新能源汽車技術進展及未來趨勢

中國電動汽車百人會論壇（2021）將在2021年1月15－17日在釣魚臺國賓館召開。11月26日，百人會就論壇舉辦事宜舉辦了媒體溝通會，會上，中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高院士介紹了新能源汽車技術進展及未來趨勢。

以下為發(fā)言速記：

今天我想前面講一下今年在疫情沖擊下新能源汽車的全球表現，最后說一下在綠色復蘇時代背景下未來新能源汽車發(fā)展趨勢。中間我想就三個技術熱點問題和大家做交流：1、動力電池；2、氫能燃料電池；3、充電與換電。

2020年新能源汽車產業(yè)現狀

今年前期疫情沖擊非常大，對整個新能源汽車預期產生了一些影響，正在這個時期我們制定新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃，我參與了這個規(guī)劃的制定。由于疫情的影響，規(guī)劃草案新能源汽車產業(yè)化目標是2025年市場占有率達到25％，最終變成20％。但是現在看市場比我們想象的要好很多，國際對未來判斷的樂觀程度也超出我們想象。也就是說美國和歐盟一些領導人提的對2025年政策規(guī)劃和判斷比我們高一些。市場也比我們預期的要好一些，今年到現在為止，我們估計新能源汽車的產銷量和去年不會有太大的變化，尤其是今年的車主要是私人買的，產品結構發(fā)生了很大的變化。新產品層出不窮，而且是各種檔次的產品都有，從高端品牌到經濟型全方位。

新能源汽車最開始產業(yè)化時我們曾經提出來“兩頭擠”的產業(yè)化推進戰(zhàn)略，即從大客車和微型車兩頭推動逐步擠入中間的轎車市場。現在進入新階段呈現新的“兩頭擠”格局，從高端和經濟型電動車這兩頭正在擠向中間性價比車型市場。過去的發(fā)展歷程證明我們以前的判斷是正確的，現在的格局也是我們所期待的。

特斯拉進中國市場時，國家采用非常開放的態(tài)度，這個政策是正確的。它使很多猶豫的消費者打消了疑慮，對電動汽車產生了一個好的認知，特斯拉對新能源汽車做了一個很好的宣傳?，F在我們幾個新造車勢力合起來高端品牌超過特斯拉。五菱的經濟型電動車銷量也超過特斯拉。中高端的、家用的比亞迪品牌已經進入供不應求的狀態(tài)。全球汽車企業(yè)市值前十名已經有幾家中國新能源汽車企業(yè)了，這是前所未有的大突破。

產品技術方面，比亞迪新出來的漢是一個有代表性的產品，第一次采用刀片電池，使磷酸鐵鋰續(xù)航里程達到600公里以上。我也專門參觀了比亞迪重慶的刀片電池工廠，電池做的像藝術品一樣。大家有興趣參觀一下會感到震驚的，所有的工藝裝備都是自己制造或集成。另外在電力電子方面漢采用了碳化硅，這是中國企業(yè)第一次采用碳化硅。而且是自己研發(fā)的碳化硅器件，自己的刀片電池，核心技術都是自己的。特斯拉的電池和電力電子都是集成的。比亞迪漢的電氣系統(tǒng)總線電壓已經達到650伏，這為快速充電提供了電氣架構方面的平臺支撐。電壓提上去，很多技術要求都會提高。大家知道國外電動汽車一直說要提高電壓、快速充電，但是當時我們就覺得電壓提出以后門檻會變高，門檻變高對國內企業(yè)會有沖擊，現在看來比亞迪已經走在前面。

動力電池發(fā)展現狀

今年以來，電池安全仍然是一個關注的焦點，全國政協(xié)5月份專門開過一次關于電池安全的會，在世界新能源汽車大會上，國家質檢總局專門召開了電池安全會議，這兩個會議我都參加了，也做了主題報告。

目前應對安全問題的主要方式是從本征安全、主動安全、被動安全三個方面來解決。

所謂本征安全，就是電池安全是設計出來的、制造出來的，所以必須從設計、制造的角度，從根子上來提高安全水平，這就是本征安全，有的人也叫“本質安全”。

我們以前設計電池，對電池發(fā)生熱失控的機理并不是很熟悉，尤其是當材料體系發(fā)生變化的時候。比如以前我們對磷酸鐵鋰電池還是清楚的，對三元電池在333、523時候也還是清楚的，但是到了622、811的時候，很多機理都發(fā)生變化，對新的機理需要進行科學研究和解釋。我可以告訴大家，現在對高鎳三元電池熱失控機理，從科學層面上基本上搞清楚了。

