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2035:新能源汽车步入3.0时代
[发布时间]:2019年5月6日 [来源]:《能源评论》 记者:王伟 [点击率]:5136
【导读】: 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》对我国新能源汽车产业发展起到了重要的统领作用。日前,相关部门已经启动面向2035年的新能源汽车产业发展规划编制工作,着手为我国新能源汽车未来...

《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》对我国新能源汽车产业发展起到了重要的统领作用。日前,相关部门已经启动面向2035年的新能源汽车产业发展规划编制工作,着手为我国新能源汽车未来发展进行顶层设计。未来新能源汽车产业路线图会如何演进?应如何看待当下产业的热点话题?本刊日前采访了中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高,他认为,电动汽车产业大发展将在2025年前后来临,到2035年新能源汽车将与能源、交通、信息通信等深度融合发展。
电动汽车产业2025年大爆发
《能源评论》:我国电动汽车销量已连续4年位居世界首位,随着规模不断扩大,纯电动汽车的问题也逐渐暴露,比如续航、冬天续航里程缩短等,您如何评价动力电池技术的发展?
欧阳明高:自2008年锂离子动力电池应用于电动汽车至今,实际装车产品的能量密度提高了2.5倍,实现了蓄电池领域百年来革命性的突破。过去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,他们现在都在快速转变思维。
从汽车使用的角度看,电池最重要的是体积能量密度而不是重量能量密度,锂离子电池在这方面最具优势。锂硫电池、锂空气电池,虽然理论重量能量密度比较高,但体积能量密度目前还很难超越锂离子电池。
《能源评论》:锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜质,但也有人对高比能量动力电池的安全性提出质疑,目前其安全情况如何?有哪些有效的安全管控手段?未来电池技术应如何演进?
欧阳明高:2018年出现了一些安全事故,这些事故车辆使用的电池基本上是2016年左右生产的,大多是NCM523体系。随着高镍的应用,电池的热稳定性将会变差,未来安全风险会更大,所以必须采取措施预防安全性问题。
当前,从单体层面完全杜绝锂离子电池热失控尚不太现实,但是可以从电池系统的热机电设计与控制设计来防止诱发和蔓延,做到即便单体出现热失控也不会发生事故。从改善电池本身安全性出发,要发展新型的固态电解质电池。美国、欧洲和日本都在研发下一代固态电池,日本政府每年的研发经费达到50亿?100亿日元。中国电池产业虽然暂时取得优势,但国际竞争压力巨大,需要全力追赶固态电池前沿技术。
“十三五”新能源汽车总体专家组提出的电池路线图显示:总体上看,电池正极发展方向是减钴到无钴,负极将是硅的含量逐步提升,甚至是全硅。电解质要减少有机溶剂,逐步提高锂盐的浓度,未来可能要开发全固态电解质,其大规模商业化估计在2025-2030年间。
《能源评论》:从用户角度,电池技术的提升是否意味着电动汽车续驶里程和用户满意度的必然提升?
欧阳明高:实际上,解决了电池问题并不能解决续驶里程的全部问题,目前续驶里程已经从150公里提高到普遍300公里以上,但是用户的抱怨并没有减少,原因在于实际续驶里程低于期望值。由于实际续驶里程对气温和驾驶风格非常敏感,靠增大电池装载量来增加续驶里程不是根本出路,主流的解决方案是提高电动汽车能效和充电便利性。
其中,百公里电耗是一个重要指标,相同电池容量如何跑得更远是整车第一核心技术,也是整车集成技术水平最重要的指标,电动车的节能比燃油车更重要,应该采用法规来管理。
在能效方面,高效电驱动系统的技术变革将会在未来5年发生,实现电机驱动系统高速化、高效化、小型化,转速将达到2万转/分钟。同时,以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将普遍使用,这也将支撑高速电机发展。美国能源部最近提出面向2025年极具挑战性的功率密度目标:电机达到50千瓦/升,电机控制器100千瓦/升。
在热管理方面,新一代热泵空调技术已经取得重大突破,并开始产业化推广,这将降低车辆对气温的敏感性,使冬季低温环境下续驶里程损失从30%降到10%。
《能源评论》:正如您所说,目前抱怨比较多的是充电速度和便利程度,您认为,快充和慢充哪个会成为主流路线?
欧阳明高:充电的便利性与充电体系建设和快充技术的突破有关。中国的国情非常适合小功率慢充。现在应该尽量给家用轿车都配置慢充桩,这将成为主体的供电模式,当然,10?15分钟的快速充电也是必备的,但快充的定位是应急使用,不是主体充电模式,快充占比大概应在15%?20%间。同时,现在的350千瓦直流快充不应直接从电网取电,这对电网冲击太大。预计今后5?7年后,与储能结合、安全可靠的新一代快充技术将会出现。
《能源评论》:随着特斯拉在上海设立工厂,业界对电动汽车产业化的预期也在加速,您认为,电动汽车产业大发展何时会到来?
