從用電角度談節能減排

黃聿

摘 要：隨著我國經濟的發展，人民的收入水平不斷增加，家庭對私家汽車的需求量也不斷升高，我國從20世紀80年底開始出現私人汽車，截至2014年1月，全國汽車保有量突破1.37億輛。汽車給我們的生活帶來巨大便利的同時，也對我們的生活環境，空氣質量等也造成很大的影響。文章從人們用電的角度，大力推廣電動汽車，提倡節能減排，希望能對保護生活環境、提高空氣質量起到一定作用。

關鍵詞：用電環境；節能減排；電動汽車

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）26-0058-02

近年來，我國多城市的空氣質量逐年惡化，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重。城市空氣質量惡化的主要原因之一就是大量的汽車尾氣，傳統汽車依靠燃燒汽油、柴油作為主要驅動力，產生的尾氣排放導致環境污染越來越嚴重。發展一種新能源汽車改善對空氣的污染，成為世界各國研究、發展的重要目標。然而目前新能源汽車里面，在綜合性能的穩定、技術的成熟、經濟及節能減排等方面，當以電動汽車為首。

1 電動汽車的優點

①電動汽車在行駛時不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算成發電廠的排放，其污染程度也微不足道，而且電廠已有相關技術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，解除對石油資源枯竭的擔心。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發電設備日夜都能有效利用，大大提高其經濟效益。

③噪音對人的聽覺、神經、心血管等是有危害的，電動車里無內燃機產生的噪音，電動機的噪音比內燃機小。

④電動車輛較內燃機車輛結構簡單，運轉、傳動部件少，維修保養工作量小，當采用交流感應電動機時，電機無需保養維護，更重要的是電動車輛易操縱。

2 電動汽車與燃油汽車使用對比

2.1 使用成本對比

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

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

對比發現：純電動汽車代替燃油汽車每年可節約使用費用27 375-5 475=21 900元；5年生命周期總節省109 500元。將一輛燃油汽車替換成電動汽車，每年可減少二氧化碳排放4.9 t；全國汽車保有量約1.37億輛，若全部使用純電動出租車，每年可減少二氧化碳排放約6.7億t。由此可見，電動汽車的社會效益和經濟效益都非常明顯。

2.2 電動汽車與燃油汽車綜合性能對比

對比發現：電動汽車與燃油汽車綜合性能各有優勢，但電動汽車節能、零排放、使用費用低的突出優點是燃油汽車不可比擬的。

3 電動汽車的關鍵技術

電動汽車主要由電池組、控制系統、驅動系統等組成。其中控制系統與使用的驅動電機的形式有關。常用的驅動電機有：交流異步電機、永磁無刷電機、永磁有刷電機、直流它勵電機等。

3.1 電 源

電源為電動汽車的驅動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前，電動汽車上應用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術的發展，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，這些新型電源的應用，為電動汽車的發展開辟了廣闊的前景。

3.2 電 機

驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。目前電動汽車上廣泛采用的直流串激電動機，這種電機具有“軟”的機械特性，與汽車的行駛特性非常相符。但直流電動機由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護保養工作量大，隨著電機技術和電機控制技術的發展，勢必會逐漸被直流無刷電動機（BCDM）、開關磁阻電動機（SRM）和交流異步電動機所取代。

3.3 電 控

電動機調速控制裝置是為電動汽車的變速和方向變換等設置的，其作用是控制電動機的電壓或電流，完成電動機的驅動轉矩和旋轉方向的控制。

早期的電動汽車上直流電動機的調速采用串接電阻或改變電動機磁場線圈的匝數來實現。因其調速是有級的，且會產生附加的能量消耗或使用電動機的結構復雜，現在已很少采用。目前，電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調速，通過均勻的改變電動機的端電壓，控制電動機的電流，來實現電動機的無極調速。在電子電力技術的不斷發展中，它也逐漸被其他電力晶體管（如：GTO、MOSFET、BTR、IGBT等）斬波調速裝置所取代。從技術的發展來看，伴隨著新型驅動電機的應用，電動汽車的調速控制轉變為應用直流逆變技術，是必然的趨勢。

4 電動汽車用電方面的問題及對策

4.1 電動汽車用電方面的問題

電動汽車作為新能源開發的突出代表，已經成為取代傳統動力汽車、引領汽車行業新時代的重要發展方向。當前，世界汽車行業正積極投身于電動汽車的開發和推廣過程中，各國政府和企業在電動汽車領域投入了大量人力、物力和財力。我國在“三縱三橫”研發布局的政策引導下，電動汽車事業發展十分迅速。

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

4.2 解決電動汽車用電問題的對策

對電動車電池續航能力及日常使用充電難的問題，國家應該大力推廣扶持各地方興建汽車充電站。同時制定合理的充電站商業模式，從消費者的角度來看，充電價格要顯著低于為汽車加油或加氣的價格；從運營商的角度來看，無論在何種充電方式下，充電站均可以在適當年限實現收益。充電站可行的商業模式主要包括電池租賃、直接充電和慢速充電三種方式?；趯Τ潆娬炯夹g選擇、投資收益和商業模式的分析，本文為政府扶持充電站建設運營提出了幾點建議：

①完善充電站牌照管理，明確發放對象、準入機制及標準規范等內容。

②出臺合理的充電站補貼政策，對直接充電和電池租賃業務采取不同的補貼方式，保障充電站的正常運營。

③確定充電站的發展模式，針對當前汽車企業只顧不斷獲取國家高額補貼而遲遲不愿推廣電動汽車的現象，國家應通過政策引導鼓勵汽車制造商逐漸實現向電池運營商的轉變，順應市場趨勢，轉變角色，走出尷尬，推進電動汽車發展。

電動汽車充電站能有效解決電動汽車日常使用中充電難、用電難等問題，是電動汽車發展的重要基礎支撐系統和電動汽車商業化過程中的重要環節。然而，電動車充電對電網過度依賴，并且集中、快速充電對電網沖擊大，影響電網電力質量。面對這一問題，需要廣大電網科技人才集思廣益，為電動汽車充電站的合理運行出謀劃策。例如：新能源儲能型電動汽車充電站，利用新能源發電和便宜“谷電”存儲在蓄電裝置中，

白天為電動車充電，剩余的電力可以出售給電網。蓄電裝置連接發電端和充電端，避免了集中、快速充電對電網的直接沖擊。其擁有環保、安全、經濟、高效等優點，對電動汽車充電站及電動汽車的發展起到積極的推動作用，能夠更好地解決電動汽車的用電問題，間接的消除電動汽車用戶對電動汽車日常使用方面的顧慮，有力的推動了電動汽車代替傳統內燃汽車的使用率，潛移默化的保護我們的生活環境，提高空氣質量，達到節能減排的作用。

參考文獻：

[1] 劉春娜.電動汽車電池應用與展望[J].電源技術，2011，（1）.

[2] 初長寶.中國電動汽車的發展趨勢[J].汽車實用技術，2011，（3）.

[3] 魯莽.國內外電動汽車充電設施發展狀況研究[J].華中電力，2010，（5）.