清洁氢电混合动力汽车

闲人

清洁氢电混合动力汽车
对发展清洁氢电混合动力汽车的可行性分析










    摘要：发展清洁的动力汽车是国家为了缓解汽车需求与环境污染及石油短缺的矛盾的必然之路。清洁的氢电混合动力汽车，由其节能优势、电控高智能化的舒适安全驾驶决定在庞大的汽车市场中占据一直之地。在国家政策的大力支持下，将成为受青睐环保汽车的主流之一。






    关键词：氢电动力汽车  可行性分析






    据国家环保中心预计，以现有的汽车增长趋势发展，到2010年，中国的空气污染源的64%将来自于汽车尾气的排放，每年因严重的大气污染造成的损失高达1100亿元人民币。为改善日益恶化的大气环境，世界各国都无一例外地把目光盯向汽车这一重大污染源。生产和使用清洁的动力汽车成为人类保护生存环境的重要的选择之一。中国是签署了《京都议定书》的国家，保护生存环境责无旁贷！






    一、发展清洁氢电混合动力汽车的意义






    1、“0”排放及能源结构的宏观调节，缓解汽车需求与环境污染及石油短缺的矛盾。






    2、“波谷”产氢，“移峰填谷”， 有效调节波谷剩余电力能源,被免因不能储存而白白浪费掉。






    3、高效回收动态的剩余能量和再生能量，节能优势明显。






    4、电控高智能化的舒适安全驾驶，有效降低交通事故发生。






    二、发展清洁动力汽车的国家政策






    为保护生态环境，促进低污染排放汽车的生产和消费，推进汽车工业技术进步，经国务院批准，财政部和国家税务总局发出通知，对低污染排放汽车实行减征30%消费税的政策。并计划对加气站建设的投资方向调节税进行减免工作。对部分或全部改装双燃料（单燃料）汽车的改装费用提供政府财政补贴，燃气汽车的运行税费享受优惠，并运用行政手段调控燃气价格，控制油气之间的价差。为加大实施清洁汽车的力度，国家要求各级政府设立清洁汽车发展资金予以支持，引入新的机制，广泛吸纳国内外资金，共同参与相关基础设施的建设和开发。科技部有关科技计划和中小企业创新基金，向清洁汽车产业倾斜。目前国家税务总局正会同有关部门对清洁汽车产业进行深入考察，以进一步制定更为有效、合理的税收政策。






    美国1992年10月美国国会通过的《能源政策法》（EPACT），规定2001年必须有10%是清洁汽车，2005年必须有25%以上，同时也应规定集团购车时必须够买一定比例的清洁汽车。私人拥有和营运20辆以上汽车者，必须购买一定数量的清洁汽车。






    三、清洁的氢电混合动力汽车的技术介绍






    所谓氢电混合动力汽车就是由氢气低速高效内燃机发电组电能和蓄电池组电能混合工作的动力车辆。氢气发动机是采用新研发的低速高效小马力发动机，小功率低成本组合。一般的行驶（启动）时只使用单个蓄电池组能量或单个氢气发动机发电机组的能量；加力全速开进（行驶）时，氢气发动机发电机组的能量＋蓄电池组的能量组合工作。动力车行驶所需的能量是动态万千的，氢气发动机发电机组提供的最佳能量减去行驶所需能量后的剩余能量时刻向蓄电池组充电储存，包括短暂停车、滑行、减速等的剩余能量；回收的制动能量（再生制动）同样也对蓄电池组进行充电储存。氢气发动机的低速高效特性＋剩余能量、再生能量回收，从而达到理想节能。






    1、新研发的氢气发动机的技术结构






    新型氢气发动机即是活塞从没有空间的上止点下行，由增压器增压空气 (约0.4-0.6MPA)在进气阀门根处与电喷射的燃料氢进行实时混合高速进入气缸，(缸内混合气压力约为0.2-0.4MPA)，下行到其行程的中间点，阀门瞬间关闭，足够强大的点火能量氢氧混合气体最大爆轰力作功行至下止点。从上止点－中间点（进气），作功－下止点，下止点－上止点（排气）。进气作功、排气两个行程完成一个工作循环。当爆轰的膨胀峰值最高时曲轴的结构力距是最大的，发动机运转扭矩大。低转速时效率高达61－79％。






    2、氢燃料来源、成本，储存技术






    氢燃料主要来源是工业副产品和水电解，工业副产品的氢相对便宜，低至几分钱立方米。以水电解为例，利用波谷电价，按4度电制1立方米氢气(每立方米氢气相当于0.1kg换算),平均每公斤氢气的价格仅在20元左右，加上30％加氢站经营成本约共计26元/kg。载重400kg氢电混合动力小型汽车,行程1000公里耗氢约4kg。“波谷”产氢，“移峰填谷”，有效调节波谷剩余电力能源,被免因不能储存而白白浪费掉。






