【文章內(nèi)容簡介】 年法國工程師古斯塔夫 特魯夫發(fā)明的第一輛電動汽車 —— 鉛酸蓄電池動力三輪車，并于1881 年 11 月間在巴黎舉辦的國際電器展覽會上展出，遺憾的是這輛電動汽車的照片沒有留下來。現(xiàn)在留有照片的最早的電動汽車是英國人阿頓和培里于 1882 年發(fā)明的三輪電動車。應該說明的是，若把一次電動汽車作為電動汽車的誕生日的話，則第一輛電動汽車的誕生時間是 1873 年，由英國人羅伯特 戴維森發(fā)明。戴 維森制作的世界上最初可供實用的電動汽車是一輛載貨車，長 4800mm，寬 1800mm，使用鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次電池。 電動汽車在歐洲發(fā)明之后，很快傳到了美國，并在美國得到了快速發(fā)展。 1890年美國第一輛蓄電池汽車在美國衣阿華州誕生，時速達到 23km/h。在此之后的十多年里，電 動汽車在美國飛速發(fā)展，到 1912 年保有量已達到 33384 輛。到 1900年為止，美國的電動汽車相對來說比內(nèi)燃機車還要多占一些優(yōu)勢。其原因是在美國遼闊的鄉(xiāng)村，當時堅硬道路稀少，而城市內(nèi)大多都是堅硬的道路，市區(qū)面積狹小，因此，續(xù)駛 里程為 30 英里，并不被認為是一個嚴重的缺陷。英法兩國的情況就大不一樣了，由于歐洲歷史悠久，文化古老，在主要城市之間當時已有公路相連無論什么天氣，車輛都能行駛。因此，在英國和法國，汽油動力就成為主要對象。連接主要城市的公路系統(tǒng)推動了旅游業(yè)的發(fā)展，而旅游業(yè)則要求車輛具有相當長的續(xù)駛里程。尤其是法國，當時汽車工業(yè)比較成熟，在 1905 年之前，機動車輛出口量居世界首位。但在 1905 年之后，由于美國各家汽車公司零件的交換性提 14 高，而且產(chǎn)品價格低廉，所以在此后的幾十年里，美國一直是汽車出口量最大的國家。 到 20 世紀初，美國 以蓄電池為動力的電動汽車占汽車保有量的 38%,其比例僅次于占汽車保有量 40%的蒸汽機汽車。到了 1915 年，美國電動汽車的年產(chǎn)量達 5000輛。后來由于起動機的發(fā)明促進了汽油機汽車的發(fā)展和美國州際公路發(fā)展，使電動汽車不能適應長距離行駛的缺點更為突出，因而電動汽車開始走向衰落，在 1935年到 1960 年的 25 年里，電動汽車幾乎處于停產(chǎn)狀態(tài)，并逐步退出使用。 20 世紀 60 年代，隨著汽車保有量的增加，汽車的排氣污染使美國等發(fā)達國家相繼出現(xiàn)光化學煙霧等空氣污染事故，使人們的健康與生命安全受到了嚴重威脅。因而，首先在受到汽 車污染威脅的汽車工業(yè)發(fā)達國家又重新開始電動汽車的開發(fā)。如日本在 1976 年就成立了電動汽車協(xié)會，并開展了電動汽車的研究與開發(fā)工作。但是，由于電動汽車技術一直沒有重大突破，到 20 世紀 80 年代電動汽車的研究、開發(fā)和應用仍然處于停滯不前的狀態(tài)。 1990 年 9 月美國加州政府通過的法規(guī)規(guī)定了“零排放車輛”的銷售比例。隨后其他各州仿效立法，這些措施推動了美國及世界范圍內(nèi)電動汽車的迅速發(fā)展。 1991 年美國三大汽車公司簽訂協(xié)議，合作研究電動汽車用先進電池，成立美國先進電池聯(lián)合體，同樣 7 月美國先進電池聯(lián)合體，10 月布什總統(tǒng)批準了 億美元撥款資助此項研究。 電動汽車的優(yōu)勢 電動汽車包括蓄電池池、燃料電池車和混合電動汽車三類。由傳統(tǒng)的汽車動力和電力組成的混合動力電動汽車由于裝備了內(nèi)燃機等傳統(tǒng)的汽車動力，因此，此類混合動力車僅在以電力運行時具備蓄電池汽車和燃料電池汽車的一些優(yōu)勢。故在以下論述一些優(yōu)勢中，對混合動力電動汽車僅指以電力運行時而言。 良好的環(huán)境保護效果 燃料電池電動汽車通常以富氫氣體為燃料，而富氫氣體的主要來源是礦物燃 15 料制取。在富氫氣體的制取過程中，其 CO2 的排放量比熱機過程減少 40%以上，這對緩解地球的溫室效應是十分重要的。由于燃料電池的燃料在反應前必須脫除硫及其化合物，而且燃料電池是按電化學原理發(fā)電，不經(jīng)過熱機的燃燒過程，所以它幾乎不排放氮、硫氧化物，減輕了對大氣的污染。當燃料電池以純氫為燃料時，它的化學反應產(chǎn)物僅為水，從根本上消除了 NOx 、 SOx 及 CO2 等的排放。