求论文提纲。。。。
1，交通能源和环境问题是21世纪全球面临的重大挑战，对中国来说更是如此。
目前全球汽车保有量约为8亿辆，预计到2020年，全球汽车保有量将达到6543.8+02亿辆，主要来自发展中国家。据国际能源署(IEA)统计，2001年，全球石油消费的57%在交通领域(其中美国占67%)。预计到2020年，交通用油将占全球石油消费总量的62%以上。美国能源部预测，2020年后全球石油需求和常规石油供应将出现净缺口，2050年供需缺口几乎是2000年世界石油总产量的两倍。同时，交通能耗也是当地环境污染和全球温室气体排放的主要来源之一。为此，全世界达成了* * *共识:交通能源转型势在必行。
近年来，中国汽车工业发展迅速。2005年，我国汽车产销突破570万辆，分别居世界第三和第二位，自主品牌轿车和汽车出口大幅增长。据预测，2020年前，中国将成为世界上最大的汽车制造国和主要的汽车出口国之一。目前中国人均汽车保有量还很低。2003年，每千人汽车拥有量仅为美国的2.5%(19辆)，与美国90年前的水平大致相当。是全球汽车市场潜力最大的国家，预计2020年汽车保有量将达到1.3 ~ 1.5亿辆。然而，当中国刚刚迈入汽车社会，汽车用油量占总用油量的比重(1/3以下)仍远低于世界平均水平(1/2以上)时，我们已经感受到了石油供应的日益紧张。与此同时，汽车油耗造成的空气污染和二氧化碳排放也成为越来越严重的问题。中国已成为世界第二大二氧化碳排放国，由此引发的国际政治经济争端将会加剧。这充分表明，我国面临的石油安全和运输能源问题将更加激烈、影响更大、更加严峻。按照传统交通能源动力系统的发展，是不可持续的，实现我国交通能源动力系统转型是大势所趋。
2.未来20年将是中国交通能源动力体系转型的战略机遇期。
从历史上看，交通能源动力系统的变革一直处于技术革命和经济变革的核心。19世纪，煤炭和蒸汽机列车引发了欧洲的工业革命，开启了人类的工业经济和文明。20世纪，石油和内燃机汽车为美国的经济腾飞做出了贡献，将人类带入了以石油为基础的经济体系和物质繁荣，也给能源环境带来了巨大的挑战。进入21世纪，以替代燃料和混合动力为代表的各种汽车能源动力新技术迅猛发展，相互竞争，引发了一场新的技术变革，预示着人类将进入后石油时代过渡期和能源动力技术创新突破的机遇期。
这次能源动力体制改革的主要趋势是汽车能源多元化、汽车动力电动化和汽车排放清洁化:基于可再生能源的生物燃料对各类车辆具有良好的适用性，成为各国推广的新燃料；混合动力作为汽车新能源和动力技术的平台，继承了先进的内燃机技术，结合高效清洁的电驱动模式，既充分利用了现有的燃料基础设施，又容纳了各类新型燃料，现已成为新型动力汽车产业化的里程碑；燃料电池作为一种新型的能源转换装置，虽然还有很多技术障碍需要克服，但作为新一代汽车能源和动力系统的长远解决方案，仍然被世界看好。
汽车能源和动力技术的转变是一个漫长的过程。混合动力有望在近中期逐步普及；燃料电池汽车的规模商业化将在2020年之后。面对汽车技术的中长期发展，中国汽车的这一技术变革时期为中国交通能源动力体制改革提供了历史机遇。
