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文檔簡(jiǎn)介
1、實(shí)現(xiàn)汽車低碳運(yùn)輸技術(shù)的途徑分析班級(jí)學(xué)號(hào)1概念與背景低碳浪潮中的低碳泛指的是保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境的活動(dòng)、行為、計(jì)劃和思想觀念在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的表達(dá)。低碳運(yùn)輸?shù)亩x是指以降低污染物排放、減少資源消耗為目標(biāo),通過先進(jìn)的物流技術(shù)和面向環(huán)境管理的理念,進(jìn)行物流系統(tǒng)的規(guī)劃、控制、管理和實(shí)施的過程。運(yùn)輸是物流的主要環(huán)節(jié)之一。交通基礎(chǔ)設(shè)施、載運(yùn)工具、信息及運(yùn)輸組織所構(gòu)成的運(yùn)輸系統(tǒng)是物流管理系統(tǒng)中的重要組成部分。通過運(yùn)輸活動(dòng),物流系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地聯(lián)系起來,物流系統(tǒng)的目標(biāo)才得以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)輸在物流活動(dòng)全過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用,于是傳統(tǒng)的、粗放型的運(yùn)輸模式必將對(duì)低碳運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展造成巨大的阻礙。低碳交通運(yùn)輸是一種高能效、低
2、能耗、低污染、低排放為特征的交通發(fā)展方式,其核心是在提高交通運(yùn)輸?shù)哪茉葱?,改善交通運(yùn)輸?shù)挠媚芙Y(jié)構(gòu),優(yōu)化交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方式。目的在于使交通基礎(chǔ)設(shè)施和公共運(yùn)輸體系最終減少以傳統(tǒng)化石能源為代表的高碳能源的高強(qiáng)度消耗。21世紀(jì),人類正面臨著環(huán)境污染、人口膨脹、資源短缺三大危機(jī)。因此,改變傳統(tǒng)的物流現(xiàn)狀,構(gòu)建綠色物流體系顯得尤為重要。目前,世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家都以發(fā)展綠色物流作為推動(dòng)物流業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。2實(shí)現(xiàn)汽車低碳運(yùn)輸技術(shù)的方法途徑盡管目前全球基本達(dá)成了低碳發(fā)展的共識(shí),但實(shí)際上,由于發(fā)展階段不同、國(guó)家立場(chǎng)不同,造成對(duì)低碳交通的評(píng)價(jià)衡量標(biāo)準(zhǔn)不同,低碳交通沒有一個(gè)統(tǒng)一的落實(shí)執(zhí)行準(zhǔn)繩,而是一個(gè)逐步接近的
3、終極目標(biāo),是一個(gè)動(dòng)態(tài)追求社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與交通低碳化平衡點(diǎn)的過程。因此,可以說,低碳交通是人類低碳發(fā)展方向下表達(dá)在交通領(lǐng)域的一種新的發(fā)展理念以及為實(shí)現(xiàn)這種理念而采取的方式和執(zhí)行的結(jié)果,是表達(dá)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的人與自然和諧發(fā)展的目標(biāo)。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑則非常多,如圖1所示:實(shí)現(xiàn)汽車低碳運(yùn)輸技術(shù)通常是多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。其中,局限于汽車的低碳運(yùn)輸技術(shù)大致有技術(shù)創(chuàng)新,信息技術(shù)以及城市規(guī)劃。技術(shù)創(chuàng)新是汽車實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)輸最直接的方式,這些技術(shù)可以提高汽車使用過程中的能源利用率,降低高碳能源的使用率,甚至徹底改變汽車用能結(jié)構(gòu),這類技術(shù)包括新能源技術(shù),能源利用率提升技術(shù)。信息技術(shù)和城市規(guī)劃相結(jié)合,例如加強(qiáng)交通基礎(chǔ)
4、設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)、綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化、區(qū)域運(yùn)輸通道統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)、提升路網(wǎng)等級(jí)、客貨運(yùn)站優(yōu)化布局、城鄉(xiāng)客運(yùn)一體化、客貨運(yùn)零換乘和無縫銜接等措施,可以激發(fā)交通運(yùn)減少阻罰單種司機(jī)購(gòu)買目杉交通菅理研究與商A技術(shù)創(chuàng)新I業(yè)支持政策信息技術(shù)低碳交通fj1提升;提供低碳出行信息輸資源配置的集聚效應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)和規(guī)模效益,這方面的技術(shù)較為混雜,其中最主要的技術(shù)是有效土地使用供菩代方法城市觀劃補(bǔ)貼展資,購(gòu)買政策/立法交通圖1實(shí)現(xiàn)低碳交通的途徑系統(tǒng)工程,其他一切技術(shù)都是輔助運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化的手段,但這不是本文的重點(diǎn),本文給出的減碳途徑是從汽車本身出發(fā)的新能源汽車新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動(dòng)力來源或使用常規(guī)車用燃
