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欧阳明高万字长文详解新能源汽车未来图景

发布日期:2021-12-13 浏览次数:1207



编者按汽车工业正在经历百年未有之大变局,同时迎来巨大的时代机遇。当前,中国品牌八仙过海,新造车势力来势凶猛,充满活力。合资品牌则蓄势待发,即将全面发力。汽车电动化已突破临界点,进入陡峭增长期。预计2021年国内新能源汽车销量约330万辆;2022年约500万辆,市场渗透率超过20%;2025年约700万~1000万辆;2030年约为1700万~2000万辆。今后5年是新能源汽车发展的窗口期,市场高速增长,竞争持续激烈。但在爆发增长的同时,新能源汽车市场也遭遇到一系列挑战,包括电池技术、产业以及材料资源的可持续发展问题;快充快换与车网互动以及绿色智慧能源问题;氢能与燃料电池汽车的发展问题等。未来5-10年,会有一次行业大洗牌,究竟鹿死谁手,尚无法预测。2021年12月2日,在中国电动汽车百人会年度媒体沟通会上,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高作了“2021年新能源汽车技术与市场亮点及中长期趋势”主题发言,从汽车整车技术、电池可持续发展、充换电和电动汽车智慧能源、氢能与燃料电池等四方面着手,就业界普遍关注的行业热点、焦点问题,展开详细分析与探讨。以下为其发言摘要,帮宁工作室略作编辑。


01 关于新能源汽车整车技术

▍新能源汽车市场进入陡峭增长期   预计明年销量500万辆


首先,2021年新能源汽车销量和渗透率逐月快速提升,新能源汽车市场化进入爆发式增长新阶段。中国汽车工业协会数据显示,今年1-10月,新能源汽车销量已超过250万辆。 11月,一路高歌的新能源品牌又上一层阶梯,大体平均增长10%~100%,也有一些大型企业受制于产能影响,但都在增长。我估计11月累计销量可能接近300万辆,今年总体销量约330万辆。 市场爆发原因主要是技术进步、产品丰富、政策给力。 技术方面,电池技术持续改进,成本逐步下降,电池系统结构设计持续创新。比如刀片电池、C2P等大规模应用,磷酸铁锂电池大规模装备轿车。电动汽车智能辅助驾驶技术引入,吸引大量用户。




产品方面,电动车经过多年推广,品牌形象稳步提升,尤其是新能源汽车车型丰富,全面覆盖各个乘用车级别。与此同时,细分市场和产品结构形成“两头挤”现象。微型车已基本被电动车占领,豪华车基本由电动车主导。 政策方面,补贴延续、双积分涨价、国家双碳战略推出,形成对厂家和年轻用户预期引导。同时,补贴对消费的作用正逐步消退,私人市场消费的购车比例已接近75%。 总之,今年市场爆发虽然超出预期,但符合逻辑。 今年1-10月,全球广义新能源乘用车销量达702万辆。中国新能源乘用车在世界份额中占比51%。根据S型增长曲线经验判断,全球汽车电动化已突破临界点,进入陡峭增长期。 预计2022年,中国新能源汽车销量或达500万辆,市场占有率将超过20%。这还是在受制于电池、芯片和产能情况下作出的保守预判,如果完全看需求,则会更高。


▍电动化整车平台   给汽车设计制造带来一场革命


当前,两方面技术备受市场关注,即电动车1000公里续航和滑板底盘技术。 就1000公里续航而言,只要市场有需求,技术上完全可以做到。这方面豪华电动车可能是趋势,毕竟1000公里续航成本较高,而豪华SUV有装电池空间,客户愿意埋单,主要是市场驱动的产品开发。 1000公里续航对技术要求相应会提高。例如,一般采用800V高压电气构架、高比能量高镍三元锂离子电池,部分厂家还可能尝试固液混合的高镍三元锂离子电池,安全技术要求会更高。 就智能滑板底盘而言,近期美股上市的Rivian,因为推出智能滑板底盘备受追捧。滑板底盘技术概念很早就有,如通用汽车2002年推出燃料电池滑板概念车。特斯拉是平板底盘,但是半承载式车身。


