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万字解析NEV价值链整车、动力电池、充电、燃料电池的发展

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发表于 2022-4-19 20:19:02 | 显示全部楼层 |阅读模式


万字解析NEV整车、动力电池、充电、燃料电池的发展趋势


2021年12月2日,中国电动汽车百人会举办2021年度媒体沟通会。在沟通会上,中国科学院院士、中国电动车百人会副理事长欧阳明高从新能源整车市场、动力电池技术、充电技术以及氢燃料电池四个方面,对2021年新能源汽车产业发展情况及技术创新趋势进行了解析。

欧阳明高表示,新能源汽车市场已进入陡峭的增长曲线。他预测,2021年中国新能源汽车市场销量将在330万辆左右;2022年会到500万辆左右,市场渗透率超过20%;2025年700万-1000万辆;2030年估计1700万-2000万辆。

以下是欧阳明高院士的报告实录:

很高兴和大家交流。大家提了很多问题,我分了四类,正好对应技术发展趋势相关的四个方面。具体看,一个是关于汽车整车技术,一个是关于电池可持续发展,一个是关于充换电和电动汽车智慧能源,还有一部分是关于氢能与燃料电池。所以,我大概把你们的问题归类一下,从这四个方面来介绍相关的进展和我们团队的研究结果。

2021年新能源汽车技术与市场亮点及中长期趋势

今年市场增长超出预期,但符合逻辑。首先,新能源汽车销量和渗透率2021年逐月快速提升,新能源汽车市场化进入爆发式增长新阶段。据汽车工业协会的数据,2021年1到10月新能源汽车销量已经超过250万辆。11月的销量数据有一些企业在微信群里已经发布,大体上都增长了10%到100%,也有一些大型企业受制于产能的影响,但都是增长的。我估计11月有可能接近300万辆。今年总体大约在330万辆左右。

今年的市场爆发原因应该说是技术进步、产品丰富、政策给力的结果。

技术方面,电动车电池技术持续改进和成本下降,电池系统的结构设计持续创新,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的引入对客户的吸引;电动车的操控性能的优越等。

产品方面,电动车经过多年推广产生的品牌形象提升,新车型的大量引入和造型相比传统车的新潮。尤其是新能源汽车车型丰富,全面覆盖各个乘用车级别。细分市场和产品结构上出现了新的“两头挤”现象。微型车已经基本被电动车占领,豪华车也基本由电动车主导,中级主流轿车又出现了BYD超级混动这样100公里纯电里程的插电式电动车。

政策方面,补贴延续、双积分涨价、国家双碳战略的推出对厂家和年轻客户的预期引导等等。同时也欣喜的看到,补贴对消费的作用正在逐步消退,私人基于市场消费的购车比例已经上升到接近75%。总之,今年的市场爆发虽然超出预期,但是符合逻辑,这是我的基本结论。

今年 1-10 月全球广义新能源乘用车销量达到 702 万台。中国新能源乘用车世界份额占比 51%。根据S型增长曲线的经验判断,全球汽车电动化已突破临界点,进入陡峭增长期。我估计明年中国新能源汽车销量会继续增长到500万台,这还是受限于电池供应、芯片供应和产能限制。如果没有这些限制,完全看需求可能比这个更高。现在有些大厂已经受到了产能的限制,供不应求,交货都要四五个月。明年的市场占有率,全年看肯定在20%以上。

未来整车技术趋势,大家关心两件事情,一是千公里续航,二是滑板底盘。

大家可能会关心我年初说的一千公里续航问题,我不是说一千公里不可能,而是说一千公里续航同时还在几分钟充满电,还安全、成本低,这不可能。我不反对一千公里续航,只要市场有需求,技术上是完全可以做到的。从豪华电动车角度这个可能是一个趋势,但毕竟一千公里续航需要的成本是比较高的,只能是豪华SUV这种档次的,有装电池的空间,客户愿意买单等等,这主要是市场驱动的产品开发。当然对技术的要求也会相应提高,例如,一般会采用800伏高压电气构架,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,而且安全技术的要求也会更高。