机遇之一:中国的资源和能源条件适合发展新能源交通动力系统。中国缺乏石油、天然气和煤炭，这给交通能源的可持续发展带来了严峻挑战。基于各种资源特点的多种替代燃料，可以充分发挥我国幅员辽阔、资源多样的优势，因地制宜地发展以煤炭为基础的燃料工业、以生物质为基础的农业能源和以天然气为基础的各种气体燃料技术，实现交通能源的多元化。同时，从我国城乡布局来看，城市模式以大城市群为特征，汽车燃油基础设施相对集中，有利于清洁燃油管理和监管。中国广大农村地区一次能源资源的特点因地区而异，更适合发展一次能源多元化、燃料生产和消费本地化的燃料供应体系。
机遇二:中国具有后发优势，实现交通能源动力系统转型。从中国汽车的发展阶段来看，具有后发优势。虽然发达国家政府大力推动各种替代燃料汽车的应用和向氢燃料电池汽车动力系统的转型，但其传统汽车产业庞大，石油基础设施完善，消费习惯难以改变，实施转型社会成本高，转型难度大。而我国汽车产业刚刚发展起来，汽车普及率较低，在汽车动力系统发展的战略选择上有较大的自由度。与常规汽车相比，我国在新能源汽车研发和产业化方面具有比较优势。如果政策对了，我们可以在世界上率先实现转型。
第三次机遇:实施汽车动力系统改革是对我国多年发展清洁汽车和电动汽车成功实践的战略总结和发展的必然要求。基于中国能源安全、环境保护和中国汽车工业跨越式发展的战略考虑，“九五”期间，科技部会同有关部委组织实施了“清洁汽车行动”，取得了重大的阶段性成果。目前，中国有22万辆燃气汽车和700多个加气站，每年更换石油654.38+0.5万吨。而且天然气汽车呈现快速增长势头，预计未来几年将进入大规模推广应用阶段。“十五”期间，科技部组织实施了“电动汽车重大科技专项”，这是国家投资8.8亿元的最大科技项目之一。200多家单位、2000多名科技骨干直接参与实施，初步形成了政产学研用合作机制。目前，小型纯电动汽车已开始小规模产业化，混合动力汽车多款车型通过国家认证并成为产品，燃料电池汽车进入示范评估阶段。自主研发的燃料电池、动力电池、驱动电机、电控系统具备量产能力。这为中国汽车动力转型战略的实施奠定了坚实的技术、人才和实践基础。
二、中国交通能源动力系统发展的战略选择
基于我国汽车能源动力系统面临的挑战和机遇，我国汽车能源动力系统的发展目标应立足于转型，尽快转型。然而，新的汽车能源动力系统与现有的汽车能源动力系统有着千丝万缕的联系。同时，中国目前的汽车产业发展和节能环保问题也不得不由现有的汽车能源和动力技术来解决。因此，我们应该在“过渡”与“转型”之间选择一种平行互动、协调发展的策略。一方面发展节能汽车，解决迫在眉睫的能源安全问题，另一方面开展新能源汽车研究，瞄准未来汽车竞争制高点，实现汽车能源动力系统的可持续发展。
1，节能汽车
优化现有以石油和内燃机为基础的汽车能源动力系统，发展节能汽车，重点发展直喷式内燃机及其混合动力系统。利用现有液体燃料基础设施，实施汽柴油清洁战略，逐步与国际燃料标准接轨；大力发展各种合成燃料，特别是符合我国国情的煤基合成燃料，与汽油、柴油混合使用，形成新的清洁燃料。
2000年以来，我国汽车(包括农用汽车)每年的汽柴油消耗量约占全国汽柴油总消耗量的一半，石油消耗量约为1/3。这个数据说明了三个问题:1)汽车汽柴油消费总量随着石油消费总量快速增长。考虑到汽车市场的持续升温，油品安全风险很大。2)与国际平均水平相比，我国汽油和柴油消费占石油消费总量的比重较低。通过调整和优化石油消费结构，可以实现汽车燃料的间接替代。主要通过替代方式，将替代难度较小的工业燃料先用非石油产品替代，汽车使用原石油燃料。那么在同样的总油耗下，整车油耗有20%以上的上升空间。3)目前我国汽车总油耗与汽车保有量之比偏高，即汽车油耗过大，节能潜力巨大。