普及電動汽車是時代的需求,對我國而言,除了節(jié)能環(huán)保,它還有一些更深遠的意義在其中,如能源安全;振興汽車工業(yè),甚至能使汽車工業(yè)彎道超車;對電力供應(yīng)起到消谷填峰,提高能源利用率,避免浪費,甚至對電網(wǎng)的安全運行也能起到積極的意義。因此,普及推廣電動汽車,也是我國長遠規(guī)劃的重要部分。
俗話說,兵馬未動,糧草先行。電就是電動汽車的糧草,所以充電及充電網(wǎng)絡(luò)的方案,包括其建設(shè),顯得尤其重要。但是,目前的充電方法(方案),滿足不了電動汽車,甚至成了電動汽車普及路上的最大障礙。為了解決這個難題,本人經(jīng)過長期研究思考,提出了解決方案,并寫了《電動汽車最佳充電網(wǎng)絡(luò)設(shè)想:有人就有電,有電能充電》。我設(shè)想的充電方法命名為朝明充電。朝是面向的意思,明即明天,輝煌的明天,燦爛的明天,環(huán)保的明天,未來的明天。所以朝明是一種希望,是一個前進的方向,朝向希望的明天。
依照現(xiàn)在的充電網(wǎng)絡(luò)模式,個人認為永遠也無法滿足電動汽車的充電需求,解決不了充電難題。如此下去,推廣普及電動汽車的愿望終將成為水中月,鏡中花,一紙空文。因為,按照目前的充電模式,車主們買車時必須要以自己能安裝充電樁為前提,既然自己有充電樁,自然就以自己的充電樁為主充電,偶偶出遠門或應(yīng)急時使用一下社會上的充電樁,而私家車一般每天的行駛里程不會超過百公里,甚至僅有二三十公里,換言之,私家車基本不用社會充電樁,這導(dǎo)致社會充電樁因業(yè)務(wù)不足而失去發(fā)展動力;社會充電樁的不足反過來限制了電動汽車出遠門,電動汽車只能以自己的充電樁為圓心計算續(xù)航半徑,這使得電動汽車淪為買菜上下班等短途代步工具,喪失了其作為汽車的基本功能,導(dǎo)致車主們抱怨不斷,也影響了電動汽車的口碑,進而影響了其在更大范圍內(nèi)的推廣普及;沒有更大的普及量,反過來又限制了充電樁的發(fā)展壯大。如此惡性循環(huán)!
另一方面,社會上與電動汽車相關(guān)的部門對推廣普及電動汽車也非全力支持,鑒于他們的苦衷,甚至對個人安裝充電樁設(shè)障礙,使絆子。
比如物業(yè)。物業(yè)公司是以服務(wù)為主,收取業(yè)主管理費用的盈利性公司。電動汽車來了,物業(yè)在這中間,得不到任何好處,卻可能要承擔(dān)因電動汽車充電而引發(fā)的一些安全責(zé)任,最起碼也要多付出一些管理責(zé)任,所以是有付出沒有回報,付出與收獲不成正比。自然物業(yè)難以表示支持。普遍的物業(yè)均以電容不足,變壓器及線路安全為由,拒絕業(yè)主安裝充電樁。當(dāng)然,這些是理由,但并非無法解決。
比如電力部門。如果大量普及了電動汽車,依目前的充電方法,就要大量安裝私人充電樁。私人充電樁基本上是用220V單相照明電。單相充電樁(機)相對的功率都比較大,一般會有2~3千瓦,甚至更高,這對供電系統(tǒng)來說簡直是災(zāi)難。有人指出,在同一供電線路內(nèi),有10%的充電機同時使用,就足以使線路或變壓器燒毀。此外,私人充電樁都使用單相電,對于平衡三相用電極其艱難,因為個人行為是無法預(yù)測的。因此推廣普及電動汽車,對電力部門來說是萬分頭疼的事。當(dāng)然,解決辦法并非沒有:可以加裝無數(shù)的變壓器,重新鋪設(shè)無數(shù)線路,最好給所有要安裝充電樁的客戶都鋪設(shè)專用線路,都接上三相380V電源……這幾乎是再造一個供電電網(wǎng)的工程,投資巨大。問題是:誰來出資呢?因此電力部門對私人安裝充電樁并不熱衷,自然也在情理之中了。
