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欧阳明高: 三元铁锂、充电换电应融合发展,燃料电池明年腾飞

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欧阳明高: 三元铁锂、充电换电应融合发展,燃料电池明年腾飞
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  • 本文要点:

  • 欧阳明高认为,虽然有疫情影响,但今年新能源汽车市场超预期地好。今年中国新能源汽车的产销量有望和去年持平。市场出现新“两头挤”格局。

  • 三元和磷酸铁锂应均衡发展:811动力电池应用速度会减缓。但是,需要在安全的基础上进一步提高比能量。

  • 磷酸铁锂本身比较安全的,寿命也很长,成本还低,解决比能量问题后,销量当然会大幅回升。

  • 中国燃料电池取得了巨大进步,产业链已经建立起来。今年年底实现8000到1万辆的推广指标有信心。明年会腾飞。今后几年会有一个很大的提升。

  • 燃料电池成本将下降七成到八成,难点在氢能产业的技术进步和降成本。

  • 充换电应均衡发展。私人电动汽车会以充电为主,商用车适合换电。未来换电重卡会大发展。

  • 技术路线上,基于化石能源,混动最好,基于可再生能源,新能源特别是纯电效率最高。

  • 基于碳达峰、碳中和的目标,新能源汽车会大发展。中国2030年产销或达1500万辆。

欧阳明高: 三元铁锂、充电换电应融合发展,燃料电池明年腾飞

欧阳明高在百人会年度论坛媒体沟通会上发言

每一年的百人会年度论坛媒体沟通会,已经成为欧阳明高集中向媒体表达当年新能源汽车热点技术的看法,以及对未来趋势判断的平台。

这位中国科学院院士,从“十一五”开始连续三个五年计划都担任国家节能与新能源汽车科技重点专项首席专家,也是各部门涉及新能源汽车政策首先要征询的专家。他对新能源汽车技术的总结和预测,自然分量十足。

11月26日,电动汽车百人会再次举办年度论坛媒体沟通会,为2021年论坛预热。作为百人会副理事长的欧阳明高出席沟通会,主要论及新能源汽车三大技术的判断,也回答了媒体的提问。

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2020年新能源汽车全球表现

欧阳明高先回顾了2020年新能源汽车的发展状况。

他表示,今年早期疫情冲击非常大,影响了大家对新能源汽车预期。甚至,疫情还影响了今年出台的《新能源汽车产业发展规划(2035)》。

“由于疫情的影响,规划草案新能源汽车产业化目标是2025年市场占有率达到25%,最终变成20%。”

但是,“现在看市场比我们想象的要好很多,国际对未来判断的乐观程度也超出我们想象。”欧阳明高指出,美国和欧盟一些领导人提出的新能源汽车2025年政策规划,比中国的目标还高一些。

他估计,今年中国新能源汽车的产销量和去年不会有太大的变化。“尤其是今年的车主要是私人买的,产品结构发生了很大的变化。新产品层出不穷,而且是各种档次的产品都有,从高端品牌到经济型,全方位(发展)。”

就消费结构,他提出,新能源汽车开始产业化时是大客车和微型车“两头挤”。现在是新的“两头挤”格局,从高端和经济型电动车挤向中间性价比车型市场。

高端方面,他举了特斯拉的例子。

欧阳明高认为,特斯拉进中国市场时,国家采用非常开放的态度,这个政策是正确的。“它使很多犹豫的消费者打消了疑虑,对电动汽车产生了一个好的认知,特斯拉对新能源汽车做了一个很好的宣传。现在我们几个新造车势力合起来高端品牌超过特斯拉。”

低端方面,他提及了五菱“五菱的经济型电动车销量也超过特斯拉。”

此外,中高端的、家用的比亚迪品牌已经进入供不应求的状态。全球汽车企业市值前十名已经有几家中国新能源汽车企业了,这是前所未有的大突破。

新能源汽车产品技术方面,欧阳明高第二次“点赞”比亚迪刀片电池

他提及,比亚迪汉采用刀片电池,使磷酸铁锂续航里程达到600公里以上。“我也专门参观了比亚迪重庆的刀片电池工厂,电池做的像艺术品一样。”

另外,比亚迪汉在电力电子方面采用了碳化硅,“这是中国企业第一次采用碳化硅。而且是自己研发的。”欧阳明高说,比亚迪汉的电气系统总线电压已经达到650伏,这为快速充电提供了电气架构方面的平台支撑。电压提上去,很多技术要求都会提高。“现在看来比亚迪已经走在前面。”

