燃料電池發(fā)動機成本會大幅度下降，進入一個快速下降的區(qū)間，今后十年，與過去十年比的鋰離子電池下下降成本過程相似。未來十年我們車網(wǎng)互動的智慧新能源生態(tài)，有兩個組合，黃金組合，分布式光伏+電池+電動汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。第二個就是集中式風電與光伏+氫能+燃料電池汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。
——中國科學院院士歐陽明高
2021年04月08日中關(guān)村氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（以下簡稱“聯(lián)盟”）成立大會暨首屆會員大會于北京召開，北極星氫能網(wǎng)全程直播。中國科學院院士歐陽明高為大會致辭,并做報告。
以下為發(fā)言實錄：
尊敬的各位領(lǐng)導、各位專家、各位同行，大家上午好！
首先，我祝賀中關(guān)村氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，對此我表示中心的祝賀。由于我現(xiàn)在在封閉學習，不能到現(xiàn)場與大家交流，所以通過視頻與大家談?wù)勎覍淠芷嚕绕涫菤淠芘c燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的一些看法，下面我有一個簡短的PPT給大家介紹一下。
我給大家交流的題目是面向碳中和的新能源革命，電動化、低碳化與智能化。
背景我想談一下動力變革與能源革命。我們經(jīng)歷了第一次能源革命，那就是木材向煤炭的過渡，也是第一次工業(yè)革命，我們能源是能源，交通工具是火車。然后我們又經(jīng)歷了第二次能源革命，當然大家有很多不同的看法，比方說主體的意思比較集中就是電力、內(nèi)燃機，我認為內(nèi)燃機更加重要，因為它引發(fā)了煤炭向油氣的變革，這其中最重要的交通工具就是汽車。能源的載體就是汽柴油�，F(xiàn)在是不是我們正在迎來第三次能源革命呢，大家可能有不同的看法，我想至少是在迎來第三次能源革命，能源就是可再生能源，載體就是電和氫，交通工具就是電動車。大家談?wù)摰谒拇喂I(yè)革命，是以可再生能源為基礎(chǔ)的綠色化和以數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為主的數(shù)智化。
下面從能源與工業(yè)革命高度看新能源汽車。三個觀點，第一是動力電動化新進展，也就是電動車革命，電動化是氣動力百年來重大的變革，三種新能源的動力系統(tǒng)，這是我們一個總的電動化的技術(shù)革命。我們純電動汽車燃料電池技術(shù)的創(chuàng)新在持續(xù)推進，比如說在2013年前三元動力電池沒有產(chǎn)業(yè)化的車，我們乘用車銷售比較低，2015年轎車市場開始爆發(fā)。2018年三元電池比能量提升乏力，而且遇到了安全問題，所以行業(yè)轉(zhuǎn)向到新結(jié)構(gòu)設(shè)計，比如說比亞迪的刀片電池。所以現(xiàn)在我們在動力電池方面，從材料體系本身處于瓶頸期，但是從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面是非�；钴S的。我們可以看到電池在車上的比能量，裝了電池的總?cè)萘吭诔掷m(xù)提升，同時續(xù)航里程也在持續(xù)提升。這中間不可回避的就是動力電池有一個熱安全問題，這個問題還是正在解決的問題，這就是我們清華大學的電池安全實驗室，我們在這方面做了大量的工作，跟同行業(yè)主要的廠商都有合作關(guān)系，我們現(xiàn)在正在努力解決電池的安全問題。
另外一個方面很值得提一下就是燃料電池汽車。我們經(jīng)過長期努力，中國車用燃料電池技術(shù)近年來取得產(chǎn)業(yè)化突破，這是2020年技術(shù)狀況的比較，各種技術(shù)指標大幅度提高，比如我們認為最難的就是安全技術(shù)，提高了300%，這是一個重大的突破。同時出現(xiàn)了一系列的優(yōu)勢車型，比如說燃料電池城市客車，這是我們清華億華通做的燃料電池的動力系統(tǒng)，而且續(xù)航超過700公里，百公里氫耗到現(xiàn)在的從8公斤到5公斤，在北方可以零下30度啟動，供暖非常方便，相比純電動是有優(yōu)勢的。