這幾年，我國在這方面的工作在全球是走在前面的，因為我們這里車最多，出現問題最早，當然應該最早把它探索出來。所以現在我們需要利用這些科學的原理把它實施到設計中，尤其是落實到制造過程中?，F在很多電池生產線都是新的，新廠就會包括工藝參數的優(yōu)化，包括整個工序過程中間的質量監(jiān)控、品質控制等，比如不能混入雜質這種事，看上去很簡單，實際做到并不容易。因為我們走在前人沒有走過的路上，這個過程是真正創(chuàng)新驅動發(fā)展的過程，是需要探索的。

現在我們在比能量每公斤250瓦時以下的電池基本沒有問題，重點攻關的是300瓦時／公斤的高鎳三元電池。因為電池比能量越高，對安全設計的要求越高，技術門檻也高。當初攻關目標300瓦時，今年大家都做出來了，都是能達標的。但在實驗室做出來能達標，并不等于大批量生產的質量控制完全能達標，還需要一個過程，預期這兩年可以做到。

第二個是主動安全，電池賣給整車廠，就由整車廠管了。主動安全要靠控制，靠電池管理系統(tǒng)，要靠軟件，要把使用邊界控制好，不要出現不允許、超出邊界的情況發(fā)生等等。

現在的問題是，主動安全的控制、監(jiān)控與管理是整車廠承擔的，但是整車廠對電池的理解總體上還沒有完全到位，整車廠原來不搞電池，初期大多數是由電池廠幫助做。整車廠承擔了這個責任，要有一個過程適應。

這一年重點抓主動安全，就是怎么監(jiān)控、怎么提前發(fā)現問題，這個很重要。比方如何利用大數據和云控電池管理系統(tǒng)把故障提前發(fā)現，這是目前行業(yè)里面正在發(fā)展的，我的團隊也大量和整車廠合作做這方面的事情。我想有個一兩年整車廠的能力就完全上來了，現在走在前面的整車廠已經做的很好了。

下一步我們還要發(fā)展智能電池，這首先要從主動安全突破。

第三方面，被動安全。

一旦出了事，一旦有電池熱失控之后，怎么讓它不造成事故?？上驳氖堑侥壳半姵厥鹿蔬€沒有傷過人，但是影響非常大，燒起來影響就很大。我們現在要做的是通過被動安全，主要是熱管理讓它不燒起來，這是我們的目標。

有些情況難避免的，比方說車底下的電池包和路上的井蓋相撞，這種極端情況是沒有辦法的。但是更多的情況下，我們讓熱失控不燒起來是可以做到的。從技術角度可以做到，但是從工程角度、從大規(guī)模應用角度目前還是偶爾會發(fā)生一些，但是應該越來越少。

大家今年關注電池的另一個熱點是三元和磷酸鐵鋰技術路線之爭。磷酸鐵鋰以前不能用于轎車，主要是體積比能量偏低。同樣的體積裝不了足夠的電池使它跑到400公里以上?，F在刀片電池技術使體積比能量提升了約50％，續(xù)駛里程能達到600公里，這是一個很大的突破。因為磷酸鐵鋰本身是比較安全的，壽命也很長，成本還低，就是比能量差一點，現在這個問題解決了，銷量當然會大幅回升。大家知道最近三個月磷酸鐵鋰電池裝車量都是同比上升100％以上，說明磷酸鐵鋰在轎車中間的使用在大幅度提升，而且從資源角度不需要稀有金屬，是一個很好的突破，值得在轎車中間推廣，它的成本也比三元電池低約20％。

我們看到了產品新趨勢，但并不是說三元電池就不好，我們要均衡發(fā)展，三元和磷酸鐵鋰都要，通過高技術可以讓三元安全。不管怎么說，我們還是需要在安全的基礎上進一步提高比能量，這個方面我們還需要不斷技術進步，科技創(chuàng)新是無止境的。

