12月10日,全国政协常委、中国科学院院士、新能源动力系统专家欧阳明高在《中国企业家》杂志社举办的“第二十届中国企业领袖年会暨第二十二届中国企业未来之星年会”上做了主旨演讲。主要包括以下几方面内容:
1. 要实现“碳中和”的目标,必须推进新能源革命。
2. 预计2035年左右,电动汽车市场将发展成为年销量2500万辆,全产业链产值近10万亿的大产业。
3. 关于锂离子电池的未来应用,不仅是电动车,储能也是一个重要方向。大型锂离子电池储能电站的安全问题是一个挑战,但有技术解决方案。
4. 氢能汽车为先导,将带动绿色氢能全产业链发展,成为一个更大的战略性产业。
5. 新能源智能汽车,既是智能终端也是智慧能源的储能方式,就像手机是移动的信息网一样,电动汽车将成为移动的能源互联网。
6. 汽车行业的智能化技术变革,吸引了几乎所有的信息与互联网厂商介入智能汽车行业,这也是一个大的风口。
7. 预计电动汽车的大规模普及,会带来基于车网互动的智慧能源生态,形成万亿级的智慧能源产业。
8. 新能源汽车与新能源革命将带来工业革命与经济转型。未来二三十年,汽车产业、信息产业、交通装备产业和能源化工相关产业将发生百年未有之大变局。
以下为欧阳明高的演讲全文,略有删减。
1碳中和与新能源革命的背景
首先我们面向“碳中和”的目标,要实现这个目标,必须推进新能源革命。大家知道,在历史上,全球已经经历过多次能源转型。第一次能源革命,动力是蒸汽机,能源是煤炭,交通工具是火车,它带动了第一次工业革命。第二次能源革命,动力是内燃机,能源是石油和天然气,燃料主体是汽柴油,交通工具就变成了汽车——这大概是在100多年前实现的。
我们现在正在经历的是第三次能源革命,这一次我们将以可再生能源为主体,以各种电池为主要动力,然后我们的能源载体将会是电和氢,新的交通工具是电动汽车。我们认为第四次工业革命将是在此基础上引发的,那就是以可再生能源为基础的绿色化和以数字网络为基础的智能化。
新能源革命的核心有四大要素。大家一定知道这本书叫《第三次工业革命》,它提到了五大支柱,新能源的五大支柱是:第一,向可再生能源转型,尤其是光伏和风电。第二是集中和分布式结合的发电系统,让我们的建筑变成微型发电厂。第三是用氢气、电池等技术存储间接式能源。第四就是发展能源互联网,最后使电动汽车成为用能、储能并回馈能源的终端,这就是《第三次工业革命》这本书给我们提出的新能源革命的五大支柱。
它有四大要素,就是硅能、氢能、储能、智能。现在在我们中国,光伏风电已经完全具备大规模推广条件,但是它的灵活性调节资源是瓶颈,因为风电光伏是靠天吃饭,是波动的,所以需要靠储能电池、绿色氢能、电动汽车、智慧能源来解决。因此我们新能源的主攻方向就是氢能、储能、智能。
新能源总体是两大系统——动力系统和电力系统,动力系统来自于新能源汽车;电力系统,就是我们现在要改造升级的能源电力系统。这两大新能源系统具有相似性,新能源动力系统和新能源电力系统的共性技术是相似的,共性的瓶颈都是储能技术。同时我们两大新能源系统还有依从性。新能源汽车需要绿电和绿氢才能成为真正的新能源汽车。而新能源的发展又需要新能源汽车的电池和氢能技术,解决发电波动问题。现在新能源汽车已经发展起来了,大规模的产业化进入普通人的家庭,所以可以以新能源汽车来推动新能源革命。
我在清华的课题组也是这样做的,我们以前是做新能源汽车的动力系统,现在也进入新能源技术领域来推动新能源革命。这就是我们现在的团队面向新能源革命的储能、氢能、智能三位一体的研发体系,我们不仅仅做研究,我们也有三个板块的产业化推广中心和创新创业的企业群。
下面我想就三个问题给大家介绍。这三个问题是纯电驱动汽车与电池储能、燃料电池汽车与绿色氢能、自动驾驶汽车与智慧能源。
2关于纯电驱动汽车与电池储
大家知道我们国家在“十二五”选择了以纯电动作为新能源汽车产业化的突破口,这是根据中国交通体系的特色和交通电气化的优势来决定的。我们有电气化的高铁,我们有电气化的城市交通,比方地铁、新能源大客车等。我们还有面向城镇和农村的,广大的农村大部分都采用的是电动自行车,我们有几亿辆,所以我们可以在这样一个电气化交通优势的基础上,发展新一代的个人轿车,就是小型电动轿车。因此在2009年,我们正式形成了纯电驱动的中国新能源汽车技术转型战略。这就是中国的纯电驱动跟以丰田为代表的国际模式的区别。他们是从先进的燃油车到混合动力车,再到燃料电池车,而我们是以锂离子电池和纯电动汽车为平台,带动混合动力和燃料电池汽车的全面发展,这就是我们的战略。
在2014年,我国确立了新能源汽车是中国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,中国新能源汽车产业化从此进入了快速发展阶段。我们从2011年的年产6000辆,到今年要超过600万辆,十多年增长了1000倍。再往后看,我们还会快速的增长。比如我们今年大概会到600多万辆,增长速率90%,明年可能增长速率会下来,但是基数变大了,到2025年就会达到1200万辆的年产量。所以预计2035年左右,电动汽车市场将发展成为年销量2500万辆,全产业链产值近10万亿的大产业。
