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1、36文朱剑明世界能源现状与内燃机 节能减排的战略意义低碳经济、新能源汽车的话题成为全世界关注的热点，各国竞相出台新能源汽车的补贴政策。对很多国家来说，或者参加这场“补贴竞赛” ，或者汽车产业发展停滞，除此之外似乎别无选择。本文客观分析了世界能源的现状以及各种各样的新能源概念，提出了中国发展新能源的正确道路是要坚定不移地把传统能源利用好，并试探性开展新能源的研发与产业化。如果忽视了传统能源的技术进步和优化，盲目地在新能源的道路上飞奔，这将陷入一个巨大的投资上的无底洞，甚至会丧失中国这么多年来在汽车和内燃机工业上积累的成果，在技术上被发达国家再次远远甩在后面。不谋万世者，不足以谋一时。不谋全局者，
2、不足以谋一域。世界汽车和内燃机的发展，要有中国人的地位和自己的声音。我们坚信中国人有足够的智慧和能力走出一条适合自己的发展道路。内燃机是目前世界上热效率最高，因而也是应用得最为广泛的一种热力机械。中小功率内燃机主要用于汽车、 拖拉机、 工程机械和军用车辆等方面。大型内燃机则用于机车、船舶、军舰以及工矿固定动力与发电装置等方面， 应用范围包括农业、 工业、交通和国防建设等各个领域。随着信息技术和科技革命的兴起，内燃机工业迎来了新的发展机遇，它融合了机械、控制、电子、信息技术等多学科，是一个典型的高新技术密集的产业。内燃机工业的发展带动作用也非常明显，它能够带动机床、材料、钢铁、石油化工等关系国计
3、民生的产业。因此，内燃机工业也可以称之为现代工业之父，其发展对于国民经济和国防建设都具有十分重要的意义。内燃机的发明，带动了汽车的发展，给世人在“行”上带来极大的便利，使得距离“变小” ，人们的工作效率得以提高。近年来，随着电子技术的发展，又使汽车发动机如虎添翼，成为高新技术的集成载体。 汽车用内燃机作动力并发展成为支柱产业，在历史上有几次革命性的进步。第一次革命是石油作为内燃机的燃料，这使发动机摆脱了最初建立在煤气为燃料基础上的固定式发动机，从而迈向移动式的车用动力。第二次革命是汽车生产的规模化。第三次革命是电子技术与发动机技术相结合。电子技术最初在汽油机上的应用是实现电子点火，然后到电控燃
4、油喷射，至今天点火和喷射的集成管理。短短几十年，发动机成为高新技术的集成。无论是燃油经济性、动力性、废气排放水平等等，是任何一种其它动力机械所无法比拟的。这一切都来源于电子技术发挥的作用。目前内燃机各种有害产物的排放物与上世纪80年代初相比， 已减少了90%以上。仅在过去的十几年，内燃机热效率就提高了10以上。如此突飞猛进的技术进步在传统制造业中是为37BUSINESS RESEARCH2010- 04企业研究数不多的，内燃机科技充满了生机和活力。中国内燃机工业正在加速发展。近年来，中国汽车和内燃机工业持续保持高速增长，2002年汽车工业出现了“井喷式”的快速发展势头。2009年10月，年产第
5、1000万辆汽车在长春一汽诞生。中国成为继美、 日之后第三个汽车年产突破千万辆的国家，进入千万辆汽车大国行列。中国在加速经济发展的同时，更加注意对环境的保护，更加关注人民健康，因此加快了汽车和内燃机排放法规的推进速度。2008年全国实施了汽车尾气国3排放法规，2011年将实施汽车尾气国4排放法规。排放法规的进步是汽车和内燃机综合技术水平最具代表性的标志。世界石油资源现状世界能源展望2008报告中显示， 世界能源体系正面临着抉择。保障可靠的、廉价的能源供应，实现向低碳、高效、环保的能源供应体系的迅速转变，是当前面临的两大能源挑战。能否成功解决这两个问题，将决定人类社会未来能否实现繁荣。内燃机的主
6、要燃料来源于石油。因此石油资源是内燃机工业赖以存在和发展的基础。目前中国石油进口依赖度已达50，而中国内燃机的石油消费量占石油总消费量的2/3以上。 持续快速增长的石油需求，迫使人们不断探寻现有的石油储量到底能够供人们使用多少年。全球原油剩余探明储量近13000亿桶。 石油探明储量自1980年以来几乎翻了一番。按照2008年的开采速度计算，可供全世界50年左右的石油消耗。由于不断增加的勘探活动以及勘探技术的不断进步，平均每年发现的石油储量自2000年起高于上世纪90年代水平，但是石油产量仍然持续超过新发现的油田储量。预计全球石油需求平均每年上升1， 从2007年8500万桶/日增加到2030年
