——訪中國科學(xué)院院士歐陽明高
文／本刊記者 王偉
《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》對我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了重要的統(tǒng)領(lǐng)作用。日前，相關(guān)部門已經(jīng)啟動面向2035年的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃編制工作，著手為我國新能源汽車未來發(fā)展進(jìn)行頂層設(shè)計。未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)路線圖會如何演進(jìn)？應(yīng)如何看待當(dāng)下產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)話題？本刊日前采訪了中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高，他認(rèn)為，電動汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展將在2025年前后來臨，到2035年新能源汽車將與能源、交通、信息通信等深度融合發(fā)展。
電動汽車產(chǎn)業(yè)2025年大爆發(fā)
《能源評論》：我國電動汽車銷量已連續(xù)4年位居世界首位，隨著規(guī)模不斷擴(kuò)大，純電動汽車的問題也逐漸暴露，比如續(xù)航、冬天續(xù)航里程縮短等，您如何評價動力電池技術(shù)的發(fā)展？
歐陽明高：自2008年鋰離子動力電池應(yīng)用于電動汽車至今，實(shí)際裝車產(chǎn)品的能量密度提高了2.5倍，實(shí)現(xiàn)了蓄電池領(lǐng)域百年來革命性的突破。過去沒有人能預(yù)測這個突破，很多國際大公司都低估了這個技術(shù)進(jìn)步，他們現(xiàn)在都在快速轉(zhuǎn)變思維。
從汽車使用的角度看，電池最重要的是體積能量密度而不是重量能量密度，鋰離子電池在這方面最具優(yōu)勢。鋰硫電池、鋰空氣電池，雖然理論重量能量密度比較高，但體積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。
《能源評論》：鋰離子電池具有成為動力電池主流技術(shù)的潛質(zhì)，但也有人對高比能量動力電池的安全性提出質(zhì)疑，目前其安全情況如何？有哪些有效的安全管控手段？未來電池技術(shù)應(yīng)如何演進(jìn)？
歐陽明高：2018年出現(xiàn)了一些安全事故，這些事故車輛使用的電池基本上是2016年左右生產(chǎn)的，大多是NCM523體系。隨著高鎳的應(yīng)用，電池的熱穩(wěn)定性將會變差，未來安全風(fēng)險會更大，所以必須采取措施預(yù)防安全性問題。
當(dāng)前，從單體層面完全杜絕鋰離子電池?zé)崾Э厣胁惶F(xiàn)實(shí)，但是可以從電池系統(tǒng)的熱機(jī)電設(shè)計與控制設(shè)計來防止誘發(fā)和蔓延，做到即便單體出現(xiàn)熱失控也不會發(fā)生事故。從改善電池本身安全性出發(fā)，要發(fā)展新型的固態(tài)電解質(zhì)電池。美國、歐洲和日本都在研發(fā)下一代固態(tài)電池，日本政府每年的研發(fā)經(jīng)費(fèi)達(dá)到50億?100億日元。中國電池產(chǎn)業(yè)雖然暫時取得優(yōu)勢，但國際競爭壓力巨大，需要全力追趕固態(tài)電池前沿技術(shù)。
“十三五”新能源汽車總體專家組提出的電池路線圖顯示：總體上看，電池正極發(fā)展方向是減鈷到無鈷，負(fù)極將是硅的含量逐步提升，甚至是全硅。電解質(zhì)要減少有機(jī)溶劑，逐步提高鋰鹽的濃度，未來可能要開發(fā)全固態(tài)電解質(zhì)，其大規(guī)模商業(yè)化估計在2025?2030年間。
《能源評論》：從用戶角度，電池技術(shù)的提升是否意味著電動汽車?yán)m(xù)駛里程和用戶滿意度的必然提升？
歐陽明高：實(shí)際上，解決了電池問題并不能解決續(xù)駛里程的全部問題，目前續(xù)駛里程已經(jīng)從150公里提高到普遍300公里以上，但是用戶的抱怨并沒有減少，原因在于實(shí)際續(xù)駛里程低于期望值。由于實(shí)際續(xù)駛里程對氣溫和駕駛風(fēng)格非常敏感，靠增大電池裝載量來增加續(xù)駛里程不是根本出路，主流的解決方案是提高電動汽車能效和充電便利性。