欧阳明高: 三元铁锂、充电换电应融合发展,燃料电池明年腾飞

百人会论坛媒体沟通会现场

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动力电池、氢燃料电池和充换电之争

作为技术专家,欧阳明高对于新能源汽车技术的看法更为关注。本次沟通会他重点谈了三个热点技术。

(1)动力电池

欧阳明高首先提及动力电池的安全问题。

他认为,应对动力电池安全问题,要从本征安全、主动安全、被动安全三个方面来解决。

所谓本征安全,就是说电池安全是设计出来的、制造出来的,所以必须从设计、制造的角度,从根子上来提高安全水平。这就是本征安全,有的人也叫“本质安全”。

“我们以前设计电池,对电池发生热失控的机理并不是很熟悉,尤其是当材料体系发生变化的时候。比如以前我们对磷酸铁锂电池还是清楚的,对三元电池在333、523时候也还是清楚的。”欧阳明高说,“但是到了622、811的时候,很多机理都发生变化,对新的机理需要进行科学研究和解释。我可以告诉大家,现在对高镍三元电池热失控机理,从科学层面上基本上搞清楚了。”

对于中国动力电池故障多发的情况,欧阳明高认为,中国新能源汽车保有量大,出问题早,对于安全的防护也应该能最早探索出来。然后,“我们需要利用这些科学的原理把它实施到设计中,尤其是落实到制造过程中。”

欧阳明高认为,比能量每公斤250瓦时以下的电池安全性基本没有问题,重点攻关的是300瓦时/公斤的高镍三元电池。“因为电池比能量越高,对安全设计的要求越高,技术门槛也高。当初攻关目标300瓦时,今年大家都做出来了,都是能达标的。但在实验室做出来能达标,并不等于大批量生产的质量控制完全能达标,还需要一个过程,预期这两年可以做到。”

在主动安全方面,其控制、监控与管理是整车厂承担的,但是整车厂对电池的理解总体上还没有完全到位,要有一个过程适应。“我想有个一两年整车厂的能力就完全上来了,现在走在前面的整车厂已经做的很好了。”

被动安全方面,主要是热管理让电池包不烧起来,“这是我们的目标”。

欧阳明高还特地论及三元和磷酸铁锂技术路线之争。

欧阳明高认为,磷酸铁锂以前不能用于轿车,主要是体积比能量偏低。“现在刀片电池技术使体积比能量提升了约50%,续驶里程能达到600公里,这是一个很大的突破。”因为磷酸铁锂本身是比较安全的,寿命也很长,成本还低,就是比能量差一点,现在这个问题解决了,销量当然会大幅回升。

但他也强调,并不是说三元电池就不好。“我们要均衡发展,三元和磷酸铁锂都要,通过高技术可以让三元安全。不管怎么说,我们还是需要在安全的基础上进一步提高比能量,这个方面我们还需要不断技术进步,科技创新是无止境的。”

在回答《电动汽车观察家》有关811电池的提问时,欧阳明高表达了类似观点。“811”电池是中国率先引入市场的,现在电池公司仍在批量供货,而且国外企业也在批量采用。但是增长的趋势可能会下降,引入的速度和节奏可能会放慢,但并不等于它会消失。“一个技术的创新总归不会一帆风顺,如果导入的速度快了,其它的没跟上,那往回退一点也很正常。而磷酸铁锂会大幅度回归,我想这是未来几年的趋势。”

不过,他强调,在解决安全、寿命、成本的基础上,继续提高比能量,肯定还是一个创新和研发的总趋势。“我们不可能停留在现有的状态,如果停留在现有状态,一旦新东西出来,就会颠覆我们。在市场竞争的环境中,技术创新是永无止境的,是不可能停止的,随时都有可能颠覆。”

欧阳明高对中国动力电池产业很有信心。他提及,欧盟准备2025年实现电池全部自给。中国电池由于性价比很好,现在大量出口,但是全世界不可能永远用中国电池,所以技术竞争、技术竞赛永远都会持续下去。比如固态电池的竞争,科技创新的潜力是巨大的,“所以我们还要不断创新、不断突破。”

中国研究电池的人可能是全球最多的,中国和电池有关的技术人员可能要百万级别的。“我们在这个领域有很大的潜力和优势,要继续发展这个优势。”

在规模上中国也会继续领先。他提及,国外对全球动力电池发展有一个预测,到2030年会从2018年的100亿G瓦时到2030年的2900亿G瓦时。大概增长近30倍。“我估计中国市场未来10年增长10倍,到2035年增长20倍是有可能的。”

(2)氢燃料电池

“今年氢能燃料电池也是大火的一年。”欧阳明高说。

他认为,这两年中国燃料电池取得了巨大进步,和五年前相比,各种性能指标都出现了大幅的提高。“比方说寿命和五年前相比提升了300%,‘十三五’初期是3000小时,现在普遍到12000小时。”而且,燃料电池技术在中国的产业链已经建立起来。

