中國儲能網(wǎng)訊:眾所周知,美國在上世紀(jì)后期及本世紀(jì)初,為本國石油安全,在西亞采取一系列措施,甚至不惜發(fā)動戰(zhàn)爭。我國近四十年來,能源需求越來越大,由石油出口國到現(xiàn)在進口比例近60%。為保證國家安全,不惜投入巨量資金建設(shè)大量石油儲存基地。如何解決石油需求問題,即采取什么方式替代石油能源,擺在我國的面前。
我國經(jīng)過幾十年經(jīng)濟高速發(fā)展,近期明顯后勁不足。為拉動經(jīng)濟,不惜將房地產(chǎn)推到目前較為危險的境地。新的經(jīng)濟增長點,急需有所突破。票子、房子、車子、妻子和孩子,俗稱五子登科。房子拉動經(jīng)濟的手段已經(jīng)基本用到登峰造極;汽車的發(fā)展受到品牌、技術(shù)、擁堵、環(huán)保和石油的限制,發(fā)展前景有限。如果我國在解決品牌、技術(shù)、環(huán)保和石油的前提下,將大部分汽車更新電動汽車,同時利用經(jīng)濟增長帶來的利益加大交通基本建設(shè),緩解擁堵。在此發(fā)展過程中,積累電動汽車方面的人才和技術(shù),解決無人駕駛的問題不是不可能。那時,擁堵問題可以基本解決。關(guān)鍵是環(huán)保和汽車拉動經(jīng)濟以及石油安全的問題就迎刃而解!
解決方案:
電動汽車替代燃油汽車,電動汽車的動力電池由充電改為換電。
電動汽車已經(jīng)在我國推行多年,國家不惜進行巨額補貼,但收效不大,還鬧出騙補的丑聞。市場基本否決了現(xiàn)有電動汽車的動力電池充電方式。汽車是人類追求效率和便捷而出現(xiàn)的一種工具,現(xiàn)行的充電方式恰恰違背了人類追求效率和便捷的需求。由于充電時間長,在生活節(jié)奏愈加快捷的今天,被視時間為生命的人所拋棄(時間本身就是生命的一部分);由于充電時間長,無論在哪里充電,汽車本身會占用一定面積,這在寸土寸金的城市內(nèi)部,是不可調(diào)和的矛盾。加上電動汽車的主要成本是動力電池,動力電池一旦報廢,就超出一般顧客心理承受能力?。袚Q電相當(dāng)于給動力電池進行了免費保險,有問題的動力電池由換電站統(tǒng)一免費處理。相關(guān)費用攤銷到電費里)
因此,充電方式市場很難接受。由充電改為換電,是快速解決問題的唯一方式。
電力系統(tǒng)不但急需將低谷時放棄的水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電以及火電等進行儲能調(diào)劑,而且更需要將電力充分利用,銷售出去,形成GDP。因此,需要做的是:將儲能系統(tǒng)的電池單元標(biāo)準(zhǔn)化,該標(biāo)準(zhǔn)單元不但能滿足儲能調(diào)劑,還要能裝到電動汽車上,給電動汽車提供動力!