另外一个技术大家很关注的就是智能滑板底盘。最近美国有一家叫Rivian的公司因为推出智能滑板底盘备受追捧。其实滑板底盘这个技术,在好几年前的百人会我就讲过。这个概念很早就有,比如通用汽车推出的滑板汽车概念车大概是在2002年,是一个燃料电池的滑板车。特斯拉也有类似的概念,也有一个平板的底盘,但是它的车身还是半承载式车身。由于电池系统通常是一个扁平化的结构,所以凡是纯电动车专用平台,都跟传统的燃油车平台差别较大,都带有扁平化的滑板的基本概念。

电动化整车平台可分为三种:一种就是现在基本上借鉴燃油车的平台概念,并没有一个完整的底盘,采用的还是承载式车身。第二种就是特斯拉推出的ModelS,有一个扁平式底盘,但采用的是半承载式车身。第三种就是Rivian推出的是完全的滑板底盘,可以承受碰撞,采用非承载式车身,车身可以做得很轻,采用各种轻量化材料。底盘不变,可以方便地做成各种车型。这是技术多年演变的结果,代表了技术发展趋势。

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,甚至用塑料或者布做都是可以的,车型开发周期就可以非常短,花样可以无限多,个性化非常强,这会给汽车的设计制造带来一场革命。

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做了梳理。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。这个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。基于我们团队的计算分析和综合判断,我对中国电动汽车市场有一个总体的预测。估计在2025年我国新能源汽车销量会在700万辆到900万辆之间。2030年,大致是在1700万辆到1900万辆。从保有量的情况看,2025年会超过3000万辆,2030年大概接近1亿辆,2035年大概接近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。对于乘用车,2021年纯电动车和燃油车单位里程碳排放的数值大约是电动汽车每公里70克二氧化碳排放,燃油车大约是每公里176克二氧化碳排放。预计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,这个降低主要是因为能源结构的变化,也就是绿电比例上升导致的。乘用车,包括燃油车和电动车总排放量预计在2023年达到峰值,大约是6亿吨,这不是全部汽车的碳排放峰值,是乘用车的峰值。纯电动车相比燃油车碳减排降低幅度会呈快速增长趋势,因为随着绿电的比例加大,电动车排放会大幅降低。

未来产业格局演变,我认为各合资企业会在明后年集体发力,2023年中外品牌新能源汽车竞争进入激烈期。

从核心技术看,国产品牌是有实力的。首先是电池技术,电池占到电动汽车技术含量的60%,目前这一代电池技术中国是占主导地位的。当然现在日本等国家在大力发展下一代全固态电池,这方面我们还是有差距的。但是全固态电池技术产业化并对市场格局产生重要影响估计还要10年左右,我国电池领域研发队伍规模在全球遥遥领先,年轻人才辈出,只要不断努力,我相信最终我国是能够走在前头的。至于电驱动这一块,还有电力电子,跟国外比,总体看不相上下。尤其是以比亚迪为代表的全技术链贯通的企业,技术实力在全球也是排在最前面的。

从供应链看,我国动力电池产业链完整,全球70%的电池产能在中国,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,而且中国电池进入美国市场可能也会受到一定障碍。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。当然,近期芯片供应成为了卡脖子问题。其实汽车芯片只占全部芯片的大概10%,目前主要还是周期性供需失衡问题。而且汽车对芯片集成度要求低于手机等产品,从中期看,我国自主技术不难解决新能源汽车芯片问题。

从整车品牌看。电动汽车爆发之后对老品牌是一种挑战,对新品牌是一个机遇。因为老品牌要把电动车做得跟燃油车一样,外形不敢改,怕跟以前品牌形象不一致。如果改了,就跟新品牌在同一个起跑线,所以很纠结。所以,从品牌的角度,虽然品牌的认知国外老品牌的还是要更好一些。

