汽車界兩會|歐陽明高:堅持“純電驅(qū)動”技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略不動搖
近日,中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授、全國政協(xié)常委、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高在2019汽車界兩會代表座談會上圍繞新能源汽車產(chǎn)業(yè)的熱點技術(shù)及前景進行了發(fā)言。
今年是純電驅(qū)動技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略思路提出和新能源汽車產(chǎn)業(yè)化推廣工作啟動10周年。記得2009年3月4日兩會期間,正好胡錦濤總書記在全國政協(xié)民盟界別聯(lián)組會上,我有一個發(fā)言之后他講話回應(yīng),指出新能源汽車代表了汽車工業(yè)的發(fā)展方向。這是中央最高領(lǐng)導(dǎo)人第一次對新能源汽車做指示,所以2009年成為我們新能源汽車產(chǎn)業(yè)化啟動一個重要年份。2009年8月我代表節(jié)能與新能源汽車科技專項總體專家組在北戴河向多位中央領(lǐng)導(dǎo)匯報,會上形成了純電驅(qū)動技術(shù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略基本思路。那一年我記得我總共給四位中央政治局常委做過匯報,在2009年9月新能源汽車被國務(wù)院列為7大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。2009年10月“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范工程啟動,這是我國推廣節(jié)能與新能源汽車的一個開始標志。當(dāng)然大家都知道2014年5月習(xí)總書記發(fā)出號召:發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路。中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化從此真正進入快速增長階段。去年5月習(xí)總書記在兩院院士大會中指出,新能源汽車等躋身于世界前列。10年間中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)從無到有引領(lǐng)全球,是黨中央英明領(lǐng)導(dǎo)和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略指引的結(jié)果。
最近中國新能源汽車領(lǐng)域有三個熱點問題值得關(guān)注:第一,春節(jié)期間長距離冬天行駛暴露出來一些問題,同時特斯拉進入中國引出的關(guān)于新能源汽車,尤其純電動汽車前景的關(guān)注。第二,近期兩會期間,氫能燃料電池再次成為熱點,兩會代表議論的熱點。第三,智能出行和智能電網(wǎng)與電動汽車協(xié)同發(fā)展也成為新趨勢、新熱點,現(xiàn)在能源領(lǐng)域大佬們都出來表態(tài)。所以我想針對這些問題,就剛才辛部長說的新能源汽車2035規(guī)劃,談一下我對這些技術(shù)的評述和展望。
首先關(guān)于純電動與插電混動技術(shù)。大家知道中國新能源汽車發(fā)展10年恰逢鋰離子電池能量密度從100瓦時/公斤增長到300瓦時/公斤,太巧合了,沒有人能知道有這么好的巧合,這是蓄電池領(lǐng)域百年來的革命性突破,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,現(xiàn)在急劇的在轉(zhuǎn)變思維,這是目前情況。
從轎車的角度來看體積能量密度是最重要的,而目前看鋰離子電池這方面是最具優(yōu)勢的,雖然我們可以舉出很多種新的電池類型,但是體積能量密度想打敗鋰離子電池目前看還不可能。鋰離子電池體積能量密度可達800瓦時/每升,寧德時代已經(jīng)達到743瓦時/每升,體積能量密度對于轎車是最重要的。高比能量鋰離子電池具有成為動力電池主流技術(shù)的潛力,但是它的瓶頸是安全性。
