2019百人會|歐陽明高:2025年中國汽車保有量將會達到五千萬到八千萬
2019年1月11-13日,“中國電動汽車百人會(hui) 論壇(2019)”在京召開,此次壇主題是“汽車革命與(yu) 交通、能源、城市協同發展”,將圍繞汽車零排放和電動化變革、能源轉化及傳(chuan) 統能源公司轉型、未來交通和出行變革圖景、下一代汽車關(guan) 鍵技術發展、汽車智能化和網聯化趨勢、核心供應鏈培育、汽車生產(chan) 組織方式變革、國際創新對接、產(chan) 業(ye) 政策調整等熱點問題進行研討。
1月13日,舉(ju) 行了以“汽車革命與(yu) 交通、能源、城市協同發展”為(wei) 主題的高層論壇。會(hui) 上,中國科學院院士、中國電動汽車百人會(hui) 執行副理事長歐陽明高發表了關(guan) 於(yu) 中國betway在线官网汽車技術路線展望。
以下為(wei) 歐陽明高演講內(nei) 容:
尊敬的萬(wan) 鋼主席、苗圩部長、陳清泰理事長,各位同行,大家下午好!我介紹一下中國betway在线官网汽車技術路線的展望。
我國betway在线官网汽車技術路線經過了長時間的演變,從(cong) 節能與(yu) betway在线官网汽車到純電驅動技術轉型戰略,再到betway在线官网汽車強國戰略。2018年11月,全國政協召開了“雙周座談會(hui) ”,一些委員提出了一些新的建議,提出要麵向2035年製定betway在线官网汽車發展規劃。我們(men) 首先從(cong) 技術角度來展望一下未來的發展,我就純電動力、混合動力、燃料電池以及電動化和betway在线官网融合四個(ge) 方麵做一下展望。
第一,純電動力的技術展望。
自2008年鋰離子動力電池應用於(yu) 電動汽車已經10年,實際裝車產(chan) 品的能量密度提高了2.5倍,實現了蓄電池領域百年來革命性的突破。2020年我們(men) 的目標是300瓦時/公斤,這是全球的共同目標,而中國也已經完全做好了準備。
從(cong) 車用角度看,最重要的是體(ti) 積能量密度而不是重量能量密度,鋰離子電池在這個(ge) 方麵是最具優(you) 勢的,現在的鋰硫電池、鋰空氣電池,雖然理論重量能量密度比較高的,但體(ti) 積能量密度目前還很難超越鋰離子電池。在這個(ge) 方麵,我們(men) 認為(wei) 鋰離子電池具有成為(wei) 動力電池主流技術的潛質和前景,但瓶頸是高比能量動力電池的安全性。2018年出現了一些安全事故,這些事故車輛使用的電池基本上是在2016年左右生產(chan) 的,大概是NCM523體(ti) 係。隨著高鎳的應用,電池的熱穩定性將會(hui) 變差,未來安全性風險會(hui) 更大,所以必須采取手段來預防安全性問題。
首先,當前鋰離子電池從(cong) 單體(ti) 層麵完全杜絕熱失控是不太現實的,我們(men) 可以從(cong) 電池係統的熱機電設計與(yu) 控製設計來防止誘發和蔓延,即便單體(ti) 出現熱失控也不會(hui) 發生事故。
其次,從(cong) 改善電池本身安全性出發,要發展新型的固態電解質電池。最近我們(men) 與(yu) 日本專(zhuan) 家討論,日本為(wei) 應對中國和韓國電池產(chan) 業(ye) 的崛起,舉(ju) 全國之力研發下一代固態電池,每年政府經費達到50-100億(yi) 日元。美國和歐洲原有的電池產(chan) 業(ye) 是比較薄弱的,他們(men) 也在全力開發新一代固態電池,以實現超越。中國電池產(chan) 業(ye) 雖然暫時取得優(you) 勢,但國際競爭(zheng) 壓力巨大,需要全力追趕固態電池前沿技術。當前國內(nei) 也有一些固態電池,但還不是全固態電池,全固態電池大規模商業(ye) 化估計在2025-2030年(後以後)才會(hui) 真正實現,需要我們(men) 持續的努力。
