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氢云研讨:详解氢、锂技能道路社会本钱,谁会主导未来轿车?

2019-6-21 8:36:35来历:网络作者:
  • 导读:
  • 跟着全球可继续开展理念的推动,我国环境保护及碳排放问题日益突出。一起极高的石油资源进口依存度也成为要挟我国国家动力安全的潜在危险要素。因而新动力轿车代替传统燃油轿车在我国势在必行。
  • 关键字:
  • 锂 锂电池 新动力

跟着全球可继续开展理念的推动,我国环境保护及碳排放问题日益突出。一起极高的石油资源进口依存度也成为要挟我国国家动力安全的潜在危险要素。因而新动力轿车代替传统燃油轿车在我国势在必行。

但代替性计划是什么?

现在没有有结论。现在比较干流的新动力轿车计划是电池纯电动轿车,经过近几十年开展,其技能成熟度有必定确保,并开端了量化出产进入商场。

自2011年至2018年商场销量均匀年增加率78.8%。但因为续航才能缺乏、根底设施及制作本钱的约束,到现在其乘用车商场占有率依然缺乏5%。并且最近以来多起锂电池轿车起火事端更是引起社会公众对锂电池安全的忧虑。

而与此一起,氢燃料电池以其高能量密度及彻底清洁动力运用进程,敏捷招引了整个社会的重视,成为新动力轿车的一种新式代替性计划。

未来新动力轿车“氢能”是否会代替锂电池轿车成为干流?仍是两种计划双管齐下?

已经有很多业内人士从运用本钱视点对两种计划进行了比照,但氢云链以为在新动力轿车范畴一种技能计划的推广必定引起整个工业链条的革新甚至整个社会动力结构的调整,社会含义严重。必须在微观运用本钱的根底上进一步考虑社会全体的动力运用功率,才能对两种技能计划进行科学比照剖析。

01、氢锂技能计划差异的本质是能量载体

纵观人类开展前史,也是人类对动力的运用办法不断提高的前史。第一次工业革新使人类可以将石化燃料的化学能转化为蒸汽机的动能,而第2次工业革新则使人类将石化燃料的化学能进一步转化为电能。每一次革新都伴跟着能量密度及动力运用功率的提高,因而动力运用功率的提高是一种新技能是否能替代旧技能取得社会认可的决定性要素。

在现在的技能条件下,追溯到动力发生的源头,“氢”与“锂”两种新动力轿车技能计划的技能道路可以归结为以下五种:

氢燃料电池与锂电池两种技能计划的动力源头彻底相同,均为化石燃料(煤、天然气)或其它动力(核、水、风及太阳能),终究输出也没有差异,均为随同轿车移动的电能,其差异首要为中心的能量存储办法。“锂电”计划以电能为能量载体,以锂电池为贮存办法;而“氢能”计划以氢化学能为能量载体,以氢气为贮存办法。

因而,从社会层面看哪种计划的动力运用功率更高,哪种计划就很或许在未来取得主导性位置。

02、不同计划的动力运用功率剖析

技能道路关键环节功率测算

从上图1可以发现,除技能道路2之外,其它技能道路在“氢”与“锂”两种计划间对立点彻底相同:是以锂电池储电完成移动电能使用,仍是将电转化为氢储能再运用燃料电池转化为移动电能使用?

即“电→移动电能”VS“电→氢→移动电能”的途径挑选问题。这个问题假如处理,则在1、3、4、5四种技能道路中“氢”与“锂”两种计划的好坏天然清晰。现对两种途径的动力运用功率进行剖析如下:

锂电计划(电→移动电能)

锂电体系能量转化进程耗费包括:电力传输耗费、电网改造本钱、锂电池出产本钱、充电站本钱、电池自重耗电本钱、电池充放电能耗费等。

(1)电力传输损耗。因为锂电池轿车的电力凭借当时已有电网传输,不需求考虑电网建造本钱,电力传输进程中的损耗依照当时估量约为4%。

(2)锂电池出产本钱。当时紧凑型家用轿车的锂电池在未来跟着出产批量的扩展,规模经济效应将使其本钱不断下降,估量在未来几年将降到20000元左右,依照电池寿数期600次充放,每次续航400km,则寿数期内电池本钱约为8.3元/100km。

(3)充电站建造本钱。依据调研,当时充电站建造本钱约为200万(包括10个60Kw快充桩),假定服务年限10年,均匀运用率20%,则均匀每度电分摊建造本钱约为0.2元/kwh。

(4)电网改造本钱。当充电桩很多铺设时,供电功率将超出局域电网负荷,需求改造电网,假定单个充电站的电网改造投入为120万元,则每度电的电网改造本钱约为0.18元/kwh。