換電和充電方式的優(yōu)缺點:
電動汽車能否迅速發(fā)展的主要因素為動力電池,解決不了此問題,其他無從談起。我國高鐵能夠迅猛發(fā)展的主要因素為:鐵道部能夠在國家立項,爭取良好政策,可以從各大銀行貸款,在不考慮市場貨幣回報的前提下(鐵道部虧損,整體國家收益),以市場換技術(shù),經(jīng)實踐,從而制定我國自主標(biāo)準(zhǔn)。這是世界上任何公司都想不到,更做不到的事情。動力電池的市場開發(fā)類似。動力電池技術(shù)上比高鐵簡單的多,主要是充電容量和充放電管理系統(tǒng),現(xiàn)有技術(shù)能夠滿足一般汽車的使用需求,而且通過投資可以獲得高額回報。所要做的主要工作為:
一、動力電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及使用客戶的確定:
1. 動力電池尺寸及強度標(biāo)準(zhǔn)的制定;
1)動力電池容量標(biāo)準(zhǔn);(小型汽車原則用一塊電池,中大型客車及貨車根據(jù)廠家設(shè)計用多塊電池;動力電池容量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)技術(shù)的發(fā)展不斷修訂)
2)動力電池報廢標(biāo)準(zhǔn);
3)動力電池長寬高等尺寸及強度標(biāo)準(zhǔn);
4)動力電池快裝導(dǎo)電接口標(biāo)準(zhǔn);
5)動力電池快裝定位及固定標(biāo)準(zhǔn);
6)動力電池充電溫度標(biāo)準(zhǔn);
7)有關(guān)動力電池其他標(biāo)準(zhǔn)。
2. 動力電池管理系統(tǒng);
1)充電管理系統(tǒng);
2)溫度管理系統(tǒng)(包括冷卻和加熱系統(tǒng));
3)放電管理系統(tǒng);
4)獨特充電口及充電密碼;
5)安全系統(tǒng)(包括絕緣)等。
3.相對恒溫充電柜標(biāo)準(zhǔn);
4.調(diào)節(jié)用電峰谷控制系統(tǒng)(盡量利用用電低谷時間充電);
5.充換電站供電標(biāo)準(zhǔn);
6. 動力電池回收技術(shù)及利用方式(電池設(shè)計時需要考慮回收成本);
7.(無人)自動取換動力電池電瓶車(系統(tǒng))設(shè)計和制造;
8.基于GPS(或北斗系統(tǒng))的滿電動力電池分布查詢系統(tǒng);
9.電力定價標(biāo)準(zhǔn)(對充電站)及每度收費標(biāo)準(zhǔn)(對車主);
10. 動力電池報廢負擔(dān)方案;
11.新技術(shù)動力電池更換方案;(車主只買車,租用換電站電池)
12.國家專項比例補貼動力電池,以節(jié)省環(huán)保費用以及收費、稅收和節(jié)省進口石油外匯等方式收回成本;
13.動力電池唯一編號及電子防偽技術(shù);盜搶電池?zé)o價值;車輛防盜搶。
14. 動力電池換電收費系統(tǒng);
15.充電站標(biāo)準(zhǔn)及推薦方案;(利用現(xiàn)有變電站、新建箱式變電站、改建現(xiàn)有充電樁和加油站等)
16. 動力電池服務(wù)對象的定位(運輸行業(yè)、輸變電行業(yè)、替代抽水蓄能等)
17. 動力電池制造成本的估算;
18.提高相關(guān)換電方式推廣工作效率的管理辦法;
19.廣泛的社會推廣宣傳,促進相關(guān)行業(yè)做好相應(yīng)準(zhǔn)備;
20. 動力電池使用客戶(融資、采購、管理和經(jīng)營等)----國家電網(wǎng);
21.電力部門相關(guān)配套政策;
22.汽車行業(yè)對應(yīng)相關(guān)配套政策;
23.政府推動渠道;
1)國家電網(wǎng)根據(jù)國家相關(guān)政策進行融資;
2)國家電網(wǎng)根據(jù)儲能需要和充電電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行社會招標(biāo)采購;
3)國家電網(wǎng)根據(jù)測算的最低標(biāo)準(zhǔn)布局并建設(shè)充電站,并在此基礎(chǔ)上進行完善;
二、推廣難點:
1、解決相關(guān)問題的效率;
2、相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量控制;
3、統(tǒng)一認識;
4、投資較大;
5、動力電池生產(chǎn)行業(yè)初期產(chǎn)能問題;
6、動力電池行業(yè)上游配套產(chǎn)能問題;
7、汽車行業(yè)能否抓住此千載難逢的機遇,創(chuàng)立自己的國際品牌;
8、石油行業(yè)有一定損失;
9、汽車行業(yè)、動力電池制造行業(yè)和國家電網(wǎng)利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、成熟技術(shù)及巨大的生產(chǎn)能力搶占國際電動汽車市場。
三、電動汽車換電技術(shù)解決方案
