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關鍵詞:汽車充電站;配電系統;變壓器
在能源危機及環境保護的高壓下,節約能源且環保的新型動力汽車將是未來發展的新走向。電動汽車可以說是滿足上述要求,具有廣闊發展前景的綠色交通工具。電動汽車充電站作為電動汽車運行的能量補給站,是發展電動汽車商業化所必備的重要配套基礎設施,充電站的建設將直接影響電動汽車產業的發展。文章簡要說明汽車充電站結構的基礎上,著重對充電站配電系統的設計進行探究。
1 汽車充電站結構
當電動汽車動力用蓄電池電量不足時,需要充電補充電能。充電站的主要功能就是完成電動汽車電池電能的補給。充電站的功能決定充電站的總體結構。為此,一個完整的充電站需要配電室、中央監控室、充電區、更換電池區和電池維護間等五個基本組成部分。
①配電室。配電室為充電站提供所需的電源,不僅給充電機提供電能,而且要滿足照明、控制設備的用電需求,內部建有變配電所有設備、配電監控系統、相關的控制和補償設備。②中央監控室。中央監控室用于監控整個充電站的運行情況,并完成管理情況的報表打印等。內部建有充電機監控系統主機、煙霧傳感器監視系統主機、配電監控系統通信接口、視頻監視終端等。③充電區。在充電區完成電能的補給,內部建設充電平臺、充電機以及充電站監控系統網絡接口,同時應配備整車充電機。④更換電池區。更換電池區是車輛更換電池的場所,需要配備電池更換設備,同時應建設用于存放備用電池的電池存儲間。⑤電池維護間。電池重新配組、電池組均衡、電池組實際容量測試、電池故障的應急處理等工作都在電池維護間進行。其消防等級按化學危險品處理。
充電站結構可同時滿足整車充電方式和電池組更換方式,且考慮了相關維護操作需求。但是,對于一個實際的充電對象,應該基于運行要求和環境條件,根據實際的功能進行組合,以降低建設成本。
2 汽車充電站配電系統設計
配電系統為充電站的運行提供電源,它不僅提供充電所需電能,也是整個充電站正常運行的基礎。電動汽車充電站的電力負荷級別確定為2級,采用雙路供電但不配置后備電源。配電電壓:380V/220v。動力(充電機)采用三相四線制、380V供電,照明采用單相220v供電。
2.1 配電變壓器選擇
①變壓器類型的選擇。變壓器可分為干式變壓器和油浸式變壓器。充電機(站)變壓器類型可根據工程實際情況選定。建議充電機(站)變壓器采用sc(環氧樹脂澆注包封式)干式變壓器。環氧樹脂干式變壓器具有良好的電氣和機械性能、較高的耐熱等級,并且是一種可靠的安全性的環保、節能型新產品,能適應多種惡劣環境。②變壓器臺數的選擇。變壓器臺數的選擇應滿足負荷對供電可靠性的要求。若采用集中式充電,然后在小區設立電池經營店(運營模式類似于水站送飲用水),則有必要選用2臺變壓器保證充電站的高可靠性。若充電機(站)像加油站一樣較為普遍,則只需l臺變壓器即可,充電站的可靠性的降低由充電站的數量來彌補。若在小區建充電機(站),可考慮利用小區配電變壓器而不另設變壓器,以減少投資。③變壓器接線的選擇。根據《供配電系統設計規范》第7.0.7條,在TN及1rr接地型式的低壓電網中,推薦采用Dyrm接線組別的配電變壓器。條文解釋中說明Dynll接線有利于抑制高次諧波。充電站采用TT接地型式,因此變壓器采用Dynll接線。
2.2 配電室位置選擇
配電室的位置選擇原則:考慮電源的進線方向,偏向電源側;進出線方便;不應妨礙充電站的發展,要考慮擴建的可能性;設備運輸方便;盡量避開有腐蝕性氣體和污穢的地段;室外配電裝置與其他建筑物、構筑物之間的防火間距符合規定。
2.3 配電容量計算
配電系統的容量應包括動力用電、監控和辦公等用電。只裝一臺變壓器時,變壓器的容量SN應能滿足全部用電設備的計算負荷sC,并留有一定的容量裕度。車輛數量、電池容量以及運營方式決定了充電站的容量。
①蓄電池數量:充電站設計有兩種運營模式:整車充電模式和更換電池模式。前者需要為每車配備一組電池,后者需要根據運營方式確定后備電池的數量。②充電機數量:車輛類型、行駛里程和運營模式決定了充電機的配置。充電機的選擇包括確定充電機的輸出功率和需配備的臺數。③配電容量:單進線單變壓器時,整個充電站需要的配電容量即全部用電設備的用電量SC=S1+S2,其中s1為動力用電量,s2為照明及辦公用(下轉第15頁)
2.4 配電運行方式要求及設備
