欧阳明高，EVS25世界程序委员会主席，1982年毕业于中南大学，1993年在丹麦技艺大学获工学博士学位。现任全中国政协常委，教导部长江学者特聘教授，清华大学车子工程系主任，车子平安与节能国度要点实验室主任。兼任国度”十一五”863（节能与新燃料车子）重要名目全体组行家，华夏车子工程学会常务理事、启动机分会主任委员，华夏内燃机学会副理事长。

　　一、我们国家面对的挑战和机缘

　　1、交通燃料与环境难题是21世纪全世界面对的重要挑战，对我们国家尤为严峻

　　日前全球车子保有量约8亿辆，估计到2020年全世界车子保有量将达到12亿辆，最重要的增加数量来源进行华夏家。世界燃料机构（IEA）的统算数据表达，2001年全世界57%的汽油花费在交通范畴（此中美国达到67%）。估计到2020年交通用油占全世界汽油总消耗的62%以上。美国燃料部预测，2020年今后，全世界汽油要求与常规汽油供应之中将显露净缺口，2050年的供需缺口差不多差不多于2000年全球汽油总产量的两倍。与此同一时间，交通燃料消耗也是形成局部环境污染和全世界温室气体释放的最重要的来自之一。为这，全世界已完成共识：交通燃料转行势在必行。

　　近年来，我们国家车子业迅猛进行。2005年，我们国家车子产、销售数量均超越570万辆，区别居全球第三位和第二位，自助品牌小汽车和车子出口均显露大幅增添。估计2020年前我们国家将成为全球上第一大的车子生产国和最重要的的车子出口国之一。我们国家日前的车子人均保有量还很矮，2003年每千人车子保有量仅为美国的2.5%（19辆），大约差不多于美国90年前的水准，是全球上车子市场潜力第一大的国度，估计2020年车子保有量将达到1.3～1.5亿辆。可是，当我们国家刚刚到达车子社会门槛，车用汽油花费在汽油总花费中的比重（1/3之下）还大大低于全球平均水准时（1/2以上），咱们曾经感触到了汽油供给的日渐吃紧。同一时间，车用汽油消耗所发生的空气污染和CO2释放也正好变成愈来愈惨重的难题，我们国家曾经成为全球上第二大CO2释放国，因此发生的世界政治和经济争端将来会愈演愈烈。这充分表达，我们国家所面对的汽油平安与交通燃料难题将来势更猛、作用很大、挑战愈加严峻。按惯例交通燃料能源体系进行下来，不可持续，实现我们国家交通燃料能源体系转行是大势所趋。

　　2、未来20年是我们国家交通燃料能源体系转行的策略机缘期

　　历史上，交通燃料能源体系变革一直处于技艺革命和经济转行的焦点位子。十九世纪，煤和蒸汽机火车激发了欧洲的产业革命，开创了人类的产业经济和产业文明；二十世纪，汽油和内燃机车子促成了美国的经济腾飞，把人类带入了鉴于汽油的经济体制与物质繁华，也带来了燃料环境的庞大挑战。映入二十一世纪，以替代能源和混合能源为代表的各式新款车子燃料能源技艺迅猛进行，相互竞争，激发了一场新的技艺变革，预示着人类将要映入后汽油时期过渡期和燃料能源技艺创新突破的机缘期。

　　这场燃料能源体系变革的最重要的趋向是车子燃料多元化、车子能源电气化和车子释放干净化：鉴于可再生燃料的生物能源关于各式机动车具备良没有问题适用性，成为列国一同推广的新款能源；混合能源作为新款车子燃料能源技艺共性平台，继承了领先进步内燃机技艺，联合高效干净的电力驱动形式，既充分应用现存能源根基设备，又能包容各式新款能源，现已成为新款能源车子资产化的路程碑；能源电池作为一个新兴能量转交换装扮置，虽然日前还存留好多须要克服的技艺阻碍，但其作为新一代车子燃料能源体系的远期解决方案依然被全世界所看好。

　　车子燃料能源技艺的变革是一种相比漫长的进程。混合能源有望在近中期一步步普遍；能源电池车子的范围商业化大约在2020年今后。面向中长久的车子技艺进行，我们国家车子所处的这一技艺变革时代为我们国家交通燃料能源体系变革提供了历史机缘。

