新闻

新能源的环保争议

作者:真人游戏平台 发布时间:2020-12-24 16:36 点击数:

  新能源究竟是否环保,是一个讨论越来越深入,结论却越来越模糊的话题,我今天也来班门弄斧。

  其实关于新能源汽车产品的环保争议应该说一直是伴随着新能源汽车的成长而存在的,但在过去大家的讨论中,这些争议多数都是以点状碎片化存在的,经常的讨论环境是你说前门楼子,我说胯骨轴子,各方参与讨论的朋友都深谙田忌赛马之道,电动车支持者说使用环节的环保,电动车的反对者说电池生产、回收还有发电环节的污染,所以呢,这个星期,我这个文科生打算充一把大瓣儿蒜,分五个方面来聊聊新能源汽车产品的环保特性吧。

  在这一点上应该说是有基本共识的,新能源产品的使用方面毫无疑问具有明显的环保优势。由于电机的高效率,以及不行驶不做功的特性,所以电动车在行驶过程中的能效,特别是在大城市这种走走停停的交通环境中的能效是具有明显优势的。

  这里主要说说高速行驶阶段的电动车能耗偏高的问题,这主要是源于风阻的消耗,这也是为什么电动车最开始的标称续航里程使用的是60KM/H等速标准,因为这一标准下,电机的做功达到了一个效率和风阻损耗的最佳平衡点,在燃油车上,发动机、变速箱做功、传功效率和风阻消耗的最佳平衡点在90KM/H,所以燃油车的等速油耗选择的是这个时速标准。所以现在电动车需要做到的就是不断降低风阻系数,将电机功率与风阻损耗的平衡点不断提升,如果能超过80KM/H以上的话,那么电动车基本上就可以实现在日常使用环境中的全速域高效低耗的目标,这方面广汽新能源已经有了概念车展示,他们的ENO146就是这方面的技术路线,比现在的主流轿车产品风阻系数低了几乎0.1,理论上来说,0.01的风阻系数差带来的就是续航里程15-20公里的差异,0.1的风阻系数差值对续航能力的提升是什么概念,大家自己算一下吧。

  上ENO146,下网红truck。外形有些异曲同工之妙,不过设计理念还是完全不同的

  对新能源产品来说,电机效率的提升幅度有限,因为已经效率很高了,电能管理系统是提升的一个重点,这也是现在所有厂商普遍发力的方向,因为投资性价比最高,对产品品质的提升是全方位的。但真正能够从本质上改变新能源汽车使用特性的还是空气动力学,这是新能源汽车的本命。为了便于大家理解,我可以类比一下,新能源汽车的电机、软件、风阻系数就可以类比为燃油车的发动机、操控、轻量化。传统燃油车上轻量化几乎可以提升一台车的所有属性,动力、操控等等,对于新能源汽车来说,风阻系数的降低一样有同样的神奇功效。

  这应该是目前为止争议比较大,甚至可以说是最大的一个问题了。几乎所有讨论新能源汽车产品环保特性的场景下,都会有人提出火力发电的污染问题,提出用电等于用煤的逻辑,不过我得说一句不客气的,这么说的人很明显对于我国,乃至全球的电力生产技术发展现状不甚了解,完全是在用陈旧的知识体系甚至只是一个概念来支撑自己的判断。

  从现在的总体数据来说的确如此,火力发电依然是我国主要的电力来源,以2018和2019年为例,按发电方式计算,火电占比70.39%,按发电量计算,火电占比72%,均超过七成。

  不过从2016年开始,我国已经开始严控火力发电新建规模,从竞技性、装机充裕度(可以理解为配额)、资源约束三方面建立了火力发电新建项目的预警机制。所以我们要发展的看问题,不能因为现在的火电占比高,就放弃新能源的发展,以2017年为例,当年我国新能源发电装机占比53.7%,超过一半。而且火力发电也不要总是老眼光去看,火力发电自从超临界技术开始广泛应用之后,其发电能效早就超过40%,甚至可以接近乃至超过50%,这比现在的车用内燃机的能效要明显超出,再加上特高压输变电项目的大规模建设,跨区输电能力大幅提升,2019年全国跨区输电能力1.3亿千瓦,输变电损耗降低,除了进一步提升现有发电机组的运行效率之外,更有价值的是提升新能源发电机组的电力使用率,比如过去被称为垃圾电的风电,2019年弃风电量下降5.2个百分点。这些数字都在告诉我们一个简单清晰的结论,那就是电力生产的环保特性远比很多人想象的清洁得多。

