江蘇省電動汽車發(fā)展可行性分析

牛 濤，居 勇

（江蘇省電力設計院，南京 211102）

在城市化和工業(yè)化進程不斷加快、汽車工業(yè)迅速發(fā)展、國際原油供求矛盾逐步加深、全球氣候變暖日益明顯的背景下，電動汽車以其零排放、零污染等節(jié)能特性受到了各方關注。目前對電動汽車的研究包括：電動汽車產業(yè)的支持政策制定與分析［1］、充電站選址［2］及技術支持［3］、電動汽車的能源供給模式［4］及發(fā)展前景展望等多個方面，這些研究為電動汽車的發(fā)展打下了堅實的基礎。

1 政策支持

1.1 電動汽車產業(yè)政策

電動汽車具有行駛零排放、能源利用效率高、能源來源多樣化等特點，在緩解石油危機、促進人與環(huán)境和諧發(fā)展等方面具有顯著優(yōu)勢。發(fā)展新能源汽車尤其是電動汽車產業(yè)是我國重要的產業(yè)政策，是提高汽車工業(yè)競爭力、實施可持續(xù)發(fā)展和新型能源戰(zhàn)略的戰(zhàn)略決策。

近2年來，國家及江蘇省相繼出臺了如：《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》、《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》等多部產業(yè)政策，支持鼓勵電動汽車發(fā)展［5］。受政策影響，蘇州、揚州、無錫、常州和南通正在申報成為“十城千輛工程”的試點城市；南京和鹽城還提出要建設新能源汽車產業(yè)基地，加快電動汽車充電站建設，發(fā)揮示范作用。

1.2 充電站建設政策

建設電動汽車充放電站等基礎配套措施是促進電動汽車產業(yè)發(fā)展的重要舉措。2007年12月14日，國家發(fā)展和改革委員會修訂的《產業(yè)結構調整指導目錄》，首次提出鼓勵建設新能源汽車充電站工程，為電動汽車產業(yè)化提供了現實依據。

2010年1月，國家電網公司提出在2010年建設75座充電站，6 209個充電樁，擴大了電動汽車充電設施建設規(guī)模。

根據我國電動汽車充電站的整體發(fā)展趨勢，江蘇省已加大了對電動汽車充電站的建設力度，2010年全省建設完成18座充電站和500臺交流充電樁，增加了社會示范效應。隨著南京電動公交示范充電站及揚州電動汽車充電站等一批示范工程的投入運行，全省的電動汽車充電站發(fā)展政策將真正落到實處。根據規(guī)劃，到2015年末，江蘇省充電站總數將達到300個，其中大型充電站112個，中型充電站188個。

2 國外成功經驗

美國、法國、意大利、日本等發(fā)達國家在政府、能源機構、汽車廠商及科研院所的共同參與下，已經在電動汽車的研發(fā)方面取得了顯著成績。無論是在電動汽車的車速、續(xù)駛里程、加速性能、蓄電池、基礎設施等技術層面［1］，還是在配套的政策支持、經濟支持、法律法規(guī)保障、機構設置、市場運作及標準建設方面［6］都有較大進步，這些技術積累和經驗總結使得電動汽車的開發(fā)和使用成為可能。

陸楓橋心頭一酸，雙淚長流，怕羅香看見，便轉身往外走，邊走邊說：“今晚沒月亮，正好可以放焰火。你要看嗎？”

3 技術保障

我國從“十五”時期開始實施新能源汽車科技規(guī)劃，“863”項目共投入20億元研發(fā)經費，200多家整車及零部件企業(yè)、高校和科研院所，3 000多名科技人員直接參與了電動汽車的專項研發(fā)。經過近10年的發(fā)展，我國電動汽車的研發(fā)取得了明顯進展。

目前，電動汽車進入了快速發(fā)展新階段，截至2008年底，江蘇省共有9家新能源整車企業(yè)進行了11款電動汽車的研究開發(fā)，其中鹽城市奧斯汽車公司的AX1026EV已進入了小批量生產階段，其他10款電動汽車還在研發(fā)階段。

相對整車開發(fā)而言，動力電池及管理系統(tǒng)、驅動電機及控制系統(tǒng)、電輔件等關鍵部件已總體進入小規(guī)模生產階段。

此外，發(fā)展電動汽車的諸多關鍵問題，如：充電站接入電網的諧波問題、電池耐用性等問題的逐步解決，給充電站的建設和電動汽車的發(fā)展提供了機會。

3.1 電網接入技術

大批量的電動汽車蓄電池接入電網充電將對電力系統(tǒng)運行產生影響。

正面影響是：在用電低谷對動力電池充電可以減少電網峰谷差，提高配電系統(tǒng)的實際利用率。

負面影響主要有2點：①當電動汽車蓄電池在正常用電期或用電高峰期充電時，額外的充電電流需求會加重供電系統(tǒng)的負擔；②電動汽車蓄電池充電設備的非線性會產生很大的諧波電流（諧波電流和諧波電壓對電力系統(tǒng)的影響統(tǒng)稱為諧波污染），對供電系統(tǒng)的電能質量帶來不利影響。