①配電運行方式要求。10kV進線2路,單線進線容量不小于充電站所需容量;正常工作時,高低壓側母線分段斷路器均斷開,兩路電源通過2****立變壓器輸出,各承擔50%的工作;當任一母線失去電源時,通過合閘分段斷路器從另一供電線路取得電源;配電室設有照明消防電源;每路低壓母線應配置相應的諧波抑制與無功補償裝置;配電系統繼電保護及自動裝置應滿足電力行業標準和規定的要求。②主要設備。計量裝置、諧波抑制及無功補償裝置各2套;主變10kV/0.4kV干式變壓器2臺;10kV高壓開關柜和0.4kV低壓開關柜(含斷路器和隔離開關);繼電保護裝置、自動裝置。
2.5 配電主接線設計
對充電站配電主接線有下列基本要求:安全,應符合國家標準有關技術規范的要求,能充分保證人身和設備的安全。可靠,應符合電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。靈活,能適應各種不同的運行方式,便于切換操作和檢修,且適應負荷的發展。經濟,在滿足上列要求的前提下,盡量使主接線簡單,投資少,運行費用低,并節約電能和有色金屬消耗量。
對于電動汽車充電站,配電室有2路10kV電源進線,通過變壓器等設備供給充電機,并滿足照明、控制設備的用電。在高壓側裝設高壓計量柜,低壓側采用中性點直接接地的三相四線制系統,還應提供獨立的接地回路;10kV母線、0.4kV母線均采用單母線分段的主接線形式,通過分段斷路器實現暗備 用;在變壓器低壓側裝設諧波抑制與無功補償裝置;配電室必須配備相關消防設施。配電主接線運行靈活性較好,供電可靠性較高,適用于一、二級負荷。當任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發生故障時,通過備自投裝置自動閉合母線分段開關,即可迅速恢復對整個充電站的供電。根據實際要求和條件也可簡化主接線,例如采用橋式接線。
需要說明的是,上述配電設計方案適用于大負載功率的充電站,其安全系數高、可靠性好。在實際工程中應該對充電站服務對象進行具體分析、設計,比如:①示范區車輛:結合示范區的電網建設,考慮在變電站附近建設充電站。②集團車隊:可在停車場建立用戶配電室,按照內部車輛類型提供各類電源。③社會車輛:根據車輛的不同特點,或建設可靠性高的社會運營的大功率充電站,或充分利用現有的配電資源,就近提供充電站。④微型車輛:利用現有的低層電網資源,在自行車停車場、社區服務中心、公共場所、配電間(站)等附近為用戶提供交流220V的普通插座(插頭)。
關鍵詞:垃圾;環保;電動汽車;發電
中圖分類號: R124.3 文獻標識碼:A
1電動汽車行業發展的制約因素
地球石油資源的日益枯竭是眾所周知的,無論是汽油或者天然氣都是非常有限的,電動汽車新能源的解決將具有重要的意義和必要性。因此,大力發展以電動汽車為代表的新能源汽車是地球能源利用與環境安全的必然要求,對環境保護以及中國汽車工業實現跨越式、可持續發展,提升我國汽車產業國際地位,特別是提升國際競爭力的重要舉措。
1.1節能與環保的挑戰
公眾普遍認為只要是電動汽車就是節能環保,因為表面上看來電動汽車使用的是電網電力,屬于清潔能源,其實不然,在中國,有近70%以上的電力是由煤炭轉換而來的。眾所周知煤炭燃燒后產生的二氧化碳對大氣具有較強的破壞作用,同時煤在使用過程中對地球環境也存在嚴重的污染;電力在傳輸過程中會產生損耗,進而降低了煤炭的利用效率,這樣更進一步增加了煤的損耗量;電動汽車充電需要消耗大量的電力資源,迫使其大幅提高發電總量;所以不燒汽油改燒煤的狀況不僅不是環保節能甚至是惡化環境浪費資源,現狀無疑是對我國能源和環境保護的巨大沖擊和嚴重挑戰。
事實上,在廠商以及推動電動汽車技術應用的職能部門看來,電動汽車技術以零排放、低噪聲等優勢遠遠優于汽油汽車,但其實不然,按照電動汽車技術未來發展的趨勢預測,電動汽車將會在短時間內迅速普及,屆時電力需求劇增是無法承受的,并且如果電力來源還是依靠燒煤產生,這對我們并非是好事。
結論是:電動汽車的現狀并不環保,也不節能,甚至可以說是高耗能高污染產業,電動汽車的高速發展將有賴于能源結構的優化。
1.2普及和推廣的挑戰
