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能源革命與新能源智能汽車

2019-12-26 01:51歐陽明高
中國工業(yè)和信息化 2019年11期
關(guān)鍵詞:儲(chǔ)能電動(dòng)車電動(dòng)汽車

經(jīng)過自2001年以來近20年的積累,電動(dòng)汽車換道先行引領(lǐng)全球,同時(shí)可再生能源建立中國優(yōu)勢(shì)、人工智能走在世界前列。2020年至2035年將是新能源電動(dòng)汽車革命、可再生能源革命和人工智能革命突飛猛進(jìn)、協(xié)同發(fā)展、三位一體,創(chuàng)造新能源智能化電動(dòng)汽車這一戰(zhàn)略性產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)中國奇跡的新時(shí)代。

制造業(yè)的主體和核心是汽車產(chǎn)業(yè),2009-2018年,我國汽車產(chǎn)銷量連續(xù)10年排名世界第一,而且近年來接近3000萬輛,產(chǎn)銷量不斷刷新全球歷史記錄。我們2009年確立新能源汽車推廣戰(zhàn)略,十年間從無到有,產(chǎn)量從零發(fā)展到127萬輛保有量,現(xiàn)在已經(jīng)到了350萬輛,明年計(jì)劃到500萬輛,在全球處于領(lǐng)先地位。

三大革命

我從三個(gè)革命的高度來全面地分析一下新能源汽車,第一個(gè)革命是動(dòng)力電動(dòng)化革命,還有能源質(zhì)量化革命和交通自動(dòng)化革命。

先看動(dòng)力電動(dòng)化革命。2008年,鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車。10年來,能量密度從100瓦時(shí)/公斤提升到了300瓦時(shí)/公斤,成本從5元/瓦時(shí)下降到1元/瓦時(shí)以下,實(shí)現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來的革命性突破。但是我們基于化學(xué)能源來看電動(dòng)汽車,就會(huì)有各種各樣不同的看法,比如有人說電動(dòng)汽車不就是燒煤嗎。昨天剛剛出現(xiàn)的消息,奔馳停止研發(fā)新能源汽車,后來又辟謠,說不是這樣的。這就說明我們已經(jīng)進(jìn)入了新的時(shí)段,我們必須看到能源的低碳化是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì),履行巴黎協(xié)定也是中國政府承諾的,中國承諾2030年之前要實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)標(biāo)。

根據(jù)國家發(fā)改委能源屬研究的結(jié)果,現(xiàn)在我們要大規(guī)模朝能源可再生轉(zhuǎn)型,從現(xiàn)在的非化石能源發(fā)電占比27%,要提高到2030年的63%,現(xiàn)在煤電從67%要降低到11%。另外一個(gè)方面,是可再生能源價(jià)格的持續(xù)下降已經(jīng)要低于煤炭發(fā)電的價(jià)格。與此同時(shí)我們可以看到,能源革命包括五大支柱:一是向可再生資源轉(zhuǎn)型,二是集中式轉(zhuǎn)向分布式,第三是用氫氣、電池等技術(shù)存儲(chǔ)間歇式能源,另外是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng),然后用電動(dòng)汽車來用能儲(chǔ)能。也就是說,新能源汽車的大規(guī)模推廣,不僅僅解決自身的污染和碳排放問題,將來如果可再生能源發(fā)電,將是全鏈條的清潔能源用于真正的新能源汽車。同時(shí),新能源汽車還能帶動(dòng)整個(gè)能源的清潔化,所以它不僅僅是解決自己的問題,而是解決全部能源系統(tǒng)的問題,是新能源革命。

新能源革命的關(guān)鍵技術(shù)

光伏產(chǎn)業(yè)目前突飛猛進(jìn),有一個(gè)消息稱,兩年前美國國家可再生能源研究室研究結(jié)果認(rèn)為,2030年達(dá)到3TW~10TW很有挑戰(zhàn),現(xiàn)在則認(rèn)為完全可以達(dá)到10TW,也就是100億千瓦。光伏效益目前普遍在20%以上,背面接觸鈍化的效率達(dá)到了26.7%。同時(shí),普遍價(jià)格降到每瓦0.25美元。另外,光伏在發(fā)電中的比例急劇提高,美國加州從2010年1%的光伏比例增長到現(xiàn)在的18%。

