俄专家:混合动力经济性好过燃料电池-张少华-搜狐博客企业库|免费b2b网站

俄专家:混合动力经济性好过燃料电池

张少华

俄罗斯专家认为,汽车动力装置的未来将取决于矿物性燃料及可再生性能源的探明储量及预计储量。

选择汽车燃料时自然要考虑到一系列因素，比如燃料的供应条件；能源开采地与需求地的远近；燃料的生产效率；燃料运输及储存的难易程度；建设加注站所需的投资；改用新燃料后发动机结构的必要改进；燃料对汽车性能（包括动力性、经济性、工作噪声等）以及排放（包括NOx等有害气体以及CO₂、CH₄、NO₂等温室效应气体）的影响等等。

然而，要兼顾上述条件的燃料事实上是不存在的，这就说明将来汽车将会采用多种燃料。

近10～15年来，燃用由石油提炼的柴油、汽油的发动机发生了革命性的技术飞跃，这表现在柴油发动机普遍采用了增压中冷技术、缸内燃烧优化技术以及排气后处理技术等，而汽油发动机则运用了多点喷射技术、电子控制系统以及新一代三元催化器等。

另外，世界各国在降低柴油、汽油中的硫含量方面也取得了较大成绩。

各种动力装置及燃料的经济性分析

燃料从开采地直到转换能量驱动汽车车轮的整个环节简称为“P-R”环节，而把燃料从开采地到汽车燃料箱的整个环节称之为“P-B”环节，有关这两个环节的分析结果如下。在燃料从开采地到汽车燃料箱的“P-B”环节中，普通的碳氢燃料的经济性指数处于0.83～0.88的范围，其中柴油的经济性指数较高。压缩天然气及液化天然气的经济性指数也几乎处于这一范围，其中压缩天然气与柴油的经济性指数非常接近，而其他燃料的经济性指数较低一些，甲醇、二甲醚的经济性指数只有0.67，合成柴油的经济性指数只有0.55，由天然气制取的气态氢燃料的经济性指数只有0.61，靠天然气发电站发电电解水制取的氢燃料的经济性指数只有0.37。

但是各种动力装置的经济性指数（为各种工况的平均值）千差万别，就以普通发动机装置来说，汽油发动机的平均经济性指数为0.143，柴油发动机的为0.173。而燃料电池的平均经济性指数为0.23。

在采用混合动力方案时，汽油发动机的经济性指数增长{zg}，增幅达23%，柴油发动机的经济性指数增幅为20％，燃料电池的经济性指数增幅最小，只有4％（近来研制的燃料电池汽车大部分不再需要使用浮充电池）。

如果不采取混合动力方案，在燃料从开采地直到转换能量驱动汽车车轮的“P-R”环节中，以使用柴油的经济性{zh0}，P-R＝0.155。燃料电池在采用压缩天然气及液化天然气重整的方法时，其经济性指数也接近这一范围。普通汽油发动机的总体经济性指数居于第8位，只有0.124。燃料电池在采用汽油、气态氢及甲醇重整的方法时，其经济性指数可能会稍高一些。而在汽油发动机上直接使用压缩天然气时其经济性指数也会更高。

在燃料从开采地直到转换能量驱动汽车车轮“P-R”环节中，在采用混合动力方案时，以柴油发动机的经济性指数{zh0}，为0.186。使用天然气的汽油发动机或燃料电池的经济性指数也接近这一范围。在汽油发动机或者燃料电池上使用燃料（压缩天然气及液化天然气）的经济性指数处于0.152～0.16的范围。汽油发动机在采取混合动力方案时，其经济性指数向前进了2位，上升至第6位。而使用汽油重整的燃料电池在采取混合动力方案时的经济性指数由第4位下降到了第7位。同样在采取混合动力方案使用甲醇时，其经济性指数也有所降低。

当天然气被使用在带内部混气机构的发动机时，其在“P-R”环节中的经济性指数接近柴油，为0.186。研究表明，动力装置的效率并不是始终决定着“P-R”环节的各燃料经济性指数的高低。这从表中“燃料的转化率（必要时）”、“发动机到车轮能量的转化率”、“使用混合动力装置提高的效率”、“使用燃料电池效率的变化”等可以看出。

