新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。能源世界有最全面的资料免费下载参考资料[编辑本段]分类新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。据世界断言,石油,煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类:大中型水电;新可再生能源,包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能);穿透生物质能。一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被是做垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。按类别可分为:太阳能 风力发电 生物质能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽车 燃料电池 氢能 垃圾发电 建筑节能 地热能 二甲醚 可燃冰等[编辑本段]新能源概况据估算,每年辐射到地球上的太阳能为亿千瓦,其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散,目前能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤,目前一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。[编辑本段]常见新能源形式概述(具体内容详见各能源形式所对应的词条)太阳能太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。太阳能可分为2种:1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。核能核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:A.核裂变能所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量B.核聚变能由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。C.核衰变核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用核能的利用存在的主要问题:(1)资源利用率低(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大海洋能海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。潮汐发电,据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。风能风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风力发电,是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展,利用风来做其它的事情。1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。到1994年,全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右,每年发电约50亿千瓦时。生物质能生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。地热能地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。氢能在众多新能源中,氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出,将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料,可以用作推动火箭动力。海洋渗透能能源世界有最全面的资料免费下载参考资料如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。水能水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。[编辑本段]新能源的发展现状和趋势部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。国际能源署(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的,其中生物质能将占其中的80%。目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究,在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划,并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下,我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。新能源(或称可再生能源更贴切)主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电,在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%,随之而来的问题令我们意想不到,太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击,如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台,在一百多年的发展中,一直是新能源领域的独孤求败,由于它造价相对低廉,成了各个国家争相发展的新能源首选,然而,随着大型风电场的不断增多,占用的土地也日益扩大,产生的社会矛盾日益突出,如何解决这一难题,成了我们又一困惑。早在2001年,MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究,经过六年多研究和实践,终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广,这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机(H型)和太阳能发电进行10:3地结合,形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用,获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。新型垂直轴风力发电机(H型)突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点,采取了完全不同的设计理论,采用了新型结构和材料,达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能,可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统,具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点,也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。随着能源危机日益临近,新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活,风力发电偶尔可以看到或听到,可是它们作为新能源如何在实际中去应用?新能源的发展究竟会是怎样的格局?这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。[编辑本段]新能源的环境意义和能源安全战略意义我国能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局,自1993年起我国成为石油净进口国,且石油进口量逐年增加,使得我国接入世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足,未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。国际贸易存在着很多的不确定因素,国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定,但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给,对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的以来程度,提高我国能源、经济安全。