12月10日-11日,由《中国企业家》杂志社主办的“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”在北京举行,今年的主题为:新征程新动能。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发表了演讲。
“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大变局。”欧阳明高说。
对于未来的产业方向,欧阳明高表示: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,纯电驱动汽车的途径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。
以下为演讲实录:
各位观众朋友大家好,我是来自清华大学的欧阳明高。今天我报告的题目是“面向碳中和的新能源汽车与新能源革命”。下面我就开始介绍。
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。我们第一次能源革命实际上就是动力式蒸汽机、能源是煤炭,我们的交通工具是火车,它带动了第一次工业革命。我们第二次内燃革命,我们的动力是内燃机,我们的能源是石油和天然气,我们用的燃料主体是汽柴油。这一次的交通工具就变成了汽车。这大概是在100年多前实现的。
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。这一次我们新的交通工具电动汽车。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。
我们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,因为风电光伏我们是靠天吃饭,是波动的,所以我们需要靠储能电池、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。
我们新能源总体是两大系统,新能源的动力系统和新能源的电力系统。我们新能源动力系统就来自于我们新能源汽车。我们新能源电力系统,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。新能源汽车我们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。我们现在新能源汽车已经发展起来了,大规模的产业化进入我们普通人的家庭,所以我们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的,我们现在也进入新能源技术来推动新能源革命。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。
首先关于纯电驱动汽车与电池储能。大家知道我们国家在“十二五”选择了以纯电动作为我们新能源汽车产业化的突破口,这是根据我们中国交通体系的独特的特色和交通电气化的优势。大家知道,我们有电气化的高铁,我们叫线,我们有电气化的城市交通,比方地铁、新能源大客车等等。我们还有面上城镇和农村的,广大的农村大部分的都是采用的电动自行车,我们有几亿辆,所以我们可以在这样一个电器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。这就是我们中国的模式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,确立了新能源汽车是我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,到今年我们要超过600万辆,十多年增长了1000倍。我们再往后看,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,但是我们基数变大了,我们到2025年就会到达1200万辆的年产量。所以我们预计今后2035年左右,电动汽车市场将发展成为年销量2500万辆,全产业链的产值近10万亿的大产业。
在新能源汽车发展的过程中,它带动了我们动力电池上水平、上规模。比如大家熟悉的我们电动汽车刚开始的续航里程100多公里,我们电池的比能量只有100多瓦时,现在我们的比能量不断的提升到300瓦时、350瓦时,而我们的续航里程也在不断的提升,现在普遍的到达500公里以上,甚至1000公里的续航也是可以做到的,只是成本偏高。在下一步,我们电池的技术创新潜力还巨大,新一代电池技术在不断的取得突破。比如我们现在产业化,下一步是350瓦时/公斤普遍应用,再到2030年,400瓦时/公斤的电池就会产业化,到2035年,500瓦时/公斤的电池也会全方位产业化。这中间我们电池产业的规模也在不断的扩大。比如今年上半年,我们锂离子电池全产业链的产量就超过了280g瓦时,增长了150%。全行业的收入突破了4800亿,预计全年将突破万亿。我们明年的电池产能规划已经大于1000个g瓦时。2025年我们国内电池需求量和出货量预计到达1200 g瓦时,1200 g瓦时就是12亿千瓦时。我们宁德时代的曾毓群董事长也预测,2030年我们全球电动汽车装机就会达到4800g瓦时,我们这个4800个g瓦时电池的价值将近5万亿人民币。所以这是一个巨大的产业。
在这中间不仅是电动车要用,下一步储能也是我们的一个重要方向。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Linux电池。这是未来我们展望的,我们整个电池产业的规模,包括了储能,储能正在快速的增长。
当然我们储能大型的锂离子电池的储能电站的安全事故是一个挑战。所以我的团队要解决现在电池还存在的一个唯一的问题就是安全问题。我们在清华大学电池安全实验室,我们跟全球合作,来为国内外企业开展电池安全技术的研发和产业化。这是我们合作的企业,是委托我们做研究的,国内外的主要的电池厂和汽车厂都委托我们开展安全方面的研究。
我们也逐步的从电池安全的研究发展到安全电池的开发与产业化。比方固态电池,安全的电池系统和智能电池,这就是我们培育的一些电池方面的企业,这都是一些创业型的企业,有做电池包的,车用电池的,有做储能电池的,也有做车网互动电池的,有做快充的等等。也有我们的合众汽车,就是哪吒汽车等等。这是第一个方面。
我想讲的第二个方面就是燃料电池汽车与绿色氢能。大家知道,我们中国的燃料电池汽车也具备国际竞争力,应该说这就是2021年的全球燃力电池汽车的出货量。其中商用车基本上是在中国推广,所以燃料电池商用车是我们中国的特色和优势,跟10年前的纯电动轿车是类似的,正在引领国际潮流,维持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协调发展、国际合作和产业化。其中我们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我们氢能基础设施的发展。随着我们燃量电池汽车逐步的产业化成长,我们的制氢、储运、加氢等等都会得到大的发展。也就是我们会带动整个氢能产业的发展,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。比如这就是我们全球氢能预测的它的产量,到2050年会达到6.6亿吨。它不仅用在我们交通,还会用在电力、建筑、工业园料等等。
