能源变革：汽车动力的亟需变革

2024-03-13 理论教育版权反馈

【摘要】：3．能源变革无处不在我们正处在一个日新月异的时代，变革可谓无处不在。能源变革通常起着奠基性的作用，并且会传导到社会的方方面面。尽管产业界对新能源汽车的最终走向还存在很大分歧，但普遍的共识是，汽车动力方面已到了亟需变革的时候。这也是电动车目前最大的潜在市场。小型锂电池动力系统、微型燃料电池动力系统等多种微能源利用设备，无论是在民用领域还是军用领域将有极大的发展空间。

3．能源变革无处不在

我们正处在一个日新月异的时代，变革可谓无处不在。能源变革通常起着奠基性的作用，并且会传导到社会的方方面面。汽车工业的变革就是一个小小的缩影。尽管产业界对新能源汽车的最终走向还存在很大分歧，但普遍的共识是，汽车动力方面已到了亟需变革的时候。摆在全球汽车设计师面前的就好比一道多项选择题，替代燃料车、电动车、气动车、燃料电池车等均是备选答案。人们还无法准确地判断究竟哪一种替代方案会成为最大的赢家，关键在于哪种方案能最先实现产业化，这其间存在着大多的不可预知因素。2008年下半年，股神巴菲特所掌控的伯克希尔·哈撒韦公司入驻了一家叫作比亚迪的中国汽车企业。比亚迪公司以蓄电池制造见长，进入汽车产业看来是将自身优势与汽车新动力结合起来的顺势之举。巴菲特的行动无疑将电动车产业推向了资本市场的前台，与蓄电池相关的产业俨然在全球范围也炙手可热起来。电动车也被许多人认为是新能源汽车的最佳替代方案，资本市场再一次张扬着技术风向的旗帜。尽管电动车融合了能源电子、化工材料等诸多高新技术。但从本质上来说，电动车技术并不新，30年前，蓄电池电动车已经被设计并了制造出来，之所以一直没有发展起来，主要原因还是在于竞争力不强，既有技术上的缺陷，主要表现在一、速度较慢。

二、电池续驶里程不足；更有经济成本上的问题，如售价偏高，比价优势不明显。经过几十年的发展，蓄电池技术取得了长足进步，电动车产业有了大规模开发的基础，产业化前景日趋凸显。事实上，电动车更容易在公交汽车市场率先扩大领地。原因在于公交车停站较多，不需要高速行驶，而且充电相对方便，一个行程到达总站后，可更换上充好电的电池，换下的电池继续充电，以给下一辆车备用，很好地解决了电动车续驶里程不足的难题。这也是电动车目前最大的潜在市场。

在产业推广方面，气动车与电动车几乎是殊途同归，目前也已步人商业化的初步阶段。以法国e．Volution公司生产的气动车为例，该车型的最高时速可达200公里／小时，充气一次最大可行使700公里，行驶成本仅有传统汽车的40%，尾气排放比传统的车型小得多，大约为汽油发动机的20%。尽管气动车的碳排放量与纯电动车相差无几，但成本却比电动车小很多，原因在于气动车不像电动车那样，每隔五年就可能要更换一次昂贵的动力电池组，而且性能上比电动车更稳定。从这个角度上说，气动车将是电动车的强有力竞争者。

就目前的各种新能源车型的替代方案而言，真可谓五花八门，让人眼花缭乱，汽车产业界似乎从没有停止过争论。但对于未来新能源车的走向，业界的意见却基本上一致，主流观点都认为氢燃料车代表着未来的发展方向，与之相随的变革将会是颠覆性的。随着汽车生产制造技术发生巨大变化，汽车零部件产业的格局也将迎来大变革。电动车、燃料电池车的发展将使传统汽车的许多部件成为多余，就像化油器的消失一样，很多汽车零部件也将从氢燃料电池汽车上消失。一些汽车零部件企业将会消亡，被产业所遗弃。如果这些企业不紧跟产业升级的步伐，不进行产品结构的调整，那么它们面临的命运也就不言而喻了，很有可能被新能源汽车的变革浪潮所淹没。

如果说新能源汽车还属于比较大型的新动力设备，那么建立在能源高效利用基础上的能源微系统技术更像是迷你型的动力设备。小型锂电池动力系统、微型燃料电池动力系统等多种微能源利用设备，无论是在民用领域还是军用领域将有极大的发展空间。比如微型燃料电池动力可应用于超小型动力设备或飞行器领域，用于制造无人勘测车、无人侦察器等微型探测设备，从而通过非常渠道获取有价值的信息或情报，这在商业领域或军事领域价值尤为显现。而且这些微型动力设备制造技术将会与纳米技术相融合，用微型齿轮和电机组成一个蚂蚁大小的人造爬虫已不是什么难事。日本丰田公司已经成功组装了一辆如米粒大小，但却运动自如的汽车。而且一些可飞行的电子昆虫也已被研制出来。假如今后某个时候看到一只嗡嗡飞的苍蝇，体型硕大，行为蹊跷。那么，我们真的要留心这只苍蝇是不是一只人造苍蝇了，完全不排除这样的可能。

