三千大千世界，論道須彌山。2019年3月30日，第二屆須彌山大會在江蘇常州舉行。會議由江蘇省新能源汽車智慧能源裝備創(chuàng)新中心（以下簡稱“國創(chuàng)能源”）主辦，星星充電承辦。會議圍繞“智慧能源，電動時代”展開主旨探討，與會嘉賓涵蓋政產學研媒融八百多人。
中國科學院院士，清華大學教授歐陽明高帶來題為“新能源汽車技術熱點評述”的演講。內容實錄如下：
各位同行大家上午好，非常高興在咱們國創(chuàng)能源主辦的2019須彌山大會上與大家交流。今天交流的內容是針對最近一些熱點問題做一些評述和展望。近期我們有三個問題比較熱，第一個是純電動的挑戰(zhàn)與前景相關問題，今年春節(jié)期間，有一些純電動車在冬季長途運行中暴露出的一些問題，同時前幾天補貼下降50%的政策公布了，還有最近德國的三家車企掀起了一輪關于電動化討論熱潮，首先是德國大眾的總裁要搞純電動，結果是一片反對，受到很大壓力，隨后寶馬、奔馳、大眾三個老總在一塊，最后確定純電動是他們要走的方向。
第二個是兩會期間氫能成為非常大的熱點，大家也知道，這次好像各界都有出來表態(tài)，汽車界、化工界、能源界、煤炭界、鋼鐵界等等。還有就是與我們今天的主題智慧能源相關的，智能電網和電動汽車協(xié)調發(fā)展，今天我想對這幾個問題做一個評述。
關于第一個問題，我想首先我們要對純電動的電池應該充滿信心。我們中國確定純電驅動技術轉型路線是在2009年，應該說在全球確定比較早的。恰好從2009-2019年，鋰離子動力電池從100瓦時/公斤增加到300瓦時/公斤。尤其它的體積能量接近每升800瓦時，應該說沒有任何其他的電池能跟鋰離子電池競爭。我們中國做純電驅動技術轉型戰(zhàn)略的時機非常好，所以在這十年中國引領了全球純電驅動的潮流，很多國際大企業(yè)對這么一個新的技術的估計偏低。因為以前車用電池百年沒有大變化，沒有想到鋰離子電池的出現真正帶來一次重大變革，可以說是動力電池領域百年未遇的大變革。而且現在發(fā)展還在持續(xù)，還有很大的潛力，我認為鋰離子動力電池對汽車來講可能會是一個主流技術。現在鋰離子電池比能量越來越高，比方說電動轎車實際續(xù)駛里程到500公里都是沒有問題的。國內電池進展也非常好，目前全球前10名電池企業(yè)有6名是中國，前3名中中國有2個。所以總的來看是不錯的，但是中間有一個問題就是安全，比能量越提越高的時候，材料的熱穩(wěn)定性就變成一個問題。目前看鋰離子單體電池材料本身完全杜絕熱失控還不大現實，雖然我們一直在努力。我在清華專門建立了電池安全實驗室，現在我的學生和博士后大概有30人做電池安全。我們的研究更多的還是要從電池系統(tǒng)角度來尋找方法，目前看是完全可以解決的。另一方面，從長計議，還要從材料層次著手，解決方式就是把電解質從液態(tài)逐步變成固態(tài)。但是這個過程可能經歷一個相當長的階段，不是一年兩年就能解決。這是我們對未來電池技術路線圖的展望，從正極材料會持續(xù)從高鎳低鈷到無鈷，同時負極從碳到硅碳，到硅的比例逐步提高，這個也是確定的技術路線，當然最終核心的還是電解質從液態(tài)逐步減少有機溶劑，并向固體方向發(fā)展，這個可能需要5-10年時間才有可能達到這個目標。
對于大家擔心的續(xù)航里程，一個方面是電池性能的提高，另一方面整車集成的效率也很重要，在同樣的電池容量下，誰能走得最遠，這是整車集成的第一核心技術。對電池而言安全是最重要的，對整車技術來講節(jié)能是最重要的。包括高效的電驅動，高效的熱管理，以及高效的整車集成，這些都是我們需要做的。最近出現了很多好的技術，比如說熱泵對冬天續(xù)駛里程減少的抑制作用就非常強。此外我們要解決充電的問題，最近2019年政府工作報告和新補貼政策都向充電傾斜，說明這個問題很重要。目前充電技術應該說取得了很大的成績，比如說互聯互通，有序充電這些都有一系列的進步。從未來展望來看，我個人認為尤其是對乘用車來講，主體是慢充。