【碳中和大家谈】对话欧阳明高:发展新能源汽车,助力“双碳”驶入快车道-清华大学
编者按:
9月22日,清华大学正式成立碳中和研究院。碳中和研究院的成立,是贯彻落实习近平总书记重要讲话精神的重要行动,是将服务国家重大需求与充分发挥清华多学科优势紧密结合的重大举措,是为人类可持续发展贡献智慧与力量的主动担当。
清华大学推出“碳中和大家谈”系列访谈,邀请专家学者围绕碳中和领域热点议题,进行前瞻性、引领性的思考和讨论。本期访谈邀请中国科学院院士、清华大学学术委员会副主任、车辆与运载学院教授欧阳明高,为大家总结新能源汽车发展成果,展望“双碳”目标下新能源汽车发展愿景。
欧阳明高,中国科学院院士,清华大学车辆与运载学院教授,国际交通电动化学术期刊eTransportation创刊主编。从“十一五”起连续三个五年计划担任国家新能源汽车科技研发首席专家。创建了清华大学新能源动力系统科研团队和电池储能-绿色氢能-氢电智慧能源三位一体学术体系。在动力电池热失控热-机-电耦合机制与主动安全防控、长寿命燃料电池动力系统物理化学过程和优化设计与控制、内燃机混合动力分频段系统动态学与多层次排放控制等三方面取得了从理论创新、技术突破到产业化应用的系统性创新成果。获授权发明专利超过100项,以第一完**获2007年国家技术发明二等奖、2010年国家技术发明二等奖,国际氢能燃料电池联盟IPHE技术成就奖(2010)、IEEE交通技术奖(2021)和何梁何利科学技术奖以及*中央***表彰的先进个人(2008)等荣誉称号。发表科学索引(SCI)收录论文300余篇,被列入2015—2020年中国高被引学者榜(能源科学)和2017、2019、2020全球高被引科学家榜(工程科学)。
记者:新能源汽车的发展对实现“双碳”目标有何意义?
欧阳明高:从国际上看,交通领域碳排放仍在持续增长,交通领域减碳在实现“双碳”目标的过程中占有重要地位。
纵向看,新能源汽车带动了三大革命:动力电动化、能源低碳化、系统智能化。动力电动化指的电动汽车革命,核心是混合动力、纯电动动力和氢燃料电池动力等新能源动力系统。能源低碳化就是向可再生能源转型(新能源汽车使用新能源,新能源汽车推动新能源发展)、集中式发电与分布式能源相结合、用氢气和电池两种主要储能方式储存间歇式能源等。系统智能化的重点内容是将电动汽车作为智能化用能和储能终端,利用能源互联网、区块链等技术,聚合数以亿计的分布式电动汽车,构建虚拟电厂,发展车-网互动的智慧新能源。
横向看,新能源汽车将会带动交通的全面电动化,不仅仅是汽车,而是包括火车、卡车、轮船、飞机等在内的各种交通工具的全方位电动化。
总之,在“双碳”背景下,交通和能源将会相互融合,实现一体化发展。
记者:我国发展新能源汽车的优势在哪里?
欧阳明高:2011年中国在全球率先确立了“纯电驱动”的新能源汽车发展技术路线,引领了世界新能源汽车发展潮流。十年来,我国新能源汽车产业从无到有,今年前9个月我国新能源汽车销量已经接近200万辆,预计全年销量将达到260-300万辆,呈现爆发时增长态势。我国的新能源汽车保有量和年销量多年保持在全球的一半以上。在新能源汽车的核心技术动力电池方面,世界排名前十的动力电池企业中有六个是中国企业,其中宁德时代和比亚迪分别位居第一和第三。中国动力电池产量占全球60-70%,产品供应全球车企,包括特斯拉。我国动力电池基础研究的团队规模、发表论文数都位于世界领先位置。在氢能燃料电池汽车方面,中国的燃料电池商用车具有明显特色和优势,其产业和产量居于世界领先。总之我国新能源汽车已经发展为全球产业链最完整、产业规模最大、综合水平最高的国际化竞争性战略性新兴产业。
记者:清华成立碳中和研究院有何优势?
