《人民日报》：气候预测准确吗？这篇文章告诉你！面对全球变暖、极端气候事件频发给人类带来的挑战，加强气象预报预测并及早未雨绸缪，是应对气候变化的重要举措。
近日，中国气象局面向公众发布气候预测信息，今后大家可以通过国家气候中心及各地气象局官方网站，查询未来一段时间的气候预测结果。这对持续提升我国气候预测水平、更好地应对气候变化具有重要意义。国家气候中心全球监测产品，显示今年3月全球平均气温距平空间分布情况。图中暖色代表气温偏高，冷色代表气温偏低。中国气象局供图
气候预测包括哪些内容？预测准确率怎么样？我们如何科学用好气候预测，更好促进人与自然和谐共生？针对这些问题，记者进行了采访。
什么是气候预测？
主要是对延伸期（11天到30天）、月、季节和年度气候趋势进行预测。核心技术长足发展，让我国气候预测准确率稳步提高
葡萄枝条在架子上萌发攀爬，嫩绿的片片新叶生机盎然。河北省张家口市怀来县桑园镇夹河村，村民郝忠元正在葡萄园里忙着浇地、抹去多余的葡萄芽。
葡萄露天种植，天气气候着实关键。4月12日晚上，一股寒潮袭来，老郝和家人赶忙在地里点起火堆给葡萄增温，好多新芽还是冻坏了。“种地，最盼能摸准老天爷的脾气！”老郝说，“除了一两周以内的天气预报，如果能提前知道更长时期的天气就好了，这样就能及时调整葡萄出土时间，准备防灾物资，降低气候带来的影响。”
老郝渴盼了解的“天气预报够不着的天气”，专业名称就是：气候预测。
气候预测主要是对延伸期（11天到30天）、月、季节和年度气候趋势进行预测，包括气温、降水等气象要素相较于平均状态的偏离程度，重要天气过程和极端天气气候事件等。
今年3月23日世界气象日，中国气象局首次面向公众发布未来11天到30天的《气候预测公报》。4月2日，在中国气象局召开的新闻发布会上，有关负责人介绍了今年全国汛期气候趋势预测情况，这是气象部门第一次向公众发布全国汛期气候趋势预测。“我国是世界上最早开展气候预测业务的国家之一。”国家气候中心首席预报员、气候预测室总工程师陈丽娟说，“不过，气候预测是大气科学领域的世界性难题，而我国处于东亚季风区，季节和年际变率大，影响我国气候的系统复杂，气候预测信息还有较大的不确定性。因此，此前的气候预测服务主要面向政府部门，供各行业作为决策参考，没有向公众发布。”
近期，中国气象局经过深入调研分析，决定开始向公众发布气候预测信息。从事气候预测研究和业务工作已有26年的陈丽娟感到“肩上的压力更大了”。不过，她和同事们也清楚地认识到，“随着经济社会各方面需求的持续增加、科技的发展进步，这件事势在必行。”
天气预报对人们的生产生活、交通出行帮助很大，但天气预报主要提供最近几天的信息，这与现代生产生活多方面的需求还存在差距。随着经济社会快速发展，很多领域需了解更长时间的气候预测信息，各行各业对气候预测的需求很迫切。
与此同时，我国持续推进气候业务能力建设，通过科技创新、潜心发展，气候预测业务完成了从以物理统计为主，到以气候预测数值模式（简称气候模式）为基础、动力与统计方法相结合的转变，以气候模式为代表的气候预测核心技术有了长足发展，客观化预测水平有了很大提升，气候预测准确率稳步提高。
“以前我们发布气候预测信息时可能信心不足，现在报得比较好了，这也为面向公众发布气候预测增添了底气。”中国工程院院士、国家气候中心首任主任丁一汇说。
怎样预测气候？
气候模式是基础，科学家编写反映很多数理方程原理的复杂程序，再通过最先进的超级计算机进行运算
呈现在我们面前的气候预测“产品”，到底是怎样“生产”出来的？
“现代气候预测主要基于气候模式和物理机制诊断相结合的办法。”国家气候中心主任宋连春介绍，经过近半个世纪的发展，目前国内外气候模式对气候系统的模拟、刻画已经比较全面。
地球的气候系统由海洋、陆地、大气、冰冻圈、生物圈这五大圈层构成，非常复杂。气候模式可以说是对气候系统的数学表达，科学家编写反映很多数理方程原理的复杂程序，再通过超级计算机进行运算，对未来的气候演变趋势作出预测。气候模式要用的数据量大得惊人，往往达到几十个TB（万亿字节），有的预测要用高速计算机“转”好几个月。
“另一方面，气候模式虽然有长足的发展，然而在准确模拟海洋、陆地、大气、冰冻圈、生物圈等多圈层的相互作用方面，还有很长的路要走。”宋连春说，“因此我们在气候预测中，会基于大量历史观测数据，利用数学和物理规律，诊断全球海洋、海冰、陆面过程等对东亚季风环流的影响，这也是非常重要的手段。”
宋连春表示：“实际气候预测业务中，是以气候模式为基础、动力与统计方法相结合‘两条腿走路’，获取气候模式预测信息和机理诊断的关键要素预测信息，进行最优集成，然后给出气候预测结论。”
在科研工作者的不断努力下，如今我国的气候模式已发展到第三代。这一模式由国家气候中心吴统文研究员带领团队自主研发，于2020年11月通过评审，进入准业务化运行。第三代气候模式的气候预测性能有明显提升，达到国际先进水平。
“随着物理、数学、化学等领域的科技进步以及计算机的发展，我国气候预测准确率呈现螺旋式上升的趋势。”陈丽娟说。
“在气候预测业务历史上，有很多成功的案例。”陈丽娟介绍，例如，2018年汛期预测东亚夏季风偏强，我国北方地区降水明显增多，长江中下游降水偏少，对全国夏季旱涝分布的预测与实况基本一致。
