2021年1月15-17日，第七屆中國電動(dòng)汽車百人會論壇以線上會議形式召開。本屆論壇以“新發(fā)展格局與汽車產(chǎn)業(yè)變革”為主題，3天會期內(nèi)組織了2場高層論壇和7場專題會議，廣泛邀請200余位來自政府部門、行業(yè)組織、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)與汽車、交通、能源、通訊、科技等企業(yè)代表開展深入交流。中國電動(dòng)汽車百人會副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高出席1月16日下午的高層論壇并發(fā)表題為《面向碳中和的新能源汽車創(chuàng)新與發(fā)展》的主旨演講。

歐陽明高 中國電動(dòng)汽車百人會副理事長、中國科學(xué)院院士

　　歐陽明高發(fā)言核心觀點(diǎn)摘要：

　　◎ 迎接第三次能源革命和第四次工業(yè)革命。一百多年前的第二次能源革命引發(fā)了馬車到汽車的大轉(zhuǎn)型和石油行業(yè)的大繁榮。主要的轉(zhuǎn)型期從1900年開始，大概經(jīng)歷了25年左右。現(xiàn)在第三次能源革命就在眼前。我估計(jì)與上次馬車到汽車的轉(zhuǎn)變類似，今后二三十年交通裝備與能源化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)將發(fā)生百年未有之大變局。讓我們共同迎接第四次工業(yè)革命，也就是以可再生能源為基礎(chǔ)的綠色化和以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的智能化。

　　以下為歐陽明高發(fā)言整理：

　　2020年是新能源汽車發(fā)展的一個(gè)里程碑意義的年份。這一年新能源汽車行業(yè)峰回路轉(zhuǎn)，新能源汽車規(guī)劃(2012-2020)目標(biāo)任務(wù)圓滿收官。這一年，是新能源汽車大規(guī)模進(jìn)入家庭的元年，新能源汽車從政策驅(qū)動(dòng)到市場驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)折年，也是新能源汽車?yán)冒l(fā)展政策紛紛出臺的一年，尤其是習(xí)主席提出2030碳達(dá)峰和2060碳中和的宏偉目標(biāo)，給新能源汽車可持續(xù)發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力。所以我想就這個(gè)問題從汽車動(dòng)力與能源革命的背景來看看中國新能源汽車發(fā)展所處的歷史方位。

　　大家知道每次能源革命都是先發(fā)明了動(dòng)力裝置和交通工具，然后帶動(dòng)對能源資源的開發(fā)利用，并引發(fā)工業(yè)革命。第一次能源革命，動(dòng)力裝置是蒸汽機(jī)，能源是煤炭，交通工具是火車。第二次能源革命，動(dòng)力裝置是內(nèi)燃機(jī)，能源是石油和天然氣，能源載體是汽、柴油，交通工具是汽車。第一次是英國超過荷蘭，第二次是美國超過英國。現(xiàn)在正處于第三次能源革命，動(dòng)力裝置是各種電池。能源是可再生能源，能源載體有兩個(gè)，電和氫，交通工具就是電動(dòng)汽車。所以這一次也許是中國趕超的機(jī)會。

　　那么第四次工業(yè)革命又是什么?我個(gè)人理解是以可再生能源為基礎(chǔ)的綠色化和以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的智能化。

　　下面，我想從能源與工業(yè)革命的視角從三個(gè)方面來談新能源汽車。第一，動(dòng)力電動(dòng)化的新進(jìn)展，也就是電動(dòng)車革命;第二，能源低碳化的新要求，這就是新能源革命;第三，系統(tǒng)智能化的新趨勢，這是人工智能革命。

　　1、動(dòng)力電動(dòng)化的新進(jìn)展

　　動(dòng)力電動(dòng)化在中國已經(jīng)進(jìn)行了20年，這些我們都很熟悉了。我要重點(diǎn)提的就是鋰離子電池的發(fā)明實(shí)現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來的歷史性突破，一定要看到新一代車用動(dòng)力電池和氫燃料電池等電化學(xué)能源系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化是汽車動(dòng)力百年來的歷史性突破。下面我想談一下近年來在這方面的一些新進(jìn)展。

　　首先，中國純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的技術(shù)創(chuàng)新非?；钴S。中國動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新的模式已經(jīng)從政府主導(dǎo)向市場驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型。從行業(yè)政治運(yùn)作向企業(yè)商業(yè)運(yùn)作的轉(zhuǎn)型。大家知道近期有很多發(fā)布會都談到電池創(chuàng)新，這是正常的商業(yè)運(yùn)作，當(dāng)然不能過度，過度就變成炒作了。

