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深度解析移動能源 科技藍海誰可一騎絕塵

2017-03-02 14:38:29來源:威易網作者:

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未來已經降臨。

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被技術加速改變的還有人類利用能源的方式和效率。

從中國煉丹術士發現火藥,到土耳其人用大炮轟碎君士坦丁堡的城墻,足足過了600 年。但從愛因斯坦提出E=MC2,僅過了40 年,世界就見識到了原子彈的可怕力量。

如《人類簡史》所說,16 世紀前,從沒有人繞地球航行一周。今天,只要有中產階級的收入,任何人都能夠在48小時內輕松又安全地完成環球大業。

如今,高度移動互聯的世界,將我們裹入了移動能源的新次元——幾乎在戶外移動的一切都需要能源的支撐,也有望成為新式能源的載體。

不夸張地講,誰掌握了移動能源的密碼,誰將影響歷史的進程。

能源新次元

電影《火星救援》里,馬特·達蒙用來取暖的放射性熱電產生器便是移動能源的一種,其原理是將鈽238輻射產生的熱量轉化為電力。但即便科技進步到制造出那樣的熱電產生器,“不論它有多安全,終究還是放射性物質,太空總署不想要這種東西離太空人太近”。

目前的移動能源技術,是指可移動的分布式發電技術,主要包括薄膜發電技術、燃料電池發電技術、壓電效應發電技術、溫差發電技術及生物動力發電技術等。這些技術與儲能、控制、信息通信等技術的有機結合,形成移動能源系統,從而能夠實現能源可移動、全天候、高效率的供應。

這些技術都是不折不扣的“黑科技”,研發難度大,因而實現突破的意義也極為巨大。

移動能源技術實現歷史性突破的主要是薄膜發電技術和燃料電池發電技術,其他類型的技術,大多處于實驗室階段,目前尚不具備大規模商業化應用能力。

燃料電池領域,日本羅姆公司與Aquafairy公司聯合開發的氫燃料電池,體積小巧且可常溫工作,體積不到3cm3的片材與水反應可生成約為4.5L的氫。德國尤利希研究中心研發的一種高溫燃料電池則可連續使用壽命超過7萬小時。

薄膜技術領域,中國漢能、國電光伏和美國Solar Junction公司在銅銦鎵硒(CIGS)、砷化鎵(GaAs)兩種主流技術方面取得了重要突破。

在CIGS技術上,漢能的柔性CIGS薄膜太陽能組件全面積量產轉換效率為16.5%-17%,2020年可達到19.5%左右。在GaAs技術上,漢能的子公司Alta Devices創造了柔性雙結非聚光GaAs 薄膜太陽能電池31.6% 的世界紀錄;美國Solar Junction公司已開始應用于航天的四結GaAs太陽能電池的研發。目前在GaAs襯底上用稀釋氮化物作為底電池,生產的高效率三結GaAs太陽能電池在太空環境的轉換效率已超過31%。

這是個藍海

新型科技實現突破的意義,首先體現在廣闊的應用前景和巨大的商業價值上。

移動能源技術的發展,不僅使得汽車、輪船、飛機、衛星等可以實現更高效能的能源補充或替換,更是撬動了跨界嫁接的產業市場。

漢能控股集團副總裁、首席技術官丁建去年10月在第十六屆中國光伏學術大會(CPVC16)上曾透露,“目前純電池動力無人機最大的痛點就是航時僅有兩個小時左右,用上砷化鎵芯片后,可以延長航時三到四倍,對這個特殊領域是非常巨大的突破。”

當月,漢能展示了一款全太陽能動力概念車。其官方資料顯示,概念車6平米的車體表面鋪設了漢能美國子公司Alta Devices的砷化鎵高效柔性薄膜電池,在日均等效發電4小時的情況下,可以驅動一輛1噸的汽車正常行駛80-100公里。

戶外是太陽能產品的主要應用場景,通訊、娛樂、導航等電子設備在戶外對于電能的需求已經形成剛需市場。據統計,到2020年,電子產品的可開發市場規模累計將達到37GW,僅中國市場各類移動能源產品潛在市場總規模便可達6萬億元。