2002年，我国计入农用车和摩托车后的等效单车年均油耗约为1.5吨，接近美国2000年的单车年均油耗，但远高于法国(1.2吨)和日本(1吨)。单车年平均油耗取决于车辆技术、车辆结构、行驶里程、运行工况等因素，中长期有很大的提升潜力。根据国家中长期科技规划在能源领域的战略研究成果，建议2020年中国汽车节能的目标是在汽车保有量调整在1.5亿辆以内的前提下，单车年均油耗控制在1吨左右。与现状相比，节油约1/3，节油潜力约7000万吨。汽车总油耗应控制在1.5 ~ 2亿吨。为了实现这一目标，关键的节能汽车动力技术如下:
(1)高效柴油机技术
汽车柴油发动机的节能效果堪比汽油混合动力。据国务院发展研究中心分析预测，如果2020年我国柴油车发展到乘用车的20%，当年将节油1880万吨。因此，我国应发展先进的柴油车，但必须解决排放控制的关键技术问题。主要包括:柴油机电子控制技术、尾气后处理技术以及清洁柴油和替代柴油技术；柴油机电控高压燃油喷射系统和智能发动机电子管理系统是绿色高效柴油机的核心关键技术，应大力发展。柴油机排放控制可采取以下策略:EGR(废气再循环)技术成熟有效，应尽快推广；DPF(微粒捕集器)技术将于2010年前在欧洲柴油车上普及，中国需要加快应用。需要慎重选择氮氧化合物催化转化器的技术路线，重视SCR在商用车上的应用；发展合成柴油和生物柴油对解决柴油数量和质量问题具有重要意义。要大力发展替代柴油技术，力争2020年产能提高到10万吨以上。根据2002年的统计，中国农用车的柴油总消耗量与常规柴油车相当。发展节能经济型新型农用车，逐步采用农业能源作为燃料，对汽车节能和农村经济发展具有重要的战略意义。
(2)节能汽油机技术
目前中国的汽车基本都是汽油车，目前汽车使用的汽油发动机还有20%以上的节能潜力。汽油机节能技术的发展趋势是:缸内直喷技术、电动辅助增压、电动气门、可变压缩比、停缸控制技术将在未来五年内产业化。世界各国都在对直喷汽油机技术进行深入研究。以日本为代表的非均质直喷技术面临着燃烧稳定性和后处理等问题，而以欧洲为代表的均质直喷技术正在兴起。电动阀和无凸轮发动机技术也在突破。电动阀与电控喷射具有相同的意义，将为发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列节能技术变革，如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。目前中国的汽车主要集中在大城市。在中小城市和农村，摩托车和三轮摩托车是主要的个人交通工具，其数量已达654.38+0.2亿多辆。它们的节能环保水平亟待提高，其升级趋势值得关注。开发具有中国特色的超微型节能汽油车具有重要的节能意义和市场前景。
(3)先进的混合动力内燃机技术
先进内燃机的发展呈现出多元混合的趋势。
混合燃料供应:混合传统的汽油和柴油与替代燃料。在常规汽柴油的基础上，混合各种替代燃料，包括醇醚燃料和汽柴油，并进行适当的设计，将成为主流的燃料技术。
混合燃烧模式:汽油机均质充气，柴油机压燃。HCCI内燃机技术是在燃料混合技术和控制技术的基础上发展起来的，它结合了汽油机和柴油机的优点。
输出功率的混合:内燃机和电动机功率的混合。新型一体化大功率起动电动机/发电机集成装置ISG和新型供电系统技术，既是内燃机电控技术的拓展和深化，也是复杂混合动力传动系统的基础模块技术。混合动力内燃机是现有汽车节能环保技术和新能源汽车技术之间的桥梁。
