【演讲实录】欧阳明高院士:电动车未来发展总成本必须突破

2020-01-13 16:09   点击:

在1月12日举办的中国电动汽车百人会论坛(2020)上,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高就2019年几个方面的热点问题和趋势的判断做出分析。

中工汽车网1月13日讯:

在1月12日举办的中国电动汽车百人会论坛(2020)上,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高就2019年几个方面的热点问题和趋势的判断做出分析。他认为,电动车未来的发展趋势主要有三个,降低总成本、性能再升级、功能多样化。

欧阳明高认为,电动车总成本必须突破。“总成本指电动汽车拥有总成本,相比燃油汽车,实现成本平衡甚至更低,就要有突破。总成本包括购置成本和使用成本。大家知道,使用成本是低的,但是购置成本是高的,所以使用频繁的电动共享车比电动家用轿车更容易实现跟燃油车总成本的平衡,这也是为什么现在家用车大约只占电动乘用车销售的一半,另一半都到平台上去了。因此,总成本突破的重点是家用电动汽车,尤其是性价比车型,很贵的车不是性价比客户的选择,但是我们家用轿车最重要的、量最大的还是性价比客户,所以这是最需要突破的重点。”欧阳明高表示,需要重点突破的就是购置成本。

欧阳明高进一步分析称,总成本等于每千瓦时电池成本×百公里电耗×续航里程,因此成本的降低包含了电池成本、百公里电耗和续航里程三方面。以电池成本为例,“现在我们的电池系统成本已经在0.6—1元/Wh,1元/ Wh是三元电池,低的是磷酸铁锂电池,今后5年电池成本仍有下降空间,比如说我们三元电池2025年前到0.7元/ Wh,磷酸铁锂还有下降的空间,但同时需要强调电池回收利用价值亟待挖掘。”

在性能升级方面,欧阳明高认为,性能再升级包括两个方面:第一个是新一代电力电子,会使下面电驱动一体化,然后扁平化的汽车底盘,电动车只要打开基本上是空的,如果是混合动力全都是满的,下一步还会继续空下去。第二个则是性能再升级,即电解质的技术进步。

以下为欧阳明高院士演讲现场实录:(为方便阅读,演讲内容及顺序有删改,仅供参考)

前面万主席已经对全国的新能源汽车科技创新已经做了高屋建瓴的概括和总结,我就不重复了。我想就2019年的几个方面热点问题和个人一些对趋势的判断,讲一讲我个人观点,供大家参考。还是三点:纯电动、插电混合和氢能燃料电池。

一氢能燃料电池:

关于氢能燃料电池的基本定位,国际基本达成共识。氢能燃料电池今年也是一个大热点,年初“两会”代表热议氢能成为媒体的热点,电池充电加氢基础设施写入政府工作报告,2019年被认为是中国氢能的元年。为此我们必须回顾氢燃料电池的定位。这是燃料电池领先企业丰田给出的定位。燃料电池就是在这个区域。

今年由于氢能热,还有纯电动汽车补贴退坡,所以几个叠加起来氢能燃料电池汽车就变成了热点。但是也有很多人提出质疑,严重质疑,其中有一些观点看上去也是有道理的。所以既受吹捧、也受质疑。其实它既不是那么好,也不是那么差,关键是找到平衡点。

十年前,各个大学和公司认为纯电动的续驶里程只有150公里。跟燃料电池汽车比,平衡点就是150公里,现在已经不是这样,现在多少呢,是500公里。现在的轿车平衡点,我们已经从150上升到500。那么这个平衡点怎么算的呢?纯电动就是电池加电机;燃料电池是氢气瓶加燃料电池,加电机,当然还要加一点辅助电池,还有一个散热器。那么储氢肯定是低于储电的,有个成本差。这个成本差会随着续驶里程的增加,产生一个总成本优势减掉燃料电池动力系统的成本,出来的这个里程就是跟纯电动的平衡点。基本背后的逻辑就是这样。

所以对于商用车,这个平衡点就会提前。我们现在看200公里以内的纯电动卡车是完全具有经济性的,今天会场外面也有。我是相信的,它是会有经济性的。所以氢燃料电池动力更适合长途大型高速重载替代柴油机,锂离子电池更适合替代汽油机。当然前面万主席也说了,虽然柴油车跟汽油车相比量是小,但是能耗并不小,排放也并不小,所以意义还是很大的。

