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这种新能源公交车进站短短几十秒时间充电

2017-6-19 02:03| 发布者: 军事编辑| 评论: 0

摘要: 日前由中国人民对外友好协会与宁波市人民政府共同主办的2017中国—中东欧市长论坛。中车超级电容所所长、总工程师、中车首席技术专家阮殿波博士也参加了论坛并介绍了中车超级电容器的发展。会后,阮殿波博士接受了专 ...
      日前由中国人民对外友好协会与宁波市人民政府共同主办的2017中国—中东欧市长论坛。中车超级电容所所长、总工程师、中车首席技术专家阮殿波博士也参加了论坛并介绍了中车超级电容器的发展。
    会后,阮殿波博士接受了专访,就超级电容器目前在高铁和公交上的发展情况、技术面临的瓶颈,国内外推广情况,以及中车未来布局作了深度解答。
    超级电容器是一种新型储能装置,拥有充电时间短、使用寿命长、比电池更耐受高低温差、节能环保等特点,应用广泛。
    阮殿波博士表示,中车的大功率超级电容目前在世界上居于领先水平,“别人能做的我们也能做,我们能做的别人却做不了。”例如像出口到韩国的产品,我们性能好,价格上为什么不卖贵点。
    提及超级电容器未来应用,阮殿波称,电容器在高铁、电动公交上都会有很好的前景,目前奥地利格拉兹等欧洲等较为注重环保的国家,都点名要求超级电容器产品。
    超级电容器也在朝消费类电子领域作延伸研究。例如在老年代步车上使用超级电容,很可能车子坏了,电容还是好的。并且争取在提高使用寿命的基础上,把价格降下来,让老百姓都能消费得起。
    此外,阮殿波还透露,中车未来会向储能和节能领域会有进一步的动作,例如资本收购等,中车还是想做世界老大的。
    

    
中车想做世界老大!超级电容竟然领先全世界

    阮殿波博士在中东欧市长论坛上演讲 拍摄:庄怡
    以下为采访实录:
    “原本高铁进站一次就浪费一个家庭一个月的用电量,现在都被超级电容器利用起来了”
    观察者网:中国高铁被老外称为中国“新四大发明”之一,超级电容器在高铁上有使用吗?情况是怎样的?
    阮殿波:超级电容在高铁上主要有两方面的应用。
    首先第一点,大家都知道高铁进站制动的时候,需要的能量非常大,最多的时候需要300度电一次,少的时候页有100多度电,这相当于一个普通家庭一个月的用电量,一个站一天普通的这种消耗也有二三十次,如果是北京上海这种大站的话,得有几百次。
    这个能量原来是浪费掉的,我们现在做的,就是把这些能量都收集到超级电容器里面,应用到下一次出站的制动上,也就是我们现在正在做的高铁的制动能量回馈。
    减少能源的消耗,建设绿色节能型社会是现在的重大主题,那么高铁的制动能量回馈正好是超级电容器的一个优势,也就是能量的高效利用与循环利用,这个原来是科学家的事情,现在工程师要把它实现。
    第二点主要是作为高铁的备用牵引电源。
    万一牵引高铁进站的网被雷击了没有电怎么办,如果高铁离站比较近的话,就可以用后备电源迁移进站。以前牵引用的是电池,现在正在逐步的用电容器替代。
    普通电池的使用寿命只有两三年,即使放着不用也要拆掉。但是用超级电容器的使用寿命可以达到十年以上,所以它的优势是非常明显的,也比较安全。
    观察者网:电池造价相对于电容器更低,除了使用寿命上,电容器的优势又在哪里?
    阮殿波:这个不应该这么来看,一般来讲轨道交通需要用到30年,但是电池两三年就不行了,超级电容器却可以用十年以上。像高铁制动回馈这种,电容器甚至可以用25年。
    所以我们要考虑全寿命周期内的使用情况,超级电容器在全生命周期内是性价比最高的,成本最低,效率更高,安全性也更好。
    另外,超级电容器可以承受的温差在零上65度到零下40度之间,普通电池能够承受的温差是零上55度到零下20度。如果是在北方的话,难道还要给放电池的屋子装上暖气?
           

