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电动汽车 究竟是个啥东西?

2017-09-25 11:08:03 中国能源网   作者: 韩晓平  

8月12日,中国能源研究会分布式能源专委会与中国企业投资协会等多个行业协会联合主办了“中国分布式能源国际论坛”。会间,协鑫董事长朱共山来电,一是表示对会议祝贺;二是告知他们刚刚参与收购日产电池公司,协鑫将全面进军电动汽车和储能;三是建议将电动汽车列入分布式能源。他相信,电动汽车将成为人人拥有,无处不在,随需求流动的分布式能源。

一天之前,原国家能源局科技司司长,现国家电网新能源汽车公司总经理江冰,来参加分布式能源专委会组织的一个技术研讨会,他详尽介绍的电动汽车发展的动态和国家电网转型的战略方向。他的“跳槽”,曾经让我们大跌眼球。他说,“以前,我只能将自己的梦想做成PPT,去千方百计想方设法给领导说明白。而今天,我们可以撸起袖子自己干了!”

江冰介绍:据国网掌握的信息,目前,在中国市场上销售的纯电动汽车主力车型续航里程在200-300公里左右;2018-2019年,由于电池技术的持续进步,主流产品的续航里程将达到300-400公里;2020年以后400-600公里;2022年600-800公里,2025年充一次电续航1000公里将不再是梦想。

特斯拉最近宣布,大规模新量产的Model 3型电动汽车将使用新型的2170(直径21mm长度70mm)型电池,替换原计划使用的ModelS和Model M型的18650(直径18mm长度65mm)型电池。21700电池的储能质量密度在300Wh/kg左右,比18650电池的250Wh/kg提高20%。这些电池将由内华达州的 Gigafactory 超级电池工厂完全依靠可再生能源生产。

电池的储能质量密度目前已经可以达到300Wh/kg,很快将达到500Wh/kg。而技术上仍有不断提升的空间,理论上锂离子电池的储能质量密度可以达到5kWh/kg。而更新一代的电池技术都在研发突破之中,其他的颠覆难以预料。电池能量密度的提升和在线充电技术的进步,电动汽车正在从乘用车向卡车市场延伸。这一进步比我们原来预计的要快得多。

电池储能密度的提升,也提升了人们的野心。企业的市场目标已经从电动乘用车,扩展到了电动卡车。美国福特汽车公司和中外运敦豪(DHL)国际快递公司,8月16日联合发布了一款纯电动送货车—— Street Scooter Work XL,在全顺底盘上改装后,装入30-90kWh电池模块,续航里程80-200公里。货车容量20立方米,载重3000磅。动力可达201马力,峰值扭矩221磅英尺。福特表示该车每天可进行200次启停,一年可运行300天。DHL计划先将150辆电动货车派到德国从事城市快件派送业务,到2018年底将增至2500辆。估计每辆电动车一年可节省1893公升燃油。到DHL全面用电动车送快件时,可省下燃油473万公升,减少二氧化碳排放13800吨。

其实,早在2016年,美国加利福尼亚州政府就拨款910万美元,用于购买比亚迪纯电动的T5卡车用于城市垃圾车。T5电动卡车安装了175kWh锂电池,普通储电4小时,快充仅需要2小时,基本可以满足市政车辆的任务需求。今年,MAN公司推出了两款电动卡车,具有与柴油机车型同样多的承载能力。它搭载了350kW的电动机,输出扭矩高达3500牛顿米,具有安静、无排放、维护简单,可携带大量货物的特点。有配备8块电池组,续航130公里车型和12块电池,续航200公里车型。中国的东风、解放、长安等公司都制造新一代的电动卡车,品种多大14款。

特斯拉认为无人驾驶电动卡车优势非常多,没有司机所以可以避免疲劳驾驶造成的安全隐患。全美卡车大约占据公路汽车的5.6%,却造成了却高达9.5%车祸。有一半的卡车司机一年至少有200个夜晚在停车场或服务区度过。联邦政府规定,每位卡车司机每天只能驾驶11个小时,在超过10小时之后,车祸发生几率会急速升高,而无人驾驶的卡车就不存在这样的麻烦。特斯拉公司认为,如果不需要司机和发动机、变速箱和排放控制系统,就无需卡车头了。做一个专门的整流罩,风阻可以减少7%的能耗,并将更多的空间和重量用于运载电池组。不仅是特斯拉,谷歌和沃尔沃、奔驰和大众等公司都在测试相关技术。

而各种充电技术也在不断进步,无线充电、移动在线充电、超快速充电等,将使电动汽车的充电变为无处不在的随机充电的新局面。智能化的充电控制系统可以实现对电池组的分布式的管理,对于那些电池组放电,哪些电池组充电,根据实际需求智能化随机安排,充分发挥电池性能,有效延长电池寿命,提高锂电池系统安全性,满足电动汽车各种功能的有效发挥。充电放电一体化的智能充电桩将成为每一个停车场,甚至每一个车位的标准配置,电动汽车将成为一个个移动电源。

随着技术的发展,电动汽车电池组的储能量将会不断增加,每辆电动汽车行驶1000公里,大约需要储电150kwh左右。实际上,没有多少汽车需要每次行程1000公里,而每一辆电动汽车的蓄电池所承担的任务将不仅仅局限于支持汽车的交通功能,还会满足各种相关功能。