根據國內(nei) 外的形勢,“十三五”betway在线官网汽車總體(ti) 專(zhuan) 家組提出了路線圖的展望。總體(ti) 看,電池正極發展方向是減鈷到無鈷,負極將是加矽,矽的含量將逐步提升,甚至是全矽。電解質要減少有機溶劑,逐步提高鋰鹽的濃度,但是未來可能要開發全固態電解質,但是全固態電解質目前還有很多技術瓶頸需要克服,需要逐步開展。
除了電池,大家目前關(guan) 注的可能是續駛裏程,解決(jue) 了電池並不能解決(jue) 續駛裏程的全部問題,目前續駛裏程已經從(cong) 150公裏提高到普遍300公裏以上,但是客戶的抱怨並沒有減少,因為(wei) 實際的續駛裏程低於(yu) 期望值。我本人也是電動車的用戶,我深有感觸,實際的續駛裏程對氣溫和駕駛風格是非常敏感的。靠增大電池裝載量來增加續駛裏程不是根本出路,主流技術路線是提高電動汽車能效和充電便利性。
首先,在能效方麵,高效電驅動係統的技術變革將會(hui) 在未來5年發生,即電機驅動係統高速化、高效化、小型化,現在轉速能夠達到1.8萬(wan) 轉/min,未來可能會(hui) 到2萬(wan) 轉/min;電機的體(ti) 積、重量逐步減少,由於(yu) 電機材料成本下降,電機成本也會(hui) 下降。
其次,以碳化矽為(wei) 代表的新一代高頻、高效電力電子將普遍使用,這也將會(hui) 支撐高速電機的發展,使電機向小型、高效、低成本方向發展。據了解,美國能源部最近提出,麵向2025年極具挑戰性的目標:電機達到50千瓦/L,電機控製器100千瓦/L。這個(ge) 目標如果實現,將對電動車產(chan) 生革命性的影響。
另外是熱管理,新一代熱泵空調技術已經取得重大突破,並開始產(chan) 業(ye) 化推廣,現在已經有企業(ye) 裝車,這會(hui) 降低對氣溫的敏感性,使冬季低溫環境下續駛裏程的損失比現在降低2/3,從(cong) 30%降到10%。還有就是整車能效優(you) 化集成技術的突破,可以說電耗是整車集成技術水平最重要的指標,電動車的節能比燃油車更重要,應該采用法規來管理。日產(chan) 聆風是一個(ge) 標杆車型,小型車NEDC工況接近10度電/百公裏,裝載40-60度電可以行駛400-500公裏,降低了電池的裝載量。
再一個(ge) 就是充電的便利性,一是充電體(ti) 係的建設,二是快充技術的突破。中國是220伏的電壓,非常適合小功率慢充。現在應該盡量使家用轎車都配置慢充樁,這將成為(wei) 主體(ti) 的供電模式,未來成為(wei) 能源互聯網的終端節點;10-15分鍾的快速充電是必備的,但快充的定位是應急,不是主體(ti) 充電的模式,快充占比大概承擔15-20%。現在的350千瓦直流快充和換電代價(jia) 都太大了,還不理想。預計今後5-7年,新一代與(yu) 儲(chu) 能結合、安全可靠的快充技術將會(hui) 出現,這一塊創新空間很大。
麵向未來,我們(men) 對電動汽車市場化路線圖做一個(ge) 簡單展望。國內(nei) 外研究顯示,2025年電池係統的價(jia) 格將會(hui) 達到100美元/千瓦時左右,其實我國的磷酸鐵鋰會(hui) 提前達到。基於(yu) 全生命周期的成本,計算燃油汽車的價(jia) 格和全生命周期的費用,燃油車和電動汽車將會(hui) 持平,另外最嚴(yan) 格的排放法規即將實施,燃油機的成本將會(hui) 上升,拐點即將到來。我們(men) 認為(wei) 在2025年左右,純電動汽車性價(jia) 比會(hui) 實現大的突破。
