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    汽车界两会|欧阳明高:坚持“纯电驱动”技术转型战略不动摇

    2019-03-26 来源:中国电动汽车百人会

      近日,中国科学院院士、清华大学教授、全国政协常委、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高在2019汽车界两会代表座谈会上围绕新能源汽车产业的热点技术及前景进行了发言。

      今年是纯电驱动技术转型战略思路提出和新能源汽车产业化推广工作启动10周年。记得2009年3月4日两会期间,正好胡锦涛总书记在全国政协民盟界别联组会上,我有一个发言之后他讲话回应,指出新能源汽车代表了汽车工业的发展方向。这是中央最高领导人第一次对新能源汽车做指示,所以2009年成为我们新能源汽车产业化启动一个重要年份。2009年8月我代表节能与新能源汽车科技专项总体专家组在北戴河向多位中央领导汇报,会上形成了纯电驱动技术转型战略基本思路。那一年我记得我总共给四位中央政治局常委做过汇报,在2009年9月新能源汽车被国务院列为7大战略性新兴产业之一。2009年10月“十城千辆”节能与新能源汽车示范工程启动,这是我国推广节能与新能源汽车的一个开始标志。当然大家都知道2014年5月习总书记发出号召:发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。中国新能源汽车产业化从此真正进入快速增长阶段。去年5月习总书记在两院院士大会中指出,新能源汽车等跻身于世界前列。10年间中国新能源汽车产业从无到有引领全球,是党中央英明领导和创新驱动发展战略指引的结果。

      最近中国新能源汽车领域有三个热点问题值得关注:第一,春节期间长距离冬天行驶暴露出来一些问题,同时特斯拉进入中国引出的关于新能源汽车,尤其纯电动汽车前景的关注。第二,近期两会期间,氢能燃料电池再次成为热点,两会代表议论的热点。第三,智能出行和智能电网与电动汽车协同发展也成为新趋势、新热点,现在能源领域大佬们都出来表态。所以我想针对这些问题,就刚才辛部长说的新能源汽车2035规划,谈一下我对这些技术的评述和展望。

      首先关于纯电动与插电混动技术。大家知道中国新能源汽车发展10年恰逢锂离子电池能量密度从100瓦时/公斤增长到300瓦时/公斤,太巧合了,没有人能知道有这么好的巧合,这是蓄电池领域百年来的革命性突破,没有人能预测这个突破,很多国际大公司都低估了这个技术进步,现在急剧的在转变思维,这是目前情况。

      从轿车的角度来看体积能量密度是最重要的,而目前看锂离子电池这方面是最具优势的,虽然我们可以举出很多种新的电池类型,但是体积能量密度想打败锂离子电池目前看还不可能。锂离子电池体积能量密度可达800瓦时/每升,宁德时代已经达到743瓦时/每升,体积能量密度对于轿车是最重要的。高比能量锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜力,但是它的瓶颈是安全性。

      从安全性角度来看,高比能量锂离子电池完全杜绝单体电池热失控,目前看是还不大现实。但我们有两个解决途径:一个就是电池系统的热-机-电设计与控制技术可以防止热失控诱发与蔓延,防止事故,这是完全可以做到的。从长计议从十年周期看,从改善电池本征安全性出发,可能还要发展固态电解质电池,目前还无法预测它会不会取代现有电池,我判断最大可能是在现有锂离子电池基础上改进,所以主流技术估计不会有颠覆性变化,只是进一步完善。另外一个方面当然就是续驶里程。正如安全技术是动力电池的第一核心技术,最重要的整车指标应当是百公里电耗,相同电池容量如何跑的更远是整车第一核心技术。高效电驱动,高效热管理,高效整车集成至关重要,这是汽车人必须要干好的事情,现在已取得很大进步,国际也有标杆。

      另外一个目前抱怨比较多的是充电。我仍然认为未来看,慢充是主流模式,解决80%的问题,超级快充只是应急用的,15分钟补80%电是没有问题的,这个技术今后5到7年应该可以到位,主要基于储能装置的快充,不是直接从电网取电快充,比如350千瓦快充,是不能从电网取电的,对电网冲击太大,只要有储能装置,这是没有问题的。

      从纯电动来看我们未来的推广的趋势,电池系统价格到100美元/千瓦时左右估计在5年之内。有的会快一点,有的会慢一点,现在应该是可以预期的。只要到达100美元/千瓦时这个地步,新能源车跟传统车的性价比就可以竞争了,这个时间我们估计在2025年左右,有的车厂可能会提前,比如特斯拉会提前。预计在2025年之后会形成爆发式大发展。

      跟纯电动密切相关的还有纯电型的插电混合动力,由于电池性价比提高了,传统深度混合动力就不一定有那么大优势。我们中国的具有50公里以上纯电里程的插电混动可能意义更大。电池价格降低了之后我们就可以短途用电,长途用油。短途就是纯电动,只有上高速公路才是混合动力。这样一来混合动力结构就可以大大简化,最简单、成本最低就是并联混合,并联混合在高速公路效率也最高的。现在比亚迪和上汽正在开发低成本的单电机单离合器的纯电型插电式混合动力系统,这个成本可以跟双电机深度混合动力竞争,而且它的节能减排效果也可以跟它竞争,因为城里基本都是纯电动。

