從用電角度談節(jié)能減排

黃聿

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的收入水平不斷增加，家庭對(duì)私家汽車的需求量也不斷升高，我國(guó)從20世紀(jì)80年底開始出現(xiàn)私人汽車，截至2014年1月，全國(guó)汽車保有量突破1.37億輛。汽車給我們的生活帶來巨大便利的同時(shí)，也對(duì)我們的生活環(huán)境，空氣質(zhì)量等也造成很大的影響。文章從人們用電的角度，大力推廣電動(dòng)汽車，提倡節(jié)能減排，希望能對(duì)保護(hù)生活環(huán)境、提高空氣質(zhì)量起到一定作用。

關(guān)鍵詞：用電環(huán)境；節(jié)能減排；電動(dòng)汽車

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0058-02

近年來，我國(guó)多城市的空氣質(zhì)量逐年惡化，霧霾、重度污染等天氣逐年走高，空氣中PM2.5濃度也居高不下，其中一二線城市較為嚴(yán)重。城市空氣質(zhì)量惡化的主要原因之一就是大量的汽車尾氣，傳統(tǒng)汽車依靠燃燒汽油、柴油作為主要驅(qū)動(dòng)力，產(chǎn)生的尾氣排放導(dǎo)致環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。發(fā)展一種新能源汽車改善對(duì)空氣的污染，成為世界各國(guó)研究、發(fā)展的重要目標(biāo)。然而目前新能源汽車?yán)锩?，在綜合性能的穩(wěn)定、技術(shù)的成熟、經(jīng)濟(jì)及節(jié)能減排等方面，當(dāng)以電動(dòng)汽車為首。

1 電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)

①電動(dòng)汽車在行駛時(shí)不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算成發(fā)電廠的排放，其污染程度也微不足道，而且電廠已有相關(guān)技術(shù)來清除各種有害氣體的排放。

②電力可以從多種能源獲得，如煤、核能、水力等，解除對(duì)石油資源枯竭的擔(dān)心。電動(dòng)汽車還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能有效利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。

③噪音對(duì)人的聽覺、神經(jīng)、心血管等是有危害的，電動(dòng)車?yán)餆o內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪音，電動(dòng)機(jī)的噪音比內(nèi)燃機(jī)小。

④電動(dòng)車輛較內(nèi)燃機(jī)車輛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當(dāng)采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)無需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動(dòng)車輛易操縱。

2 電動(dòng)汽車與燃油汽車使用對(duì)比

2.1 使用成本對(duì)比

電動(dòng)汽車百公里費(fèi)用=百公里耗電量（25 kW·h）×電價(jià)（0.6/kW·h）=15元，年使用成本=日行駛里程（100 km）×（365 d）×（百公里費(fèi)用15元）=5 475元。

燃油汽車百公里費(fèi)用=百公里耗油量（10 L）×汽油價(jià)（7.5元/L）=75元，年使用成本=日行駛里程（100 km）×（365 d）×（百公里費(fèi)用75元）=27 375元。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)：純電動(dòng)汽車代替燃油汽車每年可節(jié)約使用費(fèi)用27 375-5 475=21 900元；5年生命周期總節(jié)省109 500元。將一輛燃油汽車替換成電動(dòng)汽車，每年可減少二氧化碳排放4.9 t；全國(guó)汽車保有量約1.37億輛，若全部使用純電動(dòng)出租車，每年可減少二氧化碳排放約6.7億t。由此可見，電動(dòng)汽車的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都非常明顯。

2.2 電動(dòng)汽車與燃油汽車綜合性能對(duì)比

對(duì)比發(fā)現(xiàn)：電動(dòng)汽車與燃油汽車綜合性能各有優(yōu)勢(shì)，但電動(dòng)汽車節(jié)能、零排放、使用費(fèi)用低的突出優(yōu)點(diǎn)是燃油汽車不可比擬的。

3 電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)

電動(dòng)汽車主要由電池組、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。其中控制系統(tǒng)與使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的形式有關(guān)。常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有：交流異步電機(jī)、永磁無刷電機(jī)、永磁有刷電機(jī)、直流它勵(lì)電機(jī)等。

3.1 電 源

電源為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能，電動(dòng)機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。目前，電動(dòng)汽車上應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池由于比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，逐漸被其他蓄電池所取代。正在發(fā)展的電源主要有鈉硫電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等，這些新型電源的應(yīng)用，為電動(dòng)汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景。

3.2 電 機(jī)

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。目前電動(dòng)汽車上廣泛采用的直流串激電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)具有“軟”的機(jī)械特性，與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動(dòng)機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必會(huì)逐漸被直流無刷電動(dòng)機(jī)（BCDM）、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）和交流異步電動(dòng)機(jī)所取代。

3.3 電 控

電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置是為電動(dòng)汽車的變速和方向變換等設(shè)置的，其作用是控制電動(dòng)機(jī)的電壓或電流，完成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。

