我国清洁替代燃料汽车技术发展战略选择之
混合动力：未来汽车的先行者
课题组成员到有关地区调查了解在实施全国清洁汽车行动中推广燃气汽车的成绩与存在问题时，一些用户反映，由于气源紧张；原先已投入运营的天然气汽车现在也不得不停下来。该问题的发生，从表面看，是我国天然气供不应求，在一定程度上制约了天然气汽车的发展。但本质上的原因，还是没有把发展此类汽车上升到关乎我国汽车能源战略的高度上来认识。毋庸讳言，如果我国今后大幅度提高天然气在整个能源消费结构中的比重，那么供求之间的矛盾将一直存在，但总归是有办法加以解决而做到两者基本平衡的。为此，除了继续不断地增加天然气可采储量和开采量之外，还可采取以下两项措施：一是合理调整天然气消费结构，以合适的替代品供应迄今为止天然气的消费大户，从而置换出相当大的份额用于汽车；再是建立广泛而比较稳固的天然气国际供应体系，加大进口量，确保国内市场需求。
前面已提及，全世界范围内的天然气资源还是相当丰富的，我国完全可以通过常规的国际贸易方式加以利用。不可否认，从国外进口而满足国内需求，的确存在依赖外部市场和资源的风险，但在经济全球化的今天，几乎没有一个国家和地区“万事不求人”而做到100%的自给自足（从经济学的角度讲也不合算，况且，在资源供应上，利用国内国际两个市场已是许多国家的通常做法。像美国，以其资源量，是可以满足自身对石油和天然气需求的，但其宁肯将国内的资源暂时留着不发掘，而大量进口）。从商品贸易的层面上看，富产天然气的国家（地区）也要千方百计的找市场和出口这一类商品，如此互利互惠的好事我们当然不能不做。我国的近邻俄罗斯、土库曼斯坦和哈萨克斯坦等国拥有巨大的天然气资源，尤其是俄罗斯，天然气可采储量约占世界总量的40%，也是世界出口天然气最多的国家，我国应是该国此类商品最近之最大的市场。基于中俄双方共同签署的《关于从俄罗斯向中国供应天然气的谅解备忘录），从2011年开始，俄将经陆上管道向中国市场供应天然气，每年的输送量将达到600亿至800亿立方米，尽管要实现这一计划还存在一些变数和困难，但俄罗斯从自身利益考虑，最终还是会向中国出口天然气的。今年我国与土库曼斯坦也签署了天然气管道输送协议，土方将从2009年起每年向我国出口300亿立方米天然气（为向中东部地区提供天然气，我国已建成并投产西气东输一线管道工程，年供气能力逾120亿立方来。最近，修建西气东输的二线管道工程方案也已确定，主要满足珠三角和长三角
地区的城求，年输气能力为300亿立方来。这也为该地区推广天然气汽车奠定了基础）。除此之外，亦可通过海上船运的方式，从国外（例如澳大利亚、中东各国、印尼等富产天然气的国家和地区）进口LNG。目前，我国已有11个沿海省市、自治区计划建设大型LNG进口项目，其中，广东、福建项目已进入正式实施阶段，其余在做前期准备工作，有12个LNG项目正待国家审批。如果这些设施建成投入使用，则将大大提高我国天然气的市场供应能力（据称，这些项目的LNG接收站全部建成后，总存储中转能力可达1800万t/年），为在这些地区（包括周边省市）发展天然气汽车创造了条件。
1、基本情况
混合动力汽车是将先进（或比较先进〕的内燃机、电机、能量储存装置、电控系统结合起来，其综合了（传统）发动机驱动和电动的优点，克服了纯电动汽车在动力电池、续驶里程等方面存在的缺陷，在提供与目前传统内燃机几乎相同的动力性的同时，燃油经济性获得明显改善，排放大大降低。
如果按照内燃机使用燃料的不同，则混合动力（系统）主要有如下形式：即（汽、柴）油/电混合、（燃）气（或其他代用燃料）／电混合。由于燃料电池（电动）汽车的研发，当前在国际及我国，又出现了一种崭新形式的、包含两种不同动力系统的汽车，即以燃料电池发动初片绪电池为动力的电动汽车。此种汽车，按驱动形式，可称为完全的电动汽车。若从包含两种不同形式的动力系统的角度上看，那么亦可叫做混合动力汽车，当然，已不是传统意义上的混合动力汽车了。
