超級(jí)電容器在牽引動(dòng)力領(lǐng)域的應(yīng)用阮殿波

各位業(yè)界同仁以及專家們，大家下午好。
大家知道南車主要是做軌道車輛，這兩年也做了一些軌道之外的車輛，比如說電動(dòng)汽車等等，但主要是公交車。
    我講的牽引動(dòng)力應(yīng)用是我去歐洲的時(shí)候給我一個(gè)感受，大家說的是超級(jí)電容器比能量太低，不能單獨(dú)作為主動(dòng)力牽引應(yīng)用，實(shí)際上我們很早就做了。比能量雖然比較低，為什么可以應(yīng)用呢？我們引用的牽引動(dòng)力是城市的共同交通車輛，它是一個(gè)有規(guī)律運(yùn)行的，不是說充一次電一百公里。一般站間距不超過一百公里，可能有的地鐵跑兩公里，但是有軌電池設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不能超過一公里，還有是無軌電車，和奧威做的有點(diǎn)像。這種純電的車輛，一般的距離不會(huì)很遠(yuǎn)，也就是一公里左右。短途情況下，超級(jí)電容器比能量達(dá)到一定程度，完全可以做到主動(dòng)力源。
   壽命、大功率、高低溫性能、全壽命周期可運(yùn)行，這些超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電池。車輛應(yīng)用的話，實(shí)際上是對(duì)儲(chǔ)能的要求。第一個(gè)是要有足夠的能量密度，我們說應(yīng)急的時(shí)候，它可以跑兩三站，這是一個(gè)能量密度的要求。
    為什么寫一個(gè)6WH/KG，這是我們有實(shí)驗(yàn)得出的，三千法拉現(xiàn)在大家做出來5WH/KG，真正做到器件不到4，第一個(gè)我們車輛有軸重設(shè)置和體量設(shè)置，我們第一臺(tái)做的輕軌車用3WH/KG，放在車?yán)镫y看，影響載重量，還能也比較大。后來我們比能量達(dá)到6WH/KG，包括我們帶的一些負(fù)載的可以很好的運(yùn)營。
第二個(gè)是功率密度，主要車輛在牽引加速的時(shí)候很重要，必須大規(guī)模放電，加速很快。我們知道超級(jí)電容器可以短路放電，我們?cè)O(shè)計(jì)的車輛加速都非常好。 還有一個(gè)功率密度要求是對(duì)我們的能量節(jié)約，就是說我們?cè)趺锤咝У睦�用能量�?br />     第三個(gè)是全生命周期，比如說有條件的一百萬次可以。還有更重要的是高安全性、高可靠性。載人工具安全性放在第一，車輛在極端情況下，包括撞擊、翻車的情況下，器件會(huì)不會(huì)爆炸等等，安全性要求非常高。
    基于它的特點(diǎn)，利用超級(jí)電容器作為城市公共交通車輛的主動(dòng)能源，南車做了一些工作，我匯報(bào)一下。
    這個(gè)電容器因?yàn)楦�一般的廠家做的不太一樣，目前我們做的是2.7V，7500和9500法拉，7500直流內(nèi)阻是0.19，實(shí)際上我們出廠的是0.14。在能量密度上7500達(dá)到6.0，9500達(dá)到7.4，這是同一個(gè)體積和條件下，能量密度提高了30%多，功率密度是7KW/KG以上。
    實(shí)際上高低溫大家都知道，超級(jí)電容器的高低溫性能非常好，低溫情況下只有13%左右，對(duì)它的牽引動(dòng)力影響非常小，容量基本沒有變化。一些特殊的情況下我們做到負(fù)70%也沒有問題，大家講循環(huán)壽命的問題我們絕對(duì)是有條件的，不能說無條件做到一百萬次。我們發(fā)現(xiàn)電容器在高壓高溫的情況下，可以保持五千個(gè)小時(shí)，容量衰減大概是20%左右。它的壽命明顯延長(zhǎng)了，我們可以用這個(gè)公式修正，把參數(shù)設(shè)置到五千。
我們經(jīng)過了大量的實(shí)驗(yàn)，壽命和電壓有關(guān)系，所以我們是不是按2.5V設(shè)計(jì)的，和2.7V有很大差別。當(dāng)然，單體是很好做的，系統(tǒng)很難。有一個(gè)失效的話，整個(gè)系統(tǒng)就失效了，在系統(tǒng)上一定要考慮這兩個(gè)參數(shù)。在系統(tǒng)上安全性要考慮幾個(gè)，做CMS比DMS簡(jiǎn)單。我們現(xiàn)在做的一般是有遠(yuǎn)程監(jiān)控的，車輛用的所有東西在后臺(tái)都可以監(jiān)控，而且是有報(bào)警的。因?yàn)殡娙萜骺梢酝ㄟ^它的電壓情況來判斷電容器是不是生病，是不是有問題。實(shí)際上我們的電容器情況都看的到，高鐵為什么晚上經(jīng)常不跑？很多人在這里做檢修，可靠性要求非常高，我們所有車輛都是這樣的。