早期的電動(dòng)汽車上直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速采用串接電阻或改變電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)線圈的匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)。因其調(diào)速是有級(jí)的，且會(huì)產(chǎn)生附加的能量消耗或使用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)在已很少采用。目前，電動(dòng)汽車上應(yīng)用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過均勻的改變電動(dòng)機(jī)的端電壓，控制電動(dòng)機(jī)的電流，來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無極調(diào)速。在電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展中，它也逐漸被其他電力晶體管（如：GTO、MOSFET、BTR、IGBT等）斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的發(fā)展來看，伴隨著新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用，電動(dòng)汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用直流逆變技術(shù)，是必然的趨勢(shì)。

4 電動(dòng)汽車用電方面的問題及對(duì)策

4.1 電動(dòng)汽車用電方面的問題

電動(dòng)汽車作為新能源開發(fā)的突出代表，已經(jīng)成為取代傳統(tǒng)動(dòng)力汽車、引領(lǐng)汽車行業(yè)新時(shí)代的重要發(fā)展方向。當(dāng)前，世界汽車行業(yè)正積極投身于電動(dòng)汽車的開發(fā)和推廣過程中，各國(guó)政府和企業(yè)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域投入了大量人力、物力和財(cái)力。我國(guó)在“三縱三橫”研發(fā)布局的政策引導(dǎo)下，電動(dòng)汽車事業(yè)發(fā)展十分迅速。

電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)車用動(dòng)力電池要求具有高功率密度、高能量密度、長(zhǎng)壽命、低成本的特性。然而目前電池研發(fā)的瓶頸是續(xù)航能力有限，加之我國(guó)供電動(dòng)車充電站等基礎(chǔ)建設(shè)不夠完善，致使電動(dòng)汽車日常使用中面臨充電難、用電難等問題，這樣導(dǎo)致很多用戶對(duì)電動(dòng)車購買及后期使用產(chǎn)生很大的顧慮，電動(dòng)車的市場(chǎng)銷量一直上不去，汽車制造商對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)積極性也受到一定的影響。

4.2 解決電動(dòng)汽車用電問題的對(duì)策

對(duì)電動(dòng)車電池續(xù)航能力及日常使用充電難的問題，國(guó)家應(yīng)該大力推廣扶持各地方興建汽車充電站。同時(shí)制定合理的充電站商業(yè)模式，從消費(fèi)者的角度來看，充電價(jià)格要顯著低于為汽車加油或加氣的價(jià)格；從運(yùn)營(yíng)商的角度來看，無論在何種充電方式下，充電站均可以在適當(dāng)年限實(shí)現(xiàn)收益。充電站可行的商業(yè)模式主要包括電池租賃、直接充電和慢速充電三種方式?；趯?duì)充電站技術(shù)選擇、投資收益和商業(yè)模式的分析，本文為政府扶持充電站建設(shè)運(yùn)營(yíng)提出了幾點(diǎn)建議：

①完善充電站牌照管理，明確發(fā)放對(duì)象、準(zhǔn)入機(jī)制及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等內(nèi)容。

②出臺(tái)合理的充電站補(bǔ)貼政策，對(duì)直接充電和電池租賃業(yè)務(wù)采取不同的補(bǔ)貼方式，保障充電站的正常運(yùn)營(yíng)。

③確定充電站的發(fā)展模式，針對(duì)當(dāng)前汽車企業(yè)只顧不斷獲取國(guó)家高額補(bǔ)貼而遲遲不愿推廣電動(dòng)汽車的現(xiàn)象，國(guó)家應(yīng)通過政策引導(dǎo)鼓勵(lì)汽車制造商逐漸實(shí)現(xiàn)向電池運(yùn)營(yíng)商的轉(zhuǎn)變，順應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)，轉(zhuǎn)變角色，走出尷尬，推進(jìn)電動(dòng)汽車發(fā)展。

電動(dòng)汽車充電站能有效解決電動(dòng)汽車日常使用中充電難、用電難等問題，是電動(dòng)汽車發(fā)展的重要基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)和電動(dòng)汽車商業(yè)化過程中的重要環(huán)節(jié)。然而，電動(dòng)車充電對(duì)電網(wǎng)過度依賴，并且集中、快速充電對(duì)電網(wǎng)沖擊大，影響電網(wǎng)電力質(zhì)量。面對(duì)這一問題，需要廣大電網(wǎng)科技人才集思廣益，為電動(dòng)汽車充電站的合理運(yùn)行出謀劃策。例如：新能源儲(chǔ)能型電動(dòng)汽車充電站，利用新能源發(fā)電和便宜“谷電”存儲(chǔ)在蓄電裝置中，

白天為電動(dòng)車充電，剩余的電力可以出售給電網(wǎng)。蓄電裝置連接發(fā)電端和充電端，避免了集中、快速充電對(duì)電網(wǎng)的直接沖擊。其擁有環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電動(dòng)汽車充電站及電動(dòng)汽車的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用，能夠更好地解決電動(dòng)汽車的用電問題，間接的消除電動(dòng)汽車用戶對(duì)電動(dòng)汽車日常使用方面的顧慮，有力的推動(dòng)了電動(dòng)汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃汽車的使用率，潛移默化的保護(hù)我們的生活環(huán)境，提高空氣質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的作用。

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