欧阳明高:国内外研究显示,2025年电池系统的价格将会达到100美元/千瓦时左右,我国的磷酸铁锂会提前达到这一水平。届时基于全生命周期的成本,计算燃油汽车的价格和全生命周期的费用,燃油车和电动汽车将会持平,另外最严格的排放法规也将实施,燃油车的成本将会上升,拐点即将到来。可以判断,在2025年前后,纯电动汽车性价比会实现大的突破,并将实现大的发展。
氢燃料电池要融入能源系统
《能源评论》:在今年全国两会上,氢燃料电池汽车成为代表委员热议的话题,您如何评价其与电动汽车的关系?
欧阳明高:近年来,无论是国外还是国内,燃料电池发动机取得重大技术进步,可以肯定三五年之后燃料电池技术会趋于成熟。虽然中国燃料电池产业链目前还很薄弱,但产业化态势全球最佳,尤其是燃料电池商用车的发展居于世界前列,现在已经有3500辆商用燃料电池车在运,位居全球第一。
国内外的研究表明,氢燃料电池系统更适合替代柴油机,锂离子电池系统更适合替代汽油机。燃料电池和纯电动的成本平衡点,从里程来看,韩国现代分析乘用车是500公里左右,商用车是100公里左右。从应用角度,丰田公司认为燃料电池系统是卡车和公路客车等长途运载工具的最佳选择。
《能源评论》:燃料电池目前仍然存在价格昂贵、核心技术面临突破以及基础设施不足等问题,您认为该如何看待这些挑战及其未来前景?
欧阳明高:作为一项新兴技术,燃料电池技术确实尚需不断提升。从本质来讲,氢能和燃料电池是一个完整的产业链,光燃料电池汽车是不可能实现产业化的。目前主要的问题表现在,氢能技术落后于燃料电池技术,需要氢能技术全链条各环节进行突破。
基于当前的产业发展进程,氢燃料电池汽车相比于纯电动汽车,产业化进程大约晚十年左右。在2020年,燃料电池混合动力将会成熟,商用车市场预计在5000?10000辆,标志性的车型是燃料电池车;2025年,燃料电池技术将会成熟,市场预计在5万?10万辆,标志性的车型是燃料电池的大型SUV;2030年,新一代制氢、储氢、运氢技术全方面突破,燃料电池技术在交通和能源领域推广达到100万辆,标志性车型是燃料电池的长途货运卡车,将会达到1000公里的长途货运能力,100万公里的可靠性和耐久性。
《能源评论》:氢能除了在汽车领域应用,还有哪些机会?
欧阳明高:如果燃料电池仅仅用于汽车,革命性的意义并不大,必须从能源革命的角度来看待燃料电池,逐步扩展开拓固定式氢-电能源市场,研发光-电-氢一体化微网系统。在这方面,氢能燃料电池大有可为,当其与储能、纯电动汽车、光伏构成综合性高效清洁分布式能源系统,将会给相关产业带来革命性的变化。
“四位一体”合力完成“三大革命”
《能源评论》:量变引起质变,您认为,新能源汽车的大规模推广会带来哪些机遇?
欧阳明高:根据中国汽车工程学会的预测,到2030年我国新能源汽车保有量是八千万到一亿辆,不少专家认为这一指标会提前达到,我们必须提前做好准备,为能源革命做好准备。
《能源评论》:您所说的能源革命,具体有哪些新的应用,会如何突破?
欧阳明高:以电动汽车大规模应用为代表的能源消费革命,将推动以太阳能电池为代表的能源生产革命。分布式光伏与电动汽车分布式储能组合的能源系统,将构建未来能源交通系统,分布式光伏、储能电池、氢燃料电池及电动汽车相互需要,最终构成“四位一体”新能源系统。按照国家能源规划,2030年非化石能源发电比例为50%,电动汽车电池将达到50亿千瓦时,加上储能电池50亿千瓦时,可以达到100亿千瓦时,其储存的电量就可以供应全国用电。这将是一场深刻的革命,也将带来几万亿甚至十几万亿的产业。
《能源评论》:在您心目中,未来会是一番什么样的图景?
欧阳明高:我们现在进行的是动力电动化的革命,与此并行的还有两个革命,一个是新能源革命,另一个是人工智能即智能化革命,这三者都集成在新能源汽车产业上面,将爆发出巨大的能量。
新能源汽车将从目前的新能源初级阶段,即电动汽车阶段,经历新能源和智能化双向并行发展,最终进入新能源智能化电动汽车新时代。现在的新能源汽车是1.0版,新能源汽车结合可再生能源是2.0版,再结合人工智能革命是3.0版,到2035年,将全面实现汽车电气化、能源低碳化和交通智能化,我们将真正迎来新能源智能化电动汽车新时代。汽车曾被认为是改变世界的机器,新能源汽车将会再次改变世界。

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