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欧阳明高:电动车革命之后是新能源革命,2025年将成关键转折点

2018-11-19 19:51:15 杨晓红 盖世汽车

完成能源转型、实现绿色低碳发展,已成为中国乃至全世界的共识。氢能以其来源多样、清洁无污染、能量密度大、可再生、易存储、用途广泛等优点,被视为全球能源向可持续发展转型的主要路径之一,在大规模可再生能源整合和终端应用脱碳方面潜力巨大。

中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高近日在第一届中国•张家口氢能与可再生能源论坛上阐述了对氢能与再生能源发展前景的展望,他提出,新能源汽车需要清洁能源,也可以推动能源变革,在电动车革命之后,下一步最重要的是新能源革命,2025年将成为全方位突破的关键转折点,届时中国将迎来新能源智能化电动汽车时代。

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中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高

对“三场革命”的基本看法

“现在的电动车革命应该说是一场真正的革命,并不是一个泡沫,电动汽车已经实现了产业化,与现在特别时髦的无人驾驶汽车完全不一样,后者还处在很早期的阶段,还很不确定,还有很多泡沫,但是电动汽车发展不是这样的,已经不可逆转。”欧阳明高认为,在电动汽车之后,下一步最重要的是新能源革命,可能比人工智能革命来的要更加早一点。

一般意义的车联网和辅助驾驶技术不算革命,那是传统汽车电子的发展,无人驾驶汽车是基于人工智能的革命,但人工智能革命现在还处于初期,而无人驾驶汽车是人工智能革命中最难的一个领域,所以在电动汽车革命之后,马上要带动的是新能源革命,就是可再生能源革命。

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对于中国而言,太需要能源革命,转型为以可再生能源为主体的多元化能源体系,不能以煤为主转向以油气为主,这对中国的发展不利,因为需要依赖国外,风险非常高。中国最有可能转向以可再生能源为主的煤、油、气多元并举的局面。

欧阳明高解释道,电动汽车革命可以促进能源革命,能源革命也可以使电动汽车真正做到零污染,所以又是相互促进的过程。能源革命中间有智慧能源,这是人工智能革命的一个组成部分。制造的智能化也是人工智能革命的一个组成部分,最后才有可能是无人驾驶。

储能会带来真正的能源革命

实现能源革命有五大支柱,第一是向可再生能源转型(尤其是发电),要全面实现可再生能源发电,这在中国实现的时间不会太晚,应该说推进起来速度会很快。第二是把建筑转化为微型发电厂,即分布式可再生能源。第三是用氢气、电池等技术来存储间歇式能源。第四是发展能源(电能)互联网技术。第五是电动汽车成为用能、储能并回馈能源终端。

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可再生能源大规模使用的瓶颈就是储能,储能会带来真正的能源革命。

不仅可再生能源需要储能,大电网也需要储能,就像燃料电池系统加上储能电池的混合动力一样。如果有了储能,燃料电池汽车能够发电,相当于发电厂,车的工况相当于电网的一个终端负荷,这个负荷是经常变化的,但是传统上由于没有储能,必须按照最大的负荷来设计它的容量,就像城里的公交车,最大功率200千瓦,发动机就得选200千瓦,电网也是如此。而且,为了防止电网出现问题,还得有保险的容量,所有电厂都需要储备发电机组,随时应对可能出现的波峰。

但是如果有了储能,就像燃料电池系统里加上储能电池之后,发电机就不需要按照最大负荷来设定,只需要设定平均负荷,也就是说发电主要是提供能量,不是提供功率,就是对发电机来讲是提供能量平衡,而功率平衡主要是靠储能。因为储能的功率可以很大,电池的峰值功率很大,可以1C、2C、4C放电。因此,有储能就不需要搞那么多电网,也不需要搞那么多的配电网,从而大大降低成本,就像燃料电池最大功率是200千瓦,但是平均功率50千瓦就够了,电网也是一样的道理。