“当然，受科技发展水平的限制、人类认知的局限以及可预报性上限的影响，气候预测还有不准确的方面。”陈丽娟坦承。
她举例说，对2008年的南方低温雨雪冰冻事件，没有提前一两个月预测出来。在那以后，我国设立了一批科研项目，通过深入研究，对气候变化背景下出现持续性低温冷害的机理认知更为清晰，对这类极端气候事件的预测和服务也取得了明显进步。
“气候预测准确率是有‘天花板’的。”陈丽娟说，一般认为，气候预测准确率上限为75%至85%。目前，我国气候预测的准确率达到70%左右。
气候预测如何应用？
影响气候的因子极为复杂，不确定性较大。公众要科学合理地使用预测结果
“雨季什么时候到来，什么时候结束？这是我每年最揪心的事情。”湖南澧水流域水利水电开发有限公司防汛办主任刘世军说。眼下，他和湖南省气象部门保持热线联系，密切关注着每天滚动更新的气候预测和天气预报信息。
澧水公司管理着江垭和皂市两个大型水库。雨季开始前，水库要计划腾库；雨季结束时，要拦洪蓄水。澧水是山溪性河流，洪水陡涨陡落。雨季开始时间和结束时间是水库运行的重要时间节点，把握不准，就可能给防洪、发电、保生态用水等带来不利影响。”刘世军说。
去年5月中旬，湖南省专业气象台提出澧水流域将在6月上旬进入雨季，这一预测与实况基本吻合，为澧水公司科学调度提供了决策依据。
陈丽娟认为，随着气候预测准确率和公众认知度的提升，气候预测在防灾减灾以及各行各业的生产规划等方面，将得到更有效的应用，农业、水利、工业、交通、电力、旅游、体育等很多领域都将受益。
服务防汛抗旱——我国地形复杂，受东亚夏季风系统变率大的影响，每年七大江河流域的旱涝情况不同。在防汛抗旱物资储备、农业灌溉用水和水力发电调度方面，准确的预测可以使灾害损失降低到最小，使水利资源的利用效益发挥到最大。
助力农业生产——准确的气候预测和天气预报服务相结合，有利于农业生产的安全运行。例如，准确预测春季气候是否异常、春雨多寡、气温高低，可以帮助农业生产部门及广大农民对农作物选种、播种进行科学决策。
对预测阴晴冷暖的天气预报，我们几乎每天都会接触到。而对于气候预测，很多人或许还感到陌生。
实际上，气候预测的结果，正给全世界带来一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。当前，包括我国在内的全球100多个国家和地区已经提出了碳中和目标，这一气候雄心和降碳行动的依据，主要就是科学家们利用气候模式做出的长期气候预测：随着人类活动持续排放大量二氧化碳等温室气体，未来几十年全球气温将不断攀升、持续变暖，人类面临巨大风险和挑战。
气候预测、天气预报，“测”与“报”的一字之差，清晰表明了二者的精准度和不确定性是有差别的。预估未来较长时期的气候，机理复杂，变数很大，显然更为困难。不过，存在不确定性不等于不可靠和不能用。从以往对全球平均气温上升趋势的预测和实况对照来看，气候模式的可信度就很高。加大力度攻坚克难，让气候预测越来越精准可靠，及早预知未来气候状况并采取有效行动，我们就可以更好地趋利避害，利用好风、光等气候资源，同时避免或减轻灾害影响。
天气气候和我们的生产生活息息相关。如今，气候频频走极端，加快建设气象强国，努力把准天气气候的“脉动”，我们才能切实保障生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好，让人与自然生命共同体永续发展、生生不息。
近日，中国气象局面向公众发布气候预测信息，今后大家可以通过国家气候中心及各地气象局官方网站，查询未来一段时间的气候预测结果。这对持续提升我国气候预测水平、更好地应对气候变化具有重要意义。国家气候中心全球监测产品，显示今年3月全球平均气温距平空间分布情况。图中暖色代表气温偏高，冷色代表气温偏低。中国气象局供图
气候预测包括哪些内容？预测准确率怎么样？我们如何科学用好气候预测，更好促进人与自然和谐共生？针对这些问题，记者进行了采访。
什么是气候预测？
主要是对延伸期（11天到30天）、月、季节和年度气候趋势进行预测。核心技术长足发展，让我国气候预测准确率稳步提高
葡萄枝条在架子上萌发攀爬，嫩绿的片片新叶生机盎然。河北省张家口市怀来县桑园镇夹河村，村民郝忠元正在葡萄园里忙着浇地、抹去多余的葡萄芽。
葡萄露天种植，天气气候着实关键。4月12日晚上，一股寒潮袭来，老郝和家人赶忙在地里点起火堆给葡萄增温，好多新芽还是冻坏了。“种地，最盼能摸准老天爷的脾气！”老郝说，“除了一两周以内的天气预报，如果能提前知道更长时期的天气就好了，这样就能及时调整葡萄出土时间，准备防灾物资，降低气候带来的影响。”
老郝渴盼了解的“天气预报够不着的天气”，专业名称就是：气候预测。
气候预测主要是对延伸期（11天到30天）、月、季节和年度气候趋势进行预测，包括气温、降水等气象要素相较于平均状态的偏离程度，重要天气过程和极端天气气候事件等。