(5)电池自重耗费电能。一般家用轿车锂电池动力体系本身分量约为500kg,对电量的耗费大约2.8kwh/100km。

(6)锂电池充放电耗费。现在锂电池充放电进程电能耗费大约8%。

综上可得,依照当时估量锂电池轿车每百公里耗电15kwh,其间有用电能12.2kwh。而电能从发电厂转化为电池组输出进程中耗费约12%,即每百公里在源头的总能耗约17.05kwh。动力运用功率71.55%,非动力本钱约14元。

氢能计划(电→氢→移动电能)

氢能体系能量转化进程耗费包括:制氢电力耗费、氢气运输本钱、燃料电池本钱、加氢站本钱、电池发电损耗及电池体系自重能耗等。

(1)电力传输损耗。选用电网均匀损耗约4%。

(2)制氢电力耗费。在当时技能条件下,电解水制氢每度电制氢约0.019kg。

(3)燃料电池制作本钱。世界先进厂商的氢燃料电池体系制作本钱约为20万元,估量未来量产后能降到10万元左右。未来氢燃料电池运用寿数估量到达10000小时,寿数期内总行进路程估量40万公里。则每百公里分摊本钱约25元。

(4)加氢站本钱。日均加氢才能500kg的加氢站当时建造本钱约2000万,首要由设备本钱构成。估量未来大批量出产之后,建造本钱能降到1000万元。加氢站按每年运转360天,40%的运用率,10年折旧,则每建造本钱分摊为约13.89元/kg。

(5)电池发电损耗。据计算丰田Mirai百公里耗费氢气0.76kg。

(6)燃料电池组自重耗能。燃料电池组分量约为锂电池一半,相应的能耗以电能计为1.4wh。

综上可得,氢燃料电池轿车在终端每百公里耗费总电能40kwh,在电力体系源头耗费41.67kwh。

不考虑氢燃料电池发动机与锂电池发动机的功率差异,并假定两种车辆除动力体系之外的其它均无不同,则燃料电池轿车的百公里有用能耗相同为12.2kwh。则氢燃料电池的动力运用功率仅为29.28%,并随同非动力本钱35.55元。

因而,“电→氢→移动电能”计划在动力运用功率上处于显着下风,这意味着经过电解水制氢的技能道路(道路3,道路5)在未来不行能在新动力轿车范畴得到大规模推广使用!

各技能道路整体点评

技能道路1(化石燃料→电→移动电能)

我国化石燃料以煤炭为主,煤炭发电占总电量64.67%,天然气发电占6.33%,并且我国天然气进口依赖度高,不行能成为未来新动力轿车的动力根底。因而以下针对化石燃料的剖析均以煤炭为代表。

依照发电功率最高的超高压电厂核算,其标准煤耗费为360g/kw·h,而标准煤包括热能29.3106焦耳/kg。因而燃煤发电的化学能运用功率为34.13%,发电本钱(不包括煤炭耗费)约为0.14元/kwh。结合前文对“电→移动电能”环节的剖析,可以得到该技能道路百公里耗费标准煤6.14kg,整体动力运用功率为24.41%,非动力本钱约为16.4元。

技能道路2(化石燃料→氢→移动电能)

现在的工艺,煤气化制氢每制备1kg氢气需耗费标准煤约9kg,非动力本钱约5.6元。结合前文对“氢→移动电能”环节的剖析,可以得到该技能道路的氢能轿车每行进100km,耗费标准煤6.84kg,整体动力运用功率21.91%,非动力本钱约39.81元。

技能道路3(化石燃料→电→氢→移动电能)

该技能道路百公里耗费标准煤约15kg,整体动力运用功率为9.99%,非动力本钱41.38元。

从现在干流的技能道路剖析可知,氢能轿车工业面对如下窘境:

1、在现在技能条件下氢能道路比较锂电池道路在并不具有优势。

2、从社会动力运用功率视点考虑,以电解水制氢为根底的技能道路因为功率低下不行能成为未来氢能轿车工业的根底。

3、在动力功率上可以与锂电池道路相媲美的唯有道路2,即选用化石燃料直接制氢,但该办法产出氢气中的硫化物杂质极易导致燃料电池催化剂中毒,而现在国内无法有用检测。

4、比较锂电道路,氢能道路需求从头建造根底设施,导致非动力本钱大幅提高。

假如不能从技能上进一步打破,提高动力功率,氢能轿车工业将是无根之木!但氢能工业刚处于起步阶段,未来仍有无限或许。

在从动力功率看,制氢环节及燃料电池发电功率都有进一步提高的或许,而非动力本钱中燃料电池与加氢站本钱在未来工业大规模开展的情况下将会大幅下降。

氢能道路能否取得技能打破,替代锂电池道路成为未来新动力轿车主导者,仍需时刻的查验!

 

(关键字:锂 锂电池 新动力)

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