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          圣陽蓄電池:鉛酸電池的明天會更好

          2021-7-6 18:39:17點擊:

          圣陽蓄電池:鉛酸電池的明天會更好


          規模儲能技術現已廣泛應用于電動車、電動船、后備電源及電網的“削峰填谷”方面。僅就削峰填谷講,中國電網8億千瓦,由于我們國家用電結構已經并將繼續發生根本性的變化,電網峰谷差日益增大,我國的峰谷比一般為10∶0.7,而美國、日本、德國、英國、法國和俄羅斯的峰谷比分別為:1∶0.25,1∶0.4,1∶0.2,1∶0.35,1∶0.35和1∶0.52,一般發展中國家的峰谷比是1∶0.63,可見電網面臨的調峰任務和壓力日趨嚴峻。但發電側調峰能力是有限的,且是以犧牲機組壽命、能源利用率、高投資等為代價的,所以為了做到資源的合理配置,用電側也必須采取調峰措施。普及分時計價、拉開峰谷電價差距,推動采用規模儲能技術進行“分散調峰”對節能減排具有重大意義。

          規模儲能技術的應用是為了節約能源、減少污染,故儲能技術的評價標準首要的是安全性,即不燃燒也不爆炸,在確保安全下才能考慮提高比能量、比功率;其次就是能量轉換效率與自放電:即輸出能量和輸入能量的比率,也包含體系在全壽命周期中的工作效能,還有就是成本和壽命、比能量、比功率、可維護性和環境友好等方面。

          在循環壽命相當的前提下,目前每KWh電池成本鉛酸電池按1000元計算,鋰電池約為其3倍、全釩液流電池約為其10倍、鈉硫電池約為其20倍?梢娫诟黝愐幠δ芗夹g的競爭中,鉛酸電池具有資源豐富、回收利用率高,性能穩定、安全可靠,價格低廉、經濟高效的競爭優勢。

          鉛酸電池技術進步應緊跟車輛電動化發展趨勢

          2009年中國汽車銷量將超過1300萬輛,成為世界汽車銷量第一大國。面對石油緊缺、有一半需從國外進口的國家能源安全問題,城市空氣污染、減少二氧化碳排放緩解溫室效應的國家節能減排承諾兌現問題,發展電動車是刻不容緩的。

          客車、轎車、自行車、摩托車都應該電動化,哪一種電動車應該優先發展?首先楊院士強調電動自行車也是電動車,國家不應再“壓制”發展,而應在車身重量和行駛速度上規范管理、引導發展;其次中國的純電動車應該先做電動摩托車、微型四輪車,本著先小后大、先易后難、先低后高的原則,吸取電動自行車的教訓,政府要引導、鼓勵和幫助,這樣才能在耗電少、電池少的上面這些小車上面做成價格比較低的車子,使之和我們國家當前的消費水平相當,使群眾能買得起,這樣用戶才能多,同時電池企業的風險也會比較小。

          目前電動汽車選擇什么樣的車種優先發展還有著不同的認識和估計,在同樣滿足車輛安全性、可靠性、經濟性、實用性的前提下,能源利用(含轉換)效率應作為評判電動汽車價值的首要標準。當前電動汽車按電源及其使用模式可劃分為5種,以日本的豐田普銳斯(Prius)為代表的“油—電”混合動力車,美國人熱衷的“外充電式(plug-in)”混合動力車又稱“電—油”混合動力車、燃料電池電動車、純電動車和“雙充式”電動汽車又稱“增程式”電動汽車。通過如下對比,楊院士明確指出:跨越式一步發展純電動汽車是正確的選擇。

          1)前兩者均需要兩套動力系統、結構復雜、節能有限、成本偏高,只能作為過渡性車種發展;

          2)因氫在燃料電池中發電效率不高,能量總轉換效率僅30%,遠低于鉛酸電池的80%、鋰離子電池的90%,同時還有其他如氫的儲運困難、電池壽命不長、維護困難等問題需要解決,燃料電池電動汽車的產業化還來日方長;

          3)純電動優勢最大。一是不用油,100萬輛純電動轎車每日約可替代汽油1萬噸;二是無污染;三是全費用(車價+能源價)有可能低于燃油汽車;四是結構簡單,無油路和水路,使用、維修方便;五是電池可在夜間利用廉價“谷電”和現成的電網線路充電,既推銷了“谷電”(主要是核電和風電),替電網“分散調峰”,又可節省大量建設抽水蓄能電站的經費。我國應該跨越式、優先發展一次充電可行駛150-200公里左右的純電動汽車。