5、料、采用新型車載動(dòng)力裝置,綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù),形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括燃?xì)馄囈夯烊粴?、壓縮天然氣、混合動(dòng)力汽車油氣混合、油電混合、燃料電池電動(dòng)汽車FCEV、純電動(dòng)汽車BEV、氫能源動(dòng)力汽車、太陽(yáng)能汽車和其他新能源汽車等,其廢氣排放量比較低。這些汽車有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。2.1.1燃?xì)馄嚾細(xì)獬煞謫我?、純度較高、能與空氣均勻混合并燃燒完全,一氧化碳和微粒的排放量較低,發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫時(shí)的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能較好。其缺點(diǎn)是其運(yùn)輸性能比液體燃料差、發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率低、著火延遲較長(zhǎng)及動(dòng)力性有所降低。這類汽車多采用雙燃料系統(tǒng),即一個(gè)壓縮天然氣或液化石油氣系統(tǒng)
6、和一個(gè)汽油或柴油燃燒系統(tǒng)油氣混合動(dòng)力汽車,能容易地從一個(gè)系統(tǒng)過渡到另一個(gè)系統(tǒng),此種汽車主要用丁城市公交汽車。截至2010年年底,全球天然氣汽車保有量已超過1267萬輛,同時(shí)天然氣加氣站也超過18200座。中國(guó)天然氣汽車發(fā)展迅速,其中LNG液化天然氣汽車在以年均20%以上的銷售速度增長(zhǎng),CNG壓縮天然氣汽車銷量年均增長(zhǎng)速度在30%以上。2.1.2混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車采用混合動(dòng)力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率,此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。對(duì)已油電混合動(dòng)力汽車來說,需要大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時(shí),由電池來補(bǔ)充;負(fù)荷少時(shí),充裕的功率可發(fā)電給電池充電,由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作,電池乂
7、可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。因?yàn)橛辛穗姵兀梢允址奖愕鼗厥罩苿?dòng)時(shí)、下坡時(shí)、怠速時(shí)的能量。在繁華市區(qū),可關(guān)停內(nèi)燃機(jī),由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)零”排放。有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車遇到的難題。而且可以利用現(xiàn)有的加油站加油,不必再投資。油電混合動(dòng)力汽車可讓電池保持在良好的工作狀態(tài),不發(fā)生過充、過放,延長(zhǎng)其使用壽命,降低成本。但是油電混合動(dòng)力汽車也有其缺陷,其在長(zhǎng)距離高速行駛基本不能減少二氧化碳的排放量。2.1.3燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用,而不是經(jīng)過
8、燃燒,直接變成電能的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物,因此燃料電池車輛是無污染汽車,燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高23倍,因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面,燃料電池汽車是一種理想的車輛。但是目前燃料電池技術(shù)汽車還處于試驗(yàn)階段,預(yù)計(jì)2015-2020年將投入實(shí)際應(yīng)用。目前,可以用于燃料電池的生物燃料如乙醇已經(jīng)可以從植物秸稈中大規(guī)模提取,但是氫氣燃料并沒有有效節(jié)能的方式大規(guī)模獲取,而且氫氣燃料儲(chǔ)存條件比較嚴(yán)格,這些問題都制約著燃料電池汽車的發(fā)展。2.1.4純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車,大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),有一部分車輛把電動(dòng)機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi),也有一部分直接
9、以車輪作為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。目前世界各國(guó)著名的汽車廠商都在加緊研制各類電動(dòng)汽車,并且取得了一定程度的進(jìn)展和突破。純電動(dòng)汽車依然有許多問題。首先是電力的來源問題,在火電比重較重的中國(guó),使用電動(dòng)汽車往往并不意味只低碳,使用電動(dòng)汽車僅僅是污染轉(zhuǎn)移。其次,公用超快充電站是純電動(dòng)汽車商業(yè)化的基礎(chǔ)設(shè)施,將它做完善到位了才能使前者暢行無憂,反之則是它的短腿,受其制約和影響,歐洲、美國(guó)電動(dòng)汽之商業(yè)實(shí)踐充分說明了這點(diǎn)。另外,充電機(jī)與車載電池之電纜連接器問題必須標(biāo)準(zhǔn),形成電池品種、電壓分檔、快慢功率大小諸要素的一致,否則純電動(dòng)汽車及公用超快充電站無法有效無法對(duì)接。2.1.5氫動(dòng)力汽車氫動(dòng)力汽車是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放