公共交通車輛每天晚上都會(huì)看電容器情況和所有電壓情況，整個(gè)平衡系統(tǒng)和管理系統(tǒng)有沒有問題，每天都要做檢修。還有一些是很簡(jiǎn)單的，有線壓電路板、瀉放，這是被動(dòng)的形式。主動(dòng)的形式也有，還有是要控制溫度和電壓參數(shù)。最關(guān)鍵的是動(dòng)態(tài)壓力結(jié)構(gòu)，大于3公斤上面會(huì)自動(dòng)開啟釋放一些氣體。為什么方形的壽命長(zhǎng)呢？里面有很多氧化性技術(shù)在里面，充放電情況下有氧化碳的氣產(chǎn)生。腐蝕性氣體我們希望把它排出去，這樣它的壽命就很長(zhǎng)。
    我們也做過實(shí)驗(yàn)，大概做了四個(gè)，包括積壓、針刺、重物沖擊、燃燒實(shí)驗(yàn)。燃燒實(shí)驗(yàn)可能沒有人做，我們?cè)谏厦鏌��?0分鐘，它是沒有什么變化的，包括體積、變形都沒有。20分鐘以后量了一下它的電壓還有兩伏，車輛要求很嚴(yán)格，我們第二個(gè)圖是整個(gè)電容器的壓配馬上釋放，能量很小，和電池不一樣。
    南車是做車輛的，有軌電車在歐洲非常多，當(dāng)然上面都是有網(wǎng)的。歐洲有軌電車70%，30%是地鐵。因?yàn)榈罔F造價(jià)很貴，我們國家也一樣，一公里地鐵投資五到八個(gè)億，有軌電車1到1.2億。有軌電車是很好的補(bǔ)充，我們國家是地鐵占了70%多，有軌電車10%都不到。從這一點(diǎn)上，目前據(jù)我所知規(guī)劃的有軌電車路線比較長(zhǎng)，大家逐步發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題，建地鐵不是每個(gè)城市都能建的，GDP超過多少，城市人口、建的線路密度是多少。但是有軌電車要求比較簡(jiǎn)單，投資本身就少，它有很好的優(yōu)勢(shì)。
實(shí)際上現(xiàn)在我們有一個(gè)提議叫現(xiàn)代有軌電車，和過去不一樣。還叫儲(chǔ)能式，一個(gè)是車輛一般來講不像原來老式的有軌電車，地板很高，車都有網(wǎng)，運(yùn)行速度很慢，外形不好看�，F(xiàn)代有軌電車把這些事情都克服了，低地板、利用儲(chǔ)能方式?jīng)]有網(wǎng)，運(yùn)行的時(shí)候幾秒到十幾秒充電速度。
   有軌電車的運(yùn)能大概每小時(shí)運(yùn)1.2萬人，對(duì)一些中小城市非常好。大城市有地鐵連接線，建有軌電車比很好，因?yàn)樗�投資相對(duì)少�；�于同樣的道理，南車又做了一個(gè)無軌電車，利用9500法拉電容器。電壓工作范圍是360V到720V，有效能量4度電，但是實(shí)際上是5度電。它也是全鋁合金的車身，本身比較輕。這個(gè)車實(shí)驗(yàn)了一下，每公里只有0.7度電，非常節(jié)能。一次充滿電可以跑6公里，實(shí)際上一條公交線大概是十幾公里，中間會(huì)設(shè)置一到兩公里，我們用的也是儲(chǔ)能設(shè)備。地上我們用了一個(gè)超級(jí)電容器組，車上有一個(gè)。而且我不用拉專線，三五分鐘就可以把地面的充滿，然后再充到我車上，幾十秒鐘就可以。
     為了車輛的生產(chǎn)，南車在寧波成立了一家公司叫浙江南車電車有限公司，投了四個(gè)億。實(shí)際上我們非常看好超級(jí)電容器的應(yīng)用，寧波市定了五百輛車，因?yàn)樗�是一個(gè)高端車，主要是BRT上，價(jià)格可能高一點(diǎn)。前一段時(shí)間都在講電池車用了六七年，實(shí)際上用了三四年都不行了，超級(jí)電容器在城市交通車輛上是沒有問題的。
目前有一些項(xiàng)目給大家匯報(bào)一下，第一個(gè)項(xiàng)目是廣州海珠項(xiàng)目，7.7公里，設(shè)了11個(gè)站，充電速度很快。最長(zhǎng)一個(gè)站11秒，最短充4秒，上下客的時(shí)候就完成了。第二個(gè)項(xiàng)目是淮安項(xiàng)目，是一個(gè)中小城市。21公里長(zhǎng)，裝了23個(gè)站，26列車。2015年4月份開始開通。寧波市有軌電車2015年12月份開通，距離是8公里，10列車。
總的范圍來看，無軌電車還是有軌電車，尤其在軌道交通市場(chǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上午看到的幾個(gè)億，市場(chǎng)是非常巨大的，也不是說我們一個(gè)企業(yè)能做的。
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