“我们对今年年底实现八千到一万辆的推广指标还是有信心的。国家的示范推广项目一旦开始,我估计明年会腾飞。”而且,今后几年氢燃料电池汽车从规模和量上会有一个很大的提升。

欧阳明高对氢能产业链就没那么高评价了。

他说,燃料电池示范和产业化前景看好,也拉动了氢能产业链。“但是这个产业链的自主化程度和技术水平,和燃料电池比还是有差距的。比方说70兆帕IV型瓶现在还是一个问题,虽然35兆帕的氢瓶已经不错了,价格也降下来。”另外加氢站目前有些关键设备还要进口。

他再次强调,在一些特殊领域,比方说在寒冷区域、大型商用车车型、氢气便宜的地方,氢燃料电池就有优势。“下一步是氢燃料电池长途重卡的发展,但是还是需要经过一个阶段。核心的问题还是如何实现经济性。按照现在的估计,燃料电池未来十年应该成本降低百分之七八十,现在的主要问题是氢能这边如何降成本。”

(3)充电和换电

关于今年非常热的充电与换电之争,欧阳明高也表达了意见。

“我认为现阶段充电、换电要融合发展,不是非此即彼,这是我的一个基本态度。”欧阳明高说。换电,现阶段看对提高销量是有好处的,因为用户不就是担心电池贵、电池寿命不够长、电池不够安全、电池用完了不知道该怎么办等问题。

“我个人的看法,对于商用车,不管是大商用车还是共享车、出租车,原则上换电是一种不错的商业模式。对于私家车而言,中长期看最好的方式还是充电,平时在家或者单位慢充(将来搞车网互动),高速公路长途时超快补电。”欧阳明高认为,充电桩V2G技术、大功率快充技术,都将有力解决电动汽车补能的效率和成本问题。

他认为,长途重型卡车换电很合适。“我认为今年可能是卡电动化的元年,公交车基本上电动化了,现在都饱和了,没有增量了。下面的增量从哪里来?卡车。”

他甚至认为,“从目前看,换电卡车可以和柴油卡车进行商业竞争。”他预测,今后五年换电卡车电动化会形成高潮。

对于其他新能源、节能技术,欧阳明高没有提及。在回答《电动汽车观察家》的提问时,欧阳明高表示,基于可再生能源来做不同技术交通工具,效率差别是很大的:做充电的电动车总体效率是77%,做氢燃料电池车总效率是30%,做内燃机汽车总效率是13%,这是壳牌的一个报告。

“显然纯电动的效率最高、成本最低,各方面也是最简单的。纯电动电池和氢能燃料电池还有一个好处,就是用于储能反过来作用于可再生能源,它是相互的关系。”他说,用于内燃机汽车,第一效率低,第二没有反作用的过程。

“如果基于化石能源,它们之间其实总效率差不多,所以相对而言混合动力是最好的选择,油电混合是最好的选择。”欧阳明高说。

“要看到新能源汽车和新能源革命的相互关系,和人类低碳发展的远景,必须从这个高度才能理解它。”欧阳明高说。

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未来新能源汽车发展趋势

“从长远看,新能源汽车2035的规划目标是到时新能源汽车就是市场主体产品,按照国家领导人提出的2030碳达峰,2060碳中和要求,这个目标必须达到,而且尽可能提前实现。”欧阳明高说。他认为,全球各国都在向碳中和发展,也驱动了电动汽车的发展。

他引用一个国外的研究说,2030年全球纯电动车会在3000万辆到3500万辆之间。至于中国,按照2030年新能源汽车占比达到40-50%的话,到时汽车总产量达到3500万辆车的话,新能源汽车将超过1500万辆。

他强调,新能源汽车的重点是新能源。“新能源汽车使用新能源。”

这里面,包括风电和光伏等可再生能源发电。原来这些发电能力过于波动,无法上网,也需要大规模储能方式。“靠什么?靠电动汽车。”

欧阳明高说,国网电动汽车公司算过,如果2040、2050年达到3亿辆电动轿车,车上的电池储存的总电量是200亿度电。而现在每天中国消费电量的总和就是200亿度。“所以最终储能第一要靠纯电动车电池,第二靠燃料电池车的能源—氢能。”

他说,“为什么要搞燃料电池?是因为氢能。为什么要搞氢能?是因为可再生能源需要用氢能大规模、长周期储能。这是氢能燃料电池立足的基本点。”

欧阳明高说,“如果我们把新能源汽车规模化,再把新能源革命带动起来,传统的汽车、能源、化工行业都将发生天翻地覆的变化,真正实现汽车代替马车以来百年未有之大变局。” (完)

来源:第一电动网

作者:电动汽车观察家

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