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欧阳明高院士:能源体系的去碳化要靠新能源汽车储能

日期:2020-12-01    来源:中国电动汽车百人会

国际新能源网

2020
12/01
09:53
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关键词: 欧阳明高 动力电池安全问题 新能源汽车

图: 欧阳明高 中国电动汽车百人会副理事长

中国电动汽车百人会论坛(2021)将在2021年1月15-17日在钓鱼台国宾馆召开。11月26日,百人会就论坛举办事宜举办了媒体沟通会,会上,中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高院士进行讲话,介绍了动力电池,储能相关技术进展及未来趋势。

部分内容如下:

关键信息:

动力电池安全问题应对,氢能燃料电池的场景优势,充换电协同发展,电池银行,电动车储能。

1、动力电池发展现状

焦点

今年以来,电池安全仍然是一个关注的焦点,目前应对安全问题的主要方式是从本征安全、主动安全、被动安全三个方面来解决。

本征安全

所谓本征安全,就是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。而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。这几年,我国在这方面的工作在全球是走在前面的,因为我们这里车最多,出现问题最早,当然应该最早把它探索出来。所以现在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。现在很多电池生产线都是新的,新厂就会包括工艺参数的优化,包括整个工序过程中间的质量监控、品质控制等,比如不能混入杂质这种事,看上去很简单,实际做到并不容易。因为我们走在前人没有走过的路上,这个过程是真正创新驱动发展的过程,是需要探索的。

主动安全

电池卖给整车厂,就由整车厂管了。主动安全要靠控制,靠电池管理系统,要靠软件,要把使用边界控制好,不要出现不允许、超出边界的情况发生等等。这一年重点抓主动安全,就是怎么监控、怎么提前发现问题,这个很重要。比方如何利用大数据和云控电池管理系统把故障提前发现,这是目前行业里面正在发展的,我的团队也大量和整车厂合作做这方面的事情。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。下一步我们还要发展智能电池,也首先要从主动安全突破。

被动安全

一旦出了事,一旦有电池热失控之后,怎么让它不造成事故。可喜的是到目前电池事故还没有伤过人,但是影响非常大,烧起来影响就很大。我们现在要做的是通过被动安全,主要是热管理让它不烧起来,这是我们的目标。有些情况难避免的,比方说车底下的电池包和路上的井盖相撞,这种极端情况是没有办法的。但是更多的情况下,我们让热失控不烧起来是可以做到的。从技术角度可以做到,但是从工程角度、从大规模应用角度目前还是偶尔会发生一些,但是应该越来越少。

2、氢能燃料电池发展现状

今年氢能燃料电池也是大火的一年。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。总之,燃料电池技术在中国的产业链已经建立起来,如果大家现在去看燃料电池展览会,会发现很多家都做的很好,说明这个产业已经起来了。这个行业现在不是一个小行业,好多企业你追我赶,整车产品,尤其是商务车产品不比国外差,做的比国外好。所以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。

在一些特殊场景燃料电池车有优势,但不是说它要和纯电动竞争,比方说轿车领域还是纯电动更有优势,但是在一些特殊领域,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、充电与换电

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。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。

换电在哪里最有意义?是长途重型卡车。卡车以前认为是很难电动化的,现在用什么?换电。为什么卡车要换电呢?卡车用的电池太多了,装三百度电才跑一百六七十公里,跑五六百公里,得装一千度电,车上都拉电池了。另外车价太贵,谁要那个车。这么大的电池,到哪里去充电,得建多少充电站,我是拉货的,还在这里等你一小时,这是不可能的。所以卡车必须换电,跟轿车不一样。轿车是个备选项,卡车是必选项。一旦换电,买车不买电池,这个车和传统车价格差不多,你到了换电站直接换电,五分钟,和加油一样快,另外车上装的电池少,就能更多拉货。

而电池可以由电池银行持有。电池银行有什么好处?这个电池银行足够大的时候,它就会拿到很便宜的电价,现在电力都开始交易了。电力交易就像股市一样,可高可低,可再生能源多了之后,负荷预测最准的能拿到最好的电价。比如什么时候要多少度电,结果到时候你说不要了,对不起你要赔。风电厂发电也是这样,你说什么时候能发多少电,如果发不出来你要赔。同时电池银行是大的储能装置,可以为电网储能,还可以卖电。另外有了这么大规模电池,可以从电池厂拿到便宜的电池,两边都挣钱。这样可以把成本降下来。

4、电动车作为大规模储能载体的巨大潜力

我还要强调的是新能源汽车的重点是新能源。原先我们只说了电动化,没有说能源,你可以是煤发的电,但是在碳排放、碳中和的大背景下,我们必须转型强调新能源。新能源汽车使用新能源,而且相对于波动较大的风电和光储,电动车能作为较平稳的一个大规模新能源储能方式来维持电网稳定。

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多少?200亿度电。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。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。

当前,中国的碳净排放100亿吨,等于2050年巴黎会议规定的全球的碳排放指标。2060年要实现碳中和,碳中和就是净排放为零。多大的挑战压力?靠什么?首先靠能源体系的去碳化,能源体系的去碳化要靠新能源汽车储能,这就是下一步新能源汽车的目标。我现在讲报告常常以“新能源汽车与新能源革命”为题,用新能源汽车带动新能源革命,实现高质量发展。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。


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