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国新能源汽车产业选择建立汽车快速更换动力电池的商业模式将是纯电动汽车快速发展的最佳解决方案。
关键词:纯电动汽车;换电;商业模式
中图分类号:F204 文献标识码:A doi:10.39690.issn.1672-3309(s).2011.04.03 文章编号:1672―3309(2011)04―49―02
在世界政治经济动荡、石油短缺、原油价格走高的背景下,只有快速发展可替代能源,并减少对石油的需求才能使世界避免遭受更为严重的经济打击。
中国的石油对外依存度高是经济高速发展的需要。2011年1月10日,海关总署公布数据显示,2010年全年中国进口原油2.39亿吨,共花费约1万亿元人民币,同比增长51.4%。全年中国石油对外依存度约为55%,再次破50%的警戒线。以铁矿石作参照,十多年来,中国钢铁产业由于过度依赖进口,铁矿石价格被国际三大矿石巨头垄断式的疯长,从2002年每吨不足20美元,涨到2010年每吨超过120美元,中国钢铁产业面对着需求旺盛的钢材市场,却发展受困。可以预见,世界原油价格的震荡向上,对中国的经济增长影响将是巨大的。
2009年中国已经成为世界最大的汽车生产国。2010年保有汽车约7000万辆。如果达到世界汽车千人保有量128辆的平均水平,中国汽车保有量应该是1.56亿辆多一些。这些汽车消费的原油占中国原油消费比例将从大约占10%上升到20%。与此同时,大量的汽车,已经成为城市的主要污染源,对环境保护、交通通畅和城市秩序带来巨大压力。
新能源汽车作为汽车产业未来的发展方向,是汽车产业转型规划的重中之重。然而,其在技术、成本、配套设施等方面依然存在很大问题。
一、纯电动汽车的发展
1、纯电动汽车是最佳新能源车方向
按照国家发改委公告定义,新能源汽车包括混合动力电动汽车、纯电动汽车(包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气、液化石油气、乙醇汽油、甲醇、二甲醚之外的燃料。
目前国际上新能源汽车发展的主流是混合动力电动汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车。中国国内主流汽车制造商结合自己的优势特点,主张或较早小规模化实践的也是混合动力电动汽车。因为,通过研发和应用混合动力电动车可以积累发展纯电动汽车和燃料电池车的经验。燃料电池混合动力车被誉为新能源汽车发展的未来。但在解决氢能源补给方面遇到与纯电动汽车一样的缺乏基础设施的问题,同时还面临在能源补给站储存氢燃料的安全问题的挑战。纯电动汽车的发展同样被国内外专家寄予厚望,在应对石油短缺、发展低碳经济以及解决城市空气污染等方面都具备优势。
2010年上海世博会,一千多辆各类新能源车包括混合动力电动车、燃料电池电动车、各类纯电动汽车,其中有锂离子动力电池纯电动公交车、超级电容车、电池电容混合车、铅酸电池的观光电动车,经历了6个月的运营,通过车辆及基础设施投资对比、运营效果和成本比较,许多政府官员、企业家、工程师、投资人逐渐认为,现在发展纯电动汽车的条件逐步具备,纯电动汽车是当前新能源车发展的最佳方向。无独有偶,2011年2月,有新闻报道,美国总统奥巴马近日提出财政预算案要结束清洁柴油汽车项目的政府投资,并要求削减氢燃料电池项目的投资,将有限的资金投入到锂离子动力电池电动车的研究推广中。
2、纯电动车的发展与存在的问题
电动汽车的创造有比内燃机汽车更早的历史。上世纪70年代,因中东战争爆发石油危机,世界各国政界又着手研究替代石油的其他能源。因此,从政治经济方面考虑,电动汽车出现了机遇。特别是近10年来,气候变暖、地球危机等环境保护问题成为各方关心的问题,开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目标,电动汽车的无污染特点,使其成为当代汽车发展的主要方向。
纯电动汽车的三大核心部件是多源动力总成控制、驱动电机和动力电池。其中最关键的要数动力电池。通过各国的努力,采用锂离子动力电池作为动力电池的纯电动汽车的研发已经有了长足发展。由于动力电池能量体积比低于汽柴油,配置与汽柴油相当的体积或者相当重量的动力电池,可以获得的车辆续驶里程只有汽柴油车辆的一半或者1/3。因此,纯电动汽车要能被市场和消费者接受,最大难关在于电池。
因为有了内燃机汽车作为标杆,开发纯电动汽车就出现了许多困难,比如对续驶里程的困惑等。然而,通过对比内燃机汽车与纯电动汽车在续驶里程、能源补给、成本、安全性、排放等指标,可以发现纯电动汽车的许多问题,更重要的是,也发现了更多吸引公众接受和发展的优点。
3、应改变纯电动汽车的发展思路
思路决定出路。纯电动汽车的发展应从以下几个方面人手:第一,从政府引导消费习惯、生活理念开始,引导纯电动汽车消费市场,无论从环保还是从能源消费成本都对消费者有吸引力:第二,汽车厂商和技术人员要摆脱现有内燃机汽车的特性,设计满足消费者需求的纯电动汽车产品。比如续驶里程在100千米,绝大部分在城市内活动的消费者每天的行程不超过100千米,完全可以满足消费者需求:第三,政府要推动纯电动汽车能源补给设施的规模化、网络化建设。
二、换电商业模式要点
1、换电与换电商业模式
换电,是相对于充电而言,是纯电动汽车能源补给的一种模式。以手机电源为例,通常可以使用备用电池,采用换电池的方法替换电源,也可以通过充电器将手机与电源插座相连补充电源。几十年来,电动汽车的发展,电能补充始终是以充电的方式进行的,由于汽车比较庞大,考虑到电池联接安全性,又涉及到专用的换电设备设计和投资,给汽车换电池自然就不成为首选考虑。然而换电,有其必要和优势。其必要性在于:其一,基于动力电池的专业特性,需要专门的维护,以确保其安全、使用效果和寿命延长,因此专门的能源补给设施应该具备集中式的特性,而不是分散式充电桩;其二,整车充电时间过长,采用换电模式可以解决纯电动汽车能源补给效率问题。
换电商业模式的核心是车辆和电池的销售和所属权要分离。汽车厂在提供整车的时候,配置了合适的电池,并且确保该车辆的性能和安全。消费者只采购不带电池的裸车部分。由电池专业维护、充电、换电的运行商来购买电池,供给消费者使用并提供服务。
2、换电商业模式是纯电动车发展的解决方案
与充电模式相比较,换电模式有多方面的优势(见表1)。基于换电模式所具备的优势特性,将突破早期电动车发展的制约瓶颈,是纯电动车发展的最佳解决方案。但值得注意的是,需要处理好以下事项:整车厂要基于共同的电池箱标准:开放式的选择电池并接受运行商的集中管理。
三、展望
只有政府、整车厂、运行商共同参与创造新型的电动汽车商业模式,才可能真正做出符合消费者需求的电动汽车产品和服务系统,才可能更好地促进电动汽车产业化、市场化发展,以应对未来的石油危机以及低碳经济和环境保护的要求下。
参考文献:
[1]米歇尔・克雷尔,中东北非动荡石油将成奢侈品[N].中国能源报,201 1―03―07.