當燃料電池以純氫為燃料電池電動車在行駛中不排放任何有害氣體。蓄 電池以電力為動力，混合動力電動車在城市運行時也可以僅使用存儲的電力。因此，電動汽車是零排放汽車。 電動汽車可廣泛應用于城市公交、公共場所以及排放控制有特殊要求的地方。但是如果算總賬，并不能說電動汽車是零排放汽車，因為電動汽車使用的電能或燃料電池車使用的燃料，在其生產(chǎn)過程中已產(chǎn)生了 NOx 和 CO2 等污染物。如表為燃料制作過程中 NOx 的排放值，圖中為單位里程的 NOx 排放量隨汽車種類的變化，其中 FCEV 的燃料氫和甲醇假定由天然氣制造。 表 11 NOx 排放量比較 燃料種類 汽油 柴油 電力 甲醇 氫 NO x 排 放 量/(g MJ1) ～ ～ 噪聲低 燃料電池按電化學原理工作，運動不見很少，無內(nèi)燃機的燃燒噪聲和進氣門、排氣門、活塞與曲軸等運動部件的機械噪聲。燃 料電池系統(tǒng)中最大的噪聲源是空氣壓縮機。在沒有采取隔音措施的燃料電池概念車，空氣壓縮機在汽車運行中產(chǎn)生的噪聲也相當大?？偟膩砜?，燃料電池車的噪聲明顯低于內(nèi)燃機汽車。實驗表明， 和 11MW 的大功率磷酸燃料電池電站的噪聲水平已經(jīng)達到不高于 55db 的水平。蓄電池汽車和混合動力電動汽車僅使用儲存的電力在城市運行時也具備類似特點。因此可以說，電動汽車工作時產(chǎn)生的噪聲低，較傳統(tǒng)汽車安靜。如下表 16 汽車加速和等速運行時噪聲構成情況?？梢娫诩铀贂r發(fā)動機及其排氣系統(tǒng)的噪聲占有很大比例，等速行駛時輪胎的噪聲大。在汽車加速時， 對于電動汽車而言，沒有與發(fā)動機相關的如排氣系統(tǒng)的噪聲；對混合動力汽車而言，發(fā)動機仍然穩(wěn)定運轉，與發(fā)動機相關的再說大約為汽油機和柴油機的一半；燃料電池車加速時動力系統(tǒng)的噪聲作為 1，則燃料電池車 FCEV、蓄電池車及混合動力車加速時的噪聲明顯低于普通汽車。 表 12 汽車加速和等速運行時噪聲的構成 噪聲源 加速所占比例 /% 等速所占比例 /% 輪胎 發(fā)動機 牽引（地盤） 冷卻系統(tǒng) 進氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng) 其他 熱效率高 燃料電池按電化學原理等溫地直接將化學能轉化為電能。他不通過熱力過程，因此不受卡諾循環(huán)的限制。在理論上它的熱電轉化率可達 85%～ 90%。但實際上，電池在工作時由于各種限制，目前各類電池實際的能量轉化效率均在 40%～ 60%的范圍內(nèi)。若實現(xiàn)熱點連供，燃料的總利用率可高達 80%以上。如表為豐田汽車公司在室內(nèi)模擬道路行駛實驗結果的一例，該結果表明，電動汽車的效率均高于汽油車的效率，其中氫燃料電池汽車的效率最高，為汽油車的兩倍多。 表 13 燃料電池車與其他動力車的綜合效率比較 類型 汽油 電力 混合動力（汽 燃料電池車 17 效率比較 油機） （壓縮氫氣） 燃 油 生 產(chǎn) 效率 /% 88 26 88 58 汽 車 運 行 效率 /% 16 80 30 50 綜合效率 /% 29 以汽油、電力、甲醇、壓縮天然氣、柴油、壓縮氫、液氫為能源時，傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車、內(nèi)燃機混合動力車、燃料電池車、燃料電池混合動力車和純電動汽車的單位里程的能量消耗率的比較看，從節(jié)約能源的角度來看，在以汽油為燃料的內(nèi)燃機混合動力車、燃料電池車和燃料電池混合動力車中，燃料電池混合動力車最節(jié) 能；在內(nèi)燃機混合動力車中，柴油車混合動力車明顯低于汽油混合動力車的能量消耗量。 排放的廢熱少 汽車運行時內(nèi)燃機燃燒排出氣體溫度明顯高于環(huán)境大氣，排氣攜帶的熱量將導致環(huán)境大氣溫度升高，進一步對大城市的熱島效應產(chǎn)生一定影響。燃料電池和混合動力汽車由于有較高的熱效率，單位里程排放的熱量少，蓄電池電動汽車不帶出廢熱的排氣，故使用電動汽車可以減輕城市的熱島效應。 可回收利用的能量多 對電動汽車而言，很容易利用發(fā)動機反轉時發(fā)電的功能回收制動或下坡時的能量，從而使汽車的續(xù)駛里程增加 、經(jīng)濟性提高。今年新開發(fā)的電動汽車都具有下坡、制動或減速時的能量回收系統(tǒng)，具有能量回收系統(tǒng)的電動汽車的續(xù)駛里程可增加 10%～ 15%。 