2021年1月15-17日，第七屆中國電動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?，F(xiàn)在第三次能源革命就在眼前。我估計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)模進入家庭的元年，新能源汽車從政策驅(qū)動到市場驅(qū)動的轉(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)展注入強大動力。所以我想就這個問題從汽車動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)明了動力裝置和交通工具，然后帶動對能源資源的開發(fā)利用，并引發(fā)工業(yè)革命。第一次能源革命，動力裝置是蒸汽機，能源是煤炭，交通工具是火車。第二次能源革命，動力裝置是內(nèi)燃機，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?，F(xiàn)在正處于第三次能源革命，動力裝置是各種電池。能源是可再生能源，能源載體有兩個，電和氫，交通工具就是電動汽車。所以這一次也許是中國趕超的機會。

　　那么第四次工業(yè)革命又是什么?我個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)革命的視角從三個方面來談新能源汽車。第一，動力電動化的新進展，也就是電動車革命;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、動力電動化的新進展

　　動力電動化在中國已經(jīng)進行了20年，這些我們都很熟悉了。我要重點提的就是鋰離子電池的發(fā)明實現(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展。

　　首先，中國純電動汽車動力電池的技術(shù)創(chuàng)新非常活躍。中國動力電池技術(shù)創(chuàng)新的模式已經(jīng)從政府主導(dǎo)向市場驅(qū)動轉(zhuǎn)型。從行業(yè)政治運作向企業(yè)商業(yè)運作的轉(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。因為我們要平衡比能量、壽命、快充、安全、成本等相互矛盾的性能指標(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，因為這在目前是不可能同時達到的。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成為近年來中國動力電池技術(shù)創(chuàng)新的鮮明特征。

　　我們采用工信部的電動車車型數(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。可以看出車載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。剛開始時三元動力電池還沒實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，那時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，電動轎車市場開始啟動，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，近年來通過補鋰、添硅，還有固液混合電解質(zhì)等做了一些改進。目前三元方形電池能量密度可以達到300瓦時/公斤，采用固液混合電解質(zhì)的軟包電池可以達到360瓦時/公斤，相當(dāng)于方形電池的320-330瓦時/公斤?，F(xiàn)在磷酸鐵鋰電池補鋰、添硅后，也突破200瓦時/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，進一步到寧德時代的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)展的一個重要標(biāo)志。

　　進一步向前發(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。我認為這些都有待進一步研究，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，實際上也是一個能量問題，如果你有一個長續(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，同時制熱比制冷能耗更大;還有動力系統(tǒng)效率的降低，比如制動能量回饋功能基本喪失，滾動阻力也增大了;還有里程估計的精度下降，這也容易引起顧客的里程焦慮，體驗不好。

　　總體看，中國電動車環(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)、電機激勵加熱等。目前PTC加熱需要進一步改進，云端控制提前預(yù)熱;熱泵空調(diào)在低溫下的效能需要進一步增強;電機激勵加熱是電機靜止時通過電機線圈和電池組成回路對電池加熱，這也是一個很好的方案，但噪聲較大，加熱速率每分鐘3°C度不算高?，F(xiàn)在有改進技術(shù)，可以提升加熱速度到每分鐘8°C度。

　　2. 面向冬季工況的動力系統(tǒng)能量綜合利用，包括回收電機運行的廢熱，進行電池加熱，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(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.還有一個動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)，在這不做詳細介紹。

　　總體看中國動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。重點看主要是本征安全、被動安全和主動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理著手，從材料層次進行熱設(shè)計，從設(shè)計和制造的角度保證安全。所謂被動安全就是在某一個單體電池?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。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)進展。主動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。總體看，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，頭部企業(yè)正在形成，這就是目前的狀態(tài)。下一步的重點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)開始打價格戰(zhàn)了，說實話我不希望現(xiàn)在就開打價格戰(zhàn)，應(yīng)該是穩(wěn)步下降。但總體來看，這個價格下降應(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，這個成本我預(yù)測比燃料電池下降會相對慢一些。現(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。因為剛開始生產(chǎn)，目前成本是很高的。預(yù)計到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)建立了大型的高強度碳纖維工廠來解決這個問題。

　　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。在這個情況下，氫需求量到2030年大概三百萬噸左右，這個可能比我們預(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。因為加氫效率比加天然氣要低，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)、氫儲運技術(shù)、氫安全技術(shù)還需要改進提升，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，三種電動汽車的動力比傳統(tǒng)汽油車都要高很多，但是基于化石能源的純電動、燃料電池與油電混合動力能效差別不大。既然如此，如果基于化石能源，油電混合動力其實是非常合理的選擇，為什么非要搞純電動和燃料電池汽車呢?這就必須從下一個革命的角度來看待這個問題，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，因為可再生能源是間歇波動的;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、氫能和電動車解決。邏輯上來講，只有實現(xiàn)新能源汽車大規(guī)模發(fā)展才能實現(xiàn)新能源革命，只有實現(xiàn)新能源革命才能實現(xiàn)中國碳中和目標(biāo)，下面解釋一下這個邏輯。

　　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。

　　首先電這個載體是光伏、風(fēng)機轉(zhuǎn)化來的。光伏也是一個革命性技術(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一步結(jié)合，把可見光和近紅外光都用上，可以進一步把效率提升到30%以上。鈣鈦礦出現(xiàn)10年已經(jīng)出現(xiàn)突飛猛進的進步，從十年前的效率3%到現(xiàn)在實驗室已經(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氫能全面發(fā)展。因為交通行業(yè)對氫價格的容忍度最好，以后還有煉鋼、化工，發(fā)電，大型燃氣輪發(fā)電機組也是要用氫的。

