江苏省电动汽车发展可行性分析

牛 涛，居 勇

（江苏省电力设计院，南京 211102）

在城市化和工业化进程不断加快、汽车工业迅速发展、国际原油供求矛盾逐步加深、全球气候变暖日益明显的背景下，电动汽车以其零排放、零污染等节能特性受到了各方关注。目前对电动汽车的研究包括：电动汽车产业的支持政策制定与分析［1］、充电站选址［2］及技术支持［3］、电动汽车的能源供给模式［4］及发展前景展望等多个方面，这些研究为电动汽车的发展打下了坚实的基础。

1 政策支持

1.1 电动汽车产业政策

电动汽车具有行驶零排放、能源利用效率高、能源来源多样化等特点，在缓解石油危机、促进人与环境和谐发展等方面具有显著优势。发展新能源汽车尤其是电动汽车产业是我国重要的产业政策，是提高汽车工业竞争力、实施可持续发展和新型能源战略的战略决策。

近2年来，国家及江苏省相继出台了如：《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》、《节能与新能源汽车发展规划（2011—2020）》等多部产业政策，支持鼓励电动汽车发展［5］。受政策影响，苏州、扬州、无锡、常州和南通正在申报成为“十城千辆工程”的试点城市；南京和盐城还提出要建设新能源汽车产业基地，加快电动汽车充电站建设，发挥示范作用。

1.2 充电站建设政策

建设电动汽车充放电站等基础配套措施是促进电动汽车产业发展的重要举措。2007年12月14日，国家发展和改革委员会修订的《产业结构调整指导目录》，首次提出鼓励建设新能源汽车充电站工程，为电动汽车产业化提供了现实依据。

2010年1月，国家电网公司提出在2010年建设75座充电站，6 209个充电桩，扩大了电动汽车充电设施建设规模。

根据我国电动汽车充电站的整体发展趋势，江苏省已加大了对电动汽车充电站的建设力度，2010年全省建设完成18座充电站和500台交流充电桩，增加了社会示范效应。随着南京电动公交示范充电站及扬州电动汽车充电站等一批示范工程的投入运行，全省的电动汽车充电站发展政策将真正落到实处。根据规划，到2015年末，江苏省充电站总数将达到300个，其中大型充电站112个，中型充电站188个。

2 国外成功经验

美国、法国、意大利、日本等发达国家在政府、能源机构、汽车厂商及科研院所的共同参与下，已经在电动汽车的研发方面取得了显著成绩。无论是在电动汽车的车速、续驶里程、加速性能、蓄电池、基础设施等技术层面［1］，还是在配套的政策支持、经济支持、法律法规保障、机构设置、市场运作及标准建设方面［6］都有较大进步，这些技术积累和经验总结使得电动汽车的开发和使用成为可能。

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3 技术保障

我国从“十五”时期开始实施新能源汽车科技规划，“863”项目共投入20亿元研发经费，200多家整车及零部件企业、高校和科研院所，3 000多名科技人员直接参与了电动汽车的专项研发。经过近10年的发展，我国电动汽车的研发取得了明显进展。

目前，电动汽车进入了快速发展新阶段，截至2008年底，江苏省共有9家新能源整车企业进行了11款电动汽车的研究开发，其中盐城市奥斯汽车公司的AX1026EV已进入了小批量生产阶段，其他10款电动汽车还在研发阶段。

相对整车开发而言，动力电池及管理系统、驱动电机及控制系统、电辅件等关键部件已总体进入小规模生产阶段。

此外，发展电动汽车的诸多关键问题，如：充电站接入电网的谐波问题、电池耐用性等问题的逐步解决，给充电站的建设和电动汽车的发展提供了机会。

3.1 电网接入技术

大批量的电动汽车蓄电池接入电网充电将对电力系统运行产生影响。

正面影响是：在用电低谷对动力电池充电可以减少电网峰谷差，提高配电系统的实际利用率。

负面影响主要有2点：①当电动汽车蓄电池在正常用电期或用电高峰期充电时，额外的充电电流需求会加重供电系统的负担；②电动汽车蓄电池充电设备的非线性会产生很大的谐波电流（谐波电流和谐波电压对电力系统的影响统称为谐波污染），对供电系统的电能质量带来不利影响。