特斯拉進入中國,這是當前對純電動汽車市場最重大的事件。應該說,特斯拉的純電動戰略正在趨於(yu) 成熟,它會(hui) 帶來重大的機遇和挑戰。Modle3作為(wei) 一個(ge) 標杆車型,是特斯拉最成功的一個(ge) 車型,也是全麵進入家庭的一個(ge) 車型,現在每個(ge) 月量產(chan) 2萬(wan) 台以上,尤其可貴的是它全麵升級了動力係統的核心技術,包括電池、電機和智能化技術。總之,市場的開放和技術競爭(zheng) 將會(hui) 加強技術創新,加速市場推廣,加快成本下降。所以純電動不是收縮和退出,而是抓住機遇,直麵挑戰。
第二,混合動力技術展望。
混合動力一般來講是比較複雜的,尤其是對於(yu) 非汽車、非發動機行業(ye) 人來說,容易混淆。首先是常規混合動力,即不可充電的混合動力,日本豐(feng) 田、本田、日產(chan) 分別開發了代表性的深混技術,引領了國際常規混合動力的潮流。但我們(men) 也看到去年以來,日本試產(chan) 串聯式的日產(chan) E-power的銷量和油耗可以跟普瑞斯的功率分流產(chan) 品相媲美,這說明我們(men) 不一定要走功率分流的路線,對中國來講串聯相對簡單。
另外就是可以外界充電的混合動力,我們(men) 叫插電式混合動力。插電式混合動力分成兩(liang) 個(ge) 階段,在電量維持階段是常規混合動力。但充完電之後,率先使用的是電池,這一段非常重要。這要分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 部分,一是純電型插電式,就是全部用電,在充滿電之後的第一階段就是純電動,但是還有部分是混合型插電,前麵仍然是混合動力,比如20公裏純電續駛裏程的普銳斯第一代插電混合就屬於(yu) 這種。我們(men) 認為(wei) ,純電插電混合動力在城區短途用電,高速、長途用油,根據中國的乘用車出行特征,可以省油80%以上,這是中國優(you) 勢的技術路線,這是我國政府規定50公裏以上的純電續駛裏程政策帶來的一個(ge) 紅利。如果將純電型的插電混合動力按功能和結構分開分析,其實有九類混合動力,純電型混合動力既可以串聯、並聯,也可以混聯。根據中國對的增程式定義(yi) ,實際上是串聯的純電型插電混合動力,是純電插電混合動力中的一類。中國可能主要是並聯和串聯兩(liang) 種,混聯不會(hui) 成為(wei) 主流。
比較這兩(liang) 種方式發現,在混合動力模式下,並聯純電型相較於(yu) 串聯純電型,具有成本和動力優(you) 勢,國內(nei) 領先企業(ye) 正在著力探索低成本的純電並聯式插電混合動力,我認為(wei) 這是一個(ge) 非常值得關(guan) 注的具有中國優(you) 勢的技術路線。而且可以抗衡國外深度混合動力的常規混合動力。在成本上,由於(yu) 並聯單電機代替雙電機,綜合油耗較常規混合動力更大,從(cong) 40%到80%,在成本上可以跟常規混合動力競爭(zheng) 。這能夠解決(jue) 中國長期以來對深度混合動力頭疼問題。
如何實施混合動力技術路線?一是從(cong) 燃油車升級轉換後的節能汽車路線,常規混合動力到插電式混合動力。另外一個(ge) 是從(cong) 純電動汽車轉換的混合動力路線,純電動到增程式和純電型插電混合動力。具體(ti) 來看,要通過模塊化和平台化的發展,內(nei) 燃機動力完全可以通過模塊化發展到並聯的三種構型,P2、P2.5和P3,最後發展成並聯的純電型插電混合動力。純電動力係統方麵,我們(men) 可以學習(xi) 日產(chan) ,發展串聯混合動力,然後到燃料電池串聯混合動力。我們(men) 也可以加上增程式的串聯型插電式混合動力或者叫增程式電動汽車,總之,中國混合動力技術的特色和優(you) 勢仍然是純電驅動。當然純電驅動包括純電動,但不等於(yu) 純電動。