再來看儲(chǔ)能電池技術(shù),以鋰離子電池為代表的動(dòng)力電池是短期周期分布式小規(guī)??稍偕茉?。集中式大規(guī)模可再生能源基地的發(fā)展瓶頸在長周期大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng),傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式已不能滿足可再生能源發(fā)展需要。

基于可再生能源來看各種能源和各種電動(dòng)汽車的話,比如可以發(fā)電直接用于純電動(dòng)汽車,也可以用于燃料汽車,也可以加碳做合成油、合成氣,優(yōu)勢(shì)很明顯。基于CO2凈零排放看各種車用動(dòng)力全生命周期能效,在可再生能源情景下,各種電動(dòng)汽車全生命周期能效優(yōu)勢(shì)明顯。動(dòng)力電動(dòng)化與能源低碳化兩化融合,新能源電動(dòng)汽車將脫穎而出。

交通智慧能源

交通智慧能源也可以叫做移動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng),一旦電動(dòng)車的規(guī)模達(dá)到足夠大,這就是一場大革命,也就是說電動(dòng)汽車不僅僅是出行的交通工具,也是能源方,我們要從智能出行革命和新能源革命的雙重角度看待汽車“新四化”中的網(wǎng)聯(lián)化和共享化。網(wǎng)聯(lián)化的內(nèi)涵里車聯(lián)信息互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)要并重。共享化的內(nèi)涵里出行共享和儲(chǔ)能共享要并重。

什么時(shí)候會(huì)構(gòu)成很大的規(guī)模效益呢?2035年,新能源汽車大概總保有量會(huì)到1億輛左右,車上的電池就會(huì)到達(dá)50億度電,這么多的電池功率是25億~50億千瓦。另外,2035年風(fēng)光伏最大裝機(jī)不超過40億千瓦,儲(chǔ)能電池與氫能的結(jié)合完全可以滿足要求。所以,車網(wǎng)互動(dòng)近期更多是調(diào)節(jié)功率,當(dāng)規(guī)模足夠大的時(shí)候還要調(diào)節(jié)能量。

制造智能化

我們說的制造不僅僅是工業(yè),還有產(chǎn)品設(shè)計(jì),從電動(dòng)車的產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度,將來的車將是平臺(tái)化的車輛,電池都裝在平臺(tái)上,車身會(huì)是輕量化的。由于智能化,車的碰撞也不會(huì)再出現(xiàn),所以車身可以做得非常輕,甚至有些軟件可以通過底盤來做,這樣我們可以逐漸把車身的材料變得越來越輕,這就引發(fā)汽車制造使用的重大變革。

也就是說買一個(gè)底盤,會(huì)由不同的車身構(gòu)成不同的車型,比如可以是MPV,也可以是皮卡,也可以是轎車,也可以在前頭開,也可以在后頭開,這樣車身就像衣服一樣,汽車我們隨便做,這就是未來汽車的場景,會(huì)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、柔性化等一系列特點(diǎn),還有駕駛智能化,都屬于智能化內(nèi)容。

破除六大焦慮

第一大焦慮是安全焦慮。電池的鋰能量越來越高以后,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題,就是電池的熱失控,電池材料熱穩(wěn)定性會(huì)變差,所以我們需要解決這個(gè)問題。有兩大手段來解決這個(gè)問題,第一個(gè)手段是從工程的角度,熱機(jī)電設(shè)計(jì)與控制防止熱失控誘發(fā)與蔓延。第二個(gè)手段是從長計(jì)議,從改善電池本身安全性出發(fā),發(fā)展新型固態(tài)電解質(zhì)電池。

第二大焦慮是里程焦慮。很多人都覺得電動(dòng)車跟燃油車比是不可能的,不可能替代燃油車,因?yàn)樗哪芰棵芏忍土恕J堑?,目前電池的?chǔ)能跟汽油相比差50倍,如果按能耗看就沒這么悲觀了,A級(jí)家用電動(dòng)轎車城市工況100公里大約耗電15度;A級(jí)家用燃油轎車城市工況100公里大約耗油8升,相當(dāng)于72度電,是電動(dòng)車的近5倍。還有從動(dòng)力系統(tǒng)總重量看,滿足500公里里程的電動(dòng)車可以做到與燃油車差不多。純電動(dòng)汽車能續(xù)航1000公里嗎?大卡車一定比小車充電時(shí)間長?實(shí)際上卡車充電的時(shí)間跟轎車的充電時(shí)間完全可以做到一樣,因?yàn)槌潆姷耐緩讲辉诔潆姍C(jī),在電池本身,也就是電池的放電倍率,只要倍率一樣,充電的時(shí)間是一樣的,只要用同樣的電池,充電的倍率就是一樣的。