众所周知，发展清洁替代燃料（新型能源）汽车需要完备（或比较完备）的基础设施，而此又不是在短期内可以完成的，是一个缓慢、渐次发展的过程。混合动力汽车技术方案构思的高明之处在于，兼顾传统汽车和（纯）电动汽车的优越性，保证传统汽车由依赖石油向新型能源（替代燃料）时代以较低的代价平稳过渡。并且，在此过渡时期，混合动力汽车更适宜及时吸收传统汽柴油汽车技术进步成果和电动汽车技术攻关取得的新成就，即能比较容易的从两个领域不断“讨（取）好（处）”，由此，也就能不间断地完善自我，提高使用的适应性。从前面的论述中可知，既然该过渡期大约有半个世纪之久，则此种汽车作为一种“桥”的存在还是具有重大价值和重要意义的，而非某些人所说的是权宜之计。
混合动力汽车按混合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种；按照混合度（即电机功率与内燃机功率之比例或使用电的比例与使用燃油或燃气的比例）的不同，又可分为微混合、轻度混合、中度混合、重度（或称全）混合等。据业界普遍认为，当前，无论是国内、国际，混合动力汽车的基本（础）技术已经成熟，并这到实用阶段，发展前景甚为确定，总体上看呈明朗化趋势。
自20世纪90年代初期以来，世界各发达国家（地区）及大型汽车公司竞相研发混合动力汽车技术，尤以日本汽车企业的成绩最为突出。据称，在2000-2005年间，全球混合动力汽车产量增长了近6倍之多，而在增加的产量中，丰田和本田占有很高的比例。丰田公司于1997年率先向市场推出Prius牌混合动力汽车，并在日本、美、欧等市场获得相当大的成功，累计产销量已超过60万辆，逐渐成为该公司经济效益新的增长点（据美国《财富》杂志对新评出的2006年全球“500强”的排名分析，在上榜的亚洲企业中，日本丰田居首位，随着其节能汽车和混合动力汽车的持续旺销，该会司盈利增长16％，在全球“500强”的排名也比去年上升了两位。知果目前的这一势头得以保持，则明年丰田将超过通用而成为全球销售收入最高的汽车制造商）。丰田在今年6月还宣布，其计划于2009年推出新品牌的混合动力汽车，当年销量就将达到10万辆，该公司的目标是在2010年全年销售100万辆混合动力汽车。紧随丰田，本田、通用、福特以及欧洲多数大型汽车公司也纷纷向市场推出各种类型的混合动力汽车。据称，原来不太重视混合动力汽车开发的美国通用公司正欲后来居上，其麾下豪华品牌凯迪拉克拟将所有车型都转为混合动力产品。现阶段，在世界范围内，以美国市场对混合动力汽车的需求最强劲，2006年，这一类汽车总销量达到25.6万辆，与上一年相比，增长23%，而这一年该国汽车市场总需求量基本未增长，预计2007年，该市场混合动力汽车销量将达到34.5万辆，至2010年，美国市场的混合动力汽车销量将大幅度增加到177.5万辆。据分析，混合动力汽车为何在美国市场格外受欢迎，除了该国已经实施了十分严格的排放法规、燃油经济性指标要求以及执法严格到位等因素外，与混合动力汽车比较贴合该国市场实际情况有关。该国绝大多数家庭一般都拥有两部（甚至更多）汽车，其中一部车辆主要用作上下班的代步工具。这种车多数情况下是在市区内行驶，“走走停停”的时间很多，而此，正是混合动力汽车发挥优势之所在。当前，在美国使用的混合动力汽车中，以中高档乘用车（D级车）、SUV和皮卡居多，此类车通常排量较大，油耗高，因此，换成节能减排效果突出的混合动力汽车就特别合算。随着混合动力汽车技术的不断进步，其在发达国家（地区）市场的应用有从小车向大车（客车和货车）扩展之势，例如，现在混合动力客车在北美地区就十分畅销。更值得关注的是，日本已开始把混合动力技术应用到列车上，世界首辆混合动力火车于2007年7月在日本投入运营，据称，此种列车与普通火车相比，节能10%，排放降低60%，但车辆售价也相应提高。在此之前，日本东京已有混合动力有轨电车在运营。
