在前面的课程里,我们给大家提到了低碳化,它主要应该包括七个方面的内容。也就是能源低碳化、交通低碳化。建筑低碳化农业。低碳化、工业低碳化、服务低碳化以及消费低碳化。并且呢,我们在上一讲课的内容里面,给大家详细的介绍了能源低碳化方面的主要内容。那么在本讲课我们就一起来看一看低碳化在第二个方面的内容,也就是交通低碳化。这样说,虽然我们说能源低碳化能够在一定程度上解决二氧化碳排放的问题。但是呢?我们仍然需要在其他方面也考虑到低碳化的问题。这样呢,我们才能够全面而且有效的去控制二氧化碳的排放。而在这一方面,交通。一方面。现如今我们国家绝大多数的家庭。其实都已经拥有了自己的家用汽车。而汽车通过尾气所排放出的二氧化碳气体。在如今也已经是在温室气体排放量中占到了。相当大的一个比重。在过去的时候。由于我们国家的技术、经济都相对比较落后。所以我们所能够自主生产或者是进口的汽车的数量。也是十分有限的。而到了现在呢?我们现在很多方面的技术其实都。已经赶上了,甚至已经超越了发达国家。那么自然而然。汽车的保有量也就有了很大的提升。根据统计来看。我们国家目前汽车对于能源的消耗。是已经达到了过去30年前时候能源消耗的两倍。所以它所排放出来的污染物和温室气体也是相应的。出现了上升的情况。也达到了全社会各个行业排放总量的30%以上。所以说。我们在考虑和研究低碳化问题的时候。我们必须要把交通低碳。这样一个问题给考虑进来。当然了。我们刚才。我们提到的汽车,它仅仅是交通低碳化一个方面的内内容。如果准确点来说的话。交通低碳化。我们应该是可以从两个方面去进行考虑的。其中一个方面就是我们刚才提到的汽车。而另一个方面,也就是我们公用交通里面的轨道交通。那么这里呢,我们可以先详细的来看一下汽车方面的内容。在前面。我们给大家讲到过。温室气体,也就是二氧化碳,它的来源很大的一部分都是来自于石油燃烧所产生的。二氧化碳。而石油的发现和应用正是源自于第二次工业革命。而在第二次工业革命之后。石油的应用是使得整个社会文明都向前迈进了一大步的。虽然说我们现在需要出于对环境、对气候的考虑。我们不得不。去控制石油的使用量。但是呢,我们也必须要建立在不牺牲生产力。同时也不能够因此而降低我们人们的生活质量,不能以这样的代价去对石油的使用量来进行控制。那么。我们应该怎么办?我们就需要去寻找。一个合适的替代品。而这一个替代品。他其实也就是。电力。在能源低碳化里面,我们之前讲到过可以采用核能发电。水力风力这样一些。发电方式这样一些能源去取代石油。而他们。其实他们的本质。都是用变去取代。化石能源。而具体。反映在汽车上面呢。其实也就是用新能源的电动汽车来取代燃油动力的汽车。而具体什么是新能源汽车?新能源汽车,也就是电动汽车。它大致应该有。有哪些种类?我们可以先通过这样一个下面一个短片来做一个简单的了解。电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通安全法规各项要求的车辆。电动汽车的种类为纯电动汽车,混合动力汽车,燃料电池汽车。纯电动汽车的驱动电机有直流,有刷,无刷,有。磁,电磁之分,再有交流步进电机等,它们的选用也与整车配置,用途,档次有关,另外,驱动电机之调速控制也分有极调速和无极调速,有采用电子调速控制器和不灯调速控制器之分。电动汽车的优点是技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电,缺点是蓄电池单位重量储存的能量太少。还因电动。车的电池较贵,又没形成经济规模,或购买价格较贵。这就是新能源汽车。在这里面。我们提到了有几类电动汽车。以及他的一些基础性的技术。这里呢,我们可以简单的给大家说做一个说明。首先我们刚才提到了电动。汽车是分为了纯电动汽车。混合电动汽车和燃料电池汽车。