新能源汽车的发展历程?
从1834年第一辆电动汽车诞生,到2011年新能源汽车在国际各大车展中唱起主角,新能源汽车已经走过了将近180年的历程。经过近两个世纪的曲折发展,新能源汽车无论在种类、技术、市场占有率上都得到空前的突破,作为电动汽车的细分,混合动力汽车和纯电动汽车、燃料电池汽车主导着新能源汽车的发展进程,受到了比其他类型汽车更多的重视。新能源汽车百年历程可以大体分为电动汽车诞生、电动汽车重获重视、混合动力等其它车型的发展、以及纯电动车市场化发展四个阶段。
1.在2001年,2113新能源汽车研究项目被列入国家5261“十五”期间的4102“863”重大科技课题,并规划了以1653汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化,新能源汽车成功步入我国市场。
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2.在2009年,密集的扶持政策出台背景下,我国新能源汽车驶入快速发展轨道。虽然新能源汽车在中国汽车市场的比重依然微乎其微,但它在中国商用车市场上的增长潜力已开始释放。相比在乘用车市场的冷遇,“新能源汽车”在中国商用车市场已开始迅猛增长。
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3.在2010年,我国正加大对新能源汽车的扶持力度, 6月1日起,国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。7月,国家将十城千辆节能与新能源汽车示范推广试点城市由20个增至25个。选择5个城市进行对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。新能源汽车正进入全面政策扶持阶段。首批进入补贴名单的车就包括北汽新能源EV系列,包括北汽新能源EV150,EV160。
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4.在未来的五年内新能源汽车开始进入产业化阶段,在全社会推广新能源城市客车、混合动力轿车、小型电动车。目前还出现了很多新能源出租车,例如可以应用换电模式的北汽新能源EU220,就是一款非常适合出租用途的新能源汽车。
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5.我们预测从今天开始的未来五年内,新能源汽车将逐步革新,并逐渐代替常规汽车,并也可能衍生出除电热能混合使用的新能源汽车外,诞生压缩空气新能源汽车或者太阳能新能源汽车等新兴环保汽车,实现能源的充分利用以及环境友好发展原则。
中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年,新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。2008年,新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008年成为我国“新 能源汽车元年”。2008年1-12月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长,1-12月新能源乘用车销售899台,同比增长117%,而商用车的新能 源车共销售1536台,1-12月同比下滑17%。
第一阶段是以混合动力汽车为主,燃料电池车等新能源汽车为辅的发展方向,开拓新能源汽车市场;第二阶段是在纯电动汽车技术成熟的基础上,纯电动汽车逐步替代混合动力及燃料电池汽车以至于完全占据新能源汽车市场,实现零排放的阶段。据相关统计,截至2013年上半年,在一系列的政策支持下,我国新能源汽车产销比上年同期有较快增长。新能源汽车销售达到5889辆,比上年同期增长42.7%,其中纯电动汽车为5114辆,插电式混合动力达到775辆。“十二五”期间,国家将大幅提高纯电动汽车、插电式混合动力汽车累计产销量,初步形成与市场规模相适应的充电设施体系和新能源汽车商业运行模式。到2020年则实现纯电动汽车、插电式混合动力汽车累计产销量在2015年的基础上再上一个新台阶,实现规模化商业运营。
所谓新能源汽车泛指主要动力来源不依靠内燃机的车型,最大的特点是采用了电机提供了动力,给电动机供电的设备是电池,给电池充电的方式可以使内置发动机,外接充电口,太阳能,化学能,甚至是氢能。
新能源电车发展史
第一阶段:在19世纪中期就已经出现了世界上第一台电动车,这台电动车主要是由2代人共同完成。首先是匈牙利工程师阿纽什·耶德利克nyos Jedlik于1828年在实验室完成的电传装置。然后经过美国人安德森的改良,第一台电动车在1832到1839年之间正式面世。这辆电动车所用的蓄电池比较简单,是不可再充的。
到了1899年,德国人波尔舍发明了一台轮毂电动机,以替代当时在汽车上普遍使用的链条传动。随后开发了Lohner-Porsche电动车,该车采用铅酸蓄电池作为动力源,由前轮内的轮毂电动机直接驱动,这也是第一部以保时捷命名的汽车。在1900年的巴黎世博会上,该车以Toujours-燃油汽车出现之前,纯电动汽车早就开始应用。1900年,欧美出售的4200辆汽车中,40%是蒸汽机车,38%是电动汽车,剩下的22%才是燃油汽车。当时燃油车还在用外燃机技术,开起来噪音大,而且冒着黑烟,对于欧洲上层消费者来讲并不是首选。原来燃油车也有黑历史!