　　第二，中國電池材料研究處于國際先進(jìn)行列。但電池材料創(chuàng)新是厚積薄發(fā)的過程，是需要長努力的。因?yàn)槲覀円胶獗饶芰?、壽命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指?biāo)。如果某一位說他的車既能跑一千公里，又能幾分鐘充完電，還特別地安全，而且成本還非常低，那大家不用相信，因?yàn)檫@在目前是不可能同時(shí)達(dá)到的。值得一提的是，電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新輔以電池單體材料的改進(jìn)成為近年來中國動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新的鮮明特征。

　　我們采用工信部的電動(dòng)車車型數(shù)據(jù)畫了一張圖。橫軸是電池系統(tǒng)的總能量，縱軸是續(xù)航里程?？梢钥闯鲕囕d電池包的總能量和相應(yīng)的續(xù)航里程在不斷提升，正在向千公里續(xù)航里程邁進(jìn)。剛開始時(shí)三元?jiǎng)恿﹄姵剡€沒實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，那時(shí)主要是磷酸鐵鋰電池，所以續(xù)航里程偏低。后來體積能量密度高的三元電池工業(yè)化解決了，車載電池能量大幅增加，電動(dòng)轎車市場開始啟動(dòng)，續(xù)航里程增加了，但還不是特別高。近年來，三元電池比能量的提升，受到安全問題的限制沒有大幅增長，所以行業(yè)轉(zhuǎn)向電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

　　大家看圖中，紅色箭頭代表三元單體電池性能，近年來通過補(bǔ)鋰、添硅，還有固液混合電解質(zhì)等做了一些改進(jìn)。目前三元方形電池能量密度可以達(dá)到300瓦時(shí)/公斤，采用固液混合電解質(zhì)的軟包電池可以達(dá)到360瓦時(shí)/公斤，相當(dāng)于方形電池的320-330瓦時(shí)/公斤?，F(xiàn)在磷酸鐵鋰電池補(bǔ)鋰、添硅后，也突破200瓦時(shí)/公斤。對于乘用車而言，關(guān)鍵是提升電池系統(tǒng)比能量，讓轎車的有限空間內(nèi)可以裝更多的電池。電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從原先標(biāo)準(zhǔn)的355模組和590模組，進(jìn)一步到寧德時(shí)代的CTP(單體到電池包)無模組系統(tǒng)，尤其是比亞迪的刀片電池?zé)o模組系統(tǒng)，通過電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大幅提升成組效率，單體到系統(tǒng)比能量打折的比值，從原先的0.4提到了0.6，也就是說單體到系統(tǒng)的體積成組效率從40%增加到60%，提升了50%，這是一個(gè)巨大的變化，使原來裝磷酸鐵鋰電池的轎車?yán)m(xù)航里程不夠長的問題基本得到解決，續(xù)航里程可以做到600公里。近期國軒又推出J2M，就是電池卷芯直接到模塊，這些都是中國企業(yè)做的，是我們中國電池行業(yè)引領(lǐng)國際電池技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。

　　進(jìn)一步向前發(fā)展，可能還有電池包直接作為底盤的結(jié)構(gòu)件(如刀片電池包)、或者單體直接到車輛等。我認(rèn)為這些都有待進(jìn)一步研究，創(chuàng)新潛力還比較大。

　　雖然一千公里續(xù)航并不是我們追求的主要目標(biāo)，但電動(dòng)汽車的能量需求肯定還是要上升的。如近期出現(xiàn)的冬天低溫續(xù)航里程縮水問題，實(shí)際上也是一個(gè)能量問題，如果你有一個(gè)長續(xù)航的車，打折也不怕。當(dāng)然更重要的是提升整車集成的技術(shù)水平，也就是電動(dòng)汽車的節(jié)能水平。為什么低溫續(xù)航里程縮水會這么大?首先是電芯性能在低溫下的下降，同時(shí)制熱比制冷能耗更大;還有動(dòng)力系統(tǒng)效率的降低，比如制動(dòng)能量回饋功能基本喪失，滾動(dòng)阻力也增大了;還有里程估計(jì)的精度下降，這也容易引起顧客的里程焦慮，體驗(yàn)不好。

　　總體看，中國電動(dòng)車環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)需求迫切，我在這里簡單提一下技術(shù)創(chuàng)新及其改進(jìn)的方向：