根据“P-R”环节的经济性指数，表明燃料（汽油、柴油、液化天然气）被使用到内燃机上时，汽车采取混合动力方案与否至关重要。同样燃料电池使用汽油、甲醇及气态氢所获得的经济性也各不相同。

在所研究的各种动力装置与不同燃料搭配的各个方案中，柴油混合动力汽车的经济性{zh0}，比汽油混合动力汽车高出22％，比天然气汽车高出17％（但在研究中没有评价燃料效率好于柴油机的新一代天然气发动机的经济性）。

一个有趣的发现是，燃料电池汽车未必比内燃机混合动力汽车的经济性好，因此世界各大汽车公司研究燃料电池的真正原因是在考虑扩展燃料的来源（甲醇及氢）。

每一种动力装置与不同燃料搭配方案的总能耗可以计算出来。天然气火力发电站的能量转化率为35～60％，如果考虑到天然气运送的损失等，其能量转化率只有30～50％。电解水制取氢燃料的能量转化率为60％（使用地方性的小型装置）～76％（使用集中生产的大型设备），因此，从天然气发电到电解法制氢过程的总生产效率为18～38％，这比用天然气直接制氢的效率低了许多，而且用电解法制氢时，“P-R”环节中的经济性低于10％，是各种方案中{zd1}的。

当汽油机燃用天然气时，既使加装催化器，所排放的尾气中也含有强温室效应的甲烷气体，另外排放的还有NO₂气体，它同样也导致大气变暖。

如果采用大型设备用天然气集中制取燃料电池所需的氢燃料时，既使不采取专门措施，生产过程中排放的也只有CO₂，而当在汽车上车载重整制氢时，向环境排放的温室气体相对较少一些。

在用电解水方法制取氢燃料时应考虑到一些新的因素，比如如果电能来自于核电站，则该方法不会向环境排放CO₂。如果用生物能制取的话，原则上同样也能达到这一效果。

使用汽油及天然气能达到超低排放，如果考虑整个生产环节，氢燃料电池汽车与加装了最为先进的催化器的内燃机汽车相比，其经济性孰优孰劣还众说纷纭，存在着争论。

{zxj}的或者改进后的汽油发动机使用天然气时不会排放硫化物，普通的汽油发动机改用天然气后，排放的有害气体的数量及种类都有所下降。

世界许多汽车公司已经开始着手研制生产燃料电池汽车，如戴姆勒－克莱斯勒于2004年、丰田于2003年生产出了燃料电池汽车，本田计划生产30～50辆燃料电池汽车。福特与戴姆勒－克莱斯勒、巴拉特（该公司早在1980年就展开了对燃料电池的研究）三家公司也联手共同研制燃料电池汽车。但目前世界各国生产的燃料电池汽车仍然只是小批量的试验用车。虽然目前燃料电池的某些地方已经胜过传统的内燃机汽车，但是一些专家认为，只有到2025年时燃料电池汽车才有望与内燃机汽车一拼高下。

燃料电池的究竟{zh0}采取何种燃料，目前该问题依然悬而未决。如果使用氢燃料，则需要大量投资用于氢燃料的生产、运输以及加注设施。天然气也是重要的制取氢燃料的原料，这两种气体燃料的未来基础设施有可能相近。应该看到，因为加气网站等配套设施跟不上，世界上天然气汽车的推广速度较为缓慢，如果将来燃料电池汽车在车载储氢技术方面无法有重大突破，那么就有可能需要建设新的加氢网站，到时燃料电池汽车有可能将与普通汽车在同一燃料加注站（多种燃料）加注燃料。

近年来汽油发动机及柴油发动机技术发展迅猛，尤其是电子装置在其、柴油发动机上得到了大量运用，而且大有潜力可挖，远未止境。

另一方面，为了保证天然气发动机具有比汽油发动机及柴油发动机{jd1}优势，就必须降低天然气加臭剂中的硫含量。

展望未来，毫无疑问，天然气汽车的保有量将会逐渐增大，而且带有集成式起动／发电机的混合动力天然气汽车也会日益增多。

从经济性角度考虑，燃料电池汽车{jd1}不会优于柴油混合动力汽车。其实，实际上未来最有前景的新型汽车是那些富气地区出现的经济性较好、排放较低的天然气混合动力汽车。



