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與“北上廣深”在一個(gè)起跑線(xiàn)上，武漢市政府到2015年底前將投入16.8億元推廣1.05萬(wàn)輛新能源汽車(chē)。新能源汽車(chē)還有不少“特權(quán)”：免征車(chē)船稅；免收城市道路橋梁隧道車(chē)輛通行費(fèi)；免費(fèi)在指定的公共充電設(shè)施場(chǎng)所充電；在市內(nèi)行駛時(shí)不受尾號(hào)限制；對(duì)從事城市配送的新能源物流車(chē)發(fā)放通行證，可在三環(huán)線(xiàn)內(nèi)按核定路線(xiàn)通行。國(guó)家將在“北京—武漢—深圳—香港”建造全線(xiàn)充電站設(shè)施，未來(lái)氨燃料電池（電動(dòng)化學(xué)能源最佳動(dòng)力）、動(dòng)力電池備用儲(chǔ)能模塊（車(chē)載通信電源）、液氮儲(chǔ)能動(dòng)力模塊（開(kāi)關(guān)門(mén)等）與超級(jí)電容（主驅(qū)動(dòng)與快速充電）混合動(dòng)力汽車(chē)將成為最佳電動(dòng)汽車(chē)的能源方式。

 

“氮”科學(xué)，特別是在合成氨領(lǐng)域，在持續(xù)100多年里誕生了數(shù)十位諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)獲得者。其中包括獎(jiǎng)項(xiàng)創(chuàng)立者諾貝爾本人（炸藥大王、托拉斯企業(yè)主），也是相關(guān)領(lǐng)域的佼佼者！時(shí)光更早一些，“近代化學(xué)之父”波義耳、以及“科學(xué)巨匠”牛頓，都是“氮”科學(xué)大師！在古代中國(guó)，歷史最早的化學(xué)現(xiàn)象——絲綢染色技術(shù)（汞對(duì)蛋白質(zhì)的色彩反應(yīng)），已經(jīng)至少有七千年，甚至可能上萬(wàn)年了。中國(guó)的火藥——“黑火藥”，更是氮科學(xué)的光輝杰作，世界歷史因“中國(guó)火藥”引發(fā)的“戰(zhàn)爭(zhēng)與和平”、以及“（平民）公民社會(huì)”的到來(lái)，而迎來(lái)了世人今天的歷史。治理霧霾以及全球“減碳”污控，以及健康產(chǎn)業(yè)，將成為“氮”科學(xué)的未來(lái)舞臺(tái)！“氮”科學(xué)產(chǎn)業(yè)，在1913年“合成氨產(chǎn)業(yè)化過(guò)程”中就已經(jīng)成為“空氣煉金術(shù)”。經(jīng)過(guò)整整100年的時(shí)空穿梭，“氮科學(xué)”戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)也將超過(guò)“碳科學(xué)”戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，而成為地球上最龐大的產(chǎn)業(yè)集群。與德國(guó)國(guó)防工程“合成氨產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目一樣，“液化空氣與液氮”能源產(chǎn)業(yè)，定將成為其中的產(chǎn)業(yè)化新典范！

 

但售價(jià)為150萬(wàn)元的新能源純電動(dòng)公交客車(chē)，雖能享受?chē)?guó)家和地方各45萬(wàn)元的補(bǔ)貼，卻只能運(yùn)營(yíng)三五年就得更換動(dòng)力電池。動(dòng)力電池儲(chǔ)能受限實(shí)際上相當(dāng)于每度電儲(chǔ)能管理總成本在一二十元的整體代價(jià)，實(shí)際上并不能有效地實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)。國(guó)內(nèi)某公司按如下數(shù)據(jù)來(lái)分析（磷酸鐵鋰）動(dòng)力電池新能源汽車(chē)的真實(shí)行駛成本。電池容量：500Ah，額定電壓：3.8V，最大放電電：450A，充電次數(shù)1000次（實(shí)際只有300次），生產(chǎn)成本1.5元 /瓦左右。儲(chǔ)能成本計(jì)算如下：3.8X450=1710瓦，每瓦成本1.5元共2565元，售價(jià)是3500元，但實(shí)際上最佳循環(huán)儲(chǔ)能的充放電深度只有20%即350瓦，每瓦儲(chǔ)能實(shí)際成本10元。電池每次放電能量是500X3.8X20%=380Wh=0.38 度電。整個(gè)壽命內(nèi)1000次充放電提供350度電（計(jì)入損耗）。平均每度電的儲(chǔ)能成本實(shí)際上在3500/350=10元以上。另外，動(dòng)力電池組件的運(yùn)行維護(hù)管理讓儲(chǔ)能開(kāi)銷(xiāo)成倍上漲。動(dòng)力電池汽車(chē)在開(kāi)關(guān)門(mén)等壓縮空氣儲(chǔ)能與打氣泵領(lǐng)域存在先天技術(shù)不足！