这样的三类汽车。那么我们就先来看一看。纯电动汽车。纯电动汽车。它是完全的由可以充电的电池去提供动力能源的汽车。我们把它称为。纯电动汽车。一般来说,纯电动汽车所使用的电池。可以是铅酸电池。镍镉电池,镍氢电池或者是锂离子电池。当然,在这几种电池中呢,有些应用的多,有些相对应用的少,因为它的特性和适用范围的问题所造成的。那么这里面呢?应用相对较多的一种电池是锂离子电池。它的工作原理我们可以大致给大家介绍一下。它的工作原理其实就是利用锂离子在电源的正负极之间来回的嵌入和拖欠。来实现充电和放电的过程。我们可以来看一下。他在充电。的时候。锂离子。它会从正极拖欠。经过电解质而的电解嵌入到负极里面去。这个时候负极它就处于一个负离的状态。而反过来呢?反过来,放电的时候就是一个相反的过程。就是从负极。的一个过程。所以。用于电动车的电池,它是可以反复的进行充电和放电啊,充电和使用的。而纯电动汽车呢?也就是完全依靠电力去驱动。它的大致的一个工作原理是这样的。汽车。会在收到指令之后。先是由我们刚才看到的蓄电池进行放电。然后电流会迅速的进入到电力调节器中。经过电力调节器对电压以及电流大小进行精确调节之后。在输送到。电动机。然后电动机被驱动之后。会将动力传输到动力传动系统。而电动汽,电动汽车它的动力传动系统其实是和我们传统的燃油汽车是相类似的。也是会包括离合器。变速箱。等等这样一些部分。然后动力传动系统。来自发动机的动力会。经过动力传动系统的调整之后。把它转化为适当的牵引力。最后传输到轮胎上去,驱动汽车的行驶。这也就是纯电动汽车它的一个工作原理。而我们从它的工作原理可以大致了解到一个情况。也就是纯电动汽车。从。电池的放电到汽车的行驶,整个过程完全都是通过电力去传输的。这样呢,我们其实就可以发现一个问题。纯电动汽车,它是完全用电力传输。而燃油汽车呢?它是化石能源燃烧之后,利用蒸汽的压力去驱动汽车。所以其实。电动汽车它还有一个优势,就是它的动力传动的速度会比传统的燃油汽车快。也就是通俗一点来说,也就是纯电动汽车。它的提速会比。燃油汽车会更快一点。这当然也是纯电动汽车的一个小的优势。好,这就是纯电动汽车。接着我们再来看一看。混合动力的电动汽车。所谓混合动力的电动车。他所指的是拥有两种不同动力源的汽车。一般来说呢,两这两种动力,它分别指的是电池的动力。和燃油发动机的动力。这两种动力。而这两种动力源。它可以在汽车行驶的过程中。同时的为汽车去提供动力。当然了。更多数的混合动力汽车,它其实是在汽车不同的行驶状态下去分别工作的。而采用这种组合动力的方式。它就可以达到最少的燃油。和尾气排放。从而呢,去实现省油和环保的目的。在这里,我们可以以某一个品牌的电动车为例来给大家做一个说明。这种品牌的电动车呢,它是由燃油发动机和电池两种动力组成。在汽车启动。和时速低于24公里的时候。燃油发动机它是不会工作的。而是由轿车内部自带的电池。去提供动力。而只有在汽车行驶速度超过了每小时24公里的时候。燃油发动机,它才会开始工作。而采用这种设计呢?一般他的考虑是考虑到在城市里面。行驶的时候。大多数情况下都是处在低速行驶的状态的。特别是在上下班高峰期这类容易发生堵车的时段或者是地段。那么在这种时候。汽车它会频繁。的加速和刹车。而而这种状态下呢,使用,如果我们去使用燃油发动机。燃油的消耗量和汽车尾气的排放量就会成倍的增加。因此呢?在城市中,如果是进行低速行驶,如果是在这种状态下。汽车它就。可以自动的切换成电池驱动。这样呢,就可以达到节能和环保的目的。而这是低速行驶混合动力汽车低速行驶的驱动。而到了高速行驶的时候。也就是我们在。非高峰时段,或者是在路况比较好,或者是高速公路行驶的时候。这种情况下。电池,它的作用是为汽车的空调。音箱。但前大灯以及尾灯这样一些汽车辅助的设施去提供能量,这个时候电池就是这样工作。