方案1:國家電網(wǎng)牽頭,成立相關(guān)技術(shù)科研單位,專門對換電技術(shù)進行攻關(guān)。
方案2:利用互聯(lián)網(wǎng),發(fā)動全國各行業(yè)科研技術(shù)人員的業(yè)余或空余時間,完成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
成立國家實驗基地(各省市),通過互聯(lián)網(wǎng)電子表格收集全國各行業(yè)科技創(chuàng)造和改進的實際需求,包括現(xiàn)有企業(yè)的實際科研需求(單憑各企業(yè)的科研能力,科研經(jīng)費有限,人才有限,眼界有限,時間有限,很難解決)。通過互聯(lián)網(wǎng)面向全國各單位、團體和個人發(fā)布,征集解決方案。解決方案如果需要進行實驗或試制,將解決方案進行專家評審。初審?fù)ㄟ^,實驗或試制收成本費用,復(fù)審?fù)ㄟ^免費實驗或試制。成果由基地統(tǒng)一進行專利申報,專利收益各方比例受益。分課題種類審議,成立專家?guī)欤嬎銠C派位,專家水平按評議對錯,計算機打分,分高者優(yōu)先評議,評議分有權(quán)重(經(jīng)濟效益),數(shù)量等指標(biāo)。各省市國家實驗基地由現(xiàn)有各科研機構(gòu)及大中專院校投標(biāo)組建。分為計算機硬件、軟件、機械加工設(shè)備、航空、航天、汽車、建筑、遺傳、醫(yī)學(xué)、農(nóng)機、農(nóng)業(yè)、水利、交通、船舶、軍工、材料、煤炭、石油、電力、環(huán)保等等。全民科技創(chuàng)業(yè)才能迅速形成風(fēng)氣,同時,大量的科學(xué)實驗會創(chuàng)造大量的就業(yè)機會,科技成果會大力拉動經(jīng)濟。關(guān)鍵是科技興國能落到實處!
可以首先以電動汽車換電技術(shù)解決方案為試點,具體劃分幾十個小課題,分頭解決,不再拘泥于電網(wǎng)、電池和汽車三大行業(yè),避免各自為戰(zhàn)。有了統(tǒng)一方案和標(biāo)準(zhǔn),一切迎刃而解。
上述技術(shù)問題,目前我們已經(jīng)有一些初步方案,需進行細化以及需要大量的實驗、試制和論證等,實力有限,故爭取社會和政府的支持。
四、有關(guān)儲能市場簡介及電動汽車換電方式資本回報概算:
近5年,全球儲能行業(yè)的年復(fù)合增長率達到193%,預(yù)計未來10年,我國儲能市場的容量將達到1000億美元。目前,儲能已列入我國“十三五”規(guī)劃百大工程項目,也是首次正式進入國家發(fā)展規(guī)劃。同時,儲能行業(yè)“十三五”規(guī)劃等相關(guān)政策已開始編制,后續(xù)有望相繼出臺。同時,國家發(fā)改委、國家能源局近期聯(lián)合下發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》和《能源技術(shù)革命重點創(chuàng)新行動路線圖》,要求研究太陽能光熱高效利用高溫儲熱技術(shù)、分布式能源系統(tǒng)大容量儲熱(冷)技術(shù)。研究面向電網(wǎng)調(diào)峰提效、區(qū)域供能應(yīng)用的物理儲能技術(shù)、可再生能源并網(wǎng)、分布式及微電網(wǎng)、電動汽車應(yīng)用的儲能技術(shù),掌握儲能技術(shù)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù),完成示范驗證,整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平,引領(lǐng)國際儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
據(jù)中電聯(lián)2015年電力工業(yè)統(tǒng)計快報統(tǒng)計,受電力需求增長放緩、新能源裝機容量占比不斷提高等因素影響,全國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備平均利用小時繼續(xù)下降,2015年全國發(fā)電設(shè)備平均利用小時為3969小時,同比降低349小時。
2015年底全國水電裝機容量3.2億千瓦,設(shè)備平均利用小時3621小時,同比降低48小時。
2015年底全國火電裝機容量9.9億千瓦,設(shè)備平均利用小時4329小時,同比降低410小時。
2015年底全國核電裝機容量2608萬千瓦,設(shè)備平均利用小時7350小時,同比下降437小時。
2015年底全國并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量12934萬千瓦,設(shè)備平均利用小時為1728小時,同比下降172小時。
水電:3.2*48=153.6(億度);
核電:0.2608*437=113.97(億度);
風(fēng)電:1.2934*172=222.46(億度).
