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田昭武:纯电动汽车产业化需解决六大难题

2010/12/23 中国经济时报 阅读:8796

以电动汽车为代表的新能源汽车,国家层面立项从“八五”计划开始,近期国家又制定了《节能与新能源汽车发展规划 2011年至2020年 》,将纯电动汽车作为未来产业发展的主攻方向,绘制了今后发展的宏图。

 

中国经济时报记者就纯电动汽车产业化问题专访了厦门大学教授、中科院院士田昭武。

 

电动汽车发展最大难题及市场突破口在哪里?

 

中国经济时报:作为国家“十二五”战略性新兴产业,以电动汽车为代表的新能源汽车发展面临最大的困难和挑战是什么?

 

田昭武:最大的难题在于汽车动力电源。主要是有两个思路觉得很难:一方面,因为习惯了传统汽车,电池要替换燃油,人们会习惯性地从价格、行驶里程、加速度等方面,要求电池达到传统燃油车的指标,这是很难做到的。另一方面,电动汽车作为“十二五”战略性新兴产业,政策要求发展很快,新能源汽车近期急需产业化。但是对于电动汽车来说,电池的改进步伐能不能跟得上要求的发展速度,是一个很难的问题。

 

中国经济时报:纯电动汽车要跨越到产业化,市场的突破口应该从哪抓起?

 

田昭武:因为汽车有多种用途、多种档次。用于市区间、城乡间、农村,甚至工厂内部需要的各种乘用车和公交车很多。能先用于市内代步的乘用车和公交车的市场就已经很大。而且根据调查,市内这些代步车平均每天的行驶路程是60公里—80公里,对电动汽车的应用来说市场是非常广阔的。多年来存在一个误区,就是认为电动汽车蓄电池充电一次的行驶里程要达到300公里,这对平日市内用车者是多余负担。汽车背的“粮草”过多用不完,只能造成浪费。

 

电动汽车在中国像是一个正在成长的少年,所以现在国家非常“照顾”他,让他快速成长起来。以目前电池的发展水平,电动汽车完全可以进入产业化。如果把动力电源的现状与市内汽车的动力需求搭配好 还可以带动一系列配套产业群的发展。

 

纯电动汽车产业化发展出路何在?

 

中国经济时报:纯电动汽车产业化发展面临的困难有哪些?

 

田昭武:主要面临六大难关。第一,电池比能量远不如汽油,为续驶里程而多装电池,必须增加车重、增加每公里能耗、增加电池成本和购车成本。就像“马”背着很重的“粮草”在跑,不可能跑得远。

 

第二,充电站网投资大且需时长,先有充电站网才能推动纯电动汽车的发展。但是纯电动汽车太少又使充电网站闲置亏本。第三,电池充电总不如加油快,快充电会使电池寿命缩短而折旧费更高。

 

第四,电池高成本使购车费剧增,而电池寿命不够长,用户担心为电池多次投资。第五,电池组的安时数和寿命低于单元电池的平均。电动汽车电机由上百个单元电池串联组成,各单元电池强弱不一致,电池组安时数和寿命往往取决于最弱的单元电池。第六,纯电动汽车电池组五种主要指标(比能量,比功率,寿命,成本和安全)互相牵制的问题很难解决。一些展示品可能偏向某一指标而不顾其他,不能对市场起示范作用,市场要求更全面实用。

 

中国经济时报:面对这些难关,纯电动汽车发展如何破局,现在有没有什么解决办法?

 

田昭武:其实这六大难关以现在的技术水平是可以解决的。其实前两个大问题并不难解决,因为市内轿车大多数每日行驶不超过80公里,电池按100公里需求设计即可,临时超过里程用增程式发电机解决,可以实现在车上的“在线式”充电。增程式发电机每日行驶100公里,只需12kWh左右的电能,电动汽车可以每夜在停车处或家庭停车库利用市电廉价谷电充电,无须等待充电网站基础建设。

 

要解决第三个问题比较好的办法是,商用车超过80公里里程也采用增程式发电机解决。因为公交车电池标准统一,由公交公司统一管理,也可在发车站采用机械快速更换充满电的电池的方式解决续驶里程问题。而且每夜利用电网廉价谷电预先充电,可使车载电池重量减为1/2 或1/3,节约油耗和能耗。

 

第四个问题,可以采用电池租赁方式,使用户所付租金及充电费总和不超过油费(当前差额暂时由政府补贴给租赁公司)。报废电池由租赁公司统一收回,降级作为他用或统一回收其中资源,避免污染。随着逐年电池质量和寿命提高而折旧费下降和油费涨价,政府补贴可以逐步减少直至取消。

 

第五个问题的解决需要电池组管理的科学化:不仅充电放电自动控制在合理范围内,且电池组内单位电池容量不一致,可由电池组主动平衡控制系统予以随时矫正,以强补弱,延长电池组能量和电池寿命。

 

第六个问题,可以采用比能量高的能量型电池取代功率型电池,汽车加速功率由超级电容器提供,从而提高加速性能。制动能量由超级电容器吸纳,既回收能量,减少每公里能耗以延长行驶里程,又保护电池避免受充电冲击,延长电池寿命。而且,不管是纯电动汽车还是混合动力汽车都需要超级电容器。

 

纯电动汽车产业化呼唤配套的新兴产业群

 

中国经济时报:电动汽车产业化发展将会带动哪些新兴产业?

 

田昭武:纯电动汽车产业化需要配套多方新兴产业群,也将给这些产业提供广阔的发展前景。首先,会带动增程式发电机的发展。它是由小型燃油发动机同发电机连成模块,与电池并联,驱动电动机。这种燃油发动噪音低,震动小,能效高,功率恒定且体积远小于传统燃油车发动机,油耗可省一半左右。乘用车和商用车都可配搭,市场需求量很大。

 

超级电容器也是新兴产业之一,它是长寿命且可大功率充放电的电化学储能器件,最适合市内频繁变速的机动车辆。可用于纯电动汽车,与能量型电池配合,有效延长续驶里程,并延长电池循环寿命50%甚至加倍,相当于降低折旧费。
其他配套的新兴产业群还包括多个方面:电池组主动平衡控制系统。可实现电池组内串联单电池的以强补弱,延长整个电池组寿命,降低折旧费,节约能耗;电池租赁业和充值卡业务。租赁公司接受用户充值租金和政府补贴,解决用户购车和用车的担心,使电池管理科学化,可避开频繁更换电池的不便;快速更换电池的机械充电站产业。充分利用电网低谷电充电,在公交车始发站进行更换;作为电动汽车可持续发展不可缺环节,废旧动力电池的利用和资源回收产业包含许多科技内涵,也必将兴起成为配套产业。

 

总之,无论将来电池进步如何,这些产业群都是长久需要的。电动汽车的发展,前景辉煌。

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