電動汽車要上路,首先要解決的是能源保障和充電系統的合理建設。雖然國家電網已經開始規劃充電站網絡建設,但目前新能源汽車配套基礎設施的建設仍處于初級概念階段,并未形成成熟的商業模式,這就需要耗費巨額資金給電網擴容并建設龐大的的電動汽車充電網絡,高污染高耗能將迅速產生,同時所有投資將轉嫁到運行成本上,形成惡性循環,嚴重阻滯了電動汽車的發展。電動汽車充電及運行費用問題是電動汽車無法普及和推廣的主要原因。
1.3能源供給的挑戰
綜上所述,電動汽車似乎又走入“死胡同”,在環保低碳的外衣下依然面臨許多本質未變的問題。如果說電動汽車的出現緩解了燃油的消耗,而在其他不可再生能源的消耗上又有所增加,本質上資源與能源利用并沒有得到優化。電動汽車如果擺脫了對燃油燃煤的依賴,改為依靠風力發電、太陽能發電、水利等清潔的可再生能源進行發電,才能真正實現節能環保。但是利用水利或者太陽能、風能作為電動汽車的動力能源必然受到地理環境和區域劃分的限制也是十分有限的;生物質能雖可以利用,但是原料的供應將得不到保障,同樣存在著嚴重的間歇性問題。
電力來源和電力短缺形成了電動汽車產業發展的瓶剄,成為急需解決的大問題,要進入電動汽車的健康發展關鍵的問題在于尋找獨立的可持續的新能源。
2電動汽車發展對電網的影響
電動汽車作為用電大負荷產品對電網和供電系統的影響隨著電動汽車保有量的增加日益加劇,其對電能的需求將嚴重影響現有輸配電網絡,電動汽車的普及程度、類型、充電時間、充電方法、充電特性以及儲能特性的不同會使電動汽車對電網的影響和沖擊發生變化。電動汽車充電對電網的影響是多方面的,主要體現在:
2.1在峰荷時間進行充電將加重電網負擔,在非峰荷時間進行充電雖然對電網的沖擊減小,但總體上看都將對電網造成很大的沖擊和巨大能耗;
2.2電動汽車充電設備中整流裝置在工作時會產生大量的諧波,這會給電網帶來諧波污染;
2.3需要增加無功補償裝置、濾波裝置,從而大大增加電網建設的投資成本和運行費用;
2.4電動汽車在負荷高峰時刻進行充電時,充電設備產生的電網電流需求會使電力系統過載,使剩余電量儲備增加,使電網效率降低。聚集性充電可能會導致局部地區的負荷緊張;電動汽車充電時間的疊加或負荷高峰時段的充電行為將會加重配電網負擔,直接影響民用和工業用電。
2.5電動汽車發展和電網的需求是成正比的,電能負荷集聚擴張將給我國電力能源工業形成巨大的壓力因此為電動汽車充電提供獨立的能源體系是唯一的出路。
3城市高速發展與城市生活垃圾處理矛盾日益突出
當前,每年產生數量巨大的城市生活垃圾對環境管理以及污染控制形成了嚴重挑戰,據有關資料顯示,目前世界垃圾量正以快于經濟平均增長速度的2.5-3倍的速度增加,年平均增長速度為8.24%。我國城市垃圾年產量已達1.4 億t 以上,占全世界年產垃圾的四分之一以上,且仍以每年8%-10%的速度增長,而實施簡易處理的城市垃圾僅占總量的2.3%,目前我國歷年垃圾堆存量已高達60億噸,占用耕地5億平方米,直接經濟損失達80億元人民幣。全國城市現已發展到660個,其中已有200個城市陷入垃圾包圍之中。以城鎮人口2.6億,每人每年產生440公斤垃圾計算,產生垃圾量為1.14億噸,可以使100萬人口的城市覆蓋1米。且每年還在以8~10%的速度在遞增。中國已成為世界上垃圾包袱最重的國家,城市垃圾的無害化、減量化和資源化處理已迫在眉睫。
隨著國民經濟及城市建設的發展,城市生活垃圾的排放量逐漸增大,傳統的以填埋方式和簡單堆放后再采用土地還原法處理垃圾的處置管理模式將發生變革。目前,現代化大城市土地價格昂貴、生活水平高,垃圾成份趨于復雜且潛在經濟價值較高 ,從資源化和保護自然環境與生態平衡的角度來看,在保證垃圾處理無害化前提下,最大限度地實現垃圾處理的資源化已是發展方向。近十年來生活垃圾焚燒處理在我國發展很快,特別是在城市化進程快、經濟較為發達、人口密集、人均可利用土地資源少的大城市以及南方,沿海地區都呈現出較大需求。焚燒技術成為近年來許多城市解決垃圾出路的新趨勢及新熱點。
4解決電動汽車能源的途徑
電力缺乏成為急需解決的大問題,要進入電動汽車的健康發展關鍵的問題在于尋找獨立的可持續的新能源。解決電動汽車充電的能源途徑可以是多方面的,目前的捷徑是依賴電網電力。在我國電網電力來源無外乎是水力發電和火力發電以及極少的核電,水力電力是清潔環保能源,但在我國水力電力只占有極小的一部分,絕大部分的電力還是來自煤炭資源,不環保也不節能。所以電網電力資源不能作為電動汽車行業發展的可持性能源保障。
太陽能電源和生物質發電能源投資巨大成本極高,且受地域和氣候的影響太大,不適合推廣和應用。