從安全性角度來看,高比能量鋰離子電池完全杜絕單體電池?zé)崾Э?,目前看是還不大現(xiàn)實。但我們有兩個解決途徑:一個就是電池系統(tǒng)的熱-機-電設(shè)計與控制技術(shù)可以防止熱失控誘發(fā)與蔓延,防止事故,這是完全可以做到的。從長計議從十年周期看,從改善電池本征安全性出發(fā),可能還要發(fā)展固態(tài)電解質(zhì)電池,目前還無法預(yù)測它會不會取代現(xiàn)有電池,我判斷最大可能是在現(xiàn)有鋰離子電池基礎(chǔ)上改進,所以主流技術(shù)估計不會有顛覆性變化,只是進一步完善。另外一個方面當(dāng)然就是續(xù)駛里程。正如安全技術(shù)是動力電池的第一核心技術(shù),最重要的整車指標應(yīng)當(dāng)是百公里電耗,相同電池容量如何跑的更遠是整車第一核心技術(shù)。高效電驅(qū)動,高效熱管理,高效整車集成至關(guān)重要,這是汽車人必須要干好的事情,現(xiàn)在已取得很大進步,國際也有標桿。
另外一個目前抱怨比較多的是充電。我仍然認為未來看,慢充是主流模式,解決80%的問題,超級快充只是應(yīng)急用的,15分鐘補80%電是沒有問題的,這個技術(shù)今后5到7年應(yīng)該可以到位,主要基于儲能裝置的快充,不是直接從電網(wǎng)取電快充,比如350千瓦快充,是不能從電網(wǎng)取電的,對電網(wǎng)沖擊太大,只要有儲能裝置,這是沒有問題的。
從純電動來看我們未來的推廣的趨勢,電池系統(tǒng)價格到100美元/千瓦時左右估計在5年之內(nèi)。有的會快一點,有的會慢一點,現(xiàn)在應(yīng)該是可以預(yù)期的。只要到達100美元/千瓦時這個地步,新能源車跟傳統(tǒng)車的性價比就可以競爭了,這個時間我們估計在2025年左右,有的車廠可能會提前,比如特斯拉會提前。預(yù)計在2025年之后會形成爆發(fā)式大發(fā)展。
跟純電動密切相關(guān)的還有純電型的插電混合動力,由于電池性價比提高了,傳統(tǒng)深度混合動力就不一定有那么大優(yōu)勢。我們中國的具有50公里以上純電里程的插電混動可能意義更大。電池價格降低了之后我們就可以短途用電,長途用油。短途就是純電動,只有上高速公路才是混合動力。這樣一來混合動力結(jié)構(gòu)就可以大大簡化,最簡單、成本最低就是并聯(lián)混合,并聯(lián)混合在高速公路效率也最高的?,F(xiàn)在比亞迪和上汽正在開發(fā)低成本的單電機單離合器的純電型插電式混合動力系統(tǒng),這個成本可以跟雙電機深度混合動力競爭,而且它的節(jié)能減排效果也可以跟它競爭,因為城里基本都是純電動。
第二個問題,氫能燃料電池汽車無疑是現(xiàn)在非常熱的話題。首先燃料電池發(fā)動機取得重大技術(shù)進步,無論是國外還是國內(nèi)。國內(nèi)雖然有差距但是進步非??欤?年左右將會與國際同步。我剛?cè)ヘS田,它的下一代發(fā)動機已經(jīng)出來了,做的非常小,應(yīng)該說三五年之后燃料電池技術(shù)會趨于成熟。這點不用懷疑。此外,我們都知道氫燃料電池車有許多優(yōu)點,比如加氫快、續(xù)駛里程長等。
同時我們要看看氫氣最本質(zhì)的特點就是重量輕體積大。所以它肯定是輕的,但當(dāng)前主流儲氫技術(shù)——壓縮氫氣儲氫從體積能量密度來看并不高,當(dāng)前主流儲氫瓶70兆帕高壓氫瓶每升儲0.8千瓦時能量,跟上面說的鋰離子單體電池差不多。鋰離子電池系統(tǒng)可能會到400瓦時/升,因為從單體到系統(tǒng)要打折,但燃料電池車帶的能量比純電動要多一倍,因為燃料電池約50%的效率。從這個意義上講,氫瓶儲氫與電池儲電的體積相當(dāng)。氫燃料電池動力系統(tǒng)的總體積(儲氫瓶+燃料電池發(fā)動機+輔助電池)是會大于純電動的,對轎車來講,體積想做到比純電動還小,目前70兆帕的儲氫瓶還不大可能。當(dāng)然,對于SUV等體積大的車可能不是一個問題。對于大型超長續(xù)駛里程商用車,還有一種選擇就是液氫。