　　机缘之一：华夏的资源和燃料情况符合进行新燃料交通能源体系。华夏缺油、少气、多煤，这一构造特色给交通燃料可持续进行带来了严峻的挑战。鉴于各式资源特色的多个替代能源可行充分发挥我们国家区域辽阔和资源多样性的优势，因地制宜进行鉴于煤炭的能源产业、鉴于生物质的农业燃料和鉴于天然气的各式气体能源技艺，从而实现交通燃料来自的多样化。同一时间，从我们国家城乡布置看，都市形式以大都市群为最重要的特色，车子能源根基设备相比聚集，有益于能源清洁化治理和监督。我们国家广泛农村，随地域不同，其一次燃料资源特色还不同，这相比符合进行一次燃料来自多元化、能源制取和花费本地化的能源供给体制。

　　机缘之二：我们国家具备实现交通燃料能源体系变革的后发优势。从我们国家车子进行阶段看，具备后发优势。虽然强盛国度政府均鼎力推进各式代用能源车子的利用和向氢能能源电池车子能源体系的转行，可是其惯例车子资产巨大，汽油根基设备改善，花费习惯难以转变，实行转行社会本钱高昂，转行难度相当大。而我们国家车子产业刚刚进行起来，车子普遍率低，于是在车子能源体系进行策略抉择上，有很大的自由度。相对常规车子而言，我们国家在新燃料车子研发和资产化方面具备相比优势。假如政策得当，可行在全球上首先实现转行。

　　机缘之三：实行车子能源体系变革，是好几年来我们国家进行清洁车子和电动车子成功实践的策略总结和进行的势必请求。鉴于对我们国家燃料平安、环保和实现我们国家车子产业跨越进行的策略考量，”九五”时期，科技部会同相关部委组织实行了”清洁车子行动”，取得了重要阶段性效果。日前，全中国已有燃气车子22万辆，加气站700余座，年替代汽油150万吨。况且天然气车子表现迅速增添势头，估计往后几年将映入大范围推广利用阶段。”十五”时期，科技部组织实行了”电动车子重要科技专项”，国度投入8.8亿元，是第一大的科技专项之一。全中国200余家单位、2000多名骨干科技人士干脆参加实行，初步造成了官、产、学、研合作体制。日前，小型纯电动机动车曾经最初小范围资产化，混合能源车子已有若干车型经过国度验证成为产物，能源电池车子已映入示范考核运转阶段。自助开发的能源电池、能源蓄电池、驱动电机和电子操控体系具有批量化制造能力。这为我们国家车子能源转行策略的实行，奠定了坚实的技艺、能人和实践根基。

　　二、我们国家交通燃料能源体系进行的策略抉择

　　鉴于我们国家车子燃料能源体系面对的挑战与机缘，我们国家车子燃料能源体系进行指标理当是立足转行、尽快转行。可是，新款车子燃料能源体系与现存车子燃料能源体系存留着千丝万缕的联系。同一时间，我们国家当前车子资产进行和节能环境保护难题还要靠现存车子燃料能源技艺解决。为这，理当抉择一个”过渡”和”转行”并行互动、协调进行的策略。一方面，进行节能车子解决紧迫的燃料平安难题，另一方面，展开新燃料车子探讨，瞄准未来车子竞争制高点和实现车子燃料能源体系的可持续进行。

　　1、节能车子

　　改良现存以汽油和内燃机为根基的车用燃料能源体系，进行节能车子，要点进行直喷式内燃机及其混合能源体系。应用现存液体能源根基设备，实行汽柴油清洁化策略，一步步与世界汽油规范接轨；鼎力进行各式合成能源，尤其是适合华夏国情的煤基合成能源，并与汽柴油混合，造成新款清洁能源。