由于動(dòng)力電池儲(chǔ)能受限以及熱季空調(diào)、健康安全等原因，純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展緩慢。動(dòng)力電池新能源汽車(chē)最大的麻煩來(lái)自于對(duì)電網(wǎng)的沖擊——為了滿(mǎn)足公交客車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)等電動(dòng)交通未來(lái)供電需求，城市電網(wǎng)需要十倍擴(kuò)容，否則將“拉垮”城鄉(xiāng)電網(wǎng)并摧毀所謂的“智能電網(wǎng)”。德國(guó)作為全球裝備強(qiáng)國(guó)，對(duì)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)甚為謹(jǐn)慎，個(gè)中原由即在于此。

東風(fēng)集團(tuán)目前正在尋求跟法國(guó)雪鐵龍合作開(kāi)發(fā)壓縮空氣新能源汽車(chē)（APV）。實(shí)際上立足于國(guó)情開(kāi)發(fā)液氮汽車(chē)（LNV)在公交領(lǐng)域推廣更具有應(yīng)用前景。液氮的供應(yīng)是一個(gè)非常成熟的產(chǎn)業(yè)化體系。中冶南方公司是液氮工程領(lǐng)域的佼佼者，如能跟國(guó)內(nèi)頂級(jí)客車(chē)廠(chǎng)如濰柴動(dòng)力集團(tuán)旗下的“亞星客車(chē)”戰(zhàn)略合作，將可以開(kāi)發(fā)出全球最佳低碳公交客車(chē)。

液氮或液空動(dòng)力車(chē)（LNEV/LNEB）適合于中國(guó)南方運(yùn)行。電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力鉛酸電池主流技術(shù)只有108-144kJ/kg的比能（每公斤0.03—0.04度電）。液氮是液化的氮?dú)?。液氮其環(huán)境溫度下的可用能為769kJ/kg，如增加氨燃料電池余熱利用則可提高到1000kJ/kg以上。如果液氮膨脹起始?jí)毫?兆帕，溫度為環(huán)境溫度300K,理論上可輸出的有用功為303kJ/kg。如果在液氮的膨脹過(guò)程中加入一個(gè)拔頂循環(huán)與其聯(lián)合工作,其比功可超過(guò)567kJ/kg。以液氮作為動(dòng)力，每公斤液氮能產(chǎn)生約400千焦耳的能量（每公斤液氮的最大可用能771千焦/卡諾效率74%），還能得到232千焦耳的有效冷量；相當(dāng)于每噸液氮175度電的總輸出能量，是動(dòng)力電池最經(jīng)濟(jì)循環(huán)儲(chǔ)能狀態(tài)（即二成充放電）的近十倍。推動(dòng)載滿(mǎn)乘客的12米公共客車(chē)行走1公里（良好路況），需要9公斤（視路況可能增加到10公斤）液氮，而對(duì)動(dòng)力電池而言則需要（偽造數(shù)據(jù)10公斤—）大約33公斤（3噸電池300公里——可實(shí)際上只有100公里）。因此，單位重量下液氮儲(chǔ)能的本事至少是（磷酸鐵鋰）動(dòng)力電池最佳循環(huán)儲(chǔ)能密度的三倍以上。每公升柴油實(shí)際產(chǎn)生的動(dòng)力輸出是10000kJ，但柴油客車(chē)機(jī)械效率減半（相當(dāng)于5000KJ)，所以也只是液氮儲(chǔ)能的七、八、九倍上下。液氮汽車(chē)可免除壓縮空氣泵，又相當(dāng)于至少5%以上的能源節(jié)約，同時(shí)超級(jí)電容組件可以回收制動(dòng)動(dòng)能，兩者加起來(lái)超過(guò)10%的節(jié)能潛力。液氮車(chē)可以對(duì)車(chē)廂直接降溫，免去了空調(diào)的安裝和耗電，因?yàn)檐?chē)廂里的熱氣被液氮發(fā)動(dòng)機(jī)拿去生產(chǎn)動(dòng)力推動(dòng)客車(chē)前進(jìn)，且能降低大氣的溫度，抵消城市“熱島效應(yīng)”。每公斤液氮溫度升到27攝氏度時(shí)吸收熱量232千焦耳，相當(dāng)于0.064度電的冷量，相當(dāng)于0.1度電的節(jié)能量。液氮市場(chǎng)價(jià)格是700元/噸，但生產(chǎn)成本可以控制在200元以?xún)?nèi)。12米LN系列新能源公交客車(chē)，每行使100公里，行使成本在200元上下。只要普及液氮使用常識(shí)及有效管理，液氮是非常安全的。