          4)“雙充式”電動汽車采用全電力驅動,是純電動汽車的擴展,動力結構簡單,維護費用也可大幅降低;燃油發電增程,可降低電池的用量、延長電池使用壽命;用定型小內燃機發電,可降低一次性投資和運行成本。由此可見,“雙充式”電動汽車在能源利用效率、價格、使用的方便性等方面具有優勢,預料其將以強大的競爭力迅速發展。

          由上述分析可見車輛電動化為動力型電池提供了廣闊的市場空間。電動車輛從小到大的發展趨勢,對動力型電池需求也提出了同樣的要求,正如鉛酸電池在電動自行車上應用有明顯的優勢一樣,在電動摩托車、微型四輪車上鉛酸電池也已成功應用并取得一定的領先優勢,同時鉛酸電池順應汽車電動化要求向超級電池的技術進步,也使鉛酸電池有技術能力參與競爭。

          鉛酸電池不應背負“污染嚴重”的罪名

          針對當前鉛酸電池背負“污染嚴重”罪名的現象,楊院士明確指出應該科學認識、有效治理、不要“談鉛色變”。美國作為當今世界唯一超級大國,耗用鉛酸電池70%國內制造、僅30%依靠進口,2003年美國環保局調查統計,鉛酸電池制造飛散排放占前100種排放源總排放的0%(未檢測到),由此美國當前正在修改標準把電池制造業從主要污染行業中取消掉。如下是2002年美國每年鉛排放來源的統計資料:

                             

          從上圖數據可見,美國位于鉛排放首位的是航空燃料,鉛酸電池制造過程的鉛排放量都低于玻璃及制品;鉛酸電池制造產業鏈上,原生鉛冶煉和再生產鉛冶煉的鉛排放均高于鉛酸電池制造,全部鉛冶煉和電池制造排放鉛的總和都低于電廠鍋爐的鉛排放量,故美國把對鉛酸電池防止污染的治理放在回收環節,進行立法有效管理。

          在參觀圣陽電源的生產基地、了解了圣陽電源的鉛防治情況后,楊院士對圣陽電源環境保護和職業安全工作給予了充分肯定。我們國家鉛酸電池制造作為生產許可證管理行業,只要有效把住生產許可口,保證生產企業環保設施到位、有效控制達標排放,則鉛酸電池制造過程對環境的污染就不存在嚴重之說;借鑒國際先進管控經驗,有效管理鉛酸電池的回收、冶煉過程,同樣也不存在嚴重污染環境的問題。

          各種電源應在發展中競爭、在競爭中發展

          電源行業當前存在一種現象,各種新型電源都喜歡拿鉛酸電池作為比較(負面)對象,給人的印象好像150歲的鉛酸電池應該或者很快就要被全面替代。在鎘—鎳電池、氫—鎳電池、鋰離子電池等新型電池相繼上市幾十年后,鉛酸電池依然牢固地占據二次電源市場半壁以上的江山,且至今都不存在一種新型電源將會全面替代鉛酸電池。究其原因,一方面具有資源、成本優勢的鉛酸電池本身從未停止過技術進步,從而能夠不斷創新滿足新需求;另一方面,各種電源都各有利弊,很多新型電源本身工業化生產的時間就很短甚至尚未大規模生產和應用,尚存很多問題需要發現和解決,以偏代全的結論本身不科學,2009年8月美國總統奧巴馬宣布,撥款24億美元支持美國48個項目發展“下一代電池和電動車”生產,用于電池及其材料生產的為15億美元,其中安排了3430萬美元和3250萬美元分別支持兩家公司發展“超級電池”項目,這一支持做法值得中國借鑒。楊院士強調自己愿繼續呼吁在中國戒除對鉛酸電池的偏見,以使鉛酸電池技術進步獲得扎扎實實的支持。

          在全面闡述鋰離子電池、鈉硫電池、釩液流電池和燃料電池等各類新型電源優勢和當前面臨問題的基礎上,楊院士明確指出:各類電源應在競爭中發展、在發展中競爭,把不斷提升性能,延長使用壽命,提高性價比、減少能耗和對環境的不良影響作為企業不懈的追求。



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