　　2000年以来，我们国家车子（包括农用车子）汽柴油年花费约占全中国汽柴油花费总量的一半，汽油花费的1/3左右。这一数据讲明三个难题：1）车用汽柴油花费总量与汽油花费总量同步迅速增添。考量到车子市场的持续升温，汽油平安风险相当大。2）与世界平均水准比较，我们国家汽柴油花费占汽油总花费的比重较轻。经过汽油花费构造调度改良，可实行车子能源的间接替代。最重要的是经过置换形式将替代难度较小的产业能源等用非汽油产物先行替代，将其原来运用的汽油能源用于车子。则在相同汽油花费总量下，车用能源花费总量大约具备20％以上的上升体积。3）我们国家日前车用汽油花费总量与车子保有量之比偏高，也即车子油耗量偏大，节能的潜力庞大。2002年，我们国家计入农用车和摩托车后的等效平均单车年耗油量约为1.5吨，挨近美国2000年的平均单车年耗油量，而大大超出2000年的法国(1.2吨)和日本（1吨）。平均单车年耗油量取决于机动车技艺、车型构造和行进路程以及运转工况等要素,中长久均有较大的改进潜力。依据国度中长久科技规划燃料范畴策略探讨结果，提议2020年我们国家车子节能指标为：在车子保有量调节在1.5亿辆以内的前提下，平均单车年油耗量操控在1吨左右。与日前比较，节约1/3左右，节油潜力7000万吨左右。车子汽油消耗总量操控在1.5～2亿吨。为了达到这一指标，要害的节能车子燃料能源技艺如是：

　　（1）高效柴油启动机技艺

　　小汽车柴油机节能成果与石油混合能源不相上下。据国务院进行探讨中心剖析预测，假如2020年我们国家柴油小汽车进行到乘用车的20％，则当年可节约能源1880万吨。为这理当在我们国家进行领先进步的柴油小汽车，可是必需解决好释放操控要害技艺难题。最重要的包括：柴油机电控技艺，排气后料理技艺和清洁柴油与代用柴油技艺；柴油机电控高压汽油喷射体系和智能化启动机电子治理体系，是绿色高效柴油机焦点要害技艺，理当鼎力进行；柴油机释放操控可采用如是应对战略：EGR（废气再重复）技艺老练，成果明显，应尽快推广运用；DPF（微粒捕捉器）技艺2010年前将来会在欧洲柴油小汽车普遍，我们国家需加速利用速度；NOx（氮氧化物）催化转换器技艺路线须要慎重抉择，SCR在营运车中的利用理当引起重视；进行合成柴油和生物柴油对解决柴油的数量和品质都具备重要意义，要鼎力进行代用柴油技艺，力争在2020年，将制造能力提升到1000万吨以上。依据2002年统算，我们国家农用车所消耗的柴油总量与常规柴油车的柴油消耗总量不相上下。开发节能、经济的新款农用车并一步步采纳农业燃料作为能源关于车子节能和进行农村经济具备重要策略意义。

　　（2）节能石油启动机技艺

　　当前，我们国家的小汽车根本上是石油小汽车，日前采纳的小汽车石油启动机另有20％以上的节能潜力。石油启动机节能技艺的进行呈如是趋向：缸内直喷技艺、电协助增压、电动气门、可变紧缩比、停缸操控技艺等将在往后五年范围资产化。全球列国正好对直喷石油启动机技艺展开深入探讨。以日本为代表的非均质直喷技艺面对燃烧稳固性和后料理等难题，以欧洲为代表的均质直喷技艺正好兴盛。电动气门与没有凸轮启动机技艺也在突破之间。电动气门具备与电控喷射同等要紧的意义，它将给启动机空气体系操控和重复进程治理带来一系列节能技艺变革，如撤消节气门，可变紧缩比、部分停缸等。日前我们国家小汽车最重要的聚集在大都市。在中小都市和农村，摩托车和三轮摩托车是最重要的私人交通用具，保有量已达1.2亿辆以上，其节能环境保护水准急待提升，其进级换代趋向值得关心。有针对性的开发具备华夏特点的超微型节能石油车具备要紧的节能意义和市场前景。

　　（3）领先进步的混合内燃机技艺

　　领先进步内燃机的进行表现多重混合化趋向。

　　能源供给的混合：常规汽柴油与代用能源混合。以常规汽柴油为主，将各式代用能源，包括醇醚能源与汽柴油掺混并发展适当设置将来会成为主流能源技艺。

　　燃烧形式的混合：石油机均质充气与柴油机压燃点燃混合。以能源混合技艺和操控技艺为根基，概括石油机和柴油机两种燃烧形式优点的均质压燃HCCI内燃机技艺正好兴盛。

　　输出功率的混合：内燃机与电机功率的混合。新款集成化大功率发动电机/发电机一体化装置ISG与新款电源体系技艺既是内燃机电控技艺的扩展和深化，也是繁杂混合能源传动体系的根基模块技艺。内燃机的混合化是联结现存车子节能环境保护技艺与新燃料车子技艺之中的桥梁。