7、1.06亿桶/日。为此，能源基础设施方面需要大规模的投资。石油资源、生产成本以及消费者要支付的价格极不稳定，也许比以往任何时候的情况都严峻。近年来石油价格不断上扬导致了2008年上半年石油价格暴涨，与此同时短期内价格的大幅波动，突显了价格对于短期市场失衡的敏感程度。这些现象警示人们：石油（和天然气）资源始终是有限的。世界能源利用的现状20世纪70年代世界经历了两次石油危机，世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降， 天然气的比例上升。 同时，核能、风能、水力、太阳能等其它形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。能
8、源按照其形成条件可以分为两大类：一类是没有经过加工改变其性质和转换的能源，称之为一次能源，如采出的原煤、原油、天然气、水能、太阳能、风能、生物质能、地热能、潮汐能、海洋能等。另一类是由一次能源经过加工、转换成另一种形式的能源，称之为二次能源， 如电力、石油制品、焦炭、人工煤气、水煤炭、甲醇、乙醇等。在世界能源消费中，石油是最重要的能源，现在还没有一种能源能取代石油。目前全球原油消费占能源消费的比重为38。石油的应用技术非常成熟，但资源有限，不可再生。煤炭是18世纪以来人类使用的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，煤炭储量相对较大，加之煤
9、炭汽化、液化等新技术的出现，煤炭已经成为人类生产生活中无法替代的能源之一。据BP公司资料显示，煤炭的现有储量可供人类使用120多年。天然气不仅在价格，而且在可开采年限方面具有优势。本世纪将会出现大规模商业化推广应用汽车代用燃料的浪潮， 天然气是主要的代用燃料之一。据预测， 天然气的现有储量可供人类使用60年以上。生物质能，包括厌氧发酵技术、直接燃烧、气化技术等，主要应用于农村。生物质能作为农村的38一种补充能源，对于充分利用农、林业的废弃物和改善环境污染等有积极意义。二次能源中比较有代表性的能源有：汽油、柴油、煤油、二甲醚、甲醇、乙醇、生物燃料、石油气、电能和氢气。汽油应用非常广泛，用于汽车、
10、 摩托车、快艇、直升飞机、农用飞机等。柴油的应用也非常广泛，主要用作柴油机的燃料，用于汽车、装甲车、坦克车等军用车辆以及轮船、机车、农机、发电机、工程机械、火力发电等。煤油也是石油产品之一，主要用于航空、动力及照明。二甲醚在汽车上的使用处于研究阶段。作为汽车燃料推广，目前还存在标准问题，由于国内没有对二甲醚车用燃料质量和品质的约束，会影响在汽车上的使用。甲醇一般可通过煤或天然气作原料生产。 未来的应用主要取决于汽车对甲醇燃料适用性。甲醇汽油和汽油具有一定互换性，可以与90号以上普通汽油交叉使用。甲醇汽车的推广必须和燃料供给设备的普及相适应。乙醇性质接近汽油，辛烷值高，是提高汽油辛烷值的优良添加
11、剂，世界各国都首先在汽油机上应用乙醇燃料。但在乙醇的生产过程中，由于需要消耗能量，故只能在有限范围内减轻对石油的依赖性。中国生物燃料，主要是生物柴油，其总体生产规模不大，目前生产能力24万吨/年左右，而且发展生物柴油很可能占用其它用地。生物柴油原料有限，其生产（包括采收、贮运）与使用过程中的一些技术问题还要切实解决。液化石油气（LPG）汽车尾气中的NOx、PM（固体颗粒）排放低，工作噪音小，且更重要的是LPG建站费用是CNG的1/81/6，价格大约是汽油的1/6。因此，LPG曾成为上世纪极受关注的汽车代用燃料。但是，其资源随石油而减少，且常用作炊事民用，故限制了它在汽车上的大量应用。电能指电以