为减小由电动汽车充电引起的电流过载（需求高峰），一般使用充电协调的方法［7］。该方法的关键是在同一充电站给一组电动汽车同时充电时，协调好充电电流和充电时间，减少电力系统过载电流的出现，尽可能得到一条平坦的负荷曲线。充电协调一般分为分布协调和集中协调2种。

另外，可以从多方面降低充电站接入对电网运行的谐波污染［8］：充电机供货商采用先进技术，使用新式充电设备，降低设备对电网的谐波电流注入；设计单位在方案设计时充分评估充电站对电网接入点的影响，在接入点的选择、电网电容器配置、充电站接线方式等方面进行优选，必要时需要根据评估部门的建议设计滤波器，并协调好每个充电站充电器的数目；业主加强电能质量在线监测和谐波报警以及谐波保护功能建设。

3.2 动力电池

3.2.1 电池技术的发展

目前充电电池容量约为100 Ah，使用寿命在1 000次以上，单次行驶里程可达到约200 km，表1列出了江苏省各电池厂商生产的电动汽车动力电池技术现状。

随着电动汽车和动力电池的商业化开发，动力电池的相关技术指标将有大幅度优化，如表2所示。

发展趋势主要有以下4个方面：①续驶里程稳步提高，目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100～300 km，预计到“十二五”末，电动汽车一次充电后的续驶里程将达到300～500 km，逐步接近燃油车的续驶里程；②随着充电技术的不断发展，电动汽车充电时间不断缩短，为用户提供快捷的服务；③随着电池性能的提高，蓄电池使用寿命延长，充放电次数将明显提升；④随着蓄电池使用的规范化，蓄电池逐渐标准化，同种类型的车辆将使用相同尺寸和质量的电池，有利于蓄电池的维护和更换。

表1 动力电池技术现状

表2 动力电池指标

3.2.2 电池管理系统的发展

此外，以往制约电动汽车普及的电池管理系统也取得了实质性进展。电池管理系统是在使用过程中检测电池能量的消耗并预测剩余电量的综合性电子控制系统，电动汽车可以根据参数运算及判断结果对电动汽车的运行工况进行智能调节［9］。电池管理系统的功能如表3所示。

近年来，国外一些大的汽车生产企业和蓄电池生产厂家成功地开发出各自的电池管理系统。如美国的EVI型电池管理系统、SmartGuard电池管理系统，德国的BADICHEQ电池管理系统和BADICOaCH电池管理系统。

在我国，经过电动汽车专门研究项目的立项和多个地区地方政府的积极规划推动，我国的电动汽车电池管理系统的研发和应用能力已经在实际运营测试中得到了逐步的提高。

3.3 电机技术及控制技术

驱动电机是电动汽车必不可少的关键部件，目前主要有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻4种。永磁无刷电机由于相对效率最高，在功率小于100 kW的电动汽车上得到了广泛的使用［10］。

此外，国外已经有越来越多的电动汽车采用性能先进的轮毂电机，无传统汽车的变速器、传动轴、驱动桥等复杂的机械传动部件，美、英等国还将此种电机技术应用于各种军用车辆、轻型坦克上，并取得了重大成果。

针对电动汽车驾驶模式多变、路况复杂等特点，可以采用比传统的比例积分微分控制效果更为明显的鲁棒控制方法，这样既不用对控制系统的参数进行较大的变化，又能得到满意的电机控制效果［11］。

在运动系统的控制中，西安交通大学电动汽车研究开发中心通过对电动汽车进行整车运动学建模及整车运动学的分析［11］，提出了一种新颖的电机驱动模糊控制方法，可以合理地分配两个驱动轮上的驱动力矩，并以城市公交车、出租车为实验对象进行了实际论证。

4 江苏经济社会发展提供的机遇

4.1 科研力量

江苏省科研高校密集，科技创新能力突出，有良好的经济实力和庞大的消费人口支撑电动汽车产业。“十一五”期间，新能源、新材料、环保产业产值均有大幅上升，全省科技进步贡献率达54%，全社会研发投入占地区生产总值的比重为2.1%，区域创新能力连续2年保持全国首位。