　　1. 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)效能優(yōu)化，包括PTC加熱器、熱泵空調(diào)、電機(jī)激勵(lì)加熱等。目前PTC加熱需要進(jìn)一步改進(jìn)，云端控制提前預(yù)熱;熱泵空調(diào)在低溫下的效能需要進(jìn)一步增強(qiáng);電機(jī)激勵(lì)加熱是電機(jī)靜止時(shí)通過電機(jī)線圈和電池組成回路對電池加熱，這也是一個(gè)很好的方案，但噪聲較大，加熱速率每分鐘3°C度不算高。現(xiàn)在有改進(jìn)技術(shù)，可以提升加熱速度到每分鐘8°C度。

　　2. 面向冬季工況的動(dòng)力系統(tǒng)能量綜合利用，包括回收電機(jī)運(yùn)行的廢熱，進(jìn)行電池加熱，另外無法回饋的電可以用于PTC加熱。

　　3. 充電場景下電池的插槍保溫和脈沖加熱。目前大家回家充電才插槍，充完電就拔掉，但是后續(xù)為了有序充電，插槍并不一定充電，是到后半夜才充電。另外還有車與電網(wǎng)互動(dòng)(V2G)，往電網(wǎng)回饋電，就是反向充電，這些都要求充電樁一直跟車保持相連，這就為插槍保溫帶來方便，也就出車之前提前半小時(shí)用電網(wǎng)電對車加熱。此外具備雙向充電功能的快充樁，可以對電池進(jìn)行脈沖加熱。這方面技術(shù)創(chuàng)新是活躍，低溫續(xù)航縮水問題會逐步得到緩解。

　　4.還有一個(gè)動(dòng)力電池的熱安全問題也還沒有根本解決。電池?zé)岚踩珕栴}本質(zhì)上是電池自生熱連鎖反應(yīng)引起的電池?zé)崾Э?溫度失控)，在這不做詳細(xì)介紹。

　　總體看中國動(dòng)力電池安全問題研究早，熱失控科學(xué)和技術(shù)研究走在世界前列。重點(diǎn)看主要是本征安全、被動(dòng)安全和主動(dòng)安全三方面安全保障技術(shù)。所謂本征安全就從單體電池的熱失控機(jī)理著手，從材料層次進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)和制造的角度保證安全。所謂被動(dòng)安全就是在某一個(gè)單體電池?zé)崾Э匾院?，通過系統(tǒng)熱管理，即隔熱和散熱的方法，抑制它在電池包內(nèi)蔓延的速度保持不燃燒狀態(tài)，現(xiàn)在法規(guī)要求是5分鐘，將來會提升到半小時(shí)。中國的領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)發(fā)布不燃燒的電池包產(chǎn)品，是很重要的技術(shù)進(jìn)展。主動(dòng)安全就是電池智能管理與充電控制，例如利用云平臺和電池大數(shù)據(jù)進(jìn)行熱失控提前預(yù)警，這是我們整車企業(yè)必須要掌握的核心技術(shù)。領(lǐng)先的廠家已經(jīng)完全可以做到，現(xiàn)在正在推廣普及之中?？傮w看，安全是所有汽車追求的永恒主題，不要指望換一種新電池后所有的安全就徹底解決，安全都是相對的，都是由安全技術(shù)保障的。

　　下面，談?wù)剼淙剂想姵丶夹g(shù)現(xiàn)狀與趨勢。

　　經(jīng)過長期的艱苦努力，中國車用燃料電池技術(shù)近年來取得產(chǎn)業(yè)化突破。應(yīng)該說氫燃料電池技術(shù)比鋰離子電池技術(shù)研究的還要早，經(jīng)過20年的研究，經(jīng)歷了一些曲折，但近年來取得重大突破。

　　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示現(xiàn)在的性能跟五年前相比，所有主要的性能指標(biāo)都有大幅的提升，比如核心指標(biāo)燃料電池壽命提升了300%。國產(chǎn)燃料電池零部件的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)建立，系統(tǒng)集成能力大幅增強(qiáng)，頭部企業(yè)正在形成，這就是目前的狀態(tài)。下一步的重點(diǎn)就是要使燃料電池系統(tǒng)成本十年內(nèi)下降80%以上。過去十年鋰離子電池就是這樣發(fā)展的，燃料電池滯后了十年。系統(tǒng)成本要從2020年的5000元/千瓦下降到2030年的600元/千瓦。