但是总的来讲,由于新造车势力这几年的蓬勃发展,在品牌形象方面也创出了中国新能源汽车自主品牌的一片新天地。自主品牌的升级比我们预想的要好很多。在新一轮电动化和智能化的浪潮下,我对中国自主品牌在未来汽车产业竞争中占据优势地位还是充满信心的。有一个预测,2030年中国市场中国品牌会占到60%,我觉得跟我判断差不多,我同意这个预测。

从企业看,新能源汽车的兴起引发了汽车产业的一场技术革命。自主品牌企业八仙过海,涌现出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。今后五年是一个窗口期,市场高速增长,竞争持续激烈;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。但我们迎接新能源汽车市场爆发增长的同时也会遇到一系列挑战,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等。我将在下面介绍。

动力电池可持续发展技术路线图




随着电动汽车爆发式增长,大家对动力电池可持续发展非常关注,提出了很多问题。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。

首先说说动力电池的装机量。我国动力电池装机量随着电动汽车的快速增长而增加。2021年1-9月份共装车0.92亿千瓦时电池,全年预计1.5亿千瓦时左右。预计2025年在6亿千瓦时左右,2030年在15~20亿千瓦时之间。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的全球2030年汽车动力电池的年装车量结果是50亿千瓦时,而保守的预测结果是30亿千瓦时。

基于电动汽车保有量可以预测中国车载电池的总保有量,预计2025年就会超过20亿千瓦时,2030年会超过70亿千瓦时,2035年会超过150亿千瓦时。

由于电动汽车市场火爆刺激上游电池产业快速扩产。据统计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的年产量,同时年产量中除了新能源汽车电池外还有储能电池等一系列其它用途,我们估计2025年电池总出货量在10亿千瓦时左右。

电池产量的快速膨胀会刺激上游材料周期性涨价。同时也会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,好多别的地方也要用。但这是经济可采储量,总勘探储量是8600万吨。

而且因为总勘探储量近年还在不断增加,似乎问题不是很大。但是钴的资源就没有那么乐观了,经济可开采储量也就710万吨。按照这个算,就只能做950亿千瓦时。至于锰就没有问题了,非常富余。问题是,资源分布是不均匀的,锂矿的3/4在澳大利亚、智利、阿根廷。钴矿的2/3是依赖于非洲的刚果金。镍矿的一半依赖于印尼和俄罗斯。资源分布是极不均匀。所以,资源的压力还是有的,我们不能掉以轻心。

大家还要考虑一个问题,不是说我们把这个资源做了电池就消耗掉了。它不是石油,石油是烧了就没有了,材料是可以循环的,并不是消耗完了就不能再做车了,那些资源还在,我们需要循环,我们不会等到资源用光了才去循环,中国已经开始进行电池资源回收了。所以,现在大家很关注电池材料的循环。如果循环利用做得好,支撑发展问题不会很大。

但大家还是会担心,材料循环要耗能、要排放,电池生产也会耗能和排放,可持续发展也是关注的重大问题,也就是电池全生命周期的碳排放是一个问题。以三元高镍811锂离子电池而言,每千瓦时全生命周期碳排放大约是87公斤。三元电池相对碳排放是比较高的。主要原因在正极材料,包括它的前躯体和正极材料制备的碳排放就占了总排放的一半。磷酸铁锂电池全生命周期碳排放相比三元NCM811化学体系约降低三分之一。至于钠离子电池,碳排放就更低了。

怎么解决碳排放问题?第一,电能清洁化,现在电池产业链要尽可能往西部转移,现在在四川、贵州、云南、青海是非常合适的地方,比如四川的电池产能现在大约在5亿千瓦时,宜宾一个地方就有1.6亿千瓦时,这是全球单个最大的电池基地。总之往西部转移,利用可再生能源和当地资源优势,这是一个根本途径。第二,电池回收利用再生制造。第三,全产业链生产工艺的改进、提升关键环节的能效。

