中國電工技術協會電動車輛專業委員會技術服務中心郭自強

未來20年是我國交通能源動力系統轉型的戰略機遇期。通過分析動力系統發展的技術路線，提出了基于節能與新能源汽車的“過渡”與“轉型”的雙重發展戰略，探討了應采取的科技對策。

一、我國面臨的挑戰和機遇

1、交通能源與環境問題是21世紀全球面臨的重大挑戰，對我國尤為嚴峻。

目前世界汽車保有量預計到2020年全球汽車保有量將達到12億輛，主要增幅來自發展中國家。國際能源機構(IEA）的統計數據表明，2001全球57%的石油消費在交通領域(其中美國達到67%）。預計到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。美國能源部預測，2020年以后，全球石油需求與常規石油供給之間將出現凈缺口，2050年的供需缺口幾乎相當于2000年世界石油總產量的兩倍。與此同時，交通能源消耗也是造成局部環境污染和全球溫室氣體排放的主要來源之一。為此，全球已達成共識：交通能源轉型勢在必行。

近年來，我國汽車業迅猛發展。2005年，我國汽車產銷量均超過570萬，分別居世界第三位和第二位，自主品牌轎車和汽車出口均出現大幅增長。預計2020年前我國將成為世界上較大的汽車制造國和主要的汽車出口國之一。我國目前的汽車人均保有量還很低，2003年每千人汽車保有量僅為美國的2.5%(19輛），大約相當于美國90年前的水平，是世界上汽車市場潛力較大的國家，預計2020年汽車保有量將達到1.3—1.5億輛。但是，當我國剛剛到達汽車社會門檻，車用石油消費在石油總消費中的比例(1/3以下）還大大低于世界平均水平時(1/2以上），我們已經感受到了石油供應的日益緊張。同時，車用石油消耗所產生的空氣污染和CO2排放也正在變成愈來愈嚴重的問題，我國已經成為世界上CO2排放大國，由此產生的國際政治和經濟爭端將會愈演愈烈。這充分表明，我國所面臨的石油安全與交通能源問題將來勢更猛，影響更大，挑戰更加嚴峻。按傳統交通能源動力系統發展下去，不可持續，實現我國交通能源動力系統轉型是大勢所趨。

2、未來20年是我國交通能源動力系統轉型的戰略機遇期

歷史上，交通能源動力系統變革一直處于技術革命和經濟轉型的核心位置。十九世紀，煤和蒸汽機火車引發了歐洲的工業革命，開創了人類的工業經濟和工業文明；二十世紀，石油和內燃機汽車促成了美國的經濟騰飛，把人類帶入了基于石油的經濟體系與物質繁榮，也帶來了能源環境的巨大挑戰。進入二十一世紀，以替代燃料和混合動力為代表的各種新型汽車能源動力技術迅猛發展，相互競爭，引發了一場新的技術變革，預示著人類將要進入后石油時代過渡期和能源動力技術創新突破的機遇期。

這場能源動力系統變革的主要趨勢是汽車能源多元化、汽車動力電氣化和汽車排放潔凈化：基于可再生能源的生物燃料對于各種車輛具有良好的適用性，成為各國共同推廣的新型燃料。混合動力作為新型汽車能源動力技術共性平臺繼承了先進內燃機技術，結合高效潔凈的電力驅動方式，既充分利用現有燃料基礎設施，又能包容各種新型燃料，現已成為新型動力汽車產業化的里程碑；燃料電池作為一種新興能量轉換裝置，盡管目前還存在很多需要克服的技術障礙，但其作為新一代汽車能源動力系統的遠期解決方案仍然被全球所看好。

汽車能源動力技術的變革是一個比較漫長的過程。混合動力有望在近中期逐步普及；燃料電池汽車的規模商業化大約在2020年以后。面向中長期的汽車技術發展，我國汽車所處的這一技術變革時期為我國交通能源動力系統變革提供了歷史機遇。

機遇之一：中國的資源和能源狀況適合發展新能源交通動力系統。中國缺油、少氣、多煤，這一結構特點給交通能源可持續發展帶來了嚴峻的挑戰。基于各種資源特點的多種替代燃料可以充分發揮我國地域遼闊和資源多樣性的優勢，因地制宜發展基于煤炭的燃料工業、基于生物質的農業能源和基于天然氣的各種氣體燃料技術，從而實現交通能源來源的多樣化。同時，從我國城鄉布局看，城市模式以大城市群為主要特點，汽車燃料基礎設施比較集中，有利于燃料清潔化管理和監督。我國廣大農村，隨地區不同，其一次能源資源特點也不同，這比較適合發展一次能源來源多元化、燃料制取和消費當地化的燃料供應體系。

機遇之二：我國具有實現交通能源動力系統變革的后發優勢。從我國汽車發展階段看，具有后發優勢。盡管發達國家政府均大力推動各種代用燃料汽車的應用和向氫能燃料電池汽車動力系統的轉型，但是其傳統汽車產業龐大，石油基礎設施完善，消費習慣難以轉變，實施轉型社會成本高昂，轉型難度很大。而我國汽車工業剛剛發展起來，汽車普及率低，因而在汽車動力系統發展戰略選擇上，有更大的自由度。相對常規汽車而言，我國在新能源汽車研發和產業化方面具有比較優勢。如果政策得當，可以在世界上率先實現轉型。