由于电池系统通常是扁平化结构,所以,凡是纯电动车专用平台,都跟传统燃油车平台差别较大,均带有扁平化滑板基本概念。



电动化整车平台可分为三种。第一种是,借鉴燃油车平台概念,没有完整底盘,采用承载式车身。第二种是,特斯拉Model S,有扁平式底盘,但采用半承载式车身。第三种是,Rivian完全滑板底盘,可以承受碰撞,采用非承载式车身,可以做得很轻,采用轻量化材料。 滑板底盘是技术多年演变的结果,代表技术发展趋势。尤其是,电池系统做得越来越扁平,电机比功率越来越高,电机/逆变器/驱动轴三合一用得越来越多,可以实现真正的滑板式底盘平台。


再配合智能化主动避撞,将来碰撞越来越少,车身可以做得越来越轻,甚至用塑料或者布都可以。车型开发周期非常短,花样无限多,个性化非常强。这会给汽车设计制造带来一场革命。


▍迎合碳减排   2030年全球电动汽车销量3000万辆


关于未来新能源汽车增长预测与碳减排,我们对国内外各种预测作了梳理。国际能源署IEA今年5月发布全球碳中和路线图认为,从2020年到2030年,全球电动轿车将增长18倍,2030年年销量达到5500万辆。这是按照低碳发展目标给出的比较激进的预测。 国外相对保守的预测认为,2030年全球电动汽车销量为3000万辆。我们团队通过计算分析综合判断,2025年我国新能源汽车销量会在700万~900万辆之间;到2030年,大致为1700万~1900万辆。从保有量看,2025年会超过3000万辆,2030年接近1亿辆,2035年接近2亿辆,2040年接近3亿辆。 向新能源汽车转型,会对汽车行业节能减排产生重要影响。乘用车碳排放方面,2021年,单位里程二氧化碳排放量大约为,电动汽车70g/km、燃油车176g/km。预计到2035年,纯电动车单位里程碳排放下降到每公里20克,相比2021年降低70%以上,主要是因为能源结构变化,即绿电比例上升导致。 国内乘用车,包括燃油车和电动车,预计在2023年达到碳排放峰值,约为6亿吨。相比燃油车,纯电动车碳减排降低幅度会呈快速增长趋势,因为随着绿电比例加大,电动车排放会大幅降低。


▍产业格局大演变   未来5-10年企业将大洗牌


目前,国内新能源汽车的主要玩家仍然是中国品牌。合资企业会在2022年和2023年集体发力,2023年中外品牌新能源汽车竞争进入激烈期。 从核心技术层面看,中国品牌竞争实力明显。


首先是电池技术。电池占电动汽车技术含量的60%,目前这一代电池技术,中国占主导地位。日本等国家在大力发展下一代全固态电池,这方面中国品牌还有差距。但全固态电池技术要产业化,并对市场格局产生重要影响,估计要10年左右。 此外,我国电池领域研发队伍规模全球遥遥领先,青年人才辈出,只要不断努力,最终能取得领先地位。在电驱动和电力电子方面,中国跟国外比,总体不相上下。尤其是以比亚迪为代表的全技术链贯通的企业,技术实力全球靠前。 从供应链层面看,我国动力电池产业链完整,全球70%电池产能在中国,产品供应全球。虽然美国和欧洲正在全力以赴打造电池产业链,甚至中国电池进入美国市场可能受到一定障碍,但总体而言,中国动力电池的产业竞争力在相当时间内难以撼动。 近期芯片供应成为卡脖子问题。其实,汽车芯片只占全部芯片约10%,目前主要问题是周期性供需失衡。而且,汽车对芯片集成度要求低于手机等电子产品,从中期看,我国自主技术不难解决新能源汽车芯片问题。



从整车品牌层面看,电动汽车爆发后,对老品牌是一种挑战,对新品牌是一个机遇。老品牌要把电动车做得跟燃油车一样,外形不敢改,怕品牌形象不一致。如果改了,跟新品牌在同一个起跑线,因此很纠结。 从品牌角度,虽然品牌认知方面,国外老品牌略好,但总体看,由于新造车势力近几年蓬勃发展,在品牌形象方面创出一片新天地。自主品牌升级超出预期。


新一轮电动化和智能化浪潮下,我对中国品牌在未来汽车产业竞争中占据优势地位充满信心。有一个预测是,2030年中国市场的中国品牌会占60%,我同意这个预测。 从企业层面看,新能源汽车兴起引发汽车产业一场技术革命。自主品牌企业八仙过海,涌现出像比亚迪这样的全球标杆企业。新造车势力来势凶猛,充满活力。合资企业蓄势待发,即将全面发力。