所谓“新能源汽车”是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计,全世界现有超过400万辆液化石油气汽车,100多万辆天然气汽车。
2012年3月,国务院了《节能和新能源汽车产业发展规划》。规划指出,从技术层面看,混合动力汽车技术逐步成熟,已进入产品市场竞争期,率先实现产业化,正成为汽车市场销售新的增长点。纯电动汽车电池技术进步加速,整车产品更加接近消费者需求;世界主要汽车制造商加快了纯电动汽车量产步伐;插电式混合动力作为一种具有纯电动和混合动力双重特征的电动汽车技术成为全球新的研发热点;以电池租赁为代表的纯电动汽车商业模式创新取得进展。燃料电池及燃料电池汽车技术近年来取得突破性进展,国际上各大汽车集团持续投入开展燃料电池汽车研发,燃料电池汽车整车成本显著下降,性能指标已接近商业化水平。
规划提出总体发展路线:“从培育战略性新兴产业角度看,发展电气化程度比较高的纯电驱动电动汽车是我国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。要在坚持节能与新能源汽车“过渡与转型”并行互动、共同发展的总体原则指导下,规划电动汽车技术发展战略。”
“十二五”将是以汽车电控化和动力混合化两大技术相结合为标志的产品换代与产业升级期。规划还在此战略下,推进“三纵三横”的基本研局,在“三纵”方面,纯电动汽车、增程式电动汽车和插电式混合动力汽车作为纯电驱动汽车的基本类型;燃料电池汽车作为纯电驱动汽车的特殊类型继续独立作为一“纵”;混合动力汽车主要为常规混合动力汽车。在“三横”方面,“电池”包括动力电池和燃料电池;“电机”包括电机系统及其与发动机、变速箱总成一体化技术等;“电控”包括“电转向”、“电空调”、“电制动”和“车网融合”等在内的电动汽车电子控制系统技术。
下面我们就从新能源汽车领域的创业(代表:创业团队清华“科易动力”科技公司)、学业(代表:东北大学自动化专业大四毕业生张明慧)以及企业专家(代表:“第一电动网”CEO庞义成)、高校专家(代表:北京交通大学新能源研究所党支部书记孙丙香)等四部分,全方位解读新能源汽车的发展前景。
电动汽车产业化年代表:
近期(2010?2015年),在依靠传统内燃机汽车技术改进和推进车辆小型化实现降低排放的同时,为满足更为严格的节能减排法规目标要求,应尽快推进混合动力技术的应用,并发展小型纯电动汽车和插电式混合动力电动车;
关键字:电动汽车;发展历程;发展状况
1 研究的目的与意义
自1886年第一辆汽车诞生至今,随着时代的变化和科学技术的进步,汽车工业在不断发展创新,在推动世界经济发展和给人们提供便捷的同时,也带来了能源紧缺和环境恶化。随着世界经济的发展,世界汽车保有量在持续增加,石油的需求量也将进一步加大。然而现在的状况是石油资源短缺,石油资源终会有枯竭的一天。此外,石油燃料燃烧将会排出废气,这些排放物造成空气污染,危害人类及动植物的生存。同时,汽车还会产生噪声污染,并随着内燃机汽车发动功率、车速及车流量的增加而增大。
因此,我们必须对清洁、高效、智能的汽车进行开发,实现新世纪交通的可持续发展。为了解决这些迫在眉睫的问题,电动汽车呈现出加速发展的趋势。
2 电动汽车的概念
2.1 基本概念
电动汽车(Battery Electric Vehicle,BEV)是指,以车载电源为动力源或动力源之一,全部或者部分由电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规等各项要求的车辆。电动汽车的组成包括:电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
2.2 电动汽车的特点
电动汽车分为三类:纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)和燃料电池汽车(FCEV)。传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,因此传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。
较内燃机汽车而言,电动汽车可以解决内燃机汽车对石油燃料的依赖,电动汽车从车载电源获得电力,并用电动机进行驱动。同时,电动汽车所用的蓄电池可以在晚间进行充电,充分利用晚间的富余电力,来避免浪费大量的富余电力,从而提高电网电能的利用率。在减速、下坡和制动时,电动汽车的电动机还可以转换为发电机,来实现能量的回馈,从而进一步地提高能量的利用率。
3 国内外电动汽车的发展
从20世纪90年代开始,电动汽车重新成为世界性的研发热点之后,各国政府纷纷出台政策或指点计划,以促进本国电动汽车的发展。1993年美国政府组织企业和科研机构成立 “新一代汽车合作计划”(PNGV),联合开展电动汽车研究,法、德、日等发达国家纷纷采取政府引导、企业和科研机构联合的方式加强电动汽车开发研究。欧洲历来是很重视节约能源和将低碳排放量的,在2007年欧盟委员会公布了“新欧洲能源政策”,其目标是要到2020年时,将降低20%的温室气体排放量,并将可再生能源比例提高到20%。
“十五”计划期间,中国科技部投入8.8亿元全面启动863电动汽车重大科技专项,制定了以混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”,以多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池为“三横”的总体研局,全面构筑电动汽车的技术平台。经过多年的技术研发、功能性样车试验、示范性应用,我国的电动汽车已经具备了初步产业化条件,但国内目前研究水平与国外先进车型和资金投入仍具有一定差距。
4 结论
本文根据当今汽车工业发展的趋势,以纯电动汽车作为主要对象,结合电动汽车的发展历程和意义,对国内外电动汽车的研究和发展状况进行了分析与介绍。作为世界能源消耗大国和环境保护重要力量,中国积极实施电动汽车科技战略,促进汽车工业产业结构升级和动力系统电动化转型,培育和发展电动汽车社会,并取得了一定效果,但仍然面临着政策环境亟需完善、工业基础薄弱、国际竞争力弱、开放协同创新环境差、知识产权保护和标准化意识低、个别关键技术有待加强、车辆成本高、商业模式探索不充分等问题。
参考文献
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[5] 张翔. 电动汽车建模与仿真的研究[D]. [博士学位论文]. 合肥: 合肥工业大学,2004
作者简介
比亚迪老板王传福可能是2009年最幸运的企业家。金融危机后,他以58亿美元,约合396亿元人民币成为《福布斯》2009中国富豪榜第一名,而08年他仅位列第23位。公司最近获得了美国富豪沃伦一巴菲特的投资后,股票价格抬升6倍。实力进一步增强。
与王传福同样引人注目的是其公司生产的电动汽车。比亚迪凭借电池方面的技术优势,率先推出了F3 DM双模电动车,它的广告语是“全球第一款上市的不依赖专业充电站的电动车”,这是中国在新能源轿车方面的重要进步。起步
事实上,中国许多汽车企业都意识到新型能源汽车是汽车产业未来发展的趋势,纷纷投入巨资在新型能源汽车的研发推广上。中国三大汽车集团上汽、一汽和二汽早就定下时间表,让新型能源汽车在市场上大行其道。
海外企业在电动汽车推进上也争先恐后。在日本,三菱微型i-MiEV的标价超过4.8万美元,价格相当于其汽油引擎版的3倍左右;在以色列,雷诺一日产与美国公司Better Place进行合作,后者负债建设覆盖以色列全国的电动汽车充电网络,其中包括驾车者可前去更换掉空电池的电池更换站;在美国,日产最近成为首家有资格获得美国能源部清洁能源汽车技术补贴的外国汽车制造商,日产将利用获得的16亿美元低息贷款重新装备其在田纳西州士麦那(Smyrna)的工厂,以便从2012年开始在那里生产电动汽车。
不仅是民间,中美政府也开始越来越多关注新能源汽车。去年年初,中国推出的《汽车产业调整振兴规划细则》中提到,计划三年内中央将投资100亿元专项资金,发展新能源汽车及车用电池组等关键技术,从而形成10亿高性能车用电池生产能力。去年4月,中国政府宣布向购买纯电动汽车的消费者提供40000多元的补贴,并投资在一些城市兴建汽车电池充电站。去年10月22日,美国能源部助理部长桑德罗(David Sandalow)在北京举行的首届中美清洁能源务实合作战略论坛上表示,中美可以在电动汽车等六大领域进行合作。
普华永道(PwC)预计,到2014年,中国清洁技术行业可能价值1万亿美元,相当于中国预期财富的15%。
该行业的活跃部分归功于中国政府大规模的环境目标和支出。中国政府去年早些时候承诺,其4万亿财政刺激计划中的三分之一将用于清洁能源支出。
毫无疑问,政府已意识到新能源汽车是未来汽车的发展方向,政策上的支持已无悬念。然而,不要忘记,一个产业的发展,不仅仅取决于政策因素,还有技术的发展,配套设施的建立。一条被中国汽车已验证的理论是:机会和把握它的能力似乎并不一致。
困境