　　2、新燃料车子

　　开发新一代车用燃料能源体系，进行新燃料车子。要点进行各式液体代用能源启动机及其混合能源车子，一步步过渡到采纳生物能源的混合能源和可充电的混合能源；进一步进行以天然气为主体的气体能源根基设备，分步建造长久可持续应用的气体能源供给网站；以天然气启动机为根基，进行各式燃气能源，尤其是天然气/氢气内燃机及其混合能源；进行新一代能源电池启动机及其混合能源，到2020年，达到范围商业化水准；鼎力推行能源电池的技艺进步，进行符合华夏国情的纯电动车尤其是微型纯电动车。以都市公交机动车为要点，以点带面，稳步推行新燃料车子的示范与商业化。

　　（1）车用燃料转行的方向和要点

　　车用燃料转行的方向将从汽油、天然气/煤层气、煤基能源向生物质能源和化石能、核能及可再生燃料制氢和发电过渡。从资源来自看，中长久车用汽油替代能源的主体将来源三方面：煤基能源、生物能源、天然气能源。到2020年，总量将可达到3000万吨以上，占车用能源总花费的15％～20％，与欧盟的预期指标根本相同。从机动车利用方位看，车用代用能源最重要的有三类：含氧能源（醇/醚/酯）、合成油（BTL/CTL/GTL）、气体能源（甲烷气/合成气/氢气）。含氧能源技艺老练，是近期推广利用的要点，通常以掺混运用为宜。合成油与现存机动车技艺体制和根基设备十足兼容，况且是一个优质的环境保护能源。其技艺也另有较大的改良余地。从中长久看，将成为一个主体代用能源。气体能源中，甲烷气是近中期的要点，以天然气为例， 2020年，我们国家天然气供给量可达到1200亿m3以上，如拿出10％左右用于车子就可替代1000万吨左右汽柴油；合成气是各式一次燃料经过气化工艺制成的富氢气体，是各式车子新款能源的原料气，也可干脆用作车用能源，在车用燃料转行中发挥着要害效用；氢气是一个原料来自广大、尾气释放为零的环境保护能源，是车用燃料转行的策略指标之一。依据国度中长久科技进行规划纲要，我们国家将从根基科学探讨、前沿技艺创新、工程利用开发等若干层次实行对氢能技艺的要点突破。

　　（2）车子能源转行与混合能源

　　车子能源体系是一种完整的体制，包括能源、启动机、能源传动体系三个最重要的档次。依据寿命周期重复剖析，从油井到车轮的效能来看，由于汽油的最好组合是：石油/柴油——内燃机——混合能源；由于天然气、煤的氢能源电池及其混合能源可与合成能源内燃机及其混合能源竞争。近年来，车子能源体系第一大的突破是混合能源技艺，它为车子能源体系的转行奠定了根基平台。

　　当前，内燃机混合能源小汽车资产化是能源转行的路程碑。采纳混联式石油混合能源体系的小汽车都市工况可节油40%左右。混合能源还为车子释放操控尤其是都市工况要求下的释放操控提供了有用的新门径。基于我们国家个人小汽车最重要的聚集在大中都市，混合能源小汽车十分符合在我们国家推广运用。同一时间,我们国家是一种公交车大国,在公交车中推广运用混合能源机动车也具备要紧的节能环境保护意义。要借鉴我们国家车子资产在启动机电控喷射等技艺变革中所积累的开发经历和商业形式，并经过税收优惠等鼓励政策，鼎力开发和推广混合能源。

