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泛电动交通网

2013-09-25 12:35:30 中国能源网
2012年全球二氧化碳(CO2)排放量创历史新高。交通运输能耗约占全球能源供应的五分之一强,其碳排放则占到全球碳排放总量的三分之一强,高达100亿吨。低碳交通在全球低碳战略中举足轻重。
 
到2012年底,全球机动车总保有量达到12亿辆(中国机动车总量高达2.5亿辆),减排任务十分艰巨,交通运输业面临着巨大压力与挑战。
 
因此,加快探索下一代的交通能源信息三位一体的耦合体系、下一代交通管理体系和下一代国际碳排放的管理体系是建立新竞争力的核心。未来50年,应建设集“电/气/油”低碳交通能源供应基础设100万余座,智能阳光低碳交通超级电网暨太阳能电动汽车充电站的装机规模达到100亿千瓦级(10万亿度电),初步构筑出较为完善的低碳交通能源供应基础设施坚实体系。
 
从历史上看,推动人类发展进程的标志基本来自于能源、交通、信息三大技术。例如:火的使用、马车和车轮、信鸽和电话等等。今天的世界大凡有生产活动和人类生活的地方,一般存在着交通、能源和通讯三项基本物理设施。如果我们通过创新,打造以新型电动交通、可再生能源、新信息革命三位一体的未来体系,必将掀开人类文明的最新一页。
 
对于能源日益匮乏的今天,如何打破传统电网、车网、信息网络等单一系统的运行,实现各级网络之间的高效整合,是当今决策者们面临的最重要的问题。
 
提出泛电动交通网这样一个理念,这是基于系统化、扁平式的汽车能源技术,通过汽车及能源生产、储运、管理、应用与循环多环节能量和信息的耦合,形成交通与能源、信息的实时协同,实现交通能源系统全生命周期的最优化和能量的增效,能效控制系统对各量流进行供需转换匹配,梯级利用、时空优化,以达到系统能效最大化,最终形成一种自组织的高度有序的高效智能新交通能源体系。
 
这样的技术是一种新型的技术。它通过信息流与能量流、物质流的耦合,形成多品类能源泛能流,构成汽车、交通、能源、信息各个环节的智能闭环泛能网络。这样一个庞大体系的规划建设将是一场比信息革命更大规模的技术与产业革命,并将带来交通、能源、信息、城市建设、环境生态及相关新兴产业的全球性变革。
 
泛电动交通网的总体架构包括四大系统、五个技术通道、八个子网络、十要素流程模型等。从广义而言,泛电动交通网是指将现实资源转变为更高效率、更智能配置、更加清洁和更加安全的体系结构、互动能力和运营模式。从狭义而言,泛电动交通网建设包括智能交通、智能电网、太阳能网、智能基站网、智慧能源网、智能建筑、智能工业管理和智能交互架构管理八大行业网络,以上八个网络和终端系统的互动又将产生巨大的能源效益。
 
这个宏大的产业变革的主体框架将涉及到全球至少10亿以上的机动车船机、25亿以上人口、1500亿以上平方米的房屋、3000亿以上的能源网接口和能源设施组件、30亿台套以上的工业设施高效智能化的整合,其中中国将涉及到3亿以上的机动车辆、500多亿平方米房屋、100亿以上的能源网接口和能源设施组件、10亿以上工业设施的智能整合,以通用的语义、语法和协议将其联系起来是当代全球交通能源系统变革的主要使命;以多个引擎和大体量系统的互联互通,该网络是人、机械系统、能源和网络的集成运转,是人类历史上迄今为止最大规模的扁平、智能、互动网络。以电动交通为基础构建这个体系不过是其中一种方式!这场划时代的技术与产业革命必定涉及整个交通、能源、信息领域,而不会仅局限于电动交通产业。该网络的规划建设将主导未来二三十年全球生产方式变革和生活方式变迁。
 
历史上看,工业革命最伟大的成就之一就是建立了以矿物能源为主的人类生产方式和消费方式,其中19世纪以煤炭为动力的革命,出现了火车造就了英国、德国、法国等欧洲国家称雄的世界;20世纪以油气为主的动力革命,出现了汽车造就了美国、日本和欧盟国家发展的奇迹。
 
21世纪迫切需要以清洁能源为主的能源革命造就全球下一代的交通、能源、信息体系,而信息革命面临的最深刻挑战就是逆转目前的传统能源的消耗方式,帮助清洁能源建造人类使用能源的创新体系。这个转变有三个使命,其一是要以信息技术改造和提升现有的交通、能源体系,特别是以发展低碳交通网为基础提高能源效率;其二是要逐步采用就在自己本国国内、低污染、能够大量获得、可以良性循环的清洁能源体系,包括电动交通体系和移动电网;其三是要建造消费者和生产者可以互动的交通能源运转体系。
 