新能源汽车面临的首要问题是,究竟采用何种能源作为汽车燃料。电动汽车仅仅只是其中一项,与此相对应的还有氢能源汽车,混合动力汽车,而政策制定者们并未明确表态,哪一种汽车是中国新能源汽车发展的主要类型。此外,新能源汽车的高昂定价,也让一般消费者望而却步,毕竟在技术尚未成熟和大规模普及条件下,消费者更愿意选择价格更低的经济车作为代步工具。
[关键词]新能源汽车 比亚迪 发展 现状 困难 建议
[中图分类号] U469.7 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-9-180-4
1引言
全球能源紧缺、大气污染和二氧化碳过渡排放,这三大环境问题已日益引起世界各界的关注。自我国2013年开始实施新的《环境空气质量标准》,PM2.5数值强制披露制度以来,全国大部分地区PM2.5数值经常不达标,京津冀地区情况最为严重,2013上半年PM2.5的平均浓度是115,即区域内所有城市都没有达到PM2.5均值二级标准35,北京屡次能够出现严重污染天气,PM2.5数值一度超过700导致爆表,长三角地区也不容乐观,平均浓度是69,超标接近2倍,情况最好的珠三角地区浓度为44,比35还是高出11个点。这一严重的现实使得我们不得不将目光投向汽车工业,这个空气污染的重要罪魁祸首之一。为此,笔者选择研究新能源汽车行业,解铃还需系铃人,笔者希望新能源汽车的发展能根治汽车行业的污染顽疾。
比亚迪股份有限公司,作为一家知名的新能源汽车生产商之一,创立于1995年,致力于打造绿色环保的梦想,与由其公司名称简写得到的BYD――Build Your Dream互相照应。比亚迪目前主要从事二次充电电池业务、手机部件及组装业务,以及包含传统燃油汽车及新能源汽车的汽车业务,同时利用自身的技术优势积极拓展新能源产品领域的相关业务。世界著名投资家Buffett因看好新能源汽车的发展也于2010年巨资入股比亚迪。笔者于6月初专程赴比亚迪股份有限公司进行调研和现场参观。笔者参观了比亚迪产品展厅、汽车总装车间、试车场、电动汽车充电站、“未来村”、太阳能板发电储电区域,并与公司进行了广泛的交流和座谈,对世界前沿的新能源技术有了更多的直观了解。
通过在在获得大量的生产企业的一手信息的基础上,笔者随后对新能源汽车经营者深圳市鹏程电动汽车出租有限公司和直接使用者电动出租车司机、消费者乘客专项调研和随机性市场调查,以及对该行业的主要政府主管部门发展与改革委员会进行了采访,试图全面了解目前新能源汽车发展的现状及发展过程中存在的问题,寻求突破性的解决方案。
2新能源汽车主要产品及其发展现状
2.1新能源汽车产品及特点
新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或主要依靠新型能源驱动的汽车,即是指除完全由汽油、柴油驱动之外由其他能源驱动的汽车。根据使用能源及工作方式的不同,新能源汽车分为混合动力汽车(包括HEV、PHEV等)、纯电动汽车(EV)、燃料电池电动汽车(FCEV)、替代燃料(氢、燃气、生物乙醇、二甲醚)汽车、其他新能源(如高效储能器)汽车等各类产品。目前全球重点发展的新能源汽车为前二类。
混合动力汽车是指在特定条件下,至少可以从两种或两种以上能量储存器、能量源或能量转换器中获得驱动能量的汽车。根据驱动的连结方式不同,可以分为:串联式混合动力系统、并联式混合动力系统和混联式混合动力系统。
纯电动汽车是指以车载电源为动力的汽车。由于其本身不排放污染大气的有害气体,由此成为汽车工业的一个“热点”。
从全球各大汽车大国的发展定位来看,目前以丰田、本田为代表的日本车企以混合动力为方向,日本已经在普及混合动力系统的低能耗、低排放和改进行使性能方面走在了世界的最前列。自日本丰田汽车去年9月公开宣布叫停纯电动汽车后,业界普遍认同混合动力汽车作为一种过渡产品,短期内将是引领新能源汽车的主力军,但纯电动汽车将是新能源汽车工业的发展方向。
比亚迪生产的新能源汽车种类有:纯电动汽车和混合动力汽车,同时公司也生产普通原油燃料汽车。
2.2混合动力汽车
比亚迪生产的混合动力汽车有F3DM车型。
F3DM是比亚迪生产的唯一一款双模汽车,它使用混合动力,既可以加油,又可以充电。F3DM使用比亚迪自主研制的磷酸铁锂电池,具有高安全性、超大容量、循环使用周期长、充电速度快、绿色环保等特点。此车型可将普通汽车制动时的热能损耗转化为电能,储存在电池中,汽车行驶时,油电互补。车辆同时拥有太阳能天窗,转化为电能储存到电池中。
2.3电动汽车
电动汽车拥有很多优点,最大的就是他们使用的电池,不再使用燃油,实现了零排放。在许多人印象中,电池制造也是一项高污染的行业,很容易导致大量重金属被排放后污染土壤。其实,只有铅锌电池制造行业才存在这样的问题,而比亚迪自主生产的铁锂电池,在生产过程中就基本没有污染,只有一些粉尘,被收集处理后就又是一项零污染。
E6是比亚迪研制出的纯电动汽车,深圳的蓝色的士就是E6目前在实际生活中的运用之一。E6是世界第一辆不依赖专业充电站进行充电的纯电动汽车,可连接家庭电路进行低压充电,最高车速可达140Km/h以上。每次充电6~8小时后,不开空调情况下,续驶里程最长可达300Km,百公里能耗只相当于燃油车的1/4。
K9为比亚迪研发制造的一款纯电动巴士,同时,车顶还安装有太阳能板,提供一小部分电量。在车辆制动时,会自动将动能再转化为电能,储存到电池中,实现再生制动,提高车辆的续驶里程,节约能源消耗。K9更是使用了比亚迪自主创新、全球领先的轮边驱动技术,减少运输、转换电能中的损耗,十分环保。
3新能源汽车发展现状
3.1世界新能源汽车发展现状
数据显示:全球40%的石油被汽车消耗,而在2050年现已探明的石油资源将消耗殆尽,能源问题越来越迫在眉睫,因此全球各国都把它视为发展方向,尤其是世界的主要汽车生产大国:美国、日本、以德国为首的欧洲等。并为此出台了一系列的鼓励和扶持政策,制定了相关规划。
奥巴马2008年的8250亿美元经济刺激计划中,其中34亿元投向新能源汽车及配套,美国2012年启动电动汽车国家创新计划《EV Everywhere 》, 通过对新能源汽车相关技术的支持,实现5年收回车辆附加成本的目标;日本1970年的《日本汽车工业的产业规划》首次提到电动汽车的发展,此后政府也多次投入巨字本用于支持新能源汽车的研发。日本2010年的《新一代汽车战略2010》计划,计划在2020年在日本销售的新车中新能源汽车占比50%。欧洲尽管新能源汽车起步相对较晚,但近年来,发展积极,各国也相继制定了各项政策支持新能源汽车的发展。如德国对新能源车实施税收优惠。
从2008年新能源汽车热开始,经历了2010年和2011年缓慢增长,2012年在丰田的混合动力汽车销量的推动下,全球新能源汽车业务规模高速增长83%。仅美国2012年新能源汽车总销售量超过48万辆,成为全球第一大市场,占新车总销量的3.3%。扣除早期的油电混合动力后,纯电动车和插电式混合动力也达到5.85万辆。
全球纯电动汽车总销量2011年达到3.5万台,2012年则增长到6.5万台。其中,2011年,美国电动汽车市场达到两万辆左右;德国纯电动车销量也只有2154辆,混合动力车12622辆,法国共有4313辆电动汽车登记上牌,。这些数据说明全球的新能源汽车中纯电动汽车汽车所占比例相对很低。
3.2我国新能源汽车发展现状
中国已是世界第一能源消费大国,58%的石油依赖进口,因此,中国发展新能源汽车比任何国家更加紧迫。与世界相比,我国整个新能源行业处于更加初步的阶段。但国家对此很重视,大力扶持。我国的新能源汽车产业始于本世纪初,2001年,新能源汽车研究项目被列入国家的十个五年计划中的“863”重大科技课题中。“十一五”以来,我国提出了“节能和新能源汽车”战略,形成了完整的新能源汽车研发、示范布局,于是,2008年成为了我国“新能源汽车元年”。
2009年国家四部委共同启动了十城千辆工程,全称为“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”,通过提供财政补贴,计划用3年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行,涉及这些大中城市的公交、出租、公务、市政、邮政等领域,计划分三批,共有25个城市被列入该工程。该政策2012年结束,25个城市共示范了约2.7万辆新能源汽车,其中私人购买新能源汽车超过4400辆,取得良好效果。
2010年6月起,国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。日前出台的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》确认了补贴标准和补贴范围,而在2010年7月6日,深圳市出台《私人购买新能源汽车补贴政策》,确定在国家政府补贴的基础上,对双模电动车追加3万元,对纯电动汽车追加6万元补贴。
2012年4月,中央政府讨论通过了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》,其中提出了“争取到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万”的目标,且希望“2020年超过500万辆”。
