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新能源讲稿

石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色液体。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。

石油的优点1.石油对于人类来说，它是一种高能量、廉价而且易于使用的能源 2.石油的裂解产品的单位能量密度非常高

3.现代汽车工业是建立在石油经济之上的，没有石油就没有汽车 4.汽车为什么要使用石油产品，就是因为没有哪一种能源能像石油产品那样仅使用低压容器就能在移动过程中存储这么多而且廉价能量

5.美利坚民族之所以这么强大是因为他们是世界上最先而且是最充分使用石油资源及技术的民族

石油的使用与一个国家的经济发展程度密切相关（„„）

石油的弱点

石油属于有限资源，按照目前使用速度50年以后会逐渐枯竭，那么这种能源经济性就会损伤，石油会变得越来越贵

2.石油产品使用之后会对自然环境产生污染，而且这种污染不容易得到恢复。

（地球上的石油到底还能供人类用多久？这是一个有争议的问题。有专家认为地球上的石油仅够三四十年，有专家则认为可使用一二百年。1998年6月7日，美国《洛杉矶时报》发表题为《即将来临的石油危机——真正的危机》的文章认为，今后10年左右，世界石油供应似乎是充足的。在今后20年左右的时间，全球石油产量可能开始持续下降。虽然市场力量和石油生产技术的改进可能使石油供应继续保持到21世纪，但是石油危机的到来可能比一般人的设想早得多。目前全球每天消耗石油量已达7100万桶，几乎每年增加2％。以每年这个增加数字计算，到2010年，全世界将消耗掉从经济到技术上都容易开采的全部石油的一半。

尽管地质勘探技术有了惊人的进步，但所探明的新的石油储量明显减少，因为现有石油消费量同新勘探到的石油量的比例是4∶1。到2003年，不论是发达国家还是发展中国家，最终都会面临石油危机。在本世纪内，世界主要靠丰富的低价石油推动了经济车轮的前进，如果石油枯竭，那么世界经济将面临严峻挑战。《中东报》认为，到1997年底，开采石油已达8070亿桶，其中一半是在石油动荡的70年代开采的。根据一些保守的估计，石油储量不会超过8300亿桶。还有一些报告指出，世界石油总储量约达9950亿桶。目前，世界每年消费石油240亿桶，而新勘探出的石油越来越少，每年只有50亿桶。中东地区以外的石油储量正在下降。石油资源是有限的。

据美国石油业协会估计，地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶，可供人类开采时间不超过95年。在2050年到来之前，世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在2250到2500年之间，煤炭也将消耗殆尽，矿物燃料供应枯竭。面对即将到来的能源危机，全世界认识到必须采取开源节流的战略，即一方面节约能源，另一方面开发新能源

石油污染是指石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要发生在海洋。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的不透水性，降低水产品质量。油膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡，此外还可破坏海滨风景，影响海滨美学价值。石油污染防治，除控制污染源，防止意外事故发生外，可通过围油栏、吸收材料、消油剂等进行处理。

石油对环境的污染可分为两个方面：一是油气污染大气环境，表现为油气挥发物与其它有害气体被太阳

紫外线照射后，发生物理化学反应，生成光化学烟雾，产生致癌物和温室效应，破坏臭氧层等。二是地下油罐和输油管线腐蚀渗漏污染土壤和地下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类。

 在经济性与环保性相平衡的条件下，寻找新能 源部分替代石油资源

 混合燃料汽车

比如甲醇汽油（M75/M50）、乙醇汽油、二甲醚柴油

 双燃料汽车

比如天然气和汽油双燃料汽车。

 寻找新的廉价、环保、可再生能源来源，逐渐地替代石油资源  其他化石能源  核聚变能源  生物能源

 直接转换太阳能

各类新能源汽车的简单讲解时间关系重点放在电动汽车上！燃料汽车

1.甲醇燃料汽车的定义

甲醇燃料汽车是指利用甲醇燃料做能源驱动的汽车。

甲醇作为燃料在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种。掺烧是指将甲醇以不同的比例（如M10、M15、M30等）掺入汽油中，作为发动机的燃料，一般称为甲醇汽油；纯甲醇替代是指将高比例甲醇（如M85、M100）直接用作汽车燃料。

甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。目前我国市场上使用的甲醇汽油主要有M5、M15、M50、M85以及M100等。甲醇作为车用燃料有如下优点：