國家對這些問題是有警覺的,這關(guān)系到電動汽車的未來。近期四部委就專門出臺了一個文件,即《關(guān)于加快居民區(qū)電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通知》,通知給物業(yè)及供電企業(yè)提出了要求,給出了解決方法。但我個人并不看好這個文件及其提出的解決方案。它能有多大的效果,我暫且不知道。但是這個文件沒有解決物業(yè)的內(nèi)心需求,沒有考慮到電力部門的實際困難。俗話說,上有政策,下有對策,相關(guān)部門會有多少抵制手段呢?況且,就算這個政策能夠順利實施,也不能改變各個充電樁獨自充電的情況,并不能實現(xiàn)互聯(lián)充電,解決不了上述難題。我個人認為,環(huán)保造福天下,自然也包括自己。所以人人都會支持環(huán)保,包括各種大小企業(yè),但前提是不能傷害自己的利益。割肉喂鷹,自然高尚,但那是只有佛祖才能做到的,我等凡夫俗子如何能做到?
希望國家委托電力部門主導(dǎo),單獨為電動汽車安裝變壓器,鋪設(shè)專用于電動汽車充電的三相電源線路,由電動汽車自己攜帶便攜式三相充電機,同時盡可能整合全社會停車位等資源,實現(xiàn)電動汽車充電互聯(lián),從而實現(xiàn)“有人就有電,有電能充電”。具體的方法是,讓電動汽車自己攜帶隨車充,讓家有停車位的可以用于對外開放的個人(包括有車和沒有車的),停車場,企事業(yè)單位停車場,甚至不影響交通和市容市貌的道路兩側(cè)等等所有適合改造成充電車位的地方,改造成充電車位,從電網(wǎng)以正常電價(如0.54元/度)接電,通過智能電表,以1元/度左右,賣給來充電的電動汽車。結(jié)算時通過智能電表和網(wǎng)絡(luò)支付,自動結(jié)算。這樣的方案,既可以讓充電車位的主人(參與供電的個人,停車場,企事業(yè)單位等等)能獲得一定的充電服務(wù)費,調(diào)動社會力量參與到供電行動中的積極性,同時又讓電動汽車避免使用充電樁2~3元/度的高價電,充分發(fā)揮電動汽車的使用成本低的優(yōu)勢,為電動汽車走向大眾化奠定基礎(chǔ)。這個設(shè)想,由于調(diào)動了廣大民眾參與,所以這個充電網(wǎng)絡(luò)可以依據(jù)實際需要在短時間內(nèi)發(fā)展到很大,從而徹底解決電動汽車充電難充電貴,基本解決電動汽車的里程焦慮。
解決方案是由一家充電公司來統(tǒng)籌。與之前一樣,也需要廣大民眾及社會力量參與。由充電公司與民眾共同投資,安裝專用變壓器,鋪設(shè)充電專用三相線路,安裝智能電表,提供充電電源。充電機則由電動汽車自身攜帶便攜式三相隨車充。由于要保證電動汽車用上較低價格的電,所以該充電公司不能以靠收取充電服務(wù)費為主賺錢。在原先定價1元/度的基礎(chǔ)上,加收0.2元/度左右,最終電動汽車使用的充電價格約在1.2元/度左右(基本電費按0.54元/度,未考慮峰谷電價),這樣與2~3元/度的充電樁電價,優(yōu)惠明顯。按照目前電動汽車百公里耗電15度計算,費用約18元,燃油車油耗按8升/百公里,6元/升計算,百公里約50元,所以電動汽車優(yōu)勢明顯。