城市生活垃圾卻是不間斷的取向,城市生活垃圾取之不盡用之不絕,利用來焚燒發電的同時處理城市生活垃圾,一舉數得,環保、節能,因此建立城市生活垃圾焚燒發電電動汽車充電系統是解決電動汽車發展能源保障的最優選擇。
5建立GPC系統的必要性和重大意義
GPC系統是將處理城市生活垃圾和電動汽車充電有機結合形成新的垃圾焚燒發電電動汽車充電系統產業鏈,不僅解決了城市生活垃圾的無害化、減量化、資源化處理,同時利用垃圾焚燒發電建立獨立的電動汽車能源體系,完全擺脫了依賴市政電網作為電動汽車能源的傳統方法;建立電動汽車換電站取代耗巨資在市區建立眾多電動汽車充電樁的行之有效的方法,保障電動汽車能源的補充網點得到迅速普及。隨著電動汽車行業的高速發展,在城市中建立電動汽車充電站是必然的趨勢。GPC系統建立獨立的電動汽車充電能源體系,解決了電動汽車能源的補充,有效緩解了電網壓力,對電動汽車的高速穩健發展起到助推器的作用;同時有效解決了城市生活垃圾的資源化,實現GPC衍生產物的綜合利用,提升了城市環保的效果。城市生活垃圾發電電動汽車充電系統的建成,對我國的能源結構調整,具有深遠的極其重要的社會、經濟和戰略意義。
5.1解決城市生活垃圾環保處理最佳途徑,是新能源發展的一個契機;
5.2建立獨立的電動汽車充電系統,擺脫了電動汽車發展依賴電網的模式,突破了電動汽車發展的瓶頸,為電動汽車行業健康發展奠定基礎;
5.3推動城市垃圾處理和新能源建設新,創造全新的GPC產業鏈,實現產業結構的升級。
6 GPC系統運行體系
6.1運行模式
將城市生活可燃垃圾進行焚燒發電,建立電動汽車充電站和蓄電池充電站、蓄電池換電站,完成對城市電動汽車的能源補充,不需要市政電網的接入,也就不需要電力變壓器、高低壓變電保護等設備就可以有足夠的電能使用。
垃圾發電生產的電能供給蓄電池充電站、電動汽車充電站、經過直供電網直接使用,富余的電能通過高壓裝置可以并入市政電網。在提供充電站足夠電能的同時實現了垃圾的無害化、減量化、資源化的環保處理,實現再生能源的充分利用,從而擴展再生能源的應用領域;避免了依賴市政電網供電,不需要投入大型變電及其他輔助設備,大大降低了投資和運行成本,同時避免了電力傳輸損耗和對電網的沖擊;垃圾發電充電站不僅沒有消耗電力資源,剩余的電能可以實現其他應用價值或者并入市電網絡。
6.2GPC運行機構和程序說明
6.2.1GPC系統運行原理:
城市生活垃圾收集后通過垃圾封閉運輸方式運送到GPC系統工作站,對垃圾進行儲存。垃圾壓縮和淋漓后送入垃圾分選區,期間滲濾液經過環保綜合處理和利用。
垃圾分選系統將金屬、塑料、玻璃以及電子產品等回收利用,食物餐廚垃圾送入養豬基地或做其他回收處理,沉降固體和液體作為有機肥料送入田間,可燃垃圾進入烘干處理程序。
焚燒處理要求垃圾的熱值大于3.35MJ/kg,在技術上采用前期熱風烘干的手段就可以達到,不需要添加助燃劑,從而降低運行成本。GPC系統可燃垃圾利用焚燒爐燃燒處理后的煙氣進行烘干干燥,熱值提高后的垃圾送入焚燒爐焚燒。(參照本人專利ZL201120211636.2和ZL201220190093.5)
垃圾焚燒產生的灰渣進行處理后可以制作和生產建筑材料,如建筑用磚等。
焚燒尾氣進入環保處理設備三級處理后符合國家環保標準排放。
余熱鍋爐產生的蒸氣供給汽輪發電機組發電,剩余的熱能作為采暖熱源供給學校、賓館、工廠、娛樂以及農業使用。
汽輪發電機組生產的電能直接提供給電動汽車充電樁、蓄電池充電房,富余的電能可以并入市政電網或者為高耗能用戶提供能源。
汽輪發電機組發電使用后的蒸氣綜合利用到相關行業,如木材蒸氣烘干、紡織化工電鍍、食品加工、飲食釀造消毒以及洗浴桑拿保健行業。
6.2. 2GPC供電系統示意圖
GPC系統設置配電中心、蓄電池充電房、公交車充電站、專用車輛充電站、私家車充電站。蓄電池充電房建立蓄電池配送系統,將充滿電能的蓄電池由派送單位送到市區蓄電池換電站以及需要更換蓄電池的電動車輛上進行更換。更換下來的蓄電池送回蓄電池充電房充電。富余的電能經過高壓設備升壓后并入市政電網。
7系統方案實施和具體要求
7.1垃圾焚燒發電廠選址和建設原則
垃圾焚燒發電廠場地選擇原則:城市周邊地區,遠離城市中心,有利于廢水廢氣的環保處理,離城市中心20KM的輻射距離為理想地點,經濟發達地區可以在城市周邊地區多點建廠,以降低運輸成本;尤其可以在道路兩側的鄉鎮街道廣泛建立GPC系統。
