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中國科學(xué)院院士歐陽明高:2035年新能源汽車步入3.0時代

時間:2019-04-15 15:19來源:能源評論•首席能源觀 作者:王偉
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     《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》對我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要的統(tǒng)領(lǐng)作用。日前,相關(guān)部門已經(jīng)啟動面向2035年的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃編制工作,著手為我國新能源汽車未來發(fā)展進行頂層設(shè)計。未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)路線圖會如何演進?應(yīng)如何看待當(dāng)下產(chǎn)業(yè)的熱點話題?本刊日前采訪了中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高,他認(rèn)為,電動汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展將在2025年前后來臨,到2035年新能源汽車將與能源、交通、信息通信等深度融合發(fā)展。
 
電動汽車產(chǎn)業(yè)2025年大爆發(fā)
 
     《能源評論》:我國電動汽車銷量已連續(xù)4年位居世界首位,隨著規(guī)模不斷擴大,純電動汽車的問題也逐漸暴露,比如續(xù)航、冬天續(xù)航里程縮短等,您如何評價動力電池技術(shù)的發(fā)展?
 
       歐陽明高:自2008年鋰離子動力電池應(yīng)用于電動汽車至今,實際裝車產(chǎn)品的能量密度提高了2.5倍,實現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來革命性的突破。過去沒有人能預(yù)測這個突破,很多國際大公司都低估了這個技術(shù)進步,他們現(xiàn)在都在快速轉(zhuǎn)變思維。
 
       從汽車使用的角度看,電池最重要的是體積能量密度而不是重量能量密度,鋰離子電池在這方面最具優(yōu)勢。鋰硫電池、鋰空氣電池,雖然理論重量能量密度比較高,但體積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。
 
     《能源評論》:鋰離子電池具有成為動力電池主流技術(shù)的潛質(zhì),但也有人對高比能量動力電池的安全性提出質(zhì)疑,目前其安全情況如何?有哪些有效的安全管控手段?未來電池技術(shù)應(yīng)如何演進?
 
       歐陽明高:2018年出現(xiàn)了一些安全事故,這些事故車輛使用的電池基本上是2016年左右生產(chǎn)的,大多是NCM523體系。隨著高鎳的應(yīng)用,電池的熱穩(wěn)定性將會變差,未來安全風(fēng)險會更大,所以必須采取措施預(yù)防安全性問題。
 
       當(dāng)前,從單體層面完全杜絕鋰離子電池?zé)崾Э厣胁惶F(xiàn)實,但是可以從電池系統(tǒng)的熱機電設(shè)計與控制設(shè)計來防止誘發(fā)和蔓延,做到即便單體出現(xiàn)熱失控也不會發(fā)生事故。從改善電池本身安全性出發(fā),要發(fā)展新型的固態(tài)電解質(zhì)電池。美國、歐洲和日本都在研發(fā)下一代固態(tài)電池,日本政府每年的研發(fā)經(jīng)費達到50億~100億日元。中國電池產(chǎn)業(yè)雖然暫時取得優(yōu)勢,但國際競爭壓力巨大,需要全力追趕固態(tài)電池前沿技術(shù)。
 
       “十三五”新能源汽車總體專家組提出的電池路線圖顯示:總體上看,電池正極發(fā)展方向是減鈷到無鈷,負(fù)極將是硅的含量逐步提升,甚至是全硅。電解質(zhì)要減少有機溶劑,逐步提高鋰鹽的濃度,未來可能要開發(fā)全固態(tài)電解質(zhì),其大規(guī)模商業(yè)化估計在2025—2030年間。
 
     《能源評論》:從用戶角度,電池技術(shù)的提升是否意味著電動汽車?yán)m(xù)駛里程和用戶滿意度的必然提升?
 