2009年6月中旬，全球各大媒体纷纷为一件小得不能再小的“大事”而兴趣盎然、颇费笔墨。原因在于美国总统奥巴马亲自对付了一个登门造访的不速之客，一只“不守规矩”到处乱飞的苍蝇。这只苍蝇没有听从总统的命令而离开，而是继续我行我索，肆意冲撞。当然，它最后领教了不听总统命令的严重后果，被抓住并捏死了。还好，奥巴马总统打死的苍蝇没什么特别之处，只是一只普通的苍蝇。既不是人造的间谍昆虫，也不是“大规模杀伤性武器”。否则，白官安保部门的领导估计要换人了。在一般人看来，苍蝇不过是一个普通“过客”，但今后它可能就是一个间谍。这绝非奇思乱想或危言耸听，而是以后有可能遇到的活生生的现实。当下次有苍蝇或飞蛾降落在你家窗台上时，它们或许正在监听你的谈话。以色列科学家已经研制出了这种电子苍蝇，并且正考虑制造更多的昆虫和小动物作为最新式的间谍工具。当甲壳虫、飞蛾、蜻蜓等仿真小动物的身上安装了电子窃听装置后，它们就成了最隐蔽的“间谍”，在意想不到的场合执行监测任务，想起来这些都不由得令人咋舌。

除此之外，一些缩微飞行设备也被开发出来。挪威普罗克斯动力公司已研制出了全球最小的间谍直升机。其外形与普通烟盒一般大小，依靠燃料电池提供动力，平均时速达到32公里，能够进行加速和减速飞行，还可以在空中盘旋。这种直升机可携带微型数码视听设备，用于特定条件下的间谍侦查活动。而且该直升机也可以在未来战争中派上大用场，它可以轻易被装进口袋，紧急情况下几秒钟内就能升空，可以神不知鬼不觉地潜入敌方阵营或被占领的建筑物进行探查。除了充当间谍工具，这些缩微动力设备还可以跟踪疑犯，引导导弹精确打击目标，还可以在倒塌的废墟中寻找生还者，进行人体体内定向施药或医疗等，应用领域可不断扩展。

之所以这些微型设备可以神出鬼没，强劲的动力是主要原因。一直以来，从机械鸟到电子昆虫，研究人员一直在殚精竭虑地进行研制，但问题是得到它们并非体积等比例缩小那么简单，这需要跨越巨大的技术障碍，能量供给就是最大的现实难题。现在，微型燃料电池系统的应用使得这一问题迎刃而解，微型飞行器的制造因此有了质的飞跃。当然，这些人造仿生昆虫也有风险存在，比如，它们或许会被飞鸟吃掉，也可能被蜘蛛网缠住，再或者被一阵大风掀翻在地，但这些因素往往都是偶然性的，并不起决定作用，多数情况下这些微型飞行器适用性还是相当强。(www.chuimin.cn)

如果说微型能源系统使得传统的动力设备摆脱了旧有缺陷的桎梏，那么在电力供应领域，微型能源系统带来的影响将更巨大，它可能引发一场全新的变革，自产式电力供应系统将有了用武之地。家庭微型电网今后将会大行其道，这使得家庭用电将不再单纯依赖电力公司的集中供电；当城市停电时，拥有这样微型电网的人们仍然能够照常享用便捷的电力。家庭微型电网的电力来源可依靠燃料电池，也可以是太阳能或风能，这种情况下我们无需每月再去缴纳电费了。如果不方面安装太阳能电池板或者风力发电机，那我们就使用燃料电池，3千瓦功率左右的电池就足够了。就向现在给汽车加油一样，我们只需要定期购买一定量的天然气或氢气作为电池的燃料即可，从而满足一个家庭的日常用电所需。当然，这种系统还可以扩展到一个住宅单位或者整个一栋楼，只需配备更大容量的燃料电池就可以了，这就是一些能源专家所推崇的分布式能源系统的模式之一。与常规的集中供电系统相比，分布式能源系统具有多种优势：没有或很少量的输配电损耗；无需建设变电站和配电站，可避免或延缓增加输配电成本；各电站相互独立，用户可自行控制，不会发生大规模供电事故，供电的可靠性高；可进行遥控和监测区域电力质量和性能；非常适合对城市商业区及居民区提供电力。也可为提高能源利用率、改善安全性与解决环境污染方面做出贡献。