小計:590(億度)
火電:9.9*410=4059(億度)
總計:4649(億度)
2016年一季度,全國汽車保有量為1.79億輛,即17900萬輛。按50%改電,年均運行20000公里,百公里20千瓦時(含充電損耗),線損、變壓消耗和服務(wù)用電等合計25%計算,需要電力(20000/100)*1.79*50%*20/(1-25%)=4773(億度)
注:2013年全國電網(wǎng)平均線損6.53%;2014年全國電網(wǎng)平均線損6.2%。
電動汽車換電方式投資及回報概算:(均為不含稅價格)
1.電動汽車除去動力電池部分,綜合造價會比燃油車成本低的多;
2.每度電需燃煤0.3千克,按550元/噸計算,0.3*550/1000=0.165元/度;利用現(xiàn)有電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施,電損按25%計算,0.165*1.25=0.206元/度(合理調(diào)配棄用電力,因此,未提發(fā)電設(shè)施和電網(wǎng)的折舊和管理費)
3.銷售價格按2元/度計算,每度毛利1.794元;1.794*4773=8563(億元)
4.標(biāo)準(zhǔn)電池按80度,80000元/塊,可循環(huán)使用800次,(根據(jù)電池性能要求,以最佳溫度和電流充電,極端放電靠電容調(diào)劑,可降低電池技術(shù)指標(biāo),意味著降低生產(chǎn)成本,并且大幅度延長電池壽命)平均充電量按85%計算:800*80*85%=54400度;可行駛路程為:54400*100/18=302222公里;
5.現(xiàn)行國家中央補貼標(biāo)準(zhǔn):3000元/度,全車44000元(不含地方補貼);
6.電容量低于80%-85%,用于電網(wǎng)儲能專用,提取殘值5000元/塊;
7.預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)電池實際成本:80000-44000-5000=31000元
8.電池攤銷:31000/54400=0.57元/度(隨著技術(shù)進步和批量的增大,電池成本會逐步降低,沖抵國家補貼)
9. 1.794-0.57=1.244元/度,為不含攤銷毛利;
10.采用租賃方式面對電動汽車使用者,客戶只需交納押金,建議按照36000元押金計算;
11. 換電可以從根本上解決低谷用電問題:充換電站匹配的充電柜是相對恒溫(提高充電效率,延長電池壽命)低谷(平段)充電智能系統(tǒng)。
全國加油站數(shù)量約10萬座,按80%的數(shù)量設(shè)置充換電系統(tǒng),自動更換機一套(20萬),充電柜一套(30萬,含變壓器),空調(diào)系統(tǒng)一套(5萬),鋪設(shè)電纜一套(50萬),收費系統(tǒng)一套(5萬),地面服務(wù)站一套(30萬,各地需在高壓線和道路附近免費供地)。
平均每座充換電站配備標(biāo)準(zhǔn)電池數(shù)量:
17900*50%/(10*80%)=1118.75(塊),理論年均換電20000公里/400公里/次=50次,1118.75*50/365=153.25塊,修正系數(shù)1.3;153.25*1.3=200塊。
周轉(zhuǎn)電池:200*10*80%=1600萬塊;
車輛本身電池:17900*50%=8950萬塊;
合計:8950+1600=10550萬塊。
每座充換電站投資:20+30+5+50+5+30=140萬元;預(yù)計共需要8萬座;
中國石化、中國石油和中國海油擁有數(shù)萬個加油站,加油站內(nèi)加裝一套充換電裝置即可為電動汽車服務(wù),成為加油和充換電兩用,成本比電網(wǎng)自建要少?,F(xiàn)有充電站改造為充換電站,成本更低。
在變電站附近建充換電站可避免對配電網(wǎng)造成大的沖擊,同時在土地資源緊張或電網(wǎng)難以擴建改造的城市中心區(qū),可依托變電站建設(shè)充換電站。這就很好地解決了土地資源和配電網(wǎng)的兩大瓶頸問題。在高壓線沿線適當(dāng)位置配置廂式變壓器,可以解決剩余充換電站的設(shè)置問題。