另外,必須提到的是混合動力的核心技術—發動機技術。目前國內(nei) 用於(yu) 混合動力發動機效率為(wei) 35%-37%,國際水平38%-41%,距離內(nei) 燃機的極限效率:柴油機大概55%,汽油機45-50%,還有很大空間,我們(men) 還需要大力創新。在混合動力發動機方麵,現在國際上有效效率已經超過45%,主要的技術路徑包括提高壓縮比、稀薄燃燒增壓和稀薄燃燒的壓燃。值得一提的是增程式的電動汽車可能會(hui) 是小功率的增程機,我們(men) 現在探索有轉子發動機和自由對塞式發動機等等,從(cong) 國際文獻分析和自我研究的角度,我們(men) 認為(wei) 主流的技術路線仍然是小排量四衝(chong) 程的汽油機。
第三,燃料電池展望。
燃料電池首先的效益定位,奔馳公司給出的分析,即便選用的基礎內(nei) 燃機不差,內(nei) 燃混合動力全生命周期4.2升,相當於(yu) 車上的油耗大概3升,但在這種情況下,仍然是純電動和燃料電池效益的碳排放更加優(you) 異。純電動和燃料電池相比,當一次能源為(wei) 天然氣的時候,燃料電池效益高於(yu) 純電動,當一次能源為(wei) 可再生能源的時候,燃料電池效益低於(yu) 純電動很多。另外隻有基於(yu) 可再生能源,才能實現近零碳排放。
燃料電池和純電動的成本平衡點,韓國現代分析乘用車大概是500公裏左右,商用車100公裏左右。國內(nei) 外的研究表明,氫燃料電池係統更適合替代柴油機,鋰離子電池係統更適合替代汽油機。從(cong) 應用定位來看,燃料電池係統是卡車和公路客車的長途運載工具的最佳選擇,這個(ge) 分析來自豐(feng) 田公司,也是燃料電池技術路線最佳的推崇者,從(cong) 2009年到2018年,純電動汽車的適合裏程範圍雖然擴大了,但燃料電池仍然定位在長途的商用車領域,這給我們(men) 很多啟示。
中國特色的技術路線是燃料電池、動力電池、混合型動力係統,中國開創了這條技術路線。燃料電池是國際的主流技術路線,中國燃料電池商業(ye) 化已經開始,經過多年的示範,我們(men) 2017年底累計運行千輛,2018年年產(chan) 超過1500輛,全國投入運營的加氫站達到12座,另外也有在建的。我們(men) 相信在中國的北方寒冷地區即SUV領域,燃料電池也具有競爭(zheng) 力。
燃料電池目前麵臨(lin) 許多挑戰,在燃料電池發動機層麵主要是膜電機和空壓機。另外氫能技術,尤其是車載儲(chu) 氫技術,比如說儲(chu) 氫的能量密度仍然是不高的。剛才我們(men) 看到鋰離子電池的體(ti) 積能量密度可以達到每升800瓦時,係統隻能達到每升600瓦時,氫係統70兆帕的是每升800瓦時,必須發展新一代的每升1200千瓦時的高能量、低成本的這種儲(chu) 氫係統。目前的氫能技術落後於(yu) 燃料電池技術,需要全鏈條各環節氫能技術有新的突破,比如說液化需要進一步降低能耗。我們(men) 預計在2025年到2030年會(hui) 有新一代的氫能技術的出現。
總之,根據中國和全球氫能燃料電池技術的發展進程,我認為(wei) 氫燃料電池汽車相比於(yu) 純電動汽車,產(chan) 業(ye) 化進程大約晚十年左右。在2020年,燃料電池混合動力將會(hui) 成熟,商用車市場,預計在五千到一萬(wan) 輛,標誌性的車型是燃料電池車。2025年,燃料電池技術將會(hui) 成熟,推廣累計將會(hui) 達到五到十萬(wan) 輛,標誌性的車型是燃料電池的大型SUV,目前長城汽車在這方麵應該說走在前列。2030年,新一代氫能技術突破,製氫、儲(chu) 氫、運氫全方麵突破,燃料電池技術在交通和能源領域推廣達到100萬(wan) 輛,標誌性車型是燃料電池的長途貨運卡車,將會(hui) 達到一千公裏的長途貨運能力,一百萬(wan) 公裏的可靠性和耐久性。
總之,中國燃料電池產(chan) 業(ye) 鏈目前還很薄弱,但產(chan) 業(ye) 化態勢全球最佳,已經吸引了全球相關(guan) 資源的深度參與(yu) ,預計今後五到十年,有可能達到與(yu) 目前中國鋰離子電池的國際地位相當的水平。
