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人物访谈
欧阳明高:中国新能源汽车技术路线的展望
日期:2019-1-25 ?? ?? 来源:国际新能源网 ??作者:
   ? 1月12日,中国科学院院士、中国电动汽车百人会执行副理事长欧阳明高就中国新能源汽车技术路线的展望做了报告。以下是他的演讲实录整理:
?? 我国新能源汽车技术路线经过了长时间的演变,从节能与新能源汽车到纯电驱动技术转型战略,再到新能源汽车强国战略。他从四个方面对纯电动力、混合动力、燃料电池以及电动化和新能源融合四个方面做了展望。
?? 第一,纯电动力的技术展望。
?? 自2008年锂离子动力电池应用于电动汽车已经10年,实际装车产品的能量密度提高了2.5倍,实现了蓄电池领域百年来革命性的突破。2020年我们的目标是300瓦时/公斤,这是全球的共同目标,而中国也已经完全做好了准备。
?? 从车用角度看,最重要的是体积能量密度而不是重量能量密度,锂离子电池在这个方面是最具优势的,现在的锂硫电池、锂空气电池,虽然理论重量能量密度比较高的,但体积能量密度目前还很难超越锂离子电池。
?? 锂离子电池具有成为动力电池主流技术的潜质和前景,但瓶颈是高比能量动力电池的安全性。随着高镍的应用,电池的热稳定性将会变差,未来安全性风险会更大,所以必须采取手段来预防安全性问题。
?? 首先,当前锂离子电池从单体层面完全杜绝热失控是不太现实的,可以从电池系统的热机电设计与控制设计来防止诱发和蔓延,即便单体出现热失控也不会发生事故。
?? 其次,从改善电池本身安全性出发,要发展新型的固态电解质电池。
除了电池,还包括续驶里程,解决了电池并不能解决续驶里程的全部问题,靠增大电池装载量来增加续驶里程不是根本出路,主流技术路线是提高电动汽车能效和充电便利性。
?? 在能效方面,高效电驱动系统的技术变革将会在未来5年发生,即电机驱动系统高速化、高效化、小型化,由于电机材料成本下降,电机成本也会下降。
?? 以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将普遍使用,这也将会支撑高速电机的发展,使电机向小型、高效、低成本方向发展。
?? 另外是热管理,新一代热泵空调技术已经取得重大突破,并开始产业化推广。同时,整车能效优化集成技术的突破,可以说电耗是整车集成技术水平最重要的指标,电动车的节能比燃油车更重要。
?? 充电的便利性,一是充电体系的建设,二是快充技术的突破。
?? 面向未来,我们对电动汽车市场化路线图做一个简单展望。国内外研究显示,2025年电池系统的价格将会达到100美元/千瓦时左右,其实我国的磷酸铁锂会提前达到。
?? 基于全生命周期的成本,计算燃油汽车的价格和全生命周期的费用,燃油车和电动汽车将会持平,另外最严格的排放法规即将实施,燃油机的成本将会上升,拐点即将到来。我们认为在2025年左右,纯电动汽车性价比会实现大的突破。
?? 总之,市场的开放和技术竞争将会加强技术创新,加速市场推广,加快成本下降。所以纯电动不是收缩和退出,而是抓住机遇,直面挑战。
?? 第二,混合动力技术展望。
?? 如何实施混合动力技术路线?一是从燃油车升级转换后的节能汽车路线,常规混合动力到插电式混合动力。
??? 另外一个是从纯电动汽车转换的混合动力路线,纯电动到增程式和纯电型插电混合动力。
?? 总之,中国混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动。当然纯电驱动包括纯电动,但不等于纯电动。
?? 另外,必须提到的是混合动力的核心技术—发动机技术。目前国内用于混合动力发动机效率为35%-37%,国际水平38%-41%,距离内燃机的极限效率:柴油机大概55%,汽油机45-50%,还有很大空间,我们还需要大力创新。
?? 在混合动力发动机方面,现在国际上有效效率已经超过45%,主要的技术路径包括提高压缩比、稀薄燃烧增压和稀薄燃烧的压燃。
?? 值得一提的是增程式的电动汽车可能会是小功率的增程机,我们现在探索有转子发动机和自由对塞式发动机等等,从国际文献分析和自我研究的角度,我们认为主流的技术路线仍然是小排量四冲程的汽油机。
?? 第三,燃料电池展望。
?? 中国特色的技术路线是燃料电池、动力电池、混合型动力系统,中国开创了这条技术路线。燃料电池是国际的主流技术路线,中国燃料电池商业化已经开始,经过多年的示范,我们2017年底累计运行千辆,2018年年产超过1500辆,全国投入运营的加氢站达到12座,另外也有在建的。
?? 燃料电池目前面临许多挑战,在燃料电池发动机层面主要是膜电机和空压机。另外氢能技术,尤其是车载储氢技术,比如说储氢的能量密度仍然是不高的,我们预计在2025年到2030年会有新一代的氢能技术的出现。
?? 根据中国和全球氢能燃料电池技术的发展进程,氢燃料电池汽车相比于纯电动汽车,产业化进程大约晚十年左右。
?? 在2020年,燃料电池混合动力将会成熟,商用车市场,预计在五千到一万辆,标志性的车型是燃料电池车。2025年,燃料电池技术将会成熟,推广累计将会达到五到十万辆,标志性的车型是燃料电池的大型SUV,目前长城汽车在这方面应该说走在前列。
?? 2030年,新一代氢能技术突破,制氢、储氢、运氢全方面突破,燃料电池技术在交通和能源领域推广达到100万辆,标志性车型是燃料电池的长途货运卡车,将会达到一千公里的长途货运能力,一百万公里的可靠性和耐久性。
?? 总之,中国燃料电池产业链目前还很薄弱,但产业化态势全球最佳,已经吸引了全球相关资源的深度参与,预计今后五到十年,有可能达到与目前中国锂离子电池的国际地位相当的水平。
?? 第四,电动化与新能源融合发展的展望。
?? 在整车智能化方面,更多是在谈驾驶智能化,共享出行,其实还有能源的智能化,能源互联网和车网的共享,如果从驾驶共享的角度看,车辆总数会降低,
?? 但是从能源共的角度,家家都应该有电动汽车,在家里晚上充电,白天卖电,来赚取差价,这样所有车辆的总量不会降低,汽车产业的GDP也不会降低,所以这将是我们未来的出路。
?? 电动化革命发展迅猛,中国首次在全球率先导入高科技领域,增长非常好。现在从孕育期、导入期进入成长期,还会到最后的高速成长期。
?? 2020年之后,尤其是2025年之后,将会是突飞猛进的过程。根据中国汽车工程学会的预测,2030年是八千万到一亿辆,大家共同认为所有的销量指标都会提前到达,也就是说2025年,保有量就会达到五千万到八千万。我们必须提前为能源革命做好准备。
?? 总之,面向2025年,我们展望电动化技术将会全方位的成熟,不管是锂离子电池还是燃料电池都会全方位成熟。
?? 新能源、可再生能源也是价格性价比的拐点,电动车也是性价比的拐点,两个拐点都会在2020年到2025年之间实现。这两个是天然的绝配组合,智能化也会突飞猛进,所以2025年左右是全方位突破的关键转折点。
?? 我们把新能源汽车分成三个阶段,第一个阶段是电动汽车,但不是真正的新能源汽车,到了第二阶段,新能源电动汽车就是真正的新能源汽车,到了第三个阶段就是新能源智能化电动汽车,就是我们最终的全方位革命的完成阶段。
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