  上述四张图表,展示的是我国光伏和风能发电的装机容量以及发电量的数据统计,另外就是弃风弃光率,也就是所谓垃圾电被舍弃的问题,弃风弃光率从2016年的两位数百分比,下降到2019年风能不到5,光伏不到2,已经具有相当的使用价值,对于电网来说,光伏和风能已经绝对不再是垃圾电了。

  还有另外一个必须要考虑的要点,这也是我在很多场合曾经说过的一个观点,第一次工业革命是煤炭取代木柴,第二次工业革命是燃油取代煤炭,能源形式上的变革都是能量密度的指数级提升,第三次工业革命是电子革命,能源形式并未发生迭代式的变革。至于正在发生的第四次工业革命,能源形式毫无疑问正在转向电力,但是电力的储存介质和燃油相比,非但没有提升,反而是下降的,但为什么电力是未来的能源形态的首选呢?因为电力是能源的数字化形态,是迄今为止唯一一种可以完全100%被电子计算机控制的能源形式。所以网络化、智能化、数字化的未来世界,只能也必须以电力为基础。

  产品生产环节最主要的争议集中在动力电池的生产环节,因为动力电池的生产从原材料到成品环节中间涉及到多个稀有金属开采、高危原材料生产、高规格生产线建设等等,这些都是会产生大量碳排放和大量污染的环节。实话说,这事儿没得洗,动力电池的生产的确会有大量碳排放和大量污染,但是咱们不能只看着电池生产啊,燃油的生产环节呢?污染和碳排放同样不小,不过这两个产业目前不论从规模上还是从延展影响力上都还不具有可比性,所以很难做出准确的对比。而且动力电池的生产还没有稳定,依然处在技术快速发展的阶段,未来的动力电池生产的环保特性究竟如何现在还无法判断。可以说,这一争议才是新能源的环保争议话题中最应该充分讨论,也最有讨论价值的一个方面。

  不过为什么这么多大国征服和大型企业都押宝动力电池呢?其实这个决策的逻辑一点都不难理解,燃油的开采、储运、生产、成品油储运、供给、消费,所有的环节全都是分散的,化学能转变为动能的的整个链条上,中间环节太多,说白了赚差价的人太多了。但是电力就不是这样了,电力生产是集中化生产,网络化分发,环节减少,效率自然提升,特别是对于大国来说,随着特高压输变电技术的成熟和建设规模的扩大,电力在分发上的效率优势将进一步扩大,网络化优势将难以撼动。

  此外对于新能源汽车这一单一的产品来说,生产新能源汽车的碳排放还是有优势的,因为新能源汽车的零部件数量显著减少,这种减少是少一个零那种幅度,更少的零部件意味着更短的供应链,更少的供应商,更简便的供应商管理,更高效的库存流转,这些都能显著降低碳排放,而且以特斯拉为代表的新能源汽车制造商都在努力突破汽车制造自动化的最后一块堡垒,全车线束,如果这个堡垒被攻陷,那么新能源汽车的制造自动化程度将高到令人发指的地步,100%机器人造车将成为可能,这势必将进一步减排增效。而燃油车由于零部件有几万个,所以线束的复杂程度,整车整合的复杂程度都将使制造自动化成为不可能完成的任务,这将是未来新能源汽车产品生产环节相对于传统汽车生产环节在环保特性上的巨大提升。

  ModelY相关的异形线束专利示意,贴合车身,接口连接,简化全车线、产品生命末期的环保特性

  产品生命末期的环保特性是目前还有待评估的一点,因为目前第一代的新能源汽车产品才刚刚进入生命末期,从目前的诸多反馈来说,风评不佳是主流,电池衰减,二手残值低等等,在产品生命末期,新能源汽车现在表现出来的是全面的劣势。这点不容否认,特别是二手残值的问题,已经快成为致命伤了。但反过来想想,这事儿咱们不能什么便宜都占着吧,使用成本低,维护成本低,然后二手残值还得高,放燃油车里,也只有两田有这个本事吧。