此外,可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。新的能源是什么1新能源,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和其他可再生能源。合理的开发利用新能源,可以改善和优化能源结构,保护环境,提高人民生活质量,促进国民经济和社会可持续发展。新能源开发利用主要包括新能源技术和产品的科研、实验、推广、应用及其生产、经营活动。新能源的开发利用,应当与经济发展相结合,遵循因地制宜、多能互补、综合利用、讲求效益和开发与节约并举的原则,宣传群众,典型示范,效益引导,实现能源效益、环境效益、经济效益和社会效益的统一。2随着科学技术和社会生产力的不断发展,能源的问题显得越来越重要。目前,全世界的能源仍以煤、石油和天然气等化石燃料为主。这些化石燃料储量有限,同时它们又是极其宝贵的化工原料,可以从中提炼和加工出各种化学纤维、塑料、橡胶和化肥等化工产品。将这样重要的化工原料作为能源来使用实在可惜。随着社会生产力的发展和人类生活水平的提高,世界能源的消耗量愈来愈大。据估计,全世界石油、天然气和煤的储量最多只能供给人类使用一、二百年。因此,摆在人类面前的一项紧迫的战略任务就是探索新能源。目前研究开发的新能源主要有以下几种:1.地热能与潮汐能可利用的地热资源是地下热水、地热蒸气和热岩层。地下热水层一般在地下两千多米深处,温度80℃左右。将地下热水降低压力使之变成蒸气(在 kPa时水80℃沸腾),可推动汽轮发电机发电。潮汐能利用的是海水涨落造成的水位差。此种能量可以作为动力来推动水轮机发电。地球上潮汐涨落中蕴藏的能量是巨大的,但建造大规模的潮汐电站技术上有很多困难,成本也较高。2.太阳能太阳每年辐射到地球表面的能量约为5×10^22J,相当于目前世界能量消耗的万倍,可以说太阳能是取之不尽用之不竭的无污染的理想能源。因此,太阳能的收集利用是当代科学家十分感兴趣的问题。目前太阳能利用主要有三种形式。一种是直接利用太阳辐射热,建成太阳灶、太阳能热水器,太阳房(用于采暖)和塑料大棚等,或利用太阳能来发电。太阳能电站是利用集热器吸收太阳辐射的热量,其蓄热材料(液态金属)温度可高达1000℃左右。所吸收的热量通过热交换器将水变成水蒸气推动汽轮机发电。这种转换方式称之为光-热转换。第二种是光-电转换,即利用太阳能电池将太阳能直接转换成电能。太阳能电池种类较多,主要有单晶硅电池、砷化镓电池、磷化铟电池和多晶硅电池等。目前太阳能电池效率还比较低,成本也比较高。它主要用于人造卫星等宇宙飞行器作为各种仪器设备的动力。第三种是光-化学转换,即将太阳辐射直接转换成化学能。绿色植物的光合作用就是光-化学转换,但它还不能完全受人控制。因此,研究各种完全可控的光-化学转换方法也是当今世界重大的研究课题之一。近年来发现,太阳能辐射到某一光化学反应体系后,能形成动力学上稳定的光产物,使光能转化为化学能而储存起来。另外,在催化剂存在时,由太阳光直接分解水而制得氢和氧的方法也是太阳能利用较有发展前途的一条途径。发展氢能具有独特的优越性。首先,氢的原料是水,资源丰富。另外氢燃烧后的热值较高,1g 氢燃烧后可放出143 kJ的热量,而1g煤燃烧只有31~32kJ,1g汽油燃烧也只有48kJ。还有氢燃烧生成水,它来源于水又还原于水,是顺应自然的一种循环,不会打乱自然界的平衡。又因燃烧产物无烟尘以及其它污染物,所以氢能又是无污染的清洁能源。虽然,地球接受太阳的总能量很大,但是由于其能量密度很低,取得单位能量的一次投资大,能量转换效率有待提高。3.核能原子核裂变和聚变时都放出巨大的能量。原子核能是一种比较理想的能源。(1)核裂变能裂变是较重的原子核在足够能量的中子轰击下分裂成较轻原子核的过程。当235U原子核发生裂变时,分裂成两个不相等的碎片和若干个中子。裂变过程相当复杂,已经发现裂变产物有35种元素,放射性核素有200种以上。下面是235U裂变中的一种方式:[编辑本段]未来的几种新能源波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来,在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。目前,美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。可燃冰:这是一种与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤,每吨煤产生68m3气;从泥炭到肥煤,每吨煤产生130m3气;从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计,地球上煤层气可达2000Tm3。微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。能源世界有最全面的资料免费下载参考资料