大型燃煤火電廠(chǎng)廠(chǎng)的設(shè)備有一個(gè)最佳效率工作點(diǎn)，但用電量是波動(dòng)的，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組很長(zhǎng)時(shí)間不能在最佳工作點(diǎn)工作，造成浪費(fèi)。液氮具有可儲(chǔ)存性，和電廠(chǎng)配合，將發(fā)電機(jī)組在最佳工作點(diǎn)生產(chǎn)的多余的電力轉(zhuǎn)換為液氮儲(chǔ)存起來(lái)。此時(shí)的電價(jià)必定能低于0.3 元，制造1公斤液氮耗電為0.334度電，生產(chǎn)液氮的能源成本將低于0.1元/公斤。如果由國(guó)網(wǎng)新能源投資公司等儲(chǔ)能“央企”利用國(guó)家可再生能源補(bǔ)貼政策，則夜間點(diǎn)價(jià)0.28元減去可再生能源補(bǔ)貼0.25元，實(shí)際上每度電的電費(fèi)開(kāi)支只有 3  分錢(qián)，那么相當(dāng)于每公斤液氮的電費(fèi)開(kāi)支只有約1 分錢(qián)。一些液氧或液氮大用戶(hù)，譬如鋼鐵廠(chǎng)、玻璃廠(chǎng)、公共交通能源公司，可以利用夜間的谷底電價(jià)和低氣溫的良好條件生產(chǎn)液氮，供白天使用。空氣深冷液化的過(guò)程中還可以分餾出液氧，這是比液氮更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品。（大型燃煤火電廠(chǎng)向直供電用戶(hù)售電的價(jià)格在0.3元至0.4元之間。以每度電0.45元計(jì)算，則每公斤液氮的生產(chǎn)成本是0.15元。當(dāng)然還要計(jì)算設(shè)備的折舊、儲(chǔ)運(yùn)和管理成本。）如減免稅收則液氮的價(jià)格可控制在0.20元/公斤，最低可以作到0.10元/公斤。這樣低的價(jià)格會(huì)讓液氮車(chē)比電池車(chē)和汽油車(chē)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，形成廣闊的市場(chǎng)前景。液氮車(chē)最好是需要兼顧冷能或臨時(shí)氮?dú)猓ǘ栊詺怏w）供應(yīng)的大型車(chē)輛，比如說(shuō)高端旅游客車(chē)、冷鏈物流食品藥品冷藏車(chē)、液氮滅火消防車(chē)輛等。

