论坛论道丨清华大学车辆与运载学院教授欧阳明高:新能源汽车与新能源革命

时间: 2024-01-04 09:52 来源: 作者: 字号: 打印

2023年12月22日,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高做客第四十期“清华五道口绿色欧洲杯外围竞猜_欧洲杯盘口-投注|官网讲座”,围绕“新能源汽车与新能源革命”主题分享观点。本期讲座由清华大学五道口欧洲杯外围竞猜_欧洲杯盘口-投注|官网学院讲席教授、绿色欧洲杯外围竞猜_欧洲杯盘口-投注|官网研究中心(CGFR)主任鞠建东主持,线上举办、全网直播。

图为欧阳明高

观点提炼:

1.新能源汽车将引领以绿色化、智能化为核心的第四次工业革命,拉动四个十万亿产业,分别是新能源汽车催生交通全面电动化、动力电池催生新型储能产业、燃料电池汽车催生绿色氢能产业以及自动驾驶催生下一代智能信息产业。

2.新能源技术系统未来将整合协调发展,最终形成全新的新能源行业,包括硅能、储能、氢能以及智能四大板块。其中,核心是要解决储能问题,否则不论是实体电网还是虚拟电厂都会面临波动性问题。

3.解决储能问题有三个关键部分,一是氢能中的绿氢储能,二是电化学储能电站储能,三是车载电池作为储能的分布式的聚合起来的智慧储能,以此提高电力系统的灵活性。

讲座开始,欧阳明高提到,2022年底至今是中国汽车格局的转折点。2022年比亚迪销售新能源汽车186万辆,成为中国轿车(包括燃油车)的销量冠军。2023年一季度中国汽车出口近百万辆,位居世界第一,同时也是历史上中国新能源汽车首次大量出口德国等老牌汽车强国,这意味着中国新能源汽车实现成功逆袭。

回顾历史,我国新能源汽车国家战略的形成与完善经历了“换道先行、战略引领、步步深入、战略定力”四次选择。一是在保障国家能源安全、应对大气污染和提升汽车产业竞争力的战略导向下,聚焦汽车动力电动化,重点发展混合动力电动汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车三种类型电动汽车,建立了新能源汽车动力系统技术平台。二是在国际欧洲杯外围竞猜_欧洲杯盘口-投注|官网危机和经济振兴的背景下,进一步加大转型力度,从汽车动力电动化发展到“纯电驱动”技术转型战略,以锂离子电池和纯电动汽车为平台,带动混合动力汽车和燃料电池汽车全面发展。三是保持战略定力,确立了发展新能源汽车的汽车强国战略,新能源汽车产业化进入快速发展阶段。四是双碳战略推动能源革命,开启新能源汽车与新能源革命相互促进、协同发展的新局面,使纯电驱动型电动汽车成为名副其实的新能源汽车。

随后,谈到新能源汽车在国家战略引领下的技术突破时,欧阳明高表示,“十五”至“十三五”四个五年计划期间,我国确立了电动汽车重大科技专项,确立了燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车(三纵)以及动力电池、电机驱动和动力控制(三横)“三纵三横”的研发布局;建立了技术标准法规、基础设施技术和测试评价技术三大产业化支撑平台,加大了产业化支撑力度;确立了新能源汽车技术升级战略,开展了从动力电动化发展到能源低碳化和系统智能化“三化”三位一体的专项规划与布局。

同时,我国建立了分别以技术链、产业链和价值链为纽带的“三纵三链”技术创新联盟,开展产学研协同攻关。经过“十五”“十一五”“十二五”的协同攻关,据不完全统计,2014年新能源汽车规模产业化开始前,通过国家专项共有800余家单位、3万多名科技人员参与项目研发,培养了一批中青年技术骨干,建立国家级新能源汽车相关的科研基地60多家;同时,产生专利4000多项,技术标准100多项,新产品、新车型850多台套;开展了以北京2008年北京奥运会新能源汽车科技示范工程为代表的一系列科技考核验证型示范工程,同时技术支撑了“十城千辆”示范工程,在25个示范城市有超过1.9万辆自主研发的电动汽车产品示范应用,为新能源汽车规模产业化奠定了良好的基础。

在技术突破方面,我国新能源汽车技术创新的典型成果在全球居领先地位,包括动力电池安全技术体系、CTP刀片电池和麒麟电池、低成本长续航磷酸铁锂电动轿车平台技术、纯电型插电式混合动力轿车、换电型重型电动卡车成套技术、能量混合型燃料电池电力系统等。

接下来,欧阳明高介绍,我国新能源汽车市场发展经历了市场导入、成长、腾飞三个阶段。2009年至2014年,由于新能源汽车性能还不能完全满足市场需求,直接进入私家车领域困难很大。为此,国家启动了科技成果产业化“财政-科技联动”新机制,用财政资金补贴公共车辆,政府作为新能源汽车的第一个用户。国家提出采用“两头挤”的市场推进战略,利用大车装用电池多的特点拉动电池市场、促进技术进步。2008年新能源汽车总体专家组提出“十城千辆”示范设想,通过财政补贴,重点在城市公共车辆领域推广新能源汽车,拉动动力电池产业的技术验证与迭代,大幅提升了磷酸铁锂电池的技术性能。2014年中国新能源客车产业化水平跃居全球第一,总量达到3万6千辆。