這是燃料電池發(fā)動機，為了強調(diào)耐久性，我們對商用車燃料電池發(fā)動機堅持了石墨雙極板的技術(shù)，這是億華通和清華的團隊這些年來一步一步提升燃料電池的性能，而且推動燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控，并取得重大進展。這個是清華牽頭開發(fā)的全球首臺分布式驅(qū)動的燃料電池液氫重卡，應(yīng)該說這也是一個新的突破。
最近我們清頭承擔科技冬奧的重點項目氫能出行，張家口在2022年將有2000輛左右的燃料電池汽車，正在建設(shè)20多個加氫站，這是最新的進展。
下一步燃料電池發(fā)動機成本會大幅度下降，進入一個快速下降的區(qū)間，今后十年，與過去十年比的鋰離子電池下下降成本過程相似。這中間還有一個很重要的部件就是儲氫瓶，現(xiàn)在國產(chǎn)70MPa塑料內(nèi)膽碳纖維然繞已經(jīng)可以國產(chǎn)，現(xiàn)在是剛剛國產(chǎn)，初期成本還是比較高。從未來的預測來看，主要取決于碳纖維的成本下降，如下有較大幅度下降，我們可以期待2025年降到接近2000塊錢儲存一公斤的氫。
從中長期看燃料電池汽車的推廣將會從目前1萬輛左右，到2025年的5到10萬輛，再到2030、2035接近100萬輛，而且都是以商用車為主體，這是我們需求量，這是加氫站的數(shù)量�，F(xiàn)在我們預計2025年是1000座，中石化宣布將大規(guī)模建設(shè)加氫站，這方面我們認為還是問題不大的，這是燃料電池。
電動化這部分我想做一個小結(jié)，如下基于化石能源看各類轎車油井到車輪能效比較，三種電動汽車都比傳統(tǒng)汽車能效高很多，所以各種電動汽車都是節(jié)能的。基于化石能源純電動、燃料電池和混合動力能效差別并不大，當然燃料電池稍有優(yōu)勢，這是基于天然氣的，純電動的如果也基于天然氣是比純電動低的。我們?yōu)槭裁捶且闳蝗剂想姵睾碗妱悠嚹�，這就是要看第二大技術(shù)變革，就是能源低碳化的新要求，也就是新能源革命。
從新能源革命的角度來看，我們習主席提出2030、60低碳發(fā)展目標和能源革命的重大戰(zhàn)略，所謂的第三次能源革命，我們認為就是有五大支柱，包括可再生能源，尤其光伏與風電，第二就是集中式轉(zhuǎn)向分布式，建筑變?yōu)槲⑿桶l(fā)電廠。用氫氣、電池等技術(shù)儲存間歇市能源。另外發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把分布式能源連起來，最后就是各種電動汽車成為用能、儲能并回饋能源終端。所以我們認為只有實現(xiàn)新能源汽車大規(guī)模發(fā)展，才能順利適應(yīng)新能源革命，只有實現(xiàn)新能源革命，才能順利地實現(xiàn)中國的碳中和目標，所以在這方面我們首先看看可再生能源的載體就是電和氫。光伏將來會是最便宜的能源，而且光伏效率在持續(xù)提高，新一代光伏鈣鈦礦相結(jié)合的第三代光伏電池技術(shù)正在興起，效率潛力巨大。
第二個就是電和氫，如果我們國家2035年達到歐洲2030年的目標，綠氫1000萬噸，則儲氫容量能超過3300億千瓦時，面向近中遠期應(yīng)用，我們已經(jīng)全面開展三種電解水制氫技術(shù)研發(fā)，尤其是現(xiàn)在燃料電池和制氫裝置，大家正在尋求一體化，也就是一個裝置既制氫又發(fā)電，從發(fā)電的成本看，完全取決于我們光伏和風電的價格，隨著光伏電價的降低，最終將會是成本最低的執(zhí)行方式，這也是我們清華團隊最近正在開發(fā)的三種制氫裝置。我們可以看看這三種制氫裝置的對比，從現(xiàn)在最成熟的堿性，到質(zhì)子膜電解，到固體氧化物電解，目前效率在不斷提高，我們有更加優(yōu)選的技術(shù)，這是投資的成本。