今年3月23日世界气象日，中国气象局首次面向公众发布未来11天到30天的《气候预测公报》。4月2日，在中国气象局召开的新闻发布会上，有关负责人介绍了今年全国汛期气候趋势预测情况，这是气象部门第一次向公众发布全国汛期气候趋势预测。“我国是世界上最早开展气候预测业务的国家之一。”国家气候中心首席预报员、气候预测室总工程师陈丽娟说，“不过，气候预测是大气科学领域的世界性难题，而我国处于东亚季风区，季节和年际变率大，影响我国气候的系统复杂，气候预测信息还有较大的不确定性。因此，此前的气候预测服务主要面向政府部门，供各行业作为决策参考，没有向公众发布。”
近期，中国气象局经过深入调研分析，决定开始向公众发布气候预测信息。从事气候预测研究和业务工作已有26年的陈丽娟感到“肩上的压力更大了”。不过，她和同事们也清楚地认识到，“随着经济社会各方面需求的持续增加、科技的发展进步，这件事势在必行。”
天气预报对人们的生产生活、交通出行帮助很大，但天气预报主要提供最近几天的信息，这与现代生产生活多方面的需求还存在差距。随着经济社会快速发展，很多领域需了解更长时间的气候预测信息，各行各业对气候预测的需求很迫切。
与此同时，我国持续推进气候业务能力建设，通过科技创新、潜心发展，气候预测业务完成了从以物理统计为主，到以气候预测数值模式（简称气候模式）为基础、动力与统计方法相结合的转变，以气候模式为代表的气候预测核心技术有了长足发展，客观化预测水平有了很大提升，气候预测准确率稳步提高。
“以前我们发布气候预测信息时可能信心不足，现在报得比较好了，这也为面向公众发布气候预测增添了底气。”中国工程院院士、国家气候中心首任主任丁一汇说。
怎样预测气候？
气候模式是基础，科学家编写反映很多数理方程原理的复杂程序，再通过最先进的超级计算机进行运算
呈现在我们面前的气候预测“产品”，到底是怎样“生产”出来的？
“现代气候预测主要基于气候模式和物理机制诊断相结合的办法。”国家气候中心主任宋连春介绍，经过近半个世纪的发展，目前国内外气候模式对气候系统的模拟、刻画已经比较全面。
地球的气候系统由海洋、陆地、大气、冰冻圈、生物圈这五大圈层构成，非常复杂。气候模式可以说是对气候系统的数学表达，科学家编写反映很多数理方程原理的复杂程序，再通过超级计算机进行运算，对未来的气候演变趋势作出预测。气候模式要用的数据量大得惊人，往往达到几十个TB（万亿字节），有的预测要用高速计算机“转”好几个月。
“另一方面，气候模式虽然有长足的发展，然而在准确模拟海洋、陆地、大气、冰冻圈、生物圈等多圈层的相互作用方面，还有很长的路要走。”宋连春说，“因此我们在气候预测中，会基于大量历史观测数据，利用数学和物理规律，诊断全球海洋、海冰、陆面过程等对东亚季风环流的影响，这也是非常重要的手段。”
宋连春表示：“实际气候预测业务中，是以气候模式为基础、动力与统计方法相结合‘两条腿走路’，获取气候模式预测信息和机理诊断的关键要素预测信息，进行最优集成，然后给出气候预测结论。”
在科研工作者的不断努力下，如今我国的气候模式已发展到第三代。这一模式由国家气候中心吴统文研究员带领团队自主研发，于2020年11月通过评审，进入准业务化运行。第三代气候模式的气候预测性能有明显提升，达到国际先进水平。
“随着物理、数学、化学等领域的科技进步以及计算机的发展，我国气候预测准确率呈现螺旋式上升的趋势。”陈丽娟说。
“在气候预测业务历史上，有很多成功的案例。”陈丽娟介绍，例如，2018年汛期预测东亚夏季风偏强，我国北方地区降水明显增多，长江中下游降水偏少，对全国夏季旱涝分布的预测与实况基本一致。
“当然，受科技发展水平的限制、人类认知的局限以及可预报性上限的影响，气候预测还有不准确的方面。”陈丽娟坦承。
她举例说，对2008年的南方低温雨雪冰冻事件，没有提前一两个月预测出来。在那以后，我国设立了一批科研项目，通过深入研究，对气候变化背景下出现持续性低温冷害的机理认知更为清晰，对这类极端气候事件的预测和服务也取得了明显进步。
“气候预测准确率是有‘天花板’的。”陈丽娟说，一般认为，气候预测准确率上限为75%至85%。目前，我国气候预测的准确率达到70%左右。
气候预测如何应用？
影响气候的因子极为复杂，不确定性较大。公众要科学合理地使用预测结果
“雨季什么时候到来，什么时候结束？这是我每年最揪心的事情。”湖南澧水流域水利水电开发有限公司防汛办主任刘世军说。眼下，他和湖南省气象部门保持热线联系，密切关注着每天滚动更新的气候预测和天气预报信息。
澧水公司管理着江垭和皂市两个大型水库。雨季开始前，水库要计划腾库；雨季结束时，要拦洪蓄水。澧水是山溪性河流，洪水陡涨陡落。雨季开始时间和结束时间是水库运行的重要时间节点，把握不准，就可能给防洪、发电、保生态用水等带来不利影响。”刘世军说。
去年5月中旬，湖南省专业气象台提出澧水流域将在6月上旬进入雨季，这一预测与实况基本吻合，为澧水公司科学调度提供了决策依据。
陈丽娟认为，随着气候预测准确率和公众认知度的提升，气候预测在防灾减灾以及各行各业的生产规划等方面，将得到更有效的应用，农业、水利、工业、交通、电力、旅游、体育等很多领域都将受益。
服务防汛抗旱——我国地形复杂，受东亚夏季风系统变率大的影响，每年七大江河流域的旱涝情况不同。在防汛抗旱物资储备、农业灌溉用水和水力发电调度方面，准确的预测可以使灾害损失降低到最小，使水利资源的利用效益发挥到最大。