歐盟準備2025年實現電池全部自給，中國電池由于性價比很好，現在大量出口，但是全世界不可能永遠用中國電池，所以技術競爭、技術競賽永遠都會持續(xù)下去。比如固態(tài)電池的競爭，科技創(chuàng)新的潛力是巨大的，所以我們還要不斷創(chuàng)新、不斷突破。

中國研究電池的人可能是全球最多的，中國和電池有關的技術人員可能要百萬級別的。我們在這個領域有很大的潛力和優(yōu)勢，要繼續(xù)發(fā)展這個優(yōu)勢。

國外對全球電池發(fā)展有一個預測，到2030年會從2018年的100億G瓦時到2030年的2900億G瓦時，什么概念？大概增長近30倍。我估計中國市場未來10年增長10倍，到2035年增長20倍是有可能的。

所以，電池技術和產業(yè)未來都將大有可為。

氫能燃料電池發(fā)展現狀

今年氫能燃料電池也是大火的一年。這兩年中國燃料電池取得了巨大進步，和五年前相比，各種性能指標都出現了大幅的提高。比方說壽命和五年前相比提升了300％，“十三五”初期是3000小時，現在普遍到12000小時?？傊?，燃料電池技術在中國的產業(yè)鏈已經建立起來，如果大家現在去看燃料電池展覽會，會發(fā)現很多家都做的很好，說明這個產業(yè)已經起來了。例如億華通產業(yè)鏈已經比較完整，包括發(fā)動機、電堆、膜電極、風電制氫等。我們認為技術很難的空壓機，以前買國外的很貴，幾十萬一個，現在國產一兩萬塊錢就可以了，而且跨國汽車公司也采購中國的燃料電池空壓機。燃料電池膜以前幾千塊錢一平米，現在國產可以降到一千以內，這是很大的技術進步。

這個行業(yè)現在不是一個小行業(yè)，好多企業(yè)你追我趕，整車產品，尤其是商務車產品不比國外差，做的比國外好。所以我們對今年年底實現八千到一萬輛的推廣指標還是有信心的。國家的示范推廣項目一旦開始，我估計明年會騰飛。

另外一塊就是氫能產業(yè)鏈，一直延伸到我們車上的氫瓶，從氫瓶往前算這個產業(yè)鏈。由于燃料電池產業(yè)鏈的建立，燃料電池示范和產業(yè)化前景看好，所以也拉動了氫能產業(yè)鏈，但是這個產業(yè)鏈的自主化程度和技術水平，和燃料電池比還是有差距的。比方說70兆帕IV型瓶現在還是一個問題，雖然35兆帕的氫瓶已經不錯了，價格也降下來。

另外加氫站目前有些關鍵設備還要進口。最近清華團隊牽頭在做冬奧會的氫能出行示范項目，好長時間我們一直在協(xié)調加氫站和氫安全的事，因為氫安全和純電動安全不一樣，更多在氫能領域，不在車內，所以對于氫安全和氫能的制儲、運、加這些環(huán)節(jié)，現在需要大型能源企業(yè)的進入。中石化剛剛宣布要在全國加油站建立加氫設施，就是加油、加氫、加氣同時，這是很好的。但是在技術研發(fā)方面我們還需要加強，比如我們現在壓縮機，國外就有離子壓縮機，國內就沒有?，F在國外的大企業(yè)也紛紛介入了，基本上全球和氫基礎設施相關的企業(yè)都進入中國了，目前還要借助國際力量。

現在冬奧會北京張家口要建30個加氫站?，F在剛定貨，明年年底之前就要全部到位，規(guī)模很大。這次奧運會兩千多輛氫燃料電池車，幾十個加氫站。我相信今后幾年氫燃料電池汽車從規(guī)模和量上會有一個很大的提升。

現在在張家口有250輛燃料電池公交車，運行非常好。大家知道北方地區(qū)冬天要取暖，氫燃料電池是很好的方式，用余熱，純電動要用很多電池也很多。在一些特殊場景燃料電池車有優(yōu)勢，但不是說它要和純電動競爭，比方說轎車領域還是純電動更有優(yōu)勢，但是在一些特殊領域，比方說在寒冷區(qū)域、大型商用車車型、氫氣便宜的地方，氫燃料電池就有優(yōu)勢。在張家口我們可以做到每公斤氫30塊錢，你要70塊錢一公斤肯定是虧本的，是補不起的。30塊錢一公斤氫，一輛12米大的車，一百公里5公斤氫，150塊錢一百公里，比柴油還便宜。