10、的交通工具,排放出的是純潔水,其具有無污染,零排放,儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì),因此,氫動(dòng)力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比,氫動(dòng)力汽車成本至少高出20%。中國(guó)長(zhǎng)安汽車在2007年完成了中國(guó)第一臺(tái)高效零排放氫內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火,并在2008年北京車展上展出了自主研發(fā)的中國(guó)首款氫動(dòng)力概念跑車氫程”。氫動(dòng)力汽車的缺點(diǎn)可以參考?xì)淙剂想姵仄嚨娜秉c(diǎn),氫存在不宜存儲(chǔ)和不宜大規(guī)模提取的缺點(diǎn)。2.1.6太陽(yáng)能汽車太陽(yáng)能作為一種完全無污染,零排放的能源,是低碳能源非常完美的選擇。但是,目前的光伏發(fā)電效率并不高,不能完全作為汽車的第一驅(qū)動(dòng)力。而且,這種汽車受到天氣的影響非常大,目前太陽(yáng)能僅僅作為汽車的輔助能源,可
11、以對(duì)汽車內(nèi)電池進(jìn)行充電。2.1.7其他新能源汽車這些新能源汽車包括空氣動(dòng)力汽車、飛輪儲(chǔ)能汽車、超級(jí)電容汽車等等,這些新能源汽車都有著一定的技術(shù)缺點(diǎn),而不能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)使用。能源利用率提升技術(shù)在新能源沒有完全替代化石能源的情況下,提高汽車的能源利用率也是不得不采用的低碳技術(shù)。2.2.1提升汽車發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的熱當(dāng)量與單位時(shí)間所消耗燃料的含熱量之比稱為熱效率有效效率,用以評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)作為熱機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。這方面的技術(shù)也有很多。以車輛用大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為例,開發(fā)缸內(nèi)直噴系統(tǒng)、渦輪增壓中間冷卻器TI、4缸發(fā)動(dòng)機(jī)和缸柱塞促進(jìn)了熱效率的改善。電控蓄壓型高壓燃油噴射系統(tǒng)共軌式、可調(diào)噴嘴增壓器VGT和可
12、變渦流系統(tǒng)是按車輛的需求研制的。在1980年,通過增壓器提高輸出效率,渦輪中間冷卻器發(fā)動(dòng)機(jī)的體積得以減小,燃油效率得到顯著改善。改變發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),不再使用之前的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)方式。例如燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán),是把燃?xì)廨啓C(jī)和蒸氣輪機(jī)這兩種按不同熱力循環(huán)工作的熱機(jī)聯(lián)合在一起的裝置,有時(shí)也簡(jiǎn)稱為聯(lián)合循環(huán)。國(guó)外燃?xì)廨啓C(jī)制造廠商主要有美國(guó)GE公司,德國(guó)Siemens公司,法國(guó)Alstom公司和日本MHI和MS7001H,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)效率接近60%,這是總能系統(tǒng)發(fā)展的標(biāo)志性水平。提升往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率,這方面的技術(shù)包括:同時(shí)降低NOx和PM排放的新型燃燒系統(tǒng),如預(yù)混壓縮點(diǎn)火燃燒系統(tǒng);減摩潤(rùn)滑油;以熱效
13、率增強(qiáng)為特性的混合燃料;產(chǎn)生和回收熱和動(dòng)能的機(jī)械技術(shù)、電技術(shù)和化學(xué)技術(shù);從化石復(fù)原燃料到生物燃料的轉(zhuǎn)變。E-*詞y胴汽訛發(fā)逸枇一明引大JE殘油Y動(dòng)機(jī)i迥,一7#拙乂職私ILI接救lit果油發(fā)彌m換成朗類型冷旬器d功能的機(jī)械技術(shù)、電技術(shù)用此學(xué)技技術(shù)和尾氣ff放-校制技術(shù)柴油堂動(dòng)機(jī)的尾握器捎潔的Z。*催化劑I.vli-增壓冷卻控.制柴抽發(fā)謝機(jī)、沮侖動(dòng)力汽布圖2發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率發(fā)展使用低摩擦燃油與動(dòng)力附件,以及通過一種電動(dòng)機(jī)運(yùn)行空調(diào)或動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),這些舉措都有助丁減少燃油的消耗量,最高可減少4%。例如,斯堪尼業(yè)卡車配裝的一種廢熱回收系統(tǒng),就是利用廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī),該系統(tǒng)與第二齒輪連接。這樣附加齒輪將額外扭矩傳輸給曲柄軸,從而可以有效減輕柴油機(jī)主機(jī)的負(fù)荷。2.2.2流線型掛車在橫貫英國(guó)的公路和高速路上對(duì)一款典型的44噸級(jí)卡車的行駛性能測(cè)定結(jié)果顯示:950多英里長(zhǎng)的路徑,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的一半多52%動(dòng)力用丁客服滾動(dòng)阻力,35%用丁克服空氣阻力,僅有13%留用丁爬坡動(dòng)力。通過應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理可以較少燃油消耗量和二氧化碳的排量。有研究說明,氣動(dòng)阻力較少了22%,燃油消耗量相應(yīng)較少了8.7%。中重型車生產(chǎn)商確信流線型掛車節(jié)油性的未來研發(fā)成果將更具有吸引力,如果進(jìn)一步優(yōu)化應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)原理,車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性將有可能得到有效提升。2.2.3輪胎技術(shù)使用低滾動(dòng)阻
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