另外就是儲氫成本,目前70兆帕高壓儲氫瓶的成本大概是一千美元儲一公斤氫,相當(dāng)于每個千瓦時200元人民幣。由于與純電動相比要多儲一倍能量,因此對于有效驅(qū)動能量而言每個千瓦時要400元人民幣,大概是我們現(xiàn)在儲電的1/3(相當(dāng)于純電動產(chǎn)業(yè)化初期的1/6到1/10),有成本優(yōu)勢。我們要充分利用儲氫對儲電的成本優(yōu)勢,補償燃料電池動力系統(tǒng)其它部件的成本,因為對純電動力系統(tǒng)來講除了電機驅(qū)動系統(tǒng),電池系統(tǒng)就是全部了,燃料電池動力系統(tǒng)還有燃料電池發(fā)動機和輔助電池。為了補償這個必須把續(xù)駛里程加長。對轎車或者SUV要500公里以上,對商用車至少200公里以上才能平衡。所以氫燃料電池動力系統(tǒng)更適合于長途大型高速重載車輛,主要替代柴油機。鋰離子電池更適合小型轎車,主要替代汽油機。豐田給出的定位也是這樣的。
全球來看,中國燃料電池商用車發(fā)展居于世界前列,現(xiàn)在有3500輛燃料電池商用車,居全球第一。中國技術(shù)特色是燃料電池/動力電池深度混合動力,商用車為主,III型壓縮氫瓶。當(dāng)前的主要挑戰(zhàn)是氫能技術(shù)落后于燃料電池技術(shù)。氫能技術(shù)需要全鏈條科學(xué)技術(shù)新突破。傳統(tǒng)的氫能技術(shù),比如堿性電解水制氫、壓縮制冷氫液化等效率偏低,成本偏高,只能作為近中期過渡性方法。從氫源看,棄風(fēng)棄水發(fā)電電解水制氫和副產(chǎn)氫液化提純等是當(dāng)前的經(jīng)濟可行的方法,估計會是十年之內(nèi)的主流方法。面向未來的方法已經(jīng)有了一些突破,科學(xué)層面,比如光直接制氫,而不是發(fā)了電再制氫,但是需要十年之后才有可能工業(yè)化。燃料電池車比純電動產(chǎn)業(yè)化進程約晚10年左右。當(dāng)前采用十年前十城千輛的推廣模式是合適的。目前燃料電池標志性車型是大客車,2025年大型SUV可能是一個標志性車型,2030年長途重卡可能是標志性車型。我們在節(jié)能與新能源汽車路線圖研究中得到的基本預(yù)期判斷是2020年保有量達到5千到1萬,2025年5萬到10萬,2030年100萬左右。
最后說說新能源與智能化。根據(jù)節(jié)能與新能源汽車路線圖預(yù)測,電動汽車大規(guī)模推廣到2030年會到8千萬到1億輛,大規(guī)模推廣會帶動能源革命: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可再生能源為代表的能源生產(chǎn)革命。根據(jù)中國汽車工程學(xué)會預(yù)測2030年新能源車占比大概接近50%,同時發(fā)電領(lǐng)域非化石能源占比也會接近50%(國家能源局規(guī)劃),這兩個是同步發(fā)展的,這將帶來極大的機遇,想象空間非常大。現(xiàn)在正在發(fā)生的是動力電動化的革命,下一步并行展開有兩個革命,一個是新能源革命,一個是人工智能革命,就是自動駕駛革命。三大革命都有中國優(yōu)勢,三大中國優(yōu)勢,三位一體集成在新能源汽車這個產(chǎn)業(yè)上面將爆發(fā)出巨大能量。汽車譽為改變世界的機器,我想新能源汽車會再次改變世界。
現(xiàn)在大家都在說未來出行,所謂新四化:電動化,智能化,網(wǎng)聯(lián)化,共享化我們要看到的是電動汽車具有出行工具和能源裝置雙重屬性,要從智能出行革命和新能源革命雙重角度看待網(wǎng)聯(lián)化和共享化,也就是網(wǎng)聯(lián)化的內(nèi)涵里面車聯(lián)信息網(wǎng)和移動能源互聯(lián)網(wǎng)要并重,共享化內(nèi)涵里面出行共享和儲能共享要并重,將來我們車就是儲能裝置一直掛到智能電網(wǎng)上與電網(wǎng)互動,既可充電也可以賣電。所以汽車產(chǎn)銷售和保有量不會下降,因為它不僅是消費工具還是賺錢機器。
總之,面向2035,我們將迎來新能源智能化電動汽車新時代,現(xiàn)在的新能源汽車,我把它叫新能源汽車初級階段——電動汽車階段。經(jīng)歷新能源和智能化并行發(fā)展將會進入新能源、智能化、電動汽車新時代。所以2035基本判斷是將全部基本上全面實現(xiàn)汽車電氣化(包括油電混合動力),基本上全面實現(xiàn)能源低碳化(可再生能源電力占主體),基本上全面實現(xiàn)汽車的智能化(各種級別的自動駕駛)。
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