為300萬輛燃料電池車生產足夠的氫。法國液化空氣公司報告稱：在法國，氫燃料的需求量以每年10%15%的速度增長，預計在2008年生產59萬t氫。 然而，目前絕大多數氫的生產是采用蒸氣甲烷重整法，這意味著該方法產生C02。其他生產方法包括煤(產生CO2)或生物質氣化、高溫水裂解和一些新興技術，如利用陽光從水中分出氫的光解方法。用化石燃料發電，再用電使水分解的方法也產生CO2，水解的效率只有大約70%，氫氣壓縮的效率大約為90%，在電動機輸出階段，燃料電池將燃料能量轉化為直流電的效率最大為65%，因此，電能輸出

12、到電動機輸出的效率大約為41%。相比之下，直接向純電動汽車的鋰離子電池充電時，ACDC蓄電池的充電效率大約為89%，電池效率為94%，DCAC轉化效率為95%，因此，最終效率為79%。由于效率和成本原因，美國國家研究理事會的一個專家小組稱PHEV是更有前途的替代車。 全球最大氫生產商空氣化工產品公司已完成85個氫加注站的項目，為6萬輛FCV加注燃料，如果加注設施建成，他們有信心為10萬輛燃料電池車提供足夠的氫燃料。盡管如此，公司認為在加注站現場電解氫仍是不現實的，因為需要巨大的儲存量及如何處理供應與需求的問題，特別是在交通高峰期。然而，隨著其它氫生產公司已擁有用于天然氣分銷網絡的載貨

13、汽車和運輸管道，空氣化工產品公司認為從中央設施生產氫燃料再進行運輸更可行。 殼牌公司也認為現場電解裝置的潛力有限。公司認為使用天然氣的蒸氣甲烷重整法是最好的方法，因為它能以比電解法低的成本生產大容量的氫氣。橡樹嶺國家實驗室評估包括運輸和末端費用在內的中央工廠生產成本在每千克2.503.25美元，該成本與每加侖汽油的成本相當，而在加注站的小廠生產成本接近每千克5美元。 賓夕法尼亞州立大學已研發出一種新的氫氣生產工藝，利用自然發生的細菌和弱電解方法分解纖維塑料、葡萄糖、醋酸酯或其他揮發性酸等有機廢料。唯一的排放物是水，反應器工作用水可以來自食品加工廠和其它廢水處理廠。該工藝過程

14、只需要水解法所需電能的10%左右。 豐田中央研發實驗室宣布發現利用乙醇生產氫更有效。該新方法是：使水和乙醇的混合物通過裝在一鋁盒子內并含有銠和金剛砂作為催化劑的石英管中。使用微波對盒子內部加熱，該熱易被金剛砂吸收。試驗表明1mL體積分數比為50：50的乙醇·水混合物可產生0.92L氫氣，能量轉化效率為80%左右，是傳統技術的2倍。 本田公司已研發出適合家庭使用的氫發電裝置。該裝置使用家庭用的天然氣生產氫氣，同時為普通家庭提供熱能和電能。日本宣稱該技術能減少排放和消費者的能源成本。相比美國普通家庭的電網供電和汽油轎車，使用家庭能源站幫助供熱和供電及給轎車加注燃料的家

15、庭估計可減少30%的CO2排放量，能源成本估計降低50%。 4 續駛里程 對許多消費者來說，在電動模式時，PEV和PHEV行駛距離有限仍是個問題。尤其是PEV，它沒有裝載續駛里程較大的內燃機(1CE)，再充電時也需要很長時間。盡管如此，戴姆勒克萊斯勒的研究指出大多數歐洲人每天行駛距離約50km，而PEV的續駛里程是其2倍為97km，對于這些消費者來說已足夠。類似的雪佛蘭Volt車每次再充電的續駛里程目標約為64km，對于美國大約78%的上班族來說已足夠。 目前所選用制造商的23輛PEV的續駛里程，平均值為185km，行駛里程范圍64402km。僅使用電動模式的10輛PHEV平均續駛里程為68km，行駛里程范圍2697km。 5 成本 目前HEV和PEV所使用的蓄電池組的價格依然昂貴，首批大規模銷售的PEV和PHEV所需的研發成本將由消費者承擔。通用汽車公司認為PHEV的電動續駛里程每增加16km其成本將增加約1500美元，但豐田的Prius續駛里程增加16km的成本為5000美元。在2006年，能保證PEV續駛里程為563km的鋰離子蓄電池的成本估計為1.5萬美元。主要的汽車制造商都認為，當產品規模達到大規模時，成本很容易降下來，但目前大多數PEV的