浅谈电动汽车火灾预防研究内容及应注意的问题论文
新能源汽车在未来10 年面临飞速发展的战略机遇。我国高度重视电动汽车的发展,在2011 年3 月出台的“十二五”规划纲要中,把新能源汽车列为战略性新兴产业之一,提出要重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术,开展插电式混合动力汽车、纯电动汽车研发及大规模商业化示范工程,推进电动汽车的产业化应用。
然而最近几年,因电动车引发的火灾和造成的人员伤亡都呈现高速增长的势头,电动汽车由于使用大量易燃的高分子材料,一旦发生火灾,火焰和浓烟极易造成人员伤亡甚至群死群伤火灾事故,这引起了消防部门和全社会的关注。
1 电动汽车工作原理及火灾预防研究简介
近年来,城市的汽车数量逐年攀升,随之而来的汽车尾气污染、交通拥堵、交通事故等一系列问题尤为突出。同时,随着石油资源的紧张、油价上升和社会对环境污染的关注,零排放、无噪声、行驶成本低廉的电动汽车日益受到关注。
1. 1 工作原理
电动汽车是全部或部分由电机驱动、并配置大容量电能储存装置的汽车,它分为纯电动汽车( BEV) 、混合动力汽车( HEV) 、燃料电池汽车( FCEV) 。电动汽车中的主要器件有控制器、充电器、充电电池和电机等。基本的工作原理: 蓄电池→电流→电力调节器→电动机→动力传动系统→驱动汽车行驶。它具有突出的优点: 环境污染小; 噪声低; 高效率; 结构简单,易于操作,使用维修方便; 经久耐用,使用范围广,不受所处环境影响等。研究表明,电动汽车的能源效率超过汽油机汽车,电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖。
1. 2 火灾预防研究简介
近年来的电动汽车火灾频发也引起了国内外消防人员和其他科研人们的关注。例如: 参考文献中,贾广华等对一起电动公交车的自燃进行了调查,调查结果是电动汽车的一组电池箱内部电池发生故障产生高温自燃起火,引燃车厢内可燃装饰材料蔓延成灾,他认为在加强消防力量的同时,应该对新研发的节能电动车辆的安全技术性能,特别是电池供电系统的安全防护措施作进一步改进。我国已经出台了一些电动自行车和电动摩托车方面的技术标准,但是由于国内外动力电池生产的自动化程度、控制精度、系统设计上存在差异,企业生产的每一个单体电池的内阻和容量有差异,最终影响所有单体电池串联在一起的效果,从而在生产源头仍有火灾隐患存在。由于近几年全国各地都有电动自行车火灾发生,人们对电动自行车的火灾危险性进行了初步的`研究,取得了一些有价值的结论,但是这些研究集中在对较小的电动自行车起火原因方面,对电动汽车没有系统深入的研究。电动汽车的电池容量远远大于普通的小型电动自行车,其电池重量甚至高达400 ~ 500 kg 以上,而电池的容量越大,其火灾危险性也就越大,另外,它们的蓄电池的类型也有区别,故不能机械地把由电动自行车得来的经验用于电动汽车。此外,电动汽车还有较电动自行车更为复杂的控制系统和附属装置。至今人们对电动汽车的研究较少,也有学者对锂离子电池的危险性进行了初步的研究,得出了一些基础的数据,但是还缺乏电动汽车在不同行驶状态和充放电过程中的大量数据。由于电动汽车的特殊性,在全球都在关注和推广电动汽车之际,对电动汽车的安全性和火灾隐患进行系统深入的研究已经提上日程。
2 电动汽车火灾预防研究内容
针对电动汽车的三个主要部分: 储能装置、传输路线、控制和附属装置进行火灾预防的研究。首先对电动汽车的储能装置进行研究,然后对传输线路、控制和附属装置进行研究,最后对整车运行时的数据进行测量,结合案例和实验做综合评判,对所得数据进行验证,并形成结论。
2. 1 研究储能装置的性能
对不同的老旧蓄电池进行充放电研究,并将其与新电池进行对比,得出不同使用时期电池的性能对比,特别是电压与储能的关系、电池内部的压力、电极和电解液情况,电极在不同时期的受损情况、升高温度,电解液的可燃性能; 蓄电池受到外力作用,外层保护受损后,检测出现电解液泄露和气体泄露的情况。