2014年至2019年,国家出台一系列政策,推动新能源汽车市场进入成长阶段。国家对实施节能与新能源汽车技术创新工程给予适当支持,对公共服务领域示范、私人购买试点给予补贴;同时规范了新能源汽车的标准体系和企业准入政策。2015年中国新能源汽车市场占有率突破1%,产销量成为全球第一,也是中国首次在全球率先成功大规模导入高科技民用大宗消费品。2016年成为全球“纯电驱动”技术转型的标志性年份,国际汽车企业加快纯电驱动的战略转型,同时加速在中国市场的布局,老牌汽车工业强国进入了转型期。2018年中国新能源汽车产销超过100万辆,成为新能源汽车发展历程的又一里程碑。

2020年至今,在政策、技术和市场三方面因素的推动下,我国新能源汽车进入市场腾飞阶段。从政策因素来看,一方面,中国独有的双积分政策降低了汽车能耗,捆绑新能源汽车销售,从生产端推动厂家生产新能源汽车。另一方面,财政补贴和免税、扩大充电基础设施建设和新能源车不摇号优先通行,从市场角度鼓励新能源汽车发展。从技术因素来看,2012年至2022年,电池的比能量从130瓦时/公斤提升到300瓦时/公斤,成本下降了70%。中国特色的磷酸铁锂动力电池占据市场份额近70%,中国动力电池的产量占全球70%,2020年达到了545GWh。2023年,动力电池成为中国出口的三大件之一。从市场因素来看,新能源轿车市场出现“两头挤”格局,在B级以上车型和A00级车型对家用性价比A级市场形成挤压,因此中级主流市场开始爆发。

欧阳明高指出,新能源汽车将引领以绿色化、智能化为核心的第四次工业革命。除新能源汽车这个十万亿产业之外,还将拉动四个十万亿产业,分别是新能源汽车催生交通全面电动化、动力电池催生新型储能产业、燃料电池汽车催生绿色氢能产业以及自动驾驶催生下一代智能信息产业。

他进一步指出,新能源技术系统未来将整合协调发展,最终形成全新的新能源行业,包括硅能(光伏与电力电子)、储能(物理与化学储能)、氢能(可再生能源制绿氢)以及智能(车网互动、能源互联网)四大板块。其中,核心是要解决储能问题,否则不论是实体电网还是虚拟电厂都会面临波动性问题。解决储能问题有三个关键部分,一是氢能中的绿氢储能,二是电化学储能电站储能,三是车载电池作为储能的分布式的聚合起来的智慧储能,以此提高电力系统的灵活性。

基于经济性比较的中国主流储能系统预测,根据国家规划,到2030年建成1.2亿kW的抽水蓄能,将在较长一段时间内发挥中长周期储能的作用。2030年后,面临间歇性可再生能源发电量比例超过25%,将主要采用长时间大规模(20小时以上、日间及跨季节)、中周期中等规模(5-20小时)和短周期分布式小规模(0-5小时)三种类型的储能技术。其中,长周期主要采用氢能的方式,液流电池、压缩空气储能等作为补充;中周期将以电池储能电站为主导(占70%以上),其余由抽水蓄能、压缩空气、液流电池等提供支撑;短周期将以车网互动储能为主导(占80%以上),其余通过飞轮储能、超级电容和电化学集中储能等方式补充。

讲座最后,欧阳明高总结到,2001年至2022年,围绕产业链布局创新链,我国新能源汽车发展逐步转向全链条的新能源革命。未来,面向新能源革命的电池储能、绿色氢能以及智慧能源,我们还会突破一系列关键技术,包括固态锂电池、固态氧化物以及钙钛矿电池;同时,建设科创生态,提供新能源整体解决方案,共同迎接中国新能源技术革命。

嘉宾介绍

欧阳明高,中国科学院院士,清华大学车辆与运载学院教授,清华大学学术委员会副主任,国际交通电动化期刊eTransportation主编。他从“十一五”开始连续三个五年计划担任国家节能与新能源汽车科技重点专项首席专家。长期从事节能与新能源动力系统研究,聚焦发动机排放问题、动力电池安全问题和燃料电池寿命问题,提出了发动机电控高压柴油喷射新方法,发明了毫秒级燃油压力波精确调控技术;揭示了高比能量锂离子动力电池热失控诱发与蔓延机制,实现了主动安全防控;发展了质子交换膜燃料电池系统非线性动态建模与状态辨识理论,建立了燃料电池/动力电池混合动力系统设计与最优控制方法;研制出系列新装置与新系统并实现产业化应用,为我国汽车节能减排和新能源汽车发展做出了重要贡献。