      第二个问题,氢能燃料电池汽车无疑是现在非常热的话题。首先燃料电池发动机取得重大技术进步,无论是国外还是国内。国内虽然有差距但是进步非???,5年左右将会与国际同步。我刚去丰田,它的下一代发动机已经出来了,做的非常小,应该说三五年之后燃料电池技术会趋于成熟。这点不用怀疑。此外,我们都知道氢燃料电池车有许多优点,比如加氢快、续驶里程长等。

      同时我们要看看氢气最本质的特点就是重量轻体积大。所以它肯定是轻的,但当前主流储氢技术——压缩氢气储氢从体积能量密度来看并不高,当前主流储氢瓶70兆帕高压氢瓶每升储0.8千瓦时能量,跟上面说的锂离子单体电池差不多。锂离子电池系统可能会到400瓦时/升,因为从单体到系统要打折,但燃料电池车带的能量比纯电动要多一倍,因为燃料电池约50%的效率。从这个意义上讲,氢瓶储氢与电池储电的体积相当。氢燃料电池动力系统的总体积(储氢瓶+燃料电池发动机+辅助电池)是会大于纯电动的,对轿车来讲,体积想做到比纯电动还小,目前70兆帕的储氢瓶还不大可能。当然,对于SUV等体积大的车可能不是一个问题。对于大型超长续驶里程商用车,还有一种选择就是液氢。

      另外就是储氢成本,目前70兆帕高压储氢瓶的成本大概是一千美元储一公斤氢,相当于每个千瓦时200元人民币。由于与纯电动相比要多储一倍能量,因此对于有效驱动能量而言每个千瓦时要400元人民币,大概是我们现在储电的1/3(相当于纯电动产业化初期的1/6到1/10),有成本优势。我们要充分利用储氢对储电的成本优势,补偿燃料电池动力系统其它部件的成本,因为对纯电动力系统来讲除了电机驱动系统,电池系统就是全部了,燃料电池动力系统还有燃料电池发动机和辅助电池。为了补偿这个必须把续驶里程加长。对轿车或者SUV要500公里以上,对商用车至少200公里以上才能平衡。所以氢燃料电池动力系统更适合于长途大型高速重载车辆,主要替代柴油机。锂离子电池更适合小型轿车,主要替代汽油机。丰田给出的定位也是这样的。

      全球来看,中国燃料电池商用车发展居于世界前列,现在有3500辆燃料电池商用车,居全球第一。中国技术特色是燃料电池/动力电池深度混合动力,商用车为主,III型压缩氢瓶。当前的主要挑战是氢能技术落后于燃料电池技术。氢能技术需要全链条科学技术新突破。传统的氢能技术,比如碱性电解水制氢、压缩制冷氢液化等效率偏低,成本偏高,只能作为近中期过渡性方法。从氢源看,弃风弃水发电电解水制氢和副产氢液化提纯等是当前的经济可行的方法,估计会是十年之内的主流方法。面向未来的方法已经有了一些突破,科学层面,比如光直接制氢,而不是发了电再制氢,但是需要十年之后才有可能工业化。燃料电池车比纯电动产业化进程约晚10年左右。当前采用十年前十城千辆的推广模式是合适的。目前燃料电池标志性车型是大客车,2025年大型SUV可能是一个标志性车型,2030年长途重卡可能是标志性车型。我们在节能与新能源汽车路线图研究中得到的基本预期判断是2020年保有量达到5千到1万,2025年5万到10万,2030年100万左右。

      最后说说新能源与智能化。根据节能与新能源汽车路线图预测,电动汽车大规模推广到2030年会到8千万到1亿辆,大规模推广会带动能源革命:以电动汽车大规模应用为代表的能源消费革命将推动以可再生能源为代表的能源生产革命。根据中国汽车工程学会预测2030年新能源车占比大概接近50%,同时发电领域非化石能源占比也会接近50%(国家能源局规划),这两个是同步发展的,这将带来极大的机遇,想象空间非常大。现在正在发生的是动力电动化的革命,下一步并行展开有两个革命,一个是新能源革命,一个是人工智能革命,就是自动驾驶革命。三大革命都有中国优势,三大中国优势,三位一体集成在新能源汽车这个产业上面将爆发出巨大能量。汽车誉为改变世界的机器,我想新能源汽车会再次改变世界。

      现在大家都在说未来出行,所谓新四化:电动化,智能化,网联化,共享化我们要看到的是电动汽车具有出行工具和能源装置双重属性,要从智能出行革命和新能源革命双重角度看待网联化和共享化,也就是网联化的内涵里面车联信息网和移动能源互联网要并重,共享化内涵里面出行共享和储能共享要并重,将来我们车就是储能装置一直挂到智能电网上与电网互动,既可充电也可以卖电。所以汽车产销售和保有量不会下降,因为它不仅是消费工具还是赚钱机器。

      总之,面向2035,我们将迎来新能源智能化电动汽车新时代,现在的新能源汽车,我把它叫新能源汽车初级阶段——电动汽车阶段。经历新能源和智能化并行发展将会进入新能源、智能化、电动汽车新时代。所以2035基本判断是将全部基本上全面实现汽车电气化(包括油电混合动力),基本上全面实现能源低碳化(可再生能源电力占主体),基本上全面实现汽车的智能化(各种级别的自动驾驶)。

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