今后5年是一个窗口期,市场高速增长,竞争持续激烈。未来5-10年,会有一次企业大洗牌,肯定会淘汰一批,究竟鹿死谁手,现在无法预测。 总之,汽车工业正在经历百年未有之大变局,我们迎来了巨大的时代机遇。但新能源汽车市场在爆发增长的同时,也遇到一系列挑战,包括电池技术、产业以及材料资源可持续发展问题,快充快换与车网互动以及绿色智慧能源问题,氢能与燃料电池汽车发展问题等。 


02 关于动力电池可持续发展


 随着电动汽车爆发式增长,动力电池可持续发展颇受关注。比如动力电池全生命周期的碳排放与材料回收,未来电池材料体系的中长期发展路线图,动力电池全链条的智能化与智能电池技术等。


▍动力电池产业快速扩产   预计2023年达10亿千瓦时


我国动力电池装机量随电动汽车快速增长而增加。2021年1-9月共装车0.92亿千瓦时电池,全年约1.5亿千瓦时。2025年约6亿千瓦时,2030年约15亿~20亿千瓦时。


国外机构基于2030年全球5500万辆电动汽车年销量的激进预测,给出全球2030年汽车动力电池年装车量为50亿千瓦时,而保守预测结果是30亿千瓦时。 基于电动汽车保有量预测中国车载电池总保有量,预计2025年超过20亿千瓦时,2030年超过70亿千瓦时,2035年超过150亿千瓦时。 电动汽车市场火爆,刺激着上游电池产业快速扩产。中国动力电池规划产能2023年达10亿千瓦时,2025年接近25亿千瓦时。当然,规划产能会大于动力电池年产量,年产量中除新能源汽车电池外,还有储能电池等一系列其他用途电池,2025年电池总出货量约为10亿千瓦时。


▍锂电产业进入提速期   向西部转移成趋势


电池产量的快速膨胀会刺激上游材料周期性涨价,引起公众对材料资源短缺的担心。从潜力看,全球锂资源经济可采储量为2100万吨,如果按三元811电池材料体系算,可以生产电池2000亿千瓦时。按平均一辆车100千瓦时算,可以制造20亿辆电动汽车。 当然不能全部用于汽车电池,其他地方也有需求。但这是经济可采储量,锂总勘探储量是8600万吨,而且总勘探储量还在不断增加。钴资源就没这么乐观,经济可开采储量也就710万吨。照此计算,只能做950亿千瓦时。至于锰没问题,非常富余。 问题在于资源分布不均匀。例如,锂矿四分之三在澳大利亚、智利、阿根廷。钴矿三分之二依赖于非洲的刚果金。镍矿有一半依赖于印度尼西亚和俄罗斯。资源压力下,我们不能掉以轻心。 资源做了电池就消耗掉了吗?其实不是。与石油不同,这些材料可循环利用,中国已经开始进行电池资源回收,现在大家很关注电池材料循环。如果循环利用做得好,支撑可持续发展问题不会很大。



与此同时,材料循环要耗能、要排放,电池生产也会耗能和排放,可持续发展应是关注的重大问题,也就是电池全生命周期的碳排放问题。


以三元高镍811锂离子电池为例,每千瓦时全生命周期碳排放约87公斤。主要原因在于正极材料,包括前躯体和正极材料制备的碳排放占总排放一半。相比之下,磷酸铁锂电池全生命周期碳排放约降低三分之一。钠离子电池碳排放更低。 怎么解决碳排放问题?


第一,电能清洁化。电池产业链要尽可能往西部转移,四川、贵州、云南、青海是非常合适的地方。比如,四川电池产能约为5亿千瓦时,宜宾一个地方就有1.6亿千瓦时,是全球最大单个电池基地。往西部转移,利用可再生能源和当地资源优势,是一个根本途径。


第二,电池回收利用再生制造。


第三,改进全产业链生产工艺,提升关键环节的能效。


▍多家锂电产业链厂商   加码布局电池回收业务


2025年,中国需要回收和梯次利用的电池总量将达1.25亿千瓦时。国家非常重视电池回收利用,国务院、发改委、工信部颁发很多文件,社会各界也非常关注。现在,满足新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件的企业有14家,将来还会继续扩大。 主要回收手段有三种——干法、湿法和物理回收。


