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杨裕生以电池为依据规划电动汽车发展

2018-11-28 15:34:13

杨裕生:以电池为依据 规划电动汽车发展

【电动车产业】2012年1月5日在北京国际饭店举行的2011全球新能源汽车大会上防化研究院研究员杨裕生院士做了题为“以电池为依据 规划电动汽车发展”的演讲。

各位朋友:上午好!

我今天讲的题目是“以电池为依据,规划电动汽车发展”。首先把这个题目简单做一个解释。以电池为依据,并不是说其他的问题不重要,但电池有它特殊的作用。第二个要说明的,现在规划电动汽车,有很多立场,观点,有些是以过去传统的汽车为依据,有的是以美国或者日本的电动车发展模式为依据。我觉得应该以中国的电池状况为依据。

我要讲的内容有这么几个方面:

前言

工信部牵头《节能与新能源汽车产业发展规划》上报国务院,《规划》要实现插电式混合动力汽车和纯电动汽车的产业化,同时加快研发燃料电池汽车技术,实施过渡转型城市与车型试点。“十二五”期间的战略重点是新能源汽车产业建设及汽车的节能减排,重点是发展纯电动汽车,插电式混合动力汽车,注重传统汽车技术水平的提升,发展节能汽车,跟踪研究燃料电池汽车技术,适度发展替代燃料汽车。这个规划被长时间搁置,国务院没有批。温总理去年7月份有一个讲话,在《求是》杂志上发表。他讲“新能源汽车,发展方向和终目标是什么,现在重点发展的混合动力车和纯电动车是不是终产品并不十分明确”;“发展新能源汽车下一步要集中解决那些问题,包括路线问题、关键核心技术问题、投入问题、政策支持问题,必须尽快明确下来。”

近国务院开会审议了《规划》,《规划》还要进行修改。我希望利用今天这个机会发表的一些看法,能够在修改过程中作一些参考。

发展路线当前要讨论三个问题,一个问题关于是纯电动汽车,《规划》里面讲发展纯电动汽车产业化。去年有几辆汽车着火,实际上前几年也都有,但去年的着火是在街上着的,影响特别大。着火之后,有的官员讲,纯电动尚不成熟。所以,现在的议题是:纯电动汽车产业化还要不要,怎么样产业化?还有的官员讲,要发展像日本普瑞斯那样的混合电动车。第二个问题是关于混合动力汽车,在《规划》里面是讲实现插电式混合动力产业化。汽车着火后,有的官员说:“要发展全混合电动车”。现在的议题是:插电式混合动力或全混合车是不是过渡车种? 第三个问题是关于终目标、终产品,在《规划》里面没有提,但是讲到要加快研发燃料电池汽车技术。现在重点发展的混合动力和纯电动显然不是总理所问的终产品。现在的议题是:燃料电池电动车是不是的终产品,终产品产业化之前,其他品种是不是要发展,怎么样发展。

对发展规划的建议

我的观点是,电池是决定电动汽车性能的要素;电池水平逐步提高,电动汽车相应发展。

规划今后十年,先要总结过去十年的经验教训,以利再战。我总结了四条教训。一,电池与整车研发投入位置颠倒,电池研发投入量很小,有急功近利的倾向。二,动力电车和燃料电池位置颠倒,错断远近。三,对电池成组技术的重要性和难度认识不足,注意力集中在电池单体上。四,片面强调追求先进性、拒用成熟的铅酸电池。

我认为,应该依据电池的水平,切合我国实际,稳步发展电动车,而不能操之过急。所以我建议产业发展规划的技术原则应是:“以电池为依据,规划电动汽车发展”。具体内容是:“以不用油、零排放为终目标,恰当利用当前动力电池生产电动汽车,近远兼顾,全面规划”。其实质是,用好各个发展阶段的各种电池,生产相应的车。

我下面做一些解释。

以“不用油,零排放”为战略目标,是未来实现的终目标,是技术发展的依据;要经长期奋斗才能逐步逼近,必然有过渡产品和阶段目标。

恰当的利用当前动力电池生产电动汽车,就是要重视利用现有的电池,发展近期就能节能减排的车种;容忍有逐步提高的过程,不提过高的汽车指标,我这里用了一个“容忍”,我们有一些人是不容忍有提高的过程,希望现在马上就能一步到位。

近远兼顾,全面规划,认识电池发展的长期性、多样性、互补性,在电池水平提高的过程中,生产相应水平的电动车。

关于传统汽车,要提升其技术,不断强化节油减排。传统汽车将继续生产、并存,量大,节油减排的潜力大,可以迅速取得可观的节油减排效果。这和发展电动车的目标是一致,作用是相辅相成的。