据不完全统计,2011年汽车整车企业生产新能源汽车8368辆,比上年有较大幅度的提高。其中:纯电动汽车5655辆、混合动力2713辆;销售新能源汽车8159辆,其中:纯电动汽车5579辆、混合动力2580辆。2012年新能源汽车实际销量为12552辆,其中纯电动汽车销量为12411辆。
从上表可看出,自2008年“元年”以来,新能源汽车在国内的销量一直在稳步上升,然而与国家在2012制定的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》,其中提出的2015年50万辆、2020年500万辆的计划还相差甚远,需继续努力。
笔者几年前在美国看到朋友用的车便是混合动力车。在美国,混合动力车比纯电动汽车更加普及,在中国却恰好相反,因为中国的混合动力汽车只面对个人销售市场的,而纯电动汽车目前是在政府的大力扶持下面对公共交通市场的,若比较面向个人用户的销售量,纯电动汽车远小于双模汽车,但由于有了政府的各项优惠政策、补贴和在公共交通方面的推广,中国纯电动汽车的总体销量便大于混合动力车的销量。
从下述数据可以看出中国纯电动汽车销量大于混合动力车。
从下表中可以看出我国国内新能源汽车――纯电动汽车与混合动力车的品牌构成和销量。
3.3BYD新能源汽车发展现状
比亚迪公司首款双模汽车于2008年年底正式上市,E6作为公司推出的首款纯电动汽车于2009年上市。
E6在深圳公共交通方面的应用始于2010年5月,第一批50台比亚迪e6纯电动出租车在深圳投入运营,每天行驶里程为450-480公里。2011年8月,追加投放250台比亚迪e6纯电动出租车,300台车截至2012年9月总行驶里程约2600万公里,单车最高行驶里程24万公里。2012年底,深圳市再次追加投放500台e6纯电动出租车,市区内电动的士总数达到800台。
2011年1月,深圳政府试用了2辆K9公交巴士,到大运会时K9投运规模将扩大到200台。目前,这200辆巴士在市区内别受欢迎。
《华尔街日报》披露,比亚迪2012年电动车总销量大约为2,400辆,包括1,700辆电动轿车和700辆电动巴士。而2012年BYD所有车型的总销量为45.6万辆,相比之下,新能源汽车的销量是微乎其微。因此目前比亚迪汽车产业的大部分利润还是来自普通汽车产业,纯电动汽车的使用也几乎全部用于公共交通方面,销售给个人的数量极少,其中双模汽车远大于电动汽车。
2013年,比亚迪销量目标为50万辆,与2012年销量45.6万辆相比增长约10%,其中,电动大巴2000台以上,E6电动车6000辆,重点倾向于出租和公共交通。访谈中,深圳市发展与改革委员会的官员告诉笔者,深圳的空气污染中70%来自于汽车,而公共交通产生的污染就占了30%,因此优先解决公共交通的污染是最有效的改善深圳空气质量的选择。为此深圳市对于电动汽车的支持力度是最大的城市之一,至今深圳的电动汽车发展也是全国最领先的城市之一。
4困难和挑战
在笔者向新能源汽车行业各界访谈的过程中,大家一致都认同目前电动汽车行业发展中面临的主要困难和挑战集中于以下方面:
4.1政策因素
(1)一辆E6的市场价为30万,国家规定的补贴有6万,而深圳又加补6万,但即便如此一辆纯电动小轿车的价格还是高达18万人民币,更何况大多数地区政府并不给予如此多的补贴。目前价格各个地方政府补贴的数额不同,这成为了新能源汽车企业在做全国性推广时的障碍之一。
(2)目前政府对民众购买力的预期太高了。若以2012年的实际销量数据为基数,即使以今后每年翻倍的速度增长,到2015年的销量也不过是10万辆左右,与国家规划相差40万辆左右,与各个地方规划之和的差距就更大了。
4.2技术因素
(1)行业发展:目前,因为新能源汽车产业还未成熟,没有产生一个完整的产业系统,所以现在从事新能源汽车产业的企业,必须自己从原材料购买一直做到销售。BYD公司采用垂直整合的生产方式,整合了上游生产商家,集合生产、销售于一体。当新能源汽车真正普及之后,BYD就会有更多的选择,可以致力于拥有领先优势的技术上,而将上游生产交给别的专门做生产行业的公司。
(2)电池:电动汽车目前还未全面市场化,重要的两个原因是价格和里程上限。这两个因素其实都和一个电动汽车的核心部件相关――电池。BYD的员工告诉我们,一辆混合动力汽车仅因电池一项就比普通汽车重200~300kg,而一辆纯电动汽车的电池就有700kg,这就像一辆空载的混合动力车实际装载前已经承受了5个人的重量,而一些搭乘电动大巴的乘客也抱怨大巴的电池所占据空间太大,导致车内座位减少;电池太大太重,必然会使整车的重量突增,而同时由于车重而被更快地消耗掉电池储存的电。然而目前的情况是电池体积、重量越大储电量越大,因此电动汽车生产商需要寻找一个最佳平衡点,它既不太重,又能保证他能够储存足够的电量,在这点上BYD公司还在寻求更好的解决办法,正在研制更小巧而储电量更大的电池。此外,电池价格也是一个关键的问题。一辆纯电动汽车中,电池占成本的一半;而在双模汽车中,电池也占到了成本的1/3。BYD自主研制的磷酸铁锂电池,虽然拥有很好的活性,能长时间重复使用,但每5~10年还是需要更换修复的。目前的电池尚不能实现大规模的生产,也就意味着单个电池的成本很高,从而导致电动汽车市场价的高昂,更何况每十年还要换一个。而若没有足够的消费者去购买这样的电动汽车,反过来又会导致技术无法大规模生产,成本不能被降低,进入一个恶性循环。
(3)节能功效待提高:混合动力车,与普通车相比只能节能15%,而一些车款拥有的太阳能也并不能很好地起到作用,再加上混合动力车既重又贵,给使用者带来许多不便。与国外的技术相比,我国的技术还处于非常初步的阶段。
(4)里程上限:关于里程数,每次充电6~8个小时,里程数上限为300多公里,也意味着它无法行驶长途。因此,目前的纯电动汽车只在市区内应用,作为公共交通工具,既能保证它及时充电,有绿色环保,无尾气排放。
(5)充电不便:有人会提出,可以每天跑300千米,然后晚上充电。然而,目前有充电站或充电桩的城市少之又少,你总不能将电缆从酒店房间里来到地下停车库去吧?
(6)安全性能:BYD去年的电动的士起火案给刚对电动汽车有点信心的人们带来了诸多犹豫、担心,而最近发生的试车员的重大事故更是雪上加霜,这两起事件让一些人们开始怀疑电池的安全性。然而,专家指出,即使车速到达180码,巨大的冲击力还是不足以引起电池着火的。本事件中是因为车撞到树上,电炉被破坏形成了电弧,而车中座椅、地毯结束可燃物而造成的。在展厅,我们更是看到了解剖车型中的防护冲击的部分,全车上下,十分完善,而且每一辆车都必须经过冲击测试才能进入市场。也许这些结论需要时间来让大家信服。
5建议
通过地比亚迪公司的现场调研,以及对政府官员、电动汽车消费者、电动汽车出租车经营公司及出租司机的广泛调查,以及对于全球新能源汽车发展的研究,笔者对于我国电动汽车的发展提出如下建议:
(1)新能源配套政策:
政府将多数公共交通工具改造为新能源产品,这不仅能增加新能源汽车的销量,更将是环境保护上走出的一大步。另外,目前的补贴政策是有限期的,所以我们希望政府能继续检讨完善过往补贴政策的同时,加大力度给予奖励和补贴。比如“十城千辆”2012年到期后,至今尚未出台新的类似可操作性强的后续政策,笔者认为应该尽快出台,已保证政策具有连续性和可持续性。同时国家应该尽快明确适用的电费收取标准,
(2)建造和合理布局充电设施:
若是想让电动汽车能普遍化,还有一项工作时不得不做的:建造充电站和充电桩。即使这些车是可以低压充电的,按照目前我市高楼居多的状态,和停车场不固定车位的状态,电动汽车的使用者在充电方面还是会很不方便。因此我们希望政府去鼓励企业先建造一系列充电设施,保证电动汽车使用者不再需要为这方面的事情发愁,那么一定能更有效地促进电动汽车的购买力。
(3)加大研发力度:
更多政策实施的同时,企业也应当加大研发力度,不仅要在电池的安全性能和重量、储电量上做出提升,也要加大产业化的程度及企业间合作,降低成本,吸引购买力。
6总结
通过这次在对电动汽车现状与发展的社会实践活动,笔者亲身体验了新能源产品,见识了它们的生产过程,也对它们的发展进行了思考。
我们认识到:新能源汽车既有优点又有不足,然而对于现在已近枯竭的不可再生能源,再加上日益飞涨的油价,这便成为了全球汽车产业的发展趋势。
新能源汽车的市场化将会给人类带来许多好处,此后,人类将不会再依赖于原油类的不可再生能源,而会转向新型环保的能源,如太阳能、风能、地热能、潮汐能等。理想的状态下,从生产到使用的过程中,都能实现零污染,是人类在环保的历程中又进一步。在各种――无论技术还是国家政策、舆论的支持下,我们能看到绿色的未来已近在咫尺。
参考文献
[1]《比亚迪股份有限公司首次公开发行A股股票招股意向书》,作者:比亚迪公司,2011.6.7.
[2]《2011年汽车工业经济运行情况》及《2012年汽车工业经济运行情况》,作者:赛迪顾问公司.
[3]比亚迪股份有限公司官网.
[4]比亚迪汽车官网.
[5]中国汽车工业协会官网.
[6]《瓶颈逐渐解决,XEV时代将来临》上海申银万国证券研究所有限公司2013、06.
[7]《新能源汽车研究报告》第一创业证券.
[8]《Global EV Outlet》 Cleaning Energy Ministerial 2013、04 .