干法是烧,能耗偏大,存在环保问题。湿法生产效率偏低,设备比较复杂,有一些腐蚀性溶剂。



当前最推崇的是物理回收、电池修复和材料再生的科技创新。英国政府有专门进行电池回收的科技专项,发明了一些新方法,如大功率超声波回收方法等。电动汽车退役,电池要通过精确的剩余电量测试,进行分选,分门别类进行修复、梯次利用和材料回收再生。 从电池全生命周期减排潜力看,现有电力结构下,物理回收减排超过50%、湿法回收减排32%、火法回收减排3.5%。随着绿电比例提升,2030年电力结构背景下,碳排放再降低12%;2050年电网深度脱碳背景下,碳排放再降低75%,100%绿电可以实现电池生产制造全生命周期近零排放。


▍锂离子电池当前占主导地位   固态电池成电动车下阶段竞争核心


难道一直用锂电池吗?会不会有别的电池取代锂电池?这就是动力电池技术可持续发展问题。 首先,锂离子电池还会用很久。当前,这一代锂离子电池比能量上限大约是每公斤300瓦时,新型锂离子电池可以达到每公斤350瓦时到400瓦时之间。


到2025年,会出现与现有液态电解质锂离子电池比能量大体相当的第一代全固态电池。2030年后,会出现第二代采用新型正负极材料的全固态电池,比能量提升到每公斤500瓦时,还会有高比能量锂-硫电池、金属空气电池。



纳离子电池已经出现,但各方面性能还不能满足高性能汽车使用要求。预计到2035年,钠离子电池、钾离子电池性能大幅提升,比能量达到每公斤300瓦时左右,与现在的高比能量锂离子电池相当。 从电池产业可持续发展角度看,现有的锂离子电池,包括固液混合的锂离子电池,2030年前仍占绝对主导地位。


第一代全固态电池产业化,占市场比例接近1%的时间点,可能在2030年左右。2035年后,新一代固态电池,钾、镁、钠、锂-硫等各类电池会进入市场。2050年,液态锂离子电池有可能减少到约20%。


这是参考国外资料加上我们的理解,作出的长周期粗略预测。


▍电池全链条智能化   保障动力电池可持续发展


还有一个问题是,现有材料怎么挖掘性能潜力。每一种电池材料比容量都有一个理论值,但实际做出来的电池产品很难达到这个理论值,因为现在的材料合成与电池设计主要采用“试错法”。 通过智能化手段,可使设计进一步优化。比如材料基因组,基于人工智能的材料筛选和设计,可以利用仿真设计、再利用智能制、应用过程中的智能电池管理,最后到达使用寿命后智能回收,实现全过程智能化。


这是欧盟2030年电池计划的核心思想。即通过智能设计,使电池实际性能与理论值之间差距减少一半;智能回收最终使回收原材料的利用率接近100%;全生命周期的碳足迹减少1/2。在科技潜力之下,可保障动力电池可持续发展。 


03 关于充换电和电动汽车智慧能源

▍快速充电和快速换电两手抓


大家对电动汽车不太满意的是,充电不如加油快。今年十一长假,很多用户抱怨电动车变成“电动爹”。其实,高功率型动力电池可以像加油一样超快充电,但比能量低,无法满足长续航要求。 现在长续航电动汽车越来越多,大部分装载高比能量的能量型动力电池,并不太容易实现超快充电。比如350千瓦超快充电,充5分钟接近30度电,需要解决很多问题——充电倍率太大,电池受不了;充电电流太大,车受不了;充电功率太大,电网受不了。 为此,电池本身要具备快充能力,即比较高的峰值充电倍率。车载电气系统的电压要提高,如增加到800伏,以便在超大功率充电时减小总充电电流。最好采用储能电池放电,以达到350千瓦高功率,减轻电网负荷,这样才便于超快充电。 动力电池本身最难发挥快充潜力。众所周知,充电过程最容易发生安全事故,主要原因是,快充导致锂枝晶造成内短路。为此,需要开发无析锂的快充技术外,还要选择超快充电区间和幅度。


研究表明,比较合适的是在电量低到一半以下,5分钟充1/3的电量,而不是充满。充满会遇到很多问题,像安全问题、寿命问题、发热问题等,得不偿失。



超快充电主要用于高速公路应急补电。比如车辆续航500~600公里,5分钟充1/3电量就是200公里,比较科学合理。除解决这个核心问题外,还要考虑全气候,比如冬天和夏天,冬天要加热,夏天要散热。 基于储能电池放电的超级快充,其储能电池从哪里来?有两种办法。一是,直接带储能的充电站,但成本偏高。