2. 2 研究输送线路的性能
对传输线路进行研究,研究车辆在不同加速情况下,传输线路所承受的电流大小,所需要的线径规格和绝缘级别,长时间使用时线路的发热、过负荷的情况、绝缘外层的老化情况; 线路发生短路时,对其周围装置的引燃情况。
2. 3 研究控制和附属装置的性能
对控制装置和附属装置的研究,电动机、控制装置和安全保护装置的可靠性、反应灵敏度,在不同天气条件下,是否出现短路情况; 附属装置自身是否具有火灾危险性。
2. 4 测量整车运行时的数据
对电动汽车整车运行时的状态进行研究,得出在实际运行时的数据,并与以上三个方面的数据进行对比; 结合最近几年的电动车火灾案例和火灾物证鉴定中遇到的实际案例进行反复对比,得出电动汽车的不同部位、在不同状态下的火灾危险性,并提出改进意见和防范措施,用于规范电动汽车的制造、使用和管理。
3 电动汽车火灾原因分析及应注意的 问题
3. 1 火灾原因
( 1) 通过多起汽车和电动车火灾的调查研究发现,蓄电池、发电机、电气控制装置、附属电气装置和输电线路在实际运行中都可能引发火灾,对于它们的火灾危险性和防范措施,成为当今迫切需要深入系统研究的问题。
( 2) 电动车行驶中发生火灾的主要原因是车辆电气线路过负荷、短路,由于未安装电气安全装置或电气安全装置不合格,不能及时有效切断电源,大电流引燃绝缘或其他易燃、可燃材料而引发火灾。充电过程中发生火灾的主要原因是电动车自身电气线路短路、充电器线路过负荷、电动车电池故障引起。
3. 2 应注意的问题
( 1) 因不同类型和容量的电池在充放电时的发热量和电池内压力等情况; 电池在不同温度、不同使用条件和受到不同外部损坏时的表现,释放气体的多少,内部电极的状况,以及内部电解液的可燃性能等。
( 2) 不同温度下电池的工作性能,温度的变化对电池的SOC、开路电压、内阻和可用能量产生的影响。
( 3) 电源输送线路通过不同电流时的火灾危险性,如何选用合格电气线路,并规范敷设,电源控制系统和附属系统引发火灾的可能性等。
( 4) 如何在电动汽车上设置欠压、过流和短路保护装置,控制和减少易燃材料使用,提高电动车安全系数。
4 结束语
随着电动车保有量的持续增长,电动汽车生产和使用过程带来的问题也越来越多,技术标准不健全、生产维修质量控制不严格、没有针对电动汽车操作人消防安全方面的行为规范,这都为引发火灾埋下大量先天性隐患。从国家能源的战略角度和人民生命财产方面,需要对电动汽车的火灾隐患进行深入系统地研究,从而为普及推广电动汽车铺平道路。建议尽快制定出一个《电动汽车防火安全技术规范》,用于规范和指导电动汽车的生产和操作使用,规范管理,提高电动汽车的可靠性,将该类火灾风险降低到最小。
新能源 汽车 由于装载高能量的动力电池,其起火原因主要是碰撞挤压或穿刺动力电池及其部件造成短路、高温导致电池热失控、快充带来的大电流等原因。
电池包
电池包是新能源 汽车 的动力源,由壳体包覆电池模块而构成电池包主体。电池壳体对电池模块的安全工作和防护起着关键作用。
电池包内的热失控会导致其内部发生短路,从而引起电池正负极材料发生剧烈化学反应,导致电芯温度急剧上升、压力过大、外壳破裂、整车自燃起火甚至爆炸等事故。
当电池模组出现故障时,为了最大程度保护车内乘员,需要对电池包进行防火隔热处理,以便给车内乘员预留充足的逃生时间,所以要求电池包材料具有防腐蚀、绝缘、耐常温和低温 冲击以及阻燃等特性。
目前动力电池已经采取了很多的安全措施。如,通过电池结构设计,提高壳体材料防火性能,改善电池散热系统,提升电芯材料防火性能等,从而提升电池包的防火能力,降低发生火灾或爆炸的风险。
目前各新能源 汽车 电池包的防火材料以铺设防火毡材料为主,如,云母板、超细玻璃棉、高硅氧棉毡等。当电池发生热失控后,依靠防火毡材料可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向,有效延缓电池热扩散时间,从而提高电池包防火安全性。
虽然隔热毡可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向、延缓电池热扩散时间,但增加防火毡方案也存在质量增加、散热性能差、设计施工过程中有一些局限性等问题,因此为了提高防火性能,使防火材料施工更柔性,防火涂料及改性塑料的研究与使用也在近年成为电池包材料的使用趋势。