助力农业生产——准确的气候预测和天气预报服务相结合，有利于农业生产的安全运行。例如，准确预测春季气候是否异常、春雨多寡、气温高低，可以帮助农业生产部门及广大农民对农作物选种、播种进行科学决策。
对预测阴晴冷暖的天气预报，我们几乎每天都会接触到。而对于气候预测，很多人或许还感到陌生。
实际上，气候预测的结果，正给全世界带来一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。当前，包括我国在内的全球100多个国家和地区已经提出了碳中和目标，这一气候雄心和降碳行动的依据，主要就是科学家们利用气候模式做出的长期气候预测：随着人类活动持续排放大量二氧化碳等温室气体，未来几十年全球气温将不断攀升、持续变暖，人类面临巨大风险和挑战。
气候预测、天气预报，“测”与“报”的一字之差，清晰表明了二者的精准度和不确定性是有差别的。预估未来较长时期的气候，机理复杂，变数很大，显然更为困难。不过，存在不确定性不等于不可靠和不能用。从以往对全球平均气温上升趋势的预测和实况对照来看，气候模式的可信度就很高。加大力度攻坚克难，让气候预测越来越精准可靠，及早预知未来气候状况并采取有效行动，我们就可以更好地趋利避害，利用好风、光等气候资源，同时避免或减轻灾害影响。
天气气候和我们的生产生活息息相关。如今，气候频频走极端，加快建设气象强国，努力把准天气气候的“脉动”，我们才能切实保障生命安全、生产发展、生活富裕、生态良好，让人与自然生命共同体永续发展、生生不息。
#元器件那些事#
车辆电气化是交通运输行业实现减排的途径
本文概述了重型车辆电动化方面的电力电子技术详情，通过研究由能源生成、存储、运输和消耗构成的价值链，可帮助减低交通运输领域的碳排放，如图1所示。
【导读】本文概述了重型车辆电动化方面的电力电子技术详情，通过研究由能源生成、存储、运输和消耗构成的价值链，可帮助减低交通运输领域的碳排放，如图1所示。
53.jpg
图1：基于清洁的可再生能源的
电动化交通运输
1. 简介
卡车、公交车和工程车辆亦称为重型车辆，据估算这些车辆的碳排放占据了交通运输领域排放量的25%，在欧洲总体温室气体排放量中占据了6%。
由于线上业务活动蓬勃发展，可以观察到跨越各大洲的长途交通运输业务出现相应的大幅增长，以及城市内的物品配送运营活动不断增加，这种状况并不限于欧盟地区。根据美国交通局公布数据[2]，在美国卡车车辆每年行驶里程大约为2960亿公里，燃烧了1130亿升汽油，进而产生多达2.94亿公吨的二氧化碳量。
在法规和更严格的排放要求推动下，车队运营商越来越多地转向使用零排放车辆。业界认为在全球范围所有主要城市中，提升公共交通以减少私家车数量是减低大都市碳排放的另一个重要考虑。在这个方面，使用零排放车辆运营是目标选择，最好与绿色的可再生能源相结合。
超过 3.5 吨级重型车辆的电动化是一项涉及多学科的艰巨任务，也是功率半导体产品面临的特殊挑战。与设计运行时间约为 8000 小时的典型客用车相比，卡车或公交车的使用寿命则要长得多(包括使用寿命和正常运行时间)。通用目标要求是一年 360 天、每天8 到 10 小时运行时间。预计这些车辆每天行驶多达 400 公里，在 15 年使用寿命期间总计行驶里程超过 200 万公里。在这方面，城市交通中使用的公交车同样面临挑战，因为它们单日需要行驶 200-300公里。而且，这些公交车辆固有的启停模式(start-stop-mode)带来了更多的难题。
全电动重型车辆包含了众多子系统，这些子系统需要使用非常可靠的解决方案。图 2 以电力电子器件为重点进行了深入的剖析。
54.jpg
图2：“重型车辆”应用概述
经过十年来的电池技术发展，车辆电池成为了一个可行的解决方案，甚至对于电动重型车辆亦然。在过去十年中，每度电的价格已经下降了大约88%[3]。由于业界开发新的材料和生产工艺，以及制造能力不断增加，预计电价还将会进一步下降。同时，电池的能量密度持续增加，媒体不断报道有关技术突破的新闻。
电池可支持的充电循环次数是决定性参数，这代表着电池的使用寿命，因而非常重要。先前的凝胶式铅酸电池技术可提供几百次充电循环，而现代的锂电子电池则可以达到几千次充电循环。全球范围的电池制造商都在努力实现进一步的改善，并且已经公布了可实现超过10,000次循环和高达1 kWh/kg能量密度技术[4]。
所有这些因素使得车辆电池方案变得越来越有吸引力，甚至对于长距离车辆运营亦如此。接下来的挑战是在合理时间内为车辆充电，而所谓的合理与否，很大程度上取决于车辆的使用情况。
对于作为当地载客工具的客运公交车，最常见的选择是在轮班或夜间的休息时间停靠在车站里充电。在这种情形下，合理时间是指公交车闲置在停靠站中的几个小时。另一个选择则是在专门的充电站点进行充电。由于只有几分钟的时间，需要更高的充电功率才能向电池注入足够的能量。由于可在几个站点进行充电，可以考虑与在停靠站充电的方式相结合。
对于用于物流运营的卡车，就无法容忍花费几个小时充电的暂停作业。在这种情况下，必须在休息时间进行充电，而休息时间是驾驶员必须遵守的法律规定。未来没有驾驶员的自动驾驶卡车，甚至不需要休息。最理想的选择是在技术上实现最短时间充电。