我国的汽车发展史本来就延缓,基本都是靠外资来驱动。张学良让民生工厂厂长李宜春从美国购进“瑞雪”号整车一辆,作为样车。李宜春将整车拆卸,然后除发动机后轴、电气装置和轮胎等用原车零件外,对其它零件重新设计制造,到1931年5月历时两年,终于试制成功我国第一辆汽车,但是这也仅仅是烧油的汽车,电动车发展基本沾不上边。
不过,也是张学良的这一举动撕开了我国汽车产业的革命。
第二阶段:20世纪初期,内燃机的发展,让纯电动汽车退出市场。
随着发动机技术发展,内燃机的发明以及生产技术的提高,燃油车在这一阶段形成了绝对的优势。优势点主要表现在,内燃机虽然体积比较大,排出废气,会污染环境,噪音也很大,但它的燃料易于携带,用在运输工具上,自身可以携带足够行驶很远路程的燃料。而电动机体积小,不污染环境,不排出废气,噪音也很小,但是它工作需要电能,而电能不易携带,除非是携带电池,而电池的容量有受到限制,因此行驶距离受到限制。如果用在固定场合,则可以采用电机,相对来说比较合适。对比电动汽车的充电的不便性,这一阶段纯电汽车退出了汽车市场。
第三阶段:20世纪60年代,石油危机使人们又重新重视纯电动汽车
这个阶段的欧洲大陆其实是已经进入工业化中期,这个时期石油危机已经频频凸显,成为了人类不可忽视的一个问题,人们已经意识到这个问题,并且开始反思日益严重的环境会给人类带来的巨大灾害,而电动机体积小,不污染环境,不排出废气,噪音也很小使人们重新审视纯电动汽车。受到资本的推动,在那十几年里,电动汽车的驱动技术有了较大的发展,纯电动汽车受到了越来越多的关注,小型电动汽车开始占据固定的市场,如高尔夫球场代步车。
第四阶段:20世纪90年代,电池技术的滞后,使用电动汽车制造商改变发展方向
20世纪90年代阻碍电动车发展最大的问题就是电池技术发展滞后,电池没有重大的突破导致充电盒续航没有突破性的进展,使电动汽车制造商面临巨大的挑战。传统汽车制造商在市场压力下,开始研发混合动力汽车,以克服电池和续航里程短的问题。这个时间最有代表的就是PHEV插电式混合动力和HEV混合动力。
所谓PHEV插电式混合动力
就是介于纯电动汽车与燃油汽车两者之间的一种新能源汽车,既有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱。也有纯电动汽车的电池、电动机、控制电路,而且电池容量比较大,有充电接口;它综合了纯电动汽车EV和混合动力汽车HEV的优点,既可实现纯电动、零排放行驶,也能通过混动模式增加车辆的续驶里程
在日常使用过程中,它又可以当做一台纯电动车来使用,只要单次使用不超过电池可提供的续航里程(一般做到50公里以上问题不大),它就可以做到零排放和零油耗。因电池的成本费用高昂,此种车辆以较低价格进入家庭在短期内很难实现,然而受国内汽车发展趋势的影响,因政府的重视而提高相应补贴,插电式混合动力车型进入家庭指日可待。
所谓HEV
HEV是传统汽车与完全电动汽车的折中:它同时利用传统汽车的内燃机(可以设计的更小)与完全电动汽车(Purely Electric Vehicle)的电机(PMSM或者异步电机)进行混合驱动(包含蓄电池与逆变器环节),减少了对化石燃料的需求,提高了燃油经济性(fuel economy),从而达到节能减排和缓解温室效应的效果。丰田普锐斯和本田音赛特是HEV生产的两大巨头。