慢充有很多好處，尤其未來跟智能電網結合的時候，車一直插電，不光是為了充電，也為了平衡電網的波動，起到儲能的作用，同時甚至還可以往電網回送電。所以慢充肯定是必須的，將來電動車一定會連在電網上的，這也是肯定的?？斐渲皇菓庇玫模热绺咚俟飞系膽脠鼍?，只是少部分時間，比方說20%是快充。既然快充是一種應急輔助手段，我們就要考慮這種技術的投入成本。比如說我們現在為了快，可以換電，可以350千瓦快充。其實充電機的角度做多大都沒問題。原先我們說有問題是因為怕對電網沖擊大，現在沒關系了，加一個儲能電池，對電網就不會有什么沖擊。所以充電機角度是沒有問題，但整車和電池有麻煩。
首先，想要快充，不是充電機功率有多大？電池就能接受多大。最核心的是電池的倍率決定這個能不能實現，電池的充電倍率是一個瓶頸?，F在隨著比能量不斷提高，我們極片做得越來越厚，極化越來越嚴重，所以倍率實際上是降低的。大家知道電池有能量型電池，功率型電池。功率性電池一般極片非常薄，所以極化非常小，倍率可以比較大，比如10C、20C、30C都可以，但是一個高比能量電池現在最高3C充電都很困難。當然還要考慮整車，比如說大功率充電就要高壓，電壓提高一倍。比如說提高到1000伏，對整車各方面影響非常大，這是基礎性的影響。因為電壓將改變一切，成本很高。因此針對應急快充，我們需要更多的技術創(chuàng)新。
我舉幾個例子，比如說現在保時捷做了350千瓦快充，但是它可以不提高電壓，就是靠電池系統(tǒng)內部的串并聯就可以解決，這就是很好的創(chuàng)新。再比如特斯拉推出250千瓦的超級快充，號稱250千瓦，實際上并不是250千瓦一直充。實際上，SOC 10-20%的時候是240千瓦，但是到SOC 50%的時候就已經降到150千瓦，到70%的時候就已經降到100千瓦以內，只有88個千瓦。所以它的平均功率實際上只有120，130個千瓦，這已經很好了。120個千瓦相當于一個小時120度電，那也就是半個小時60度電，現在大多數的電動車也就是60度電。 它可以對特斯拉這個車一分鐘充10公里，15分鐘充電能夠跑150公里，那已經完全可以了。應急不一定要把電池完全充滿。SOC到了70%往下的時候，充電功率就急劇下降，時間當然拉的很長了，所以快充的時候，不是要把電池充到100%，充到100%是不可能很快的。最近還有一個很大的問題，冬天的充電很麻煩，大家都有體會，充不進去。這也有很多技術創(chuàng)新，比如說我們一般認為充電的過程中溫度是逐步上升的，超級快充最大的限制因素就是溫度，但是低溫快充的時候可以反其道而行之，先把溫度加上去，比如加到40度，在充電的過程中溫度反倒是下降的，這就是跟我們一般的理念完全不一樣?？傊潆娂夹g創(chuàng)新的空間還非常大。僅僅從充電機的角度是不行的，必須跟電池，跟整車緊密配合，為什么特斯拉能把充電器做好呢？就是因為他對電池及其熟悉，為什么保時捷能想出這個辦法呢？因為它對車非常熟悉。
關于純電動未來市場展望，第一是關于動力電池的需求和成本，這里給出了一個國外咨詢公司的報告，表示到2027年，全球產量約10000億瓦時。我根據已有的電動車電池裝車歷史數據和未來預測（包括儲能市場），樂觀估計會提前到2025年達到8000-10000億瓦時。在2025年，成本大概是在每千瓦時100美元左右，這是常規(guī)家用電動汽車與燃油汽車實現性價比競爭的關鍵。另外，從車的角度來看，2025年也是一個非常大的突破點。最近國外大汽車公司轉型的速度，要引起大家足夠的重視，不光是奔馳，寶馬，大眾，美國通用最近放棄沃蘭特插電增程車型，直接搞純電動，也是跟德國三大汽車公司的想法很像的?？傊业幕九袛嗍?025年左右是實現大突破和爆發(fā)式增長的重要節(jié)點。