二是跟换电结合。换电本身就有很多电池备用,备用电池可以做储能电池。商用车快速换电趋势非常明显。工信部已在全国进行换电试点,我们团队也在宜宾等几个城市做换电试验。 总体来看,目前高出勤率、重型载荷、短途运输的卡车换电最火,比如矿区、建筑工地、钢铁厂、港口等地区先行,将来逐步扩展到城市和高速公路。 快速充电和快速换电相结合。卡车快换、轿车快充,换电备用电池给轿车快充,将是一个优势互补、资源共享的解决方案。而且,这种快充快换站的使用,与原先燃油车加油习惯和频率及位置接近。大能源企业非常适合在加油站建设快充、快换耦合站。 同时,快换的电池实施租赁,能源企业开电池银行。


对大能源企业而言,这是转型方向。因为燃油车时代,能源就是柴油、汽油,燃油车是一种能源消耗型的交通工具。而电动车是一种材料循环型交通工具,对材料循环最好的方式是拥有电池。石油公司拥有了电池,就拥有了材料循环,也就拥有了材料,跟拥有石油完全类似。 长期看,这是一种比较合理的商业模式,有极大前景。而且,大能源企业一定会介入,现在的充电企业到时会面临新的竞争压力。


▍慢充与车网擦出新火花   电动汽车储能潜力极大


目前,家用电动汽车充电量的75%通过慢充获得,慢充主要是在家里慢充。随着电动车数量快速增加,慢充会给电力负荷带来很大压力。 北京约有40万辆电动汽车,使用频率大大高于燃油车。现在,每天上下班车流里,至少有20%为电动汽车,很快将达到30%~40%。大家都下班回家充电,电力系统将承压,目前深圳等地已经出现此类问题。


所以,无序充电时代即将结束,之后会进入有序充电阶段。会有后台来管理充电,通过电价机制把充电调整到电力负荷低谷区间。 深圳已开始示范。管理充电的信息网会智能调度电网充电能量,能源互联网雏形已现,这是一件大事情。有序充电还是单向能量流动,控制什么时候充。再进一步发展是双向,电动汽车电池会既充电又放电。 比如,电动汽车与建筑或者房屋连接构成一个能源系统,电动车作为一个储能装置,可以给建筑供电。当晚上电价跟白天阶梯电价差1块钱时,就会有收益。



随着向可再生能源转型,风电、光伏发电波动大,电多时可先储存一部分,没电时再放出。如此一来,储能将发挥大作用,电价差会逐步扩大,而电动汽车作为储能装置,其价值将得到发挥。 前面提到,到2025年,电池汽车的电池容量超过20亿千瓦时,到2040年3亿辆电动车时,按一辆车平均65度电算,大约为200亿度电,相当于我国全社会一天消费的总电量。


这一巨大储能系统将产生巨大碳减排潜力。初步计算,碳减排潜力可以高达10亿~20亿吨。这个数量十分惊人,当然还需要碳排放计算专家确认。 总之,电动汽车储能潜力极大,会是一个巨大的蓝海市场。现在,各级政府都在面向双碳目标进行碳减排,最重要的途径之一就是,基于电动汽车的智慧能源,包括光伏、电动车电池、充放电装置、家用电器连成网。


一个小区、一个单位可以形成一个个微电网,一个行政区有许多微电网联起来变成区域电网,最后形成整个城市的智慧能源,成为绿色智慧城市的重要组成部分。


▍低碳城市成新推手


电动汽车是分散的、移动的、随机使用的,充电装置也不是到处都有。理想的结果如何实现? 首先,慢充设施要大普及。慢充今后规划是,每辆车至少有一两个充电桩,工作单位和家庭各一个。最终理想状态是,车停下就会接入电网,这样才能实现储能和电网互动。 实现手段很多。比如利用车载双向充电机,车下只需要一个智能插座就可以。智能插座其实是解决结算问题,就像我们骑共享单车,只要骑了就可以结算。从技术角度看,只要有标准规范,安全将得到保障。 关键是如何实施。各级城市都要创建低碳城市,需要推广电动汽车、光伏和储能。每个城市每年必须完成碳减排指标,如果碳指标降不下来,新的投资就无法上马。以前各个城市竞争GDP,现在要比赛碳减排。以电动汽车为核心的电池储能和光、储、充一体化的智慧能源系统,很快就会在全国逐步展开。