从回收的角度看,2025年中国需要回收和梯次利用的电池总量就将达到1.25亿千瓦时。国家非常重视电池回收利用,国务院及发改委、工信部发了很多的文件,社会各界也非常的关注,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有14家回收利用企业,将来还会继续扩大。

从电池全生命周期减排的潜力看,在现有电力结构下,物理回收减排超过50%;湿法回收减排32%;火法回收减排3.5%。随着绿电比例的提升, 2030电力结构背景下碳排放再降低12%;2050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。

此外,大家还会关注,难道一直用锂电池吗?会不会有别的电池取代现在的锂电池,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的比能量上限大约是每公斤300瓦时左右,新型锂离子电池可以达到每公斤350瓦时到400瓦时之间。

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年后出现第二代采用新型正负极材料的全固态电池,比能量会提升到每公斤500瓦时,还会有高比能量锂-硫电池、金属空气电池。纳离子电池现在已经出现了,但是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、钾离子电池性能会大幅提升,比能量会达到每公斤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,估计现有的锂离子电池,包括固液混合的锂离子电池,2030年之前还是绝对主导地位。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年之后,新一代固态电池,钾、镁、钠、锂-硫等各类电池会进入市场。到2050年,液态锂离子电池有可能减少到大约20%。这是参考国外资料加上我们的理解做了一些改进做出的长周期粗略预测。以便让大家对电池的可持续发展充满信心。

最后还要讲一个趋势就是电池的全链条智能化。上面说到材料要回收,同时还要开发新的材料体系。还有就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,但实际上做出来的电池产品是很难达到这个理论值的。这是因为我们现在的材料合成与电池设计还主要采用“试错法”。

通过智能化手段可以使我们的设计进一步优化,比如材料基因组,基于人工智能的材料筛选和设计,我们可以利用仿真设计,再利用智能制造,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。这是欧盟的2030年电池计划的核心思想,就是通过智能设计,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。科技的潜力是非常大的,动力电池的可持续发展是有保障的。

快充快换、车网互动及电动汽车智慧能源




超快充电问题。大家对电动汽车仍然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了“电动爹”。其实高功率型动力电池是可以像加油一样超快充电的,但其比能量低,无法满足长续航要求。现在长续航的电动汽车越来越多,装的都是强调高比能量的能量型动力电池,要想超快充电就不太容易了。

比如350千瓦超快充电,5分钟充接近30度电。要解决的问题不少: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350千瓦的高功率以减轻电网负荷。这样才能便于超快充电。

这中间最难的还是动力电池本身快充潜力的发挥。大家知道充电过程是最容易发生安全事故的,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,安全问题、寿命问题、发热问题等等,得不偿失。超快充电应当主要用在高速公路应急补电。

比如现在五六百公里的车,5分钟充1/3电量就是200公里,这是比较科学合理的。除了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。所以,必须还要配备快速加热、快速冷却。快速加热现在可以做到每分钟最高升温7接近8°摄氏度。夏天还要加大强制冷却的功率。我们团队已经开发出满足上述要求的超快技术。现在中国电力联合会制定的超级快充标准已经开始公开征求意见了。我的团队与壳牌合作在加油站已经建设了几个超快充电示范站进行试验考核。

基于储能电池放电的超级快充其储能电池从哪儿来?有两种办法,一,直接带储能的充电站,但成本偏高。二,跟换电结合。因为换电本身就有很多电池是备用的,备用电池就可以做储能电池。商用车快速换电这个趋势已经非常明显了。工信部已经在全国进行换电试点,我的团队也在宜宾等几个城市做换电。总的来看,目前高出勤率、重型载荷、短途运输的卡车搞换电是最火的,比如矿区、建筑工地、钢铁厂、港口等等,这是首先要进行的,将来逐步扩展到城市和高速公路。

