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尋找可以無(wú)排放的可用電力以代替汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，為便攜式電源帶來(lái)新應(yīng)用。

據(jù)美國(guó)能源部（DOE）統(tǒng)計(jì)，2020年美國(guó)電力客戶(hù)經(jīng)歷了8個(gè)多小時(shí)的電力中斷。通常，當(dāng)電源斷開(kāi)時(shí)，便攜式電源可接通。傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)，便攜式電源來(lái)自由汽油（有時(shí)是柴油或天然氣）內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。低成本、高功率、攜帶方便的化石燃料發(fā)電機(jī)有一個(gè)主要問(wèn)題，運(yùn)行時(shí)造成溫室氣體（GHGs）排放污染。

從化石燃料轉(zhuǎn)換成便攜式電源為各種應(yīng)用打開(kāi)了領(lǐng)域，這些應(yīng)用的規(guī)模要比以往任何時(shí)候提供的汽油發(fā)電機(jī)都要大。通過(guò)先進(jìn)電池可以為一切事物提供電能，使用太陽(yáng)能電池板和小型風(fēng)力渦輪機(jī)為電池充電，甚至通過(guò)使用燃料電池將氫轉(zhuǎn)化為電能用于野外，這些都可成為開(kāi)發(fā)便攜式電能概念的途徑。

我們認(rèn)為先進(jìn)便攜式電源技術(shù)能夠應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，我們專(zhuān)注于九種不同的應(yīng)用，并介紹了新的綠色、清潔和安全解決方案。

應(yīng)急電源

在停電期間提供電力是房主最熟悉的便攜式電力應(yīng)用。其中許多是由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力的，內(nèi)燃機(jī)依靠天然氣運(yùn)行，當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟。實(shí)際上，只要燃料夠用，它們就能運(yùn)行，而且體積足夠大，可以運(yùn)行冰箱和冰柜、電燈和電視，甚至熱泵空調(diào)和供暖系統(tǒng)。不幸的是，它們會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體排放物。

代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可以通過(guò)幾個(gè)方法完成。大型電池，例如特斯拉Powerwall可以成為家電系統(tǒng)的一部分。在正常情況下，利用電網(wǎng)提供的能量，電池都處于滿(mǎn)電的狀態(tài)，如果停電了，電池將為家庭提供電力并且可以沒(méi)有溫室氣體排放。（電網(wǎng)產(chǎn)生的用于為電池系統(tǒng)充電的電力除外）

由于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體排放，所以電池電源可以在室內(nèi)運(yùn)行而且沒(méi)有聲音。然而不利方面是，為空調(diào)或熱泵等大型牽引設(shè)備供電需要大且昂貴的電池，這些電池的充電壽命只有幾小時(shí)而已。在電力恢復(fù)后，從電網(wǎng)給它們充電也是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程，需要很多小時(shí)。使用太陽(yáng)能電池板充電也是有可能的，即使電網(wǎng)仍處于關(guān)閉狀態(tài)，在陽(yáng)光充裕的情況下充電，大多數(shù)太陽(yáng)能電池板的總運(yùn)行時(shí)間只會(huì)增加幾個(gè)小時(shí)。

軍隊(duì)

美國(guó)軍隊(duì)已經(jīng)意識(shí)到部署先進(jìn)的便攜式電源系統(tǒng)是一種可以拯救生命的戰(zhàn)略。士兵在敵軍領(lǐng)土執(zhí)行最危險(xiǎn)的任務(wù)之一是駕駛車(chē)隊(duì)前往基地和哨崗。放置在公路上的炸彈和其他易爆炸裝置（IEDs）可以摧毀整個(gè)油罐車(chē)，使駕駛員和隊(duì)員受到嚴(yán)重的傷害或死亡。除了使用柴油發(fā)電機(jī)為基地供電外，還可以使用太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電，在夜間或者無(wú)風(fēng)的情況使用已存儲(chǔ)在電池系統(tǒng)的多余電量為營(yíng)地供電?？稍偕茉创蟠鬁p少需要運(yùn)送燃料車(chē)隊(duì)的數(shù)量，提高安全性。

便攜式電源的另一用途是可以在野外成為士兵的可攜帶的供電設(shè)備。一名現(xiàn)代士兵需要佩戴120至200磅（54.43至90.72公斤）的裝備。除了武器、彈藥、防彈衣外，美國(guó)陸軍步兵還需要攜帶多達(dá)25磅（11.34公斤）的電池。電池電源可以無(wú)論在夜視裝備還是無(wú)線電通訊，甚至是智能手機(jī)、平板電腦和全球定位系統(tǒng)新技術(shù)都可以提供動(dòng)力。目前的電力需求大約是12瓦，預(yù)計(jì)到2025年需要翻一番。