另外就是氫的載體，我們叫E FUEL，液氨質(zhì)量儲存密度17.8wt，這樣形成一個氮的循環(huán)，最后是完全無碳排放。最后就是電合成染料，我們可以通過氫再加碳做成甲醇，然后通過甲醇制做各種的產(chǎn)品，比如煤油汽油，我們中國叫液態(tài)陽光燃料，將來比如飛機是可以用這種燃料。我們?nèi)绻容^剛才說的電、氫和氫能的儲存載體，充電的電動車小最高，電燃料效率是最低的。這就提出一個問題，氫效率低，我們怎么看呢，其實接近化石能源效率是非常重要的，但是可再生能源效率就轉(zhuǎn)化成成本，如果電價相同，總能效產(chǎn)別等于成本差別，但是自行用的電價有可能比充電電價便宜嗎，這是有可能，對于可再生能源，大規(guī)模的可再生能源，在西部集中式可再生能源，基地生產(chǎn)的可再生能源，用它制氫的電價有可能比東部直接充電的電價是要低的。所以從這個角度，我們氫還是大有用武之地。
接下來我們要看怎么樣產(chǎn)生這個優(yōu)勢呢，所以我們需要從系統(tǒng)智能化的新趨勢來看這個問題。首先，我們將來的電網(wǎng)是新能源電力系統(tǒng)，新能源電力系統(tǒng)是一定要有儲能裝置，沒有儲能裝置這個系統(tǒng)是不成立的。我們儲能用什么，這是各種各樣的儲能方式，下面是功率，縱軸是存儲時間。對于長周期大規(guī)模應(yīng)該說是氫能，下面這些短周期方向的，這個下面的小規(guī)模應(yīng)該說是電池，這兩種應(yīng)該說是未來儲能的主體。首先以鋰離子電池為代表的動力電池是短周期分布式消費者可再生能源儲存的最佳選擇，我們2020年就可以進入T瓦時代，到2025就是達到40億千瓦時以上，就是比現(xiàn)在要增加20倍以上。如果3億輛中國乘用車全部改用電動轎車，每輛車平均65千瓦時，則車載儲能容量約200億千瓦時，與中國每天消費總電量基本相當。考慮基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況，2030到2035可能有10%到20%的車輛配備雙向充電樁介入V2G市場，調(diào)節(jié)潛力超過22億千瓦。發(fā)改委有一個計算，北京市如果在2050年有500萬輛車，電網(wǎng)是非常平穩(wěn)的，但是如果100萬輛車，這個電網(wǎng)波動是非常巨大。
這就是電動車充電互動模式，現(xiàn)在在北京已經(jīng)開始試驗，國家電網(wǎng)已經(jīng)召集一些志愿者，可以充電，可以放電，車主可以賺差價，每度電能賺接近4毛錢，我們現(xiàn)在和國網(wǎng)合作開展針對性的研究。
另一方面就是氫能是集中式可再生能源大規(guī)模長周期儲存的最佳途徑。張家口氫能示范表明當可再生能源發(fā)電成本低于1毛錢左右的時候，其能源利用全鏈條技術(shù)經(jīng)濟性將凸顯。優(yōu)勢是什么，能源利用的充分性：大容量長周期儲能模式對可再生能源電力利用更充分。規(guī)模儲能經(jīng)濟性，前面我們談到車載的儲氫瓶比較貴，但是車下儲氫比儲電便宜一個數(shù)量級。與電池放電互補性，還有就是制運儲的靈活性。比如說對于上千公里的儲運，也許特高壓的輸電線也是一種方式，長途輸電在北京外圍制氫這也是一種很好的輸氫方式，發(fā)揮中國特高壓電網(wǎng)的優(yōu)勢。我們在此基礎(chǔ)上正在發(fā)展光、儲、充、一體化微網(wǎng)試驗系統(tǒng)，這是我們在清華汽車研究所做的項目。這是我們準備在張家口冬奧會開展的光儲充換多能互補的模式。
我總結(jié)一下，未來十年我們車網(wǎng)互動的智慧新能源生態(tài)，有兩個組合，黃金組合，分布式光伏+電池+電動汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。第二個就是集中式風電與光伏+氫能+燃料電池汽車+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈。一個是分布式的置換電系統(tǒng)，一個是集中式的置換電系統(tǒng)。我們做一下總結(jié)，就讓我們迎接第三次能源革命和第四次工業(yè)革命，因為第二次能源革命就是一百多年發(fā)生的馬車到汽車的大變革以及石油行業(yè)的大繁榮，第三次能源革命將會在未來二三十產(chǎn)生交通裝備，能源化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)，也會發(fā)生百年未有之大變局。我們迎接第四次工業(yè)革命，就是以可再生能源為基礎(chǔ)的綠色化和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的智能化。謝謝各位。
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