塑壳由于具有较好的综合性能,是目前动力电池壳体材料的主要发展方向,如雷天、环宇、中航锂电、海霸、青山等公司生产的系列锂电池均为塑料壳体。据悉,在动力电池标准中对电池的壳体箱体提出了相应的明确的阻燃要求,而现在越来越多的企业也开始采用阻燃塑料来做动力电池。
Charging Piles充电桩系统
在充电桩的建设中,材料的应用必不可少,充电桩材料主要分为充电桩壳体、充电枪壳体、充电桩电缆、插头插座、电源外壳、接触器、断路器等用材料。相比于传统的金属材料,绝缘材料具备更大的优势:加工过程操作性强,提高效率,降低生产成本;安全性高,绝缘材料不会发生漏电危险,而且防止生锈;生产加工过程能源消耗远小于金属材料,更符合节能环保的发展方向;体现 汽车 工业轻量化发展趋势;可以满足个性化、定制化、差异化需求,实现充电桩实用、 时尚 、美观的设计。
.充电枪及链接系统
充电枪及连接系统具体包括充电枪壳体和连接头。
充电枪外壳,除需要阻燃性能、电绝缘性能、耐候性能外,还要有良好刚性和韧性,避免跌落和车辆辗压造成的损坏,同时兼顾良好的外观。在此种情况下无卤阻燃耐候的PC及其合金材料被广泛地使用。
充电连接头,包括插座和插头,直接与导线转接,需要优异的电绝缘性、阻燃性能、耐热性能,同时为满足长期插拔的使用寿命要求,材料需要优异的力学性能。目前连接器常用的材料有PBT、PPS、PA、PPE、PET等无卤阻燃增强尼龙材料。
.充电电缆
由于充电电缆一般都是被安置在停车场、公路服务区等容易被日晒风化或者油污腐蚀的户外场合,而且还要经常承受拖地拉扯,所以该种电缆必须具备良好的柔韧性和耐磨损抗腐蚀能力。另外考虑到充电安全性和防火性,它还必须能够耐热阻燃,具有良好的绝缘性能。
充电桩使用的线缆主要包括电源线和信号控制线,在CQC发布的《电动 汽车 传导充电系统电缆技术规范》中,对充电桩线缆的结构、额定电压、使用温度、允许弯曲半径以及耐久性等方面都做了详细规定。高分子材料主要应用在线缆的内护层和外护套方面,内护层可以使用无卤阻燃TPE、TPU,外护套可以使用PVC、无卤阻燃弹性体等。随着新能源 汽车 的持续推广和应用,充电设施的小型化和轻量化将会是未来的发展方向,一些高性能的新 型改性塑料材料,如PPS、PPO、PEEK等,以及其他弹性体材料,均有可能在充电设施中进行工程化应用,这对改性塑料在新能源 汽车 中的应用有着很好的促进作用
.充电桩
充电桩壳体作为充电桩的对外防护部件,不仅需要满足运输、安装和使用过程中可能发生碰撞的保护要求,还必须适合复杂的使用工况环境,所用材料需要有一定的机械强度、电气绝缘性和阻燃性要求,同时兼具优良的耐候性能、低温冲击性能、耐腐蚀性能和加工性能。推荐使用无卤阻燃PC材料或无卤阻燃PC合金材料,如无卤阻燃PC/ABS、PC/ASA、PC/PBT材料等,包括使用免喷涂技术的组合,可以做成不同的外观颜色,满足不同使用场合的个性化需求。
.内部控制系统组件
内部控制系统组件主要包括电源模块、接触器、断路器、散热风扇等。参照常用电源系统及低压电器行业的材料应用,可使用无卤阻燃增强PA或PBT材料。散热风扇推荐在IT行业广泛使用的阻燃增强PBT或PPE材料。
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公开资料显示,从3月8日到6月15日,国内外总共发生10起新能源汽车燃烧事故,涉及特斯拉、蔚来等17辆新能源汽车。从数据看,无论是绝对数还是相对占比,新能源汽车燃烧事故并不多。新能源汽车属于新生事物,人们对它的关注度比较高,再加上某些媒体有意无意地炒作,一起燃烧事故够它们炒上几个月,所以新能源汽车燃烧事故发生后,只要打开网页,满屏都是相关消息。相反的,燃油车自燃虽然也经常自燃,却因为人们已经见怪不怪了,所以媒体根本懒得报道。这样一来,就给不明真相的群众带来新能源汽车频繁起火,燃油车不会燃烧的错觉了。新能源汽车以电能为驱动能源,车上高压电路密集,加上动力电池属易燃物品,的确会发生燃烧事故。引发新能源汽车燃烧事故的原因是热失控,而短路则是新能源汽车热失控的根本原因,因为短路发生时,短路点会因电阻加大,在瞬间凝聚大量热量,当热量凝聚到燃点时,燃烧事故就不可避免地发生了。造成新能源汽车短路的原因主要有机械滥用、电滥用和热辐射,这既有质量问题,也有用户使用不当的原因,当然也有意外因素。机械滥用一般发生在交通事故后,动力电池由于受到剧烈碰撞而受到挤压、穿刺,造成外壳变形或破裂,电池内部的隔膜因此撕裂,使电池发生短路。另外,有些人好奇心比较大,闲着没事干去拆解动力电池,也会使电池受到挤压穿刺。电滥用就是短路,包括电池短路和电路短路。