欧阳明高:碳中和有很多层面,第一层面是宏观的能源经济学分析,比如碳交易、碳市场和电力市场设计等,这对技术人员有指导作用。第二层面是关键技术的研发。第四次工业革命引起所有工业领域的变革,也要求工科学科的转型。清华工科强大,学科齐全,有学科交叉和学科系统集成的潜力,关键是要将潜力变为实力。电机系的新型电力系统、建筑学院的低碳建筑技术、化工系和材料学院的能源材料、化学系的基础研究等等可以相互配合,打破学科界限,破除学术交流和技术创新的障碍。真正实现问题导向、学科交叉,以应用研究倒逼基础研究,用基础研究推动应用研究。
记者:目前您的团队在新能源核心技术上已经积累了哪些成果?
欧阳明高:目前我的团队研究方向主要面向碳中和的新能源科学与技术,聚焦电池储能、绿色氢能和氢-电智慧能源三位一体学术体系。
储能电池既面向车用也面向电网。储能安全是社会关注的热点问题和储能电池瓶颈技术。我们2011年就成立了清华电池安全实验室,从本征安全(电池热失控与热设计)、主动安全(电池监控与充电控制)、被动安全(电池热蔓延与热管理)三个方面做基础研究和技术攻关,系统揭示了高比能量锂离子动力电池热失控机理并针对性地发展了防控技术体系,发文量和研究水平在全球领先,主要成果在国际和国内20多家汽车整车和动力电池企业推广应用,向包括德国奔驰和韩国三星在内的国内外企业许可和转让知识产权超过3000万元。
在氢能方面,从2001年开始,我们采用“剥洋葱”模式,由表及里,层层深入,至上而下逐步突破氢燃料电池混合动力系统、燃料电池发动机、燃料电池电堆、燃料电池膜电极等核心技术,并转化形成产业体系,培育出我国科创板氢能燃料电池唯一的上市公司,引领了我国氢能燃料电池汽车技术的发展。现在我们进一步把燃料电池技术扩展到电解系统技术,建立起了从风能与光伏制取绿氢的完整技术平台,包括全新一代的金属支撑固体氧化物燃料电池与电解系统平台。
所谓智能就是基于上述储能和氢能装置,通过网络与控制技术集成为智慧能源系统。我们研发了以新一代长寿命电位传感器为核心的智能电池系统、以电池快速加热技术为核心的全气候智能电池管理系统、轿车快充与卡车快换耦合综合能量补给系统、光-储-充-放一体化车网互动微网系统等创新技术并通过清华大学知识产权转移培育了一系列学生创业企业。
摄影:青山
编辑:陈晓艳
审核:吕婷
2021年10月08日08:55:23
氢能董事长王朝云:披着羊皮的狼才是真正的新能源汽车
【文末有彩蛋】
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12月16日,第九届全球新能源汽车大会(GNEV9)在国家会议中心开幕,在车市寒冬的大背景下,高速增长的新能源汽车备受关注。与此同时,后补贴时代新能源汽车将如何发展?如何才能满足消费者的真实需求?第一电动在大会之后对话多位行业大咖,为您呈现“后补贴时代”车企高管们的战略与思考。
明天氢能董事长王朝云在接受第一电动专访时表示,真正意义的能源安全就是氢能源,真正意义的新能源汽车是燃料电池汽车。同时,纯电动、混合动力、燃料电池在各自的应用领域要远近结合、供需匹配,协调共同推进中国新能源汽车的发展。
以下为访谈实录:
中国与国际之间的技术差距并不大
第一电动:现在氢燃料还是以韩国、日本相对于掌握比较好一些,中国在这方面有什么不足?未来中国方面有没有赶超日本和韩国的机会?
