第1章 現(xiàn)代交通新能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)代交通運(yùn)輸隊(duì)環(huán)境的影響

1.1.1 環(huán)境污染

目前，大部分燃油類地面交通車輛依靠碳?xì)浠衔镱惾剂系娜紵瑏慝@得驅(qū)動能量。很多情況下，熱力發(fā)動機(jī)內(nèi)的碳?xì)浠衔镱惾剂先紵欠抢硐牖模闯啥趸迹–O₂）和水（H₂O）外，還含有一定量的一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NO_x）、鉛（Pb）、細(xì)微顆粒物及硫化物等，這些生成物不僅污染環(huán)境，對人體也是有危害的。此外，這些一次污染物還會通過大氣化學(xué)反應(yīng)生成光化學(xué)煙霧、酸沉降等二次污染物。全球大氣污染的42%源于交通車輛產(chǎn)生的污染。隨著城市機(jī)動車數(shù)量的快速增長，機(jī)動車排放的尾氣已成為城市大氣污染的主要污染源。一些機(jī)動車排放的污染物對多項(xiàng)大氣污染指標(biāo)的貢獻(xiàn)率已達(dá)70%。綜上，必須研究改善城市機(jī)動車排放污染的對策和措施。

主要機(jī)動車排放污染物對環(huán)境的影響情況見表1-1-1。

表1-1-1 主要機(jī)動車排放污染物對環(huán)境的影響情況

（續(xù)）

1.1.2 全球變暖

受人類活動的影響，溫室氣體和硫化物氣溶膠的濃度增加過快，有科學(xué)家預(yù)測，未來100年全球平均地表溫度將上升1.4～5.8℃。

全球變暖是“溫室效應(yīng)”的結(jié)果，而“溫室效應(yīng)”是由二氧化碳和其他溫室氣體（如大氣中的甲烷）所引發(fā)的。這些氣體吸收了由地面反射的日光波譜的紅外輻射，使自身升溫。地球溫度升高會破壞生態(tài)系統(tǒng)，引發(fā)影響人類的許多自然災(zāi)害，加劇氣候變化風(fēng)險。

近幾十年的觀測表明，人類活動是造成氣候變暖的主要原因之一。人類社會對能源的大量消耗帶來了溫室氣體排放問題，而氣候變暖正源于大氣中聚集了二氧化碳等大量溫室氣體。二氧化碳是碳?xì)浠衔锖兔喝紵漠a(chǎn)物，是全球最重要的溫室氣體，是造成氣候變暖的主要原因。雖然二氧化碳可被植物吸收，并由海洋以化合成碳酸鹽的方式收集，但這些自然同化過程是有限的，不可能同化所有已排放的二氧化碳，其結(jié)果是在大氣中形成二氧化碳的累積。

交通領(lǐng)域的二氧化碳排放問題是我們關(guān)注的重點(diǎn)。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)（International Ener-gy Agency，簡稱IEA）估計(jì)，城市機(jī)動車二氧化碳總排放量將從1990年的29億噸增加到2020年的60億噸。可見，機(jī)動車對地球環(huán)境造成了巨大影響。

控制消費(fèi)和節(jié)約能源是減少二氧化碳排放量的重要途徑。僅在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，人均能源消費(fèi)指數(shù)為1～3不等，這表明節(jié)約能源的余地是極大的。當(dāng)然，還可以考慮保持適當(dāng)?shù)南M(fèi)水平，同時用那些不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的能源來取代那些會造成污染的能源。

為減少機(jī)動車對全球氣候變暖的影響，削減二氧化碳的排放量，機(jī)動車應(yīng)盡量采用小排量發(fā)動機(jī)和稀薄燃燒發(fā)動機(jī)，最大限度地提高能源利用效率。目前，各國已開始制定并實(shí)施城市機(jī)動車二氧化碳排放法規(guī)。2008年，歐盟要求小型汽車二氧化碳排放量不高于140g/km，對于汽油車，對應(yīng)的油耗是6L/100km以下；2012年，不高于120g/km；2020年，不高于100g/km。如果我國大力推廣一系列新能源技術(shù)，包括電動汽車技術(shù)、天然氣汽車技術(shù)和以天然氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，到2030年，我國機(jī)動車的二氧化碳排放總量有可能降低45%。

1.1.3 能源現(xiàn)狀

石油是從地下采掘的礦物燃料，是活性物質(zhì)分解后的產(chǎn)物，這些物質(zhì)幾百萬年前被埋藏在穩(wěn)定的地質(zhì)層中。其變化過程大致如下：活性物質(zhì)（主要是植物）死亡，并慢慢地被沉積物所覆蓋。這些沉積物日積月累形成半固體層，且變態(tài)為巖石。活性物質(zhì)就封存在一個密閉的空間內(nèi)，在高壓和高溫作用下，緩慢地轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔锘蛎旱任镔|(zhì)。