【关键词】智能充电;光伏发电;储能系统;GPRS车辆监控
1.引言
近几年来,随着石油能源日益紧缺,国际油价节节走高,节能减排成为全世界的新课题,新能源汽车迎来了发展的最佳时机。新能源汽车所占比例逐渐增大,城市交通以电动汽车为主,将成为将来的发展方向,对节能减排是有力的保证。但是无论是混合动力汽车还是纯电动汽车都需要外插电源充电,需要公用充电设施。
太阳能是清洁、高效和永不衰竭的能源。结合我国对太阳能发电的优惠政策,加入光伏发电系统,与储能系统组成电动汽车充电站微网系统,一方面可以平衡充电站新增的用电负荷,从而对电网供电容量不构成新的需求,减少电网增容所需的投资和施工工程,另外一方面可以为未来的“智能电网”作好充足的技术储备。
为此我们利用光伏发电储能系统,再结合普通电网取电的方法,建立安全可靠、无噪声、无污染的光伏发电储能式电动汽车智能充电系统,以达到稳定地为电动车充电并实现节能减排的目的。
2.系统概述
2.1 系统简介
电动汽车智能充电系统集成供配电设备监控管理系统、充电设备系统、光伏发电储能系统、计量计费系统、环境安全监控系统、视频监控系统、电动车辆远程监控系统为一体,为建设大、中、小型电动汽车充电站或电池换电站,并作为智能电网的重要组成部分提供一体化的完整的解决方案。
2.2 系统特点
(1)快速化
在目前,多数电动汽车采用磷酸铁锂动力锂电池,技术相对比较成熟,具有电池容量大,放电倍率高、无记忆效应等优点,解决了电动汽车一次续驶里程的问题。应用智能充电系统可以提供大电流直流充电以及快速更换电池等多种手段,保证电动汽车充电或换电的快速化,则能够解决充电时间较长的问题。
(2)通用化
在电动汽车多种类型动力电池、多种电压等级共存的市场背景下智能充电系统具有适应多种类型电池系统和适应各种电压等级的能力,可与各类纯电动汽车上的不同动力电池系统实现充电特性匹配,能够针对不同的电池进行充电,满足公共场所用充电装置与电动汽车的充电接口、充电规范和接口协议等标准。
(3)智能化
智能化体现在供配电智能化、充电智能化。供配电智能化可以实现整个充电站光伏系统、储能系统与普通电网的智能调节互动,绿色能源的合理利用,避免大负荷对电网的扰动冲击,也起到削峰填谷的调节作用。充电智能化可以通过优化智能充电技术实现电池的无损充电,监控电池的放电状态,避免过放电现象,完成电池故障的自动诊断和维护,从而达到延长电池的使用寿命和节能的目的。
(4)高效化
智能充电系统的高效化在于采用的PFC技术能够避免充电设备对电网的谐波污染,使充电设备整体效率能够达到93%,功率因数达到0.99。
(5)集成化
智能充电系统将动力电池充电和电动车辆远程监控集成为一个整体系统,实现了电动车辆路上运营时地理信息的采集监控、动力电池工作状态的采集监控,集电池充电、电池运行监控一体,为每个电池包建立运行记录,便于使用和维护保养。
3.系统组成
电动汽车智能充电系统可分为七个子系统,采用一体化管理模式。七个子系统分别为供配电设备监控管理系统、充电设备系统、光伏发电储能系统、计量计费系统、环境安全监控系统、视频监控系统、电动车辆远程监控系统。
3.1 供配电监控管理系统
供配电监控系统实现对充电站配电设备的监控,可实现对变压器、馈线的功率、电流、电量、功率因数、变压器本体状态、开关状态、无功补偿及有源滤波设备的监视和控制。
主要功能包括:数据采集及处理、生产过程中控制功能、事件记录及事故追忆、画面动态显示、棒图曲线显示、历史曲线查询、报表管理、信息打印、模拟屏显示、大屏幕投影、系统数据维护、用户权限管理等。
3.2 充电设备系统
充电设备系统是充电站运行的核心,包含充电设备和监控系统两大部分。
充电设备主要有直流大功率充电机、交、直流充电桩等,负责给整车或电池包提供快速充电电源。充电机采用模块化高频开关电源,N+1或N+m热备份;整流模块内置监控,可与本地的触屏监控系统及远方构成“三级监控”冗余结构;有超宽的电压输入范围,电网适应性强,可用于环境相对恶劣的场所;采用国际最新软开关技术,转换效率高,电磁干扰小;并有可靠的防雷及电气绝缘防护措施,确保系统和人身安全。
监控系统主要实现对充电机运行和动力电池充电过程的监视、保护、控制、管理和事故情况下的紧急处理,以及数据的存储、显示、统计和数据分析以及报表打印等。充电站监控的每一个操作功能设置独立权限,并建立严格、完善的密码管理,确保操作的安全性。
主要功能包括:数据采集及处理、生产过程中控制功能、画面动态显示、棒图曲线显示、历史曲线查询、报表管理、信息打印、模拟屏显示、大屏幕投影、系统数据维护、用户权限管理。
3.3 光伏发电储能系统
光伏发电储能系统分为两个部分,包括光伏发电系统和储能系统。光伏发电系统的主要部件是太阳能电池、控制器和光伏逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行,具有广阔的发展前景。但是太阳能是不稳定能源,光伏发电系统只能在有阳光的情况下工作。利用大型储能系统,可以保证光伏发电系统的可靠性与可控性。它的主要部件是储能电池堆、双向逆变器和自动切换装置。电动汽车充电系统与光伏发电储能系统相结合,构成了完美的绿色能源利用链。
大型光伏发电储能系统在白天阳光充足时吸收太阳能转变为电能,光伏并网切换开关和外网并网切换开关闭合,光伏发电储能系统处于并网运行状态,供给充电站给电动汽车充电,剩余电能储存于电池储能系统,在储能系统饱和时多余电能送入公共电网。夜晚光伏发电功率下降时,储能系统释放电能供给充电站使用,也可从公共电网吸取电能,对公共电网起到削峰填谷作用。当公共电网出现故障时,光伏并网切换开关和外网切换开关断开,光伏孤网切换开关闭合,光伏发电储能系统变为独立运行状态,维持充电站正常运行。
光伏发电储能系统与电动汽车充电系统的结合,组成了智能电网重要的分散式储能单元之一,实现了智能电网互动化的应用。
3.4 计费计量系统
计量计费系统主要对站内安装的计量表计的数据按周期性(如充电站入口计量表计)或计次性(如安装在充电机或充电桩上的计量表计)的方式进行记录;在充电站通过充电机(桩)给电动汽车充电时,其所消费的电量通过现场计量后,将用户消费的电量传回上级计费管理系统的结算中心;接收上级计费管理系统的结算中心回传的计费结果和计费类型,根据计费类型完成充电结算。
3.5 环境安全监控系统
环境安监控系统通过充电机室内布置的烟雾报警器等设备采集信号,监控充电过程中充电机可能会出现的异常情况,并发出报警信号。环境安全监控系统还可以接入火灾自动报警装置,实现充电站整体的环境安全监控。
3.6 视频监控系统
视频监控系统可以使管理人员在控制室内能观察到站内所有重要场所的现场情况,提供了远程监视效果平台,为充电站的各种人员的活动提供了监控的途径。
视频监控系统具有云台控制和图像显示功能、图像保存功能、自动/手动切换功能、报警录像及回放功能、多画面处理功能、实时监控等功能。
3.7 电动车辆远程监控系统
电动车辆远程监控系统主要由监控中心、车载设备和GPRS通信网络构成。充换站内监控中心含有三个子系统:数据库服务器系统、数据管理子系统以及GIS监控系统。电动汽车车载设备是安装在电动汽车上的信息采集与传输设备。
电动汽车车载设备将采集的数据通过GPRS网络传输到数据库服务器,服务器存储数据,将数据转发给数据管理子系统和GIS监控系统,然后数据管理子系统和GIS监控系统通过接受到的数据监控车辆运行时的电池信息和GPS等信息。实现数据的存储、处理、显示、查询、告警等功能,以及对车辆的GPS定位,在GIS地图上实现对车辆的跟踪、查询等功能。
4.结语
电动汽车智能充电系统采用了先进的设计理念,集合了新能源领域的电动汽车充电、光伏发电、储能、GPRS行车监控等诸多新技术,为电动汽车的充电站建设提供了完整的一体化解决方案,为新能源产业的发展做出了贡献。
参考文献
[1]国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见.
[2]Q/GDW 236-2009国家电网电动汽车充电站技术标准.