像电池过放过充、大电流充放电、在0℃以下的环境中充电等,都会使电池内部的一部分锂离子无法顺利完成负极嵌入,形成锂枝晶,当锂枝晶足够长时,就会刺破电池隔膜,形成短路。而车辆涉水后电池进水,则可能直接使电池短路。另外,电路老化,私改电路或加装电器,使用不合格充电设施充电,充电功率超过电路负载能力等,也会造成电路短路,引发短路燃烧,殃及车辆。不过,车辆燃烧事故对车企品牌形象的打击是致命的,所以,车企非常关注新能源汽车的安全性能。为确保新能源汽车不发生燃烧事故,车企和电池厂商除了会严格按国家标准对动力电池进行安全测试,还给车辆加装了电池管理系统和电池温控系统,密切监控电池温度,及时控制充电电流,尽量避免燃烧事故发生。对于消费者而言,在日常用车时,一定要注意按规范用车,注意平稳驾驶,不急加速急减速,不过放过充,尽量少用直流快充,尽量避免发生交通事故;要严格按规范给车辆充电,不得使用不合格充电设施充电,不用网购的大功率便携式充电器充电;不私改电路,不加装电器;不轻易涉水,涉水后要寻求4S帮助;要经常检查电路是否出现老化或磨损,按要求前往4S做定期保养;夏季尽量把车停放在阴凉通风处充电,尽量避免在阳光直射处充电,以免电池温度过高;严禁飞线充电和雷雨天气充电。这样,就能有效避免车辆燃烧事故发生了。 目前,国内电芯的技术虽然已经很先进了,但仍然存在产品一致性差的问题。此外,电芯模块里面,可能会存在一些很难被检测出来的微短路。这些微短路,就像一个个小小的蚂蚁穴一样,对于一个大坝而言,它刚开始是不会有影响的。但是,电动车长期使用过程中,电池包经历过成百上千次充放电,或者因为进水以及碰撞等缘故,这些微短路会不断变大,最后导致整个电芯模块的短路,然后热失控就发生了。一旦电池出现热失控现象,BMS首先要能够精准的检测出来,识别出具体是哪个电芯模块发生了热失控,然后它会马上做两件事:第一,强制启动液冷系统,以降低热失控蔓延速度,延缓爆发时间;第二,跟整车系统配合,通知乘客赶紧逃离。但遗憾的是,目前国内的BMS都还处于初级阶段,只具备一些基础功能,如显示电压电流,对充电放电进行管理等等。很多厂家推出的BMS其实都还没有真正的热失控管理功能。 伴随着世界不可再生能源的逐年递减、环境污染状况的逐年增高,新能源汽车俨然成为了目前世界车市上的“新角儿”,在低消耗、低污染、低消费的整体优势之下,不同于传统燃油汽车的新能源汽车也有着专属于它的安全隐患,那就是用电安全,目前国内已经发生过很多起的新能源汽车自燃、起火状况,那么面对这些频繁起火的新能源汽车,车企和生产厂商应该对汽车的哪些方面做技术改善呢?或者说新能源汽车起火不断的背景下,最根本的原因是什么呢?基于新能源汽车本身,其起火不断的根本原因便是电池,目前虽然插电式混合动力和油电混合动力新能源汽车还需要发动机的应用搭配,但是电动机的加入、使用,都让它们拥有和纯电动汽车同样的用电安全隐患,而电池质量参差不齐也是新能源汽车起火最根本的原因。在新能源电动汽车的热潮开启之后,全国上下很多的新能源汽车制造厂商都在靠不同的手段贴近补贴合理化的边缘线,但是一味地追求政府补贴,却不合理检查自身电池质量也让很多新能源汽车在上市时便拥有安全隐患,这种隐患存在于消费者上路使用、充电的全部过程,所以如果消费者在上路行驶时速度过快、充电时相应功率不匹配都有可能引爆安全隐患,造成汽车起火的状况。同时,很多车企为了盲目迎合国家补贴政策和相应技术调整以及门槛设定,都会将自家新能源汽车所配套的电池能量密度做提高,可是这个基础并没有建立在成熟的电池制造技术之上,所以这也是诱发新能源电动汽车起火事件的另一个因素。可以说相应的起火事件,大多都是因为汽车本身的技术不合标准,偷工减料下减少的成本预算也让汽车整体的安全性更低,所以面对新能源汽车频繁起火的现状,车企和生产厂商应该严格要求、处理相应的技术核心,保证出厂电池的可用性和安全性,同时相应的监管部门也应该做到严格的后期检测,以此来保证消费者的购车安全,从而减少新能源汽车的起火概率。 1:新能源汽车起火不断?作为新能源汽车来说,发生新能源汽车自燃的事件经常出现在各个媒体的报道中,我查阅了一下有关新能源汽车自燃起火的事件,根据国家权威部门的统计,今年1~10月全国发生新能源汽车自燃事件40多起!由于新能源汽车对于汽车市场来说更能触碰到公众的神经!2:新能源汽车的电池在发生碰撞或者是线路出现问题是非常容易起火和爆炸的,因为新能源汽车电池的稳定性相对于燃油车来说还有不少差距,但是我们忽略了一个事情就是市场上燃油车的保有量比新能源汽车的保有量多燃油车每年发生的自燃事件对于新能源汽车来说新能源源汽车的自燃事件根本不值得一提。