其中，百公里電耗是一個重要指標(biāo)，相同電池容量如何跑得更遠(yuǎn)是整車第一核心技術(shù)，也是整車集成技術(shù)水平最重要的指標(biāo)，電動車的節(jié)能比燃油車更重要，應(yīng)該采用法規(guī)來管理。
在能效方面，高效電驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)變革將會在未來5年發(fā)生，實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)高速化、高效化、小型化，轉(zhuǎn)速將達(dá)到2萬轉(zhuǎn)/分鐘。同時，以碳化硅為代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用，這也將支撐高速電機(jī)發(fā)展。美國能源部最近提出面向2025年極具挑戰(zhàn)性的功率密度目標(biāo):電機(jī)達(dá)到50千瓦/升，電機(jī)控制器100千瓦/升。
在熱管理方面，新一代熱泵空調(diào)技術(shù)已經(jīng)取得重大突破，并開始產(chǎn)業(yè)化推廣，這將降低車輛對氣溫的敏感性，使冬季低溫環(huán)境下續(xù)駛里程損失從30%降到10%。
《能源評論》：正如您所說，目前抱怨比較多的是充電速度和便利程度，您認(rèn)為，快充和慢充哪個會成為主流路線？
歐陽明高：充電的便利性與充電體系建設(shè)和快充技術(shù)的突破有關(guān)。中國的國情非常適合小功率慢充。現(xiàn)在應(yīng)該盡量給家用轎車都配置慢充樁，這將成為主體的供電模式，當(dāng)然，10?15分鐘的快速充電也是必備的，但快充的定位是應(yīng)急使用，不是主體充電模式，快充占比大概應(yīng)在15%?20%間。同時，現(xiàn)在的350千瓦直流快充不應(yīng)直接從電網(wǎng)取電，這對電網(wǎng)沖擊太大。預(yù)計今后5?7年后，與儲能結(jié)合、安全可靠的新一代快充技術(shù)將會出現(xiàn)。
《能源評論》：隨著特斯拉在上海設(shè)立工廠，業(yè)界對電動汽車產(chǎn)業(yè)化的預(yù)期也在加速，您認(rèn)為，電動汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展何時會到來？
歐陽明高：國內(nèi)外研究顯示，2025年電池系統(tǒng)的價格將會達(dá)到100美元/千瓦時左右，我國的磷酸鐵鋰會提前達(dá)到這一水平。屆時基于全生命周期的成本，計算燃油汽車的價格和全生命周期的費(fèi)用，燃油車和電動汽車將會持平，另外最嚴(yán)格的排放法規(guī)也將實(shí)施，燃油車的成本將會上升，拐點(diǎn)即將到來?？梢耘袛?，在2025年前后，純電動汽車性價比會實(shí)現(xiàn)大的突破，并將實(shí)現(xiàn)大的發(fā)展。
氫燃料電池要融入能源系統(tǒng)
《能源評論》：在今年全國兩會上，氫燃料電池汽車成為代表委員熱議的話題，您如何評價其與電動汽車的關(guān)系？
歐陽明高：近年來，無論是國外還是國內(nèi)，燃料電池發(fā)動機(jī)取得重大技術(shù)進(jìn)步，可以肯定三五年之后燃料電池技術(shù)會趨于成熟。雖然中國燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈目前還很薄弱，但產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢全球最佳，尤其是燃料電池商用車的發(fā)展居于世界前列，現(xiàn)在已經(jīng)有3500輛商用燃料電池車在運(yùn)，位居全球第一。
國內(nèi)外的研究表明，氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機(jī)，鋰離子電池系統(tǒng)更適合替代汽油機(jī)。燃料電池和純電動的成本平衡點(diǎn)，從里程來看，韓國現(xiàn)代分析乘用車是500公里左右，商用車是100公里左右。從應(yīng)用角度，豐田公司認(rèn)為燃料電池系統(tǒng)是卡車和公路客車等長途運(yùn)載工具的最佳選擇。