中国燃料电池商用车已经居世界首位,4000辆,所以我们要继续朝这个方向努力。燃料电池发动机的成本也在快速下降,现在跟5年前比成本大约已经降了一半,今后5年还要降一半以上。其实很多材料和部件是由于进口成本高,比如质子交换膜,进口一平方米2500元,现在变成国产,就1000元以内了,所以这个大家要有信心。所以这是很重要的一个原因。当然还有一个规模扩大的原因。这是中国燃料电池的技术路线图。

那么下一步重点就是奥运会。冬奥会几千辆燃料电池车,就明年一年,我们要建二三十个加氢站和几千辆车,这是现在最重要的。如果这一仗打的好,后面就顺了。底下我加了一句,基于多种技术路线你追我赶的竞争态势,氢燃料电池汽车如要想脱颖而出,必须在2035年达到我说的这个百万辆目标。如果到2035年,我们达不到这个目标,这是有风险的。

面向2035年,我们有哪些瓶颈呢?三大瓶颈,一个是车载储氢有瓶颈,成本和体积。还有加氢站的瓶颈,量不够。到2035年,我们怎么也得要5000座加氢站。燃料经济性方面,我们必须要降到30块钱以内。如果基于当时的可再生能源电价,一毛五一度电,风电、光伏是可以做到的。这就期待我们可再生能源电价的下降,现在可再生能源电价最低在二毛四。总体看,氢供应总量反而不是瓶颈。但是今年大家能源行业吵得一塌糊涂的,就是来源和技术路线。

实际上车用量不大,2025年大概平均30万吨,2035年300万吨,这个并不大。所以我们认为不要搞那么复杂,面向汽车产业的氢能战略要简化,要聚焦,那就是绿氢。只有绿氢才有合理性,灰氢不具有合理性,无论从哪个角度讲。大家非常严重质疑,昨天还有老总质疑,干嘛要搞这个东西,弯弯绕来回这么多。如果是绿氢是可以的,我专门有一篇上次百人会的媒体见面会,有很长的解释,这里不解释。如果是绿氢,氢能制取很简单,就是电解水。那么10%的气电,我们就可以满足2025年的应用需求。现在大家都说副产氢,副产氢过渡期是可以用,但是有个问题—我们燃料电池对氢的纯度要求极高。

如果为了成本,副产氢品质不好,那可能得不偿失。因为它会腐蚀加氢车、加氢站,甚至燃料电池,这个是要注意的。氢能输运,我们也要发挥。绿氢给我们带来扬长避短的机遇,高压输电线很厉害,但我们的氢管道很弱。所以长途输电比输氢好。

最后做下建议,氢能战略的必要性没有问题,但现实的技术、经济性也是全球面对的共同挑战,出路在于创新。当前的市场突破口在哪里呢?首先,在弃风弃电弃水和副产氢富余的地方,尽量在当地使用,别运,一运就贵了。尽量是低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围,比如35兆帕的氢瓶已经比较便宜了,可以用了。最好在温度较低的北方地区,为什么?我们燃料电池有百分之四五十是废热,这个在南方就不好用了,在北方可以用来取暖,反倒如果纯电动在北方还得用电来供暖,所以你这个是省不掉的,所以在这些地方是有竞争力的。

新能源汽车市场前景方面,由补贴推动的快速增长比较脆弱,突然下降的确使人焦虑,但是由电动汽车技术经济性决定的市场前景已经非常明朗,也就是说我们遭受的实际上是一种阵痛。跟手机类比,我们现在PHEV和EV大概相当于手机1999年的时候,就是差不多20年前手机的状态,当然燃料电池可能比这个再晚十年。手机大概是在2000年之后基本上快速上涨,每个技术都是有一个S曲线的发展过程,现在我们正在S曲线坡的底部,即将要上坡,这是我个人从技术角度来看的。2035年新能源汽车规划说的就是成为乘用车新车的主体,这个不是说的新能源汽车的主体,是整个乘用车新车的主体。谢谢各位。

二纯电动

由于大规模推广,所以公众刚刚接受这件事情的时候,有很多迷惑的地方非常正常,我觉得在这方面我们的记者可以发挥很大的作用。我在10月30日中央电视台的《经济大讲堂》讲新能源汽车时专门回应了所有这些问题,包括里程焦虑、成本焦虑、充电焦虑、寿命焦虑、回收焦虑、安全焦虑,很多很多焦虑。我在那里面详细一一都回应了,如果大家需要的话,中央台网站上都有,这里不再重复介绍了,讲我们自己的研究成果了。