王朝云:氢燃料你说是韩国、日本现在比较领先,比较领先不意味着我们不行,我们国家以中科院大化所为代表的,以衣宝廉院士为代表的做燃料电池也是超过五十年历史的,今年八九月份的时候,业内人士还专门给他做了一个从业五十周年的庆典。最早在美国是双子星座号航天飞机上使用燃料电池的时候,我们国家那时候也开始做燃料电池,最早的原型,60年代、70年代做的两个原型,现在还放在大化所,你要有空的话可以去看一下。
从现在的技术水平角度和性能角度来讲,我们和日韩水平几乎接近,衡量指标和动力电池有一个相似的叫做能量密度,它是升功率,现在我们国家做燃料电池的升动力已经做到每升3.0千瓦,日韩大概3.1、3.2千瓦,所以从技术水平角度完全不落后于他们,很接近,但是在工业化推进角度,或者说商业化角度,或者现在叫产业化角度,比他们要落后一点,现在日本丰田已经有几千辆的销售;现代等车,现在在法国、韩国也有销售,丰田、本田也有一点销售,这方面他们稍微进步一点。但是那个进步也不意味着我们比它们差,只是它们选择的乘用车路线走得前一点,但是现在看来,做燃料电池,入手的路径还是万**(万钢)说的那个路线,也就是中国动力电池汽车走的那条路线,先从公交车,从固定线路车入手,然后再来走乘用车的路线。现在日韩可能技术路线还会有变化,大概的情况是这样。
第一电动:您觉得燃料电池车成为主流或者成为现代电动车的规模还需要多长时间?
王朝云:这两天万**也发了一篇文章,要健康发展新能源汽车,必须从五个方面同步发力,中间就说到了远近结合、供需平衡。怎么叫远近结合呢?现在的新能源汽车,动力电池汽车,或者叫纯电动汽车,是适合小一点的、距离短一点的,同时也是灵活的。在中长途物流车或者是客车,还有双班的出租车,就凸显了这两个之间的差别。纯电动车续航里程要短一点,充电时间要长一点,这个也是燃料电池的优点,燃料加注时间短,续航里程长,同时排放清洁,就是水和空气。这是现在的说法。
从我们国家现有的实践角度,大部分燃料电池企业都还处在中试化阶段,国内也有两条路线,一条路线就是纯自主路线,整个技术,以大化所、同济、清华为代表的,同济、清华是做燃料电池系统,大化所为代表的是做电堆,这么两个一结合,这是一条自主的路线。还有一条路线是从美国、加拿大、德国和其他地方进口电堆,我们自主做系统。目前这两条路线都还处于商业化早期阶段,或者说是孕育期阶段,我们09年、10年做纯电动的时候,跟现在的状态还是相似的。我觉得你说的大规模产业化要达到今天这样的水平,从数量上讲,今年是纯电动车一百万台,国家有一个新能源汽车技术路线图,那个路线图里面说燃料电池2020年是一万台,2025年是十万台,2030年是一百万台,这不就十来年吗?这个规划差不多可能比较接近,应该比这个数字往前提一点,现在状态还是不错的。
储存的便利性是氢能最大的优点
第一电动:刚才您提到的,我也看到了咱们政协双周会,包括万刚**在人民日报上发表的一篇文章,未来新能源动力上要由纯电向氢能拓展,我想知道氢能和纯电相比,到底存在着哪些优势?从国家层面来说氢比纯电有哪些好处呢?