我们认为,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的习惯和频率、及位置很接近。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。对大能源企业来讲,这也是转型的一个非常好的方向。因为在燃油车的时候,能源就是柴油汽油,燃油车是一种能源消耗型的交通工具,电动车是一种材料循环型交通工具。对于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,跟拥有石油是完全类似的。长期看,这是一种比较合理的商业模式,我相信会有极大的前景,而且大能源企业一定会介入。现在的充电企业会面临新的竞争压力。

慢充与车网互动。据统计目前家用电动汽车充电量的75%是通过慢充获得的。而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。北京现在已经快40万辆电动汽车了,而且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%的电动汽车了,很快就会30%、40%。大家下班回家都充电,电力系统受不了。现在深圳等地已经出现这个问题了。所以,无序充电的时代即将结束,之后就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。

现在深圳已经开始做示范了。管理充电的信息网会智能调度电网的充电能量,能源互联网的雏形就出现了,这是一件非常非常大的事情。有序充电还是单向的能量流动,控制一下什么时候充。再进一步发展就是双向的,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,也就是电动车作为一个储能装置,可以给建筑供电。地下车库都停着我们的电动私家车,将来晚上的电价跟白天电价差别会比较大,比如阶梯电价差1块钱,就会有收益。随着向可再生能源转型,风电光伏发电波动大,电多的时候先储储存一部分,没电的时候再放出,这样一来储能的作用会很大,电价差也会越来越大,电动汽车作为储能装置的价值就会发挥出来。

前面提到,2025年电池汽车车上的电池容量就超过20亿千瓦时了,到2040年3亿辆电动车,一辆车平均65度电,就是差不多200亿度电,就是我国今天全社会一天消费的总电量。这一巨大储能系统将产生巨大的碳减排潜力。我们初步计算碳减排潜力可以高达10~20亿吨。这个数量十分惊人,还需要碳排放计算专家的确认。

总之,电动汽车储能的潜力极大,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大搞碳减排。其中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、一个社区可以形成一个一个微电网,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。

氢燃料电池汽车的技术突破与产业化趋势




最后一个问题,燃料电池汽车。还是一些老问题,每年都会问,可能也是看我的态度有没有新变化。我首先要说的就是,我对氢能和燃料电池总体看法是乐观的,不是悲观的,尤其是从整个氢能看更是如此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。

氢燃料电池技术在这两年有重大突破,我们以前总是觉得燃料电池发展太慢了,跟动力电池没法比,现在燃料电池也到了一个技术突破的节点。上面讲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是在十多年前。也就是说,氢燃料电池技术突破的节点比动力电池晚了十多年,这是一个大致的判断。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是差不多的。

现在,氢燃料电池汽车已经进入大规模商业示范阶段。这次冬奥示范大概有1000多辆燃料电池车,30多个加氢站。现在在张家口已经投入了600多辆氢燃料电池客车。北京冬奥会的示范是全球最大的一次燃料电池汽车示范。科技部“冬奥氢能出行”示范项目,也是由我的团队牵头。现在运动员已经来了,燃料电池车已经在为运动员服务了,我们团队在全力保证安全。财政部等5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的多元场景商业化示范。

中国氢燃料电池汽车技术路线图的原规划是,2025年氢燃料电池汽车保有量发展到5~10万辆;2030-2035年间保有量增加到80~100万辆。我仍然维持这个大概的预测,这个是以商用车为主体的。至于燃料电池轿车,要想与纯电动轿车竞争是不太可能的。现在纯电动轿车市场都爆发了,中长期看也不太可能改变为氢燃料电池轿车。但是局部市场是有的,比如,现在有性能很好的燃料电池轿车,今后5年卖出1万辆,这是可能的,毕竟燃料电池轿车的粉丝不少。