这样呢,也可以减少燃油发动机它的负荷。因为我们其实如果是。自己驾驶过。纯燃油的这种传统的汽车我们就可以感受到。这种汽车,它所有的能源都来自于石油的燃烧。也就是说,如果我们在开空调的情况下,我们就可以很明显感觉到汽车动力不足。这其实也就是附属设施、辅助设施给燃油发动机所带来的负荷。而混合动力的。就不存在这样的情况啊,这是我们刚才提到的。高速行驶电池。它的作用。而同时呢?同时汽车减速,汽车减速和刹车的时候。汽车本身也可以为电池进行充电。它的大致原理就是在减速过程中。汽车所损失的这一部分动能。会转化成电能进行储存。这样呢,我们就可以实现能量的回收和循环使用。并且呢,可以最大限度的保存和节约能源。这就是混合动力电动车的大致原理。而我们在进行。石油动力汽车向纯电动汽车转型的这个过程中。像这样一种混合动力的电动车,它就可以起到一个很好的过渡的一个作用。一方面呢,它既可以弥补由于技术能力不足所导致的电池续航里程不够。电池寿命过短。这样一些。问题。它也可以对于在过渡阶段的研发制造成本过高所导致的电池价格偏高,市场购买力不足这样的问题也可以解决。还可以在一定的程度上去缓解汽车尾气排放。对环境的影响。这就是混合动力的电动汽车。这是两种啊,我们讲到的纯动力和混合动力。那么在电动汽车里面还有一类,也就是第三类,刚才提到的燃料电池汽车,我们一起来看看。燃料电池汽车。它和纯电动汽车是比较类似的。它唯一的不同点在哪里呢?唯一不同点。是在于它电能的来源不同。我们相对比较熟悉一点的纯电动汽车或者是混合动力汽车。它电能的来源我们都是通过给电池进行充电来完成的。而我们给电动车充电。电动车,它就会把电能储存在电池里面。然后在汽车行驶的过程中。发动机就会去调用我们事先通过充电所储存在电池里面的电能。这是。燃料。这是。纯电动汽车和混合电动汽车。而燃料电池汽车呢?它的电能的来源就有点不同。它不是充电。它是直接在电池里面注入燃料。也就是供电池使用的燃料啊,并不是我们的石油,而是供电池使用的燃料。电池里面它存放的也是。不是存放电能,而是存放燃料。相比于纯电动汽车。燃料电池汽车。它最大的。优势在哪里?就是燃料补充速度很快。他补充燃料的方式。和传统的。燃油动力汽车是相类似的。它是直接把燃料灌注在电池里面去。这样呢,我们就不需要再等待几个小时的时间去给电池进行充电。就目前来看呢,在市面上最多的燃料电池汽车也就是氢燃料电池汽车。它的补充补充燃料的方式就是给电池中补充液态的氢。他所使用电能驱动汽车的大致的方式,也就是氢气和氧气分别处在电池的。极和阴极。然后呢,他们在催化剂的作用下,会被分解成氢离子和氧原子,还有电子。然后。氢和氧会结合生成水。在这样一个化学反应的过程中,就会进行放电。以这种方式来给汽车提供动力。所以呢,我们可以看出来,这类汽车虽然是采用补充燃料的方式。但是呢,他补充的是电池燃料。而且它也是通过放电的方式来为汽车提供动力。所以我们也把这一类。燃料电池汽车也归类到了电动汽车里面。而且在使用的过程中。它也完全不会有温室气体的排放,它只会产生氢和氧所结合生成的水。所以这一类汽车,它也是属于清洁能源汽车。当然,氢燃料电池汽车,它相比于相比于纯电动汽车和混合动力电动汽车呢,仍然存在着一些有待解决的。问题。所以说它的应用范围相对来说比起比起前面两类还是比较少的。而具体是什么原因呢?我们可以通过下面这一个短片来做一个大致的了解。为什么氢燃料电池汽车成为不了主流?在诸多新能源汽车技术线路中,有一种比较另类的就是氢燃料电池汽车。相比主流的混动汽车和锂电。其实汽车总显得有些格格不入,而选择此技术线的汽车厂商呢,更是凤毛麟角。简单理解,氢燃料电池就是将氧气和氢气化学能直接转化成电能的发电装置,其基本原理呢,就是电解水的逆反应,带来的好处呢,也是非常明显的,排放物只有水,不产生任何污染,并且运转时噪音也很低。