安全这一块儿,去年有一个新的变化就是安全理念的升级。我们以前,由于补贴一直是跟单体电池比能量挂钩的,所以一直在做单体,能量越来越高。三元电池单体能量越来越高的同时,按照现有技术体系,材料的热稳定性是会变差的。所以为了安全,就要想很多办法。单体电池的比能量并不是汽车所需要的,汽车需要的是最后放在车上的真正的系统里面。其实,这中间系统比能量对单体比能量之比,大概还有一半。比方说从体积的角度来讲,还有一半都不是单体占的,都是非单体占的。所以这个地方的潜力非常大。

今年我们技术领先的两家企业不约而同的在这方面做出了创新。针对比能量提升方面,发布了电池包的新技术-宁德时代CTP和比亚迪的刀片电池。新概念,这是我要重点强调的。其他的就不说了。下一步的趋势,我的概括是降低总成本、性能再升级、功能多样化。来看纯电动车发展趋势,首先总成本必须突破。总成本指的是电动汽车总拥有成本相比燃油汽车实现成本平衡甚至更低。总成本包括购置成本和使用成本,大家都知道使用成本是低的,但购置成本是高的。

所以,使用频繁的电动共享车比电动家用轿车更容易实现。这也是为什么现在家用车只占电动乘用车销售的大概一半,另一半都到这个平台上去了。因此,总成本突破的重点是家用电动汽车,尤其是性价比车型,它倒不一定是很贵的车。但量最大的家用轿车最重要的还是客户性价比这一块。所以这是我们最需要突破的重点。这个重点要突破的就是购置成本,因为家用的使用成本已经是低的,我们待会要说。那么这个总成本等于什么呢?实际上等于每千瓦时电池成本乘以百公里电耗再乘以续航里程,这个是很简单的公式。下面我们首先来看每千瓦时的电池成本。前面已经谈到下降85%,这是这四年来的,我们叫锂离子电池革命。其实我们十年的成功虽然是中国政策的优势,但是我觉得根本的还是技术革命,抓住了技术革命机遇。如果没有这个机遇,我们政策再好,也做不到今天这样。那么政策是在技术革命的基础上助力,他不可能改变整个基础格局。

现在我们的电池系统成本已经在0.6~1元/kW·h。当然,1元/kW·h就是三元电池的,低的是磷酸铁锂电池。今后五年电池成本下降仍有空间。比如三元电池到2025年之前到七毛钱一个瓦时,磷酸铁锂还有下降空间。但我们同时要强调,电池回收利用价值要亟待挖掘。这方面,我想磷酸铁锂电池成本优势是非常明显的,磷酸铁锂方面比亚迪的创新叫刀片电池,他们已经申请了专利,国外很多厂家对这个技术非常感兴趣。以前的电池很短的,现在整个电池一长条就像一个刀片,高度还是那么高,电池两侧接线和用作冷却风道、各种东西都放到两侧,中间就不放别的了,一片一片叠起来,叠起来刚度、强度还非常好,还可以做结构件,这是很重要的创新。对于一个200L,就是A0级车型的体积,它可以装到接近60度电,基本可以解决续航里程的问题。

第二个是百公里电耗。前面其实万主席已经讲过百公里电耗。这是我们统计工信部的数据,不是实际电耗,是工信部发布的。从国家检测的电耗可以看出,2015年、2017年到2019年,续驶里程在升级,在这个轴上。电耗普遍下降,而且变化的幅度在收窄。不管300公里到500公里这个变化范围,它都收窄。这是个好东西,比如说我们今年有两款500公里的电动轿车,工信部电耗在12度电/百公里。

第三个是续驶里程。目前据麦肯锡的统计分析,在同样续驶里程的电动车中,中国的电动车是最便宜的。当然反过来说,我们品牌溢价能力偏低。那也就是说这个方面我们其实做的很好了。那么,下一步怎么办?我想,第一要优化家用电动汽车不同车型经济合理的续驶里程范围。其实我们厂家已经都做了,比方说A00级的,A0级的,A级的,B级的,这是不一样的,不需要都强调长续航里程。但最难的还是主攻目标,还是家用主流轿车,也就是A0级和A级的。他们大概是在350到450这个范围,这是最重要的,我们要需要突破。