《能源評論》：燃料電池目前仍然存在價格昂貴、核心技術(shù)面臨突破以及基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題，您認(rèn)為該如何看待這些挑戰(zhàn)及其未來前景？
歐陽明高：作為一項(xiàng)新興技術(shù)，燃料電池技術(shù)確實(shí)尚需不斷提升。從本質(zhì)來講，氫能和燃料電池是一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈，光燃料電池汽車是不可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的。目前主要的問題表現(xiàn)在，氫能技術(shù)落后于燃料電池技術(shù)，需要?dú)淠芗夹g(shù)全鏈條各環(huán)節(jié)進(jìn)行突破。
基于當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程，氫燃料電池汽車相比于純電動汽車，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大約晚十年左右。在2020年，燃料電池混合動力將會成熟，商用車市場預(yù)計在5000?10000輛，標(biāo)志性的車型是燃料電池車；2025年，燃料電池技術(shù)將會成熟，市場預(yù)計在5萬?10萬輛，標(biāo)志性的車型是燃料電池的大型SUV；2030年，新一代制氫、儲氫、運(yùn)氫技術(shù)全方面突破，燃料電池技術(shù)在交通和能源領(lǐng)域推廣達(dá)到100萬輛，標(biāo)志性車型是燃料電池的長途貨運(yùn)卡車，將會達(dá)到1000公里的長途貨運(yùn)能力，100萬公里的可靠性和耐久性。
《能源評論》：氫能除了在汽車領(lǐng)域應(yīng)用，還有哪些機(jī)會？
歐陽明高：如果燃料電池僅僅用于汽車，革命性的意義并不大，必須從能源革命的角度來看待燃料電池，逐步擴(kuò)展開拓固定式氫-電能源市場，研發(fā)光-電-氫一體化微網(wǎng)系統(tǒng)。在這方面，氫能燃料電池大有可為，當(dāng)其與儲能、純電動汽車、光伏構(gòu)成綜合性高效清潔分布式能源系統(tǒng)，將會給相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化。
“四位一體”合力完成“三大革命”
《能源評論》：量變引起質(zhì)變，您認(rèn)為，新能源汽車的大規(guī)模推廣會帶來哪些機(jī)遇？
歐陽明高：根據(jù)中國汽車工程學(xué)會的預(yù)測，到2030年我國新能源汽車保有量是八千萬到一億輛，不少專家認(rèn)為這一指標(biāo)會提前達(dá)到，我們必須提前做好準(zhǔn)備，為能源革命做好準(zhǔn)備。
《能源評論》：您所說的能源革命，具體有哪些新的應(yīng)用，會如何突破？
歐陽明高：以電動汽車大規(guī)模應(yīng)用為代表的能源消費(fèi)革命，將推動以太陽能電池為代表的能源生產(chǎn)革命。分布式光伏與電動汽車分布式儲能組合的能源系統(tǒng)，將構(gòu)建未來能源交通系統(tǒng)，分布式光伏、儲能電池、氫燃料電池及電動汽車相互需要，最終構(gòu)成“四位一體”新能源系統(tǒng)。按照國家能源規(guī)劃，2030年非化石能源發(fā)電比例為50%，電動汽車電池將達(dá)到50億千瓦時，加上儲能電池50億千瓦時，可以達(dá)到100億千瓦時，其儲存的電量就可以供應(yīng)全國用電。這將是一場深刻的革命，也將帶來幾萬億甚至十幾萬億的產(chǎn)業(yè)。
《能源評論》：在您心目中，未來會是一番什么樣的圖景？
歐陽明高：我們現(xiàn)在進(jìn)行的是動力電動化的革命，與此并行的還有兩個革命，一個是新能源革命，另一個是人工智能即智能化革命，這三者都集成在新能源汽車產(chǎn)業(yè)上面，將爆發(fā)出巨大的能量。
新能源汽車將從目前的新能源初級階段，即電動汽車階段，經(jīng)歷新能源和智能化雙向并行發(fā)展，最終進(jìn)入新能源智能化電動汽車新時代。現(xiàn)在的新能源汽車是1.0版，新能源汽車結(jié)合可再生能源是2.0版，再結(jié)合人工智能革命是3.0版，到2035年，將全面實(shí)現(xiàn)汽車電氣化、能源低碳化和交通智能化，我們將真正迎來新能源智能化電動汽車新時代。汽車曾被認(rèn)為是改變世界的機(jī)器，新能源汽車將會再次改變世界。