在进度上,估计2025年之前是有序充电,2025年到2030年会发展出跟建筑和微网互动,2030年之后会与配电网互动。


从系统分级看,底层是充放电的硬件设施。中层是大量电动汽车储能和微网聚合商。上层是政府介入的调度管理平台,有区一级的、城市级的、省级的和国家级的国家电网总调度。 以可再生能源为主体的电力系统的特征将是分布式、市场化为主。国家电力改革基本政策是两头放开,管住中间,即只管电网,把用户端和发电端放开,建设全国统一的电力市场。

电动汽车充放电也会是一个市场。充电、放电就跟股票的买入和卖出一样,相当于建一个电动车的股市,电价低就充,电价高就卖。 通过经济激励手段,实现对波动性风电与光伏等可再生能源的自动调节与平衡。对个人而言,用手机APP就可以搞定,这是未来绿色智能城市的一个美好愿景。


04 关于氢能与燃料电池

▍燃料电池走到技术突破节点   2025年保有量为5万~10万辆


对氢能和燃料电池总体看法乐观,尤其从整个氢能看,更是如此。氢燃料电池是氢能的一个部分,但它是先导部分,是引领部分,或者说核心部分。近两年,氢燃料电池技术有重大突破。以前总觉得跟动力电池没法比,燃料电池发展太慢,现在燃料电池到了技术突破的节点。 前面提到电动汽车产业化到了一个爆发节点,电池技术突破节点大概在十多年前。也就是说,氢燃料电池技术突破节点比动力电池晚十多年,这是大致判断。现在,氢燃料电池会进入成本下降的快速通道,跟十年前动力电池成本开始快速下降相同。



氢燃料电池汽车已进入大规模商业示范阶段。这次冬奥会,大概有1000多辆燃料电池车、30多个加氢站,在张家口已投入600多辆氢燃料电池客车。北京冬奥会是全球最大燃料电池汽车示范活动。 科技部“冬奥氢能出行”示范项目由我的团队牵头。现在,燃料电池车已在为运动员服务,我们团队在全力保证安全。


与此同时,财政部等五部委开展的氢燃料电池汽车示范工程已经启动。选择的几个示范城市群,已经开始以燃料电池商用车为主体,进行多元场景商业化示范。 中国氢燃料电池汽车技术路线图原规划是,2025年氢燃料电池汽车保有量发展到5万~10万辆;2030-2035年间保有量增加到80万~100万辆。我仍然坚持这种预测,将以商用车为主体。


▍商用车仍为主体   燃料电池轿车重在参与


至于燃料电池轿车,要与纯电动轿车竞争不太可能。纯电动轿车市场已经爆发,中长期看,不太可能改变为氢燃料电池轿车,但会有局部市场。比如,性能很好的燃料电池轿车,今后5年卖出1万辆,毕竟燃料电池轿车粉丝不少。 总体看,氢能燃料电池汽车关键的决定期是未来5年。2025年可以做出明确判断,现在只是初步判断。今后5年,整个商用车电动化会呈现多元化趋势,到2025年,对商用车电动化长期路线图就会相当明确。


观察纯电动汽车普及地图,可以发现,纯电动汽车市场大都在中国长城以南,特别是中部及东部,其他地方相当少。那里就是氢燃料电池汽车的潜在发展空间。



我们要努力利用这5年窗口期,把氢能燃料电池汽车搞起来。应当注意的是,纯电动只需要动力电池单点突破就可基本解决问题,而氢能燃料电池汽车不仅需要燃料电池,还有氢能制、储、运、加,以及车载储氢问题。因此,必须从氢能大战略角度看问题。 第一, 要清洁低碳、主攻绿氢,牢记发展氢能的初心使命。


大家会反问我,纯电动车怎么不一上来就说绿电?


一是,时代不一样,那时候还没有双碳战略。


二是,纯电动汽车跟绿电是互动关系。光伏、风电等绿电,波动性强,不储能,绿电规模上不去,而纯电动大发展可以直接提供电池储能。电动车越多,绿电也越多;绿电越多,电动车越绿色,是互动增强的关系。 从碳中和与新能源革命角度,可再生能源的载体就两个:一个是电,另一个是氢,在动力和储能应用方面互补。


储能方面,氢能是集中式、长周期、大规模储能。电池是分布式、短周期、小规模储能。氢还可以做原料,化工、冶金都需要氢能,电池不行。 氢能的合理性,主要取决于可再生能源大规模、长周期的能量储存和多元化利用需求。氢的关键是成本,成本取决于绿电的成本。如果绿电低到每千瓦时0.15元以内,经济性就体现。