　　往后，进行我们国家混合能源有两条技艺路线值得重视：一是小汽车混合能源的模块化。经过功效模块的进行与组合一步步推行车子能源的电气化。从只具有自动启停、怠速关机功效的”微混合（micro-hybrid）”、以并联式混合能源启动机为主体的”轻混合(mild-hybrid)”和以混联式为特征的”全混合(full-hybrid)”，随着电功率的比重一步步提升，终归过渡到串联式”可充电混合(plug-in-hybrid)”。二是都市大巴车混合能源体系的平台化。发电机组+驱动电机+储能装置组成了混合能源体系的根本技艺平台。经过换用不同的协助能源总成(APU)适应从汽、柴油内燃机到氢能能源电池各式不同的燃料能源转化装置，造成油——电、气——电、电——电各式不同混合能源，推进能源体系的安稳过渡与转行。

　　（3）车子燃料能源转行的要害与阻碍：能源蓄电池和氢能能源电池

　　日前，新款能源电池尚不行很好满足车子运用请求，即便关于曾经资产化的海外混合能源小汽车用能源电池也还存留初始本钱高，运用生命短等难题。能源蓄电池同一时间涉及混合能源、纯电动和能源电池三种电动车子，因而能源体系的转行将强烈依赖电池技艺的突破。虽然混合能源的资产化会大大推进能源电池尤其是高功率型能源电池的技艺进步，可是近三十年来车用能源电池研发的经历表达其技艺进步进程将表现出长久、稳步和渐变的特征。

　　氢能源电池体系是最具效能潜力的车用启动机，并能带来最新的车子设置概念。据IEA2004年统算，全世界燃料科技研发公共资金投入中约12％投向了氢能能源电池。近年来，能源电池车子技艺获得了迅速的进行，比如电堆大范围制造本钱已下降到挨近100美元/千瓦。可是，车用能源电池商业化还面对一系列重要挑战：生命仍需提升两倍以上，另有储氢、氢源根基设备等重要难题有待解决。以低温膜和碳极板为标记的车用质子交换膜能源电池技艺研发和投资的第一高潮曾经往日。以复合加强高温膜、低铂催化剂和金属双极板为标记的新一代技艺正好兴盛。美国燃料部2005年8月发表全新技艺路线图，美国国会批准接着加大氢能能源电池投入，全世界正好为能源电池资产化而接着努力，我们国家在氢能能源电池技艺竞争中处于除日本、加拿大、美国以后的第二行列。

　　全体上讲，能源电池是车用能源体系的一种长远解决方案。此中，能源电池都市大大巴车可望首先实现商业化。美国正好实行国度计划，指标是到2015年使能源电池都市大巴车占到新加都市公交车的10％。比较而言，都市公交在我们国家更具策略位置，我们国家大大巴车资产更具世界竞争力。理当把能源电池大大巴车作为能源电池车子商业化的突破口。

　　（4）我们国家新款燃料能源车子进行趋向与流程展望

　　概括海外各式探讨预测和各大世界车子企业与燃料企业的技艺进行路线图，联合我们国家详细国情和进行现状，可初步展望我们国家车子燃料能源体系的转行趋向：

　　1）2010年左右，随着汽油价值的上升和汽油税的征收以及释放法则与世界接轨，我们国家车子燃料能源体系技艺转行的转折点将来会显露。以混合能源和混合能源为主体的新燃料能源体系机动车资产化高潮将来会到来。

　　2）2020年左右，随着常规汽油供需缺口的显露和CO2政策法则的实行以及能源电池、能源电池等新款燃料能源技艺的进步，我们国家车子燃料能源体系技艺转行将取得进一步突破，能源电池小汽车资产化可望兴盛。

　　3）21世纪上半叶，鉴于各式液体能源及其根基设备的领先进步内燃机与混合能源车、鉴于各式气体能源及其根基设备的燃气与能源电池车、鉴于电能源及其根基设备的纯电动车在将来会长久并存。此中领先进步内燃机与混合能源车将占主导位置。燃气与能源电池车以及纯电动车之和在21世纪中叶首尾可望达到车子销售数量的1/3～1/2。

　　我们国家新款车子燃料能源体系的进行流程路线将是沿着华夏特点之路一步步走势全球前沿。

　　◎内燃机及其混合能源车将来会显露符合我们国家都市工况的轻度混合能源小型车、符合地域特色的超微型石油车等特点车型，其所用能源近中期将用汽柴油为主，掺混少量替代能源。中远期，各式替代能源的比重将来会一步步加大一步步进行出鉴于生物能源的充电式（plug-in）内燃混合能源车；

