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李立理电动汽车应与智能电网融合发展

2018-09-25 11:03:25 作者: 0人读过 | 我要赞

李立理:电动汽车应与智能电融合发展

在能源紧张和环境恶化的社会背景下,智能电因其高效率、低能耗得到了越来越多的重视。电动汽车充换电服务络作为智能电的一个重要组成部分,不仅很好的实现了低碳环保的目标,而且与百姓生活密切相关,因而受到了广泛关注。今天,我们专程访问了国家电公司能源研究院智能电研究所的李立理博士,希望能够对电动汽车发展的相关问题展开深入探讨。

作者:2011年,科技部制定的电动车”十二五”专项规划已进入实施阶段,初定目标是2015年中国的电动汽车达到百万辆。那么,发展电动汽车的重要意义有哪些方面以及当前中国电动汽车的发展现状如何?另外如何看待电动汽车与智能电的关系?

李博士:只有全面深刻理解了发展电动汽车的重要意义,才能够厘清智能电和电动汽车两者的关系。就我理解,这两者是相互融合的关系,电动汽车与传统汽车的最大区别就在于它作为一个新的接口,实现了汽车行业和电力工业的对接。只有在两个行业实现成功对接之后,也就是将电动汽车融入智能电之后,电动汽车的重大意义才能得到充分的发挥,在促进两个行业转型升级的同时,为我国经济社会可持续发展做出巨大贡献。

我认为发展电动汽车的重大意义有以下几个方面:

首先是保障我国能源安全的重要战略选择。根据我国工信部和发改委发布的报告,我国石油对外依存度已达到55%左右,接近美国的水平。考虑到我国大量石油来自于非洲和中东等相对不稳定地区,再加上我国在保障远海石油运输通道和石油供应渠道等方面的能力要弱于美国,可以说我国能源安全方面面临的问题要比美国严峻的多。应该说近些年机动车快速增长是造成我国石油对外依存度不断上升的主要原因,每年新增石油消费约有70%用于新增汽车。电动汽车实现了动力电气化转型,摆脱了对石油的依赖,在保障未来我国能源安全具有重要的战略地位。

其次是有利于降低碳排放和污染。全球范围内,汽车为主的交通运输业碳排放量占总排放的28%,是碳减排的一个重要领域。随着”节能减碳”观念日益盛行和国际碳关税日益临近,作为碳排放大国的中国面临节能减排压力将不断加大,电动汽车是降低交通行业排放的重要手段。另外,从趋势上看,随着我国电源结构的不断优化以及整体效率的提升,电动汽车的节能减排的效果将更为明显。再就是从降低目前严峻的城市大气污染问题来看,发展电动车效益十分突出。

第三是有利于促进可再生能源发展。电动汽车发挥储能作用,通过智能电控制,在可再生能源发电富裕时吸收电力,在可再生能源发电不足时停止充电,对避免弃风、弃光现象,提高可再生能源利用效率方面效益十分重要。风电和太阳能这种间歇性和波动性电源大规模发展后,传统电的发电跟随负荷的运行控制方式将难以适用,而智能电强调关注用户侧响应,通过先进控制通信技术实现负荷侧与发电侧的共同调节,甚至由负荷侧去跟随风电、太阳能等可再生能源的出力特性,从而能够最大程度接纳可再生能源,提高系统运行效率。必须意识到,要实现智能电这一功能,仅有通信信息系统是不够的,储能也是一个关键。电动汽车作为大规模的分散式储能装置,只要利用好了,对于可再生能源发展的贡献是十分重要的。

电动汽车对可再生能源发展的效益在新能源发电比例较高的国家已经得到高度重视,比如德国在宣布推出核电后,更为重视电动汽车对于提高其国家风电、太阳能比例的重要作用。我国新能源发电所占的比例比较低,所以对这一点目前强调的还不够,但是欧洲的先例会对我国的发展有所启示,我相信这一点会随着我国智能电建设深入开展以及可再生能源比例快速提高而得到更多重视。

第四,电动汽车是新一轮技术革命的核心之一,有利于中国抓住机会实现”弯道超车”。

正由于电动汽车有前三点重要意义,全球主要国家都明确将电动汽车作为了汽车产业升级的发展方向,在近年来显著加大了这一领域投入。因此,可以说发展电动汽车实现汽车产业升级已经是必然趋势,电动汽车已经成为新一轮技术革命的核心之一,成为了未来国际竞争中的兵家要地。我国在传统汽车以及混合动力的核心技术,如发动机和自动变速箱方面与国外差距很大,并且面临森严的专利壁垒,赶超机会相对较少;相较而言,电动汽车的零部件数量约为5000个,远低于传统汽车30000个零部件的规模,因此电动汽车发展我国汽车工业一次”弯道赶超先进国家的机会”。所以我们要抓住发展电动汽车的历史机遇,实现我国汽车工业的产业升级和能源结构的优化调整。