《十二五》的产业化任务

《十二五》的产业化任务是用好和提高现有的各种电池,生产相应的车。我提出一个3+1工程,项工程是大力发展微小型纯电动汽车;第二项工程是采用增程技术发展大、中型车;第三项工程是研究下一代电动汽车及其能源。加1项工程是关于传统汽车,传统汽车改为启停式,并提升技术。

(一)大力发展微小型纯电动汽车

从实用小型起步的优越性是:

1、铅酸电池,锂离子电池都可以用于小型车,电池少,价格便宜,容易推销,是电动自行车,摩托车的升级换代产品。

2、技术积累较好,已经有小批量出口。

3、用220伏民用电,可作为晚间用电的家用电器,甚至无需专门设置充电桩。

4、每夜的10多亿度低谷电,可供亿辆小型电动汽车充电,还省掉建设调峰电站的大笔投资。

5、立即可大量节省汽油,减轻城镇空气污染。

6、节材节能,使用、维修方便,可持续发展,并可抑制奢华的社会风气。

发展微小型电动车我国有基础:

1、广东、山东、江苏、浙江等省厂家研制了实用小型电动轿车,3万元左右;用锂离子电池稍微贵一点,产品已经出口;只要政策放开,即可形成可观的生产能力;

2、电动自行车、电动摩托车的发展带动了电池、电机、电控核心技术等的发展,造就了我国发展小型低速电动汽车的特殊环境和基础;

3、电动自行车、摩托车产业2万多经销商,构成了遍布全国的废电池有偿回收络,为彻底解决废旧电池污染的问题奠定了基础。

有一种错误观念,认为“铅酸电池古老、污染,没有前途”。还有“铅酸电池电动汽车是垃圾技术”,这是政府官员的言论。要转变观念,铅酸电池本身不污染环境,是我们政府的环保部门没有管好、企业没有治理好造成的污染,不是铅酸电池造成的污染。国外这个问题已经解决,美国的铅酸电池生产是在密封条件之下进行的,铅不污染环境。铅酸电池有新技术,我们要从中国实际出发,放手发展铅酸电池电动汽车。

(二)采用增程技术,发展大中型车

纯电动车因为电池比能量有限,行驶距离不会很长。所以在车上装一个内燃机来发电,这样变成一个增程式汽车,它只有电动机一种动力,所以属于纯电驱动。行驶之前,电池组可以充电,途中小功率发电机在它的工况之下发电,所以很节油。发电机和电池并联驱动电动机,也可以给电池充电。高功率电池,或储能电池加超电容组成一个储能的系统,提供或者回收电能。在纯电动行驶50公里之后,虽然还要用油发电,但是节油率在50%以上。现在我国已经有基础,上述的是增程式电动公交车,已经成功研制多辆,北京科凌,杭州赛思斯,合肥江淮,宁波神马,浙江青年-巨容。轿车方面近也有进展,广汽和科凌合作承担了2011年863的项目,年底样车已出来。据说近科技部又批了两家。

增程式有十大好处:

1、不必配太大容量动力电池,而且可以远行。

2、电池组不会缺电和过放电,寿命延长。

3、不一定用锂离子电池而可以用别种电池,铅酸电池,价格较低。

4、夜间在停车场充电,不需要另外建充电站,省了很多地方。

5、夜间充电使用电的谷电,“削峰填谷”。

6、不需要充电、换电的周转电池,投入比较低。刚才庞总讲的一些争论的问题,这里也可以解决了。

7、不需要大量的换电设施和人员,运行就省了。

8、传统汽车设施和成就全继承,而且容易加工。

9、现有的技术就可以节油50%以上。

10、较容易过渡到没有补贴,政府补贴负担轻。

所以我的观点是,新一代电池投入使用之前,增程式是的过渡车种。这种车还为今后的燃料电池增程奠定基础。

增程式车的电池在一种“半充”与“半放”之间的状态中运行,很有它的好处:内阻小,发热量小;不过充,安全有保障;不过放,循环寿命长;可简化电源管理系统;可用廉价的铅酸电池。

增程式比其他的过渡车要好,好在什么地方,比较一下。

纯电动车,在现有电池的条件下合理的设计里程是150公里,所以要求半路上快充电,这就带来很多的麻烦和问题。还有,电池寿命短,车子的寿命长,二次补贴谁来补?电池量大,散热很困难,安全问题比较严重。

插电式混合动力车,远距离还是要用内燃机动力来推动,耗油仍然很高;内燃机和电动机两个系统,比增程式要复杂,价格也贵。与中度混合动力车比较,中度混合动力车的节油不多;前年在杭州的比赛平均节油率是14.63%,去年在昆明的比赛是15.61%的节油率。电池寿命也不容乐观,也有后续电池补贴的问题。