我们认为,无论电动车还是混合动力车,都是我们车辆发展的过渡形式,下一代汽车的主力车型应该发展智能网络车,这个智能网络车与内燃机汽车、电动车的不同之处就在于,车辆只是一个终端,汽车只是智能网络的终端。智能网络车包括车辆终端、基站跟系统网络三大组构体系,在三大组构体系之中,智能网络车的发动机系统将采用电能、机电能和电能相互转换的系统,例如超级电容、飞轮发动机、超导发动机等形式,就比我们现有的电池技术有大规模的推进。在智能网络车中,逐步推进车辆自动控制,人机交互,车用通讯和视频链接等技术,同时也将推动智能公路的出现,这才是我们下一代要发展的主力车型。在此之前电动车和混合电力车,应该奠基在智能车辆的主力车型,进行一个过渡。
 
应该发展包括中低速的磁悬浮列车在内的电动车辆,其中可超越电动车阶段直接营建智能车辆网络。它包括电动车或混合动力车、车辆基站和网络系统三部分。终端汽车应该逐步实现以工程塑料和碳纤维等材料取代钢铁材料,其它包括营建无限车辆管理网络、智能导航和智能交通系统、以传感器为主的防撞装置、雷达系统等智能车。我们城市交通应增加中低速磁悬浮列车的建设,现有高速列车系统也应逐步提高智能控制系统。中国的电动体系或将成为世界上最大的车辆转型体系,对持续推动能源革命意义重大。与此同时,中国推进整个生产体系的智能化、互动化和节能化。
 
交通太阳能基站体系与屋顶太阳能光伏热电联产兼具储能与能源服务的整体项目,是未来能源投资的“金矿”!第一层次是屋顶光伏发电项目;第二层次是空气能开发——开发温室屋顶层的空气热能(二氧化碳热泵装备),比太阳能热水器科学性经济性都高出很多很多;第三层次是透光与采光的屋顶太阳能花园(兼具办公、茶座、会议等功能),具有物业价值,增值部分可以抵消屋顶太阳能发电的投资;第四层次是储能与能源服务,提供电动交通、电动汽车的储能服务、紧急电源、安全生存电源、冷热电三联产的服务(热水、冷气等)等等。这四层次项目效益,都是比较高的经济回报,具有投资价值,是能源“金矿”!如果条件更好更优越,还可以扩充其他能源服务项目进来,比如说屋顶风能开发(含建设期在内的5年投资回报)、屋顶太阳能与天然气相互补的冷热电三联供(含建设期在内的5年投资回报)!
 
目前单项运转的电网,大概每年损耗2000亿人民币,如果单项运转的电网、水网、气网,通过加载新能源汽车网络变成移动电网和互动网络,每年可以创造巨大的效应。以信息技术改造和提升现有的交通、能源体系,特别提高传统电网体系的能源效率是中国能源发展面临的一大挑战,它将推动传统电网体系升级为信息化的水平,有可能造就一个与传统电网体系规模相当的创新架构。这将是一个比3G业务更加宏大的产业空间,比3G业务更能够推动内需体系发展的战略力量,这是一个比3G业务更应该迅速投入应用的国家创新业务。
 
倘若国家启动国家移动电网、互动交通网、智能电网的改造,每年至少可拉升国民经济15个百分点。因此,互动交通网、移动电网、智能电网改造应该成为拉动中国内需的先头部队。它可以重组从发电、输电、变电、用电,以及客户本身的能量管理控制过程,实现生产要素的效益最大化,也可以造就世界上最大的汽车产业、太阳能装备、传感器产业和世界上最大的智能电网“PRT”产业。
 
交通到底每年要用多少电?行驶耗电2.4万亿度电、电源建设5万亿度电。
 
1亿辆电动跑车(每天250公里/全年160天):1×160×2.5×25=10000亿度电;
 
5亿辆电动汽车(每天100公里/全年200天):5×200×1×12.5=12500亿度电;
 
2.5亿辆电动电摩(每天100公里/全年200天):2.5×200×1×2=1000亿度电;
 
5亿辆电动单车(每天50公里/全年200天):5×200×0.5×1=500亿度电;
 
国家电气化铁路、地铁、轻轨、城际铁路等轨道交通每年2万亿度电。保持国家最优竞争力,机动车船、飞机等交通运输估计需要20亿吨汽柴油的总能耗,大致上相当于4万亿度电!其中绝大多数农林灌溉采用电动汽车移动供电方式来解决,就相当于10亿吨汽柴油。
 
移动式电能消耗:10万亿度电;
 
固定式电能消耗:10万亿度电;
 
储能环节浪费:5万亿度电;
 
电业的整体能源效率:50%;
 
共需要电源建设:50万亿度电。面对50万亿度电的总量需求,煤、核、天然气等这些能源发电方式都只能望洋兴叹!这些发电方式的电源建设能满足其中的十分之一就很不错了!面对50万亿度电的总量需求,大致上需要发展500亿千瓦的光伏发电项目。如果到2035年中国节能汽车达到4亿辆,按照平均1.5吨油耗计算,年消耗原油在6亿吨以上,是2010年美国汽车成品油消费量的1.5倍。
 



责任编辑: 中国能源网