来源:新能源汽车报

为有力推进我国氢能产业高质量发展,中国石化于7月24日邀请国内氢能领域顶级院士、专家举行“结构氢产业,谋划氢未来”氢能发展战略研讨会。中国科学院院士,清华大学欧阳明高教授参与研讨,并发表演讲。

从系统综合的角度,车用动力和一般能源技术不一样,能源技术说推什么就可以推什么。但是车用动力系统是市场化、国际化、竞争性的,汽车行业和能源行业有本质的区别就是市场化,尤其在中国,目前中国汽车市场是国际化、市场化、竞争性最激烈的市场,所以我们必须要考虑这个因素。我认为,应该从动力电气化革命、能源低碳化革命和系统智能化革命三大角度来看新能源汽车的发展愿景。

发展愿景一:动力电气化革命

首先是动力电气化革命,它是不限能源,也可以用化石能源,也可以用可再生能源,只是谈动力本身,从这个角度看有三种动力,油-电混合动力、纯电动动力、氢能燃料电池动力。这三种动力目前是工程科技前沿领域。

“十五”期间,在新能源汽车“三纵三横”中,燃料电池汽车是第一重点,因为那个时候动力电池还真的不行,大家对纯电动不看好,这是燃料电池汽车的第一次高潮。

“十一五”期间,燃料电池汽车正好遇上国家中长期科技规划,我们提出了《节能与新能源汽车》战略思路,燃料电池仍然是重点,并且氢能燃料电池首次被写入国家规划——国家中长期科技规划。

“十二五”期间,新能源汽车真正从研发走向了产业化。虽然大家对电动汽车抱怨还很多,但由于锂离子电池的革命性突破,我国现在新能源汽车保有量已经达到450万辆,按预定的国家规划今年底500万辆是可以完成的。在全世界所有新能源汽车国家规划中只有中国有希望达标,德国、美国都是没达标的。而且中国新能源汽车占全球市场的一半以上,这是很不容易的。

“十三五”期间,燃料电池仍然是重中之重。也就是说燃料电池在国家科技计划这20年中都是很重视的。现在正在酝酿,“十四五”有可能单独规划一个氢能燃料电池专项。

发展愿景二:能源低碳化革命

其次是能源低碳化,这是新能源革命。能源低碳化为什么能实现革命?因为有革命性的技术。

第一,光伏电池技术,光伏电池在实验室效率已达到30-40%,实践使用的光伏效率在20%以上,十年成本降了90%,这就叫技术革命。技术进步同时成本大幅下降。

第二,锂离子电池革命,过去十年也是性能大幅上升,成本大幅下降。预计2024年仅大众汽车一家的电池产量,就会超过一亿千瓦时。大众现在已经布局了国内好几个电池厂,还有入股的,这个来势是非常凶猛的。乐观估计到2030年,中国电池产量有可能达到10亿千瓦时。

现在磷酸铁锂电池600元/千瓦时,十年前是5000元/千瓦时。中国现在是全球电池产业链最全、产量最大,而且已经占据多年,宁德时代和比亚迪两家占了市场70%,国外很多汽车公司都在用中国电池。

往前看,中国动力电池技术发展路线图目标是:2020年达到300瓦时/公斤,现在已经全方位技术突破,宁德时代已经有产品推向市场,现在很多车已经装用,只是对安全的要求比较高;2025年达到400瓦时/公斤;2030年之后500瓦时/公斤。

下一步新能源汽车的电气化还会持续发展,随着电子技术发展,电机越做越小,电力电子器件也越做越小。这会带来什么革命?就是整个汽车设计制造。

现在比亚迪的刀片电池,横着放,都是一片片叠起来。由于结构上的创新,比能量极大提高。根据电机驱动技术路线图,2025年后轿车电机和电机控制器总体积就20升左右,电机及其控制器和前轴可以集成一体化。

随着智能网联技术水平提高,车辆碰撞事故将逐步消失。将来车身可以做的很薄、很轻,车身也可以随便换,卖一个底盘可以配五个六个车身,甚至做车身就像做衣服一样,这将带动新能源汽车市场快速发展。

另外一个就是氢能燃料电池技术,应该也取得了一定程度的突破。根据储能装置的特性,目前的基本共识是:动力电池是分布式、短周期储能的最佳选择;而长周期、大规模储能要靠氢能;在车下固定式储能,氢能的成本比电池储电要低一个数量级,而且可以大规模、长周期储能,储氢和储电互补,运储方式也比较灵活。

氢能是集中式可再生能源大规模、长周期储存的最佳途径,一旦可再生能源成本降低,储存成本在总成本中间占的比例就最大,那时候它的优势就出来了,这是它存在的合理性。

总的来看,氢燃料电池动力系统更适合长途大型高速重载车辆替代柴油机,替代轿车汽油机不是优选方案。大家会说柴油车有多少?柴油车数量不多,但柴油车的排放和能源消耗和汽油轿车差不多,所以能源和排放角度看和纯电替代汽油机一样意义重大。何况还有轮船、飞机、潜艇、火车、作业机械都是柴油机,用途极其广泛。

发展愿景三:系统智能化革命

最后是系统智能化。电动汽车既是出行工具和储能装置,还是智能终端,将来是最大的智能终端。所以现在所有的ICT企业全部都在进军汽车行业,将来汽车行业只有两条路,一种往ICT行业发展,一种往能源行业发展。

系统智能化我重点强调的是智慧能源。我们现在是无序充电,国家电网正在推有序充电,自动有序充电,最后到车网互动,就是说车也可以作为储能装置可以给电网放电,两边是双向互动的。

这有多大的容量?如果2035年有1亿辆电动汽车,我们至少50亿度电储在车上,车子一天只有10%的时间在行驶,90%都可以用做储能。储能可以共享,通过区块链完全可以共享,这将有助于突破储能源瓶颈,带动可再生能源的革命。

未来智慧能源生态将有两个组合:一个是黄金组合——分布式光伏+电池+电动汽车+物联网+区块链;光伏进入2毛钱电价,电池将会进入5毛钱一瓦时的时代,电动汽车进入了亿辆时代;还有一个是白银组合,就是集中式风电与光伏+氢能+燃料电池汽车+物联网+区块链。

综上所述,我认为氢能是新能源技术体系的重要组成部分。用氢气、电池储存间歇式能源,发展能源互联网;然后纯电动、燃料电池汽车成为用能、储能、回馈能源的终端,这就是新能源汽车愿景。


2020年07月29日

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