　　大家知道近期我們行業(yè)已經(jīng)開始打價(jià)格戰(zhàn)了，說實(shí)話我不希望現(xiàn)在就開打價(jià)格戰(zhàn)，應(yīng)該是穩(wěn)步下降。但總體來看，這個(gè)價(jià)格下降應(yīng)該是完全可以預(yù)期的。但燃料電池汽車不僅需要燃料電池系統(tǒng)成本降低，很重要的是車載儲氫的成本，這個(gè)成本我預(yù)測比燃料電池下降會相對慢一些?，F(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)塑料內(nèi)膽碳纖維纏繞的700大氣壓車載高壓儲氫瓶。因?yàn)閯傞_始生產(chǎn)，目前成本是很高的。預(yù)計(jì)到2025年儲一公斤氫的氫瓶成本3000元。主要材料成本來自碳纖維，現(xiàn)在中石化已經(jīng)建立了大型的高強(qiáng)度碳纖維工廠來解決這個(gè)問題。

　　往前看氫能燃料電池的技術(shù)路線圖。2025年目標(biāo)是推廣5-10萬氫燃料電池車;2030-2035年實(shí)現(xiàn)80-100萬輛應(yīng)用規(guī)模，這都是以商用車為主體。在這個(gè)情況下，氫需求量到2030年大概三百萬噸左右，這個(gè)可能比我們預(yù)期的低。這還是按商用車為主體預(yù)測的，如果主要是轎車，幾十萬噸就夠了。但加氫站的數(shù)量可能比我們想象的要多。因?yàn)榧託湫时燃犹烊粴庖?，氫是最輕的一種氣體，只是天然氣密度的1/8。當(dāng)前氫燃料電池汽車發(fā)展還面臨一些挑戰(zhàn)，比如說氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈自主化程度與技術(shù)水平和燃料電池還有差距，電解綠氫技術(shù)、氫儲運(yùn)技術(shù)、氫安全技術(shù)還需要改進(jìn)提升，氫燃料的成本總體偏高，這是今后5-10年必須努力解決的。

　　總結(jié)比較一下各種汽車動(dòng)力。如果基于化石能源來看各類轎車油井到車輪的能效，三種電動(dòng)汽車的動(dòng)力比傳統(tǒng)汽油車都要高很多，但是基于化石能源的純電動(dòng)、燃料電池與油電混合動(dòng)力能效差別不大。既然如此，如果基于化石能源，油電混合動(dòng)力其實(shí)是非常合理的選擇，為什么非要搞純電動(dòng)和燃料電池汽車呢?這就必須從下一個(gè)革命的角度來看待這個(gè)問題，這就是能源低碳化的新要求。

　　2、能源低碳化的新要求

　　國際公認(rèn)第三次能源革命有五大支柱：第一，向可再生能源轉(zhuǎn)型;第二，集中式轉(zhuǎn)向分布式，建筑都變成微型發(fā)電廠，現(xiàn)在北京市也開始補(bǔ)貼光伏，我工作的汽車研究所屋頂早就鋪上光伏了，現(xiàn)在清華大學(xué)計(jì)劃在大部分房頂都鋪上光伏;第三，用氫氣、電池等技術(shù)存儲間歇式能源，因?yàn)榭稍偕茉词情g歇波動(dòng)的;第四，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把分布式能源鏈接起來;第五，電動(dòng)汽車成為用能、儲能并回饋能源的終端。

　　所以電池、氫能和電動(dòng)汽車是新能源革命的重要組成部分。習(xí)主席提出2030/2060低碳發(fā)展目標(biāo)和能源革命的重大戰(zhàn)略。中國的光伏和風(fēng)電在全球是有優(yōu)勢的，現(xiàn)在已經(jīng)具備更大規(guī)模推廣條件，但是儲能是瓶頸，需要靠電池、氫能和電動(dòng)車解決。邏輯上來講，只有實(shí)現(xiàn)新能源汽車大規(guī)模發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)新能源革命，只有實(shí)現(xiàn)新能源革命才能實(shí)現(xiàn)中國碳中和目標(biāo)，下面解釋一下這個(gè)邏輯。