7.2城市垃圾收集和儲運以及前期處理
采取封閉運輸垃圾的方式,避免垃圾儲運過程中的二次污染。運輸車輛采用專用的自卸車。
垃圾分選系統通過垃圾均勻給料、大件垃圾自動分選系統、大件垃圾破碎系統、袋裝垃圾自動
破袋、大塊有機物自動破碎系統、全封閉機械化風選系統、塑料水選系統、有機物高溫高壓水解水熱氧化“熱選”系統等工藝處理后,可將城市生活垃圾分選為:無機物類,沙土類,有機物類,不可回收可燃物類(塑料、橡膠),薄膜塑料類,鐵磁物類,為下道工序垃圾處理“資源化、產業化”打下基礎。
要提高焚燒爐的運行質量,加大熱能利用率,減少尾氣治理成本,首先應在垃圾進爐前進行更有效的預處理,為焚燒創造有利條件是至關重要的。
7.3蓄電池充電廠
建立蓄電池充電廠,對備用蓄電池、電動汽車更換下來的蓄電池實施標準充電。電動汽車可以
自行行駛到蓄電池充電廠來更換蓄電池。
7.4電動汽車充電站
在GPC系統內設立符合要求的電動汽車充電樁,對私家電動車、公務電動車、公交車輛等車輛集中充電,公共車輛實行白天運營夜間集中充電。
7.5 蓄電池換電站
在市區利用現有的石油制品加油站建立電動車輛蓄電池更換點,快速完成電動汽車能源補充,更換下來的蓄電池通過專用車輛送至GPC系統換電站。在道路兩側可以廣泛建立蓄電池更換點。
7.6 監控調度中心
垃圾焚燒監控,蒸氣發電監控,蓄電池充電廠監控,電動汽車充電樁監控,電力使用和并網監控。
8 經濟效益分析
以城市社區30萬人口的小型城市,滿足40臺公交車、180臺小型車輛、2000輛電動自行車和1000組蓄電池的充電需求,需要電功率4500KW。
8.1使用電網電力
8.1.1電費:4500KW電功率,每天4500*24=10.8萬度電,電費按1元計算,費用為10.8萬元/天,每年電費高達3942萬元。
8.1.2充電樁造價3萬元,30個充電站300個充電樁需要投資900萬元
8.1.3使用土地30*500=15000㎡ 占城市中心土地23畝,約值4600萬元
結論:投資總額達5500萬元,每年消耗電費4000萬元
8.2使用GPC系統,配置3臺4500KW/0.4KV發電總量的城市生活垃圾焚燒直燃發電充電站,采用3臺10t/h的垃圾焚燒爐和3臺1500KW凝汽式汽輪發電機組,每天處理生活垃圾180t,可以解決約30萬人口的生活垃圾環保處理;同時滿足充電站40臺公交車、180臺小型車輛、2000輛電動自行車和1000組蓄電池的充電需求,剩余電量并入市政電網。
8.2.1GPC系統基地使用郊區土地30畝,約值600萬元;
30個換電站3000㎡約值900萬元;合計1500萬元。
8.2.2 GPC系統總造價2000萬元;
8.2.3 垃圾收費18000元/天,657萬/年
8.2.4 可回收利用垃圾100元/T,657萬/年
8.2.5 余熱利用價值5000元/天,185萬/年
8.2. 6 發電充電收入3000萬元
結論:每年的收入總計約為4500萬元,扣除所有投資3500元,當年贏利1000萬元。今后每年都產生利潤4500萬元。
8.3 綜合經濟運行評估:按全國1000座城鎮計算,將產生至少450億元人民幣的經濟效益。
結語
運用GPC系統在環保處理城市生活垃圾的同時建立了獨立的電動汽車能源體系,蓄電池的充電和更換使電動汽車的能源補充及時、便捷和網絡化,大大降低了投資和運行成本,對推進電動汽車的高速健康發展起到積極的作用。在我國乃至世界普遍建立GPC系統,有著積極的、重要的歷史和現實意義。
將GPC系統作為基本的國家環境保護要求,制定國家或者國際GPC標準,建立政府層面的相關研究機構。將規劃中的城市垃圾處理費用、電動汽車充電樁的建設費用投資于建立GPC系統,城市垃圾處理、垃圾發電、電動汽車充電系統的有效結合,真正做到有效處理城市垃圾的同時解決城市充電站的布點建設,實現真正意義上的新能源和環保建設,推進電動汽車的發展。
參考文獻
[1]辛建波, 溫宇賓.電動汽車規模應用對江西電網的影響分析 [J]. 江西電力, 2010.[2]郝艷紅, 王靈梅, 邱麗霞.生活垃圾焚燒發電工程的能值分析 [J]. 電站系統工程.
[3]許迎春, 何志武,我國垃圾焚燒發電的政策文本解讀 [J].重慶科技學院學報 ,2010(1).
[4]張翔,論中國電動汽車產業的發展[J]. 汽車工業研究,2006(2).