為減小由電動汽車充電引起的電流過載（需求高峰），一般使用充電協(xié)調的方法［7］。該方法的關鍵是在同一充電站給一組電動汽車同時充電時，協(xié)調好充電電流和充電時間，減少電力系統(tǒng)過載電流的出現，盡可能得到一條平坦的負荷曲線。充電協(xié)調一般分為分布協(xié)調和集中協(xié)調2種。

另外，可以從多方面降低充電站接入對電網運行的諧波污染［8］：充電機供貨商采用先進技術，使用新式充電設備，降低設備對電網的諧波電流注入；設計單位在方案設計時充分評估充電站對電網接入點的影響，在接入點的選擇、電網電容器配置、充電站接線方式等方面進行優(yōu)選，必要時需要根據評估部門的建議設計濾波器，并協(xié)調好每個充電站充電器的數目；業(yè)主加強電能質量在線監(jiān)測和諧波報警以及諧波保護功能建設。

3.2 動力電池

3.2.1 電池技術的發(fā)展

目前充電電池容量約為100 Ah，使用壽命在1 000次以上，單次行駛里程可達到約200 km，表1列出了江蘇省各電池廠商生產的電動汽車動力電池技術現狀。

隨著電動汽車和動力電池的商業(yè)化開發(fā)，動力電池的相關技術指標將有大幅度優(yōu)化，如表2所示。

發(fā)展趨勢主要有以下4個方面：①續(xù)駛里程穩(wěn)步提高，目前市場上使用的電動汽車一次充電后的續(xù)駛里程一般為100～300 km，預計到“十二五”末，電動汽車一次充電后的續(xù)駛里程將達到300～500 km，逐步接近燃油車的續(xù)駛里程；②隨著充電技術的不斷發(fā)展，電動汽車充電時間不斷縮短，為用戶提供快捷的服務；③隨著電池性能的提高，蓄電池使用壽命延長，充放電次數將明顯提升；④隨著蓄電池使用的規(guī)范化，蓄電池逐漸標準化，同種類型的車輛將使用相同尺寸和質量的電池，有利于蓄電池的維護和更換。

表1 動力電池技術現狀

表2 動力電池指標

3.2.2 電池管理系統(tǒng)的發(fā)展

此外，以往制約電動汽車普及的電池管理系統(tǒng)也取得了實質性進展。電池管理系統(tǒng)是在使用過程中檢測電池能量的消耗并預測剩余電量的綜合性電子控制系統(tǒng)，電動汽車可以根據參數運算及判斷結果對電動汽車的運行工況進行智能調節(jié)［9］。電池管理系統(tǒng)的功能如表3所示。

近年來，國外一些大的汽車生產企業(yè)和蓄電池生產廠家成功地開發(fā)出各自的電池管理系統(tǒng)。如美國的EVI型電池管理系統(tǒng)、SmartGuard電池管理系統(tǒng)，德國的BADICHEQ電池管理系統(tǒng)和BADICOaCH電池管理系統(tǒng)。

在我國，經過電動汽車專門研究項目的立項和多個地區(qū)地方政府的積極規(guī)劃推動，我國的電動汽車電池管理系統(tǒng)的研發(fā)和應用能力已經在實際運營測試中得到了逐步的提高。

3.3 電機技術及控制技術

驅動電機是電動汽車必不可少的關鍵部件，目前主要有直流有刷、永磁無刷、交流感應和開關磁阻4種。永磁無刷電機由于相對效率最高，在功率小于100 kW的電動汽車上得到了廣泛的使用［10］。

此外，國外已經有越來越多的電動汽車采用性能先進的輪轂電機，無傳統(tǒng)汽車的變速器、傳動軸、驅動橋等復雜的機械傳動部件，美、英等國還將此種電機技術應用于各種軍用車輛、輕型坦克上，并取得了重大成果。

針對電動汽車駕駛模式多變、路況復雜等特點，可以采用比傳統(tǒng)的比例積分微分控制效果更為明顯的魯棒控制方法，這樣既不用對控制系統(tǒng)的參數進行較大的變化，又能得到滿意的電機控制效果［11］。

在運動系統(tǒng)的控制中，西安交通大學電動汽車研究開發(fā)中心通過對電動汽車進行整車運動學建模及整車運動學的分析［11］，提出了一種新穎的電機驅動模糊控制方法，可以合理地分配兩個驅動輪上的驅動力矩，并以城市公交車、出租車為實驗對象進行了實際論證。

4 江蘇經濟社會發(fā)展提供的機遇

4.1 科研力量

江蘇省科研高校密集，科技創(chuàng)新能力突出，有良好的經濟實力和龐大的消費人口支撐電動汽車產業(yè)?！笆晃濉逼陂g，新能源、新材料、環(huán)保產業(yè)產值均有大幅上升，全省科技進步貢獻率達54%，全社會研發(fā)投入占地區(qū)生產總值的比重為2.1%，區(qū)域創(chuàng)新能力連續(xù)2年保持全國首位。