王朝云:燃料电池,动力电池听起来都是电池,但燃料电池是披着羊皮的狼,不是电池,是发电机。燃料也不是我们理解的燃烧的燃料,只不过是要被消耗掉的能源,所以是披着羊皮的狼。从基础讲,对能源的需要是不一样的,这边只要氢气和空气,有了氢就可以用燃料电池,可以通过电化学反应转化成电能和热。氢的来源有多样化来源,涉及到能源的变革,所以山西大同,你说到把煤要变成氢气,他们就特别兴奋,觉得终于找到了一条很好的出路,确实这也是一条出路,就是把最不好用的褐煤直接变成最清洁的能源,氢的来源的多样化涉及到能源技术的变革,这是一种来源,化石能源也可以转变为氢。还有一种是生物制也可以转化为氢,现在是弃风、弃电、弃光也可以转化为氢,能源的多样化。储存的便利性,不像动力电池,储存的时间稍微长一点就消耗了,你把车放在家里充满电,半个月出差回来以后再也打不着了,氢气不会,氢气虽然也会泄露,但是这个还是有技术,是可以储存的。再回头来讲,能源不一样,比如我再也不用依赖化石能源里面的石油,就不要打石油战争了,这是能源安全。真正意义的能源安全就是氢能源,真正意义的新能源汽车是燃料电池汽车,没有新能源哪有新能源汽车呢?有效的能源的转化,这才是真的新能源,这是基础角度。
能源转化这里需要一个有效的方式就是燃料电池,中间的原理就是我们在初中学化学学的电解水。要把水给电解了,一个阳极、一个阴极,中间有一个棒,那个棒就是一个铂,一通电以后,水就会变成氢气和氧气,这是初中做的化学反应。逆反应就是氢气和氧气也是通过含有铂的催化剂,使得氢和氧不通过燃烧,实现电化学反应就可以产生电和水。这么一个过程跟燃烧相比有一个好处,燃烧就会有很多浪费,燃料转化效率也就30%-40%,剩下的就浪费了,这个能量转化原理是有*限性。电化学反应理论上讲,把电作为能量使用,把热作为能量也可以使用,理论上可以做到百分之百使用,化学能可以百分之百转换。实际上不会百分之百,因为还有一些附件要用电,里面有压缩机、控制器等,会耗电。现在电和热合到一起的能量转化效率,我们国家可以做到80%左右,先进的可以做到90%左右,不燃烧,这个原理有这么一个优点。
燃料电池,它的优点跟纯电动比,第一个就是能源的多样化,可以储存。第二,加注时间短,它是物理的,直接加注就完了,不是通过充电桩充电,需要很大的能耗去充电,充电速度越快,对物质的选择要求就越高,电池寿命就越短。燃料电池就没有这个*限,燃料加注时间短,续航里程长。我多加一点氢,续航里程就长一点,再说氢气能量转化效率又这么高。像丰田mirai那个是0.8公斤,乘用车是这样的,0.8公斤氢气就可以跑一百公里,我们做的车大概是一公斤跑一百公里,续航里程上再也不要有里程焦虑了,只要有加氢站就可以了。
再就是它使用的材料是隔离的,现在新能源汽车遇到安全问题,我们不去渲染它,但是氧化物反应物,加上反应条件,它就会燃烧和爆炸,纯电动里包含了氧化物和反应物,所以现在有一种叫针刺试验,那个针刺试验就不能通过,这是原理造成的,不是哪家技术先进不先进的问题,都无关,现在的技术水平就是这样。但是,燃料电池氢气是隔离的,跟空气可以隔离,要用的时候就用,不用的时候就隔离,隔离就不会燃烧爆炸。你说我一定要硬性让它燃烧和爆炸,那么就涉及到氢瓶本身的水平问题了,35兆帕、70兆帕,也有专门这样的实验,有枪击试验、跌落试验、火烧试验很多试验,但是你去看最极端的情况,枪击实验,氢瓶会不会爆炸,枪击试验氢瓶也不会爆炸。即使是一定要让它燃烧起来也有试验,它会出来一条火苗,因为它很轻,压力很高,一条线就冲出去了,甚至比汽油还安全,因为汽油是重的,泄露完了之后,它会在地上一滩,不会走,烧完为止,而氢气你点燃也好,不点燃也好,一泄露人家就瞬间跑了。
还有一个优点就是把整个燃料电池最后拆解了,不要了,得到的是什么?还得到贵金属,还可以打个戒指,因为有点铂金属,其他的都完全没有污染。有这么多优点和差别,但是也有缺点,目前的缺点是成本很高,所以有国补、地补,而且不退坡,因为现在全中国才一千多辆,今年加上一千多辆,一共两千多辆,才这么一点,还没有形成产业化规模,成本还是很高,当然还有很多技术门槛的问题,像里面的核心组件膜电极、双极板,都是很难的,不过我们明天氢能公司这两样东西都在做。我们建了一个万台级的工厂,我们也欢迎各位媒体老师去参观。我们把电堆里的核心组件,膜电极、双极板、电堆和系统,包括应用端,几个层级的我们都做了,目前在中国我们算是成建制的技术团队,三个层级的技术深度,全自主研发和制造,现在正在做这么一件事,欢迎大家去指导。
第一电动:我有两个关于明天氢能公司的问题,成立一年多来,在产品研发方面进度如何?现在有没有已经落地的项目?