不仅是电动车要用,下一步储能也是一个重要方向。大家看我们新型的储能,这是传统储能抽水蓄能,新型的储能基本上都是磷酸铁锂电池。展望未来,整个电池产业的规模包括了储能将不断增长。当然大型的锂离子电池的储能电站的安全问题是一个挑战。我们在清华大学建立了电池安全实验室,目前是全球在学术机构中规模最大的电池安全以及团队。经过十几年的研发我们已经形成电池安全整套技术与解决方案,并正在开展全球合作,为国内外企业进行电池安全技术的研发和产业化。现在,我们逐步从电池安全的研究发展到安全电池的开发与产业化。比如全固态电池、安全电池系统和下一代智能电池,我们也培育一些电池方面的创新创业企业。
3燃料电池汽车与绿色氢能
大家要知道,中国的燃料电池汽车也具备国际竞争力。根据2021年的全球燃料电池汽车的出货量统计,其中商用车基本上是在中国推广,所以燃料电池商用车是中国的特色和优势,跟10年前的纯电动轿车类似,正在引领国际潮流。中国发起成立了国际氢能燃料电池协会来推动全球的氢能产业的国际合作。其中国外的会员单位占了我们协会的一半还多一点。
燃料电池汽车的产业化也带动了氢能基础设施的发展。随着燃料电池汽车逐步的产业化成长,制氢、储氢、加氢等等都会得到大的发展,会带动整个氢能产业的发展。也就是氢能汽车为先导,带动绿色氢能全产业链发展,而氢能产业就是一个更大的战略性的产业。全球氢能的产量,预计到2050年会达到6.6亿吨。它不仅用在交通,还会用在电力、建筑、工业原料等等。氢能产业链是一个非常长的产业链,有一个大的产业集群,也是一个具备10万亿规模潜力的产业集群。其中电力应用就是氢储能,它是中国绿色氢能应用的下一个战略方向。
什么叫氢储能?就是在风电光伏富余的时候,用电解水的方式把它制成氢储起来,当风电光伏不够的时候,我们再把它用于发电补上去,这就是氢储能。大家知道我国有大量的火电厂、调峰电厂,我们需要氢这样一种新的燃料来逐步取代煤。氢储能在未来会是季节性储能方式的主体。我们中国有十几亿千瓦的煤电厂,它的燃料升级需要氢燃料发电。这是一个庞大的系统工程。
4自动驾驶汽车与智慧能源
新能源电动汽车进一步发展就是智能化的新能源电动汽车。我们新能源的智能汽车,既是智能终端也是智慧能源的储能方式,而且我们的电动车辆,它也需要智能制造。所以它会引领智能化革命,包括智能制造、自动驾驶、智慧能源。现在电动汽车智能化座舱,还有车联网来辅助驾驶等等功能,正在使电动汽车逐步自动化,以后还会有自动驾驶,甚至将来可能的无人驾驶。同时就像手机是移动的信息网一样,电动汽车将来是移动的能源互联网。因为每辆电动汽车上的电池都能够用于储能,进行车网互动,大量的汽车储能链接起来就是移动的能源互联网和分布式虚拟电厂。
当然,一辆车的能量是很有限的,车网互动需要聚合,聚合就有巨大的潜力。比如2040年,中国电动车保有量会到3亿辆,如果每辆车平均65度电,我们车上就可以装200亿度电,这个就是中国现在每天消费的总电量,就可以存这么多。那么它有多大的功率?到时新能源汽车对电网的功率支撑能力可以达到30亿千瓦左右,基本上相当于未来2040年全国电网非化石装机功率的一半,这是非常大的。
所以我们预计电动汽车的大规模普及,会带来基于车网互动的智慧能源生态。首先未来10年,有可能形成产业的黄金组合,就是“分布式光伏+电池储能+电动汽车车网互动+物联网+区块链”。随着我国的光伏总装机进入10亿千瓦时代,电池进入百亿千瓦时时代和电动汽车进入亿辆时代,我们就可以形成万亿级的智慧能源产业。面向2060年碳中和目标,会形成另外又一个更大的黄金组合,就是用户侧分布式光伏会进入20亿千瓦规模,电动汽车会达到4亿辆的规模、电动汽车车网互动会形成百亿千瓦时储能的规模,这个电池容量就更大了,会超过250亿千瓦时,所以这个黄金组合的大生态会形成一个更大的10万亿级的产业。
5总结与展望
新能源汽车与新能源革命将带来工业革命与经济转型。未来二三十年,汽车产业、信息产业、交通装备产业和能源化工相关产业将发生百年未有之大变局。这就是100年前汽车替代马车的过程,跟我们今天很相似,它也是在二三十年期间就基本完成了转换。我们很期待未来二三十年的大变局。
我总结一下,第一,新能源汽车正在进入大规模产业化的新阶段,预计未来10~15年左右发展成为一个10万亿规模的大产业;第二,纯电驱动汽车将带动交通全面电动化和电池与储能产业的大发展,预计10年到15年左右也能发展成为10万亿规模的大产业;第三,燃料电池汽车将推动绿色氢能战略性产业集群的大发展,预计15年到20年左右发展成10万亿规模的大产业;第四,智能电动汽车产业化将带动下一代信息产业以及车网互动和分布式光伏这一黄金组合的大发展,预计20年左右,发展成10万亿规模的大产业。
最后我想介绍的是清华大学新能源动力系统团队,我们长期从事新能源汽车与电池储能、绿色氢能、智慧动力、智慧能源的研发,并大力推动学生创新创业。我们已经孵化出30多家新能源的专精特新企业,希望得到各位的支持与帮助,共同推动中国新能源革命与双碳战略的落实。
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