　　有待開發(fā)的可再生能源主要是風(fēng)和光，能源載體是電和氫。

　　首先電這個(gè)載體是光伏、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)化來的。光伏也是一個(gè)革命性技術(shù)，現(xiàn)在市場上規(guī)模銷售的硅基太陽能電池效率在22%左右，在我國西部光照條件好的地方大規(guī)模光伏發(fā)電的成本都在一毛錢左右。下一步硅基光伏會和鈣鈦礦進(jìn)一步結(jié)合，把可見光和近紅外光都用上，可以進(jìn)一步把效率提升到30%以上。鈣鈦礦出現(xiàn)10年已經(jīng)出現(xiàn)突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，從十年前的效率3%到現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)接近30%，它會和現(xiàn)在的單晶硅結(jié)合再做成復(fù)合的光伏電池。國際能源署認(rèn)為光伏將是綜合成本最便宜的能源，所以現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新非?；钴S。

　　其次是氫能，可再生能源只有兩個(gè)載體，電和氫能。面向碳中和前景，氫能汽車只是氫能利用的一部分，或者說是先導(dǎo)部分，氫能不僅僅是為了汽車，發(fā)展氫能汽車使命之一就是為了帶動(dòng)氫能全面發(fā)展。因?yàn)榻煌ㄐ袠I(yè)對氫價(jià)格的容忍度最好，以后還有煉鋼、化工，發(fā)電，大型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組也是要用氫的。

　　氫能目前主要通過電解水制得。電解水制氫和剛才講的燃料電池恰巧是一個(gè)逆過程。氫和氧結(jié)合生成水，發(fā)出電，但是有電和水就可以產(chǎn)生氫氣和氧氣，所以把燃料電池成本降下來也可以帶動(dòng)把制氫成本降下來，這是一個(gè)問題的兩個(gè)方面?，F(xiàn)在主要有三種燃料電池，也就有三種主要制氫方式。堿性燃料電池對應(yīng)堿性電解、質(zhì)子交換膜燃料電池對應(yīng)質(zhì)子膜電解，固體氧化燃料電池對應(yīng)固體氧化物電解，它們技術(shù)成熟度各不相同。現(xiàn)在成熟的、中國有價(jià)格優(yōu)勢的是堿性電解技術(shù)，正在進(jìn)行商業(yè)化的是質(zhì)子交換膜電解技術(shù)，我認(rèn)為5-10年后質(zhì)子交換膜電解技術(shù)會大規(guī)模發(fā)展起來。正在發(fā)展的未來一代是固體氧化物電解技術(shù)，因?yàn)樗男蕵O高?？稍偕茉粗茪涑杀竞涂稍偕茉措妰r(jià)密切相關(guān)。目前我們在張家口風(fēng)電制氫電價(jià)一毛五分一度，氫的電耗成本一公斤氫約7元。

　　此外還有很多氫的載體，比如說液氨，做尿素的氨，它的質(zhì)量儲氫比可以達(dá)到17.8%，體積儲氫密度更高，100升可以做到12公斤，比液氫要高一倍以上，液氫大概100升能夠到6公斤。所以國際上也有所謂的氨經(jīng)濟(jì)、氮循環(huán)等很多新的概念。氨可直接用于化肥和塑料橡膠等產(chǎn)品和發(fā)電，分解出氫后又可以用于更多方面。制氨的過程是先電制氫，然后再捕捉空氣中的氮，氮和氫結(jié)合生成氨，可以用傳統(tǒng)的工業(yè)催化合成氨，現(xiàn)在正在發(fā)展電催化合成氨新技術(shù)。

　　還有就是電制合成燃料，現(xiàn)在歐洲，尤其是德國特別熱的用可再生能源發(fā)電制合成燃料，叫E-FUEL，在中國叫“液態(tài)陽光”，大家可能知道最近“液態(tài)陽光”很火熱。電合成燃料可以是各種各樣的，如汽油，但是中國說的“液態(tài)陽光”主要指的是甲醇。電制氫，氫加二氧化碳可以合成甲醇，再以甲醇為中間產(chǎn)物合成二甲醚等等?；蛘邭渑c一氧化碳組成的合成氣通過費(fèi)托工藝生成中間產(chǎn)物合成油，再改質(zhì)異構(gòu)生產(chǎn)汽油等最終產(chǎn)品。這條技術(shù)路線燃料使用端不用建基礎(chǔ)設(shè)施，但是生產(chǎn)端要建大量的基礎(chǔ)設(shè)施，生產(chǎn)一升油需要2.9-3.6公斤的二氧化碳，如果從空氣捕捉耗能是比較大的。但是作為燃料燃燒使用時(shí)二氧化碳又回到大氣了。如果用于氫燃料電池，還要從甲醇再重整反應(yīng)獲得氫和二氧化碳，這種情境下，甲醇實(shí)際上是作為氫的儲運(yùn)方式。