王朝云:产品研发方面,我们现在已经做了几个平台,我说的是系统最后输出的功率,三十千瓦平台、四十千瓦平台、五十千瓦平台、六十千瓦平台,都已经做完了,而且通过了国家强检中心的强检认证。这几个平台的电堆及系统分别都装到了我们主机厂的车里了,其中以安凯客车为代表,我们做了8.5米的客车、10.5米的客车,其中8.5米的客车已经上了整车公告。也还做了奇瑞的卡车,7.5吨的卡车,还做了南京金龙客车等等。现在还有别人不让我透露的,正在做,比如南方某汽车集团、北方某汽车集团,正在做乘用车。还有在做军用车,多领域的车都在做应用。我们明天氢能公司做了一个万台级的电堆及系统工厂,这个工厂上个月底已经竣工了,我们全自主开发的生产线。全自主开发的生产线不是说我们每个零部件都全自主开发,核心装备很多都是买国际先进的设备,自主是它的工艺开发和生产线设计是我们做的,这个生产线开发完成,同时现在正在安装调试,到这个月底基本就可以调通,明年一季度如果没有什么意外我们就可以批量出产品了。
据世界各国来宾来访时候跟我讲:你们现在做了我们美国人十几年前想做的事。我说你别逗我,到日本去,从来没看过丰田的燃料电池的生产线,丰田的那个工厂据说中国人都不让参观。根据这些人的表述,我觉得可能我们这个生产线现在还是有点力量的,对他们还是有冲击的。
第一电动:咱们企业是在安徽,目前安徽氢燃料方面发展得怎么样?是不是也会建一些加氢站?
王朝云:首先是安徽的天气比北京的天气好,我们六安离大别山很近,直线距离三十几公里,白鹭经常会飞到我们这儿来,环境非常好。安徽同时也是一个工业副产氢的大省,离我们六十公里的地方有一个叫中盐红四方,它的副产氢数量是很多的,根据我们现在了解的情况,氢的纯度还很高,够上万辆客车使用,氢源还是很丰富的。这也是我们选择在六安落地的原因之一,必须要有氢气。另外我们自己也专门建了一个加氢站,跟我们工厂同步,也是这个月可以全部建好。我们的加氢站现在是三级的,小一点,存储可以达到一千公斤,日加注可以达到四百公斤,是一个标准的正规的加氢站。我们对加氢站不是很懂,但这个站是安徽是第一个,外面可以参考的也不是特别多,所以我们建得比较大,占地二十亩。现有的加注方式是高压,另外我们还专门预留了液态氢系统,那部分还没做,现在有的已经可以使用了,这是第一步。根据我们的规划,明年后年我们还会在六安建四座加氢站,还会在安徽推动二十座至三十座加氢站建设。因为我们前面做的工厂、产品线和产品研发小有成绩,也被安徽省列为安徽省重大项目予以关注。
远近结合、供需匹配、协调共同推进中国新能源汽车的发展
第一电动:现在我们的氢能源电池,和国外有一些技术差距,有些核心装备还需要从外面买,请您再聊一下这个技术差距现在存在哪些技术门槛还没有被攻破。第二,如果我们在氢燃料电池上是否有可能实现对国外的反超和领跑,如果没有办法实现一直是追随者的话,是否会影响氢燃料电池在国家的工业战略?