总结:就目前来说新能源汽车自燃事件相对于燃油车来说还是比较少的!由于新能源汽车的电池本来就是稳定性不太高的东西,发生自燃事件只是概率事件,我们普通人购买新能源汽车的时候选择那些保有量大,口碑好的新能源车。 三元锂电池的不稳定性:高于200度就有可能燃烧,一点就着,同时会释放出氧气,造成类似于火药的 热失控。一旦着火短时间内会爆燃。热失控,俗称就是失火了、爆炸了。失火,肯定是有原因的,主要有以下3种:机械:碰撞挤压、针刺。电池的正极、负极、电解液是有序组合的,碰撞挤压、针刺等状况是打破有序组合,发生内短路释放大量的热,从而引发热失控。电:长期内短路、外短路、过充。长期内短路可理解为电池老化的一种形式;外短路可能由错接、进水等引起;过充很好理解,就是充电充多了。热:接头松动内阻大、车辆起火加热电池,引发电池热失控、二次爆炸。一般来说,电池着火了,逃不过机械、电、热这三种诱因。但电池从正负极材料到装在行驶的汽车上,经过了电池厂、Pack厂(有时候电池厂或主机厂兼做Pack)、主机厂等好几手,如果发生了自燃事故,那到底是谁的水平不行、谁粗心大意了,我们该问责谁呢?材料层面:正极材料、电解液、负极材料构成了电池单体,材料本身就决定了这种电池有多大的危险。打个比方,如果是NCM三元锂电池,不管是宁德时代造的、还是不知名三流小厂造的,只要持续过充,都会自燃;而如果是铅酸电池,那么即便质量差一些,过充也不容易自燃。单体层面:单体设计、生产质量。三星Note就是因为单体设计过于激进,受挤压后导致内短路而起火爆炸。而特斯拉所用的18650电池,一般都会设计有CID(电流中断装置)、PTC(可恢复保险丝)等安全装置,这在一定程度上降低了使用NCA材料的风险——材料层面的先天缺陷,可以在单体层面来弥补。Pack层面:Pack就是所谓的“储能装置总成”,俗称电池包。电池包要做好机械设计、防水设计、高压安全设计、防火阻隔等,以保护电池远离碰撞、挤压、针刺等机械滥用,远离进水短路、错接等电滥用,远离接头松动等热滥用。 在今年2月13日,国家发布了《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》(以下简称“通知”),《通知》里的核心主旨为提升续航里程高的新能源汽车的补贴,降低续航里程低的新能源汽车补贴,因此,对于车企而言,想要获得补贴的门槛是增大了,车企想要获得补贴,必须生产续航里程高的电动汽车。此外,刚才提到的汽车起火主因,跟电池热失控有比较大的关系。那么,新能源汽车起火不断的原因,很有可能是一些厂商为了达到获得补贴的续航里程标准,盲目追求续航里程而罔顾技术上的不完善,而造成的问题。安全是汽车非常重要的一部分,一旦出现安全问题,危害的是人的性命安全。车企研发技术的进步,必须以安全稳定为前提,严格自律,不能单纯为了追求利益而忽略技术上的不完善,否则就是本末倒置。 我并没有感觉到新能源汽车起火不断。可以看一下网络上的数据。2017年上半年国内外共发生电动汽车起火事故9起,而截止到2018年6月份,国内外共发生电动汽车起火事故10起。在比较早的2016年发生的可能稍微多一点,达到35起。像比较出名的特斯拉纯电动汽车,出现过的燃烧事件达到了40起左右,这个数据单纯来看,感觉挺多的,但是和传统燃油车相比,这些数据并不算多。因为新能源汽车是一项新兴的产业。它的发展并没有太长的历史。而新兴事物最容易招来人们的关注度。不论是好的事情还是坏的事情。都可以被人们放大传播。而尤其是坏的事件时,它的传播速度和范围也会更大。汽车自燃属于重大安全事故,不论是传统燃油车还是新能源汽车。如果那段时间发生在新能源汽车上。那么大家就可能会觉得它的电池非常不安全。其实做传统燃油车做得好的企业,他们做新能源汽车的时候,对产品的把控和质量的监督过程还是比较到位的。而有些新进入的企业。他们对汽车的检测和测试方面有些欠缺,并不完全充分,为了造车感觉比较仓促。存在安全隐患的几率比较大。有些车企在生产动力电池的时候,为了增加电池的续航里程。还没有充分测试其稳定性的情况下,增加它的能量密度。给电池起火燃烧,埋下了隐患。还有一个原因就是汽车的电路和线路非常多。出现短路的情况下,也容易引起火灾。相信随着新能源汽车技术的不断进步和各种健全的政策推出。新能源汽车自燃事件也会变得越来越少。毕竟不能因噎废食。生活还是要继续的嘛。 @2019
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