从用电角度谈节能减排

黄聿

摘 要：随着我国经济的发展，人民的收入水平不断增加，家庭对私家汽车的需求量也不断升高，我国从20世纪80年底开始出现私人汽车，截至2014年1月，全国汽车保有量突破1.37亿辆。汽车给我们的生活带来巨大便利的同时，也对我们的生活环境，空气质量等也造成很大的影响。文章从人们用电的角度，大力推广电动汽车，提倡节能减排，希望能对保护生活环境、提高空气质量起到一定作用。

关键词：用电环境；节能减排；电动汽车

中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）26-0058-02

近年来，我国多城市的空气质量逐年恶化，雾霾、重度污染等天气逐年走高，空气中PM2.5浓度也居高不下，其中一二线城市较为严重。城市空气质量恶化的主要原因之一就是大量的汽车尾气，传统汽车依靠燃烧汽油、柴油作为主要驱动力，产生的尾气排放导致环境污染越来越严重。发展一种新能源汽车改善对空气的污染，成为世界各国研究、发展的重要目标。然而目前新能源汽车里面，在综合性能的稳定、技术的成熟、经济及节能减排等方面，当以电动汽车为首。

1 电动汽车的优点

①电动汽车在行驶时不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算成发电厂的排放，其污染程度也微不足道，而且电厂已有相关技术来清除各种有害气体的排放。

②电力可以从多种能源获得，如煤、核能、水力等，解除对石油资源枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能有效利用，大大提高其经济效益。

③噪音对人的听觉、神经、心血管等是有危害的，电动车里无内燃机产生的噪音，电动机的噪音比内燃机小。

④电动车辆较内燃机车辆结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动车辆易操纵。

2 电动汽车与燃油汽车使用对比

2.1 使用成本对比

电动汽车百公里费用=百公里耗电量（25 kW·h）×电价（0.6/kW·h）=15元，年使用成本=日行驶里程（100 km）×（365 d）×（百公里费用15元）=5 475元。

燃油汽车百公里费用=百公里耗油量（10 L）×汽油价（7.5元/L）=75元，年使用成本=日行驶里程（100 km）×（365 d）×（百公里费用75元）=27 375元。

对比发现：纯电动汽车代替燃油汽车每年可节约使用费用27 375-5 475=21 900元；5年生命周期总节省109 500元。将一辆燃油汽车替换成电动汽车，每年可减少二氧化碳排放4.9 t；全国汽车保有量约1.37亿辆，若全部使用纯电动出租车，每年可减少二氧化碳排放约6.7亿t。由此可见，电动汽车的社会效益和经济效益都非常明显。

2.2 电动汽车与燃油汽车综合性能对比

对比发现：电动汽车与燃油汽车综合性能各有优势，但电动汽车节能、零排放、使用费用低的突出优点是燃油汽车不可比拟的。

3 电动汽车的关键技术

电动汽车主要由电池组、控制系统、驱动系统等组成。其中控制系统与使用的驱动电机的形式有关。常用的驱动电机有：交流异步电机、永磁无刷电机、永磁有刷电机、直流它励电机等。

3.1 电 源

电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。

3.2 电 机

驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用的直流串激电动机，这种电机具有“软”的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必会逐渐被直流无刷电动机（BCDM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。

3.3 电 控

电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。

早期的电动汽车上直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前，电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀的改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无极调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（如：GTO、MOSFET、BTR、IGBT等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为应用直流逆变技术，是必然的趋势。

4 电动汽车用电方面的问题及对策

4.1 电动汽车用电方面的问题

电动汽车作为新能源开发的突出代表，已经成为取代传统动力汽车、引领汽车行业新时代的重要发展方向。当前，世界汽车行业正积极投身于电动汽车的开发和推广过程中，各国政府和企业在电动汽车领域投入了大量人力、物力和财力。我国在“三纵三横”研发布局的政策引导下，电动汽车事业发展十分迅速。

电池是电动汽车的动力来源，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动车用动力电池要求具有高功率密度、高能量密度、长寿命、低成本的特性。然而目前电池研发的瓶颈是续航能力有限，加之我国供电动车充电站等基础建设不够完善，致使电动汽车日常使用中面临充电难、用电难等问题，这样导致很多用户对电动车购买及后期使用产生很大的顾虑，电动车的市场销量一直上不去，汽车制造商对电动汽车的研发积极性也受到一定的影响。

4.2 解决电动汽车用电问题的对策

对电动车电池续航能力及日常使用充电难的问题，国家应该大力推广扶持各地方兴建汽车充电站。同时制定合理的充电站商业模式，从消费者的角度来看，充电价格要显著低于为汽车加油或加气的价格；从运营商的角度来看，无论在何种充电方式下，充电站均可以在适当年限实现收益。充电站可行的商业模式主要包括电池租赁、直接充电和慢速充电三种方式。基于对充电站技术选择、投资收益和商业模式的分析，本文为政府扶持充电站建设运营提出了几点建议：

①完善充电站牌照管理，明确发放对象、准入机制及标准规范等内容。

②出台合理的充电站补贴政策，对直接充电和电池租赁业务采取不同的补贴方式，保障充电站的正常运营。

③确定充电站的发展模式，针对当前汽车企业只顾不断获取国家高额补贴而迟迟不愿推广电动汽车的现象，国家应通过政策引导鼓励汽车制造商逐渐实现向电池运营商的转变，顺应市场趋势，转变角色，走出尴尬，推进电动汽车发展。

电动汽车充电站能有效解决电动汽车日常使用中充电难、用电难等问题，是电动汽车发展的重要基础支撑系统和电动汽车商业化过程中的重要环节。然而，电动车充电对电网过度依赖，并且集中、快速充电对电网冲击大，影响电网电力质量。面对这一问题，需要广大电网科技人才集思广益，为电动汽车充电站的合理运行出谋划策。例如：新能源储能型电动汽车充电站，利用新能源发电和便宜“谷电”存储在蓄电装置中，

白天为电动车充电，剩余的电力可以出售给电网。蓄电装置连接发电端和充电端，避免了集中、快速充电对电网的直接冲击。其拥有环保、安全、经济、高效等优点，对电动汽车充电站及电动汽车的发展起到积极的推动作用，能够更好地解决电动汽车的用电问题，间接的消除电动汽车用户对电动汽车日常使用方面的顾虑，有力的推动了电动汽车代替传统内燃汽车的使用率，潜移默化的保护我们的生活环境，提高空气质量，达到节能减排的作用。

参考文献：

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[2] 初长宝.中国电动汽车的发展趋势[J].汽车实用技术，2011，（3）.

[3] 鲁莽.国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J].华中电力，2010，（5）.