還有一種跟純電動直接相關的車型，在城里純電動，在高速公路混合動力。這種車型我認為也是很有前景的。如果裝15度電左右，具備70公里，80公里的純電里程，并且有自用慢充樁，在城里日常出行基本可以是純電動，而且性能完全不受影響。而在高速公路轉為并聯混合動力。我叫它純電動型的插電式混合動力，也就是所謂短途純電動，長途油電混合，這也是很好的車型。這就可以解決我們春節(jié)回家長途出行的問題。尤其是到2020年之后，完全是市場驅動的時候，我想這種車型一定會受到親睞。這種車有幾個車廠在做，它的成本是可以跟普銳斯深度混合動力競爭的，因為它是單電機，不是雙電機，單電機，單離合器，另外它用電比較多，平時80%-90%都是用電，只有10%-20%，是用油，綜合成本是可以競爭的。
第二部分關于氫能燃料電池，這也是一個熱點。首先我們要肯定的是燃料電池發(fā)動機已經取得重大技術進步，我今年過完春節(jié)就到豐田去了，豐田對我們非常開放。因為現在我們清華豐田研究院馬上要成立，會在這方面進行全方位的合作。我的判斷是燃料電池發(fā)動機技術三五年之后就會成熟。國內雖然有差距，但是進步很快，現在吸引資源很多，大家都到中國來了，所以前景是看好的，五年左右應該會與國際先進水平同步發(fā)展。車載儲氫相對來說問題多一點，現在車載儲氫主要是70兆帕氫瓶，是轎車儲氫的主流技術。它的儲氫體積能量密度是多少呢？大概每升0.8個千瓦時，剛才我說了，鋰離子電池也是一樣，鋰離子單體電池的體積比能量也是可以接近每升800瓦時，也就是說，儲氫跟儲電的體積能量密度是大體相當的。當然了，我剛才說的是單體電池，如果是電池系統(tǒng)，差不多要降一半。但因為儲氫能量要比純電動儲電能量大約要多一倍，為什么呢？因為燃料電池的效率是50%左右，對純電動講沒有這個問題，電池的電直接就到電機去了，所以儲電和儲氫還是相當的。這樣就有一個問題，燃料電池轎車的總體積是會大于純電動的。因為燃料電池動力系統(tǒng)不光有儲氫瓶，還有燃料電池發(fā)動機和輔助電池。所以燃料電池轎車的體積尤其對緊湊型轎車，這是一個挑戰(zhàn)。當然對SUV可能不是一個問題，對重型卡車還有一個可能是采用液氫，但用到轎車上是很難的，因為轎車經常要放到地下車庫，液氫會有蒸發(fā)。另外關于成本，目前儲一公斤氫的70兆帕IV型瓶約1000美元，算下來儲一個千瓦時氫能量大概200元人民幣，如果按照有效能量每千瓦時400元人民幣，這個跟十年前純電動車發(fā)展初期的電池比大概1/8，跟現在的電池比大概是1/3，有成本優(yōu)勢。所以燃料電池汽車一次加氫續(xù)駛里程要比較長，如果短了，成本肯定比純電動高。轎車至少500公里之上，卡車至少要200公里以上才能平衡，所以它是適合長途重載大型這樣的車，比如商用車。中國燃料電池汽車主要就是做商用車，現在保有量3500輛商用車，全球第一。
我們現在面臨的挑戰(zhàn)是氫能技術落后于燃料電池技術。氫能技術如堿性電解槽電解水制氫、壓縮制冷液化等都是很久以前發(fā)明的技術，成本偏高，效率偏低。這個在化工領域可以，到汽車領域就不太理想了，汽車是成本敏感型產品。現在怎么來解決成本問題？就只能廢物利用，比如說上不了網的風電，利用不了的水電，把這些電用來制氫，或者是化工副產氫，這是經濟可行的。但從長遠看，我們還要發(fā)展新一代制氫技術，現在科學層面已經有一些突破，但是估計需要10年新一代的高效低成本制氫、運氫、儲氫的技術才會逐步成熟。中間這十年應該是一個過渡。
為什么氫能這么熱？我給大家一個解釋。因為化工行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、能源行業(yè)、煤炭行業(yè)、石化行業(yè)都跟氫相關。鋼鐵煉焦有氫氣，化工氯堿生產副產氫氣，煤氣化產氫氣，石油煉油用氫氣等等。而這些行業(yè)目前是國家供給側結構改革要壓產能的一些行業(yè)，這些行業(yè)大概比汽車行業(yè)要大3倍以上，也就是大概30萬億的產值以上，僅化工和石化行業(yè)就約15萬億的產值。這么大的產業(yè)，要尋求綠色發(fā)展轉型升級的出路，氫是一個很自然的選擇?？傊瑲淠墚a業(yè)鏈非常長，利益相關者非常多，就業(yè)的人數眾多，當然對產業(yè)推動是非常好的。