“五分钟给电动公交车充满电,不是问题”
    观察者网:您之前介绍,超级电容器在公交车上有较大的应用空间,能不能介绍一下?
    阮殿波:大家都知道,城市里面设大量充电站和充电设备是不现实的,这时候能量密度高的电容器就派上用场了,也就是快充型的新能源公交车,甚至5分钟就能充满电。
    观察者网:您刚才演讲时提到的,这种新能源公交车进站短短几十秒时间充电,如此短的时间能满足下一下驱动所需吗?
    阮殿波:当然,这就是超级电容器的魅力所在。如果电网允许,从理论上来说几秒就能充满,像电池,就绝不允许这种短路充电。
    这种公交上配备的电容器,现在我们能够做到正常的电容量在6万法拉,我们今年的目标是要做到10万法拉。现在其他企业一般只能做到五六千法拉。
    目前搭载这种超级电容器的公交车已经在宁波投入了几百台,国内其他地方也有福建,深圳等很多个基地。不仅市场反响非常好,而且还在欧洲格拉兹试运营。虽然目前投了几辆车,还在示范阶段,但这个市场可以逐步打开。
    观察者网:从运营成本来看,据测算,以百公里燃料消耗成本计算,柴油车约为 220元,天然气车约为 140元,电车则只需 70元左右。不过一辆超级电容车的造价在 80万元左右,其中包含了科研开发费用。您感觉,各地方上使用的积极性高不高?这些年有没有变化?
    阮殿波:这个数据可能不太准确,不过就电动公交车来说,这个主要和国家补贴有关。
    国家的补贴政策是这么分的,快充型的分一类,根据你存储电能的多少,充一度电补贴多少,这方面超级电容器是有劣势的,不过呢,这方面超级电容器并不着急。因为以后再拉着几吨的电池跑一趟基本不现实,基本上就是起始站、终点站各充一次。
    现在国家补贴每年最多20%,2020年左右就退补了,或者是只补贴一点的时候,超级电容器的优势就会越来越明显,也就是快充模式的优点越来越明显。
    那时候,就是市场选择超级电容器,选择能够满足车辆的全生命周期,给客户带来最大的价值的产品。那会儿才是超级电容器的春天。
           

    
中车想做世界老大!超级电容竟然领先全世界

    在宁波投入使用的超级电容新能源公交汽车
    “奥地利格拉兹点名要电容器产品”
    观察者网:中车的超级电容器,从技术水平上看,在全球处于什么水平?
    阮殿波:超级电容器,目前从指标上来讲我们是世界领先的。
    我们产品的能量密度比全世界的很多国家都要高,工业密度也高,所以在国防上,轨道车辆和公交车辆上,超级电容器才能作为主动力源使用,这在国外从来没有过,是中国首创,也是只有中车第一个实现。
    目前这种超级电容器主要驱动的是城轨交通,就像地铁,有轨电车,轻轨等等。当然,高铁是另外一个使用方法。
    观察者网:这种超级电容,中车的海外竞争对手多不多?他的研制生产路线跟我们国家有什么不一样?
    阮殿波:动力型超级电容器,就是既有高能量又有高功率的超级电容器,这方面海外竞争对手并不是很多,全世界一共只有四五家工厂,美国两家韩国两家中国一家,因为这个的技术门槛还是非常高的,不太容易进入到这个产业。
    技术路线当然也有差异,超级电容器分为三种,第一种叫双电层电容器,这种基本上都能做,国外的水平大概是5到7个瓦时每公斤,中车的水平是7到11个瓦时每公斤,中车是领先的。
    第二个是锂离子超级电容器或者说混合性超级电容器,这一块规模化的工厂并不多,中车目前也开始做了,我们有17000法拉和3万法拉的产品。
    第三种是类电池的超级电容器。这一种全世界只有中车有。我们做到了6万法拉,下一步可能做10万法拉。所以后面两个体系,我们做的还是不错的。
    观察者网:超级电容器目前在海外推广情况如何?
    阮殿波:一般超级电容器都随着中车的车辆一起推广,就像推广到马来西亚的动车机车,奥地利的混合动力机车,格拉兹的有轨电车,马其顿的动车组等等。现在已经推广到至少五六个国家,也卖给韩国,中车的产品非常多,可以把电容器带出去。
    观察者网:您刚才提到韩国自己也有电容器企业,他们采购中车产品的原因是什么?
    阮殿波:韩国自己做的不行,水平太差。
    观察者网:卖给他们的价格怎么样?
    阮殿波:性能好就够了,价格上也不一定要优势,可以卖贵点(笑)。
    不过总的来说,中国制造还是便宜的。现在我们承包了国家的“工业强基”工程,中国制造2025,所以我们现在产品的可靠性,一致性,成本都很好。
    观察者网:电容器的海外的应用前景还是非常不错的了?
    阮殿波:像欧洲市场比较讲环保,所以超级电容器在这方面非常有优势。比如现在奥地利格拉兹明确表示,只买超级电容器的车,电池不要。
    因为电池的回收是一个非常麻烦的问题,它里面含有锂等各种重金属,但是超级电容器的材料主要是碳基,碳是可以循环的。
    观察者网:这些电容器都是中车自己回收?现在回收利用的情况怎么样?
    阮殿波:我现在干了五年,还没有开始回收呢,使用寿命特别长。
           