以“薈萃智慧應用,建設智慧城市”為主題,9月12日至14日,第四屆中國(寧波)智慧城市技術與應用產品博覽會(下文簡稱“智博會”)在寧波國際會議展覽中心舉辦。短短三天的時間,智博會吸引到了5.8萬余名與會者。官方統計數據顯示,來自英國、北歐各國、新加坡、韓國、日本等地以及國內的專業客商達到3.5萬人,共簽約28個智慧城市項目,總投資額達70億元,涉及智慧制造、智慧健康、物聯網、跨境電商等當前產業發展的熱點領域。
工業和信息化部副部長楊學山在同期舉辦的“智慧城市發展高峰論壇”上表示:“從實踐的角度,智慧城市發展要在過去的基礎上更加求實,注重實干、實用、實效。實干、實用、實效是指:要實實在在地做事情,理論聯系實際,并且付出的精力和努力要有正產出。”
漫步在智博會會場,與會者可以隨時連接iNingbo無線網絡統一接入平臺,實現免費上網。智博會希望以這樣的形式,拉近物聯網、智慧城市概念與普通人的距離。
實際上,與普通人相關的并不僅僅是免費上網而已。能夠查詢天氣、看新聞、掛號和購物并且支付水電費的智能電視,查詢身體健康狀況的可穿戴設備,會動會操持家務的機器人,甚至是國家電網所展示的可換電池的電動汽車與充電站,都吸引了與會者的關注。這些活靈活現的展示,將原本枯燥的概念變為了生動的應用,讓與會者切身感受到了智慧城市的魅力。
作為大會的重要一環,智博會本次的展覽面積達到2萬平方米,分設4大場館,共有智能通訊網絡系統、智慧交通、智慧教育、智慧醫療、智慧家居、兩化融合、互聯網金融、智慧能源、食品安全、軟件與智能化展區等10大主題展區,特裝面積占總面積的85%。中國移動、中國聯通與中國電信三大通信運營商、東軟集團、中興通訊、阿里云、華為、科大訊飛、瑞星等300余家企業參展了本屆智博會。在“智慧城市建設示范試點項目成果展”上,義烏、溫州、舟山等浙江省內多座城市展示了其所開發的智慧商城、智慧民生、智慧消防、智慧旅游等各類垂直行業的解決方案。
【關鍵詞】 智能用電 寬帶無線 光纖入戶
一、智能用電小區用電業務分析
功能齊全的智能用電應用系統是實現智能用電小區各項功能的基礎和靈魂,智能用電應用系統架構可設計如圖1所示。
1.1基礎用電業務
(1)實時獲取用電信息。通過采用寬帶無線接入技術或光纖復合電纜技術,建設小區用電信息采集通信網絡,安裝智能電能表、采集器等設備,實現用電信息采集、用戶數據分析以及數據同享等功能,實時獲取用電信息并掌握用電規律。
(2)智能用電雙向互動服務。通過部署智能交互終端、自助用電服務終端等設備,結合規劃建設的95598智能互動網站等實現雙向互動服務,如用戶繳費互動、輔助服務互動等服務。
(3)居住區供用電狀況的監控和故障迅速響應。通過小區配用電自動化建設,將小區配電系統運行信息傳送到公司配電自動化主站,實現供用電運行狀況、電能質量監控、故障自動檢測與自動隔離,并對故障迅速響應。
(4)分布式電源接入、使用和控制。智能用電小區內應視自然條件部署太陽能、地熱、風力等分布式電源,并同步建設控制裝置、儲能裝置。這樣,家庭太陽能、風能發電系統結合儲能系統便可組成一個小系統,再通過微電網技術便可接入智能配用電網,進行能量交互,實現家庭用戶的發電。
(5)智能家居。在智能家居這方面,通過智能交互終端,對家庭用能設備信息采集、監測、分析及控制進行用電方案設置,實現家電聯動,可通過電話、手機、遠程網絡等方式實現家居的監控與互動,查詢用電基本信息及三表抄收等其他增值服務。
1.2新型互動業務
智能用電小區的用電業務對網絡接入帶寬、實時性、可靠性、安全性的需求持續增加,傳統的接入方式將不能滿足需求。電力光纖接入是一個逐漸成熟的過程,現階段提出智能用電小區的寬帶無線接入作為光纖接入的補充,能夠較好地彌補光纖通信組網的不足,同時,還提供高帶寬、可靠的數據傳輸以及靈活的組網方式,以滿足智能電網多種業務的要求。
二、寬帶無線綜合業務系統設計方案
寬帶無線綜合業務系統基于寬帶無線接入技術開展各類智能用電業務。在智能用電小區,通過用電信息采集、雙向互動服務等技術綜合應用,實現小區的智能化用電服務,實現電網與用戶電力流、信息流、業務流雙向互動。
2.1智能用電小區用電通信網絡結構
(1)互動層。智能用電小區的互動層中,智能設備如智能電表、家電、安防等通過部署在周圍的傳感器和互動終端采集信息,通過網關發送到網絡層。對于新型互動業務,智能電表可實現分布式電源雙向供電模式下雙向獨立計量,可實現動態浮動電價下的快速響應、快速切換、電價實時結算等功能。通過放置終端設備可以開展多渠道自助服務,如電費雙向自動結算,還能對客戶進行在線用電安全監測與故障的自動診斷等。