第三大焦慮是充電焦慮。大家覺得充電太麻煩,凡是一個(gè)新東西,都有一個(gè)習(xí)慣的過程,為什么大家現(xiàn)在喜歡燃油電動(dòng)車呢,因?yàn)橛X得這個(gè)與燃油車差不多。電動(dòng)車只要放入停車位,就應(yīng)該與電網(wǎng)接入。至于高速、長途,我們不主張充滿,而是補(bǔ)電,對(duì)于補(bǔ)電而言,10分鐘到15分鐘完全可以做到充一半,如果是250公里續(xù)航里程,10到15分鐘內(nèi)可以完成125公里的充電,這是我們的遠(yuǎn)景。

第四、第五個(gè)焦慮是壽命與材料回收焦慮。壽命焦慮,正確理解電池循環(huán)壽命:滿沖滿放的次數(shù)2000次不等于只能沖放2000次,現(xiàn)有電池壽命完全可以滿足乘用車全生命周期使用要求,還可以梯次利用2000次對(duì)應(yīng)的里程。資源與環(huán)保焦慮,我們的鈷含量在持續(xù)降低,所以不用擔(dān)心。另外,鋰資源也不用擔(dān)心,可以放心地告訴大家,我們的鋰資源全球第二,我們的鋰資源做20億輛車沒問題,而且我們的鋰資源探測儲(chǔ)量還在不斷提高。

第六個(gè)焦慮是成本焦慮。大家覺得成本太高,什么時(shí)候可以做到平價(jià)呢?電池的價(jià)格降到每度電100美元就可以,我們的磷酸鐵鋰電池已經(jīng)接近這個(gè)價(jià)格了。再換一個(gè)思路,電動(dòng)車的回收還可以賣電池,你裝的電池越多,進(jìn)行經(jīng)營活動(dòng)的賺錢利潤率也就越高,可以作為賺錢的工具。

總結(jié)與展望

根據(jù)中國汽車工程協(xié)會(huì)的預(yù)測,到2035年,新能源汽車將占到市場的50%,剛剛在海南召開的世界新能源汽車大會(huì)上,達(dá)成的共識(shí)是全球2035年50%的新車是新能源汽車,保有量將達(dá)到1億輛左右。

展望未來,新能源汽車將會(huì)由目前的初級(jí)階段,也就是電動(dòng)汽車階段,經(jīng)過新能源和自動(dòng)化雙向發(fā)展,進(jìn)入新能源智能化電動(dòng)車新階段。預(yù)計(jì)2025年左右是技術(shù)和性價(jià)比等全方位突破的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2035年是初步進(jìn)入成熟階段的重要節(jié)點(diǎn):2035年將基本上全面實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力電動(dòng)化、2035年將基本上全面實(shí)現(xiàn)能源低碳化,2035年將基本上全面實(shí)現(xiàn)整車智能化。

經(jīng)過2001年以來近20年的積累,電動(dòng)汽車換道先行引領(lǐng)全球,同時(shí)可再生能源建立中國優(yōu)勢(shì)、人工智能走在世界前列。2020—2035年將是新能源電動(dòng)汽車革命、可再生能源革命和人工智能革命突飛猛進(jìn)、協(xié)同發(fā)展,三位一體,創(chuàng)造新能源智能化電動(dòng)汽車這一戰(zhàn)略性產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)中國奇跡的新時(shí)代。三大技術(shù)革命和三大中國優(yōu)勢(shì)集成在一個(gè)戰(zhàn)略產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè),將爆發(fā)出巨大力量,不僅支撐中國汽車強(qiáng)國夢(mèng)的實(shí)現(xiàn),而且具有全方位帶動(dòng)引領(lǐng)作用,助推我國從制造大國走向制造強(qiáng)國。

(本文根據(jù)歐陽明高院士在安徽合肥舉辦的2019世界制造業(yè)大會(huì)國家制造強(qiáng)國建設(shè)專家論壇上的主題演講速記稿整理)

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