因此，需要将支持这类车辆运营的基础设施视为价值链的一部分。
2. 电动化交通运输价值链
从可再生能源系统的发电到电解、传动系统、充电器和较小的车载应用，在交通运输价值链上可以找到功率范围从几瓦到几兆瓦的设计。
图3是相互连接部件的示意图。
55.jpg
图3：用于从发电到电能消耗各阶段的
Littelfuse功率半导体产品
所有这些应用均需要使用高效和可靠的电子子系统。在这个严苛的环境中，控制、保护、传感器和电力电子器件无所不在，以安全高效地处理能量传输。如图所示，Littelfuse产品可以用于使用可靠的元器件来构建、运营和维护电动化交通运输环境。
3. 能量存储
对于为移动应用设备供电，现有三种主要的储存电能方法，每种方法各有其优缺点。
1. 在电场中使用电容器直接能量储存。电容器能够以非常高的速率进行充电和放电，从而提供极高的功率密度。除此之外，电容器不会像电池那样受到充电的影响，可以轻松实现数百万次充电循环。根据公式EC=1/2 C·U2，储存能量由电容器的容量和允许电压而定义。在技术方面，高电压的电容器只有低电容量，反之亦然。由于电容器以kWh/dm³为单位测量的能量密度低于电池，因而可以结合电容器与电池以提供高峰值功率，而电池充当主要的储能装置。
2. 在化学方面，能量储存在电池中。对于给定的电池化学，充放电能力受到化学过程的限制。现代的锂离子电池每公斤可以储存多达0.2到0.3kWh电能，这在目前的大多数应用中受到欢迎。在循环稳定性方面，目前采用的化学物质可以实现几千次充放电循环。
3. 从化学过程中获取作为能量载体的氢气，并在第二步中进行纯化。通过电解将水分离成氧气和氢气，提供了使用可再生能源来支持过程的方法。在所谓的燃料电池中，氢气和氧气会依次反应并产生电能。今天大多数可用的氢气是使用蒸汽重组器从石油和天然气中提取出来的。
4. 车辆与传动系统
如图4框图所示，重型车辆的传动系统在技术上与电动客用车的并没有太大的区别。
1656677538861543.png
图4：电池电动车辆的简化框图
重型车辆与客用车相比具有两项主要的区别。重型车辆的连续功率输出水平超过了客用车，在使用寿命方面也是同样。通常情况下，如果客用车的使用寿命是6000至8000个工作小时，那么卡车和公交车的使用寿命应该是它们的10倍之多。
尽管如此，商用车使用的电机大多数为永磁同步电机，由二级逆变器控制，如图5所示。
1656677522542714.png
图5：电动车辆传动系统的典型动力部分
图6所示是将氢气和氧气转化为水、热能和电能的燃料电池作为电源的扩展框图。大储槽中装有氢气，仍然需要电池在加速期间提供峰值功率，并在恢复期间储存能量。
1656677506999167.png
图6： 使用燃料电池的电动
车辆传动系统框图
除此之外，在构成燃料电池和电池之间接口的DC-DC转换器中，还需要更多的电子电力器件。
燃料电池传动系统固有的重要部件是压缩机，压缩机驱动强烈的气流进入燃料电池中，这些空气中含有平衡氢气和氧气所需要的氧气。
通过仔细研究燃料电池，可以了解到压缩机方面的挑战。图7是使用氢气进行能源转换所使用部件示意图。
1656677491769338.png
图7：燃料电池能量转换系统
根据燃料电池内需要的气体平衡，可以估算实现150 kW连续运作所需的气流：
● 1 kg H2 和8 kg O2生成大约20 kWh电能
● 每小时需要7.5 kg H2 + 60 kg O2
● 1 m²空气重量为1.2 kg，含有0.24 kg氧气
由此可见，每小时必须向燃料电池提供250 m³大气空气。由于燃料电池的负载可能变化得非常快，压缩机需要具备快速启动能力，这往往需要在几分之一秒内从零加速到100%速度。由于这些要求，驱动压缩机之逆变器的额定功率通常为20-40 kW。
如要真正将基于燃料电池的车辆作为一项绿色技术，就必须使用可再生能源来制造氢气。从石油或天然气中提取氢气是一个技术选项，但这种所谓的“黑氢”(black hydrogen)会出现副产品，也就是导致大量二氧化碳产生。
目前，业界正在考虑将风能和太阳能等可再生能源的电力与电解运作相结合，从而将水分离成氢气和氧气。特别地，如果用于消耗多余的电力，这种做法是支持电网稳定性以及生成氢气作为副产品的很好选项。世界各国纷纷制订计划，要将氢气作为减少温室气体排放的基石技术。
电解是直流电流驱动的应用。单个电解槽的正向电压低于2V，但在工业制氢中可能需要数千安培电流量。图8中的B12C拓朴结构是最普遍的兆瓦（MW）级整流方案。
1656677463816704.png
图8：带有B12C的整流器拓朴结构，也称为B6C-2P
十二脉冲B12C拓朴结构，也可以视为两个B6C结构的并联，称为B6C-2P。即使没有平滑和滤波，也可以在直流侧实现非常低的电压波纹。单级AC-DC能量转换也可以实现出色的效率。
使用的相关电子电力器件是采用压接封装的晶闸管或 IGBT器件，通常安装在所谓的器件堆栈中。IGBT的额定电流高达4500 A，晶闸管甚至超过8000 A。这些器件可以轻易满足高电流要求。此外，压接封装的短路故障(short-on-fail)特性带来了更好的可靠性和系统可用性。