  而且我一直有一个观点,燃油车和新能源汽车就压根不是一类产品,新能源汽车在未来十几年内都会处在快速迭代,高速发展的阶段,产品半年一次小升级,两年一次大升级几乎是必然的,虽然依靠OTA可以让旧车也能享受软件升级带来的体验提升,但是芯片算力、电机、电池、传感器等硬件提升带来的改变就没办法了。但是随着产品成熟度的显著提升,家庭私人用户对新能源汽车的接受度势必快速提升,多年前,特斯拉Model3刚刚发布的时候,我曾经憋过一篇文章,叫汽车工业的iPhone时刻,后来太忙没写完,但核心观点其实就是当新能源汽车产品的技术折旧已经超出质量折旧的时候,产品生命末期的出路就会发生显著变化,到那个时候,二手新能源汽车的回收方式将不再只有买了在卖一条路,而是像现在的IT回收产业靠拢,再加上新能源汽车零部件数量有限,完全可以在未来实现更高的标准化程度,这也将极大提升二手新能源产品回收的效率和经济可行性。

  总而言之,在产品生命末期的环保特性方面,新能源产品的现状是不令人满意的,但是新能源产品的特性决定着未来的发展空间是巨大的,而且发展路线清晰,不存在巨大的不可预知性和变数。另外还有一点需要指出的是,生命末期的新能源产品虽然有电池衰减等问题,但是整车能效是几乎没有变化的,积碳、油路老化、变速箱效率降低等等问题在新能源产品上是不存在的,所以从全寿命来看,我依然坚持新能源汽车在环保方面是优于传统燃油车的。

  这个问题与其说是对新能源产品的环保特性的讨论,不如说是对动力电池的梯次利用的讨论,因为新能源产品在报废后,需要重点关注的只有动力电池的梯次利用这个话题,其他的部件,金属部件、内装塑料件、皮质件等等都和现有的汽车报废后处理流程没有太大差别,只有动力电池,是需要特别关注的。

  1、技术问题:如何实现卸车动力电池的快速检测、快速分类、然后按照不同的电池性能指标进行对应的梯次利用,比如性能好的用于较低动力需要的环境,依然用作动力电池,性能稍差的用作商用储能电池,性能再次的用作民用储能电池,最次的直接回炉吧。这是目前对于动力电池梯次利用方面的一大技术障碍,因为检测方法复杂,检测成本高昂,所以梯次利用的积极性不高,无法形成规模,进而成本更加没有可能降低,形成恶性循环。而在这方面我看到的创新方向是ENVISION AESC远景科技收购日产AESC之后提出将在未来的动力电池内加装芯片,可以实时监测电芯状态,保证安全的同时,还能在动力电池卸车之后快速检测,快速分类,从源头解决动力电池梯次利用的技术障碍。至于应用方案,不知道大家是否关注到了Audi前不久发布的E-Tron充电仓,未来Audi会使用12个E-Tron车型报废之后的电池组合成为一个E-Tron充电仓,总电量1000KWH,总充电功率1200KW,可以同时为8台电动车进行充电,最快充电时间15分钟充满30-80%,而且这种充电仓还能成为电网峰谷调节的有力补充。而ENVISION的路线则是AESC回收的动力电池将补充到品牌旗下的智慧楼宇,智慧园区,智慧城市乃至智慧国家的储能模块当中,由于电芯自带芯片,动力电池的寿命完全可以得到最高效的挖掘。

  Audi充电仓,未来这种小型移动或固定充电仓将成为动力电池梯次利用的主要场景之一。

  2、电池回收问题,这是目前大家顾虑比较多的部分,因为干电池和各种小飞机锂电池的回收几乎是无法都是形同虚设,所以普遍认为车用动力电池的回收也会极其困难,但我对此到没有那么担心,因为车用动力电池无法或者说至少很难以个人抛弃式的方式遗弃,肯定是要送到某些机构,不论是二手交易还是拆车厂,所以只要抓住这些报废新能源汽车的集散地,保费新能源汽车的动力电池回收并不是不可能完成的任务,建立相对较完善的回收网络是可行、可做、可实现的。


真人游戏平台

@SHENZHEN ENERGY Corporation All Rights Reserved.

真人游戏平台