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。其中我们的电力应用就是氢储能,它是我们中国绿色氢能应用的下一个战略方向。什么叫氢储能?就是我们在风电光伏富余的时候,我们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,我们再把它发电发回去,这就是氢储能。大家知道我们有大量的火电厂、调风电厂,我们是需要这样一种新的燃料的,就是我们氢储能在未来它会是季节性的这种储能方式的主体,大家知道,这就是存储时间,长周期储能主要是要靠氢,这就是氢储能。而且它的规模极大,我们估计会到10亿千瓦的级别,为什么?因为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和氢储能。这是一个庞大的系统工程。
我们清华的团队也在绿色氢能和燃料电池进行了大量的研究,比如这就是我们燃料电池系统的研发。我们经过近20年的研发,完全掌握了燃料电池的成套技术。而我们也培育了中国氢能的第一股亿华通科技公司。现在亿华通已经是一个大的企业集团,它具有10家公司在氢能全产业链布局。另外,我们面向近中远期的应用,也在开展电解水制氢装备的研发,包括了固体氧化物、质子交换膜和碱性链接。其中我们现在正在规模产业化的是碱性电解思维。
基于我们的发电和制氢,我们进一步的推动氢储能在火电厂的应用。这是我们在北方的能源基地,我们对火电进行氢燃料的参烧,在光伏多的富余的时候,我们把它制成氢,在不够的时候我们再给它发电发回来。而对整个氢能在全年中间它可以有一个存储和变化的循环,来实现氢储能季节性的能量转移。这是我们正在推动的。整个包头、张家口、北京氢走廊,我们把张家口作为总部基地和综合示范基地,包括了氢制备、氢储运、氢功能、氢动力。我们现在在张家口有500辆燃料电池公交车,有9个加氢站,有万吨的风电制氢厂,还有万台级的燃料电池发动机基地,在包头主要是进行商业示范,在北京主要是进行国际合作和研发,我们正在推进氢走廊的建设。
最后我想讲的就是自动驾驶汽车与智慧能源,这又是一个,我们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,所以它会带来引领智能化革命,包括智能制造、自动驾驶、智慧能源。这就是我们智能化的电动交通的技术路线图。大家知道现在我们的座舱,智能化座舱,我们还有车联网来引导我们辅助驾驶等等功能,来使我们的汽车逐步自动化,然后再到自动驾驶,甚至将来的无人驾驶,同时推动能源互联网、移动的能源互联网。就像我们以手机是移动的信息网一样,我们的电动汽车将来是移动的能源互联网。在这个过程中,我们汽车行业的自动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。我更要强调的是,随着电动机的保有量的增长,我们城市的配电网将会不堪重负,如果大家都是无序充电,晚上回家充电,电网会受不了。所以我们必须要对电网的设施进行智能化的改造,这就是我们说的车网互动。首先要有序充电,这叫V1G,V就是车,G就是网,单向的,但是我们把它调整,自动的调整到车网,也就是电力负荷比较低的时候,比如我们知道的后半夜充电。进一步的我们可以车跟车充,我们可以车作为家庭的一个储能装置,比方屋顶有光伏,我们可以把光伏的电存起来。比如我们给一个建筑楼宇,比方写字楼来供电,比如我们也可以给一个园区的微电网来进行储能和供电,既可以从网上取电,也可以给网上充电。网上电多了我们就充电,网上电少了我们就放电。这样我们就成为一个智能的能源终端。甚至我们还可以跟配电网进行互动能量的交换,这就是我们所谓的车网互动V2X。
那么这个车网互动需要聚合,聚合就有巨大的潜力。比如我们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200亿度电就是我们中国现在每天消费的总电量,可以存这么多。那么它有多大的功率?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,我们说叫一个万亿级产业的黄金组合,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”。随着我们的光伏进入10亿千瓦时代,我们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。
我们面向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20亿千瓦这样一个时代,电动汽车车网互动会进入百亿千瓦时储能的时代,电动汽车会进入4亿辆的时代,所以这个电池容量就更大了,它会超过250亿千瓦时,所以这是一个更大的10万亿级的黄金组合。电动汽车会有一个巨大的用户侧的能源互联网,比方我们的家跟网,我们的停车场、智慧楼宇,我们的园区,还有我们的公路快充快换站等等,会构成一个巨大的用户侧的能源互联网。这是我们清华团队按照刚才的场景所开发的一系列的车网互动和快充快换的示范项目,正在京津冀、港珠澳两大城市圈在落地,跟很多企业形成了合作关系。
我举一个例子,中间的快充快换,我们的快充,我们350千瓦快充,5分钟可以充200公里,正在产业化。我们的快换5分钟可以把重卡的电池换掉,形成我们重卡的电动化。而且这两者结合起来,我们还构建了光储充换一体化的这种互补型智慧能源系统。所谓的互补型就是我们超级快充给轿车超级快充,因为大功率充电350千瓦充电,我们一般都是要用储能电池,不能直接从电网取电。储能电池我们可以用我们换电重卡的备用电池,我们在站上再建立光伏,这就是所谓的光伏充换一体化互补型智慧能力系统。我们把它称作电动汽车时代的加油站,因为现在的加油站就是轿车加汽油、卡车加柴油。未来轿车快充、卡车快换,而且他们相互用卡车快换的电池给叫轿车快充。
这是我们在冬奥会期间建立的全球首个光储充换一体化的综合示范平台,这是跟国际壳牌公司合作的。这就是第三个方面。
最后我做一下总结,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大变局。
我想总结一下,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,纯电驱动汽车的途径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,希望得到各位企业家的支持与帮助,共同推动中国新能源革命与双碳战略的落实。
好,我们迎接第四次工业革命,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。谢谢各位。