       歐陽明高:實際上,解決了電池問題并不能解決續(xù)駛里程的全部問題,目前續(xù)駛里程已經(jīng)從150公里提高到普遍300公里以上,但是用戶的抱怨并沒有減少,原因在于實際續(xù)駛里程低于期望值。由于實際續(xù)駛里程對氣溫和駕駛風(fēng)格非常敏感,靠增大電池裝載量來增加續(xù)駛里程不是根本出路,主流的解決方案是提高電動汽車能效和充電便利性。
 
       其中,百公里電耗是一個重要指標(biāo),相同電池容量如何跑得更遠是整車第一核心技術(shù),也是整車集成技術(shù)水平最重要的指標(biāo),電動車的節(jié)能比燃油車更重要,應(yīng)該采用法規(guī)來管理。
 
       在能效方面,高效電驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)變革將會在未來5年發(fā)生,實現(xiàn)電機驅(qū)動系統(tǒng)高速化、高效化、小型化,轉(zhuǎn)速將達到2萬轉(zhuǎn)/分鐘。同時,以碳化硅為代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用,這也將支撐高速電機發(fā)展。美國能源部最近提出面向2025年極具挑戰(zhàn)性的功率密度目標(biāo):電機達到50千瓦/升,電機控制器100千瓦/升。
 
       在熱管理方面,新一代熱泵空調(diào)技術(shù)已經(jīng)取得重大突破,并開始產(chǎn)業(yè)化推廣,這將降低車輛對氣溫的敏感性,使冬季低溫環(huán)境下續(xù)駛里程損失從30%降到10%。
 
     《能源評論》:正如您所說,目前抱怨比較多的是充電速度和便利程度,您認(rèn)為,快充和慢充哪個會成為主流路線?
 
       歐陽明高:充電的便利性與充電體系建設(shè)和快充技術(shù)的突破有關(guān)。中國的國情非常適合小功率慢充。現(xiàn)在應(yīng)該盡量給家用轎車都配置慢充樁,這將成為主體的供電模式,當(dāng)然,10~15分鐘的快速充電也是必備的,但快充的定位是應(yīng)急使用,不是主體充電模式,快充占比大概應(yīng)在15%~20%間。同時,現(xiàn)在的350千瓦直流快充不應(yīng)直接從電網(wǎng)取電,這對電網(wǎng)沖擊太大。預(yù)計今后5~7年后,與儲能結(jié)合、安全可靠的新一代快充技術(shù)將會出現(xiàn)。
 
     《能源評論》:隨著特斯拉在上海設(shè)立工廠,業(yè)界對電動汽車產(chǎn)業(yè)化的預(yù)期也在加速,您認(rèn)為,電動汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展何時會到來?
 
       歐陽明高:國內(nèi)外研究顯示,2025年電池系統(tǒng)的價格將會達到100美元/千瓦時左右,我國的磷酸鐵鋰會提前達到這一水平。屆時基于全生命周期的成本,計算燃油汽車的價格和全生命周期的費用,燃油車和電動汽車將會持平,另外最嚴(yán)格的排放法規(guī)也將實施,燃油車的成本將會上升,拐點即將到來�?梢耘袛啵�2025年前后,純電動汽車性價比會實現(xiàn)大的突破,并將實現(xiàn)大的發(fā)展。
 
氫燃料電池要融入能源系統(tǒng)
 
     《能源評論》:在今年全國兩會上,氫燃料電池汽車成為代表委員熱議的話題,您如何評價其與電動汽車的關(guān)系?
 
       歐陽明高:近年來,無論是國外還是國內(nèi),燃料電池發(fā)動機取得重大技術(shù)進步,可以肯定三五年之后燃料電池技術(shù)會趨于成熟。雖然中國燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈目前還很薄弱,但產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢全球最佳,尤其是燃料電池商用車的發(fā)展居于世界前列,現(xiàn)在已經(jīng)有3500輛商用燃料電池車在運,位居全球第一。
 
       國內(nèi)外的研究表明,氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機,鋰離子電池系統(tǒng)更適合替代汽油機。燃料電池和純電動的成本平衡點,從里程來看,韓國現(xiàn)代分析乘用車是500公里左右,商用車是100公里左右。從應(yīng)用角度,豐田公司認(rèn)為燃料電池系統(tǒng)是卡車和公路客車等長途運載工具的最佳選擇。
 
     《能源評論》:燃料電池目前仍然存在價格昂貴、核心技術(shù)面臨突破以及基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題,您認(rèn)為該如何看待這些挑戰(zhàn)及其未來前景?
 