第四,電動化與(yu) betway在线官网融合發展的展望。
我們(men) 目前叫電動車革命,即將發生的是betway在线官网革命和人工智能革命。在整車智能化方麵,我們(men) 更多是在談駕駛智能化,共享出行,其實還有能源的智能化,能源互聯網和車網的共享,如果從(cong) 駕駛共享的角度看,車輛總數會(hui) 降低,但是從(cong) 能源共的角度,家家都應該有電動汽車,在家裏晚上充電,白天賣電,來賺取差價(jia) ,這樣所有車輛的總量不會(hui) 降低,汽車產(chan) 業(ye) 的GDP也不會(hui) 降低,所以這將是我們(men) 未來的出路。
我重點要講的是關(guan) 於(yu) 動力電動化之後的能源革命,電動化革命發展迅猛,中國首次在全球率先導入高科技領域,增長非常好。現在從(cong) 孕育期、導入期進入成長期,還會(hui) 到最後的高速成長期,我們(men) 認為(wei) 在2020年之後,尤其是2025年之後,將會(hui) 是突飛猛進的過程。根據中國汽車工程學會(hui) 的預測,2030年是八千萬(wan) 到一億(yi) 輛,大家共同認為(wei) 所有的銷量指標都會(hui) 提前到達,也就是說2025年,保有量就會(hui) 達到五千萬(wan) 到八千萬(wan) ,這是極有可能的,我們(men) 必須提前做好準備,為(wei) 能源革命做好準備。
大家知道光伏技術是中國的優(you) 勢產(chan) 業(ye) ,現在效率普遍達到20%,下一步是30%。第三代光伏革命正在興(xing) 起,效率潛力巨大。中國光伏產(chan) 業(ye) 突飛猛進,分布式光伏引領發展。我們(men) 預計分布式光伏與(yu) 電動汽車分布式儲(chu) 能的組合能源係統將構建未來能源交通體(ti) 係,我們(men) 必須為(wei) 電動車規模化之後的能源革命做好準備。分布式光伏儲(chu) 能動力電池、氫燃料電池及電動汽車相互需要,電動汽車需要betway在线官网,betway在线官网也需要電動汽車。“四位一體(ti) ”的betway在线官网係統,如果按照能源局的規劃,2030年非化石能源發電比例為(wei) 50%,betway在线官网也是50%,電動汽車上的電池將是50億(yi) 度,再加上儲(chu) 能電池(比如50億(yi) 度),可以達到100億(yi) 度以上,中國每天消費的電也就是140億(yi) 度,電池電量就可以供應中國用電。這將是一場深刻的革命,也將帶來幾萬(wan) 億(yi) 到十幾萬(wan) 億(yi) 的產(chan) 業(ye) 。
總之,麵向2025年,我們(men) 展望電動化技術將會(hui) 全方位的成熟,不管是鋰離子電池還是燃料電池都會(hui) 全方位成熟。betway在线官网、可再生能源也是價(jia) 格性價(jia) 比的拐點,電動車也是性價(jia) 比的拐點,兩(liang) 個(ge) 拐點都會(hui) 在2020年到2025年之間實現。這兩(liang) 個(ge) 是天然的絕配組合,智能化也會(hui) 突飛猛進,所以2025年左右是全方位突破的關(guan) 鍵轉折點。我們(men) 把betway在线官网汽車分成三個(ge) 階段,第一個(ge) 階段是電動汽車,但不是真正的betway在线官网汽車,到了第二階段,betway在线官网電動汽車就是真正的betway在线官网汽車,到了第三個(ge) 階段就是betway在线官网智能化電動汽車,就是我們(men) 最終的全方位革命的完成階段。
謝謝各位!
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