氢能、电能

近年来，世界范围内油价持续飙升，每桶原油价格突破100美元。而我国对石油进口的依赖性也日渐增长，每年要从中东等地区进口大量石油。

对此，清华大学汽车研究所所长、电动车专家陈全世教授对混合动力、以氢燃料为代表的电动车、乙醇、二甲醚等燃料汽车的发展前景、面临的问题进行了深刻分析。

中国电动车研究从80年代开始

上世纪80年代中期，我国开始进行电动汽车研究。当时是第一次石油危机、中东战争开始、国际上研究电动汽车的第一个热潮，我国也成立了这个项目。70年代中期的时候，研究因为资金的供应不足而基本停止，相关研究成果被保留。

80年代末期，我国正式开始电动汽车关键技术的研究。作为“八五”时期的国家重大攻关项目，政府为该项目拨款1500万。研究的方向主要是中巴车、电池、电机、控制器、充电系统。“九五”时期科委也把这个项目列为重大的科技产业项目。当时在汕头建立了国家电动车示范基地，重点研究对象是电动自行车、电动轻型车和电动汽车。

“十五”时期国家把电动车列为国家“863”重点专项，现任科技部部长万刚任组长，承担的主要是燃料电池项目。燃料电池很复杂，技术含量比较高，难度也比较大，清华和同济以大学为主承担该项目。

混合动力主要是由四个汽车厂承担：我国主要的汽车企业一汽和二汽，两个自主品牌，长安和奇瑞。它们承担混合动力的技术。其中一汽、二汽主要是轿车和大客车，奇瑞和长安主要是小轿车。当时一汽和国外有合作，在红旗的基础上研究混合动力。二汽在日产蓝鸟的基础上，但只能生产一些样车，市场化困难，没有自己的品牌。“十一五”的时候，二汽混合动力轿车基本上停止。

混合动力汽车如何定义

目前，对混合动力汽车并没有严格的定义。国际电动学定义：一般所说的混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更低。混合动力汽车的种类目前主要有三种。

一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的“并联方式”。这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。

另外一种是，在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”。启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电动马达共同高效地分担动力，这种方式需要动力分担装置和发电机等，因此结构复杂。

还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”，发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。

现在最好的混合动力车是丰田，但是本田基本上把它给否定了。因为丰田有专利技术，不能和它完全一样。但是从结构上来说，从分级上也是一个深混合或者是全混合。我国现在推出的产品还是轻混合。

现在我国对轻混合电机利用的情况：电机的功率占总功率的比例是30%以下，而且电机工作的情况不是那么频繁，可能有间隙，有时不用它，起步的时候和停车的时候用，叫微混合，这个叫浅混合或者轻度混合。丰田的是全混合或者是深混合，现在我国汽车汽业做的是微混合，电机的功率占总功率比例比较小，15%左右，最高20%多。丰田可以达到50︰50。

全混合、微混合、轻度混合将重新定义

全混合、微混合或者是轻度混合，都有说法，现在没有定义，近年会做一个定义。这个名字在专家委员会改选之后，会把名字重新定一下，因为有些名字以前做过定义，现在大家说法不一致，国内定义得正规一点，大家才能都有一个正规的说法。

混合动力汽车的高成本主要来自于它的两套系统——内燃机、电。为什么丰田能够把成本往下降呢？因为它的技术开发花了很多的钱，技术开发的钱平均摊在里面。另外，油价现在还有上升的空间，如果国际油价到200美元/桶，国内油价15块钱/升，国际油价2欧元/升往上的时候，混合动力的优势才能体现出来。而且，目前毕竟混合动力还处在一个初级阶段。

德、美在混合动力车研究方面曾出战略问题

在90年代，美国曾认为混合动力不可能走向市场，希望它成功，更希望它失败。而欧洲当时并没有研究这个技术。

目前国际上的混合动力是日本一枝独秀，日本是丰田一枝独秀，它的技术的确在国际上和其他产家有很大的距离，这就是决策的原因。德国和美国的汽车技术都不比丰田差。但是为什么现在混合动力比日本差呢？这要归结于他们的战略，在上世纪90年代，美国认为混合动力不可能走到市场上。因为美国人认为：希望它成功，更希望它失败。希望它不成功，因为现在有很好的技术，不需要研究这个，所以成功不了。

真研究还是假研究？研究人员是在真研究，但是决策人员认为投点钱就可以了。所以，虽然美国推出了计划来研究混合动力，国家也象征性地投资，却并没有做成产业化。欧洲更是这样，欧洲混合动力是两套系统，效率低，市场程度低，因此欧洲就没有研究该技术。这样的带来的后果，就是一没有技术，二没有零部件。现在，美国和欧洲并不认为他们现在才在研究混合动力技术。但是一个技术真正从研究到产业化，路程是很长的。