关键词:新能源汽车产业;人才培养;课程体系;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)41-0067-02
一、改革背景与培养目标
(一)改革背景
发展战略性新兴产业是我国立足当前、着眼长远的重大战略选择。2010年,国家确立了重点发展包括新能源汽车在内的七大战略性新兴产业。湖北是我国重要的汽车产业基地之一,为适应国家新能源汽车产业发展对高校人才需求的新期望、新要求,湖北省教育厅于2010年首批批准武汉科技大学等3所本科院校设立新能源汽车产业车辆工程专业(简称“车产”专业),并于次年秋季招生。
混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车是目前世界汽车行业重点发展的新能源汽车类型。根据汽车行业的这一发展方向,我国确定的新能源汽车的产业目标是:着力突破电动汽车领域内动力电池、驱动电机和电子控制等重要部件的关键核心技术,推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化;同时开展燃料电池汽车相关前沿技术研发,大力推进高能效、低排放节能汽车发展。
(二)培养目标
立足社会发展需求、紧跟时代科技发展潮流是确立高校人才培养目标的基本要求。武汉科技大学“车产”专业在专业知识和专业技能方面的培养目标是:学生应具备机械工程、汽车工程、信息科学与技术等方面的专门知识,能在汽车、新能源、机械工程等领域从事产品开发、制造、试验、技术运用与管理等工作的高素质应用型人才,具有新能源汽车产品开发、制造、试验、技术运用与管理等的能力。
二、课程体系改革思路与主要特点
课程体系改革一直都是高等教育改革的重点、难点。为使“车产”专业课程体系改革达到预期效果,在突出“新能源汽车”本色的前提下,课程体系改革坚持以社会需求作为课程的重要来源,以学生作为课程的最根本的服务对象,以知识作为课程基本来源的课程配置导向,合理规划课程体系以实现课程之间有机融合,努力把社会需求、学生个人发展,学科进步贯穿于课程体系设置之中,构建体现“厚基础、宽口径、强能力”的课程体系。
(一)改革思路
1.固机强电。即在巩固普通车辆工程专业机类工程知识的基础上,增加信息科学与技术知识即增加电类课程,以增强学生机电融合的工程能力。
2.优化组合通识教育平台课程。主要是对通识教育平台中英语、体育等多学时、多学期授课课程及其内容进行重组优化。
3.校企联合,强化实践。在学生学习专业课期间,将专业生产实习时间延伸、内容扩展,即鼓励学生利用暑假结合生产实习任务与要求到相关新能源汽车企业实习基地实习2―3个月,且实习单位安排企业导师指导。
4.导师制。“车产”专业班的每名学生从进校开始配备专业课老师担任导师。大一、大二期间,导师定期就专业学术问题开展专题讲座,以培养学生热爱专业、探索专业问题的积极性和对学科前沿发展的关注力。
(二)“车产”专业课程体系的构成
为保证教学过程有序进行,武汉科技大学“车产”专业课程体系的构成形式及其学分要求与其他专业完全相同:课程体系构成仍然采取模块化结构形式,本科阶段学习需修满的总学分为174学分,整个课程体系分为通识教育平台、学科基础平台、专业课程模块,实践教学模块、素质拓展模块。
1.“强电”安排。课程体系改革的核心是实现高素质人才的培养。鉴于电子技术在汽车上的应用比例越来越高及电动汽车对电类知识的高要求,从“强电”的要求出发,在原有“电工技术、电子技术”等课程的基础上,“车产”专业在专业核心课程、专业方向课程模块中新增加了“微机原理与单片机”、“电动汽车电机拖动基础”、“动力电池技术”、“电力电子技术”4门课程(共计152学时),并在实践教学模块中安排了一周的“电气电子工艺实习”对相关知识予以巩固强化。
2.重组优化通识教育平台中相关课程。根据新能源汽车的产业目标及“车产”专业学生专业技能方面的培养要求,在对普通车辆工程专业课程体系进行深入分析的基础上,“车产”专业的课程体系对其理论教学部分的相关课程与内容配置进行了重组优化。具体就是在通识教育平台中重点对的英语、体育、政治理论课等多学时、多学期授课课程及其内容进行了重组优化,
3.突显“新能源汽车”的专业本色。新能源汽车专门知识既是“车产”专业与普通车辆工程专业的重要区别,也是“车产”专业的本色特征,为突显“车产”专业的“新能源汽车”的专业本色,“车产”专业的课程体系在专业课程模块构建方面,除了保持普通车辆工程专业配置的汽车构造、汽车理论、汽车设计、汽车试验学等专业主干课程外,特别新增设了“新能源汽车原理与应用”课程(32学时),同时配套安排了二周的“新能源汽车原理与应用课程设计”,旨在增强与强化学生的新能源汽车专业知识。
2009年和2011年,随着国务院先后批复《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》和《山东半岛蓝色经济区发展规划》,山东省“蓝黄”经济区建设全面提速。作为国有重要能源骨干企业,山东电力承担着为“蓝黄”经济区建设提供坚强电力的重大责任。在保持安全稳定供电的前提下,为更好地服务于生态山东和蓝色经济区的发展,山东电力不断调整能源规划,充分发挥电网功能的带动力,积极服务清洁能源发展,建设全省统一的电动汽车智能充换电服务网络,为经济社会发展贡献持续稳定的绿色动力。
新技术、新思路 促进新能源健康快速发展
深冬季节的华北平原上,冬日的缕缕阳光依旧难以抵挡凛冽寒风所带来的寒意。在12月5日记者一行到达泉城济南的当天,日间温度已降至零摄氏度以下,强劲的北风更加让人躲避不及。就在12月3日,山东电力风电负荷达到314.5万千瓦,继11月27日突破300万千瓦大关后再次刷新了风电负荷历史记录。
近年来,随着节能减排力度的加大,以风电为首的绿色能源发展迅猛。在风电方面,山东省虽然起步较晚,从1999年烟台地区开始发展风电到2010年初,全省风电装机容量不足100万千瓦,但作为全国千万千瓦级风电基地之一,近两年山东风电得到快速发展,“十一五”以来风电装机容量年均增速达到102.9%。山东电网并网风电场60座,风电机组2459台,容量365万千瓦。风电装机占电网总装机容量的6.59%,成为继火电、省外来电之后的第三大电源。按照规划,“十二五”末山东电网风电装机容量将达到600万到800万千瓦。
而风能、太阳能等新能源发电具有的间歇性、随机性、可调度性低的特性,给电网接入、安全运行和有效消纳带来了极大挑战。围绕新能源并网、运行和消纳等环节,山东电力将风电接人纳入坚强智能电网规划,统筹考虑、统一研究,加强发电调度管理,强化运行风险管控,不断提升电网接纳新能源的智能化水平。
加强预测调度 优化新能源并网和消纳
“山东并网的风电机组目前还没有出现过弃风和非正常脱网事故,除了春节期间负荷低谷时段,根据省经信委、电监办的统一安排有少量弃风外,全年都保障了风电并网消纳。”杨明辉说。对于电力企业来说,要实现这一目标,能否准确地预测近期的风力大小,预留出适当的风电存量空间,合理调度和平衡火电和风电至关重要。
杨明辉向记者简单举例道,如果预估明天的风电量比今天多50万千瓦,那么明天预留的火电则需减少50万千瓦。如若这个预测不够准确,与风电实际的发电情况偏差过大,则极有可能因为火电机组已经提前安排停机,造成当天电力供给不足,影响居民和工商业用电。而对于天气预测,杨明辉则形象地说,“看天气如下象棋,得看三天,方能协调好火电运行,”可见其对消纳风电的关键性。因而,杨明辉所在的调度控制中心与省气象部门和风力发电企业保持密切沟通,时刻关注着最新的天气变化。
山东电力制定了风电调度的基本原则:第一,鼓励火电增加调节能力,优先消纳风电,推动政府出台针对新能源企业考核与补偿的相关政策;第二,加强风力发电的科学预测和调度管理,考虑预测偏差率10%(约30万至40万千瓦)后,将风电纳入全网电力平衡,以实现风电与火电的协调。
为此,山东电力积极探索建立风电优先调度机制,充分利用新能源调度技术支持系统对风电做出准确预测,及时调整火电机组方式。
“全网风电总容量、风电总发电、各地风电出力……”在山东电力调度控制中心省调主站的监控画面上,借助新能源调度技术支持系统,可以看到山东境内61座风电场的运行情况。而通过实时接收的风电场功率、电流、电压等信息,调度人员就可以快速判断风电场运行是否正常,同时督促风电企业优化无功补偿装置配置水平。