据规划，“十二五”期间，江苏省的科技创新将继续走在全国前列，研发投入占地区生产总值比重将提高到2.5%，科技进步贡献率将提高到60%以上，这些为电动汽车的发展提供了坚强的智力支持。

4.2 汽车保有量

2008年江苏省机动车保有量为1 350万辆，2009年这一数字以及已达1 446万辆，增长了7.11%。“十二五”期间，预计全省的机动车保有量将以100万辆每年的速度猛增，截至2015年全省汽车保有量预计将达到2 000万辆。

“十二五”期间，电动汽车从开始应用到普及将有一段快速发展过程，随着国家对新能源汽车发展的推动，江苏省电动汽车近远期保有量的增长速度应大于机动车保有量的增长速度。

按照国家对新能源汽车产业的规划，未来新能源汽车占汽车产业的比重将达到5%，按每年新增100万辆汽车计算，江苏省的新能源汽车保有量在2015年末将达到25万辆，其中电动汽车比例应占到一半以上，即至少应有12.5万辆。

4.3 社会发展

“十一五”期间，江苏省大力推进资源节约型、环境友好型社会建设，实施重点节能减排项目，淘汰落后产能，单位地区生产总值能耗下降、化学需氧量和二氧化硫减排均完成“十一五”目标。其中，电动汽车的推广作为降低环境污染、减少资源浪费的重要手段也发挥了一定作用。

“十二五”期间，节能减排仍是全省乃至全国的根本政策，江苏仍然面临单位地区生产总值能耗、二氧化碳及主要污染物减排完成国家下达的约束性指标的重要任务，电动汽车在化学需氧量及二氧化硫减排方面将发挥积极作用。

按照电动汽车保有量为12.5万辆、每辆电动汽车年平均行驶里程为20 000 km测算，相对燃油机动车，每年累计至少减少二氧化碳排放14万t，具有良好的环境效益。

5 结束语

“十二五”期间，江苏省应利用现有企业基础，积极培育整车基地。充分利用上汽集团、东风集团整体优势，依托南汽公司、盐城奥新公司、麦克卡公司、淮海公司等公司现有基础，在南京、盐城等地加快培育主要面向家庭、出租车行业和特定场地的具有小批量生产能力的新能源乘用车生产基地；充分发挥中威、黄海、牡丹、友谊、益茂等现有客车企业优势，在盐城、常州等地加快培育主要面向城市公交和公益行业的具有中等批量生产能力的大、中型新能源客车。

［1］ 李佩琦，易翔翔，侯福深.国外电动汽车发展现状及对我国电动汽车发展的启示［J］.北京工业大学学报，2004,30（1）：49-54.

［2］ 寇凌峰，刘自发，周欢.区域电动汽车充电站规划的模型与算法［J］.现代电力，2010,27（4）：44-48.

［3］ 曲巍，赵宏振.纯电动轿车的使用模式与能源供给模式［J］.电力需求侧管理，2009,11（2）：21-24.

［4］ 夏德建.电动汽车研究综述［J］.能源技术经济，2010,7（22）：49-55.

［5］ 吴英姿，王康，卫振林，等.浅析中国电动汽车产业发展的配套政策［J］.电力需求侧管理，2008,10（2）：71-74.

［6］ 国家电网公司电动汽车考察团.法国和意大利电动汽车考察报告［J］.电力需求侧管理，2008，10（1）：1-4.

［7］ 李俄收，吴文民.电动汽车蓄电池充电对电力系统的影响及对策［J］.华东电力，2010,38（1）：109-113.

［8］ 陈新琪，李鹏，胡文堂，等.电动汽车充电站对电网谐波的影响分析［J］.中国电力，2008（9）：31-36.

［9］ 崔伯雄，隋欣，赵景焕，等.电池管理系统重点专利技术分布——适用于纯电动汽车［J］.电子知识产权，2010（6）：62-66.

［10］ 王立颖.电动汽车的关键技术及发展前景［J］.汽车工业研究，2009（8）：12-15.

［11］ 倪秀英，李宝霞.电动汽车控制技术介绍［J］.山东交通科技，2005（1）：88-91.

（本栏责任编辑 刘嘉婧 孙 晶）