    采用碳类、MOFs（金属有机框架）等制备材料液氮降温储氢。通过制备减小孔隙直径、增加孔隙数目，孔隙大小为纳米级尺度，提供有效表面积和合适的孔结构材料，增加存储空间。多孔吸附材料具有重量轻，储氢量大（约7.6wt.%），吸放氢条件温和，成本低，物理吸附固态存储，循环使用寿命高,安全性好，无爆炸危险，特别适合汽车专用氢储存器。






    3、氢安全






    通过多次氢气洩漏和汽车洩漏点火实验对比证明，氢气汽车比汽油汽车还要安全。由于氢气的比重小，再加上燃点比汽油还高，因此在洩漏之后，会在非常短的时间之内就在大气当中稀释，并不会累积而造成燃烧或爆炸的危险。






    4、蓄电池组选材






    蓄电池组选择原则是取轻小而储电密度要高。可以选用HV蓄电池，锂电池，电容电池，锂铁电池或高铁电池。蓄电池组容量可根据用户需求特点设定，在加氢站基础设施没有系统建立之前，设蓄电池组为300kW左右，单靠电池可行驶200公里以上。蓄电池组设有外接市电快速充电装置。






    5、专利保护






   《氢气发动机》CN200510018908.6发明专利和《氢电环保动力车》CN200720079836.0实用新型专利。






    四、发展氢电混合动力汽车投资效益分析






    1、市场需求分析






    A 汽车市场需求






    根据新华信调查公司发布数据表明：预计2007年中国汽车市场产销将双双突破800万辆，2010年将达到1000万辆的规模。其中预计狭义乘用车2007年销售量将达505万辆，2010年则将增至666万辆，2006年到2010年平均增长率达12％。另外，据新华信预测，增长最快的将是轿车，2007年预计销量达449万辆，比2006年增长76万辆，2010年预计销售660万辆，2006年到2010年平均增长率达13％。






    B氢电混合动力汽车产品定位






    高智能电控现代车型，环保、未来、先驱。特出她轻便雅观气派，酷与时尚结合，动力与实用科学搭配，以超便利操作而著称，超动力、超安全、超时尚，领先的科学技术。小型车目标客户是中档收入上班族、白领人士、环保爱好人士、超前时尚青年、退休休闲一派、环保城市形象指定出租车等；大型车型目标客户是各城市大中型公交车。






    2、投资与效益






    A投资规模






    组装、测配生产线一条约300万，年产量是3600辆；车身，发动机，蓄电池组，电机及控制器与系统等部件的代工300万；办公、管理、技术200万；营销渠道100万。共计900万。






    B制造成本控制






    小型车造价控制在5－6万。其中电机（4X5kw）4000，控制器（1个）2000，氢发动机组（15KW）6000，轮子（4个）2000，车身架2000，人工管理场租4000，储氢器10000，电池10000，其他1－2万，总重约600-700kg。大中型的公交车造价控制在15-20万。






    C效益分析






    小型车售单价约7－10万，大中型的公交车25-30万，营销成本5-10%，利得均约30%。






    3、风险分析






    A、政府扶持政策协调效率和有效政策持续时间，在没有形成产业气候之前一定的程度上会影响到氢电汽车产业的正常发展。






    B、加氢站基础设施的普及程度，网点甚少或氢燃料产业链失控，造成车辆加氢困难。






    C、与传统汽车产业相比成本偏高。






    D、人们没有得到正确理会氢的安全，恐惧的心理在一定时期里影响购车欲望。






    E、电力物价上调，电解氢成本上升，氢燃料价格影响氢电汽车产业发展。






    五、发展氢电混合动力汽车的保障措施






    1、政策保障






    政府机构下发红头文件，签订试点城市，同步建设基础设施。政府明确补贴政策和税收政策，定制目标客户。






    2、产业链保障






    政府牵头，“制氢”、“加氢”、“用氢”各方互利互作，签订产业联盟合作协议，稳定氢源，形成产业链。






    3、技术保障






    新型的氢气发动机专利技术优势特出，氢固态储存新材料技术应用，电控智能系统技术，氢电混合节能技术和氢安全保障技术。






    4、强化政府协调






    发展清洁氢电混合动力汽车产业是件利国利民的社会公益事业，但从生产企业、基础设施、到消费客户，都是市场的供求体系，对于项目实施过程中出现问题，积极争取当地政府的支持，发挥协调和指导作用。在国家政策范围内，对发展氢电混合动力汽车的各方面都给予最大条件的支持。






    六、结论






    通过改变内燃机结构增大扭矩，并适应氢氧爆轰反应完全做功，高效转换能量，与相比之的当前燃料电池成本和寿命较经济实用；同时结合蓄电池组集中智能电控动力运行，一方面储存剩余能量，回收再生能量，氢电的混合高能量动力使汽车加速自如，驾驶舒适、安全；另一方面也利于氢发动机发挥低速高效特性和整合节能；新材料、新技术氢储存结合，以技术、成本、安全、市场、科学推进氢经济发展。