那么看似这么好的技术为何发展不起来呢?除了本身的技术难度的限制以外。就和氢的化学性质有关了。氢在自然状态下是气态,想液化储存必须在低温高压的环境,相比汽油或者柴油来说,储存难度大了很多,而一旦在常温状态下发生泄露,产生的爆炸威力也是毁灭性的。所以氢气站的建设难度极大,后期运营维护也不容易。对于中国、美国这种幅员辽阔的国家来说,全国范围内建设家庭站呢是不太现实的,反而是面积小、城市高度发达的国家比较利于建设家庭。这也就是为何只有日本和韩国的车企热衷于氢燃料电池汽车的研发。所以氢燃料电池汽车在我国未来的处境其实类似于如今的液化天然气汽车,虽然不适合全国大规模使用,但是作为未来城市公交的能源方式还是挺好的。这就是氢燃料电池汽车。那么我们前面给大家讲到的纯电动汽车。混合动力。电动汽车和燃料电池汽车。也就是我们目前新能源汽车的一个基本情况。那么除了新能源汽车。我们还讲到了。交通低碳化,除了汽车之外,应该还包括了轨道交通的。低碳化。而相比于汽车方面来说。低碳化在轨道交通方面的应用相对是更为广泛和成熟一些的。在这里面呢,最具有代表性的就是铁路运输中的动车。以及城市轨道交通网。地铁。这两类呢,它都是采用的纯电力作为动力的。而具体。它的供电原。我们可以通过短片来做一个学习。高铁在运行时如何公?虽然只持续了十多年,但已经发展成为世界上总里程最多的国家,可以看出,中国的高铁运营仍然非常繁忙和高效,然而,许多高铁线路都在说他们在亏本运营,现在有数据显示,高铁在运营一小时内就用光了九千六百千瓦时。这个惊数人。高生在高速铁路的某个位置可以发电供高速铁路使用,这些猜测是错误的。高速铁路的运行速度高达时速350公里,每小时的耗电量为9600,当高速铁路的速度降到250公里,当需要时功耗仅为4800度及速度越快,牵引功率越大,功率消耗越大。根据电价成本,电费约占高铁票价成本的30%,如此大的电力消耗必须由高负荷电网提供。与供电公司、家庭供电的输配电不同,高速铁路的用电由发电厂直接产生,通过线路传输到牵引变电所,然后通过网络传输到高速列车。为高速铁路供电首先电力需要从发电厂开始,通过输电线路到达变电站,高压输电线路直接传输的电力不适用于高速铁路,需要通过牵引变电站将电压调整到。用于高速铁的值之后,电力可以从牵引变电所传输到高价接触网及高速铁头部的电线。高速铁直接获得电力的地方,架空接触网将与高速铁路车顶上的受电工接触,以获得其运行所需的电力。高速铁路的供电原理与有轨电车类似,简而言之,就是在铁路上架设电线、电网,在动车上安装导电滑轨,售电工每几十个千米就有一个供电单元,为了车,为高速铁路提供电力。为避列。在高速运行时,在所有供电系统都因电池故障而进一步失去电力供应的情况下,停电后可谓紧急制动车内照明等关键系统供电,直至线路修复或乘客通过其他交通方式转移。中国的高铁动车组每天在全国多条线路上忙碌,运送来自全国各地的乘客,这给我国人民的出行带来了极大的便利。现在很多时候没有高铁列车,人们无法出行。与前的列车不同,目前的高铁列车使用电源作为电源。的许多设施也需要电力,然后运行速度达到200公里每小时到每小时350公里,高速铁的耗电量也令人惊叹,它们每小时都用光千瓦率,如一次用电量为一一列高速列车将耗电约1万元。这耗电此外,桥。高速铁雨天仍能顺利运行,能见越高,高速铁的车头灯就越好,这也需要一些电力。与普通家庭相比,当配备许多电器时,它将在一个月内用完200,它的电量只有摄氏度,一年内就会消耗掉2000。然而,高速铁运行一小时,消耗一个家庭几年电高速。高速铁路能在没有持续供电的情况下高速运行吗?经常坐高铁的乘客或许曾注意到过,在途中偶尔会有顿挫感。这是由于高铁有一段长度为100米左右的无电区间,在电力区段沿线每隔六十千米会设立一座变电所,通过接触网向高铁供电。