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    May 27

    设想新能源产业的构架


    最近新能源似乎是一个很热门的话题,一方面来自于经济繁荣末期的大宗商品泡沫对人们的启发,另一方面来自于奥巴马领头的各国政府的助推。

    记得过去我曾经说过,真正有前途的新能源不是那些便宜一点的能源,而是那些哪怕更贵一点,但是却能够满足人们更高要求的能源:从畜力到机动、从柴火到煤炭、从煤炭到石油、从蒸汽机到内燃机、从内燃机到涡轮机,无一不是由昂贵但是性能却更优越的能源来代替过去的廉价能源。因此,单纯的低价替代能源并不会有很值得看好的前景。现在那些希望制造便宜一点的汽油的做法,也许就如同在100年前试图制造一种便宜一点的煤炭一样,几乎注定只能成为历史中很容易被忽略的插曲。

    当然,在过去的历史中,我们从来没有面临过像现在一样沉重的资源和环境压力。地球上几乎没有不被人类开采的资源,也没有不被人类活动改变的土地和海域,因此除了更强大的性能之外,新的能源业必须至少不给自然环境带来更大的压力。

    为了进一步讨论本人对于新能源体系的设想,我们必须至少将新能源划为两个大体系:固定系和移动系。固定系的能源系统主要还是一个发电、输变电和用电三部分组成的体系。在可预见的将来,还很难有一种其他的能量形式能够取代电的地位。而移动系的能源系统需要在固定端生产能源、运输能源、储存能源然后向移动端补充能源;而移动端则需要在可以不断补充能源的基础上,储存能源,并且将能源转化为动力。移动系需要继续依赖液体燃料,理由后面再叙述。

    对于固定系来讲,输变电和用电部分其实不需要做出本质上的改变,他们只需要通过不断改进来提高效率,来减少能源的消耗。各种电器事实上都在逐渐的改进其能耗。例如当液晶面板代替CRT显像管的时候,电视机和电脑显示器就能大大减少耗电量,同时提供更好的显示效果。比较有革命性的改进在照明系统。传统的白炽灯泡依靠高温来发光,是一种效率很低的照明方式:更多的能量显然被消耗在了发热而不是发光上。而荧光灯因为重金属污染,也并不是一种好的解决方案。目前我们技术可行的就主要是LEDLED照明现在普及的主要障碍就是成本,然而不用怀疑,作为一种电子产品,成本的下降会相当迅速。

    输变电的主要演进方向应该是更高的输电电压和更高效率的电压转换。

    最值得一说的是发电。

    水电在未来应该是会逐渐被抛弃的。这种低成本获取电力的方式对于环境的破坏时具有毁灭性的。风电事实上也不可能有太大的发展前途。除了对于鸟类和蝙蝠的危害之外,风电设备成本下降的速度是无法和太阳能相比的,这使得其在未来的竞争中,会逐渐丧失其成本优势,并且一旦失去成本优势,其成本上的劣势会被越拉越大,而面临边缘化。

    是的,太阳能发电在现在还是昂贵得有一点奢侈的,但是,我们需要知道,太阳能发电最大的优势是没有机械结构,没有活动部件,主要依靠固定安装的太阳能电池板。这是太阳能发电的核心部件,也是最昂贵的部件。风力发电依靠的是风力发电机,这样的设备依靠的是大量活动的机械部件;而太阳能发电则依靠的是大型的电子元器件,这是他们本质上的区别。机械设备随着技术进步,成本降低和生产效率提高也有空间,但是空间不会太大,速度也不会太快,毕竟,一个一个零部件的组装要么依靠技术工人,要么需要依靠那些具有复杂功能并且在工作中磨损迅速的机器人;而对于电子元器件,其性能的提升、价格的降低和生产效率的提高是可以遵循摩尔定律的,这个产业一旦规模化,残酷的产能扩张和价格竞争将使产品的价格优势迅速体现出来。而固定的电子元器件在使用中的磨损也会大大低于活动的机械部件,这也将带来后期维护成本的优势。

    移动系暂时先只讨论车辆。长远来看,同时搭载两套动力系统的混合动力车其实是一种奇怪的过渡产品,就像19世纪安装蒸汽机和明桨轮的帆船一样,不久后就会被淘汰。电传动和电动机驱动似乎是一个相对明确的方向。除了省油之外,电传动了电动机驱动还可以节约传动系的重量和空间,并且通过轮边电机甚至整合在车轮里的很轻松实现更加安全的全轮驱动和在制动时回收电能。不过能量储存和输送的方式则比较值得讨论。全电化可以在特定用途共同车辆上实现,但是广泛运动恐怕会遇到麻烦。充电速度缓慢不仅会影响用户的体验,更会大大削弱充电站的经济效率:如果充电时间是加油时间的10倍,则意味着及时一次充电的收费和一次加油相当,充电站的营业收入也将是加油站的十分之一。更何况,现实中充电的时间是加油时间的不止10倍。更换电池在技术上可行,但是在商业上不可行——我们既不可能要求所有汽车制造商的电池标准化,也不可能保证所有的电池是同质的,结果就是付出巨大的交易成本。如果希望快速充电,那么在技术上也将会面临很大的难题。要在短时间以电能的形式传输能量,意味着巨大的功率。这种巨大的功率要么以巨大的电流在实现,要么以极高的电压实现,甚至两者兼备。巨大的电流和极高的电压都意味着高昂的成本和脆弱的安全性。从易储存和易输送的角度,以液体

    燃料方式承载能量仍然是最可行的方向,只不过在将液体燃料转化为能量的过程中,我们需要更高的效率和更低的污染。当内燃机和机械传动的效率已经越来越接近极限的时候,取而代之的将是燃料电池和电传动。电传动已经相对成熟,而燃料电池仍然成本高昂并且对液体燃料的兼容性不理想——高压氢气或者液氢并不是一种理想的民用燃料。不过如同太阳能电池板一样,作为一种固定元件的燃料电池在技术和生产工艺取得突破之后,成本下降的速度将会相当惊人。在燃料电池和电动机之间,需要有蓄电池和超级电容作为缓冲,并且需要有电脑来实现电能控制。相对来讲,也许在燃料电池实现大规模生产之后,车辆电能控制系统反而会成为更加核心的部件——这在混合动力汽车上已经初现雏形——因为它将决定车辆性能的发挥效率。尤其是将对轮边电机或者车轮电机的控制整合进入电能控制系统之后,其实电能控制系统将集动力输出、制动管理和稳定性管理于一身,相当于现在汽车的ECUATABSESP的总和。

    因此,未来新能源产业中,更有机会得到发展的是:资本雄厚的太阳能电池光伏面板生产厂商(小型厂商将被淘汰或兼并)、LED照明、燃料电池、燃料电池用液体燃料、超级电容、车用电动机、车用电能控制系统等……

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    ◆以智慧投資◆

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