王朝云:我觉得这个问题可以分几个层面理解,第一是装备,我们现在的生产线里面的几个核心装备是进口的,生产线是自动化线,规划和开发自己进行的。从生产线角度,国内也是有替代的,但是我们选择它的原因确实是因为我国的这些装备还没有那么好,核心原因就是这个,也不是说不可替代。比如压力机,我们叫做连续冲压机,国内几十万一台,国外几百万一台,差十倍价格,但是它进口的机器可以确保产品一致性,现在是确保八年,我觉得这是我需要的。我们真正要把自主产品交给用户,而不是我来做进口设备的二道贩子,这是有区别的。
第二,燃料电池技术本身从核心技术,中国完全拥有,只是在工业化进程上是有差距的。刚才说燃料电池分成几个层级的技术,第一层级就是运用,把系统全发动机装到整车上去,这是应用。第二阶段是怎么做一套发动机,可以去买电堆,也可以自己造电堆,我就自己造电堆,但是有些零部件去采购,从海外买。第四层级是自己做电堆,我还自己做零部件,我们现在已经做到这个层级,这个完全不用担心。从技术水平来说,已经接近国际先进水平。
你说反超,几个方面,一个是我们国家的意志,包括国家政策和国家机制,包括万钢部长说的,能不能把氢能定义为能源,而不是危化品等等。这是一个大的层面。第二层面,我们企业自己是不是很努力,我们有没有攻坚克难的决心和意志。第四全社会是不是觉得难了就要放弃还是知难而上,还是争论不休,还是觉得我们已经有传统车了,或者我们已经有了现在的三条路,纯电动车新能源车已经走到今天这个地步了,还有必要再做一套吗?全社会要有一致意见,能源多元化必然带来动力系统多元化,必然也带来新能源多元化,对这个事情要有充分认识。最后就是我们做的产品够不够好,我们的产品要做得足够好,我觉得中国过去改革开放四十年,中国就是个大国家,大国家就带有很多不确定性,这个不确定性外国人看不懂,中国人搞的我们全部不懂,你们搞得这么快,这个不确定性是正向的,也有负向的不确定性,但是我们现在新能源汽车发展这条路径和中国汽车发展这条路径,和燃料电池发展的路径,我觉得一定是正向的。
第一电动:现在大部分燃料电池还是基于能源的转化,对于未来,从氢能转化到电能,或者说未来的终极能源电池解决方案上来看,氢能能否成为最终解决我们动力电池的方案或者说可用性是什么样的?
王朝云:刚才也交流过了,单单就这个问题来讲,还是万**讲得好,就是叫远近结合,供需平衡。远近结合就是动力电池有动力电池现存的合理的地方,燃料电池有燃料电池合理的地方。我原来搞营销的时间长,我是用户主义者,一定要好用、便宜,我要赚钱,我要利益,用户会这样想,但是每个用户都这样想的时候就会带来问题,每个人都想又买得便宜又买得好用,买传统车不就行了吗?但是合到一起是大气污染,油不够了,带来问题。从这个角度来推动燃料电池是最合适的,既要让用户自己有利益,同时整体利益又会使得我们对燃料的需要和对环境的保护也是有利的,双重利益。所以你说的终极能源也是多少年前科学家们追求的理想,能不能很好的实现,就看我们怎么搞好远近结合和供需平衡。这里的核心还是产品,我们能不能把它做到大家满意,这就是我们的追求,也是我们努力的方向。
第一电动:简单介绍一下您个人,您在这一块的经历和实力。
王朝云:我们这个团队是能力很强的,技术团队一直是大化所,我们这个企业等于是大化所孵化的企业,大化所这么多科学家,把他们的智慧和能力都运用到我们的明天氢能公司里面来。第二团队就是同济,也有很多科学家和历史经验,同济也是万**最早的核心部队之一,还有一批搞汽车的,我是在汽车领域做的时间比较久,还有搞工业化推广应用的,实力也很强,所以我们这个公司能力还是很强的。自我感觉,实力一般,所谓的实力就是钱有多少,实力一般,因为到现在为止我们也没融资,所以我们就没有烧钱,我们搞实业的,一分钱当两分钱花,但是也还是很有成果。这是公的层面。
私的层面,年龄比较大了,按说是一个失败者,为什么呢?头发都这么白了,还来搞创新科技,按说都可以在家里颐养晚年,再干这个活属于失败者,但是反过来,我们做这个事本身有一点心得,有一点推进,有一点贡献,也是成功的。
第一电动:企业也有很多说法,中国的专利和科技进步确实很不错的,但是技术研究方面的能力,好像差距还比较大。从新能源汽车来讲,您怎么评价中国的原创能力?
王朝云:差距大小,要说这个话,到中科院里去,别人肯定要说你,谁说我差距大?我拿给你看你看我的论文转载了多少篇,谁都应用我的观点,应用我的方法,谁说我差距大?其实真的就是差距不大,差在哪里呢?差在我们要认准一个方向,如果说这个事八年十年以后才成功,这个事情你干不干。这件事我告诉你八年以后成功,但是现在必须光着膀子、穿着短裤往前冲,你干不干?