在方案中,充電公司僅靠0.2元一度的服務(wù)費是難以盈利的,單靠此也是難以生存的,更別提發(fā)展了。但是我考慮:1.用這個設(shè)想和模式創(chuàng)建的充電網(wǎng)絡(luò),充電服務(wù)費大頭給了車位主人 (個人和物業(yè),停車場等等),即服務(wù)費基本回饋給了社會,因此,社會大眾的反應(yīng)應(yīng)該比較積極,所以充電網(wǎng)絡(luò)會比較大。再者,也因為充電網(wǎng)絡(luò)大,充電方便,費用便宜,故使用者(即電動汽車)較多,所以這種方式應(yīng)該成為電動汽車在外補電的主要方式。2.由于充電網(wǎng)絡(luò)大,使用者眾,所以充電公司可以充分利用這一優(yōu)勢,拓展其它業(yè)務(wù),增加收入渠道。如使用自己的網(wǎng)絡(luò)支付系統(tǒng) ;利用智能電表的液晶顯示屏,開發(fā)廣告業(yè)務(wù);利用其龐大的網(wǎng)絡(luò),開發(fā)充電車位定位,GPS/北斗導(dǎo)航;開發(fā)網(wǎng)絡(luò)新聞瀏覽,網(wǎng)絡(luò)影視,網(wǎng)絡(luò)游戲等業(yè)務(wù);開發(fā)云計算和大數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù);甚至網(wǎng)絡(luò)購物等等。從而保證充電公司有足夠多的盈利渠道,保證其盈利;從而保證其能充分發(fā)展,壯大;進一步保證電動汽車的發(fā)展壯大。
由這個思路來看,這個設(shè)想最好由互聯(lián)網(wǎng)公司來做,因為互聯(lián)網(wǎng)公司具備上述這些要素?;ヂ?lián)網(wǎng)公司中,還必須具備一定的體量,較充足的資金,以及較強的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。個人認為,比較適合該創(chuàng)意投資的公司應(yīng)該是阿里巴巴,騰訊和百度。其中,以阿里巴巴較優(yōu),因為其規(guī)模,資金占優(yōu),網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)也不錯,如網(wǎng)絡(luò)支付,網(wǎng)絡(luò)覆蓋,網(wǎng)絡(luò)影視甚至網(wǎng)絡(luò)購物等等。
但是做充電服務(wù)這個行業(yè),受制于目前的狀況,如民眾對電動汽車的認可度較低,電動汽車目前普及率不高,市場保有量較小,而且短期內(nèi)不可能有很大改觀等影響,總之目前這個市場較小,而且這個行業(yè)投資較大,短期內(nèi)盈利困難——雖然從長遠來看,這是一個前景很大的市場。本創(chuàng)意相對于充電樁等方式,投資少得多。所以綜上所述,要求投資這個設(shè)想的公司,一是要有遠大的戰(zhàn)略目光,二是要有強烈的環(huán)保意識,三是要有強大的愛國的、民族的情懷。支持中國乃至全世界的環(huán)保事業(yè),支持中國的汽車工業(yè),支持中國的汽車工業(yè)崛起甚至彎道超車!