如果说储能是能源革命的核心,而氢能就是集中式储能的最佳载体,电池和电动汽车是分布式储能的最佳选择。把这些分布式的能源通过智慧能源的方式连起来,形成能源互联网。电动汽车既是终端用能的负荷,又可以往电网回馈能源,形成互动。这是未来能源体系的一个基本理念,新能源汽车需要清洁能源,也可以推动能源变革。

氢能是能源革命的前沿技术

氢能可以有各种各样的方式制氢,但是欧阳明高认为,对中国而言,氢能的来源主体应该是可再生能源。

“各个国家的国情是不一样的。日本氢能的主要来源是进口,因为没有地方搞分布式能源。而进口能源对日本来讲是最好的方式,是无碳的精品能源,所以日本要搞氢能社会。中国要因地制宜制氢,氢能是依靠我们自身的可再生能源,这是不一样的。”

可再生能源大规模应用的瓶颈在储能,传统的储能方式已经不能满足可再生能源发展的需要。现在有各种各样的储能方式,例如压缩空气、抽水蓄能等。欧阳明高个人认为最终的集中储能就是氢能,氢能制取之后也可以直接进入天然气管道,这是集中式、大规模、长时间可再生能源储存的最佳方式。而电池是支撑分布式可再生能源大规模发展的一个重要途径。

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中国现在已经有2000多辆燃料电池车和12座加氢站。未来几年预计会大力发展,张家口在冬奥会之前就会建几十座,未来氢能燃料电池车主要是商用车,出租、公交、物流、长途卡车是主要的应用方式。

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氢能是整个能源技术的前沿领域,而不仅仅是汽车技术前沿领域。如果仅仅把氢能理解为汽车技术,就比较狭窄了,我们必须把它理解为整个能源技术革命的一个前沿技术,这也是国家发改委在能源技术革命行动计划中对氢能的规划。

欧阳明高认为必须从能源革命的层次来看氢能,而不是从电动车革命的角度,那只是它的一个分支和一个突破口。

新一代光伏技术

太阳能光伏电池的成本在快速下降,平价已经不远了,其实电网侧已经可以平价了,只是在用户侧还不能实现平价,这也主要是中国煤电规模太大了,新旧动能转化的时候遇到的阻力,欧阳明高认为这是非技术原因造成的。

在太阳能方面,中国制造是其中最大的优势,现在国外没办法在光伏方面跟中国竞争,70%以上份额属于中国。这是优势,必须要发挥。

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近两年,分布式光伏又成为一股新的力量。欧阳明高认为光伏最好是分布式的,而且分布式光伏和分布式储能结合是最好的一种方式。现在分布式光伏发电很快,因为分布式光伏是直接跟用户打交道,是市场化的,跟集中式光伏不一样。集中式光伏上网必须通过国家电网,而分布式光伏是用户侧,很多是市场因素,可以走进千家万户,而不是一个企业所能垄断的。只要有垄断,成本一定会高,而且应用的规模就一定不大。如果面对的是千家万户,是市场化、国际化、竞争性的,那么成本一定快速下降,而且应用规模就像车一样迅速扩大。

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光伏还会进一步发展。从理论上讲,下一步是30%的效率,以前都是10%,现在已经都是20%了,理论是33%。现在我们要把这两种比较高的,单晶25%和钙钛矿22%,结合起来往30%走。下一步即将进入光伏研究的目标,就是要做到30%。如果能达到30%的效率,那么车上也可以用光伏,这个用量是非常大的,这就是下一步的新一代光伏技术。

电池成本会到降到100美元/千瓦时

锂离子电池跟光伏电池一样,也是中国的优势。从“十五”、“十一五”、“十二五”到“十三五”,比能量不断提升,成本在不断降低,只要是汽车用成本就不可能高,所以下降的速度超出想象,同时中国已经在这方面处于国际的前列。

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2017年全球动力电池装机前10名有7名在中国,中国优势已经凸显。动力电池方面,现在中、日、韩是第一的,美国和欧洲基本上没有电池产业,现在光伏也没有,锂离子电池产业也没有,这是中国的优势。