對未來燃料電池汽車發(fā)展展望，我仍然堅持已有的判斷，2020年大概5000-10000輛，2025年，估計在5-10萬輛。2030年目標是達到100萬輛，注意這是保有量不是當年產量。這是2016年節(jié)能與新能源汽車技術路線圖研究的結果，今年正在開始新一輪技術路線圖修訂，我目前判斷這個數基本上還是這樣。要讓氫能大發(fā)展，我們不能僅僅定位在汽車行業(yè)，必須定位到整個能源化工領域，讓氫能在更多領域發(fā)揮作用。我們新能源汽車涉及三個大領域，混合動力的核心還是熱力發(fā)動機，本質上是熱能工程領域（簡稱熱工），主要帶動傳統(tǒng)汽車產業(yè)轉型升級。今天會議的主題新能源汽車智慧能源更多側重智能純電動力系統(tǒng)，本質上屬于電力與電子工程領域（簡稱電工），它帶來的更多是對交通與電力行業(yè)顛覆性的變化。氫能燃料電池本質上屬于能源化工領域（簡稱化工），它是傳統(tǒng)能源化工產業(yè)轉型升級與燃料電池這一能源領域新興高科技產業(yè)的有機融合。
最后簡單說說電動車規(guī)模應用帶來的規(guī)模效應。就是電動汽車大規(guī)模應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革命。根據節(jié)能新能源車技術路線圖預測，2030年新能源汽車的市場大概占到40-50%，總量會8000萬-1個億。大家知道中國的可再生能源尤其是光伏也是發(fā)展非常快，即將與煤電平價，到2030年非化石能源發(fā)電也要占到接近50%?？稍偕茉吹囊?guī)模應用需要儲能，電動車也需要太陽能等新能源，這兩個是絕配，而且是同步發(fā)展。因此電動汽車與新能源協(xié)調互動非常重要。我們通過研究認為，近期的車與網的協(xié)同應以功率調節(jié)為主，電池淺充淺放，以需求響應的形式參與電網的調峰，類似于電動汽車中混合動力里電池的作用。從長遠來看。隨著電動車和可再生能源規(guī)模的不斷擴大，不僅要功率調節(jié)，還要參與能量調節(jié)。也就是同時進行功率和能量調節(jié)，電池會深充深放，類似于純電動汽車中電池的工作模式，電動車與分布式微網逐步構建起移動能源互聯網?？傊@種互動會逐步從無序充電到有序充電，然后再到車網互動和融合。
當前大家對汽車未來趨勢的共識是四化：電動化、智能化、網聯化、共享化。我們現在說的共享化一般是滴滴出行等出行共享，我們說的網聯都是車聯網。但是我們要記住，電動汽車既是出行工具，也是能源裝置。所以我們要從智能出行革命和新能源革命雙重角度來看待網聯化和共享化。網聯化不僅是車聯網，還有移動能源互聯網。共享化不僅僅是出行共享，還有能源共享，將來所有的車都會掛在電網上，這也是一種共享。如果從出行共享角度大家都很悲觀，認為將來汽車不要這么多了，因為有共享車。但從能源共享的角度看，電動車不僅僅是交通工具，還是一個賺錢機器，大家肯定還是樂意擁有車的，汽車的產量就不會下來，汽車的GDP還會繼續(xù)上升。
我們現在進行的只是動力電動化的革命，很快有能源低碳化的革命，當然還有整車智能化的革命。現在的電動汽車只是新能源汽車的一個初級階段，后面會經歷新能源和智能化并行雙向發(fā)展，進入新能源智能化電動汽車新時代。預計2025年是一個關鍵轉折點，2035年會是初步進入成熟階段的一個重要節(jié)點。我個人的判斷是2035年左右會基本實現電氣化，不是全面純電動化，是說每輛車至少有一個參與驅動的電機，也即包括各種不同混合程度的混合動力。另外將基本全面實現能源低碳化，也就是非化石能源發(fā)電會是主體。第三個，基本全面實現智能化，也就是各種不同層次的自動駕駛。有人可能會不同意我這個判斷，我想以全球最穩(wěn)健的汽車公司日本豐田為例做進一步說明，從日本豐田公司電氣化路線圖可以看出，2035年，不包括微混合，豐田電氣化車型也要占到90%，這算是一個印證吧。謝謝各位！