	俄专家:混合动力经济性好过燃料电池张少华俄罗斯专家认为,汽车动力装置的未来将取决于矿物性燃料及可再生性能源的探明储量及预计储量。选择汽车燃料时自然要考虑到一系列因素，比如燃料的供应条件；能源开采地与需求地的远近；燃料的生产效率；燃料运输及储存的难易程度；建设加注站所需的投资；改用新燃料后发动机结构的必要改进；燃料对汽车性能（包括动力性、经济性、工作噪声等）以及排放（包括NOx等有害气体以及CO₂、CH₄、NO₂等温室效应气体）的影响等等。然而，要兼顾上述条件的燃料事实上是不存在的，这就说明将来汽车将会采用多种燃料。近10～15年来，燃用由石油提炼的柴油、汽油的发动机发生了革命性的技术飞跃，这表现在柴油发动机普遍采用了增压中冷技术、缸内燃烧优化技术以及排气后处理技术等，而汽油发动机则运用了多点喷射技术、电子控制系统以及新一代三元催化器等。另外，世界各国在降低柴油、汽油中的硫含量方面也取得了较大成绩。各种动力装置及燃料的经济性分析燃料从开采地直到转换能量驱动汽车车轮的整个环节简称为“P-R”环节，而把燃料从开采地到汽车燃料箱的整个环节称之为“P-B”环节，有关这两个环节的分析结果如下。在燃料从开采地到汽车燃料箱的“P-B”环节中，普通的碳氢燃料的经济性指数处于0.83～0.88的范围，其中柴油的经济性指数较高。压缩天然气及液化天然气的经济性指数也几乎处于这一范围，其中压缩天然气与柴油的经济性指数非常接近，而其他燃料的经济性指数较低一些，甲醇、二甲醚的经济性指数只有0.67，合成柴油的经济性指数只有0.55，由天然气制取的气态氢燃料的经济性指数只有0.61，靠天然气发电站发电电解水制取的氢燃料的经济性指数只有0.37。但是各种动力装置的经济性指数（为各种工况的平均值）千差万别，就以普通发动机装置来说，汽油发动机的平均经济性指数为0.143，柴油发动机的为0.173。而燃料电池的平均经济性指数为0.23。在采用混合动力方案时，汽油发动机的经济性指数增长{zg}，增幅达23%，柴油发动机的经济性指数增幅为20％，燃料电池的经济性指数增幅最小，只有4％（近来研制的燃料电池汽车大部分不再需要使用浮充电池）。如果不采取混合动力方案，在燃料从开采地直到转换能量驱动汽车车轮的“P-R”环节中，以使用柴油的经济性{zh0}，P-R＝0.155。燃料电池在采用压缩天然气及液化天然气重整的方法时，其经济性指数也接近这一范围。普通汽油发动机的总体经济性指数居于第8位，只有0.124。燃料电池在采用汽油、气态氢及甲醇重整的方法时，其经济性指数可能会稍高一些。而在汽油发动机上直接使用压缩天然气时其经济性指数也会更高。在燃料从开采地直到转换能量驱动汽车车轮“P-R”环节中，在采用混合动力方案时，以柴油发动机的经济性指数{zh0}，为0.186。使用天然气的汽油发动机或燃料电池的经济性指数也接近这一范围。在汽油发动机或者燃料电池上使用燃料（压缩天然气及液化天然气）的经济性指数处于0.152～0.16的范围。汽油发动机在采取混合动力方案时，其经济性指数向前进了2位，上升至第6位。而使用汽油重整的燃料电池在采取混合动力方案时的经济性指数由第4位下降到了第7位。同样在采取混合动力方案使用甲醇时，其经济性指数也有所降低。当天然气被使用在带内部混气机构的发动机时，其在“P-R”环节中的经济性指数接近柴油，为0.186。研究表明，动力装置的效率并不是始终决定着“P-R”环节的各燃料经济性指数的高低。这从表中“燃料的转化率（必要时）”、“发动机到车轮能量的转化率”、“使用混合动力装置提高的效率”、“使用燃料电池效率的变化”等可以看出。