“找元器件现货上 唯样商城”
车辆电气化是交通运输行业实现减排的途径
本文概述了重型车辆电动化方面的电力电子技术详情，通过研究由能源生成、存储、运输和消耗构成的价值链，可帮助减低交通运输领域的碳排放，如图1所示。
【导读】本文概述了重型车辆电动化方面的电力电子技术详情，通过研究由能源生成、存储、运输和消耗构成的价值链，可帮助减低交通运输领域的碳排放，如图1所示。
53.jpg
图1：基于清洁的可再生能源的
电动化交通运输
1. 简介
卡车、公交车和工程车辆亦称为重型车辆，据估算这些车辆的碳排放占据了交通运输领域排放量的25%，在欧洲总体温室气体排放量中占据了6%。
由于线上业务活动蓬勃发展，可以观察到跨越各大洲的长途交通运输业务出现相应的大幅增长，以及城市内的物品配送运营活动不断增加，这种状况并不限于欧盟地区。根据美国交通局公布数据[2]，在美国卡车车辆每年行驶里程大约为2960亿公里，燃烧了1130亿升汽油，进而产生多达2.94亿公吨的二氧化碳量。
在法规和更严格的排放要求推动下，车队运营商越来越多地转向使用零排放车辆。业界认为在全球范围所有主要城市中，提升公共交通以减少私家车数量是减低大都市碳排放的另一个重要考虑。在这个方面，使用零排放车辆运营是目标选择，最好与绿色的可再生能源相结合。
超过 3.5 吨级重型车辆的电动化是一项涉及多学科的艰巨任务，也是功率半导体产品面临的特殊挑战。与设计运行时间约为 8000 小时的典型客用车相比，卡车或公交车的使用寿命则要长得多(包括使用寿命和正常运行时间)。通用目标要求是一年 360 天、每天8 到 10 小时运行时间。预计这些车辆每天行驶多达 400 公里，在 15 年使用寿命期间总计行驶里程超过 200 万公里。在这方面，城市交通中使用的公交车同样面临挑战，因为它们单日需要行驶 200-300公里。而且，这些公交车辆固有的启停模式(start-stop-mode)带来了更多的难题。
全电动重型车辆包含了众多子系统，这些子系统需要使用非常可靠的解决方案。图 2 以电力电子器件为重点进行了深入的剖析。
54.jpg
图2：“重型车辆”应用概述
经过十年来的电池技术发展，车辆电池成为了一个可行的解决方案，甚至对于电动重型车辆亦然。在过去十年中，每度电的价格已经下降了大约88%[3]。由于业界开发新的材料和生产工艺，以及制造能力不断增加，预计电价还将会进一步下降。同时，电池的能量密度持续增加，媒体不断报道有关技术突破的新闻。
电池可支持的充电循环次数是决定性参数，这代表着电池的使用寿命，因而非常重要。先前的凝胶式铅酸电池技术可提供几百次充电循环，而现代的锂电子电池则可以达到几千次充电循环。全球范围的电池制造商都在努力实现进一步的改善，并且已经公布了可实现超过10,000次循环和高达1 kWh/kg能量密度技术[4]。
所有这些因素使得车辆电池方案变得越来越有吸引力，甚至对于长距离车辆运营亦如此。接下来的挑战是在合理时间内为车辆充电，而所谓的合理与否，很大程度上取决于车辆的使用情况。
对于作为当地载客工具的客运公交车，最常见的选择是在轮班或夜间的休息时间停靠在车站里充电。在这种情形下，合理时间是指公交车闲置在停靠站中的几个小时。另一个选择则是在专门的充电站点进行充电。由于只有几分钟的时间，需要更高的充电功率才能向电池注入足够的能量。由于可在几个站点进行充电，可以考虑与在停靠站充电的方式相结合。
对于用于物流运营的卡车，就无法容忍花费几个小时充电的暂停作业。在这种情况下，必须在休息时间进行充电，而休息时间是驾驶员必须遵守的法律规定。未来没有驾驶员的自动驾驶卡车，甚至不需要休息。最理想的选择是在技术上实现最短时间充电。
因此，需要将支持这类车辆运营的基础设施视为价值链的一部分。
2. 电动化交通运输价值链
从可再生能源系统的发电到电解、传动系统、充电器和较小的车载应用，在交通运输价值链上可以找到功率范围从几瓦到几兆瓦的设计。
图3是相互连接部件的示意图。
55.jpg
图3：用于从发电到电能消耗各阶段的
Littelfuse功率半导体产品
所有这些应用均需要使用高效和可靠的电子子系统。在这个严苛的环境中，控制、保护、传感器和电力电子器件无所不在，以安全高效地处理能量传输。如图所示，Littelfuse产品可以用于使用可靠的元器件来构建、运营和维护电动化交通运输环境。
3. 能量存储
对于为移动应用设备供电，现有三种主要的储存电能方法，每种方法各有其优缺点。
1. 在电场中使用电容器直接能量储存。电容器能够以非常高的速率进行充电和放电，从而提供极高的功率密度。除此之外，电容器不会像电池那样受到充电的影响，可以轻松实现数百万次充电循环。根据公式EC=1/2 C·U2，储存能量由电容器的容量和允许电压而定义。在技术方面，高电压的电容器只有低电容量，反之亦然。由于电容器以kWh/dm³为单位测量的能量密度低于电池，因而可以结合电容器与电池以提供高峰值功率，而电池充当主要的储能装置。
2. 在化学方面，能量储存在电池中。对于给定的电池化学，充放电能力受到化学过程的限制。现代的锂离子电池每公斤可以储存多达0.2到0.3kWh电能，这在目前的大多数应用中受到欢迎。在循环稳定性方面，目前采用的化学物质可以实现几千次充放电循环。