　　所以需要對基于可再生能源進(jìn)行全鏈條的能效分析。據(jù)殼牌公司的研究報(bào)告，如果是充電電動(dòng)車能效大約77%，如果是氫燃料電池車大約是30%。因?yàn)殡娭茪湫?0%多，燃料電池能效50-60%，這兩者相乘就是30%多，而純電動(dòng)基本上沒有這個(gè)過程，是最簡單、最直接的。還有利用電合成燃料繼續(xù)采用內(nèi)燃機(jī)汽車則是13%。如果電價(jià)相同，總體能效的差別大體就是成本差別，對可再生能源而言主要不是節(jié)能和排放問題，而是成本問題。所以充電電池能干好的事一般來講就不用氫燃料電池。但是還有很多應(yīng)用場景充電電池是干不好的。

　　另外還有一個(gè)問題，制氫用的電價(jià)有沒有可能比充電的電價(jià)更便宜呢?這是有可能的。這就是我要談的第三點(diǎn)，系統(tǒng)智能化的新趨勢，人工智能革命。必須從系統(tǒng)的角度來觀察才能找到結(jié)論。

　　3、系統(tǒng)智能化的新趨勢

　　再生能源系統(tǒng)為主的能源系統(tǒng)必須要有儲能裝備，還要有提供基礎(chǔ)電源的大型發(fā)電機(jī)組，這個(gè)大型發(fā)電機(jī)組現(xiàn)在用化石能源，將來用氫或者液氨等?；诳稍偕茉吹闹腔勰茉聪到y(tǒng)里，負(fù)荷、電源、儲能和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同互動(dòng)，電價(jià)是由系統(tǒng)的能量流和信息流耦合動(dòng)態(tài)過程決定的。如果從環(huán)節(jié)看，可再生能源主要成本可能將來不一定在發(fā)電環(huán)節(jié)，而可能在儲能等其它環(huán)節(jié)。因此，儲能是關(guān)鍵。

　　從儲能的功率和存儲的時(shí)間看，電池是中小功率短周期存儲。它與分布式光伏匹配還可以，但對有些大規(guī)模風(fēng)電廠就不一定合適了。如這月有風(fēng)、下月沒風(fēng)等場景，這時(shí)主要要靠氫。氫是大規(guī)模長周期儲存，所以這兩種儲能必須組合才能構(gòu)成一個(gè)總的儲能系統(tǒng)。

　　先看電池儲能技術(shù)?，F(xiàn)在受到電動(dòng)汽車市場拉動(dòng)，動(dòng)力電池需求大幅上升。樂觀估計(jì)，2025年中國電池的產(chǎn)量可能會達(dá)到年產(chǎn)10億千瓦時(shí)，是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，成本會持續(xù)地下降。以鋰離子電池為代表的動(dòng)力電池正在成為分布式短周期小規(guī)?？稍偕茉磧Υ娴淖罴堰x擇。如果我們十年多時(shí)間發(fā)展到一億輛充電電動(dòng)汽車，車載電池總能量就達(dá)50-60億度電，儲能潛力巨大。但同時(shí)也要看到，充電的功率也巨大，但耗電量并不是很大，這是值得注意的特征。

　　我講一個(gè)極端的情況，如果三億輛中國乘用車全部改成純電動(dòng)車，每輛車平均65度電，那么車載儲能的容量約為200億千瓦時(shí)，與中國每天消費(fèi)的總電量是相當(dāng)?shù)?。如?0%的電動(dòng)車三千萬輛車按照50千瓦的中等速率同時(shí)充電，那么充電總功率就是15億千瓦，與全國電網(wǎng)總裝機(jī)功率相當(dāng)。電力系統(tǒng)功率全都要給電動(dòng)車充電了，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。那么按平均每輛轎車年行駛兩萬公里，三億輛車每天消費(fèi)電量大約是20億千瓦時(shí)，占比總消費(fèi)量10%，這是完全可以接受的。

　　大規(guī)模電動(dòng)汽車推廣的優(yōu)點(diǎn)是儲能潛力巨大，問題是充電功率也巨大。要趨利避害，首先利用儲能潛力來抑制電網(wǎng)的波動(dòng)。據(jù)國家發(fā)改委能源研究所研究報(bào)告，北京到2030年總電力負(fù)荷在1500萬千瓦到3300萬千瓦之間劇烈波動(dòng)，如果有五百萬輛電動(dòng)車的儲能作用，電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)范圍縮小到2000萬千瓦-2200千瓦之間。但是如果有6萬輛車同時(shí)用350千瓦從電網(wǎng)充電則充電總功率超過2000萬千瓦，幾乎相當(dāng)于北京電力的總負(fù)荷。所以必須通過有序充電、車與電網(wǎng)雙向充電、儲能放電、換電池和充換電一體化等智能充電方式將充電功率大幅收窄。