另外就是三“化”一体,我们现在除了电动化,还有能源的低碳化和系统智能化。所以新能源汽车具有智能终端交通工具能源装置的多重属性。如果到功能多样化阶段的时候,也许客户他反而需要让你给他装多一点电池。这样总成本反而能降低,因为它可以用电池作为储能,给电网放电,获取收益。所以立足当前面向长远的一个建议。前面苗部长已经都说了,我们希望购置补贴啊,税收优惠呀,不限行等等。我提请政府重点资助还有两个方面,一个就是充电基础设施。其实充电基础设施的本质是资助国家新一代能源基础设施。这个我不具体介绍。还有一个电池回收利用,本质是是资助补贴环保,这个是有道德制高点的。

三混合动力技术展望

混合动力一般来讲是比较复杂的,尤其是对于非汽车、非发动机行业人来说,容易混淆。首先是常规混合动力,即不可充电的混合动力,日本丰田、本田、日产分别开发了代表性的深混技术,引领了国际常规混合动力的潮流。但我们也看到去年以来,日本试产串联式的日产E-power的销量和油耗可以跟普瑞斯的功率分流产品相媲美,这说明我们不一定要走功率分流的路线,对中国来讲串联相对简单。

另外就是可以外界充电的混合动力,我们叫插电式混合动力。插电式混合动力分成两个阶段,在电量维持阶段是常规混合动力。但充完电之后,率先使用的是电池,这一段非常重要。这要分为两个部分,一是纯电型插电式,就是全部用电,在充满电之后的第一阶段就是纯电动,但是还有部分是混合型插电,前面仍然是混合动力,比如20公里纯电续驶里程的普锐斯第一代插电混合就属于这种。我们认为,纯电插电混合动力在城区短途用电,高速、长途用油,根据中国的乘用车出行特征,可以省油80%以上,这是中国优势的技术路线,这是我国政府规定50公里以上的纯电续驶里程政策带来的一个红利。如果将纯电型的插电混合动力按功能和结构分开分析,其实有九类混合动力,纯电型混合动力既可以串联、并联,也可以混联。根据中国对的增程式定义,实际上是串联的纯电型插电混合动力,是纯电插电混合动力中的一类。中国可能主要是并联和串联两种,混联不会成为主流。

比较这两种方式发现,在混合动力模式下,并联纯电型相较于串联纯电型,具有成本和动力优势,国内领先企业正在着力探索低成本的纯电并联式插电混合动力,我认为这是一个非常值得关注的具有中国优势的技术路线。而且可以抗衡国外深度混合动力的常规混合动力。在成本上,由于并联单电机代替双电机,综合油耗较常规混合动力更大,从40%到80%,在成本上可以跟常规混合动力竞争。这能够解决中国长期以来对深度混合动力头疼问题。

如何实施混合动力技术路线?一是从燃油车升级转换后的节能汽车路线,常规混合动力到插电式混合动力。另外一个是从纯电动汽车转换的混合动力路线,纯电动到增程式和纯电型插电混合动力。具体来看,要通过模块化和平台化的发展,内燃机动力完全可以通过模块化发展到并联的三种构型,P2、P2.5和P3,最后发展成并联的纯电型插电混合动力。纯电动力系统方面,我们可以学习日产,发展串联混合动力,然后到燃料电池串联混合动力。我们也可以加上增程式的串联型插电式混合动力或者叫增程式电动汽车,总之,中国混合动力技术的特色和优势仍然是纯电驱动。当然纯电驱动包括纯电动,但不等于纯电动。

另外,必须提到的是混合动力的核心技术—发动机技术。目前国内用于混合动力发动机效率为35%-37%,国际水平38%-41%,距离内燃机的极限效率:柴油机大概55%,汽油机45-50%,还有很大空间,我们还需要大力创新。在混合动力发动机方面,现在国际上有效效率已经超过45%,主要的技术路径包括提高压缩比、稀薄燃烧增压和稀薄燃烧的压燃。值得一提的是增程式的电动汽车可能会是小功率的增程机,我们现在探索有转子发动机和自由对塞式发动机等等,从国际文献分析和自我研究的角度,我们认为主流的技术路线仍然是小排量四冲程的汽油机。

来源:未知
作者:admin

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