现在的标准是电动汽车电池需要充放电3000次,储能密度不能下降80%。这需要在8年左右的时间行驶27万公里,绝大多数驾驶人是无法做到的。那么多余的储能容量,就可以参与电网供电的调峰,而这些供电和调峰都是在用电需求侧实现的,随着用户的需求而随即流动。江冰认为,未来由分布式能源、户用储能、电动汽车和G5通讯系统组成的智慧能源互联网,电网无需再建设调峰电站,也不需要对现有电网再大规模投资扩容,就可以满足市场不断增长的需求。

往深里想,未来电动汽车将成为电网的一个核心组成部分,甚至可能替代电网的很多功能。电网从传统意义上的固化供电网络,将变为高度柔性的,可随需求自由流动随即配置,超级智慧化的,高度参与和互动的,无法被摧毁和极其安全的超扁平化“坚强智能电网”。这与国家电网当初设想建设的以特高压为骨干的“统一坚强智能电网”完完全全是两种概念,两种模式,两种思维,两种形态。

自从舒印彪同志担任国家电网董事长以来,国家电网正在发生着一场“静悄悄的革命”,跟随中央“创新、协调、绿色、开放、共享”五大新发展理念要求,正在进行着一系列深入的调整,特别是观念的改变。有一个突出的实例,就是国网对于分布式能源态度的实质性变化。过去,国家电网也说支持分布式能源,但是多数情况口惠实不至。现在,分布式光伏的用户,可以在网上注册办理相关手续,并从网上获得相关支持和监督,电费结算和补贴也会比较及时到位。从对分布式能源“很反感”、“不感冒”、“不以为然”,到积极支持,一切都在变化之中。

中央提出:“发展为了人民,发展依靠人民,发展成果由人民共享”,这是“为人民服务2.0版”,是具有时代特色的新发展理念。如何实现?就是中央提出的“人人参与、人人尽力、人人共享。”没有分布式能源人人如何参与?不让分布式能源并网,人人怎样尽力?电网站在分布式能源的对立面,人人如何通过参与和尽力,实现能源的共享?对于分布式能源的态度直接反应出对于习主席提出的能源四个革命的实际态度,国家电网的转变非常值得我们欢迎。

国家电网如果抓住这次新能源革命的历史契机,将可能转变为全球最大的电动汽车服务商和共享电动汽车经营者,从现有电网一个经营维度转型向交通、信息、金融延伸。应用现有的电力设施去营运交通系统,并将交通系统与电网系统相互融合,将能源、信息、交通和建筑,以及金融和环境有机结合互动,成为未来最重要的公共基础设施共享平台。

随着G5通讯技术的普及,汽车全自动驾驶必将成为现实。国家电网可以使每一辆共享汽车都成为一个G5通讯基站,以电动汽车基站为基础,建立超扁平化的G5通讯网络系统,再接入电网的通讯系统,构建全球最大的移动通讯互联网络,成为物联网的基础设施,或许直接替代三大运营商。

电动汽车和储能技术发展的过快,让其他原可能具有希望的技术路线变得似乎已经失去了应有的意义。江冰说,在技术发展过程中,需要坚持“第一性原理(First Principle)”。所谓“第一性原理”是埃隆•马斯克秉持的一个基本原则,来源于亚里士多德的一个哲学判断。目前电池组很贵,储能密度很低,人们依照现阶段的技术进行线性判断,会认为未来它不会更便宜,也不会有太大前途。人们根据这一线性判断,将其与其他更复杂系统的局部或单项成本优势进行比较,就认为其不具备更大的发展空间,转而将更多的精力、时间和资金投入到其他局部或单项超越电池的技术上。但是,如果根据第一性原理判断,我们只需要考虑最简单的因素,制造电池基本原料成本和系统的简捷性。两点之间直线最近。

电池是什么构成的?制造电池的原料是锂、镍、铝、碳,这些原料资源充足,价格低廉,开采加工工艺并不复杂,开采和生产成本的环境代价非常有限。如果目前电池组的价格是600美元/kWh,这些基础性产品的价值充其量是80美元/kWh。不要相信业内专家告诉你的技术已经登峰造极,任何技术都可能有突破的创新巨大空间。此外,电动汽车可以最大限度借助于目前现有的电力网络,无需重构系统,比氢、甲醇、压缩空气、混合动力等系统更加简捷便利。

或许人们担心电力来源的污染、效率与安全等问题。但是,太阳能也为电力工业带来了另一个“第一性原理”的突破。

阳光普照,各种光伏发电技术秉承该原理实现了突飞猛进。而中国企业的参与,使成本急速降低,将其他的发电技术正在抛到九霄云外。今天的光伏已经可以和我们的建筑、工厂、道路、城市和乡村、汽车和船舶、河道和湖泊、农业和养殖业等等融为一体,而且提供了更加安全、便利、清洁的电力,电价更加具有竞争力。那么,我们为什么还要“脱了裤子放屁?”。

电动汽车可以和可再生能源融合一体,将储能、交通、供电、通讯进行不断的跨界创新。它已经是一个实实在在的规则颠覆者,它正在颠覆交通的规则,能源的规则,未来还将颠覆什么规则?

从你的兜里掏出你的手机看一看,它究竟是一个什么东西?它颠覆了多少规则和观念?改变了多少产品和企业?创造了多少新的事物和理念?电动汽车必定是下一个手机式颠覆者和创新者。你看得清吗?




责任编辑: 吴昊

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