这在大规模可再生能源基地很容易实现。在东部、中部、南部不容易实现,但在新疆、青海、西藏、内蒙古、四川这些地方,就容易实现。所以,要尽可能在这些地方搞氢能。 绿氢方面,我国有很大潜力。燃料电池也有很大的拉动作用,它会拉动绿氢制造设备,也就是电解槽技术发展。因为燃料电池的反过程就是电解,具有共性的技术平台。


有的燃料电池既可以发电,又可以制氢。应该在可再生能源电力集中区域,比如四川的水电、新疆的光伏、内蒙古的风电,利用低成本绿电,大规模制绿氢。 第二, 要创新引领、自立自强,实现氢能科技的新突破。 氢能与燃料电池,跟电能与动力电池不一样,链条很长,难点很多,急需要制氢、储氢、运氢、加氢、车载储氢、燃料电池动力、氢储能系统全链条技术取得新突破。 这涉及到三个方面。一是,突破现在产业化卡脖子问题。这是当务之急,比如基础材料,像催化剂、质子膜、碳纸,高强度碳纤维、安全阀、加氢站离子压缩机等,大多都要进口。



二是,氢安全技术。安全很重要,动力电池刚进入汽车市场时,安全问题很敏感。所以,要建立测试评价规范、安全监控平台,开展安全操作培训等。在张家口的冬奥氢能示范,安全保障技术是重中之重,为此专门组织国际氢安全专家委员会,利用全球氢安全技术与经验服务冬奥氢能安全。 三是,氢能中长期前沿科技。比如电化学制氨,氢的载体有一种是氨,远洋货轮会用氨内燃机,还会用氨来烧锅炉发电。再比如,既可以发电、又可以制氢的可逆型固态氧化物燃料电池/电解装置等。 跟动力电池相比,燃料电池的产业基础、人才队伍要薄弱很多,氢能燃料电池行业缺人。动力电池方面,我国总体处于领先地位;燃料电池方面,我国与国外比有一定差距。所以,要在建立创新体系的同时,开展国际合作。 第三, 市场主导,政府引导,遵循新兴产业发展规律。 氢能产业发展跟纯电动汽车产业发展类似,从孕育期到导入期、成长期,再到爆发式增长期,要经历一个艰难的过程。氢能汽车比纯电动汽车约晚十多年,目前是产品导入期,即将进入成本快速下降的产业成长期。 今后5年,政府支持和引导非常重要,尤其在产业链的聚合、应用场景规划等方面。当然,地方政府要因地制宜、量力而行、放长线钓大鱼,如果急功近利,将欲速不达,最后就是一地鸡毛。 要坚持市场主导。市场突破口在哪里?长城以北、西部和西北部冬季温度低,能源基地多,可再生能源集中度高,具有氢能生产和利用的场景,非常适合氢能全产业链发展。



所以,今后5-10年,氢能市场的突破口或者宜于市场化的场景,就在可再生能源氢的富余区域,尽量在当地就近利用。对燃料电池汽车而言,最好是低成本、高安全储氢瓶能覆盖的里程范围,能在冬天利用燃料电池的余热给车内供暖。


同时,地方政府和大型国有能源企业愿意建加氢站。主要合适的车型是卡车、公路客车和重载货车等。 我们正在从新能源汽车市场的需求不足,过渡到供不应求;从政府驱动开始经过市场与政府双驱动阶段,转型到市场驱动为主导的阶段;从培育期、成长期到高速增长期;从示范到商业化,再到规模产业化。 当前,已经从乘用车的电动化发展到商用车的电动化;从电池技术突破的上一个十年,即将进入燃料电池技术突破的下一个十年;从新能源汽车的量变,即将引发整个汽车产业的质变;从汽车电动化即将发展到交通全面电动化,包括电动飞机、电动轮船等;从新能源汽车发展到新能源革命,电化学储能市场在爆发,今年还是光伏制氢元年…… 今年5月,国际能源署宣称,这种大规模工业转型,标志着从燃料密集型消耗性能源系统,向材料密集型、循环性能源系统的大转型。所以,今后二三十年,汽车工业将引领动力电动化、能源低碳化、系统智能化三大革命,推动中国工业和经济全面升级。


(部分图片来源于网络)

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