可以改善能源結構、解決汽車的替代能源問題 裝備蓄電池的電動汽車所消耗的電能可以由普通電網(wǎng)得到，故所有獲取電能的方法都可以用作電動汽車的能源獲取途徑。燃料電池可以以氫、甲醇等非化石 18 燃料為能源，因此電動汽車改變了傳統(tǒng)汽車單純依賴石油燃料的不足，既可以改變能源結構、彌補化石燃料的不足，又可以作為石油枯竭后的交通工具，因此可以說開發(fā)電動汽車具有重要的能源戰(zhàn)略意義。 第 2 章：國內(nèi)電動汽車的現(xiàn)狀 我國為何高度重視電動汽車 改革開放以來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。然而，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市大氣污染問題也越來越嚴重。大氣污染已危及到人們的身心健康，成為我國特別是城市經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的障礙，同時還影響到我國的國際形象。 我國政府對環(huán)境問題十分重視，保護環(huán)境是貫徹實施我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項重要任務。在全國九屆人大二次會議上，朱 榕 基總理在《政府工作報告》中強調(diào) “ 進一步實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，要以對人民、對子孫后代負責的精神保護資源和生態(tài)環(huán)境 ” ，并指出， “ 首都北京今年把治理大氣污染作為政府的一項突出任務，國務院各有關部門要給予有力支持。 ” 降低汽車排放對改善城市大氣環(huán)境具有非常重要的作用。環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析表明，汽車尾氣排放是城市大氣污染的主要來源之一。北京市機動車尾氣排放對大氣污染物中 CO、 HC、 NOx 的分擔率分別為 63． 4％、 73． 5％和 46％，非采暖期分擔率更高，分別為 80． 3％、 79． 1％和 54． 8％；上海市中心地區(qū)機動車排放對大氣污染物中 CO、 HC、 NOx 的分擔率分別為 86％、 96％和 56％；廣州、天津、重慶等許多大中型城市具有 類似的情況。據(jù) 1997 年全國環(huán)境檢測網(wǎng)公布的環(huán)境質(zhì)量周報資料，廣州有 94％的周次，北京有 52％的周次首要污染物為氮氧化物。許多城市氮氧化物和一氧化碳污染物濃度呈上升趨勢。造成城市氮氧化物濃度上升的主要原因之一是汽車尾氣排放。同時，由于機動車是低空排放，對低空大氣環(huán)境污染和人體健康危害更大，減少汽車排放污染，顯得更加必要和迫切。 19 同時，我國是一個石油相對短缺的國家。從 1994 年起，我國就已經(jīng)成為純石油進口國，而天然氣的儲量相對比較豐富。眾所周知，天然氣、液化石油氣具有良好的物理化學特性，作為汽車代用燃 料；能夠有效降低汽車尾氣中的有害成分。因此，研制、生產(chǎn)以壓縮天然氣、液化石油氣汽車為代表的低排放燃氣汽車，對減少環(huán)境污染、合理利用能源、促進我國汽車工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，具有十分重要的意義。 從長遠看，環(huán)境和技術兩個因素將主導汽車工業(yè)的未來，任何一個汽車生產(chǎn)企業(yè)，如果僅僅依賴于傳統(tǒng)燃料汽車，將難以在 21 世紀環(huán)保要求更加苛刻、競爭更加激烈的市場中占有一席之地，從市場經(jīng)濟發(fā)展的需要和人們改善生活質(zhì)量的要求出發(fā)，汽車進入中國人的家庭只是時間問題。但是，未來中國若是大規(guī)模地發(fā)展汽油或柴油動力汽車，勢必在資源和 環(huán)境方面遇到更嚴重的壓力，中國必須尋求未來汽車工業(yè)發(fā)展的新路，電動汽車無疑是一個重要的發(fā)展方向。當前的進展表明，電動汽車的生產(chǎn)不僅僅是發(fā)動機的重大變化，而且在汽車設計，加工，材料，以及電氣、控制系統(tǒng)等方面都面臨著諸多改變，這意味著以汽車工業(yè)為基礎的西方發(fā)達國家整個工業(yè)體系面臨著重大的調(diào)整，代價極為巨大。這種局面實際上為我國提供了一個空前的機遇。