鋰電池由于重量更輕、能量密度更高，在過(guò)去的幾十年里幾乎取代了士兵們攜帶的其他種類(lèi)電池。二氧化硫鋰電池（Lithium-sulfur dioxide primary batteries）的保質(zhì)期長(zhǎng)且易于存儲(chǔ)，可以用于GPS和無(wú)線通訊等電子設(shè)備。可充電式鋰離子電池可用于戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電（tactical radios）、熱成像儀（thermal imagers）、電子雷達(dá)干涉波（ECM）、雷達(dá)波段的電子支援措施（ESM）和便攜式計(jì)算機(jī)等設(shè)備。

建筑

你能在任何公共場(chǎng)所看到聽(tīng)到鋰離子供電的工具形式的便攜式電源。每種便攜式鉆頭、鋸、電燈和平面砂輪機(jī)都可以使用可充電式鋰離子電池組，這些電池組通常在同一制造商生產(chǎn)的設(shè)備之間可互換。

這些電動(dòng)工具經(jīng)常用汽油發(fā)電機(jī)充電，但最近出現(xiàn)了新的選擇。例如，福特F-150 PowerBoost混合動(dòng)力皮卡上有一個(gè)Pro Power車(chē)載系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提供2.4千瓦或可選的7.2千瓦的電力。皮卡的車(chē)內(nèi)倉(cāng)座有多達(dá)4個(gè)120V20A電源輸出接口和一個(gè)7.2千瓦的240V30A的電源輸出接口。福特指出7.2千瓦的Pro Power車(chē)載系統(tǒng)可以為包括等離子切割機(jī)、TiG焊機(jī)、切割鋸、空氣壓縮機(jī)、平面砂輪機(jī)和工作燈等金屬車(chē)體車(chē)間供電。

農(nóng)業(yè)/園藝

用于農(nóng)業(yè)和建筑的重工柴油驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)現(xiàn)在成為了John Deere和Mahindra等行業(yè)巨頭電氣化的目標(biāo)。在泥濘的田野里或非常崎嶇地段全天工作（單次充電六小時(shí)），電動(dòng)拖拉機(jī)可以攜帶非常大的鋰離子電池組（150KW/h或更多），并且可以快速充電盡可能保證使用。

大型企業(yè)的另一個(gè)目標(biāo)是自動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)。這些自動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)將能夠在沒(méi)有司機(jī)在場(chǎng)的情況下耕種、播種、施肥和噴灑農(nóng)田。

除了減少排放，電動(dòng)駕駛系統(tǒng)要比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更加耐用，從而減少維護(hù)成本和因機(jī)械故障導(dǎo)致的停工時(shí)間。

便攜式電池設(shè)備也在家庭庭院和花園市場(chǎng)找到了使用方法。沒(méi)有什么是比汽油驅(qū)動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)造成的噪音更令人厭煩的了。幸運(yùn)的是，電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)已經(jīng)上市超過(guò)10年了，使用鋰離子電池組可以使用30至90分鐘。雖然這對(duì)大多數(shù)房主來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，但商業(yè)用戶(hù)需要的電池組是可以持續(xù)更久的，在下一步電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)成為發(fā)展方向。

無(wú)線電動(dòng)割草機(jī)最初與許多電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備面臨同樣的限制，然而鋰離子電池的出現(xiàn)為房主帶來(lái)了更加實(shí)用的機(jī)器。無(wú)限電動(dòng)割草器在噪音和溫室氣體排放上的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)高于汽油動(dòng)力割草機(jī)。

露營(yíng)

露營(yíng)地發(fā)電機(jī)發(fā)出的嗡嗡聲是更糟糕的。房車(chē)和露營(yíng)拖車(chē)可以提供舒適的空間，但這一切都需要有電源才可以實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有岸電系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能靠柴油、汽油或天然氣供電，從而造成噪音和環(huán)境污染。

相反，我們可以使用便攜式發(fā)電站。這種發(fā)電站類(lèi)似于微波爐大小，是一種大型可充電電池，可以通過(guò)家用電流充電或與便攜式太陽(yáng)能電網(wǎng)連接充電。

該便攜式發(fā)電站可以在短時(shí)間內(nèi)為小型應(yīng)用提供足夠電量，而且不會(huì)有傳動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的噪音和煙霧。