預(yù)計6年完成全部投資。
電池投資:1600*(8-4.4)=7360億元
換電站投資:140*10*80%=1120億元
合計:7360+1120=8480億元
第一年:方案論證;技術(shù)大綱制定并實施;出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);相關(guān)配套政策擬定;樣機試制與定型;整車廠平臺的設(shè)計規(guī)范及樣車,換電站規(guī)劃布局等準(zhǔn)備工作。
第二年換電站按30%計算,需要資金1120*30%=336億元;周轉(zhuǎn)電池量按5%計算,需要資金7360*5%=368億元,小計704億元;
第三年換電站按20%計算,需要資金1120*20%=224億元;周轉(zhuǎn)電池量按10%計算,需要資金7360*10%=736億元,小計960億元;
第四年換電站按20%計算,需要資金1120*20%=224億元;周轉(zhuǎn)電池量按15%計算,需要資金7360*15%=1104億元,小計1328億元;
第五年換電站按20%計算,需要資金1120*20%=224億元;周轉(zhuǎn)電池量按25%計算,需要資金7360*25%=1840億元,小計2064億元;
第六年換電站按10%計算,需要資金1120*10%=112億元;周轉(zhuǎn)電池量按45%計算,需要資金7360*45%=3312億元,小計3424億元;
管理費按20%計算:
第二年毛利收入:8563*(5%/2)*(1-20%)/1.3=132(億元)
第三年毛利收入:8563*(5%+10%/2)* (1-20%)/1.3=527(億元)
第四年毛利收入:8563*(15%+15%/2)* (1-20%)/1.3=1186(億元)
第五年毛利收入:8563*(30%+25%/2)* (1-20%)/1.3=2240(億元)
第六年毛利收入:8563*(55%+45%/2)* (1-20%)/1.3=4084(億元)
第七年毛利收入:8563* (1-20%)/1.3=5270(億元)
附件一、電動汽車的主要優(yōu)點:
1.技術(shù)意義上的環(huán)保性能。
1)電動汽車不排放有害物質(zhì),即可以實現(xiàn)零排放。此外,與核能、自然能源(水電、風(fēng)電和太陽能等)發(fā)電結(jié)合在一起的話,可以有效地削減CO2排放量;
2)火力發(fā)電站本身效率越來越高,通過利用廢熱等實現(xiàn)60%熱效率的發(fā)電站越來越多。包括供電效率、充放電效率、動力轉(zhuǎn)換效率等在內(nèi),電動汽車可以實現(xiàn)汽油引擎汽車約2~3倍的效率;
3)采用換電方式充電,可以使用計算機集成控制,進行削峰填谷,替代抽水發(fā)電站等電力設(shè)施;(現(xiàn)行電網(wǎng)由于峰谷問題,棄核電、風(fēng)電、水電、太陽能發(fā)電等屢見不鮮,而且峰谷問題給火力發(fā)電站帶來的損失也十分驚人!國內(nèi)外越來越多的企業(yè)專門制作儲能電池進行調(diào)劑?。?
2.使用成本低。用電費用約為燃油費用的81%左右;(按電費2.34元/度,百公里18度;汽油6.5元/升,百公里8升計算)
3.提速快。電動機在啟動時可以瞬間獲得最大扭矩。而且可以通過電容等元器件大幅度提高啟動電流;因此,比起燃油汽車,電動汽車啟動時的加速能力更加卓越,在一定程度上可緩解交通擁堵;
4.紅燈等短時停車不消耗能量;
5.動力電池設(shè)計在汽車底部,有效降低汽車重心,大大提高了汽車的安全性能;
6.動力電池相對汽油安全;
7.結(jié)構(gòu)相對簡單,維修保養(yǎng)費用低廉;
8.噪音??;
9.方便進行無人駕駛技術(shù)的更新?lián)Q代。
附件二、國際動向:
據(jù)2016年10月9日消息,德國聯(lián)邦參議院已經(jīng)通過了一項決議,將在2030年禁掉內(nèi)燃機。德國經(jīng)濟部副部長稱,到2030年在德國所有的注冊新車必須達到零排放,以減少空氣污染。