　　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把制氫成本降下來，這是一個問題的兩個方面?，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?，F(xiàn)在成熟的、中國有價格優(yōu)勢的是堿性電解技術(shù)，正在進行商業(yè)化的是質(zhì)子交換膜電解技術(shù)，我認為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)，因為它的效率極高?？稍偕茉粗茪涑杀竞涂稍偕茉措妰r密切相關(guān)。目前我們在張家口風(fēng)電制氫電價一毛五分一度，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、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，甲醇實際上是作為氫的儲運方式。

　　所以需要對基于可再生能源進行全鏈條的能效分析。據(jù)殼牌公司的研究報告，如果是充電電動車能效大約77%，如果是氫燃料電池車大約是30%。因為電制氫效率60%多，燃料電池能效50-60%，這兩者相乘就是30%多，而純電動基本上沒有這個過程，是最簡單、最直接的。還有利用電合成燃料繼續(xù)采用內(nèi)燃機汽車則是13%。如果電價相同，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。

　　另外還有一個問題，制氫用的電價有沒有可能比充電的電價更便宜呢?這是有可能的。這就是我要談的第三點，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)電機組，這個大型發(fā)電機組現(xiàn)在用化石能源，將來用氫或者液氨等。基于可再生能源的智慧能源系統(tǒng)里，負荷、電源、儲能和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同互動，電價是由系統(tǒng)的能量流和信息流耦合動態(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)成一個總的儲能系統(tǒng)。

　　先看電池儲能技術(shù)?，F(xiàn)在受到電動汽車市場拉動，動力電池需求大幅上升。樂觀估計，2025年中國電池的產(chǎn)量可能會達到年產(chǎn)10億千瓦時，是一個龐大的產(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。如果我們十年多時間發(fā)展到一億輛充電電動汽車，車載電池總能量就達50-60億度電，儲能潛力巨大。但同時也要看到，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。

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

　　大規(guī)模電動汽車推廣的優(yōu)點是儲能潛力巨大，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。據(jù)國家發(fā)改委能源研究所研究報告，北京到2030年總電力負荷在1500萬千瓦到3300萬千瓦之間劇烈波動，如果有五百萬輛電動車的儲能作用，電網(wǎng)負荷波動范圍縮小到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。

　　我個人認為，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不錯的商業(yè)模式。不過換電的最佳用場景可能還是電動中重卡。這種中重卡可以使用充換一體化快速能源補給站，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。最終的形態(tài)將是“光-儲-充-換”多能互補的微網(wǎng)系統(tǒng)。

　　目前卡車換電已經(jīng)在國內(nèi)開展，我個人認為卡車換電從經(jīng)濟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)做得不錯了，現(xiàn)在是要在高速公路實現(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，負荷預(yù)測準(zhǔn)，可以在電力交易中拿到低電價。同時大量的購買電池也可以壓低電池價格。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)比較難進行，因為各種車品牌不一樣，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。

　　另外換電本來是因為充電慢、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)計趨勢，我個人更看好的還是充電。私家車平時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，現(xiàn)在國家電網(wǎng)電動車服務(wù)公司正在示范車網(wǎng)互動，通過國網(wǎng)電動的后臺調(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、充電低價，用電費用可以基本平衡，甚至還可以賺錢。也就說買了電動車之后，將來能源費用會趨于零甚至盈利。

　　但高速公路長途必須有一個超快補電的措施。在什么情況下超快補電合適?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)機理可以解釋。在電量充滿的時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% 時這些情況一般都不會發(fā)生。而應(yīng)急補電肯定是在低電量時進行的，而且只補電不充滿。

　　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2025年可以全面提供超充服務(wù)。據(jù)我團隊的研究表明，對一個續(xù)航里程600公里的車5分鐘應(yīng)急補電充200公里(也就是電量增加1/3)是完全可行的。但要注意對一個續(xù)航里程200公里的車用5分鐘充滿，這個一般做不到，除非它采用特殊負極的快充電池，如鈦酸鋰負極。其次在應(yīng)急補電快充時溫升快，要進行增強冷卻。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。所以說制氫的電價比充電的電價便宜是有可能的。

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

　　第三，與電網(wǎng)基礎(chǔ)發(fā)電電源的互補性。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，或者用于大型氫燃氣機發(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)時儲能技術(shù)不成熟，只能保留大部分傳統(tǒng)發(fā)電機組作為靈活能源用于調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電網(wǎng)，實施的是雙保險措施，導(dǎo)致電價很貴。現(xiàn)在靠儲能可以把傳統(tǒng)機組規(guī)模降下來，但是不可能降的很低，必須要有基礎(chǔ)電源，這時氫可以發(fā)揮重大作用。

　　第四，氫的制、儲、運方式靈活。我國的大規(guī)模集中式可再生能源基地在新疆、內(nèi)蒙、寧夏等西部偏遠地區(qū)，這些地方的氫能需要千公里以上長途輸運。同時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)計算，當(dāng)可再生能源發(fā)電在0.1元/千瓦時左右時，可以大致實現(xiàn)加氫槍出口價格30元/kg左右的目標(biāo)，與柴油比具有價格競爭力。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)大概有兩個組合。一個黃金組合，就是分布式光伏+電池+電動汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈;還有一個白銀組合，集中式的遠距離的風(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。一個是分布式的智慧能源，一個集中式智慧能源，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。