•（1）辛烷值高，能显著提高燃料的混合辛烷值，增强抗爆性能，可以提高发动机的压缩比，从而提高发动机的功率。•（2）甲醇是高含氧量物质，它在气缸内完全燃烧时所需要的过量空气系数可以远远小于燃用汽油时所要求的值，燃烧更为充分。•（3）挥发性好，有利于与空气的混和。•（4）可显著降低尾气排放。

•（5）在高油价、低甲醇价格情况下，经济上甲醇燃料占有很大优势。

•（6）灵活性高，经改装后的甲醇燃料汽车，可燃用甲醇，也可燃用汽油及两者任意比例的混合物，不受油品和加油站的限制。

•（7）使用方便，对于现有的汽油车，无需任何改动装置，即可以使用汽油，也可以使用低比例甲醇汽油。

•（8）性能随掺混比而变，按在使用中与汽油的掺混比例依次分为低、中、高、纯甲醇四类。

表7-2为甲醇燃料在汽车中使用的四个配比方案的技术经济性能对照。甲醇作为车用燃料表现出的缺点有：

•（1）甲醇吸湿性强，与汽油互溶性差，会造成混合燃料的稳定性、遇水分层问题； •（2）甲醇净热值不到常规汽油一半，甲醇燃料着火性差、低温启动性差，会出现发动机低温启动困难；

•（3）甲醇对各种金属均有严重腐蚀，造成发动机腐蚀及磨损问题，纯烧甲醇需要对发动机进行改造，有发动机通用性问题；

•（4）甲醇燃料十六烷值低，在压燃式发动机中燃用甲醇燃料较困难，有发动机积碳问题；

•（5）甲醇对汽车橡胶有溶涨作用问题； •（6）甲醇能量密度较低，燃油箱容积需适当放大。甲醇使润滑油变稀，会加剧磨损，需要加防腐抑制剂；

•（7）甲醇有毒，怠速情况下甲醇汽车排放的甲醛（非常规排放）为普通汽油车的3~6倍；

•（8）使用甲醇燃料（M85、M100）时，需要另建储运、加注和销售设备系统，并建立安全防护系统。• 据统计，目前全国已经有18个省、市、自治区开展了燃料甲醇与甲醇汽车的研发推广工作，并在区域内给与支持和鼓励的政策措施。

• 旗云甲醇新型燃料车是在旗云车6年市场磨练、6次品质升级的基础上研发的环保节能型出租车，延续了旗云车经济实用的优势，并结合了世界上环保燃料的发展趋势，可使用甲醇和汽油双燃料，从而使得旗云甲醇车型出租车一身兼具环保、经济、可靠、安全四大优势，如图7.13所示。

甲醇汽车是我国新能源汽车战略中的重要组成部分，属于醇醚类汽车的代表，甲醇燃料已经被确定为今后20~30年过渡性车用替代燃料。但由于欠缺规范性，掺烧甲醇比例不规范也带来了一些负面的效果。国家应该加大投入和支持的力度，规范生产标准等问题。甲醇汽油国家标准一旦颁布，或将快速推动醇醚类汽车的发展。

混合动力

 混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合  混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车

 辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此汽车可以有强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性

 混合动力汽车节能原理，主要是降低发动机起动和加速的使用频率来降低发动机的能耗，这个原理主要根据发动机匀速工作时油耗较少的特性，车辆加速和起动时使用额外电池驱动电动机提供动力，此时的发动机仍按照最经济的油耗工作，因此综合提高车辆使用过程中能源效率

混合动力电动汽车的动力系统结构主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。

 轻型混合动力：并非真正的混合动力

由于汽车在拥堵时发动机怠速的油耗几乎可以说就是浪费，因此让怠速时发动机不工作也就是轻型混合动力研发的初衷。这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机上加装了皮带驱动启动电机。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机，用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。

出于成本考虑，采用这种混合动力的多是微型车或者小型车，smratfortwomdh就是最典型的例子，该车在刹车减速时。当车速低于8公里每小时，发动机会自动熄火；而你要继续行驶时，只需轻触油门发动机就可以重新工作了。严格意义上讲，轻型混合动力不算是混合动力，因为其仍是靠燃油提供动力。由于轻型混合动力降低了排放和油耗，所以很多汽车厂商宣传其为混合动力。

 中型混合动力：电机不能独立驱动汽车 中型混合动力则在轻型混合动力增加了电动机。在汽车行驶过程中，中型混合动力的电动机可以辅助发动机驱动汽车行进。中型混合动力车型可以在减速和刹车时进行能量回收，为蓄电池充电以备电动机使用。但是这台电动机不能独立驱动汽车行驶。通常在城市路况下，采用中型混合动力系统的车辆平均节能20%。