事实上，未来更多的机会不一定在大型集中式能源供应系统方面，而在于小型、灵活的能源供应领域。对于农村地区而言，小型秸秆发电系统就体现了这种分布式能源供应的理念。如果你某天看到一些农村青年没有像以往那样下地耕作，而是去了村里的发电厂，你也无须感到奇怪。他们工作的地方就是本村的发电厂，不少村民会运来秸秆交给发电厂，不仅可换来钞票，而且得到由秸秆燃烧的灰分所制成的肥料。这或许就是未来的农村小型秸秆电厂的普通场景。这种场景可以出现在中国，也可以出现在印度、泰国、尼日利亚等许多国家的农村地区。这种小型秸秆电厂一般装机容量在3000千瓦以下。当然，发电的燃料不一定都是秸秆，也可以包括谷壳、稻草、木材等其他生物质资源，但农业废弃物绝大多数还是以秸秆资源为主。秸秆电厂之所以容量要小，不仅体现在分布式供应的能源理念上，更受到农村现实状况所限。以中国普通乡村为例。要建立一座秸秆发电厂，原料的充足供应是首要问题。一座大型秸秆发电系统一般年需生物燃料几十万吨之多。中国农村人多地少、自然村相对分散的特点决定了很难在几个自然村的小范围内收集到足够的秸秆燃料，除非扩大收集半径。这样又涉及到秸秆的收集、分选，储运、防腐等诸多问题，燃料收购成本会急剧上升。另外，大型秸秆电厂的初投资高，运营风险大等问题也制约其在农村实现规模化应用。而上述的问题小型秸秆电厂就不存在。总投资低、发电成本低的特点保证了农户可以接受的优势电价。秸秆用量上，小型秸秆电厂年需求一般不超过2万吨，电厂周边的几个自然村的农田秸秆产量就可以满足需要，完全可以就近、廉价、稳定的获取秸秆资源。小型秸秆电厂将农村大量废弃的秸秆资源利用起来，对于减少农村环境污染，提升能源供应水平有显著的意义。因此，农村小型秸秆电厂的开发其实就是一种变废为宝的能源利用手段。

与分布式能源系统相对应的就是电网的智能化发展趋势，论起“智能”，不少人立刻会联想到很多令人眼花缭乱的新鲜科技。然而比起其他方面的智能化，电网的智能化无疑是力度最大，阻力也最大的变革领域，带给人们的实惠自然也大。智能电网最具变革性的不是那些花里胡哨的技术噱头，而是一种理念，一种将互联网的运行模式贯彻到电网上的理念。这个十几前还颇为遥远的梦想，转眼间就被置于聚光灯下，很可能不久就照进普通人的生活。

简单来说，智能电网就是通过感应器件把各种设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高有效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。从这个角度上说，智能电网的管理模式必然是分布式的，也就是互联网模式。即所有区域、所有类别的电能都能随时上传到同在一张网上，如将太阳能、风能等各种能量产生的电力都输到同一张电网上；而且在任何地区无差别地获取，这不但能匹配生产需求，也能解决电力供应安全问题，智能的含义正在于此。

早在上世纪90年代，智能电网的倡导者就为我们描绘了智能电网供电下的便捷生活：电价不再是一成不变，它会根据一天中不同时段来自动定价，比如晚上用电高峰期，电价自动上扬，聪明的用户会将一些费电多的活计调整到下午或早上，那时候的电价比晚上便宜的多；以前只是电力系统读取用户的电表，现在用户也可看到整个城市的用电情况，从而为自己的用电进行规划；电网停电时也不必太担心了，因为智能电网可以在最短的时间内实现自动恢复，在公用事业人员修理之前，保证供电的连续性。

其实，智能电网与传统电网在管理上的区别类似于经济管理上的市场手段与计划手段。传统电网的电力资源不一定会被合理地配置，会造成能源的巨大损失或浪费，而智能电网会基本杜绝此类的现象：它会把暂时不用的电卖给其他需要电力的人。供或需，都由电力资源市场决定，用技术的智能化实现电力行业的市场化，带来电力资源更加合理和有效的配置。

互联网带给人们生活的变革有目共睹。相比于互联网，电网是更大的一张网，这张网的技术半个世纪以来都没有发生显著改变。新能源电力的开发对传统电网提出了更新的要求，这成为电网向智能化方面升级的契机。而且，这种升级已不限于能源领域，它将融合电讯产业，信息产业以及其他相关产业的种种新技术，从而带来更为深远的影响，无论是发展理念上，还是在商业机会上。IBM、Google等一批全球的行业龙头公司在智能电网时代全面到来之前未雨绸缪，深入布局也就不难理解了。因为，谁抓住了这场技术升级，谁就拥有了未来更为广阔的发展空间。

能源利用上的多元化是一种长久的趋势，上述的新能源汽车、微动力装置、分布式能源系统、秸秆发电以及智能电网分别是围绕能源利用新技术、能源利用新方式、能源利用新效率三方面的思路而展开的。我们只能列举其中的一种或几种，由于认识上的偏颇，难免挂一漏万。事实上，谁也无法穷尽所有可能的选项，而且有些新技术的出现带有偶然性，在出现之前往往无法预测。言及至此，我们只是想说明一点，能源领域的变革的确无处不在。

能源变革：汽车动力的亟需变革

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