第五阶段:21世纪初期,电池技术有所突破,各国开始大规模应用电动汽车
这一阶段电池密度提升,电动汽车的续航水平也以每年50公里的速度提升,电机的动力表现已经不弱于一些低排量的燃油车。我国更是大力推进新能源汽车的技术发展和产品落地,截至目前我国已经成为全球新能源汽车保有量、产量最高的国家。
第六阶段:以特斯拉为代表的新能源造车新势力带动了新能源汽车的发展
特斯拉作为一个没有汽车制造经验的企业,创立至今仅仅历经15年,就从一家小型初创电动汽车公司发展成为全球化车企,做到了通用等汽车龙头做不到事情。
中国新能源产业在短短十几年的发展中就经历了起步-膨胀-瓶颈的生命周期,陷入了“新制造旧格局”“生产、消费冰火两重天”的困境。从中国新能源产业发展的宏观产业生态视角出发,制约和影响中国新能源产业有6个逻辑,分别是发展的阶段、产业链、企业、政府、国外环境、公众等六个逻辑。
新能源的发展完全基于环境污染的严重度,即环境污染越严重,传统能源越紧缺,新能源发展越快速,这就是逻辑。
据统计,2020年,我国的二氧化碳排放大约103亿吨,其中煤炭、石油、天然气占了92%的二氧化碳排放,特别是煤炭,去年一年就排放了73.5亿吨二氧化碳,石油排放了15.4吨,天然气排放了6亿吨。
三个排放总和为95亿吨,这些排放大部分都是把传统能源经过燃烧或者其他反应转变成电能或其他能量从而满足人类的日常生活和生产。从数据来看,降低上述三大能源的排放,特别是降低煤炭的排放,就能直截了当的降低了碳排放,实现最终的碳中和目标。
传统能源替代方案和新能源车的发展情况:
一、风能和太阳能发电替代方案,就是风能和太阳能比火电便宜,且排放环保,从而可以在未来完全取代火电实现碳中和。这句话有相当的误导性,严格来说,结论是完全错误的。
先说太阳能,一年有8760个小时,而中国的太阳能每年可以发电的小时因各地的光照时间长短而不同,大部分一年发电时间在1100小时到2000多小时之间,全国平均发电时间在1450到1750小时,也就是说太阳能发电只能实现1/6的时间段比火电便宜,因为其他5/6的时间段都需要用到成本昂贵的储能。风电也类似,一年大概也只有2000个小时发电时间,其余时间都需要用到储能。
二、认为大规模储电储能技术很快会突破,从历史上科学技术发展周期来看,铅酸电池发明至今已经有一百多年了,人类花了数千亿美元去研究储能,可从铅酸电池的90千瓦时/立方米增加到今天特斯拉的260千瓦时/立方米,电池的能量密度并没有得到革命性的根本改变。
要知道汽油的能量密度时8600千瓦时/立方米、柴油是9600千瓦时/立方米、甲醇是4300千瓦时/立方米。目前储能最便宜的还是一百多年前就发明出来了的抽水储能技术。
三、通过技术将二氧化碳转换成保鲜膜、化妆品等化学日用品从而解决碳排放问题,按上面我国一年碳排放103亿吨平均到每个家庭大概22吨,没有哪种产品能够转换填补每个家庭如此巨量的22吨碳排放,目前只有13%的石油用来生产石化产品,哪怕全世界的化学品都用二氧化碳来制造,也只能解决13%的石油排碳的碳中和问题。所以这条二氧化碳转化的路子对减碳的目标是行不通的。