液氮也可不用純粹通過(guò)消耗電力來(lái)制取，而是通過(guò)進(jìn)口的LNG的換熱，即利用進(jìn)口LNG的零下163度的冷量，外加少量的電力消耗（壓縮）來(lái)制備液氮。估計(jì)大規(guī)模生產(chǎn)的話(huà)，液氮的制造成本會(huì)低到100元一噸，而隨著國(guó)內(nèi)進(jìn)口LNG的量達(dá)到1億噸這個(gè)數(shù)量級(jí)，LNG氣化與液氮生產(chǎn)，這將是一個(gè)全新的千億級(jí)的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。

超級(jí)電容器（3000法拉/2.7伏）可儲(chǔ)電量10千焦耳。超級(jí)電容器的任務(wù)是提高動(dòng)態(tài)性能，為客車(chē)啟動(dòng)和緊急加速提供突發(fā)的大功率能量。假設(shè)滿(mǎn)載乘客的12米公共客車(chē)的重量是15噸，加速到50公里/小時(shí)，客車(chē)動(dòng)能是1500千焦耳，加上其他的能耗，需要1度電的啟動(dòng)能量。為確保良好的加速性能與行使動(dòng)力，超級(jí)電容組件能提供20度電的能量，總重量為500公斤，可以提供客車(chē)行使20公里上下。整車(chē)配備的是50千瓦的增程式液氮發(fā)動(dòng)機(jī)，整車(chē)動(dòng)力總成由液氮發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、超級(jí)電容組件、電動(dòng)機(jī)、變速箱、離合器乃至輪胎軸傳動(dòng)，其傳遞總效率為50%。超級(jí)電容器的充放電次數(shù)是60萬(wàn)次，若平均15分鐘加減速循環(huán)充放電一次，可用15萬(wàn)小時(shí)，每天16行使小時(shí)，可用20年。

LNEB系列新能源公交客車(chē)具有15年以上的整車(chē)壽命，續(xù)航里程一百公里到五百公里均從容實(shí)現(xiàn)，未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)一次補(bǔ)能情形下五千公里續(xù)航里程；具有最高的空氣調(diào)節(jié)舒適度，適應(yīng)江南地區(qū)自零上55度高溫高濕（桑拿天）與零下25度的氣候條件；可應(yīng)對(duì)風(fēng)雨雷電以及積水等城市不良狀態(tài)，可屏蔽電磁輻射避免病人如安裝心臟起搏器、孕婦等人受到健康危害；

LNEB系列新能源公交客車(chē)百公里運(yùn)營(yíng)成本總計(jì)涵括在200元之內(nèi)（冬季以超級(jí)電容為主驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/夏季在此基礎(chǔ)上以“冷”定電輔助液氮能源）；且對(duì)城鄉(xiāng)智能電網(wǎng)沒(méi)有任何不良沖擊效應(yīng)，并能與GWe級(jí)城市智能電網(wǎng)儲(chǔ)能電源相得益彰而成為智能電網(wǎng)最堅(jiān)強(qiáng)最得力的本車(chē)化電源支撐。

LNEB系列新能源公交客車(chē)完全沒(méi)有柴油客車(chē)的尾氣污染，也沒(méi)有動(dòng)力電池新能源公交客車(chē)的全產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)污染（鋰礦開(kāi)采破壞環(huán)境——動(dòng)力電池報(bào)廢將造成極為嚴(yán)重的環(huán)境污染）。

LNEB系列新能源公交客車(chē)由于完全沒(méi)有可燃物品，因此可有效防范各類(lèi)恐怖襲擊；滅火槍頭可對(duì)各類(lèi)燃燒源頭當(dāng)下?lián)錅纾ㄖ皇遣荒茚槍?duì)爆炸物品）。

液氮公交客車(chē)，立足于自主創(chuàng)新，由中冶南方公司與濰柴動(dòng)力集團(tuán)提供整車(chē)動(dòng)力總成，將極大地改變國(guó)內(nèi)外新能源汽車(chē)現(xiàn)存技術(shù)相對(duì)落后的困境，成為南方地區(qū)城市居民低碳出行的公交客車(chē)之首選，將構(gòu)成低碳城鄉(xiāng)可持續(xù)交通不可或缺的組成部分，在“武漢都市圈”內(nèi)具有二萬(wàn)臺(tái)的推廣前景，而且具有低碳出行的旅游價(jià)值。