地球能源主要包括石油、天然氣和煤炭等，而目前全球交通運(yùn)輸業(yè)的燃料絕大部分來自石油及其衍生品——汽油和柴油等。根據(jù)2017年《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》發(fā)布的數(shù)據(jù)，2016年，全球探明石油儲量增加了150億桶（0.9%），總量達(dá)到1.707萬億桶，按照2016年產(chǎn)量水平，能滿足全球50.6年的產(chǎn)量。全球石油用量增長強(qiáng)勁，增幅1.6%，日用量增加160萬桶，連續(xù)第二年高于10年平均增速。

全球探明煤炭儲量足夠滿足153年的全球產(chǎn)量，大約是石油和天然氣儲量的三倍。分地區(qū)而言，亞太地區(qū)擁有最多的探明儲量（占總量的48.5%），其中我國的儲量占全球總量的21.4%。

截至2016年底，全球天然氣探明儲量為186.6萬億m³，增加了1.2萬億m³（0.6%）。與石油儲量相似，這一儲量也可保證多于50年的全球產(chǎn)量。

根據(jù)2017年《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》發(fā)布的數(shù)據(jù)，我國占全球能源消費(fèi)量的23%，全球能源消費(fèi)增長量的27%，仍然是世界上最大的能源消費(fèi)國。盡管煤炭仍是我國能源消費(fèi)中的主要燃料（占比為62%），但是其產(chǎn)量下降了7.9%，創(chuàng)下自1981年開始追蹤產(chǎn)量數(shù)據(jù)以來的最大年度降幅。預(yù)計(jì)到2020年，我國能源消費(fèi)總量約為45.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占一次能源比重降至58.2%，天然氣比重升至8.9%，非化石能源比重升至15%。

石油的消耗量（對應(yīng)的生產(chǎn)量）與發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)增長同步逐年增加。其中，隨著某些人口大量聚居國家的迅速發(fā)展，石油消耗量很可能大幅增加，特別是在亞太地區(qū)。而石油消耗量激增，將導(dǎo)致污染物迅速擴(kuò)散和二氧化碳排放量成正比增加。

石油在交通領(lǐng)域的消費(fèi)逐年增長。國際能源機(jī)構(gòu)（IEA）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2001年全球57%的石油消費(fèi)在交通領(lǐng)域（其中美國達(dá)到67%）。預(yù)計(jì)到2020年，交通用油將占全球石油總消耗量的62%以上。美國能源部預(yù)測，2020年后，全球石油需求與常規(guī)石油供給之間將出現(xiàn)凈缺口，2050年的供需缺口幾乎相當(dāng)于2000年全球石油總產(chǎn)量的兩倍。

我國是一個能源短缺的國家，已探明石油儲量約160億桶，約占全球儲量的1.1%，但同時又是一個能源消費(fèi)大國。我國的石油消耗量僅次于美國，位居世界第2位，石油消費(fèi)年均增長率達(dá)6%以上。

目前全球汽車保有量約9億輛，預(yù)計(jì)到2030年汽車保有量將突破20億輛，主要增量來自發(fā)展中國家。我國汽車產(chǎn)量逐年增加，2009年我國共生產(chǎn)汽車1379萬輛，居世界第1位，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于排名第2位的日本（793.45萬輛）。此后我國已連續(xù)數(shù)年成為世界第一汽車生產(chǎn)大國和第一新車銷售市場。

我國汽車保有量也增加迅速，預(yù)計(jì)到2020年，全國汽車保有量將達(dá)1.75億輛。在石油進(jìn)口依存度持續(xù)上升的情況下，國際石油價格直接影響到我國的能源安全、經(jīng)濟(jì)安全乃至國家安全。

在交通領(lǐng)域，汽車消費(fèi)的快速增長導(dǎo)致石油消耗量加速增長。我國機(jī)動車燃油消耗量約占全國總油耗的1/3，這也使我國的石油對外依存度每年都在攀升。有關(guān)資料顯示，目前我國石油消耗的60%以上依賴進(jìn)口，到2020年將增至76%。此外，汽車的汽油消耗量約占全國總消耗量的87%，柴油消耗量則占全國總消耗量的38%左右。從我國單車耗油量來看，單車平均耗油量的實(shí)際值約2.5噸，比美國高10%～25%，比日本高1倍以上。