2.新能源汽车
开发新一代汽车能源动力系统，发展新能源汽车。重点发展各种液体替代燃料发动机及其混合动力汽车，逐步过渡到使用生物燃料和可充电混合动力的混合动力；进一步发展以天然气为主体的气体燃料基础设施，逐步建设长期可持续的气体燃料供应网络；以天然气发动机为基础，发展各种气体动力，特别是天然气/氢气内燃机及其混合动力；开发新一代燃料电池发动机及其混合动力，到2020年达到规模商业化水平；大力推进动力电池技术进步，发展适合我国国情的纯电动汽车，特别是微型纯电动汽车。以城市公交车辆为重点，以点带面，稳步推进新能源汽车示范和商业化。
(1)汽车能源转型的方向和重点
汽车能源转型的方向将从石油、天然气/煤层气、煤基燃料向生物质燃料和化石能源、核能、可再生能源制氢发电转变。从资源来源看，中长期车用石油替代燃料的主体将来自煤基燃料、生物燃料和天然气燃料三个方面。到2020年，总量将达到3000万吨以上，占车用燃料消费总量的15% ~ 20%，与欧盟预期目标基本持平。从车辆应用的角度来看，车用替代燃料主要有三类:含氧燃料(醇/醚/酯)、合成油(BTL/CTL/GTL)和气体燃料(甲烷气/合成气/氢气)。含氧燃料技术成熟，是近期推广应用的重点。一般以勾兑使用为宜。合成油与现有的车辆技术体系和基础设施完全兼容，是一种优质的环保燃料。其技术还有很大的提升空间。从中长期来看，它将成为一种主要的替代燃料。在气体燃料中，甲烷气是近期和中期的重点。以天然气为例。2020年，中国天然气供应量将超过6543.8+0.20亿m3。如果约654.38+00%用于汽车，将替代约654.38+00万吨汽柴油。合成气是由各种一次能源通过气化工艺制得的富氢气体，是各种新型汽车燃料的原料气，也可直接用作车用燃料，在汽车能源转化中起着关键作用。氢气是一种原料来源广泛、零排放的环保燃料，是汽车能源转型的战略目标之一。根据国家中长期科技发展规划，我国将从基础科学研究、前沿技术创新和工程应用开发三个方面实施氢能技术的关键突破。
(2)汽车动力转换和混合动力
汽车动力系统是一个完整的系统，包括燃油、发动机和动力传动系统。根据生命周期分析，从油井到车轮的效率，石油衍生的最佳组合是:汽油/柴油-内燃机-混合动力；源自天然气和煤的氢燃料电池及其混合动力可以与合成燃料内燃机及其混合动力竞争。近年来，汽车动力系统最大的突破是混合动力技术，为汽车动力系统的改造奠定了基础平台。
目前，内燃机混合动力汽车的产业化是动力变革的一个里程碑。采用混联汽油混合动力系统的汽车在城市工况下可节油40%左右。混合动力也为汽车排放控制提供了一种有效的新途径，特别是在城市工况下。鉴于我国私家车主要集中在大中城市，混合动力汽车非常适合在我国推广使用。同时，我国是公交大国，在公交车上推广使用混合动力汽车也具有重要意义。要借鉴我国汽车工业在发动机电控喷射等技术变革中积累的发展经验和商业模式，通过税收优惠等激励政策大力发展和推广混合动力。
未来发展中国混合动力有两条技术路线值得关注:一是汽车混合动力模块化。通过功能模块的开发和组合，逐步推进汽车电源的电动化。从具有自动启停和怠速停机功能的“微混合动力”，以并联式混合动力发动机为主体的“轻度混合动力”，到以混联式为特征的“全混合动力”，随着电动力比例的逐渐增加，最终过渡到串联式的“插电式混合动力”。二是城市公交混合动力系统的平台化。发电机组+驱动电机+储能装置构成了混合动力系统的基础技术平台。通过切换不同的辅助动力总成(APU)来适应从汽油、柴油内燃机到氢燃料电池等不同的能量动力转换装置，形成不同的油电、气电、电电混合动力，促进动力系统的平稳过渡和转换。