本人經(jīng)過長期對比充電樁模式,甚至換電模式,認為它們不適合我國大面積推廣,如果據(jù)此發(fā)展下去,將影響國家推廣電動汽車的戰(zhàn)略。
我認為,電動汽車由于其本身特點,其充電過程永遠不可能像燃油車加油那么快捷方便。要想電動汽車達到燃油車那種使用水平,靠越來越大的充電機是行不通的,也就是靠幾十秒鐘到幾分鐘就把電池充滿,那是不現(xiàn)實的。那樣的話,單臺幾百千瓦甚至幾千千瓦的充電機,一個城市幾千臺幾萬臺充電機同時使用,對電網(wǎng)來說,幾乎是災(zāi)難性的,毀滅性的;這樣的快充,對電池來說無疑也是災(zāi)難,因為快充對電池傷害太大了,嚴重減少電池的壽命;如果靠大面積推廣幾十千瓦的充電樁,前文也說了,既不理想也不現(xiàn)實;再說了,靠這樣的充電樁,消費者使用不方便,那么廠家只能靠提高滿電續(xù)航里程來彌補,將來電池的能量密度大幅提升了,電動汽車的續(xù)航上升到以千公里作為續(xù)航單位,其結(jié)果是電動汽車的價格成了天價。比如,假設(shè)說將來鋰空氣電池研發(fā)成功了,8000wh/kg的能量密度,即100公斤可攜帶800度電,百公里耗電10度,可續(xù)航8000公里。就算電池價格下來了,按0.6~1元/瓦時,100公斤800度電,光電池成本就要48萬至80萬,加上其它,這樣的車售價肯定超過百萬,甚至幾百萬,而且在家里充一次電可能要幾天甚至十幾天。這樣的車,離老百姓恐怕更遠了,有什么意義呢?
有人說,用換電的方法可以解決電動汽車的充電問題。電動汽車沒電了,換一組電池繼續(xù)跑,而且換電的時間很快,分分鐘搞定。我卻不看好這種方式,因為它至少有兩個問題無法解決:1.采用換電的方法,電動汽車總體上來說就要多備電池,就算換電公司充分發(fā)揮其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢,不必每輛車多配一組電池,按每輛車平均配1.5個電池組,其成本和盈利最終還是要轉(zhuǎn)嫁到消費者頭上,其次大量的電動汽車,所需的備用電池也是海量,其倉儲,運輸也是不菲的投資和運營成本,這些靠那點谷底電價是無法抵消的,最終還是都要轉(zhuǎn)嫁到車主身上,導(dǎo)致車主用車成本居高不下,最終必然使電動汽車喪失其使用成本低的優(yōu)勢;2.如果大規(guī)模推廣換電模式,由一家或數(shù)家換電公司經(jīng)營,那么這些公司規(guī)模勢必很大,規(guī)模大了勢必自己生產(chǎn)電池或聯(lián)合電池廠商生產(chǎn)電池。這樣基于他們自身的利益,屆時勢必反對新技術(shù)電池入市,避免他們自己現(xiàn)有舊電池過早退市。這樣就必然影響電池技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,進而拉開我國動力電池與世界的差距,進一步影響電動汽車與世界的差距。
所以說,換電技術(shù)在某些特定領(lǐng)域使用是可以的,比如出租車等等,但個人認為不適合整個電動汽車界大面積推廣。電動汽車的主要能量補充方式還是要靠充電。要使電動汽車達到燃油車的使用水平,只能靠發(fā)達的充電網(wǎng)絡(luò)。社會上保有一輛電動汽車,其充電車位就應(yīng)該有3~5個,所以全國將來應(yīng)該有幾千萬,幾億甚至十幾億的充電車位,讓電動汽車無論走到哪都能充電。這樣的充電網(wǎng)絡(luò),這樣多的充電車位數(shù)量,靠充電樁來實現(xiàn)是不可能的,只能靠全民參與才能實現(xiàn)。電動汽車的續(xù)航不用很長,有200~500公里就夠了,最多600公里,因為90%甚至更多的私家車每天的行駛量不會超過100公里,偶偶的遠行,能及時補電才是關(guān)鍵。換言之,充電網(wǎng)絡(luò)決定了電動汽車的續(xù)航,也就決定了民眾的接受程度,也就是決定了電動汽車的未來!