(2)網絡層。網絡層的功能主要是將互動層收集上來的信息通過電力通信網傳送到電力服務平臺。這部分包括電力寬帶接入專網和寬帶接入公網兩部分。其中電力寬帶接入專網部分包括電力光纖網和寬帶無線接入網,其主要覆蓋配用電網開關站、配用電室、環網柜、柱上開關、公用配用電變壓器、配用電線路等的通信網絡,智能用電公變出口至用戶電表、電動汽車充電站、分布式能源站點,并向下延伸至傳感器網絡的接入網關。
(3)應用層。網絡層將信息通過電力主干網傳到應用層,即電力控制平臺和后方控制中心。這樣傳感器采集到的信息由網絡層經骨干網傳到電力平臺,自動對電網實時運行狀況進行分析、判斷,實時調整并計算出最優調整指令。依托智能用電技術平臺,提供滿足電網發展及客戶需求的智能化應用,整合供用電資源,自動生成最優的客戶業擴方案。
最底層的是小區中用戶的各種業務信息,包括用戶用電信息、用電設備狀態信息、用戶請求服務信息等。通過數據采集模塊,用戶的用電信息被收集起來,傳到上層的中央控制單元。
2.2智能用電小區軟件平臺的設計
智能用電小區中基于寬帶無線的通信平臺的建設旨在建立以客戶為中心的供需雙方互動協調工作機制;普查用電服務、用電管理相關客戶和電網數據資料,建立更深層次的電網設備和客戶基礎資料的對應拓撲關系。智能用電小區軟件平臺根據用戶的不同要求提供不同的互動服務信息,如圖2所示。
圖2 “智能用電小區軟件平臺”
智能用電小區的軟件平臺是智能用電小區提供人性化管理、連接客戶的橋梁。在智能用電小區中,將用戶智能交互終端連接配套社區軟件,實現物業管理、社區服務、社區電話、可視門禁等智能化功能。基于網絡化、人機交互、融合業務與功能的原則,憑借用電信息采集系統的網絡平臺,直接向用戶顯示用電信息、用電方式、告警信息以及電價政策等相關內容;對于居民用戶,將用電信息采集系統通信網絡向用戶家庭延伸,可在家中安裝用電顯示終端,終端顯示可直接連接到家庭電氣線路上,以采集器或電能表為網關,通過寬帶無線通道自動監測自家電能表。建立用戶與電力公司之間實時連接、互動、開放的數字網絡,實現電力流、信息流、業務流的有機融合,滿足雙向互動營銷需求,實現通信與能源一體化服務。
[關鍵詞]能源 電動汽車 發展 電池
中圖分類號:U469.72 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)33-0036-01
在當今全球汽車工業面臨能源環境問題的巨大挑戰下,發展電動汽車,實現汽車能源動力系統的電氣化,推動傳統汽車的戰略轉型,已經在國際上形成共識。
石油是不可再生資源,一旦耗盡,世界的車輪將停止轉動。從1998年到2015年,石油油價已經從2.32元/升上升到6.44元/升,由資源帶來的油價上漲問題也是關乎我們生活的重要方面。
隨著汽車保有量的增加,汽車廢氣排放所帶來的環境問題和對石油資源的過度消耗所引起的能源問題日益嚴重。因此尋找能代替汽、柴油的可再生的清潔能源是我們解決這一問題的有效方案,而電動汽車無疑是可行的技術之一,它是未來汽車發展戰略的主流。
一.發展電動汽車的意義
電動汽車與傳統汽車最大的區別是動力源不同,電動汽車采用蓄電池――電動機裝置,代替了汽油和柴油發動機。
電動汽車是典型的零排放的綠色的交通工具,即它本身不產生污染大氣的有害氣體,而且也無機油,冷卻劑等污染物。即使按一定里程耗電量換算成發電廠的排放也比汽、柴油汽車排放的污染物要少得多,而且現在的發電廠已經有比較完整的處理、清除有害物排放的體系,遠離城區,對人的傷害較少。另外電力的來源也是多樣化的,也可以利用自然界的核能,風能,水能等,解除了人們對石油資源枯竭的憂慮。電動汽車還可以充分利用晚間用電低谷富余的電量,以提高電能的利用率,也帶動了發電廠的經濟效益。電動汽車結構簡單,易于維修,可直接利用電子技術進行控制。因此發展電動汽車,用純電動汽車來代替傳統的燃油汽車,是保證實現低碳生活和可持續發展戰略的措施之一。
二.電動汽車的分類及結構
電動汽車通常可以分成三類:純電動汽車,混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車是一種完全由可充電電池提供動力源的汽車。混合動力汽車是由發動機和蓄電池共同提供汽車動力,在高速行駛時利用發動機驅動,滿足了汽車高速行駛所需要的動力性;同時在市區利用蓄電池提供的電能,減少了城市的環境污染和汽車噪聲。燃料電池汽車,并沒有進行燃燒反應,而是利用燃料化學反應產生的能量驅動汽車,有效減少了污染氣體的排放。