2、节能减排效果卓越
按照欧盟的分析，在燃用各种不同燃料（或使用不同能源）的汽车当中，以混合动力汽车的燃料（能源）总效率（WTW)为最高，其次是天然气（合成油（GTL），天然气和LPG汽车排第三位。就混合动力汽车在行驶阶段的能源利用效率而言，其节能效果也十分突出。混合动力汽车拥有两套动力系统，虽然有使机构复杂的消极一面，但更有使两套系统优势叠加的积极一面。正因为是两套动力系统，因此就可将每一种系统都设计得更小、更紧凑一些，使之优化到最佳状态。由于混合动为汽车的内燃机动力部分，通常采用的是较小排量、性能更优的发动机，多数时间是在高效率区间的稳定状态运行，燃油经济性较高，再结合采取制动能量回收等措施，该种汽车与传统燃油汽车相比，能量（源）利用率可提高40%以上。据有关文献介绍，当前在美、日市场上投入使用的混合动力轿车和SUV等，与同类型传统汽车相比，日常使用时，节油率在20%-40%不等。表2列出丰田Prius牌混合动力轿车与装用汽油机的Corrolla牌车百公里油耗比较，由此可以看出，Prlus牌车的平均节油率约为40%。
丰田Prius牌轿车为全混合式。研究表明，混合动力汽车的节油率几乎与汽车功率的混合度成正比上升。因此，从长远看，研发全混合式汽车（尤其是外接充电式混合动力汽车PHEV，其以工薪阶层市区上下班代步工具为主要市场目标，近年来在西方发这国家倍受青睐，节油率可这50%-60%）是一种必然趋势。
混合动力汽车相较于传统汽车，环保优势也是很大的。据有关资料介绍，丰田和本田等公司在美国正式上市的混合动力轿车，其排放均达到该国超低排放标准（相当于欧4）要求，即相对于传统汽车而言，降低排放80%以上。按照瑞士联邦材料测试与研究实验室的测试结果，开发清洁高效的混合动力汽车与同类型汽油车相比，可节油20%，二氧化碳排放减少45％。如前所及的PHEV，其减排效果也很好，例如，若将1.4万美元的传统乘用车改为PHEV，二氧化碳排放较原来下降40%，氮氧化物减少35%左右。我国按照“863”重大科技专项安排而研发制造的各类型混合动力汽车，环保性也比较明显，依照目前的试验和示范运行结果，降低排放35%-50％不等，可满足欧3标准要求。
3、推广应用的难点和突破口
现今，虽然混合动力汽车技术已经比较成熟，但由于两套动力系统比较复杂，再加上需要安装与之相配套的控制系统等，成本增加较多，其以比较优越的节油性能而节省的费用仍不足以抵销所增加的购置费用。考虑到我国汽车用户对车辆售价的敏感性，可以认为，在近期如果没有政府的优惠政策以及对排放法规强制性的执行和监督，则私人使用的混合动力乘用车是难以推广普及的。因此，各大汽车企业混合动力汽车的研制和市场目标皆集中到城市公交车上。这一策略是合乎我国当前的实际情况的。率先发展和推广普及混合动力公交车有以下三种可能性及优势。
首先，是市场需求潜力巨大。据统计，我国城镇居民日常出行约70%首选乘坐公交车，目前我国公交车的年产量和保有量均已居世界第一位，市场容量非常大。
其次，是最有可能得到政策的支持。迄今，我国城市公交车大多数是由市政府补助公交企业而进行采购，其是否符合节能减排要求，将是政府考虑的一个重要采购原则。
再者，从技术的角度讲，在市区工况下，公交车频繁起步、加速、制动和停车，要额外消耗许多燃油（据国外有关资料介绍，这一类汽车有近一半的燃料是因车辆频繁制动所消耗的），这就为混合动力公交车的节能减排（有较大的作为）留下了相当大的空间。换言之，公交车装备成混合动力汽车是比较合算、比较可行的。因此，可作为我国推广应用混合动力汽车的突破口之一，以此积累经验，为今后推广应用电动汽车打基础。
来源：东风汽车报