一、關(guān)于電動汽車續(xù)航
續(xù)航方面。我的觀點是,電動汽車的續(xù)航不用太長,有200~500公里就夠用了,最多600公里。在市內(nèi)通勤或短途旅行,這樣的續(xù)航能力足夠用了,關(guān)鍵是能及時補電。長途旅行時,300~600公里的續(xù)航也夠了,因為2~3小時的駕駛必須休息了休息期間,服務(wù)區(qū)內(nèi)的快充樁在半小時內(nèi)能充滿80%,如此循環(huán)基本能滿足使用要求。
現(xiàn)在有一種聲音,認為隨著動力電池的能量密度提升,電動汽車的續(xù)航應(yīng)該越來越遠。江淮汽車就表示,隨著能量密度的提升,他們打算在2030年左右把電動汽車的續(xù)航提升到數(shù)千公里。如果真是這樣,那就悲劇了。因為根據(jù)能量守恒,就必須要更多的電量,也就是要更大的電池組,也就是大幅提升電動汽車的成本,最終導(dǎo)致普通民眾無法接受,普及電動汽車的想法將無法實現(xiàn)。
超長續(xù)航能力帶來的超大電池,除了上述弊端外,在充電時間,電池管理,甚至起火爆炸的風(fēng)險等方面帶來諸多挑戰(zhàn),存在更多的不安全因素。當(dāng)然,部分特殊用途的車輛搞幾千公里的續(xù)航,也是可以的,如軍車,出租車,長途貨運客運車等等。
所以說,200~600公里的續(xù)航,是切合實際的,能滿足大多數(shù)場景的應(yīng)用,而且有足夠的實力取代燃油車,消費者有足夠的選擇空間。200~600公里續(xù)航的背后,靠的是完善發(fā)達的充電網(wǎng)絡(luò),這也凸現(xiàn)朝明充電的重要性。
二、關(guān)于快充
充電速度的快慢,主要體現(xiàn)在充電機功率的大小上,充電越快,充電機功率越大,反之越小。用很大功率的充電機,除了信中所述對電網(wǎng)產(chǎn)生極大壓力外,對電池壽命,對電動汽車的安全,甚至對車內(nèi)駕乘人員的安全都影響很大。
本人的觀點是,視電池組的大小不同,能在6~8小時充滿就可以了,一般選擇2~10千瓦的充電機功率,最多15千瓦。這樣的充電方法,無論對電網(wǎng)的供電安全,對電池,對車,對人員均安全可靠?,F(xiàn)在有一種觀點是,未來的充電方式必然是快充,因為這將極大提高充電效率。怎樣來闡述我的觀點呢?我想先來些公式及其解讀。
拋開快充對電網(wǎng)的影響,我們談?wù)効斐鋵嚨挠绊?。我們都知道,但凡涉電產(chǎn)品,通電后,電流流過該電器,除了做有用功外,還有一些額外消耗,主要表現(xiàn)在電器產(chǎn)品發(fā)熱上,那么發(fā)熱值能計算嗎,如何計算?有一個公式,專門計算涉電產(chǎn)品通電時的發(fā)熱值,即Q=I2Rt,其中Q是發(fā)熱值,I是指通電電流,R是電阻,t是通電時間。通過該公式,我們可知,決定電池組充電時發(fā)熱量大小的主要因素是電流,因為電流在該公式中是要平方的,所以快充時的大電流經(jīng)過平方后,其發(fā)熱值就變得異??植?。幾分鐘充滿的快充,其功率達到幾百甚至幾千千瓦時,其發(fā)出的熱量足夠供一個房子供暖了,這么多的熱量,產(chǎn)生在一輛小小的電動汽車上,其危險不言自明。比如充電電流為50安時,其充電速度最多只能算中充,其平方值為2500,而特斯拉超充,電流可達200安,充電機功率約為125千瓦,其電流的平方值為40000,其發(fā)熱值大家可以想象一下。
在實際的工程應(yīng)用中,為了實現(xiàn)快充,通常用降低電阻來平衡。比如用不同材料改善正負極結(jié)構(gòu),使用不同的電解液和隔膜等等,都是降低電阻的體現(xiàn)。當(dāng)然還可以用其它物理方法降溫的,如使用冷卻液,使用流動的空氣等等,將熱量排放到車外。