純電動汽車區別于傳統電動汽車的主要結構有:車載電池,驅動電動機,以及調速裝置。在目前的電動汽車上,車載電池都是各種各樣的蓄電池。隨著電池研究的不斷深入,蓄電池已經從原來的鉛酸電池到鎳鎘電池,鈉硫電池和鋰離子電池,并有可能再到更加理想的燃料電池。其比能量和比功率的不斷增加,提高了汽車的動力性和續航里程。驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能,是通過傳動裝置驅動或直接驅動車輪的工作裝置。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。
三.我國電動汽車的現狀
我國截至2014年電動汽車保有量已經超過12萬輛,根據工信部數據顯示,2014年我國電動汽車生產量達到8.4萬輛,同比增加了四倍,盡管如此,還是與2012年公布的《節能與新能源汽車產業發展規劃》中所提到的目標(即到2015年純電動汽車與插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛)仍然相差甚遠。另外,2014年底我國汽車保有量1.54億,而電動汽車僅占其0.08%。
我們還了解到電動汽車主要集中在北京、浙江、江蘇等早先一批的試點運行城市,其中北京地區傳電動汽車的牌量最高。根據市場銷售電動車的品牌及車型統計,2014年底,比亞迪、眾泰、特斯拉這三家在電動汽車市場份額中超六成。從消費者的屬性來說,純電動汽車市場仍然以單位客戶消費為主,個人購買比例偏低,占市場比例僅約三分之一。
雖然我國純電動汽車起步沒有歐美早,但鑒于電動汽車對于我國可持續發展戰略的重要意義,其研發工作也受到了我國政府的高度重視。而當前,我國電動汽車發展中仍然面對著以下的問題:
(1)電動汽車的電池續航里程較短,電池研究技術是制約純電動汽車發展的關鍵因素。
(2)充換電站的配套設施還不夠完善,充電不方便,要想加快電動汽車的發展,就需要建設大量且布局合理的充電基礎設。
(3)市場上還沒有一個成熟的機制來解決電動汽車的售后維修,報廢處理等系統保障的問題。
(4)即使有政府的補貼,也只是在一些試點城市,對于其他的消費者來說,價格還是偏高,純電動汽車的制造成本較高,影響了電動汽車的市場化。
(5)電動汽車的整車控制技術落后,與歐美有一定的差距,科技含量和技術水平有待提高。
另外,電動車的輕型化和車身外形設計方面的一些不足都制約著汽車動力性和續航里程,同時電動車行業標準的不完整性也不同程度的影響了電動汽車的市場情況。
四.加快電動汽車發展的舉措
1.汽車行業應集中優勢資源,聯合行業內外的技術力量攻克技術瓶頸
以企業為依托組建動力電池、電機、電控等核心技術創新聯盟,集中行業內的資源優勢聯合攻克技術瓶頸,提升我國新能源汽車的技術水平和整車性能,生產出高性能的電動汽車,保證行車的安全、舒適、可靠性。
2. 重點突破電池研發
要使純電動汽車與燃油汽車相競爭的關鍵就時要研制出能量高,功率大,續航里程長的高效電池并實現批量生產,降低其成本。突破動力電池一致性,互換性,對廢棄的電池的處理要形成科學的體系。
3.小型、低速、短程的純電動汽車是突破口
由于小型電動汽車降低了汽車的動力性和續航里程的要求,較適合在市內或者社區小范圍內使用,其在經濟上和技術上都可行更接近市場,可大量投入市場。
4.完善充電樁基礎設施的建設
政府應該制定相關標準,對充電設施進行總體規劃并組織實施建設,保證電動汽車完整的基礎設施體系并且努力實現充電站和充電接口的標準化。同時汽車行業要與能源行業加強合作,推動智能電網與充電網絡建設的同步發展。
5.政府應繼續加大對電動汽車的投入
電動汽車目前還處于需要政府輔助的產業,除了政府要加大電動汽車科研強度,大力支持充電基礎設施的建設,對電動車購買者進行經濟補貼,政府還可以聯合企業,組織等大力宣傳新能源電動汽車,提高公民對電動汽車的認可度以培育國內的消費市場。
結束語
雖然我國電動汽車的發展仍然面臨著一些問題,但在大力推行低碳經濟和堅持新能源汽車戰略布局這一大條件下,通過我國政府的高度重視和投入,各車輛企業的不斷努力,電動汽車發展過程中遇見的各種問題一定會解決完善,相信在電動汽車過渡發展的關鍵幾年里一定會取得突破性的成果,成功完成汽車產業從燃油向電氣的戰略性轉變,從根本上解決人們對石油資源枯竭的憂慮,實現中國由“汽車大國”變成“汽車強國”。
參考文獻
[1]陳清泉,孫立清,電動汽車現狀及趨勢,科技導報2005,23(4):24-28【2】陳世權.先進電動汽車技術.第一版.北京:化學工業出版社,2007.