　　我個(gè)人認(rèn)為，對于商業(yè)目的的乘用車，如共享車、出租車，原則上來講換電是一個(gè)不錯(cuò)的商業(yè)模式。不過換電的最佳用場景可能還是電動(dòng)中重卡。這種中重卡可以使用充換一體化快速能源補(bǔ)給站，轎車超級快充、中重卡快速換電，兩者合建。重卡要的電池容量大大超過轎車，換電的備用電池包可以給轎車放電，提供快充，形成互補(bǔ)。最終的形態(tài)將是“光-儲-充-換”多能互補(bǔ)的微網(wǎng)系統(tǒng)。

　　目前卡車換電已經(jīng)在國內(nèi)開展，我個(gè)人認(rèn)為卡車換電從經(jīng)濟(jì)賬來看完全可以算過來。在一些特殊場景，比如港口和煤礦都已經(jīng)做得不錯(cuò)了，現(xiàn)在是要在高速公路實(shí)現(xiàn)。這種換電只需三五分鐘，車電分離、電池租賃，電池由電池銀行持有，大的電池銀行電池用電量大，負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)，可以在電力交易中拿到低電價(jià)。同時(shí)大量的購買電池也可以壓低電池價(jià)格。另外全生命周期管理電池，可以使電池壽命增長、梯次利用。

　　現(xiàn)在的關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。目前轎車換電的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)比較難進(jìn)行，因?yàn)楦鞣N車品牌不一樣，訴求不相同，泥腿子和穿皮鞋的很難在一塊換電。但是相對而言卡車問題不大。

　　另外換電本來是因?yàn)槌潆娐?、充電不方便等原因興起的。對轎車快充大家肯定還有疑慮。要強(qiáng)調(diào)的是對私家乘用車而言，基于車網(wǎng)融合和大功率快充技術(shù)的發(fā)展前景以及電池底盤一體化設(shè)計(jì)趨勢，我個(gè)人更看好的還是充電。私家車平時(shí)在家或者在單位慢充(單位建慢充樁的潛力還完全沒有挖掘出來)，還可以車網(wǎng)互動(dòng)，現(xiàn)在國家電網(wǎng)電動(dòng)車服務(wù)公司正在示范車網(wǎng)互動(dòng)，通過國網(wǎng)電動(dòng)的后臺調(diào)度系統(tǒng)，志愿者的車既可以充電買電又可以放電賣電，賣電高價(jià)、充電低價(jià)，用電費(fèi)用可以基本平衡，甚至還可以賺錢。也就說買了電動(dòng)車之后，將來能源費(fèi)用會趨于零甚至盈利。

　　但高速公路長途必須有一個(gè)超快補(bǔ)電的措施。在什么情況下超快補(bǔ)電合適?一般而言，安全事故都是在電池電量80%以上出現(xiàn)的，很少發(fā)現(xiàn)50%電量以下的有安全事故。這從電化學(xué)機(jī)理可以解釋。在電量充滿的時(shí)候正極材料的鋰離子大部分都跑出來了，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最差;鋰離子嵌入負(fù)極后，電池膨脹導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力加大，內(nèi)短路隱患容易發(fā)生;還有充滿了之后電池組的不一致性暴露，如果管理不好，個(gè)別電量低的單體電池就有可能已經(jīng)過充析鋰了。在電量低于50% 時(shí)這些情況一般都不會發(fā)生。而應(yīng)急補(bǔ)電肯定是在低電量時(shí)進(jìn)行的，而且只補(bǔ)電不充滿。