下一步是氫燃料電池長途重卡的發(fā)展，但是還是需要經過一個階段。核心的問題還是如何實現經濟性。按照現在的估計，燃料電池未來十年應該成本降低百分之七八十，現在的主要問題是氫能這邊如何降成本。

關于充電與換電

這也是今年非常熱的一個話題。

我認為現階段充電、換電要融合發(fā)展，不是非此即彼，這是我的一個基本態(tài)度。

換電，現階段看對提高銷量是有好處的，因為用戶不就是擔心電池貴、電池壽命不夠長、電池不夠安全、電池用完了不知道該怎么辦嗎？你甭管，電池給我，我把你的麻煩事全部解決，這當然對銷量有好處。當然有的觀點認為，電池價格會逐漸下降，將來一輛普通電動轎車的電池成本低于兩萬塊錢，不用換，這是另外一種說法，作為一個參考。

我個人的看法，對于商用車，不管是大商用車還是共享車、出租車，原則上換電是一種不錯的商業(yè)模式。對于私家車而言，中長期看最好的方式還是充電，平時在家或者單位慢充（將來搞車網互動），高速公路長途時超快補電。

我的理由是要看到V2G和大功率快充技術的發(fā)展后勁?，F在國網已經開始在北京試驗V2G車網互動充電模式了，私家車在家里充電時候，車網互動時候充電要花錢，但還可以賣電。現有的車網互動的志愿者已經做到充電和賣電平衡，好的還掙了錢。充電時候是電價低時充，賣電是電價高時賣。如果能夠普及，誰還把電池給租賃公司讓他賺錢呢？這個技術出來會是產生什么效應？

現在歐洲已經實施是350千瓦大功率快充。我們正在和企業(yè)聯(lián)合開發(fā)超快充電系統(tǒng)，對一個續(xù)航600公里的車，5分鐘補兩百公里的電，這個在技術上是可以做到的，這種不充滿的快速補電不會影響安全和壽命。中國的快充新標準也出來了，叫“超級充電”，中電聯(lián)剛剛公布，中日聯(lián)合發(fā)布的標準，2025年基本都可以提供這個服務了。所以看問題要看技術的前瞻性。

換電在哪里最有意義？是長途重型卡車。我認為今年可能是卡電動化的元年，公交車基本上電動化了，現在都飽和了，沒有增量了。下面的增量從哪里來？卡車。

卡車以前認為是很難電動化的，現在用什么？換電。為什么卡車要換電呢？卡車用的電池太多了，裝三百度電才跑一百六七十公里，跑五六百公里，得裝一千度電，車上都拉電池了。另外車價太貴，誰要那個車。這么大的電池，到哪里去充電，得建多少充電站，我是拉貨的，還在這里等你一小時，這是不可能的。所以卡車必須換電，跟轎車不一樣。轎車是個備選項，卡車是必選項。

一旦換電，買車不買電池，這個車和傳統(tǒng)車價格差不多，你到了換電站直接換電，五分鐘，和加油一樣快，另外車上裝的電池少，就能更多拉貨。

而電池可以由電池銀行持有。電池銀行有什么好處？這個電池銀行足夠大的時候，它就會拿到很便宜的電價，現在電力都開始交易了。電力交易就像股市一樣，可高可低，可再生能源多了之后，負荷預測最準的能拿到最好的電價。比如什么時候要多少度電，結果到時候你說不要了，對不起你要賠。風電廠發(fā)電也是這樣，你說什么時候能發(fā)多少電，如果發(fā)不出來你要賠。同時電池銀行是大的儲能裝置，可以為電網儲能，還可以賣電。另外有了這么大規(guī)模電池，可以從電池廠拿到便宜的電池，兩邊都掙錢。這樣可以把成本降下來。