混联式或全混的电动车,是油电两个动力,两个动力机构复杂,也比较贵,行星式的齿轮加工要求高,我们国家没有优势,而且日本有很多专利,很难绕过。

(三)研究下一代电动汽车及其能源

下一代电动汽车主要使用核能和可再生能源。核能发电,与煤电一样以蓄电方式直接使用。可再生能源则有规模蓄电和规模储氢两种用法,要相应发展两种能量转换技术及其规模转换设施。有一种说法,氢能是人类的能源。,不发展了?还有一种说法,电动汽车的终动力是燃料电池。这也不一定!氢是二次能源,是由一次能源转换过来的。既然是转换,就要讲转换效率和转换量,有没有可能性转换这么多的氢气?下面对不同来源的氢做一个分析。

电解水制氢。4度电可以产一立方米的氢气,一立方米的氢气在燃料电池中可以发1.2度电。每辆车一天行驶100公里,要用10个立方米氢气,如果我国将来是2亿辆车,这还是保守的估计,一天就要用20亿立方米的氢气,电解水每天耗电80亿度,氢气装瓶又要再另外用电15%。如果把这92度电充入电池,可以放出83亿度电,两亿辆车子可以用三天半,一天和三天半那个效率高?

太阳能制氢。太阳能制一个原子氢,与太阳能发电产一个电子相比,制氢的能量转换效率约低一个量级。

工业附产氢。现在据说有一种方案可以产生相当大量的氢,但和每天20亿立方米相比,那是一个非常小的数,所以不能过于乐观。

此外,铂资源不够燃料电池用;非铂催化剂技术难,基础研究有待时日。可见,燃料电池是电动汽车的可用动力,但并非的、的动力。

规模蓄电与规模储氢可以做一些比较。规模蓄电技术的系统简单,能量转换效率高,但是提高电池的比能量难度大,比能量大了危险性更高。规模储氢技术中,燃料电池比能量高,但是系统复杂,难维护,铂稀贵而替代很难,氢气规模储运也有危险性。这两个都是二次能源,各具长短,各有难度,将来是长期并存,各显神通,竞争发展,由市场来评判。总之,现在还没有足够的根据说氢能是人类的能源,也不能认定燃料电池电动汽车是终的产品。

另外燃料电池要求在稳功率条件下发电,适应不了电动车在路上行驶当中功率波动那么大的工况。所以,燃料电池必需与动力电池或电容器并联,形成一种燃料电池增程的纯电驱动电动车。

(四) 传统汽车改启停式并提升技术

启停式减轻城市空气污染效果显着;也能节油 5%-8%。要硬性规定传统汽车微混化的进程,每年要增加多少比例,到什么时候全部改成微混式,国外已经有明确的时间表。要发展铅碳电池和超级铅酸电池,这是微混车里用的电池。要尽早安排专用炭材料的研制和规模生产。另外,传统汽车量大,大有节能减排的潜力。引导企业加强技术创新,积极优化现有动力系统,逐渐严格油耗指标,不断的严格排放标准。

对于混合动力车生产,我认为不必鼓励,也不必禁止,由市场来决定。这一点和我们现在政府部门的观点不一样。

把刚才讲的配上时间,归纳成一个图:就是铅酸电池微型车和锂离子电池微型车当前可以大力发展,可以一直发展到2030年,都有它的生存空间。增程式大、中型汽车,现在的电池就可以很好的应用,它的续驶里程决定油箱的容量。锂离子电池轿车目前还不能很好的发展,现有的车子行程都还不理想;多装电池价格太贵,没人买。随着锂离子动力电池比能量提高,可能要到2017年以后提高到150瓦时每公斤,2025年发展到300瓦时每公斤,车子的里程就可以长些,速度可以更快些。燃料电池要在2020年以后才有可能逐渐产业化。

结束语

,我们要承认电动车技术与国外有差距,其中首先的是电池有差距,安全性有待提高,寿命不够长,一致性不够好,成组技术尚在成熟中。恶性竞争和整车厂压价,使得电池研发力弱。国外电池和车辆已经打进来了,电动车是不是又要“市场换技术”,这是过去燃油车的教训,电动汽车是不是也会走这样一条路。所以我说,要转变观念,扶持民营企业发挥补充的作用;要认清危机,推动国企创新,加紧自主研发,不要再走市场换经济的路子。

第二,建立动力电池重大专项,建议拨20亿设做三件事情,1、提升动力锂离子电池的生产和成组技术水平。2、持续治理铅污染的同时,支持研制新技术铅酸电池。3、开展原创性研究,为10年后电池发展提供核心技术。

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