第一电动:个人肯定不干,国家需要干。
王朝云:你都不干,所有人都不干,领导开会就不好决定了,你们都不干,这个事怎么定?那不都不干吗?问题出在这个地方。你看很多华人科学家在国际上非常优秀,讲得太泛了没有意义,我就讲燃料电池技术本身,我们和国际很多公司交流,我觉得我们现在理论水平上一定是同步水平,但是在试验、推广过程,再往下的层面,我们一步一步就有差距了,这个差距关键是没有人愿意去,大企业不愿意干,说这个东西不赚钱,我干什么呢?小企业干不了,要花这么多钱,要烧钱的,要干八年,穿着短裤往前跑,我不行,我还有老婆孩子要养。总要有人干嘛,所以真正的创新,未来创新产业里,出来必须是那帮**才行,糊里糊涂就闯进去了,傻了,最后弄明白了,我就属于那种比较傻的人,没有什么追求,没有什么想的,就想埋头干,埋头干就是我的想法。真诚欢迎大家到我们安徽明天氢能公司参观指导。
来源:第一电动网
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亚化咨询:2018年中国车用燃料电池系统技术与市场发展回顾(1)
氢能产业是从氢气生产、储运到应用的庞大产业链。在氢能下游应用领域,目前最广为人知的是氢燃料电池汽车,行业普遍认为氢燃料电池汽车与纯电动汽车具有互补关系,对于商用车尤其是长途运输应用,氢燃料电池汽车更具优势。
车用燃料电池系统包括燃料电池电堆、空气供应系统、储氢和氢循环装置、DC/DC转换器等,占燃料电池整车成本的50%以上。燃料电池堆主要由单电池以堆栈的方式构成,单电池包括双极板、膜电极(MEA)和密封圈。膜电极包括质子交换膜、催化剂和气体扩散层。
氢能理事会(HydrogenCouncil)于2017年11月发布的报告显示,氢能将占2050年全球总能源消耗的约20%,每年减排60亿吨CO2,氢能产业链年产值将达2.5万亿美元。
中国汽车工程协会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出,到2030年中国加氢站数量将超过1000座,氢燃料电池车将超过百万辆。亚化咨询认为,中国氢气生产、储运,燃料电池及燃料电池车将形成万亿规模的产业链,为行业内的项目投资者、工程公司和设计单位、技术和设备供应商带来巨大的市场机遇。
亚化咨询《中国氢能与燃料电池年度报告2018》研究表明,2018年,中国燃料电池电堆技术与市场发展情况如下所示:
燃料电池电堆
新源动力
2018年10月,在国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项的支持下,新源动力公司项目团队在高功率密度燃料电池电堆技术开发上取得重要进展。
项目团队重点针对整车开发对高性能大功率燃料电池电堆的需求,基于具有自主知识产权、经过商业化应用验证的燃料电池电堆技术,通过结构与过程仿真,指导改进电堆及其关键部件的设计和制造水平,完成了I型电堆功能样机的开发,电堆功率密度超过2.0kW/L,可以于-30℃存储和-20℃启动,并进行了相当于轿车工况5万公里的耐久性考核,目前电堆耐久性和可靠性验证仍在持续进行,该型电堆预计在2018年可实现商业化应用。同时,针对以更高功率密度(3.1kW/L)为目标的II电堆开发工作也取得了明显进展,电极铂用量已经大幅降至0.33g/kW,并且在无外增湿条件下电极功率密度超过1W/cm2,按计划,此型电堆将在2021年实现商业化应用。
新研氢能源
2018年8月,新研氢能源科技有限公司的全资子公司大同新研氢能源公司与山西大同市**签订投资合作协议。根据协议,大同新研拟投建氢能和燃料电池生产基地项目。该项目总投资8亿元,建设规模年产10000套燃料电池电堆。
雄韬股份
2018年3月,雄韬氢燃料电池产业园项目湖北武汉开工。