综合以上四点,无论是从能源可持续角度或是产业升级的角度来看,发展电动汽车的意义都是非常重要的。

我国电动汽车当前的发展现状主要表现在以下方面:

现状一:具备了一定的技术和产业发展基础。从技术上来看,通过过去十年的大力投入与攻关,我国在电动汽车的电池、电机、电控三大关键技术方面已具备一定的研发能力和产业化条件。希望能够抓住这一契机培育新的战略性新兴产业,推动经济结构调整,实现汽车产业的弯道超车。国家”十二五”规划纲要中明确指出:(要)”开展插电式混合动力汽车、纯电动汽车研发及大规模商业化示范工程,推进产业化应用”。

现状二:具备一定产业基础和较好的资源保障能力。在电动汽车方面,我国具有较好的产业基础和资源保障。我国的锂资源储量居世界第三,同时也是世界第二大锂电池生产国,在锂电池的生产经验和产业技术方面,存在着一定的优势。另外,从关键的电力驱动部件来看,比如大转矩的永磁电机和稀土材料领域,我国的储量也位于世界前列。所以从电动汽车发展基础来看,我国在资源储备、产业基础等方面的积累将有助于电动汽车的发展。

现状三:具备良好的政策激励环境。主要表现为我国政府对电动汽车补贴力度和广度在全球是领先的。我国对纯电动车国家补贴6万,地方政府配套补助6万,合计12万。而国外的情况为,美国是政府7500美元再加上州补贴,如加州州补贴为5000美元,则一共1.25万美元,折合人民币约8万元;英国是5000英镑,折合人民币约5.2万元。我国补贴力度已经处于全球前列。

现状四:部分企业参与热情较高,基础设施建设力度大。目前我国动力电池、电动汽车(整车)、充换电基础设施等方面都是企业的关注热点,近些年投资项目很多,企业参与热情也比较高。同时,进入公告的整车产品数量和充换电基础设施建设规模在国际上也是比较领先的。迄今为止,新能源汽车示范推广城市已扩大到25个;6个城市启动了私人购买新能源汽车补贴试点工作;已有54家汽车生产企业的190个车型列入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》,去年这些车型年产量为7181辆车。

但是,相比国际先进水平,我国发展任务紧迫,问题较为突出:比如存在实际推广效果一般,暴露了一些产品质量问题;各地差异较大,认识不统一;有些地方出现了地方保护主义倾向;核心技术和产业化能力相对较弱;产业协调和有序发展还有待提高等问题。

作者:您认为中国电动汽车发展需要什么样的政策或技术支持?

李博士:电动汽车的发展需要政府整体性规划

李立理电动汽车应与智能电网融合发展

,从多行业的角度统筹分析。其需要的政策或技术支持主要包括以下几点:

建立协调机制和交流平台,形成跨部门协调与跨行业协调的机制。在电动汽车发展前期,政府要充分发挥协调作用,协助有关部门建立一个有效的协调机制,形成发展合力,推进电动汽车的发展。 在国家层面形成整体规划和各部门的协调机制的基础上,电动汽车及相关行业要建立和完善协调沟通机制,要在配合政府规划的基础上,充分利用有用资源,提高效率,避免无谓的浪费。

提供综合性、系统性的政策体系支持。形成跨行业多部门的协调机制之后,政府还要从政策层面考虑核心技术、整车技术、并技术、基础设施、回收利用、补贴和优惠政策等综合因素。在制定综合性和系统性政策时,要把握好政策的统筹设计。推进政策要从核心技术的研发和整车产品的开发出发,包括智能并技术、基础设施建设、电池的回收利用和优惠政策等的综合考量,形成一个由多部门参与的整体性政策框架体系,形成由点到线到面的政策扶持体系。

出台综合性试点与产业联盟政策。政府引导支持相关产业结成联盟,开展综合性试点项目。要从整体性的角度积极开展各项试点工作,我国当前的试点工程主要是以补贴政策为主,参与企业粘合度不够,缺乏综合性解决方案以及相应的检验和测试环节,因此需要政府在组织试点实施过程中,更为注重试点方案的整体性和综合性,强调产业合作与综合验证,并在此基础上引导相关产业结成产业联盟,形成合理,确保试点示范取得成效。