3. 从化学过程中获取作为能量载体的氢气，并在第二步中进行纯化。通过电解将水分离成氧气和氢气，提供了使用可再生能源来支持过程的方法。在所谓的燃料电池中，氢气和氧气会依次反应并产生电能。今天大多数可用的氢气是使用蒸汽重组器从石油和天然气中提取出来的。
4. 车辆与传动系统
如图4框图所示，重型车辆的传动系统在技术上与电动客用车的并没有太大的区别。
1656677538861543.png
图4：电池电动车辆的简化框图
重型车辆与客用车相比具有两项主要的区别。重型车辆的连续功率输出水平超过了客用车，在使用寿命方面也是同样。通常情况下，如果客用车的使用寿命是6000至8000个工作小时，那么卡车和公交车的使用寿命应该是它们的10倍之多。
尽管如此，商用车使用的电机大多数为永磁同步电机，由二级逆变器控制，如图5所示。
1656677522542714.png
图5：电动车辆传动系统的典型动力部分
图6所示是将氢气和氧气转化为水、热能和电能的燃料电池作为电源的扩展框图。大储槽中装有氢气，仍然需要电池在加速期间提供峰值功率，并在恢复期间储存能量。
1656677506999167.png
图6： 使用燃料电池的电动
车辆传动系统框图
除此之外，在构成燃料电池和电池之间接口的DC-DC转换器中，还需要更多的电子电力器件。
燃料电池传动系统固有的重要部件是压缩机，压缩机驱动强烈的气流进入燃料电池中，这些空气中含有平衡氢气和氧气所需要的氧气。
通过仔细研究燃料电池，可以了解到压缩机方面的挑战。图7是使用氢气进行能源转换所使用部件示意图。
1656677491769338.png
图7：燃料电池能量转换系统
根据燃料电池内需要的气体平衡，可以估算实现150 kW连续运作所需的气流：
● 1 kg H2 和8 kg O2生成大约20 kWh电能
● 每小时需要7.5 kg H2 + 60 kg O2
● 1 m²空气重量为1.2 kg，含有0.24 kg氧气
由此可见，每小时必须向燃料电池提供250 m³大气空气。由于燃料电池的负载可能变化得非常快，压缩机需要具备快速启动能力，这往往需要在几分之一秒内从零加速到100%速度。由于这些要求，驱动压缩机之逆变器的额定功率通常为20-40 kW。
如要真正将基于燃料电池的车辆作为一项绿色技术，就必须使用可再生能源来制造氢气。从石油或天然气中提取氢气是一个技术选项，但这种所谓的“黑氢”(black hydrogen)会出现副产品，也就是导致大量二氧化碳产生。
目前，业界正在考虑将风能和太阳能等可再生能源的电力与电解运作相结合，从而将水分离成氢气和氧气。特别地，如果用于消耗多余的电力，这种做法是支持电网稳定性以及生成氢气作为副产品的很好选项。世界各国纷纷制订计划，要将氢气作为减少温室气体排放的基石技术。
电解是直流电流驱动的应用。单个电解槽的正向电压低于2V，但在工业制氢中可能需要数千安培电流量。图8中的B12C拓朴结构是最普遍的兆瓦（MW）级整流方案。
1656677463816704.png
图8：带有B12C的整流器拓朴结构，也称为B6C-2P
十二脉冲B12C拓朴结构，也可以视为两个B6C结构的并联，称为B6C-2P。即使没有平滑和滤波，也可以在直流侧实现非常低的电压波纹。单级AC-DC能量转换也可以实现出色的效率。
使用的相关电子电力器件是采用压接封装的晶闸管或 IGBT器件，通常安装在所谓的器件堆栈中。IGBT的额定电流高达4500 A，晶闸管甚至超过8000 A。这些器件可以轻易满足高电流要求。此外，压接封装的短路故障(short-on-fail)特性带来了更好的可靠性和系统可用性。
“找元器件现货上 唯样商城”
发微博的表达心情的文案，每一句话都值得分享！
一、这世上，总有人爱你，也总有人恨你；总有人帮你，也总有人踩你。看淡、想开就好。活着，做不到尽善尽美，就做个真我；无法面面俱到，就随遇而安。
二、对生命而言，接纳才是最好的温柔，不论是接纳一个人的出现，还是接纳一个人的从此不见。——秋微《莫失莫忘》
三、时过境迁，一晃好几年，再回头去看看那些荒唐岁月，竟要感谢当初那份不得已的选择，因为开始懂得，原来“没有办法在一起的人”，其实就是“错的人”
四、这世界上美好的东西太多了，美食美景音乐占一半，剩下的一半是你。
五、生活总得有点儿盼头，能够是一部电影、电视剧，或是一件在路上的快递，一个喜欢的人，这样子，生活仿佛就没那么糟了。
六、越长大越觉得，因为自卑，自我厌恶，敏感脆弱而受的苦，都是不必要的苦。不管其他人怎么样，一个人至少要学会被自己善待呀。务必要看到自己身上可爱的地方，沮丧失落的时候，记得给自己打气，“我超级值得被爱”。
七、祝你不用奔赴大海，也能春暖花开。祝你不用颠沛流离，也能遇到陪伴。祝你不用熬过黑夜，已经等到晚安。如果这些都很难，那么祝你平平安安。
八、现在让你难过的事情，许久回过头来看都会觉得那不算事，你之所以会把痛苦看得那么重，是因为你经历得不够多。
九、有的人，因为你对他好，所以觉得你好，他是你爱的人；有的人，因为懂得你的好，所以想要对你好，他是爱你的人；幸福的终点就是你爱的人变成爱你的人。