根据“P-R”环节的经济性指数，表明燃料（汽油、柴油、液化天然气）被使用到内燃机上时，汽车采取混合动力方案与否至关重要。同样燃料电池使用汽油、甲醇及气态氢所获得的经济性也各不相同。在所研究的各种动力装置与不同燃料搭配的各个方案中，柴油混合动力汽车的经济性{zh0}，比汽油混合动力汽车高出22％，比天然气汽车高出17％（但在研究中没有评价燃料效率好于柴油机的新一代天然气发动机的经济性）。一个有趣的发现是，燃料电池汽车未必比内燃机混合动力汽车的经济性好，因此世界各大汽车公司研究燃料电池的真正原因是在考虑扩展燃料的来源（甲醇及氢）。每一种动力装置与不同燃料搭配方案的总能耗可以计算出来。天然气火力发电站的能量转化率为35～60％，如果考虑到天然气运送的损失等，其能量转化率只有30～50％。电解水制取氢燃料的能量转化率为60％（使用地方性的小型装置）～76％（使用集中生产的大型设备），因此，从天然气发电到电解法制氢过程的总生产效率为18～38％，这比用天然气直接制氢的效率低了许多，而且用电解法制氢时，“P-R”环节中的经济性低于10％，是各种方案中{zd1}的。当汽油机燃用天然气时，既使加装催化器，所排放的尾气中也含有强温室效应的甲烷气体，另外排放的还有NO₂气体，它同样也导致大气变暖。如果采用大型设备用天然气集中制取燃料电池所需的氢燃料时，既使不采取专门措施，生产过程中排放的也只有CO₂，而当在汽车上车载重整制氢时，向环境排放的温室气体相对较少一些。在用电解水方法制取氢燃料时应考虑到一些新的因素，比如如果电能来自于核电站，则该方法不会向环境排放CO₂。如果用生物能制取的话，原则上同样也能达到这一效果。使用汽油及天然气能达到超低排放，如果考虑整个生产环节，氢燃料电池汽车与加装了最为先进的催化器的内燃机汽车相比，其经济性孰优孰劣还众说纷纭，存在着争论。 {zxj}的或者改进后的汽油发动机使用天然气时不会排放硫化物，普通的汽油发动机改用天然气后，排放的有害气体的数量及种类都有所下降。世界许多汽车公司已经开始着手研制生产燃料电池汽车，如戴姆勒－克莱斯勒于2004年、丰田于2003年生产出了燃料电池汽车，本田计划生产30～50辆燃料电池汽车。福特与戴姆勒－克莱斯勒、巴拉特（该公司早在1980年就展开了对燃料电池的研究）三家公司也联手共同研制燃料电池汽车。但目前世界各国生产的燃料电池汽车仍然只是小批量的试验用车。虽然目前燃料电池的某些地方已经胜过传统的内燃机汽车，但是一些专家认为，只有到2025年时燃料电池汽车才有望与内燃机汽车一拼高下。燃料电池的究竟{zh0}采取何种燃料，目前该问题依然悬而未决。如果使用氢燃料，则需要大量投资用于氢燃料的生产、运输以及加注设施。天然气也是重要的制取氢燃料的原料，这两种气体燃料的未来基础设施有可能相近。应该看到，因为加气网站等配套设施跟不上，世界上天然气汽车的推广速度较为缓慢，如果将来燃料电池汽车在车载储氢技术方面无法有重大突破，那么就有可能需要建设新的加氢网站，到时燃料电池汽车有可能将与普通汽车在同一燃料加注站（多种燃料）加注燃料。近年来汽油发动机及柴油发动机技术发展迅猛，尤其是电子装置在其、柴油发动机上得到了大量运用，而且大有潜力可挖，远未止境。另一方面，为了保证天然气发动机具有比汽油发动机及柴油发动机{jd1}优势，就必须降低天然气加臭剂中的硫含量。展望未来，毫无疑问，天然气汽车的保有量将会逐渐增大，而且带有集成式起动／发电机的混合动力天然气汽车也会日益增多。从经济性角度考虑，燃料电池汽车{jd1}不会优于柴油混合动力汽车。其实，实际上未来最有前景的新型汽车是那些富气地区出现的经济性较好、排放较低的天然气混合动力汽车。