加大对关键技术的研发和引进、提升产业化能力等政策扶持力度。在这场全球性的技术革命中,政府要充分发挥资源和市场优势,具备全球视野,积极开展一些国际范围的产业整合和产业布局,包括技术的引进、消化和吸收,站在高起点上积极提升我国的产业化能力等,为以后电动汽车的快速发展奠定基础。

作者:继国家电公司等电企业提出了电动车充电站的发展战略之后,众多其他行业领域的企业也纷纷参与了电动汽车充电站的建设工作,您是如何看待这个行业动向的?

李博士:我认为从目前来看,电的优势突出,并且主导地位已经建立。其表现为:

在充电站的建设方面,与其他企业相比,电企业具有极大优势。电企业在技术和标准上是有先发优势的,这主要是因为电企业开展这种充换电设施的研究和实践时间比较早。自2006年至今,电企业在电动汽车充电设施的研究与实践方面开展了大量工作,取得了多项重要成果。目前我国电企业已经编制完成了充电站的典型设计和多个相关企业标准,并且正积极参与国家标准的研究与编制工作。

在实践方面,电企业已经在上海、唐山、河南、深圳等地建成了示范充电站与充电桩,并与绝大多数地方政府签署了战略合作协议,为下一阶段大规模示范应用打下了良好基础,积累了丰富的实践经验。考虑到充电设施建设涉及配电线路改造与变压器扩容等配套工程的设计与建设、电能质量治理技术、以及智能计量技术等,电力企业在充电设施建设相关技术与标准方面具有较明显先发优势。

在提供充电服务方面,电企业则具有络优势和直销优势。从服务络来看,未来建设的充电站和充电桩都在电覆盖范围之内,电企业能够更全面地掌握充电络布点情况,并有针对性地进行合理优化。同时,依托现有配电通信信息平台以及营销络,电企业更容易实现充电设施络化管理与服务。从销售模式来看,电企业直接把电力出售给电动汽车用户,不存在中间环节,既有助于提供更具价格优势的服务,又有助于更好地把握和满足用户需求。

此外,在促进充电络与智能电结合方面,电企业同样具有天然优势,能够通过智能控制实现社会效益最大化。智能充电控制是实现电动汽车”削峰填谷”效益的关键,需要有智能充电管理平台、通信信道、智能终端以及和电的双向互动作为支撑,建设成本和运维成本较高。对于电公司而言,保障安全、经济、清洁、可持续的电力供应是其基本使命,因此具备开展智能充电相关工作的内在驱动力。另外,由电公司开展充电络服务,可以利用智能配电中已有的信息管理平台、通信信道以及智能电表终端实现智能充电控制,降低智能充电管理系统的建设成本和运行成本,能够最大化地节约社会资源节。因此,电企业在开展智能充电业务,实现社会效益最大化方面既有内在动力,又有成本优势。此外,从能源系统整体优化角度来看,电动汽车充电设施应当而且完全可以成为智能电重要组成部分,由电企业统一运营管理在建设、运营、管理等方面的可操作性都更强。下一步需要着重关注的是电企业和相关行业协调合作事宜。

作者:2011年我国出现了几例电动汽车自燃的事件,引发了社会对电动汽车安全性的争议,您作为电动汽车方面的专家,对上述现象是怎么看的?

李博士:电动汽车作为新生事物,出现问题是很正常的。从目前社会报道的角度来看,也都是比较宽容的,可以说公众对电动汽车这个新生事物的信心并没有受到影响。但”自燃”也进一步凸显了电动汽车安全的重要性。就目前的情况来看,电动汽车要做成一个与燃油车成熟度相当的产品,还有较长的路要走。

自燃事件发生之后,专家组经过检测后一致认为造成事故起火原因是电池单体封装以及电池箱装车使用过程中未能充分考虑到使用环境和相关的安全因素,在应用过程中出现了电池漏液、绝缘受损以及局部短路的情况且未能及时发现,在经过多次重复使用以后隐患显现,引发本次事故。

总体来看,国内企业普遍涉足动力电池、电动汽车技术和生产领域时间较短,企业自身实力相对有限。一方面我国企业普遍欠缺生产动力电池的经验,在技术与自动化水平上与国外先进水平差距较大;另一方面,在产品质量与可靠性管控等方面相比国外知名企业也存在较大差距。但是,应该认识到,只要在设计、生产、管理、监控等环节严格把关,电动汽车产品的安全性能够得到保证。比如国外经过长时间研发和设计的较成熟产品如Volt和Leaf等目前来看在安全性方面的问题就解决的很好。

为了行业的健康发展,政府有必要加快完善动力电池和电动汽车有关检测认证标准体系,尤其是要加强对动力电池组的强制检测认证,提高行业准入门槛,避免出现劣币驱逐良币的局面,促进行业规范发展。

作者:您认为国外电动汽车的运营模式对我国是否有可借鉴之处?