重大事件

重大事件需要很多電量。例如，2021年9月24至26日第43屆萊德杯（Ryder Cup）高爾夫錦標(biāo)賽在美國(guó)威斯康星洲Whistling Straits golf course召開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)需要電源、加熱以及制冷等超過(guò)100個(gè)設(shè)施，其中包括看臺(tái)、餐飲接待、大型觀眾視頻屏幕、操作建筑，PGA錦標(biāo)賽高爾夫商店、國(guó)際館以及開(kāi)幕式和閉幕式。

為了滿(mǎn)足電力需求，安裝了100個(gè)發(fā)電機(jī)總共發(fā)電23,000千瓦，其中一臺(tái)20千瓦的丙烷發(fā)電機(jī)（propane generator）在萊德杯辦事處內(nèi)代替了傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)，減少了19公噸的二氧化碳排放并降低30%的燃料成本。

另外還準(zhǔn)備了4個(gè)30千瓦的電池在日間使用，可以最小化發(fā)動(dòng)機(jī)的使用時(shí)間，將噪音水平保持最低，使球迷們可以更好的觀看比賽，并且還可以額外減少24公噸的二氧化碳排放。

海洋環(huán)境

船舶需要特殊電力，因?yàn)槌睗癫⑶彝ǔ：}的海洋環(huán)境會(huì)對(duì)海洋電子設(shè)備造成嚴(yán)重破壞。在商業(yè)規(guī)模上，港口的空氣污染是一個(gè)首要的環(huán)境問(wèn)題，例如污染直接影響附近居民。電氣化輪船和港口機(jī)械因此受到了極大關(guān)注。

游艇也需要大量的電力，因?yàn)橛瓮显O(shè)有無(wú)線電、全球定位系統(tǒng)和其他導(dǎo)航設(shè)備、雷達(dá)、探測(cè)儀以及各種娛樂(lè)、空調(diào)和制熱設(shè)備。傳統(tǒng)的船只的電池是由運(yùn)行中的發(fā)動(dòng)機(jī)上的發(fā)電機(jī)充電，然而，在甲板和機(jī)艙頂部安裝太陽(yáng)能電池板，以便在不產(chǎn)生溫室氣體排放的情況下提供充電。一些帆船已經(jīng)完全取消了汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，而是使用鋰離子電池組的電動(dòng)機(jī)代替，鋰離子電池組可以通過(guò)太陽(yáng)能充電或在航行中使用電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)充電。

醫(yī)藥

我們通常不認(rèn)為用于醫(yī)藥設(shè)備的電池是便攜式電源，但從助聽(tīng)器到心臟起搏器的一切都有可能便攜式的。一整套電池化學(xué)成分都用于醫(yī)療用途，包括鎳鉻電池（Ni-Cd）、鎳氫電池（NiMH）和堿性錳電池（alkaline-manganese）。許多醫(yī)療設(shè)備都是用不可充電的一次電池。例如，鋅空氣電池被常用于助聽(tīng)器中。這些一次性電池可以提供高能量密度，而且重量很輕，制造成本相對(duì)低。這些材料在環(huán)境中處置也相對(duì)安全。

鋰離子電池作為電動(dòng)汽車(chē)、個(gè)人電子產(chǎn)品和電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大電力存儲(chǔ)設(shè)備的選擇，越來(lái)越受歡迎。美國(guó)美敦力公司（Medtronic）是另一家自2004年欣然接受鋰離子電池的公司，美敦力所有可充電電池都是鋰離子電池。該公司使用感應(yīng)充電系統(tǒng)，可以佩戴于患者身上，并通過(guò)皮膚充電。

長(zhǎng)期以來(lái)，醫(yī)療電池的特殊性使開(kāi)發(fā)和制造的成本增加。隨著目前正在大力開(kāi)發(fā)不斷改進(jìn)、更強(qiáng)大、更可靠的電池，特別是鋰離子電池，例如，用于個(gè)人電子設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用，醫(yī)療電池市場(chǎng)將受益。

旅行

手持導(dǎo)航設(shè)備，例如全球定位系統(tǒng)，使許多戶(hù)外類(lèi)型的徒步旅行和自行車(chē)旅行更安全。此外，便攜式緊急定位信標(biāo)和衛(wèi)星電話可以在緊急情況下救命。便攜式緊急定位信標(biāo)和衛(wèi)星電話通過(guò)鋰離子電池組具有可靠的運(yùn)行能力，這是個(gè)人電腦和其他電子設(shè)備發(fā)展的結(jié)果。

充電系統(tǒng)允許為智能手機(jī)充電，但只有口袋大小的體積使旅途變得更加輕松。

原標(biāo)題：先進(jìn)便攜式電源技術(shù)九種不同的應(yīng)用場(chǎng)景