丰田在90年代初期就研究出混合动力技术了，1993年，它的混合动力技术基本成熟，并且生产出样车，1997年的时候在社会上公开销售。通用和福特也都准备推出一款混合动力车，把原来6升的发动机，300个千瓦的发动机改成混合动力。

中国与国外混合动力车技术差距有多大？

首先，传统汽车技术和国外差距大。混合动力有50%的技术还是原来传统汽车的技术，比如汽车内燃机的效率。

另外，这种发动机只有本田、丰田、通用、日产能生产，我国的技术达不到，目前发动机是使用匹配的，电控系统想改循环，但还存在难度。而本田的发动机和丰田的发动机、控制系统使用是自己研发制造的产品。目前国内电控系统基本上被来自于日本、欧洲、美国的三大家控制。虽然多年来有所突破，但是路途遥远、困难重重。

欧洲倾向用柴油车做混合动力

中国在混合动力、电动车技术方面相比美国、欧洲来说，在传统车上有距离，因为欧美的内燃机技术比较好。但是在混合动力、电动车这方面，我国跟欧美水平相当。

现在欧洲推出一个标准，到2020年，平均二氧化碳排放率要达到120克/公里。也就是说，柴油机的使用量大概在4升左右/公里，汽油机不到5升/公里。如果不使用混合动力就达不到这个标准，所以欧洲基本上已经通过，而美国的EPA觉得用柴油车做混合动力，二氧化碳的排放量太高，从而否定了加州的议案。

氢能、电能将成终极方式，美国尝试电解氢可行性高

美国的用电量巨大，而最简单的办法莫过于电解氢，他们甚至设想把氢压缩存起来。这样以后的发电量不再增加，采取取平均值的方法，在晚上低峰的时候制成氢，高峰的时候再把氢通过燃料电池转换成电。他们提议的这个策略是可能和可行的。这样既提高了电网的安全性和电网的效率，也解决了电的来源问题。

使用氢做动力，采用的也是一种燃料电池。从天然气裂解氢是最简单的方式，在我国，大量的化工厂一直都是采取的这种方法。化工厂都是制成氢以后再加进化肥，这个技术比较成熟。但真正到要用的时候，是另外两种方案。一种方案是碳加水变成一氧化碳、氢气，另一种是从煤里制氢，煤开采出来制成氢。

现在所有的炼钢厂排除的废气里面都含有大量的氢气，如果把活性炭加进去取代里面的杂质，因为里面含有水，氢气就能被分离出来。而且，这种方式分离出来的都含有90%以上的氢，首钢、焦化厂、上海钢厂都可以采取这种方式提取。另外的一个问题就是电路系统。晚上电低谷怎么办？众所周知，电是存不住的，而没有电很麻烦，如果要维持一个小时左右的基本用电，就得用蓄电池。

这样看来，最简单的办法就是电解氢，把氢压缩后存起来。在晚上低峰的时候制成氢，高峰的时候再把氢通过燃料电池再制成电，这个过程比储能发电效率高且简单，提高了电网的安全性、电网的效率，也解决了电的问题。氢作为汽车动力前景是很不错的，现在国际氢能联盟提出来两个方案，一是拿原子能高温堆去制氢，就是在原子能高温反应的时候，直接把水喷上去，氢就出来了。这属于水直接裂解，而不是电解。电解是在常温下产生的，裂解则是在高温反应堆里发生。

国际上美国搞原子弹那帮人已经提出并成功做出一个小实验堆。这样利用的核能没有成本且容易，这的确是一个大胆的想法。另外，现在的海底可燃冰是天然气和氢气的混合物，在一定压力和温度下可变成固体，也可以分解出氢气。我国南海资源优厚，最方便可行的就是就地建成一个发电厂，利用管道运输，这是氢的一个很重要的来源。

在日本，人们把能源循环叫氢能的利用分三部分，一是分散式的能源发电系统，二是发电，三才是汽车，因为汽车看重燃料电池和氢能的分散利用。美国一家一户离的很远，光电网来送很麻烦，再者，局部地区也可以这么做。这两种能源都是二次能源，不是一次的，自然界的电——雷虽然被科学家放风筝证明和我们现在的电并无二致，但是不能直接使用。而氢在自然界存在的也很少，都是利用别物转化出来的二次能源。其他能源基本上没有，但是生物能、垃圾发电、地热这些最方便发生电，包括核能、风能、太阳能。比如太阳能，在汽车上做一个太阳能板，功率小，但是太阳能发电是在很大面积上发的电，可以给电动车充电，剩下的可以制氢。