目前中型混合动力技术成熟，应用广泛。现款思域混合动力汽车就是其中的典型代表。该车搭配一台1.3升汽油发动机和CVT变速箱组成的动力总成，一台功率为26马力的电动机作为其辅助。除此之外，中型混合动力还广泛应用于一些高端车型，例如雷克萨斯的LS600h以及大众的途锐Hybird。尽管如此中型混合动力的节能效果仍然很有限。

 重型混合动力：节能效果最好

重型混合动力是目前动力混合形式最好的混合动力技术，之前提到的雷克萨斯 CT00h就是首款量产重型混合动力车型。与中型混合动力不同的是，重型混合动力的电动机可以独立驱动汽车前进。在城市拥堵道路上，重型混合动力车型的发动机工作得更少，自然也就更加节能环保。

以现售2012款丰田普瑞斯为例，该车采用1.5升汽油发动机和CVT变速箱，另有一台68马力的电动机作为辅助。车辆启动以及低速驾驶时，只靠电动机来启动和运行，不发生燃油消耗。正常行驶时，交替使用发动机和电动机，电脑控制动力分离装置和动力控制单元，使燃油消耗保持很低的水平。在高速行驶时，动力控制单元将电池的电压升至500伏，驱动发动机的同时和发电机一起驱动电动机，提供更高的输出功率。制动、减速、下坡时，电动机作为发电机，把损耗的动能转化成电能贮存在蓄电池中，这更适合路况复杂的城市道路。

目前，已经在海外上市的第三代普锐斯(国内现售款为第二代)，则换装了1.8升发动机，最大输出功率为73kW(99马力);而电动机最大功率为60kW(82马力)，系统那个输出功率为136马力;电力蓄电池为锂离子电池，额定电压为345.65V，在纯电动模式行驶时的最高时速可达100km/h，而充电时间则为180分钟(AC100V)，100分钟(AC 200V)。

可以预见的是，电动车将是未来的发展方向。因此，目前大行其道的混合动力车也就成为了一种过渡产品。丰田等厂家纷纷推出插电式混合动力车型也是延长混合动力车寿命的一种方法。由于插电式混合动力车可以直接由电网充电，个人用户在家中也可为车辆充电。当电动车普及之后，插电式混合动力汽车仍将有一定生存空间。

 并联式电动汽车

一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的“并联方式”，也叫嵌入式电动汽车 这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。

 串联式电动汽车

还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”。

发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。

充电式电动车的原理十分简单，而且电动机和电池技术目前都已经十分成熟。目前，以量产车改装而成的电动车，都由于放置电池等原因占用了很多的空间。宝马的Active E就是个典型的例子。由于需要放置电动机，相比其原型车1系Coupe，宝马Active E的车内空间以及行李箱空间都大为减少。

以目前的技术，由于锂电池的大量应用，电动车的续航能力和电池寿命已经有了明显的改善。日产 LEAF聆风，配备了由锂离子电池驱动的电动机为动力，巡航里程可以达到160公里以上。日产LEAF聆风使用220伏交流电，大约需要8小时左右就可以充满。如果有紧急情况，通过10分钟的快速充电，日产聆风就可行驶50公里，方便车主长途行驶。

日产LEAF聆风的层叠式紧凑型锂离子电池最大输出功率可以达到90千瓦，电动机的输出功率则有80千瓦，扭矩峰值可以达到280牛·米。另外，由于日产LEAF聆风的电池布置在车底，并没有挤占行李箱空间。相对于同平台的骐达而言，日产LEAF聆风的实际使用空间还要大一些。

 燃料电池车：少数派

目前除了普通的充电式电动车和增城市电动车，还有一种用燃料电池驱动的电动车。燃料电池车通常有一个储存氢气的液态气体罐。其电池的能量是通过氢气和空气中的氧气发生化学作用，直接变成电能的。以B级燃料电池车为例，其续航里程达到了400公里。奔驰官方称，该车每次充满燃料仅需3分钟，相对于充电式电动车动辄8个小时的充电时间，燃料电池车非常适合日常使用。

7.7.1 太阳能汽车的基本结构与原理

太阳能汽车是利用太阳能电池将太阳能转换为电能，并利用该电能作为能源驱动行驶的汽车，它是电动汽车的一种。1．太阳能汽车的基本结构

太阳能汽车一般由太阳能电池板、电力系统、电能控制系统、电动机、机械系统等组成。（1）太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能汽车的能源产生装置。太阳能电池板有阵列形式和薄膜形式。阵列是由许多光电池板组成。阵列的类型受到太阳能汽车车身的尺寸和制造费用等的限制。