　　◎燃气与能源电池车将从日前全球上第一大的天然气公交车队、能源电池混合能源公交车队，一步步进行出范围资产化的氢能能源电池小汽车；

　　◎纯电动车将从日前全球上第一大的电动自驾车制造国（年产1000万辆），进行出配备领先进步能源电池的微型电动车并广大推广运用。

　　考量到新技艺研发与利用推广中的各式风险和不确定性，上述预测是一个相比初步和粗略的预计，须要依据新的进展加以修正。但这一展望可行作为咱们努力争取的指标。

　　三、我们国家应采用的科技对策

　　鉴于节能与新燃料车子”过渡”与”转行”的双重进行策略，我们国家车子燃料能源体系的科技对策可遵循三条根本技艺路线。三管齐下，并行互动：

　　（1）开发和推广领先进步内燃机与混合能源车子，解决紧迫的节能与环境保护难题并推进自助品牌车子进行，推行能源体系技艺转行。

　　（2）研发和利用气体能源、煤基能源和生物能源等车子代用能源，推进交通燃料来自多元化，同一时间有环节的推进根基设备的扩展和转行。

　　（3）展开能源电池车子和纯电动车的研发、示范和资产化，推进新燃料电动车子技艺创新与要点跨越。

　　近年来，国度攻关计划、清洁车子行动、电动车子重要科技专项的实行，极大地推进了我们国家节能和新燃料车子的技艺变革。依据国度中长久科技进行规划，往后将进一步加鼎力度，推行我们国家车子燃料能源科技创新与资产化。为这提议：

　　1）以2020年节约和替代车用能源总量达到1亿吨（节约7000万吨，替代3000万吨）为指标，推行节能与新燃料车子并行互动与协调进行策略。在市场方面，要以节能车子为主体,鼎力进行小型化和微型化的节能环境保护人民车，尽快实行汽油税，加大油耗法则推行力度。在研发方面，要以新燃料车子为策略要点，紧紧抓住未来二十年车子燃料能源体系技艺变革的策略机缘期，官产学研结合攻关，实现华夏车子资产由产量大国到技艺强国的跨越进行。

　　2）采纳”置换”（间接替代）、”掺混”（部分替代）、”代替”（悉数替代）三管齐下，先易后难、稳步进行车子替代燃料；鼎力进行煤基、生物质基、天然气基汽油替代能源，推进交通燃料多元化；接着进行汽油、燃气、电三种能源/燃料的根基设备，实现交通燃料载体尽可能的兼容性和一体化；

　　3）开发醇/醚/酯含氧能源、BTL/CTL/GTL合成油、天然气/合成气/氢气气体能源三大类代用能源技艺及其机动车利用技艺，推行车子能源因时、因地、有序、局限的多元化；液体代用能源宜以掺混利用为主，经过合乎道理的能源设置、改良的全车配合和规范的油品治理，一步步替代汽油基汽柴油；全力推行车用能源技艺创新尤其是合成气技艺、氢储运技艺等，构建代用能源的根基技艺平台，以适应交通燃料转行进程中代用能源品种的浮动与过渡；

　　4）以领先进步内燃机及其混合能源体系、能源电池启动机及其混合能源体系和能源电池/超等电容及其电力驱动体系为焦点，深入展开新款能源体系要害技艺攻关，掌握成套常识产权，构建相干资产体制；以轻度混合能源小汽车资产化为先导，拉动各式混合能源小汽车的研发与范围商业化，实现自助品牌小汽车的跨越式进行；以我们国家在全球上有一无二的年产量销量量超越1000万辆的电动自驾车资产为根基，改变惯例的车子文化习惯并修订相干的准则法则，以微型车为主体，进行符合我们国家国情、具备我们国家特点的纯电动机动车；

　　5）以都市机动车为要点，加大各式新燃料电动车子市场开发力度。以混合能源为同一平台，经过平台化、系列化实现范围化，经过范围化推进高档技艺————能源电池车子商业化；以政策准则法则为导向，推进小汽车小型化、公交领先化，推进交通理念和花费观念的周全进步,为适合华夏国情的自助创新技艺缔造市场环境。（作者为清华大学教授、博士生导师、清华大学车子工程系主任、车子平安与节能国度要点实验室主任）