能源技術新知:移動應用能源(上一篇)

摘要：

1)提出新的能源類別劃分:移動應用能源。

2)總結移動應用能源的規(guī)律。提出如何發(fā)展移動應用能源技術的策略。

3)移動應用能源將是人類能源應用的主要形式。未來，人工智能將成為勞動的主體，人工智能將取代人類，成為能源利用的主體。人工智能的大部分能源利用都是移動應用。

4)未來，人類地球、月球和火星將像現(xiàn)在的大型航空飛機一樣頻繁。這些跨越星體的人類活動需要大量的能源，這些活動都是移動應用能源場景。

今天，我們介紹了一個教科書中沒有常識的概念：移動應用能源。

是否有必要在能源類型中增加移動應用能源。移動應用能源是指能源載體跟隨能源利用裝置，能源裝置不具備自發(fā)生產(chǎn)能力，必須從外部補充能量。目前，移動應用能源主要用于交通工具，占人類應用能源總量的20~40%。未來人工智能和星際往返將是能源的主要應用場合，其需求的能源總量遠高于人類已經(jīng)使用的能源總量。移動應用能源場景是交通、人工智能和星際往返場景的能源。增加這種能量分類的目的是發(fā)現(xiàn)和利用其能量規(guī)律。

例如，煤被用來燒水做飯，而不是移動應用能源。使用煤燃燒加熱蒸汽機驅動火車是移動應用能源。

移動應用能源的特點是什么？

移動應用能源具有以下特點：

1)能量載體的能量密度非常重要，在合理范圍內(nèi)，能量密度越高越好。

2)能源利用裝置裝載能量總量有限，必須及時補充能量。

3)能源利用裝置本身也需要考慮能量轉換效率和能量利用密度。

4)能源載體的輸出特性應更好地滿足能源利用裝置的需求。

5)利用合理的技術降低外部能耗需求，利用能源利用裝置合理回收外部反饋能量。

圖 1 LY典型的混合動力車設計

移動應用能源系統(tǒng)可以很好地解釋以上五個特點。移動能源利用裝置可以很好地解釋和優(yōu)化。

以下是如何利用移動應用能源系統(tǒng)的規(guī)律來優(yōu)化電動汽車的設計。

1)我們知道電動汽車鋰電池的密度是120~300WH/KG,充電率1~4功率密度C如何提高車載能源密度？通過使用單體能量密度較高的甲醇和汽柴油，提高電池電池的能量密度并不是最好的方案。車輛需求功率波動，最大功率約為平均功率的5~15倍。降低甲醇和汽柴油的高能量密度可以降低發(fā)動機重量。從而提高了整個能源載體的能量密度。按照這個想法，使用小功率增程發(fā)動機和發(fā)電機復用驅動。這兩種有效的方法可以提高能源密度。

2)電動車輛的補能方式僅限于充電設施、加油站等補能方式。什么樣的補能方是什么？當您將車輛視為能量容器時，需要從外部獲得能量。能量獲得越快越好，能量價格越便宜越好。車主有很多補能方式。我們在設計車輛時是否可以配備所有的補能方式，讓車主根據(jù)實際使用情況進行選擇。故LY小功率2~15設計在混合動力車中KW車載充電機，4C最大車輛功率快速充電，加油站加油補充增程系統(tǒng)燃料，外部機械充電（皮帶驅動增程發(fā)電機發(fā)電）。這四種補能方式可以使電動車輛不再有里程焦慮和充電困難。

3)降低電機、發(fā)動機、傳動、車身輕量化等車載能源利用裝置的重量，提高電機、發(fā)電機、發(fā)動機的效率，也是提高車輛整體能量密度的關鍵。

4)車輛每次出行所需能源可能不同，可能是車載能源的1%，也可能是車載能源的100%，中間需要多次補能。讓車載能源盡可能滿足出行需求，比如讓車載電池滿足車主90%以上的出行需求，比如160公里以內(nèi)電池電量小于50公里，停車充電或者讓增程系統(tǒng)發(fā)電。這種做法是能源總量匹配，以及能源轉換匹配。也就是說，電機和發(fā)動機的功率匹配功率要求，可以保證電機在高效范圍內(nèi)長時間運行。LY混合動力汽車通過電機功能的再利用和拆卸，確保電機在高效范圍內(nèi)運行。

5)減少外部能耗，利用外部反饋能量。也是車輛常用的設計。

圖 2 登月工程能耗巨大

上述設計理念也可用于其他移動應用能源，如阿波羅載人登月工程和人工智能主觀能源勞動工具。以下是如何利用移動應用能源的規(guī)律，優(yōu)化登月工程設計。（詳見以下內(nèi)容 能源技術新知:移動應用能源(下)

1)提高能量密度

2）補能方式

3)能源利用裝置的能量密度和轉換效率

4）特性匹配

5)減少外部損失，回收反饋能量

圖 3 人工智能能源利用裝置將是能源利用的主體

通過上述移動應用能源的設計和優(yōu)化，電動汽車和登月項目。它解釋了這樣一個新的能源發(fā)現(xiàn)規(guī)律?？梢灶A測，移動應用能源將是未來人類能源利用的主要形式。特別是當人工智能取代人類成為主要勞動力時，如何使移動應用能源更好地服務于人類的生產(chǎn)和生活？這個問題剛剛提出，就像一個新發(fā)現(xiàn)的寶藏，可以讓大多數(shù)科研人員和技術人員尋寶。

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