因此，最终的汽车能源解决方案就有两个，一个是电，一个是氢。电从哪儿来？很多，从煤、核能、风能、太阳能，垃圾、地热、燃冰，都可变成电，电再变成氢，或者是直接变成氢，核能制氢，或者是煤炭直接制氢。所以，车上不使用氢能就是电能，大概是这两种，其他的都是杯水车薪。

甲醇有剧毒、二甲醚价格高均不适合推广

二甲醚曾经在个别地方推广，后来基本上都停止了，一是因为二甲醚很贵，二是因为甲醚带来发动机的改动量很大。而且世界范围内也存在争议，世界粮农组织坚决反对，因为粮食不够吃，所以我国已经叫停。不提倡甲醇用到汽车上，不是能源不行，主要是因为甲醇有毒，以人为本。

乙醇汽车项目我国已叫停

我国过去粮库里肯定有周转粮，肯定会有一部分过期，不适合人吃和喂牲口，就拿它做酒精。现在我国每年都受灾厉害，粮食问题不容乐观。所以这种做法在我国也已经叫停。而甲醇最大的坏处是味和乙醇一样，但是剧毒。它挥发出来的味和乙醇的味基本上是一样。甲醇还可以制成二甲醚，甲醚可用作化工原料，直接用它作汽车燃料是不行的。

新的混合动力标准即将出台，对2005年标准进行补充

现在国内对于新能源车战略，一直在坚定不移的支持，不仅是科技部，从发改委、国家财政，包括发展银行都投入了支持资金，政府也给予了优惠条件，贷款给予贴息、一定的拨款、减少税负等等。我国国现在受世界攻击最大的就是能源的消耗和环境污染，所以我们要改变发展机制。

国家要把节能指标分给各个省，各省把指标往下分，省到市，市再企业，从而让企业节能减排，并把它作为它一个政绩的主要考核指标，这就是国家的政策，一个宏观的引导问题。单考虑产值增加、看销售额，比投资，比规模，现在要看两样：一是看人力和效力，二就是看对能源和环境贡献，只有这样我们才能进入一个可持续发展清洁的发展工业。

混合动力标准按丰田制定、扼杀中国汽车是胡说

现在混合动力车国家标准的制定主要是研究学者，企业也有参加，例如一汽、二汽。长安、一汽、二汽、上汽也都参加了。因为他们对混合动力都比较重视，当然这个标准也会参考国外的一些相关情况。

目前也有部分言论，认为标准委员会完全按丰田的制定，扼杀我国的汽车工业。这是不正确的，因为标准的制定比较客观，虽然我国好多企业不重视，没有参会该标准的商议。德国的奔驰、宝马、丰田、本田均有列席。因为标准制定很重要，要根据我们国家的国情制定相关标准，如果企业不重视，等到标准出来可能才发现有些标准跟企业情况对不上号。的确，每一个标准都有一定的道理，而且标准要融会贯通以后再做成熟的调整。因为要真正变成国际标准很复杂。我们现在标准制定相对比较公正，也比较全面。

混合动力为内燃机的发展提供了很好的舞台

人们现在都在关注混合动力，关注新能源车，比如汽油机、柴油机，提升它的效率还具有相当的空间。重要的是污染的问题也要提上日程。内燃机的潜力在哪？做混合动力，它给内燃机提供了一个很大的潜力。因此，混合电力节油不完全是电的节油，内燃机也在节油。

普锐斯的发电机就不是一个普通的发动机，拥有特殊的循环系统。一般的汽车考虑怠速，考虑猛加速的时候功率最大，所以中间一段有很好的情况。对混合动力而言，第一，不用考虑怠速、低速，低速用电就足够了。这样发动机的循环、发动机的效率、发动机的排放都很好。但是发动机排放最严重、效率最低是在低速。另外，高速的时候，发动机猛力加速的时候，效率、排放都要低。但是使用混合动力就可以避免这两种情况，猛加速的时候，电可以帮忙，利用50千瓦的发动机，可能混合动力50千瓦就足够，不过一般可能要到70千瓦，因为最后真正加速爬坡的时候需要满功率，就像飞机起飞。对混合动力来讲是不存在的，功率不足电机帮忙，电机弥补了发动机的一些劣势。让发动机在全程都节油、高效几乎是不可能的。让发动机的优化，互相照顾一下，把常用的地方保证好，其他地方就放弃了。但利用混合动力，基本保持30-50千瓦，不要低也不要高，这时发动机就能很好。因此，混合动力给发动机、内燃机提供了很好的舞台。

现在一般汽油机的效率最高也只能达到30%，柴油机近40%。好的情况，汽油机的效率可以达到40%，柴油机近50%。而混合动力发动机的效率保持40%左右。它的循环机制比较优化。

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