據規(guī)劃，“十二五”期間，江蘇省的科技創(chuàng)新將繼續(xù)走在全國前列，研發(fā)投入占地區(qū)生產總值比重將提高到2.5%，科技進步貢獻率將提高到60%以上，這些為電動汽車的發(fā)展提供了堅強的智力支持。

4.2 汽車保有量

2008年江蘇省機動車保有量為1 350萬輛，2009年這一數字以及已達1 446萬輛，增長了7.11%。“十二五”期間，預計全省的機動車保有量將以100萬輛每年的速度猛增，截至2015年全省汽車保有量預計將達到2 000萬輛。

“十二五”期間，電動汽車從開始應用到普及將有一段快速發(fā)展過程，隨著國家對新能源汽車發(fā)展的推動，江蘇省電動汽車近遠期保有量的增長速度應大于機動車保有量的增長速度。

按照國家對新能源汽車產業(yè)的規(guī)劃，未來新能源汽車占汽車產業(yè)的比重將達到5%，按每年新增100萬輛汽車計算，江蘇省的新能源汽車保有量在2015年末將達到25萬輛，其中電動汽車比例應占到一半以上，即至少應有12.5萬輛。

4.3 社會發(fā)展

“十一五”期間，江蘇省大力推進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設，實施重點節(jié)能減排項目，淘汰落后產能，單位地區(qū)生產總值能耗下降、化學需氧量和二氧化硫減排均完成“十一五”目標。其中，電動汽車的推廣作為降低環(huán)境污染、減少資源浪費的重要手段也發(fā)揮了一定作用。

“十二五”期間，節(jié)能減排仍是全省乃至全國的根本政策，江蘇仍然面臨單位地區(qū)生產總值能耗、二氧化碳及主要污染物減排完成國家下達的約束性指標的重要任務，電動汽車在化學需氧量及二氧化硫減排方面將發(fā)揮積極作用。

按照電動汽車保有量為12.5萬輛、每輛電動汽車年平均行駛里程為20 000 km測算，相對燃油機動車，每年累計至少減少二氧化碳排放14萬t，具有良好的環(huán)境效益。

5 結束語

“十二五”期間，江蘇省應利用現有企業(yè)基礎，積極培育整車基地。充分利用上汽集團、東風集團整體優(yōu)勢，依托南汽公司、鹽城奧新公司、麥克卡公司、淮海公司等公司現有基礎，在南京、鹽城等地加快培育主要面向家庭、出租車行業(yè)和特定場地的具有小批量生產能力的新能源乘用車生產基地；充分發(fā)揮中威、黃海、牡丹、友誼、益茂等現有客車企業(yè)優(yōu)勢，在鹽城、常州等地加快培育主要面向城市公交和公益行業(yè)的具有中等批量生產能力的大、中型新能源客車。

［1］ 李佩琦，易翔翔，侯福深.國外電動汽車發(fā)展現狀及對我國電動汽車發(fā)展的啟示［J］.北京工業(yè)大學學報，2004,30（1）：49-54.

［2］ 寇凌峰，劉自發(fā)，周歡.區(qū)域電動汽車充電站規(guī)劃的模型與算法［J］.現代電力，2010,27（4）：44-48.

［3］ 曲巍，趙宏振.純電動轎車的使用模式與能源供給模式［J］.電力需求側管理，2009,11（2）：21-24.

［4］ 夏德建.電動汽車研究綜述［J］.能源技術經濟，2010,7（22）：49-55.

［5］ 吳英姿，王康，衛(wèi)振林，等.淺析中國電動汽車產業(yè)發(fā)展的配套政策［J］.電力需求側管理，2008,10（2）：71-74.

［6］ 國家電網公司電動汽車考察團.法國和意大利電動汽車考察報告［J］.電力需求側管理，2008，10（1）：1-4.

［7］ 李俄收，吳文民.電動汽車蓄電池充電對電力系統(tǒng)的影響及對策［J］.華東電力，2010,38（1）：109-113.

［8］ 陳新琪，李鵬，胡文堂，等.電動汽車充電站對電網諧波的影響分析［J］.中國電力，2008（9）：31-36.

［9］ 崔伯雄，隋欣，趙景煥，等.電池管理系統(tǒng)重點專利技術分布——適用于純電動汽車［J］.電子知識產權，2010（6）：62-66.

［10］ 王立穎.電動汽車的關鍵技術及發(fā)展前景［J］.汽車工業(yè)研究，2009（8）：12-15.

［11］ 倪秀英，李寶霞.電動汽車控制技術介紹［J］.山東交通科技，2005（1）：88-91.

（本欄責任編輯 劉嘉婧 孫 晶）