中车制造的超级电容器
    “未来有进一步动作,中车还是想做世界老大的”
    观察者网:在超级电容的研制方面,目前我们的科学家还面临哪些技术难关?全球其他国家的情况呢?
    阮殿波:全球最大的超级电容器市场在中国,而且这种趋势是越来越集中到东亚,日韩特别是现在韩国和中国都投入非常大,但中国肯定在技术上是领先的。
    国外做的东西没有我们做不了的,而且我们能做的国外做不了,我们的研发速度又是最快的。
    技术上主要在于攻克两个极端。
    第一个就是能量密度的极端,我们要逐步的靠近电池,在保持超级电容器特性的情况下,如何做到更接近电池的能量密度。
    第二个是功率密度,现在能够做到最大的是30千瓦每公斤,当然电池一个千瓦还不到,但是这种水平在我们很多的国防领域还是不够的,我们的目标是要做到50,甚至100千瓦每公斤。
    这两块对于我们来说也是一个挑战了,这些需要材料和一些新型工艺的突破,甚至是需要一些颠覆性的工艺突破。
    观察者网:您看具体哪种电容器可以取得较快突破?
    阮殿波:混合性超级电容器吧,单纯突破纯碳基的超级电容器比较慢,但是混合性超级电容器因为有电池的介入,可以获得较快发展。
    这种电容器可以运用到工业节能方面,包括一些特种车辆、老年代步车等等,但是目前还是希望先突破车辆,再运用到其他方面。
    观察者网:老年代步车上的使用怎么说?
    阮殿波:就拿老年代步车来说,用上这种超级电容器很可能车坏了,电池还没坏,还能拆下来接着用。单次投资的成本可能会大一点,但是我们争取把成本降下来,比如使用寿命比现在提高一倍,但是争取价格只上升30%。
    现在我们可以做到十倍的超出普通电池的使用寿命,但是看性价比,这个是可以调整的。通过不同的使用寿命制定不同的价格,就像比普通电池高出三倍的寿命,成本只高30%,性价比是非常高的。
    观察者网:去年,中科院电工研究所马衍伟研究团队在石墨烯量化制备及高性能石墨烯基超级电容器方面取得重要进展,提出以二氧化碳为原料,采用自蔓延高温合成技术,成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色、低成本制备。并申请了国家发明专利和PCT专利。 科学家们研制超级电容的热情很高,他们的研制思路跟你们一样么?有何不同?
    阮殿波:马老师研究的,是下一代超级电容器。现在我们的超级电容器只有在一个方面比不上电池,就是能量密度,利用石墨烯的高导电性,有效的比表面积,来提高超级电容器的能量密度,这是一个很正确的路线。
    我们和马老师做的这个研究也有合作,总的来说,这是正在研究的下一代超级电容器。我们目前能够做到10个瓦时每公斤,下一步我们要做到15个瓦时每公斤,20个瓦时每公斤,这需要靠材料的突破,需要靠石墨烯。
    观察者网:中车在超级电容的研制上面,投入了资金?目前有没有盈利?
    阮殿波:现在在宁波投了五个亿,如果并购的话还需要另外出钱。
    全世界的超级电容器盈利的不多,但是我们是盈利的,可能刚才我讲的那五家公司,可能只有我们是盈利的。
    观察者网:去年12月30日,中国中车新能源(超级电容)全球研发制造基地开工奠基仪式在宁波中车产业基地内举行。在超级电容的研发上面,中车全力布局,中车接下来还会有哪些动作呢?
    阮殿波:中车目前的布局还是以超级电容器为主,做储能器产业,所以可能还会有一些资本上的并购,在储能和节能的领域会有进一步的动作。
    其次,在超级电容器本身的研发上,也做了十三五规划,有更高指标的要求。比如现在我们做到了10个瓦时,下一步我们也要做到20、30个瓦时。
    我们在做好电容器之外,也会通过收购来扩大中车的业务,其他会有一些小型的产品会做布局,中车还是想做世界老大的,要做的话就要做到至少世界前三名。
    
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