 

今后“大武漢”作為數(shù)千萬(wàn)人口的都市圈，冷鏈物流食品藥品冷藏車(chē)前景廣闊，市場(chǎng)空間在上萬(wàn)臺(tái)。其他如滅火或惰性氣體防護(hù)（防恐安全）用途的車(chē)輛也有一定市場(chǎng)空間。

 

全國(guó)市場(chǎng)容量可按照上述市場(chǎng)容量乘20倍，全球市場(chǎng)乘100倍來(lái)考慮。在新能源汽車(chē)領(lǐng)域，這是一個(gè)很獨(dú)特的細(xì)分市場(chǎng)。

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 氣動(dòng)汽車(chē)

 

以壓縮空氣、液態(tài)空氣、液氮等為介質(zhì)，通過(guò)吸熱膨脹做功供給驅(qū)動(dòng)能量的汽車(chē)稱(chēng)為氣動(dòng)汽車(chē)，氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)不發(fā)生燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)，排放的是無(wú)污染物輻射的空氣或氮?dú)?，真正?shí)現(xiàn)了零污染。目前開(kāi)發(fā)比較成功的是壓縮空氣動(dòng)力汽車(chē)（APV），工作原理類(lèi)似于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，只不過(guò)驅(qū)動(dòng)活塞連桿機(jī)構(gòu)的能量來(lái)源于高壓空氣。APV介質(zhì)來(lái)源方便、清潔，社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用不高，較容易建造。無(wú)燃料燃燒過(guò)程，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)材料要求低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可借鑒現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)技術(shù)因而研發(fā)周期短，設(shè)計(jì)和制造容易。但目前APV能量密度和能量轉(zhuǎn)換率還不夠高，續(xù)駛里程短。

 

空氣動(dòng)力汽車(chē)（APV）

 

利用空氣作為能量載體，使用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮到30MP以上，然后儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中。需要開(kāi)動(dòng)汽車(chē)時(shí)將壓縮空氣釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)馬達(dá)行駛。優(yōu)點(diǎn)是無(wú)排放、維護(hù)少，缺點(diǎn)是需要電源、空氣壓力（能量輸出）隨著行駛里程加長(zhǎng)而衰減、高壓氣體的安全性。

 

超級(jí)電容汽車(chē)

 

超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器。在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場(chǎng)，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個(gè)電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。其優(yōu)點(diǎn)是充電時(shí)間短、功率密度大、容量大、使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等，缺點(diǎn)是功率輸出隨著行駛里程加長(zhǎng)而衰減，受環(huán)境溫度影響大等。

 

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液態(tài)空氣儲(chǔ)能的效能較低，現(xiàn)制氣行業(yè)用電制取液氮或液氧的平均能耗是0.7kwh/kg,液態(tài)空氣是液氧和液氮的前期產(chǎn)品，能耗約為0.6kwh/kg，如果以壓縮空氣為“半成品”來(lái)制取液態(tài)空氣，其工藝簡(jiǎn)單，總體能耗應(yīng)該小于0.4kwh/kg，即能耗取1260kj/kg，而1kg的液態(tài)空氣汽化有效做功約為320kj，能效為28.6%，這種能效利用率也是可以接受的，但需要投入更多的壓縮空氣采集設(shè)備才能保持一定的需求，好在儲(chǔ)能成本較低，如果用這種方式儲(chǔ)能發(fā)電總體經(jīng)濟(jì)成本會(huì)要高一些，但以液態(tài)空氣作為液氮?jiǎng)恿ζ?chē)能源使用，其利用價(jià)值就會(huì)大大提升，而效能的提高需要進(jìn)一步優(yōu)化液態(tài)空氣的制取設(shè)備和做功設(shè)備。

 

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