(3)汽车能源动力转换的关键和瓶颈:动力电池和氢燃料电池。
目前，新型动力电池还不能满足汽车使用要求，即使是国外已工业化的混合动力汽车用动力电池，也还存在初期成本高、使用寿命短等问题。动力电池涉及混合动力、纯电动和燃料电池三种电动汽车，因此动力系统的变革将强烈依赖于电池技术的突破。虽然混合动力的产业化将极大地推动动力电池尤其是高功率动力电池的技术进步，但近30年来车用动力电池的研发经验表明，其技术进步将是长期的、稳定的、渐进的。
氢燃料电池系统是效率最高的汽车发动机，它可以带来一种全新的汽车设计理念。根据IEA IEA2004的统计，全球用于能源技术研发的公共资金中，约有12%投入氢燃料电池。近年来，燃料电池汽车技术发展迅速，例如，燃料电池堆的大规模生产成本已经降低到近100美元/千瓦。然而，车用燃料电池的商业化仍面临一系列重大挑战:使用寿命仍需提高一倍以上，仍有储氢、氢源基础设施等重大问题需要解决。以低温膜和碳电极板为标志的R&D和投资车用质子交换膜燃料电池技术的第一个高潮已经过去。以复合增强高温膜、低铂催化剂、金属双极板为标志的新一代技术正在崛起。美国能源部于2005年8月发布了最新的技术路线图，美国国会批准继续增加对氢燃料电池的投资。世界正在继续为燃料电池的产业化而努力，在氢燃料电池技术的竞争中，中国处于日本、加拿大和美国之后的第二位。
总的来说，燃料电池是车辆动力系统的长期解决方案。其中，燃料电池城市客车有望率先实现商业化。美国正在实施国家计划，目标是到2065，438+05年，使燃料电池城市公交车占新增城市公交车的65，438+00%。相比较而言，城市公共交通在中国更具战略地位，中国公交产业更具国际竞争力。燃料电池公交车应该算是燃料电池汽车商业化的一个突破。
(4)我国新能源汽车的发展趋势和工艺前景。
基于国外各种研究预测和国际主要汽车公司、能源公司的技术发展路线图，结合我国具体国情和发展现状，可以初步展望我国汽车能源动力系统的变革趋势:
1)2010左右，随着油价的上涨，燃油税的征收，排放法规的国际接轨，中国汽车能源动力系统的技术改造将出现拐点。以混合动力和混合燃料为主体的新能源动力系统汽车产业化高潮将会到来。
2)2020年前后，随着常规石油供需缺口的出现、CO2政策法规的实施以及燃料电池、动力电池等新能源和动力技术的进步，我国汽车能源和动力系统的技术改造将进一步突破，燃料电池汽车产业化有望兴起。
3)20世纪上半叶，基于各种液体燃料的先进内燃机和混合动力汽车及其基础设施、基于各种气体燃料的气体和燃料电池汽车及其基础设施、基于电燃料的纯电动汽车及其基础设施将长期并存。其中，先进的内燃机和混合动力汽车将占主导地位。燃气、燃料电池汽车和纯电动汽车之和预计在21世纪中叶左右达到汽车销量的1/3 ~ 1/2。
中国汽车新能源和动力系统的发展进程将沿着中国特色的道路逐步走向世界前列。
◎内燃机及其混合动力汽车会有一些特殊的车型，比如适合中国城市条件的轻度混合动力微型车，适合地域特点的超微型汽油车。近期和中期使用的燃料将主要是汽油和柴油，混合少量替代燃料。从中长期来看，各种替代燃料的比例将逐渐增加，并逐步开发出基于生物燃料的插电式内燃混合动力汽车；