这一系统是首次在国内将“基于不同置信度的误差带预测技术”和“风电场功率预测、校验、修正、再预测等系列闭环技术”应用于实际,使山东省调具备了更有效的新能源监视手段,借助新能源功率预测功能实现了更有针对性的发电计划安排和运行调度;同时该系统在新能源功率控制上具备与省调主EMS系统的联动控制功能,可辅助常规电源完成电网调峰调频任务。
山东电力还积极指导风电场开展风场侧技术支持系统建设,截至9月底,山东电力实现了全部风电场、光伏电站的信息采集、传输、监视等功能,具备了对全省风电场功率预测的能力,为风电的安全并网消纳提供了更有力的保障。
在提高风电并网安全性方面,公司开展了风电大规模接入的发电调度模式等关键性技术研究,重点做好风电机组低电压穿越能力专项检测工作。建立和完善风电计划申报和考核机制,挖掘供热等常规机组调峰潜力,完善日发电计划滚动调整机制。加强风电场二次系统监督管理,开展涉网保护定值的核查和备案工作,指导风电场按电网要求进行涉网保护定值整定。
在保障电网平稳运行的同时,山东电力最大限度地为吸纳风电提供空间。风电调度和消纳的一系列技术研发客观上也推动了山东电力的科技进步。日内滚动发电计划即是国网系统首创,每15分钟将凤电等实时运行偏差分配给火电机组,经过闭环化的电网安全校核校正,自动下发发电计划。既确保了风电的全额消纳,又提升了发电计划的在线安全预控能力,减轻调度值班人员工作强度。
山东电力站在服务经济社会发展大局的企业社会责任高度,服务风电等新能源发展。“消纳更多的清洁能源,对社会、个人都有好处,每个人都是受益者”,杨明辉如是说。
加快充换电服务网络建设 推动电动汽车有序发展
位于济南市区顺河街与英贤街交界处的英贤电站,是济南市第一座电动汽车充换电站。该站于2010年10月建成,综合占地约2000平方米,站内安装直流充电机6台,交流充电桩15台,电池快换设备3套。目前,每天可满足198辆/次电动汽车的充换电需求,具有充电、换电、电池应急配送和营业服务等综合功能。
采访期间,记者看到工作人员正在为车身刷有“纯电动车清洁动力”字样的白色轿车装换电池,后备箱里的四箱电池迅即被换下,动作麻利而专业。据该站工作人员单率介绍,一辆电动汽车充满电需4小时左右,换电则仅需4分钟,一次续行约100公里,完全可满足一般交通出行需求。该电站目前服务于济南供电公司的28辆公务用车、营业服务用车及其他社会车辆,预计明年上半年将扩大服务范围,开展物流用电动汽车充换电服务。
在工作人员的盛情邀请下,记者试乘了其中一辆刚结束换电的电动汽车。这辆足够容纳5人的汽车运行起来,留给大家的直观印象是噪音极小,没有弥漫于普通公交车的汽油味道,舒适而轻盈。据介绍,电动汽车能量利用率较传统燃油汽车高,在交通堵塞时不需要怠速运转,能量消耗比传统车辆减少50%以上。同时,电动汽车无直接排放污染物,可谓是零碳排放,因而成为汽车产业的发展方向。
2012年6月,国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,提出以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略取向。规划中提出,到2015年,纯电动车和插电式混动车累计产销量力争达50万辆;到2020年,纯电动车和插电式混动车生产能力达200万辆、累计产销量超500万辆的目标。为实现国家规划目标,建立完善的智能充换电服务网络,加大电动汽车推广力度,显得尤为迫切。
创新管理运营模式 优化电动汽车产业环境
山东电力整合内外部管理机制,创新电动汽车管理和运营模式,积极与政府、电动车企等利益相关方沟通合作,深入推进充换电服务网络发展规划的优化调整。
在充换电站建设布局和内部管理机制方面,山东电力坚持“统一标准、统一规范、统一标识、优化布局、安全可靠”的原则,形成组织领导、管理决策、规划建设的一体化保障体系。公司成立了电动汽车智能服务网络建设领导小组和工作小组,在营销部新设智能用电处,专门管理电动汽车推广和服务网络建设,并组建电动汽车攻关组,从规划、技术、商务等关键环节进行攻关,打造电动汽车智能充换电服务网络的新优势。
山东电力会同交通、规划部门,结合交通发展规划和电网发展规划,组织滚动修编了全省及济南、青岛等试点城市的智能充换电服务网络发展规划。以青岛市为例,随着11月29日、12月25日延安一路和深圳路电动公交车充换电站建设竣工,青岛智能充换电服务网络初步形成,实现了“由点到网”的突破。
为提高充换电设备智能化、实用化水平,山东电力组织团队先后开展了智能充换储放一体化控制等关键技术研究、电动汽车智能充换电服务网络运营管理等系列技术创新和管理创新,取得的成果和经验先后获得山东省科技进步一等奖、国家电网科技进步一等奖、山东省重大企业管理创新奖、国家电网公司管理创新一等奖。
推动利益相关方合作 充换电服务网络建设成效凸显
据山东电力营销部智能用电处张华栋介绍,山东电力与17市政府签订了《推进电动汽车充电设施建设战略合作协议》,省政府在国内率先出台了节能与新能源汽车发展实施意见。山东电力大力推进充换电服务网络建设,为电动汽车产业发展、推广应用提供了坚实技术支持和保障。
由于同一产业链的企业往往相聚而建,自上世纪八九十年代,浙江就逐渐形成了“一城一业”的产业集群化现象,温州皮鞋、柳市电器、义乌小商品、永康五金等,都在全国甚至全球市场占据了重要地位。
在这个商业生态系统中,相对来说,加入集群的新兴企业,其产品更容易获得进入市场的机会,并能够降低融资、研发、生产和销售环节的开支。也正因如此,在浙江,创业的风险性相对国内其他地区较低,创业机会更多,也令浙江人的创业意识比国内其他地区更为强烈。
诞生于浙江黄岩,以生产电动自行车部件起家的新大洋集团,便是一家紧紧依托产业集群和产业链逐步成长的典型企业。回顾十余年来的创业历程,新大洋董事长鲍文光认为,找准并坚守自身在行业及产业链中所处位置,做事专一,是创业成功的首要基础。同时,要想让事业更加有声有色、脱颖而出,并在行业中获得更加关键的位置,则需要通过创新和整合,确立自身的竞争优势。
正是凭借这一平实的创业理念,新大洋从一家小工厂成长为下属6家企业、员工1500多人的企业集团,而今又迈入电动汽车领域,力求实现二次创业的成功。
创新带来机遇
浙江黄岩,不仅仅以蜜桔出名,也是全国闻名的“模具之乡”,与模具行业相关的塑件、汽车及摩托车配件行业也很发达。
2001年,在黄岩的一家汽车配件厂担任技术副总的鲍文光决定自己创业。本来,最好的选择是继续从事老本行,但由于辞职时和原企业签订了竞业限制协议,不得已只能改做模具行业,建起了一家小工厂,新大洋也就此诞生。
由于懂技术、资源又广,建厂后,鲍文光不愁没有业务。同时,他也在思考如何将模具行业与过去的工作经历结合起来,打造出新产品。一番取舍之后,最终选择了当时方兴未艾的电动自行车。
上世纪90年代后期,国内一些企业开始批量生产电动自行车,一开始,不少厂家都打着“外国引进”的旗号促进销售。实际上,从研发到配件生产,这都是一个完全“土生土长”的行业,也是进入新世纪后中国发展速度最快的行业之一。
不过,在当时,电动自行车的产量虽然增长很快,市场销售形势却与生产企业的预期相差甚远,甚至可以说非常糟糕。
此前一年,鲍文光曾经做过一个调研,发现大部分生产企业都把电动自行车定位于休闲所用的交通工具,电动部分只起辅助作用,速度慢,充电后行驶距离短,设计上也不够人性化,并不实用。另一方面,其成本由于配件的标准化程度低而居高不下,售价高达三四千元,几乎与轻便型摩托车相当。性能不突出,价格又高得离谱,这样的产品,不滞销才怪呢。
经过调研,鲍文光认为,现有的产品不够好,并不意味着电动自行车产业不具有发展前景。他判断,只要性能和价格符合消费者的预期,电动自行车将成为一种能够替代自行车和摩托车的交通工具,市场会相当巨大。因此,当自己开始创业后,鲍文光首先就想到了从电动自行车产业中寻找机遇。
电动自行车的应用能否更为广泛,在于性能能否提升,但如果只是对原有产品加以改进,效果不会太理想,原因在于,最初的电动自行车并未脱离自行车的面貌,车身使用的是自行车车架,由于车身单薄,只能搭配比较小的电机和重量较轻的电池,并且如果设计速度比较快,车身的安全性也是一个问题。
曾长期从事汽车和摩托车配件行业的鲍文光把设计摩托车的方法应用到了电动自行车上,按照摩托车的设计思路,将车身高度、电池位置和外观彻底改变,车架强度由此大为提升,可以搭载动力更强的电机和更大容量的电池,更为安全可靠。