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同时,电池成本下降是趋势,最终会到100美元/千瓦时。100美元/千瓦时也就是三五年的时间,100美元/千瓦时只是指高性能电池,现在经济性电池已经达到这个目标,而电池的应用规模还有十几倍、几十倍的潜力,大家想象一下这是多大一个空间。这是电池成本下降的速度,这是它达到这个成本的一个时间,2025年之前将会全面的达到这个目标,这将不仅在车上使用得到迅速的发展,而且在储能方面将会全面的取代其他储能方式,因为成本方面其他储能方式没法跟化学电池竞争。由于车的应用,使这种电池的成本大幅度下降,这是其他的储能方式无法比拟的。

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现在美国和澳大利亚的大型储能电站也都是锂离子电池,主要是特斯拉在做储能电池。现在最便宜的电池是磷酸铁锂电池,磷酸铁锂也是中国特色。三元电池因为钴要进口,而磷酸铁锂全都是中国资源,现在的成本已经是7毛/瓦时,也就是说已经接近100美元/千瓦时,就算是三元电池由于材料涨价进口会有些问题,但是磷酸铁锂电池一定可以保底。

车和能源是一个大系统

展望2030年,中国的分布式光伏、储能电池、氢燃料电池、电动汽车将会相互需要、四位一体。

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简单就储能电池来看,2030年车上的储能电池会达到50亿瓦时以上。因为大概是1亿辆车,再加上充电也要储能电池等等,100亿瓦时没有问题。

现在全国一天电消费量是140亿瓦时,就是说电池储能的容量相当于接近一天全国的用电量。如果从功率的角度来讲就更不得了。100亿瓦时,就算1C放电也是100亿千瓦,而现在中国的装机容量只有17亿千瓦,所以大家想想这是什么概念。我们很快在10年之内就会看到这样的景象,所以必须从源头来抓。

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正是基于这样的理念,我们才建设了清华汽车楼的光、电、氢一体化微网试验系统。因为车下的微网系统跟车上燃料电池系统是一样的,都是直流微网;因为车和电池都是直流的,所以电网可以极大地简化。同时车网可以互通,车既可以充电也可以放电。因为燃料电池可以作为发电站,燃料电池车可以作为移动发电站,所以交通能源跟固定能源已经一体化了,所以不再区分是车还是能源,车和能源是一个大系统。

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与此同时,智能化方面还会有智能制造和工业互联网等,现在也是风起云涌,这方面的人工智能比无人驾驶会简单得多,因此会首先展开。我想首先可能是智慧能源,比如现在区块链都已经在智慧能源中使用,然后是工业互联网。生产过程比无人驾驶简单一个数量级以上,肯定会率先获得突破。

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将来的车由于工业互联网和智能制造会彻底的改变。燃料电池汽车和电动汽车就是这样一个平台,材料会越来越轻量化,使车身可以有五花八门的变化,同样一辆车可以有五个车身,可以随意在家里更换,能够带来一场车的革命。所以将来人人开的车可能都不一样,不是批量生产而都是个性化的,根据不同的场合可能会换不同的车身。

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接下来是自动驾驶与车辆互联网,初期可能还是辅助驾驶、自动泊车、紧急制动以及自动避撞这样的功能。相比欧美,无人驾驶汽车在中国的场景是最复杂、最难的。无人驾驶汽车在人工智能革命中又是最难的,无人驾驶汽车在中国,短途会遇到城市交通复杂问题,长途会遇到高铁的竞争。因为长途无人驾驶不就像坐高铁一样嘛,所以会遇到这样的问题。

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欧阳明高总结道,现在电动化在持续地进步,下一步要盯的是新能源,就算智能化也盯的是智慧能源,最后才是真正的自动驾驶。时间节点会在哪里呢?欧阳明高认为全球在2030年、中国在2025年会是一个关键节点。现在的新能源汽车是1.0版(2015-2025),新能源汽车结合可再生能源是2.0版(2020-2030),再结合人工智能革命是3.0版(2025-2035),估计在2035年左右这些都将会实现。


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