铁路电力区段会利用列车运行的间隙,停止某一区段变电所与变电所向接触网的供电,一般叫做开天窗。而高速铁路线是一个封闭的区段,而不是地面上的轨道。它总是连接在一起,高速铁的顶部有一个受电工,它在轨道上滑动27500伏特的高压线,每次通过不同的变电所区断线时,由于线路之间没有连接,高速铁路将有一段时间断电。由于高速铁路的承载能力大,轨道摩擦力相对较小,在停电情况下,高速铁路可依高此供高。此外地分。获取电力,以确保当本地变电站无法断电时,另一个本地变电站确保正常供电,除非发生大面积地震等重大灾害,否则两个当地变电站同时断电的可能性非常小,当然,停电的问题确实存在,停电原因多种多样,也会有一些不可抗拒的因素导致高速铁路供电中断,如恶劣的雨雪天气、山体滑坡、雷积冰冻、洪水腐蚀、异物引起的供电中断等。如果线路停电,这种情况。包括在铁应急计划中,针对这种情况,我们的高铁保障部用电解决方案可以实时监控全线数据,自动巡线,发现安全隐患,及时预警报警,准确定位隐患位置,方便维修人员快速处理,不仅有效防止了电气火灾等事故的发生,为高速铁用的稳定和安全供了坚实的保障,而且时刻堡着人民的财产和人身安全。这就是动车。他的。供电方式。另外呢?城市轨道交通里面。我们每天几乎每天都会乘坐的地铁。它虽然和动车是相同的。采用的电力驱动。但是呢,由于运行环境的不同等等这样一些因素。它的供电方式会略有不同。我们可以一起来看一看。作为城市交通的主动脉,地铁的平稳运行事关重大,在这背后,一套可靠的供电系统必不可少。咱们都知道,火车是通过上方的接触网获取电能,那地铁用的电是从哪来的?是从两条钢轨吗?人如果掉下站台,会不会触电呢?要搞清楚这些问题,就要先明白地铁的供电原理。地铁获取电能主要有两种方式,接触网供电和第三轨供电。接触网供电跟火车差不多。车辆运行过程中会升起受电工跟接触网连接获取电能。但是为了适应地铁隧道里空间狭小的情况,一般接触网都是采用刚性接触网,直接安装在隧道顶部。另一种是第三轨供电,第三轨是独立于行走轨之外,位于线侧面的第三条轨道。列车运行过程中通过急电靴接触第三轨的上下表面或者侧面获取电能。其实这种供电方式的原理跟接触网差不多,可以看作是把接触网从上面挪到了侧面。火车不同的是,地铁采用的是直流电,接触网供电一般是1500伏,第三轨供电一般是750伏,电流从接触网或者第三轨流过列车电机,然后从钢轨流回变电所构成闭合回路。人如果掉下站台,会不会触电呢?如果是接触网供电,触电几率很小,如果是第三轨供电,因为第三轨上方有防护罩,只要不是运气太差,从侧面碰到也没那么容易触电。其实跌落地铁最大的危险是可能会被列车撞到。这就是地铁,它的供电方式。那么以上提到的动车和地铁。也就是低碳化在轨道交通方面的主要的体现。当然了。除此之外。也还会有磁悬浮列车等等。这样一些交通方面。电力技术的应用。只不过呢?由于技术等等各方面的原因。它目前的应用范围相对还比较少一点。总的来说呢,在轨道交通方面,虽然应用范围相对较广。包括动车、地铁、磁悬浮列车等等,这些应用范围相对比汽车会广一点。但是呢,也正如我们刚才在。短片中看到的情况一样。电力轨道交通仍然是存在着电力成本高这样一些问题。而这些问题,它的背后。归根到底呢,还是我们在能源结构上过度的依赖化石能源。所导致的我们对电力技术方面的投资和研发。相对较少。尤其是一些私营企业,会出于对成本和风险这样一些因素的评估和考虑。而不敢于去迈出这一步。所以呢,其实这也就需要所有的企业来一起去发力。让电力技术这类清洁能源的供应走上一个。规模化、常态化的道。从而呢去降低平均成本,甚至呢实现技术上的突破。好。那么以上呢,我们给大家讲到的新能源汽车和轨道交通,也就是。这两类在我们低碳化中的应用。也就是我们本讲课的全部内容。