十、不是每一句“对不起”都能换回一句“没关系”，不要认为每次道歉都能换来一切如昨，道歉有时只是你的解脱，而不是别人的释然。
十一、你非常在意，日思夜想，魂牵梦萦的事情，有可能在对方眼里只是个屁。所以，别那么在意别人，多想想自己。
十二、行走人间，还是要保持点“狠”劲。不论跟什么人相处，萍水相逢也好，至交好友也罢，都要时刻谨记一个标准，心可以柔软，但底线要高，原则要强。
十三、世界上有两个我，一个间歇性发奋图强，一个持续性堕落放纵。
十四、随着年岁渐长，你就会发现，爱情并不是生活的全部。善良，努力，读书，健身，让自己变得更好，才是人生最重要的事。
十五、没必要让所有人知道真实的你，或者是你没有必要不停地向人说其实我是一个什么样的人。因为这是无效的，人们还是只会愿意看到他们希望看到的。
十六、心里放不下他人，是没有慈悲；心里放不下自己，是没有智慧。人们每天都会接触很多事物，难免因外界事物而影响到自己的心境。
十七、不要与任何一个人去争，爱你的，不用争，不爱的，争来也没用，任何事情，总有答案。与其烦恼，不如顺其自然。
十八、你要记得那些黑暗中默默抱紧你的人，逗你笑的人，陪你彻夜聊天的人，坐车来看你的人，陪你哭过的人，在医院陪你的人，带你四处游荡的人，说想你的人。是这些人组成你生命中一点一滴的温柔，是这些温暖使你远离阴霾，是这些温暖使你成为善良的人。
十九、努力赚钱，为了将来的某一天，我们都能说一句：有钱，真好！而不是无奈的说：有钱，就好了。
二十、为什么有的人喜欢一样东西会让别人也喜欢，有的人却会让人讨厌？因为在表达喜欢时，有的人展现出的是他们的幸福，有的人展现出的却是傲慢和孤独。
二一、过去，我以为：别人尊敬我，是因为我很优秀。慢慢的明白了真相：别人尊敬我，是因为别人很优秀，优秀的人对谁都尊敬。所以，不必因为对方尊敬你而沾沾自喜，也不必因为对方讨厌你而垂头丧气。#情感##盛夏情感派对#
一、这世上，总有人爱你，也总有人恨你；总有人帮你，也总有人踩你。看淡、想开就好。活着，做不到尽善尽美，就做个真我；无法面面俱到，就随遇而安。
二、对生命而言，接纳才是最好的温柔，不论是接纳一个人的出现，还是接纳一个人的从此不见。——秋微《莫失莫忘》
三、时过境迁，一晃好几年，再回头去看看那些荒唐岁月，竟要感谢当初那份不得已的选择，因为开始懂得，原来“没有办法在一起的人”，其实就是“错的人”
四、这世界上美好的东西太多了，美食美景音乐占一半，剩下的一半是你。
五、生活总得有点儿盼头，能够是一部电影、电视剧，或是一件在路上的快递，一个喜欢的人，这样子，生活仿佛就没那么糟了。
六、越长大越觉得，因为自卑，自我厌恶，敏感脆弱而受的苦，都是不必要的苦。不管其他人怎么样，一个人至少要学会被自己善待呀。务必要看到自己身上可爱的地方，沮丧失落的时候，记得给自己打气，“我超级值得被爱”。
七、祝你不用奔赴大海，也能春暖花开。祝你不用颠沛流离，也能遇到陪伴。祝你不用熬过黑夜，已经等到晚安。如果这些都很难，那么祝你平平安安。
八、现在让你难过的事情，许久回过头来看都会觉得那不算事，你之所以会把痛苦看得那么重，是因为你经历得不够多。
九、有的人，因为你对他好，所以觉得你好，他是你爱的人；有的人，因为懂得你的好，所以想要对你好，他是爱你的人；幸福的终点就是你爱的人变成爱你的人。
十、不是每一句“对不起”都能换回一句“没关系”，不要认为每次道歉都能换来一切如昨，道歉有时只是你的解脱，而不是别人的释然。
十一、你非常在意，日思夜想，魂牵梦萦的事情，有可能在对方眼里只是个屁。所以，别那么在意别人，多想想自己。
十二、行走人间，还是要保持点“狠”劲。不论跟什么人相处，萍水相逢也好，至交好友也罢，都要时刻谨记一个标准，心可以柔软，但底线要高，原则要强。
十三、世界上有两个我，一个间歇性发奋图强，一个持续性堕落放纵。
十四、随着年岁渐长，你就会发现，爱情并不是生活的全部。善良，努力，读书，健身，让自己变得更好，才是人生最重要的事。
十五、没必要让所有人知道真实的你，或者是你没有必要不停地向人说其实我是一个什么样的人。因为这是无效的，人们还是只会愿意看到他们希望看到的。
十六、心里放不下他人，是没有慈悲；心里放不下自己，是没有智慧。人们每天都会接触很多事物，难免因外界事物而影响到自己的心境。
十七、不要与任何一个人去争，爱你的，不用争，不爱的，争来也没用，任何事情，总有答案。与其烦恼，不如顺其自然。
十八、你要记得那些黑暗中默默抱紧你的人，逗你笑的人，陪你彻夜聊天的人，坐车来看你的人，陪你哭过的人，在医院陪你的人，带你四处游荡的人，说想你的人。是这些人组成你生命中一点一滴的温柔，是这些温暖使你远离阴霾，是这些温暖使你成为善良的人。
十九、努力赚钱，为了将来的某一天，我们都能说一句：有钱，真好！而不是无奈的说：有钱，就好了。
二十、为什么有的人喜欢一样东西会让别人也喜欢，有的人却会让人讨厌？因为在表达喜欢时，有的人展现出的是他们的幸福，有的人展现出的却是傲慢和孤独。
二一、过去，我以为：别人尊敬我，是因为我很优秀。慢慢的明白了真相：别人尊敬我，是因为别人很优秀，优秀的人对谁都尊敬。所以，不必因为对方尊敬你而沾沾自喜，也不必因为对方讨厌你而垂头丧气。#情感##盛夏情感派对#
✋热门推荐