因此，進一步加強零排放電動汽車的研究開發(fā)工作，爭取早日實現(xiàn)商品化、產(chǎn)業(yè)化，具有長遠的戰(zhàn)略意義。 我國政府在電動汽車商業(yè)化運行中的行為 發(fā)展電動汽車是我國能源和 環(huán)保戰(zhàn)略的一個重要方向，商業(yè)化運行示范是電動汽車產(chǎn)業(yè)化進程中不可逾越的階段。目前，我國已有北京、武漢、上海等城市分別啟動了混合動力電動汽車、燃料電動汽車的商業(yè)化示范運行，為實現(xiàn)我國汽車工業(yè)跨越式發(fā)展、實現(xiàn) “ 綠色奧運 ” 作準備。而電動汽車產(chǎn)業(yè)的特性又決定了電動汽車商業(yè)化運行的發(fā)展離不開政府的引導與扶持。但是政府在商業(yè)化運行中的作用又不能夸大，政府角色安排適當與否，直接影響電動汽車商業(yè)化運行的順利 20 進行。如果政府的行為適當，可以為電動汽車產(chǎn)業(yè)化提供適宜的外部環(huán)境，反之，則可能成為阻礙因素。 、電動汽車商業(yè) 化運行的內(nèi)在制約因素 一 、電動汽車商業(yè)化運行的基本屬性 各國進行電動汽車商業(yè)化運行的目的基本相同，主要是通過商業(yè)化運行： ①發(fā)現(xiàn)電動汽車產(chǎn)品技術、設計上的缺陷，改進產(chǎn)品； ② 建立和完善電動汽車運行基礎設施，開發(fā)建立充電 (或加氫 )系統(tǒng)，研發(fā)電動汽車維修保養(yǎng)技術和設備，制定維修保養(yǎng)規(guī)范； ③ 研究制定電動汽車商業(yè)運行經(jīng)濟規(guī)則及相關配套政策法規(guī)，探索確定電動汽車商業(yè)化運行模式； ④ 使更多市民認識和了解電動汽車，達到宣傳、教育和培育電動汽車市場的目的。 (1)政府職能屬性。近半個世紀以來，由于社會經(jīng)濟 的發(fā)展，人類生存與自然環(huán)境的基本矛盾日益尖銳，環(huán)境也日趨惡化，各國政府紛紛采取各種措施降低污染，保證社會的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展各種電動汽車也是其中一項措施。電動汽車商業(yè)化運行的環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益統(tǒng)一性決定了電動汽車商業(yè)化運行具有某些政府職能，如宣傳、引導人們的環(huán)保意識和使用電動汽車的觀念。從提供物質(zhì)產(chǎn)品和服務角度來看，電動汽車商業(yè)化運行與一般物質(zhì)生產(chǎn)部門和服務提供部門沒有區(qū)別。但是，從生產(chǎn)過程中人與自然的關系角度分析，電動汽車商業(yè)化運行能使人與自然關系更加協(xié)調(diào)，促進環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益統(tǒng)一，是持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎和技術保障。 (2)服務屬性。電動汽車的商業(yè)化運行的服務屬性表現(xiàn)為： ① 為政府的產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策服務，促進電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和環(huán)境的改善； ② 為電動汽車研發(fā)、制造企業(yè)服務，提供示范運行電動汽車產(chǎn)品的試驗、檢測數(shù)據(jù)和改進建議； ③ 為社會公眾服務，電動汽車商業(yè)化運行為社會提供出行、咨詢和宣傳服務。 (3)戰(zhàn)略屬性。電動汽車是以科學技術表現(xiàn)的戰(zhàn)略實力，直接關系到國家的綜合競爭力和經(jīng)濟軍事安全。 21 二 、電動汽車商業(yè)化的運行特征 電動汽車商業(yè)化運行揭示了電動汽車運行運作過程中的特殊性，反映 電動汽車產(chǎn)業(yè)運行主體之間的特殊關系，提出影響電動汽車運行質(zhì)量的關鍵因素。 (1)電動汽車商業(yè)化運行受政府、市場、公眾環(huán)境意識三重因素驅(qū)動。發(fā)達國家充分利用市場機制，拓寬環(huán)境投資渠道，調(diào)整、擴大環(huán)境設施運營主體，逐漸推動企業(yè)作為環(huán)境投資和