很快,新大洋首款电动自行车宣告诞生。与市场上原有的产品相比,这款车的外形更接近于轻便型摩托车,上下车方便了很多,而且车身用塑件进行覆盖,既美观时尚,也便于清洗。经过测试,样车的各项指标比市场上的已有产品都提升了不少。虽然重量有所增加,不太方便人力骑行,但由于电力充足,可以行驶更长的时间,骑行是否方便也就不那么重要了。
更重要的是,由于采用了更为先进的设计思路,整辆车的成本加上合理的批发和零售利润,售价能够控制在2000元左右,比市场上原有产品降低了将近一半,是一款普通人能够买得起的代步工具。
不过,此时的鲍文光觉得还没有能力自己制造并销售整车。因此,他把样车推荐给了几家相识的电动自行车生产企业,承诺可以供应车架、电机、塑件等全部核心配件。
不出所料,这款新型电动车新奇的外观、出色的性能和低廉的售价无一不令对方满意,成套销售的合作模式也正符合整车企业所需,公司立即收到了不少订单。随后,鲍文光又一气设计出五六款新车,在参加过几次博览会后,新大洋就在全国打出了名气,许多企业纷纷找上门来订购。就这样,创业的第一年,鲍文光就凭借创新而成为了电动自行车行业内的明星人物。
更为幸运的是,一如他所预见的,从第二年开始,中国电动自行车市场就开始了爆发式增长,销量从2001年的十几万辆增加到100万辆,至2003年更增加到近400万辆,此后几年,增速都保持在50%以上。
新大洋自然也成为受益者,车架、电机、塑件等核心配件产品被整车企业大量采购,此后几年,一直保持着很高的市场占有率。
新大洋得以快速崛起,黄岩当地完善的产业结构也为其提供了助力,大部分零部件都可以从当地采购,无需自己生产。如此一来,即使在初期资金不足的情况下,新大洋也拥有足够的产能,并且可以把主要精力放在产品研发上面,只要保证产品的创新速度,就能获得更多的订单。
实际上,随着销量的激增,电动自行车的集群化生产方式在天津、江苏、浙江、广东等主产区也很快成为普遍现象,这些地区原先都具备比较发达的自行车、摩托车或机电产业基础,电动自行车风潮一起,就纷纷转型为整车企业或配件企业。
另一方面,最早涉足电动自行车的也基本都是“草根企业”,各有所长又实力有限,不具备上下通吃的实力,所以必须通过分工合作共同扩大产能,一条覆盖原先多个行业,跨全国各个区域的电动自行车产业链也由此逐渐形成。
在这条产业链中,直接面对消费者的是各类本地销售企业,由于市场分散,整车企业基本上并不直接涉足零售业务,所需电机、车架、控制器、轮胎、电池等配件也基本上是向与新大洋类似的配件企业采购。配件企业的上游,则是数目更为众多的零件和原料企业。
反过来,产业链的形成也有利于电动自行车的相关企业在各自领域更加专业化,优质产品可以很快行销全国市场,促使良性竞争,国产电动车的品种也因此日新月异,档次和质量不断提升。
控制最关键一环
2004年,只有三年历史的新大洋成为黄岩十强企业之一,黄岩所在的浙江台州地区也逐渐形成了电动自行车相关的产业群集。
此前两年,已经拥有模具制造技术的新大洋在电动自行车专用电机和控制器的研发上也取得了突破,掌握了对电动自行车来说最为核心的技术。那几年正逢电动自行车企业遍地开花的时期,而在资金、技术上已具备较强实力的新大洋却一直按兵不动,除了出于品牌展示目的,从未向市场推出过整车,仍然安心于配件的生产。
说起来,这也是鲍文光的精明之处。当时,在电动自行车产业链的各个环节中,车架、电机和控制器这几项核心配件的利润率一直是最高的,新大洋安心做配件,就可以向所有企业供货,如果涉足整车,与其他企业存在竞争关系,配件销售肯定会受到影响,从而得不偿失。
另外,做技术出身的鲍文光认为,在电动自行车行业,整车生产虽然处于产业链末端,但并不算是核心技术,不掌握核心技术就会受制于人。
正因如此,新大洋初创不久,就把资源集中用于电机的研发。2002-2003年,其推出的两款电动自行车专用无刷电机都是业内首创,与之前的有刷电机相比,在相同的电力下,行驶里程更长、动力更足。此后几年,电机逐渐成为新大洋的核心产品。
时至今日,鲍文光依然引以为豪的两个创举之一,就是研发无刷电机,推动中国电动自行车产业进入了“无刷时代”。另一个创举,也就是让新大洋创业成功的新车型,同样也起到了引领行业风向的作用。
也正是这两个创举所形成的优势,令鲍文光觉得新大洋已经控制住了电动自行车产业链的最关键一环,从而并不需要再向上下游延伸,否则,摊子越大,包袱也越大。
这是因为,电动自行车的市场需求量虽然逐年增长,但由于进入门槛低,众多生产厂家一哄而上,整个行业的产能的增长速度远远超过需求增长速度。激烈竞争的结果,整车厂的利润率迅速下降,最后平均只有3%-5%。而新大洋虽然只生产配件,但掌握了核心技术,因此产品供不应求,利润率最高时能达到20%以上,盈利水平在该行业中实属罕见。
拥有技术优势,令作为配件企业的新大洋实际上充当着行业的引领者的角色。当时,许多整车企业连新车设计开发能力都不具备,反而是新大洋在不断推出新车型,整车企业将所需的成套配件采购回去后组装加工。由于没有竞争,一套配件卖多少钱,全由新大洋来掌控。
对于整车企业来说,虽然受制于人,但却可以快速上马新产品,而且新大洋还提供电机、控制器等配件的维修服务,免去企业的后顾之忧。因此,虽然明知新大洋的产品价格高,整车企业还是争相采购。
直到2006年之后,电动自行车核心配件的相关技术日渐普及,竞争加剧,一些实力较强的整车企业才开始获得配件定价权。
二次创业
2006年也是新大洋发展历程中的一个分水岭。
由于电动自行车的技术创新已进入瓶颈期,新大洋的技术领先优势已经不再突出,加之同类企业日益增多以及成本上升等因素,新大洋的利润率和市场占有率明显下滑,还时不时遭遇竞争对手挖员工、抢客户的事件,令企业管理受到挑战。
鲍文光意识到,自此之后,电动自行车的产销量虽然还会增加,但行业的黄金期已经过去,供求关系发生了改变,新大洋也到了应该进行调整和转型的时候。
首先是业务调整。对发展潜力有限的业务开始逐渐撤销,开发重点也从整车转向电机、控制器等更具优势的产品。由于新大洋一直坚持业务专一的原则,包袱原本就不重,调整工作进行得也就很顺利。但是,针对未来向哪个方向转型这一问题,却引发了新大洋管理层内部的激烈争论。
有人建议,应该重新考虑是否上整车项目,并自行开发销售渠道;也有人建议,应该投资房地产等利润更高的行业。
不过,这些建议都被鲍文光一一否决。他提出,转型的方向,第一,还是交通工具行业,新大洋因这个行业而诞生,就应该专一地走下去。其次,必须有条件掌握优势,自身没有优势,再好的行业进去后也赚不到钱。
根据这两个原则,又经过一番调研,最终,新大洋确定了未来的转型方向:电动汽车。
如今,电动汽车已经是一个热门行业,但在2006年,国内还只有不多的几家企业涉足其中,而且基本上是汽车企业在进行研发。新大洋打算做电动汽车的举动,在外人看来,就如同自行车企业改做汽车,有些不可思议。
鲍文光却不这样看。他认为,电动汽车最核心的部分是电机、电池和控制系统,在这三部分所包含的核心技术中,新大洋在电机和控制系统开发上已经累积了不少经验,并不比别的企业差,而且完全有可能超越现有的技术水平。更何况新大洋还有模具制造的经验,有助于日后车身的研发和制造。
于是,2006年后,新大洋就进入了面向电动汽车的转型期,实际上,由于行业跨度相对较大,与其说是转型,不如说是二次创业。
在电动自行车业务上,新大洋表面看来已经不如往日风光,但其实只是转变了发展目标,从注重产量转向注重产品的精细化水平,更加专一地致力于电机、控制器和模具制造水平的升级换代,降低故障率和生产成本。鲍文光预计,当同类企业承受不住竞争压力退出、利润率回升后,新大洋就可以重新提升市场占有率。
与此同时,电动汽车项目也在低调、稳步地推进,逐步完善内部组织框架、积累技术、筹措资金,并相继在天津和山东建立起模具和电机制造中心,为日后的电动汽车业务布局。
2009年,新大洋的电动汽车项目组正式成立,开始进行车身、底盘以及总装技术的研发。2011年,总投资额预计将达30亿元的纯电车生产基地在山东沂南正式动工。2012年,拥有多项自主知识产权的首款纯电动车“知豆”对外,数年的努力终于开花结果。
比起电动自行车,电动汽车在中国注定要经历更为漫长的市场培育期。鲍文光却对此充满信心。他认为,当年创业时对电动自行车的定位思路依然适用于在电动汽车项目上的二次创业,那就是一定要造出普通人用得上、用得方便、用得起的产品,这样的产品也一定能进入千家万户。
同时,电动汽车的创新空间也远比当年的电动自行车广阔。如何让电动汽车利用电能优势,不只是一个交通工具,还能与IT产品相结合,成为移动办公室、移动书房?如何创造出一个新的商业模式,除了卖车,还能靠服务赚钱……这些都是鲍文光和新大洋的团队在思考的问题。