李博士:目前国外电动汽车的运营模式有三种:一种是以英国和德国为代表,以慢充为主,主要是电力企业与停车场、超市等合作;一种是Better Place 提出的充换结合,公共服务换电为主的模式,此模式计划在以色列、丹麦、澳大利亚、奥地利等国推广;一种是日本Chademo协会为代表,以快充络为主,在日本和美国得到一定程度应用。

就我国而言,需要综合应用各种模式,最后以实现产业综合效益最大化为目标来选择合理的运营模式。在敲定商业模式的过程中要遵照因地制宜的原则,合理地确定各个地方的充换电服务的模式。比如,在郊县、农村、小城市等车辆使用频率较低的地方应该以充电方式为主,但是在大城市这种行驶里程较长,使用频率较高的地方应该是充换结合,通过换电方式来提高用户使用的便捷性。由此看出,对国外运营模式的借鉴是十分必要的,如何结合国情,因地制宜地综合应用国外的成功经验是我们要考虑的问题。

作者:您觉得中国电动汽车的发展前景如何?

李博士:中国电动汽车的前景可以说是非常好的,因为无论从国家层面、能源安全、还是节能环保和产业升级等方面,中国电动汽车发展都是十分必要的。

从我国电动汽车发展的市场前景来看,增长的空间非常大。不同于国外汽车行业相对饱和的发展状况,中国的汽车行业发展”后劲十足”。中国汽车行业本身是处在快速的增长阶段,专家预计”十二五”汽车产量销量还能增长10%到15%。未来,如果充分发挥我国市场”增量优势”,中国极有可能成为全球最大的电动汽车市场。

从产业发展的现有基础来看,在自主研发和学习国外先进技术的基础上,我国在技术产品研发方面已有所突破,企业参与热情很高,拥有了一个很好的发展基础。再加上政府又出台了相关的激励政策,中国电动汽车快速发展的基本条件已经具备。因此,只要政府、相关产业和技术部门能形成合力,整合国家的需要、市场空间的远景和政策支持等有利资源,中国电动汽车的前景将是十分美好的。

作者:您能否畅想下,十年后,智能电将会为人们生活带来怎样的改变?

李博士:毋容置疑,十年后的智能电将得到非常好的发展,将对人们的生活产生巨大的影响,我觉得主要可能体现在五个方面。

一是智能电将提高用户的参与度,用户参与性将变得更好。用户通过智能电能主动控制各自的能源损耗,更多地参与到电力系统的优化和运行中,并提高了其能源利用效率。

二是未来的电气化程度更高、能效更高。十年后,电动汽车的使用和清洁能源的自由并将会提高整个社会的电气化程度。另外,随着经济的发展,储能、储热、储电这三种以电为核心的技术应用也会提高电气化水平。从用户端而言,用户可以利用智能终端、智能电表及能效管理系统的综合体系提高能源利用效率。从传输环节而言,智能电提高了整个系统的运行效率,降低系统的损,能源的传输效率也会变得更高,另外特高压等新型的输电技术应用也有利于提高能效。

三是未来的城市会更清洁。电动汽车替代传统汽车、高效的分布式能源的应用和其他清洁技术的使用都能够有效地降低包括汽车尾气排放,冬季供暖及燃煤造成的大气污染,使城市更清洁。

四是智能电有助于消除城乡差距和区域不平衡的问题,发展会更均衡。智能电能够提供一个更好的信息平台,该平台不仅能改变城乡信息不对称的问题,也能减弱资源调配不均造成的负面影响,让区域间发展变得更平衡。同时还可以利用分布式电源、微和农村的生物质能,充分发挥乡村的优势,提高乡村的利用效率,促进经济的协调发展。

五是在智能电产业链带动下将产生众多新的产业和就业人员。十年后,将出现以智能电为基础的电动汽车充换电服务络、智能小区、智能家居、电力光纤到户等新兴产业。这些新产业会带动新的就业增长点,增加更多的就业机会。

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