　　2020年中電聯(lián)公布了中日兩國合作制定的大功率快充新標(biāo)準(zhǔn)——超級充電標(biāo)準(zhǔn)，中電聯(lián)預(yù)計(jì)2025年可以全面提供超充服務(wù)。據(jù)我團(tuán)隊(duì)的研究表明，對一個(gè)續(xù)航里程600公里的車5分鐘應(yīng)急補(bǔ)電充200公里(也就是電量增加1/3)是完全可行的。但要注意對一個(gè)續(xù)航里程200公里的車用5分鐘充滿，這個(gè)一般做不到，除非它采用特殊負(fù)極的快充電池，如鈦酸鋰負(fù)極。其次在應(yīng)急補(bǔ)電快充時(shí)溫升快，要進(jìn)行增強(qiáng)冷卻。還有在冬天低溫條件下必須先加熱再快充，充電站的低溫脈沖加熱技術(shù)，可以做到每分鐘升溫8°C度。這些技術(shù)現(xiàn)在都在開發(fā)之中，我們和國網(wǎng)合作，準(zhǔn)備選擇高速公路率先示范。

　　下面我談?wù)剼淠?。氫能是集中式可再生能源大?guī)模、長周期存儲的最佳途徑。理由是：

　　第一，能源利用的充分性。氫能大容量、長周期儲能模式對可再生電力的利用更充分。有些電力電池儲不了，比方說四川的季節(jié)性水電，只有氫能儲得了。所以說制氫的電價(jià)比充電的電價(jià)便宜是有可能的。

　　第二，規(guī)模儲能的經(jīng)濟(jì)性氫能比電池好，車下固定儲氫大概比儲電成本上大約要低一個(gè)數(shù)量級。

　　第三，與電網(wǎng)基礎(chǔ)發(fā)電電源的互補(bǔ)性。氫能可作為大容量、長周期、高功率靈活能源使用，如用于燃料電池發(fā)電，或者用于大型氫燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電。大電網(wǎng)不可能全是風(fēng)電、光伏。德國能源轉(zhuǎn)型早，可再生能源比例高，由于當(dāng)時(shí)儲能技術(shù)不成熟，只能保留大部分傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組作為靈活能源用于調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電網(wǎng)，實(shí)施的是雙保險(xiǎn)措施，導(dǎo)致電價(jià)很貴?，F(xiàn)在靠儲能可以把傳統(tǒng)機(jī)組規(guī)模降下來，但是不可能降的很低，必須要有基礎(chǔ)電源，這時(shí)氫可以發(fā)揮重大作用。

　　第四，氫的制、儲、運(yùn)方式靈活。我國的大規(guī)模集中式可再生能源基地在新疆、內(nèi)蒙、寧夏等西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些地方的氫能需要千公里以上長途輸運(yùn)。同時(shí)綠氫的輸送通道和特高壓電輸送通道是重合的，發(fā)揮超高壓輸電的中國優(yōu)勢，開展長途輸電當(dāng)?shù)刂茪湟彩且环N選擇。這兩類方式從儲能角度沒什么太大差別，關(guān)鍵是誰的經(jīng)濟(jì)性更好。我們初步分析比較發(fā)現(xiàn)長途輸電當(dāng)?shù)刂茪浞桨缚傮w看是有一定優(yōu)勢的。按電力專家介紹的特高壓千公里輸電成本為8分錢/度電為基準(zhǔn)計(jì)算，當(dāng)可再生能源發(fā)電在0.1元/千瓦時(shí)左右時(shí)，可以大致實(shí)現(xiàn)加氫槍出口價(jià)格30元/kg左右的目標(biāo)，與柴油比具有價(jià)格競爭力。這樣一來就形成一種中國特色的長途輸氫方案，而且利用了我國的能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢。

　　展望一下未來十年交通智慧能源生態(tài)的建設(shè)大概有兩個(gè)組合。一個(gè)黃金組合，就是分布式光伏+電池+電動(dòng)汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈;還有一個(gè)白銀組合，集中式的遠(yuǎn)距離的風(fēng)電與光伏+氫能儲能及發(fā)電+燃料電池汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。一個(gè)是分布式的智慧能源，一個(gè)集中式智慧能源，兩者結(jié)合，共同構(gòu)成面向碳中和的未來智慧能源大系統(tǒng)。

　　最后我做一個(gè)總結(jié)——迎接第三次能源革命和第四次工業(yè)革命。一百多年前的第二次能源革命引發(fā)了馬車到汽車的大轉(zhuǎn)型和石油行業(yè)的大繁榮。主要的轉(zhuǎn)型期從1900年開始，大概經(jīng)歷了25年左右?，F(xiàn)在第三次能源革命就在眼前。我估計(jì)與上次馬車到汽車的轉(zhuǎn)變類似，今后二三十年交通裝備與能源化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)將發(fā)生百年未有之大變局。讓我們共同迎接第四次工業(yè)革命，也就是以可再生能源為基礎(chǔ)的綠色化和以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的智能化。