從我國太陽能產業發展歷史來看,移動能源產品一直在發展,基于晶硅技術和早期柔性太陽能發電技術的產品早已上市。但囿于晶硅電池重、硬等物理特性,難以和民用產品深度嫁接;早期的柔性太陽能電池也極其昂貴,主要用于無人機等高端設備上,難以形成規;氖袌。

存在剛需的市場空白,潛力難以估量。“很多民用產品廠商找漢能MiaSolé,希望共同開發民用產品。” 漢能柔性工業應用事業部中國區總裁徐曉華在近日一次演講中表示。薄膜太陽能電池具有輕柔、攜帶方便、轉換效率高等特點,易與各類產品相結合。

在戶用市場,盡管屬于固定分布式發電模式,但薄膜太陽能組件同樣有著巨大的空間。

據統計,中國整體的分布式光伏的容量大于300GW,包括輕鋼屋頂、工商業屋頂、住宅屋頂等。其中,企業輕鋼屋頂是中國最大的分布式光伏市場。但由于中國80%的工業廠房及倉庫屋頂為輕鋼屋頂,其中承重量小于15公斤/平米的屋頂占86%,無法采用傳統的晶硅組件或玻璃基組件安裝光伏發電系統。

此外,在無線電力傳輸及快速充電技術產業化實現之后,屋頂、外墻、車棚發電系統以及小型離網固定電站等分布式能源也相當于準移動能源了。

這方面的突破也十分驚人,2015年日本三菱重工的一項無線電力傳輸技術試驗取得成功,以微波的形式將電力輸送到500米以外的地方。而俄羅斯圣彼得堡大學研究人員推出的無線電力傳輸系統,可以在距離20cm內保持80% 的電力傳輸效率,且期間傳輸效率隨著距離增加衰減變化極小。

在快速充電技術方面,華為的快充電池實現了充電速度質的飛躍,一款應用該技術的3000毫安電池,5分鐘即可充入48%的電量。

不難想象,在移動能源時代,陽光所及,皆為市場。

誰可一騎絕塵?

能否借助核心科技,在藍海中實現領航,考驗的是技術轉化能力和對產業鏈的帶動能力。

作為移動能源技術另一大方向的燃料電池2015年也開始走向市場。在2015年東京車展上,本田發布了裝備氫燃料電池系統的量產車型CLARITY,最大輸出功率177馬力,可提供700公里的最大續航里程。

但氫燃料電池核心技術仍掌握在少數企業手中,產業鏈不完善,汽車加氫站也僅在日本、德國等少數國家存在,未來大規模普及的難度較大。而且,氫燃料電池的成本仍是制約這類汽車發展的一個重要因素。

反觀薄膜太陽能技術,中、美、德等國都在嘗試產業化推進,目前已呈現加速跡象。

據公開資料顯示,截至目前,漢能薄膜擁有1319件全球專利技術,其中60%為發明專利,關鍵專利均已轉化應用。漢能在全球范圍內的薄膜技術研發人員超過1800名,其中包括一大批國內外先進半導體和光伏領域的頂尖科學家。

漢能柔性工業應用事業部中國區總裁徐曉華在前述演講中也提及,跟一般光伏產品不一樣,漢能美國子公司MiaSolé組件是在一臺設備里完成了所有工藝,一臺設備單次生長產能超過1.2MW。“不銹鋼進去,60分鐘后,芯片就出來了。另外,銅、銦和鎵三種元素性能差別太大,很難做出高質量的三元靶材。全球只有兩家公司具備生產高質量的三元靶材的能力,漢能是其中一家。漢能MiaSolé生產每一兆瓦的芯片,耗電遠遠低于2015年光伏制造標準;耗水只是制造標準的7%,能源回報期特別短。”

“得益于國內量產,2016年MiaSolé國內的每瓦售價比去年降低了一半。到2018年,我們目標是向市場提供和其它光伏產品一樣價格的產品。” 徐曉華表示。

跨界能力同樣也是現代企業能否躋身未來的重要指標。

對標谷歌的自動駕駛汽車、亞馬遜的智能生活系統,華為發力基礎研究、百度進入人工智能領域、漢能推出“移動能源+”,不僅引起了鄰近或相關產業的聯動和政策的配套,也表明了當下中國企業具備了引領科技產業浪潮的魄力和實力。

領先一把,有何不可?



 

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