12、各种形式做功的能力。 有直流电能、交流电能、 高频电能等， 这几种电能均可相互转换。人们日常生活中接触到的电能看似清洁， 其实不然。电能是一种二次能源， 火力发电主要是通过消耗煤、石油等一次能源得来。在煤、石油向电能转换的过程中，会给环境带来巨大的污染。因此，目前的火力电能并非清洁能源。中国煤炭消耗中56用于发电。燃煤和燃油发电厂的二氧化硫排放占到全国总39BUSINESS RESEARCH2010- 04企业研究排放量的50以上，是造成酸雨污染的主要原因之一，造成环境质量下降、建筑物毁坏、农作物减产、影响人体健康。据有关部门统计，中国二氧化硫的年总排放量已超过2500万吨， 造成1/3的国土
13、遭受酸雨污染，每年经济损失达到1000亿元以上，直接威胁13亿人口和18亿亩耕地的安全。火力发电用水约占工业用水的40，火力发电二氧化硫排放量约占全国排放量的52。烟尘排放量占全国排放量的20，产生的灰渣占全国的70。与化石能源的利用相比，氢在燃烧或在燃料电池产生电能的反应后不会排放导致全球变暖的二氧化碳气体，而只有无污染的水。但是，目前人们主要通过甲烷来获得氢气，利用这种方法在产生氢气的过程中却也向大气排放了二氧化碳；采用电解水的方式获得氢气，仍需要消耗大量化石燃料发出的电力。如此看来，人类温室效应气体的排放并没有减少，目前的氢能源不是免费的午餐，它仍然不是清洁、绿色的燃料。新能源的特点和利
14、用情况对世界来说，随着煤、石油、天然气的枯竭，其主要能源的地位就会消亡，在这之前必须找出新的能源。成为新能源的主要条件有两个：这种新能源资源必须足够丰富。这种新能源的使用必须足够安全、清洁。相对于传统能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。从目前的预期来看，有可能成为未来新能源的有：太阳能、核能、风能、水能和可燃冰这五大能源。由于这五大能源利用技术上还存在很多问题，因此在未来相当长时间内，这五大能源的利用还需要大量的投入和开发。太阳能发电装置的主要技术原理是使用太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。目前普遍采用的太阳能装置制造所消耗的能量需要花7年时间
15、才能收回（能源回收期EBIT为7年） 。 在生产太阳能电池的主要原材料晶硅的过程当中，需要加热至1900；接下来的晶圆制造也需要额外加热至1400。这些工序都牵涉极其耗能的工序。制造这些太阳能电池装置需要大量的能耗而且会带来巨大的污染。许多西方发达国家大量采购太阳能装置，却把高能耗和污染的问题转移给发展中国家。核能的技术原理是核能在反应堆中被转化为热能，热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电。核能虽然属于清洁能源，但投资较高，而且几乎所有的国家，都不能保证核电站的绝对安全。核能的安全问题主要来源于人为因素，如误操作以及人为破坏等。风能的技术原理是用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产
16、生电力。在生态上，容易干扰昆虫和鸟类， 且由于风车吸聚了大量的风，还可能改变区域气候。风力发电还存在的一些使用方面的问题，比如风力有间歇性，占地面积大；运行会发出庞大的噪音。因此，现有的风力发电技术还未成熟，需要不断提升。水力发电是运用水的势能和动能转换成电能来发电的方式。同燃煤和燃油发电相比，水力发电具有污染低，设备利用周期长的特点。在人们的印象中，水电是最清洁的能源，似乎同生态问题无关。但是，水力发电的问题已经开始被人们认识。由于大江大河上游兴建大坝后，下游的三角洲没有了大量泥沙淤积，使得海水开始向三角洲逼近，整个三角洲的迎海面会发生坍塌。面积将逐渐萎缩，这个问题已经出现在黄河三角洲。由于海水的淹没，已经迫使胜利油田关闭了200多口油井， 损失15亿元。另外被水库淹没的森林、土壤和其它腐烂的有机物会大量消耗水中的氧气，产生二氧化碳和沼气，增加了温室效应的危险性。据计算，水力发电水库所产生的温室气体， 是火电的60左右。 进入21世纪，人类在逐渐扩大水力发电装机容量的同时，也开始意识到水力发电带来的生态危害。现有的水力发电技术，还需要进一步提升