       歐陽明高:作為一項新興技術(shù),燃料電池技術(shù)確實尚需不斷提升。從本質(zhì)來講,氫能和燃料電池是一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈,光燃料電池汽車是不可能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的。目前主要的問題表現(xiàn)在,氫能技術(shù)落后于燃料電池技術(shù),需要氫能技術(shù)全鏈條各環(huán)節(jié)進行突破。
 
       基于當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程,氫燃料電池汽車相比于純電動汽車,產(chǎn)業(yè)化進程大約晚十年左右。在2020年,燃料電池混合動力將會成熟,商用車市場預(yù)計在5000~10000輛,標(biāo)志性的車型是燃料電池車;2025年,燃料電池技術(shù)將會成熟,市場預(yù)計在5萬~10萬輛,標(biāo)志性的車型是燃料電池的大型SUV;2030年,新一代制氫、儲氫、運氫技術(shù)全方面突破,燃料電池技術(shù)在交通和能源領(lǐng)域推廣達到100萬輛,標(biāo)志性車型是燃料電池的長途貨運卡車,將會達到1000公里的長途貨運能力,100萬公里的可靠性和耐久性。
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     《能源評論》:氫能除了在汽車領(lǐng)域應(yīng)用,還有哪些機會?
 
       歐陽明高:如果燃料電池僅僅用于汽車,革命性的意義并不大,必須從能源革命的角度來看待燃料電池,逐步擴展開拓固定式氫-電能源市場,研發(fā)光-電-氫一體化微網(wǎng)系統(tǒng)。在這方面,氫能燃料電池大有可為,當(dāng)其與儲能、純電動汽車、光伏構(gòu)成綜合性高效清潔分布式能源系統(tǒng),將會給相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化。
 
“四位一體”合力完成“三大革命”
 
     《能源評論》:量變引起質(zhì)變,您認(rèn)為,新能源汽車的大規(guī)模推廣會帶來哪些機遇?
 
       歐陽明高:根據(jù)中國汽車工程學(xué)會的預(yù)測,到2030年我國新能源汽車保有量是八千萬到一億輛,不少專家認(rèn)為這一指標(biāo)會提前達到,我們必須提前做好準(zhǔn)備,為能源革命做好準(zhǔn)備。
 
     《能源評論》:您所說的能源革命,具體有哪些新的應(yīng)用,會如何突破?
 
       歐陽明高:以電動汽車大規(guī)模應(yīng)用為代表的能源消費革命,將推動以太陽能電池為代表的能源生產(chǎn)革命。分布式光伏與電動汽車分布式儲能組合的能源系統(tǒng),將構(gòu)建未來能源交通系統(tǒng),分布式光伏、儲能電池、氫燃料電池及電動汽車相互需要,最終構(gòu)成“四位一體”新能源系統(tǒng)。按照國家能源規(guī)劃,2030年非化石能源發(fā)電比例為50%,電動汽車電池將達到50億千瓦時,加上儲能電池50億千瓦時,可以達到100億千瓦時,其儲存的電量就可以供應(yīng)全國用電。這將是一場深刻的革命,也將帶來幾萬億甚至十幾萬億的產(chǎn)業(yè)。
 
     《能源評論》:在您心目中,未來會是一番什么樣的圖景?
 
       歐陽明高:我們現(xiàn)在進行的是動力電動化的革命,與此并行的還有兩個革命,一個是新能源革命,另一個是人工智能即智能化革命,這三者都集成在新能源汽車產(chǎn)業(yè)上面,將爆發(fā)出巨大的能量。
 
       新能源汽車將從目前的新能源初級階段,即電動汽車階段,經(jīng)歷新能源和智能化雙向并行發(fā)展,最終進入新能源智能化電動汽車新時代。現(xiàn)在的新能源汽車是1.0版,新能源汽車結(jié)合可再生能源是2.0版,再結(jié)合人工智能革命是3.0版,到2035年,將全面實現(xiàn)汽車電氣化、能源低碳化和交通智能化,我們將真正迎來新能源智能化電動汽車新時代。汽車曾被認(rèn)為是改變世界的機器,新能源汽車將會再次改變世界。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
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