总的看,氢能燃料电池汽车关键的决定期是未来五年,2025年我们就可以做出很明确的判断,现在只是一个初步的判断。整个商用车电动化今后五年也会呈现出多元化趋势,但到2025年对商用车电动化长期路线图就会相当明确。现在观察纯电动汽车普及的地图可以发现,纯电动汽车市场大都在中国长城以南、中部及东部。而其它地方相当少,那就是氢燃料电池汽车的潜在发展空间。我们要努力利用这五年的窗口期把氢能燃料电池汽车搞起来。应当注意的,纯电动只需要动力电池单点突破就基本上解决问题了。而氢能燃料电池汽车不仅需要燃料电池,还有氢能的制、储、运、加以及车载储氢。因此,必须从氢能的大战略角度看问题。

对此,我发表三点看法:

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,时代不一样,那个时候还没有双碳战略。二,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的角度,可再生能源的载体就两个,一个电,一个氢。电与氢在动力和储能应用方面是互补的。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1毛5以内,经济性就体现。这在大规模可再生能源基地是容易实现的。在东部、中部、南部就不容易实现,但在新疆、青海、西藏、内蒙、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。

在绿氢方面,我国有很大的潜力,燃料电池也有很大的拉动作用,它会拉动绿氢制造设备,就是电解槽技术的发展。因为燃料电池的反过程就是电解,具有共性的技术平台。甚至有的燃料电池既可以发电,又可以制氢。我们应该在可再生能源电力集中的区域,比如四川的水电、新疆的光伏,内蒙的风电,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,我们急需要制氢、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。

三个方面,一方面就是当务之急,突破现在产业化卡脖子的问题,比如基础材料,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,这些现在国内厂家还做不好,好多还要进口。

第二方面,氢安全技术。安全很重要,动力电池刚进入汽车市场的时候安全就很敏感。现在氢安全技术也是很重要的。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,其中安全保障技术是重中之重,为此专门组织了国际氢安全专家委员会,利用全球氢安全技术与经验来服务冬奥氢能安全。

第三方面就是氢能前沿科技,中长期的,比如电化学制氨,氢的载体有一种是氨,氨内燃机,远洋货轮都会用,还会用氨来烧锅炉发电;还有很多,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。

同时,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,氢能燃料电池行业现在缺人,电池的人很多,燃料电池的人很少,现在挖来挖去就那么几个人。另外,动力电池我国总体是领先的,燃料电池我们与国外先进水平比还是有一定差距的。所以,我们要建立创新体系。当然,还要开展国际合作。

第三,市场主导,政府引导,遵循新兴产业发展规律。不能完全靠政府,政府不可能像补贴纯电动车那样进行全面补贴,只能选择重点。氢能产业发展会跟纯电动汽车产业发展是类似的,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晚大概十多年,目前是产品导入期,即将进入成本快速下降的产业成长期。我们应该有信心,但要考虑到氢能全产业链相比电池产业更大的复杂性和中外技术竞争的更加剧烈性,我们也不能盲目乐观,必须努力攻坚克难。

今后五年政府的支持和引导还是非常重要的,尤其在产业链的聚合、应用场景的规划等方面。当然,地方政府也要因地制宜、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。还是要坚持市场主导。

现在市场的突破口在哪里?长城以北、西部和西北部基本是上冬季温度低,能源基地多,同时对于可再生能源的集中度高,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,今后五到十年,氢能市场的突破口或者宜于市场化的场景就是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、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围。能够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。

小 结

最后做个小结。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、成长期到现在已经进入高速增长期;从示范到商业化现在已经到规模产业化;从乘用车的电动化发展到了商用车的电动化;从电池技术突破的上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汽车整个产业的质变;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,光伏制氢今年也是元年。国际能源署今年5月份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、循环性能源系统的一次大转型。所以,今后二三十年,我认为,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,并推动中国工业和经济的全面升级。


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