附件三:相關(guān)動力電池技術(shù)狀況
一、燃料電池:
燃料電池汽車也是電動汽車,只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學(xué)電池相比,燃料電池可以補充燃料,通常是補充氫氣。和普通電池一樣,燃料電池由陽極、陰極和電解質(zhì)組成。大部分燃料電池汽車如 Mirai 或本田的 FCX Clarity 使用聚合物交換膜燃料電池(PEMFC)。在這一系統(tǒng)中,氫氣受壓通過鉑催化劑,分解成兩個氫離子和兩個電子。這些電子會驅(qū)動汽車的電動機,而氫離子會和氧氣結(jié)合成水,以蒸汽“廢氣”的形式排出。通過將這些電池堆疊在一起,就能為汽車提供足夠電力。
目前最好的方法是通過電解水來制造氫氣,即用電將水分解成氧氣和氫氣。目前最好的電解水系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化率只有 80%,并不怎么高效。
甲烷轉(zhuǎn)化要更劃算,但卻會造成污染。蒸汽需要加熱到 700 到 1000 攝氏度,然后與甲烷結(jié)合生成氫氣和一氧化碳,以及少量二氧化碳。得益于水力壓裂法生產(chǎn)的大量天然氣,美國有 95% 的氫氣通過這種方法來制造。
氫氣銷售點很少,相隔距離很遠,建造成本高昂。普通的電動汽車充電站只需花數(shù)十萬美元來建造,特斯拉的超級充電站建造成本高達 30 萬美元。但建造一個氫氣燃料站需要花費 100 萬至 200 萬美元,因為需要解決處理液態(tài)氫氣的問題。氫氣燃料站的主燃料箱以至少負 250 攝氏度的溫度存儲著近 1 萬加侖液態(tài)氫氣。和天然氣或柴油不同,液態(tài)氫氣保存在地面上的一個特別區(qū)域,與泵分離。然后液態(tài)氫氣會在汽化塔內(nèi)轉(zhuǎn)化成氣體,然后加壓傳輸給更小的儲罐來銷售。
充氣過程:
·首先需要將一個多管通信插頭插入汽車,以了解其燃料需求
·接著需要連上氫氣噴嘴,用扭鎖和泵來密封。
燃料電池汽車的主要問題是,制造驅(qū)動它們的氫氣燃料要消耗比普通電動汽車更多的能源。污染也是個很嚴重的問題。
燃料電池汽車的售價和維護費用要比電動汽車貴。
一輛燃料電池汽車的維護成本是混合動力汽車的兩倍,是電動汽車的四倍。的確,這一成本會隨時間推移降低,但電動汽車和混合動力汽車也一樣。
制造和使用綠色氫氣的費用更高
除了甲烷轉(zhuǎn)化,獲得綠色氫氣的唯一可行的方式是通過電解。這一過程中消耗的電可以更好地用在普通電動汽車上。相比起氫氣燃料電池汽車,電動汽車能更好地利用電力。
甲烷轉(zhuǎn)化得到的氫氣和一樣糟
相對于燃氣發(fā)動機,燃料電池汽車“對環(huán)境的好處有限”。而且可能要更糟一些,因為最近的研究顯示,甲烷基礎(chǔ)設(shè)施的泄露情況比原先想象的還糟糕(最高達7%),而作為溫室氣體,甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的86倍。
補充氫氣燃料的基礎(chǔ)設(shè)施造價高昂
氫氣具有爆炸性,很難處理。輸電就相當(dāng)簡單。氫氣燃料電池汽車需要對制造和運送環(huán)節(jié)投入巨資,每一個環(huán)節(jié)又會增加成本、復(fù)雜性和污染。
氫燃料電池車以及加氫的技術(shù)難度較高,還有氫燃料供應(yīng)社會體系建設(shè)的難度相當(dāng)高,不像插電式混動車、純電動車一樣可以與現(xiàn)有的傳統(tǒng)汽油車加油站或國家電網(wǎng)等這些基礎(chǔ)設(shè)施兼容,而氫燃料的社會體系需要重新建設(shè)。
結(jié)論:
1、氫燃料電池組價格較貴,且不支持大倍率放電;
2、仍然不能脫離儲能鋰電池的支持;
3、反應(yīng)堆實際效率僅50%左右,這還不算裂解天然氣、壓縮氣體的能耗;
4、加氫站昂貴,只有動員整個社會體系才能做到;
5、目前沒有保證安全性的切實方案。
6、氫燃料電池的實用性:即使燃料電池技術(shù)能夠做得完善、廉價,氫氣的生產(chǎn)、運輸和儲存都會是一個比電動車充電煩惱得多得問題!