從目前看，換電卡車可以和柴油卡車進行商業(yè)競爭。卡車司機買的可不是轎車，豪華品牌一百萬也買。卡車司機要算賬，就是拉貨的，必須要賺錢。按照目前電池價格綜合成本看，重卡購置大概四五十萬一輛，但是全生命周期的油費大概兩三百萬，所以油費是最大的成本。而電動卡車最大的優(yōu)勢就是能源費低，這是算得過賬來的。我相信今后五年換電卡車電動化會形成高潮，現在很多地方都開始了。比方說港口、礦山，這是按照場景來，逐步是長途卡車。

今年我倡導由中電聯(lián)牽頭成立了“中國電動卡車換電聯(lián)盟”，來推行互通互聯(lián)互換，不可能一家把全部的換電站全壟斷，這是不好的，必須有競爭，大家既然要競爭就要相互配合。你在這個地方換了，下個地方同樣可以換，要標準化。這很重要，是我們建議政府高度重視的一件事。

新能源汽車的發(fā)展趨勢

從長遠看，新能源汽車2035的規(guī)劃目標是到時新能源汽車就是市場主體產品，按照習主席提出的2030碳達峰，2060碳中和要求，這個目標必須達到，而且盡可能提前實現。最近英國首相提出了比較激進的電動化目標，主要是碳中和目標倒逼的結果。歐洲電動車市場現在上升的比中國還猛，為什么？當然和補貼有關，但還有一個很重要的驅動力就是碳排放法規(guī)，這是個更大的驅動力。在這樣的情況下，電動車就不去跟傳統(tǒng)車比價格了，因為它是個新物種，不是傳統(tǒng)意義上的交通工具。新能源汽車是交通工具、儲能裝置、智能終端三位一體的產品，傳統(tǒng)車只有一個交通工具的功能，新能源汽車多兩種功能，為什么要和傳統(tǒng)車比價格？而且碳稅會使推廣新能源汽車變的更有緊迫性，碳稅市場即將開啟。最近央行前行長發(fā)話，說碳市場是跟股票、證券一樣的市場，將來的貨幣之錨，這就是百年未有之大變局，新能源汽車未來發(fā)展的預期會比我們想象的好。

我說一個相對樂觀的國外的判斷，他們認為2030年全球純電動車會在三千萬輛到三千五百萬輛之間。我們國家如果按照2030年新能源汽車占比達到40－50％的話，那時汽車總產量達到3500萬輛車是可能的，新能源汽車也超過了1500萬輛。雖然具體數字和實際可能有所差別，但是符合趨勢的。

我還要強調的是新能源汽車的重點是新能源。原先我們只說了電動化，沒有說能源，你可以是煤發(fā)的電，但是在碳排放、碳中和的大背景下，我們必須轉型強調新能源。新能源汽車使用新能源。

而新能源，如風電和光伏為什么不能大規(guī)模發(fā)展，因為它波動，電網受不了，要儲能才能平衡電網。但是現在我們找不到特別合適的大規(guī)模儲能方式，在用煤電調節(jié)，這顯然是不合適的。所以新能源也需要大規(guī)模儲能方式，靠什么？靠電動汽車。有人會問電動汽車行嗎？

國網電動汽車公司算過，如果2040、2050年達到3億輛電動轎車，車上的電池儲存的總電量是多少？200億度電?，F在每天中國消費電量的總和就是200億度。所以最終儲能第一要靠純電動車電池，第二靠燃料電池車的能源—氫能。為什么要搞燃料電池，是因為氫能，為什么要搞氫能，是因為可再生能源需要用氫能大規(guī)模長周期儲能，這是氫能燃料電池立足的基本點。

當前，中國的碳凈排放100億噸，等于2050年巴黎會議規(guī)定的全球的碳排放指標。2060年要實現碳中和，碳中和就是凈排放為零。多大的挑戰(zhàn)壓力？靠什么？首先靠能源體系的去碳化，能源體系的去碳化要靠新能源汽車儲能，這就是下一步新能源汽車的目標。我現在講報告常常以“新能源汽車與新能源革命”為題，用新能源汽車帶動新能源革命，實現高質量發(fā)展。如果我們把新能源汽車規(guī)?；?，再把新能源革命帶動起來，傳統(tǒng)的汽車、能源、化工行業(yè)都將發(fā)生天翻地覆的變化，真正實現汽車代替馬車以來百年未有之大變局。

責任編輯：haq