一般情况下，汽车在行驶过程中，被转换的太阳能用于直接驱动车轮。但有时电池板提供的能量要大于电动机需求的电力，多余的电量就会被蓄电池储起来，作为后备能源使用。（2）电力系统

电力系统是整个太阳能汽车的核心部件，它由蓄电池和电能组成，电力系统控制器管理全部电力的供应和收集工作。蓄电池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能以便在必要时使用。蓄电池的电能可以通过太阳能电池板来充电，也可以通过其它的外部电源充电。（3）电能控制系统 电能控制系统可以说是整个太阳能汽车的大脑，主要用于整车电能的分配、电压电量控制等。电能控制系统包括峰值电能监控仪、电机控制器和数据采集系统。电能系统最基本的功能就是控制和管理整个系统中的电能。峰值电力监控仪电力来源于太阳能光伏阵列，光伏阵列把能量传递给另外的蓄电池用于储存或直接传递给电动机控制器用于推动电动机。（4）电动机

太阳能汽车中的电动机相当于普通汽车中的发动机。现在的车用驱动电动机中有很多类型，在电动车中都可以应用。类型的选择，主要是根据设计者的要求来定。太阳能汽车使用的电动机多数是双线圈无刷直流电动机。太阳能汽车一般不采用齿轮机构进行调速。（5）机械系统

机械系统主要包括车身系统、底盘系统和操纵系统等。电动汽车的机械系统与普通汽车基本相同，但又有自身的特点。太阳能汽车最具魅力的可以说是车身了。在满足汽车的安全和外形尺寸要求外，汽车的外形是没有其它限制的。一般来说，太阳能汽车的外形设计要使行驶过程中的风阻尽量小，同时又要使太阳能电池板的面积尽量大。太阳能汽车要求底盘的强度和安全度达到最大，而且重量尽量轻。

太阳能汽车的能源来自太阳，是真正的绿色能源汽车。其特点如下：（1）节约能源。

（2）能源利用率高：太阳能汽车很少通过齿轮机构传递能量，可以防止能量损耗。同时又通过驱动电机的能量利用率又非常高。

（3）减少环境污染：太阳能汽车消耗的能量是电能，不产生废气。

（4）灵活、操控性好：由于太阳能汽车中很多部件都是电子部件，所以可以保证很好的操作性。

太阳能汽车是随着太阳能电池技术的发展而产生。

1987年11月，澳大利亚举行了一次世界太阳能汽车拉力大赛，有7个国家的25辆太阳能汽车参加了比赛。赛程全长3200km，几乎纵贯整个澳大利亚国土。

1999年5月，巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车。汽车全部使用太阳能作为能源，发动机和车轮之间没有传输装置，最高时速超过100km。

在澳大利亚2003太阳能汽车比赛上，由荷兰制造的“Nuna II”太阳能汽车取得了冠军，它以30小时54分钟的时间跑完了3010公里的路程，创造了太阳能汽车最高时速170km的新世界记录，标志着人们在转化太阳能的道路上又迈出了坚实的一步。

我国在太阳能汽车的研发起步于20世纪80年代。在1984年9月，我国首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功，并开进了北京中南海的勤政殿。

1996年，清华大学参照日本能登竞赛规范，研制了“追日”号太阳能汽车。重800公斤左右，最高车速达80 km/h，造价为7.8万美元。其采用的电池板是我国第五代产品，太阳能转化率只能达到14%。

2001年，全国高校首辆载人太阳能汽车——“思源号”在上海交通大学诞生。思源号完全依靠太阳能汽车的电能，只要在阳光下晒三、四个小时，便能轻松跑上10多公里。

中山大学太阳能系统研究所也推出了一辆酷似公园电瓶车的太阳能电动车。该车可以搭乘6名乘客，但是国产的时速最高却只有48公里，持续行驶时间也就1个小时。

2006年，我国首辆太阳能轿车在南京亮相，这辆可以直接切换能源方式的太阳能汽车行驶速度最高可达88km/h。如果加上蓄电池的电能，这辆车晚上能跑220km，白天可跑290 km。

由此可见，目前研发的太阳能汽车主要用于实验或竞赛。实用型的太阳能汽车还比较少。制约太阳能汽车发展的主要因素是太阳能电池的转换效率低，因此，最有发展前途的太阳能汽车是太阳能电池和蓄电池组合形式的汽车。今后，太阳能汽车的研究主要集中在提高太阳能电池的转换效率、最大功率跟踪技术和蓄电池充放电技术等。