但是,由于快充的電流變得很大,所以溫升很快,所以無論采用何種方法來控制,其效果并不是很理想,而且也有一個限度。電池組由于快充產(chǎn)生大量熱量,使電池組快速升溫,并在高溫狀態(tài)下繼續(xù)大電流充電,這對電池的傷愛是巨大的,嚴重影響電池的壽命,同時為電池起火燃燒、爆炸埋下隱患。眾所周知,特斯拉在電池組的管理,溫度控制,及冷卻上是很有一套,在業(yè)內(nèi)是比較先進的,但是仍頻發(fā)爆炸事故,究其原因,基本上是快充惹的禍。
當(dāng)然,由上述公式 Q=I2Rt可以看出,這里沒有U值,也就是說,Q值與電壓U無關(guān)。根據(jù)功率計算公式P=UI,P為功率,U為電壓,I為電流。如果功率不變,電壓上升,則電流下降。也就是說,采用更高的電壓平臺,在同樣的充電功率下,其充電電流可以下降,充電電流下降可以更有效的控制電池組發(fā)熱。游俠采用600V平臺,而非采用350V平臺,估計其設(shè)計思路是朝這塊去的。假如特斯拉采用600V平臺,其充電電流不考慮其它因素的話,117安就可以達到200安的效果了,其充電發(fā)熱時,電流的平方值就少了26311,這是一個很大的數(shù)值,要知道,當(dāng)充電電流為50安時,其平方值僅為2500。
那么,能否采用更高的電壓,來降低電流呢?如果采用高壓電,如75KV(千伏),或者更高,那電流不就很小了嗎?
事實上,這是行不通的。電壓越高,絕緣越困難,幾千伏幾萬伏的電壓,可以很輕易地擊穿絕緣層,造成漏電事故。幾千伏幾萬伏的電壓,加在人體身上,人基本沒有生還的可能。因此,要降低發(fā)熱值,要降低電流,不能一味地靠增加電壓。目前僅聽說過使用1000伏左右的電動汽車平臺。
所以,通過上述分析,電動汽車要實現(xiàn)快充,無外乎是通過改善電池本身,改善電池組的物理散熱條件,以及使用更高的電壓平臺等方法來實現(xiàn)。但是這些措施均難以抵消大功率充電機,很大電流充電所帶來的影響。從工程的角度來說,制造出幾百,幾千千瓦的充電機,并非什么難事,但實際應(yīng)用中,對電網(wǎng)的傷害,對電池的傷害,對車輛、對人員的傷害,才是我們應(yīng)該最關(guān)注的。一味的追求快充,是不科學(xué)的,更是對消費者生命和財產(chǎn)安全不負責(zé)任的表現(xiàn)。
所以,本人認為,日常使用時,充電機功率在2~10千瓦,最多15千瓦,是畢較理想的,也是安全可靠的。至于這樣的充電機功率導(dǎo)致充電較慢,我的理解,一是電動汽車的續(xù)航不用太長,200~500,最多600公里足夠,根本不用搞幾千公里的續(xù)航。這樣,電池組相對較小,故充電時間也就短了。將來電池的能量密度提升了,加上造車材料先進了,也就是整車輕量化了,那么百公里耗電也下來了,500~600公里的續(xù)航,60度電的電池足夠了。這樣,一晚上8小時,能把電池充滿。二是靠發(fā)達的充電網(wǎng)絡(luò),保證電動汽車無論在何時何地,只要有需求,就能充電。這樣也就能實現(xiàn)電動汽車淺充淺放,對電池的長壽十分有益。
所以,要保證電動汽車隨時有電,不能僅靠快充,而是要靠發(fā)達的充電網(wǎng)絡(luò)。畢竟,對于廣大的私家車而言,停的時間比開的時間多得多,換言之,就是充電的時間比用電的時間多得多。只要能做到有人的地方就有電,有電的地方就能充電,那么,續(xù)航就不是什么問題了。
下篇將就充電樁的建設(shè)成本與朝明充電的建設(shè),盈利能力成本進行比較,敬請期待。
來源:第一電動網(wǎng)
作者:蘇朝明
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