機遇之三：實施汽車動力系統變革，是多年來我國發展清潔汽車和電動汽車成功實踐的戰略總結和發展的必然要求。基于對我國能源安全、環境保護和實現我國汽車工業跨越發展的戰略考慮，“九五”期間，科技部會同有關部委組織實施了“清潔汽車行動”，取得了重大階段性成果。目前，全國已有燃氣汽車22萬輛，加氣站700余座，年替代石油150萬噸。而且天然氣汽車呈現快速增長勢頭，預計今后幾年將進入大規模推廣應用階段。“十五”期間，科技部組織實施了“電動汽車重大科技專項”，國家投入8.8億元，是較大的科技專項之一。全國200余家單位、2000多名骨干科技人員直接參與實施，初步形成了官、產、學、研合作機制。目前，小型純電動車輛已經開始小規模產業化，混合動力汽車已有多個車型通過國家認證成為產品，燃料電池汽車已進入示范考核運行階段。自主開發的燃料電池、動力蓄電池、驅動電機和電子控制系統具備批量化生產能力。這為我國汽車動力轉型戰略的實施，奠定了堅實的技術、人才和實踐基礎。

二、我國交通能源動力系統發展的戰略選擇

基于我國汽車能源動力系統面臨的挑戰與機遇，我國汽車能源動力系統發展目標應當是立足轉型、盡快轉型。但是，新型汽車能源動力系統與現有汽車能源動力系統存在著千絲萬縷的聯系。同時，我國當前汽車產業發展和節能環保問題還要靠現有汽車能源動力技術解決。為此，應當選擇一種“過渡”和“轉型”并行互動、協調發展的戰略。一方面，發展節能汽車解決近期的能源安全問題，另一方面，開展新能源汽車研究，瞄準未來汽車競爭制高點。

1、節能汽車

優化現有以石油和內燃機為基礎的車用能源動力系統，發展節能汽車，重點發展直噴式內燃機及其混合動力系統。利用現有液體燃料基礎設施，實施汽柴油清潔化戰略，逐步與國際燃油規范接軌；大力發展各種合成燃料，尤其是符合中國國情的煤基合成燃料，并與汽柴油混合，形成新型清潔燃料。

2000年以來，我國汽車(包括農用汽車）汽柴油年消費約占全國汽柴油消費總量的一半，石油消費的1/3左右。這一數據說明三個問題：1）車用汽柴油消費總量與石油消費總量同步快速增長。考慮到汽車市場的持續升溫，石油安全風險很大。2）與國際平均水平相比，我國汽柴油消費占石油總消費的比例較低。通過石油消費結構調整優化，可實施汽車燃料的間接替代。主要是通過置換方式將替代難度較小的工業燃料等用非石油產品先行替代，將其原先使用的石油燃料用于汽車。則在相同石油消費總量下，車用燃料消費總量大約具有20%以上的上升空間。3）我國目前車用燃油消費總量與汽車保有量之比偏高，也即汽車油耗量偏大，節能的潛力巨大。2002年，我國計入農用車和摩托車后的等效平均單車年耗油量約為1.5噸，接近美國2000年的平均單車年耗油量，而大大高于2000年的法國(1.2噸）和日本(1噸）。平均單車年耗油量取決于車輛技術、車型結構和行駛里程以及運行工況等因素，中長期均有較大的改善潛力。根據國家中長期科技規劃能源領域戰略研究結果，建議2020年我國汽車節能目標為：在汽車保有量調節在1.5億輛以內的前提下，平均單車年油耗量控制在1噸左右。與目前相比，節約1/3左右，節油潛力7000萬噸左右。汽車燃油消耗總量控制在1.5—2億噸。為了達到這一目標，關鍵的節能汽車能源動力技術如下：

(1）高效柴油發動機技術

轎車柴油機節能效果與汽油混合動力不相上下。據國務院發展研究中心分析預測，如果2020年我國柴油轎車發展到乘用車的20%，則當年可節約燃料1880萬噸。為此應當在我國發展先進的柴油轎車，但是必須解決好排放控制關鍵技術問題。主要包括：柴油機電控技術，排氣后處理技術和清潔柴油與代用柴油技術；柴油機電控高壓燃油噴射系統和智能化發動機電子管理系統，是綠色高效柴油機核心關鍵技術，應當大力發展；柴油機排放控制可采取如下應對策略：EGR(廢氣再循環）技術成熟，效果顯著，應盡快推廣使用；DPF(微粒捕捉器）技術2010年前將會在歐洲柴油車普及，我國需加快應用速度；NOx(氮氧化物）催化轉換器技術路線需要慎重選擇，深入研究；發展合成柴油和生物柴油對解決柴油的數量和質量都具有重大意義，要大力發展代用柴油技術，力爭在2020年，將生產能力提高到1000萬噸以上。根據2002年統計，我國農用車所消耗的柴油總量與常規柴油車的柴油消耗總量不相上下。開發節能、經濟的新型農用車并逐步采用農業能源作為燃料對于汽車節能和發展農村經濟具有重大戰略意義。