◎气体和燃料电池汽车将从全球最大的天然气公交车车队和燃料电池混合动力公交车车队逐步发展大规模产业化氢燃料电池汽车；
◎纯电动汽车将从全球最大的电动自行车生产国(年产654.38+00万辆)发展而来，并将得到广泛应用。
考虑到新技术研究、开发和应用中的各种风险和不确定性，上述预测是一个比较初步和粗略的估计，需要根据新的进展进行修正。但这种前景可以成为我们努力的目标。
第三，中国应采取科技对策
基于节能与新能源汽车“过渡”与“转型”的双重发展战略，我国汽车能源动力系统的科技对策可遵循三条基本技术路线。三管齐下，平行互动:
(1)开发和推广先进的内燃机和混合动力汽车，解决急需的节能环保问题，促进自主品牌汽车的发展，推动动力系统的技术改造。
(2)开发应用气体燃料、煤基燃料、生物燃料等汽车替代燃料，促进交通能源多元化，推动基础设施逐步扩建改造。
(3)开展燃料电池汽车和纯电动汽车研发、示范和产业化，推动新能源电动汽车技术创新和关键跨越。
近年来，国家重点研究计划、清洁汽车行动和电动汽车重大科技项目的实施，极大地推动了我国节能与新能源汽车的技术变革。根据国家中长期科技发展规划，我们将进一步加大推动中国汽车能源动力科技创新和产业化的力度。为此，建议:
1)以2020年汽车燃料节约替代总量达到1亿吨(节约7000万吨而非3000万吨)为目标，推进节能与新能源汽车并行互动、协调发展战略。在市场上，要以节能汽车为重点，大力发展小型化、微型化的节能环保国产车，尽快实施燃油税，加大油耗法规的宣传力度。在研发方面，要以新能源汽车为重点，抓住未来二十年汽车能源动力系统技术改造的战略机遇期，产学研联合攻关，实现我国汽车工业从产出大国向技术强国的跨越式发展。
2)采取“替代”(间接替代)、“混合”(部分替代)、“替代”(全部替代)三管齐下，稳步发展汽车替代能源；大力发展煤基、生物质基、天然气基石油替代燃料，促进交通能源多元化；继续发展燃料、燃气和电力基础设施，尽可能实现交通能源载体的兼容和一体化；
3)发展醇类/醚类/酯类含氧燃料、BTL/CTL/GTL合成油和天然气/合成气/氢气燃料三种替代燃料技术及其车辆应用技术，促进汽车燃料因时因地有限多样化；液体替代燃料应以混合燃料为主，通过合理的燃料设计、优化的车辆匹配和规范的油品管理，逐步替代石油基汽柴油；全力推进车用燃料特别是合成气技术和氢气储运技术的技术创新，建立替代燃料基础技术平台，适应交通能源转型过程中替代燃料的变化和过渡；
4)以先进的内燃机及其混合动力系统、燃料电池发动机及其混合动力系统、动力电池/超级电容器及其电驱动系统为核心，开展新型动力系统关键技术研究，掌握成套知识产权，建立相关产业体系；以轻度混合动力汽车产业化为先导，推进各类混合动力汽车研发和规模商业化，实现自主品牌汽车跨越式发展；在中国独有的年产销量超过全球10万辆的电动自行车产业基础上，改变传统汽车文化习惯，修订相关标准法规，发展以微型车为主体的中国特色纯电动汽车；
5)以城市车辆为重点，加大各种新能源电动汽车的市场开发。以混合动力为统一平台，通过平台化、系列化实现规模化，通过规模化推动高端技术——燃料电池汽车的商业化；以政策、标准和法规为导向，推进汽车小型化和公共交通优先，促进交通理念和消费理念的全面进步，营造符合我国国情的自主创新技术市场环境。(作者是清华大学教授、博士生导师、清华大学汽车工程系主任、汽车安全与节能国家重点实验室主任)。
(来自“清华人”)