二、超級電容:
1.宏觀上提高電容器內(nèi)的電場強度,涉及兩個問題:
1)單位面積上電荷密度,這受到材料的原子之間的結(jié)合力的限制,目前人類實用的金剛石是的原子之間的結(jié)合力是最大的,如果每個金剛石的C原子帶一個電荷,那么相鄰原子上的電荷斥力將遠遠大于金剛石的C原子之間的結(jié)合力,這導(dǎo)致,不可能實現(xiàn)每個原子上都帶上電荷,只能相距幾十上百個原子上才能帶一個電荷,因此,金剛石表面電荷的密度不可能大到相鄰原子的電場強度的水平。
2)撇開上面電荷之間的排斥作用不談,電容器極板之間的距離則在原子距離10的6次方以上量級,要提高兩個極板之間的電場強度,必須提高介電常數(shù),這個常數(shù)得在10的6次方以上,目前,美國的最好的值也不到10000,相差100倍以上。
2.超級電容器在通電的幾秒內(nèi),電流會非常大,對整流部分沖擊很大,正常的超級電容器充電過程是先恒流再恒壓,或者就是恒流充電,到電壓上限時就停止,而且上電瞬間的恒壓大電流充電,對超級電容器的電極來說是致命的。超級電容器不能夠說是與電池類似,目前,超級電容器從儲存電荷的原理上,分為雙電層電容器和贗電容型電容器。雙電層電容是依靠電荷吸附儲存電荷,而贗電容是依靠表面的氧化還原反應(yīng)儲存電荷。對于雙電層電容器來說,與電解電容很相似,目前主流的電極材料就是活性炭。而贗電容超級電容器除了有雙電層電容的效應(yīng)以外,還有發(fā)生在表面的電化學(xué)反應(yīng),一般比較常見的就是鈷鎳錳的氧化物、硫化物,這個比較類似于電池材料,但也有不同,電池材料儲能是在體相中發(fā)生,反應(yīng)程度比較深,而贗電容是發(fā)生在表面或者體相中的二維平面上,反應(yīng)程度很淺。這兩種形式的電容器,各有利弊,對于雙電層來說,它的充放電電流可以比較大,充放電速度比較快,循環(huán)壽命比較長,缺點就是它的能量密度比較小。而贗電容型超級電容器,它的優(yōu)點是能量密度比較大,但由于存在電化學(xué)反應(yīng)過程,電荷傳遞阻抗比較大,所以它的功率密度比較小,充放電電流不能太大,否則電極材料容易出現(xiàn)不可逆的晶型轉(zhuǎn)變,所以贗電容電容器的循環(huán)壽命比較差。
3.超級電容快速充電需要解決電網(wǎng)沖擊問題。
4.超級電容需要解決快速充電發(fā)熱問題。
結(jié)論:現(xiàn)有技術(shù)無法實現(xiàn)超級電容大容量和快速充電問題。
三、金屬空氣電池:
放電功率低,能效較低。最主要的是:金屬空氣電池同樣需要換電;
四、快速充電:
動力電池是新能源汽車的心臟。盡管目前國家大力推廣電動汽車,但是續(xù)航里程短、充電時間長等短板,依舊阻礙著電動汽車大量進入尋常百姓家,因此被寄予厚望的“新材料之王”石墨烯總是話題不斷。
鑒于石墨烯可能存在的突出性能,近年來關(guān)于石墨烯應(yīng)用的消息總能引發(fā)關(guān)注,如此前媒體廣泛報道的“充電8分鐘,行駛1000公里”。
1.行駛1000公里大概需要180千伏安時(度),按理論最高的充電效率95%計算,電池發(fā)熱為180*1000*3600*5%=32400000焦耳,意味著把324公斤水提高100度,金屬比熱小,提高的更快!僅這一點,目前技術(shù)無解。
2. 需要解決電網(wǎng)沖擊問題。
3. 快速充電嚴重縮短電池壽命。
結(jié)論:現(xiàn)有技術(shù)無法實現(xiàn)電動汽車動力電池在短時間內(nèi)快速充電問題。