项目总投资115亿元,其中一期投资12亿元。该项目将从事燃料电池的催化剂、质子交换膜、电堆、电池控制系统、氢燃料发动机系统、储氢系统和制氢系统的开发、生产、运营和销售以及加氢站的建设,并与南京金龙、东风特汽等合作开发、生产氢燃料电池大客车。
膜电极
鸿基创能
2018年10月,鸿基创能质子交换膜燃料电池用高性能膜电极项目开工。
此前于2018年2月,广东广州黄埔区**、广州开发区管委会与鸿基创能科技有限公司签署战略合作框架协议。根据协议,双方将共同投资建设氢燃料电池膜电极产业化项目。
该项目总投资约8亿元,产能规划为10万平方米/年,产品的功率密度达到1.2W/平方米,力争2018年底试生产,2019年实现年产10万平方米膜电极的规模,2020年实现大规模产业化。
昆山桑莱特
2018年9月,昆山桑莱特膜电极性能再创新高,车用水冷膜电极单电池极化曲线性能超过1.0W/cm2@0.65V;所制备水冷电堆寿命测试时间达6000h以上。
催化剂
2018年4月,武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司自主研发的燃料电池Pt/C催化剂量产技术取得突破。该催化剂采用清华大学催化剂制备工艺。
技术突破
1.采用连续合成工艺,实现产品性能的高一致性,各项指标可控制在±1%以内。
2.产能达到1200g/日规模,完全具备工业化生产及营销所需各项条件。
3.采用优化载体处理工艺,载体循环寿命达到国际商用同等催化剂的5倍以上,极大提高了催化剂在车用工况下的使用寿命。
4.催化剂综合性能(极化、电化学活性面积、质量比活性)均达到或超过国际商用同等级催化剂性能。
5.系列化催化剂产品通过了清华大学分析中心的检测和欧盟CE认证,各项性能指标符合设计要求。
量产Pt/C催化剂主要包括40wt%、50wt%、60wt%、70wt%几种规格,具有高活性、高稳定性、低成本优势。
质子交换膜
东岳集团
2018年9月,东岳集团150万平米/年燃料电池膜及配套化学品产业化项目山东淄博签约。
燃料电池与燃料电池系统
潍柴动力
2018年11月,潍柴动力股份有限公司通过全资子公司潍柴动力(香港)国际发展有限公司以1.64亿元认购加拿大巴拉德动力系统有限公司19.9%股份完成交割。
股权合作之后,双方将随即进入实质性业务合作阶段,战略聚焦中国市场,开发下一代氢燃料电池产品,快速实现相关领先技术在中国商业化和工程化落地。具体包括:
1)共同成立合资公司:
双方将共同出资11亿元人民币成立合资公司,潍柴动力占51%股权,巴拉德占49%股权。合资公司将拥有巴拉德下一代质子交换膜燃料电池电堆及模组技术产品在中国客车、商用卡车和叉车市场的独家权利。
2)联合开发和产品采购:
合资公司将支付巴拉德9000万美元,联合开发下一代质子交换膜燃料电池电堆和模组。合资公司将拥有上述技术在中国客车、卡车和叉车市场的独家权利,巴拉德将拥有上述技术在中国境外市场的独家权利。同时,双方已就4.0kW/L电堆技术及4.0kW/L以上未来技术的合作框架达成一致。在2021年底之前,潍柴计划与合资公司共同协作,使用巴拉德的技术为国内市场提供2000台燃料电池模组。该等模组预计2018年年底即可投放市场。
雄韬氢雄
2018年9月,由雄韬氢雄投资建设的山西省首条燃料电池系统产线投产仪式在山西省大同市举行。
该项目为雄韬氢雄大同氢能产业园项目一期工程,规划年产能3万套;2020年项目全部投产,年产能将达到10万套。
上海神力
2018年6月,上海神力科技自主开发的C290-30燃料电池模块通过国家强制检验检测,其低温/高温储存通过国家最新标准要求,在不增湿条件下,电堆功率密度实现2.0kW/L。
爱德曼
2018年5月,爱德曼广东氢能源装备公司氢燃料电池生产项目投资协议签订仪式在广东佛山南海区举行。
该项目选址为南海区丹灶镇,计划建设氢燃料电池及动力总成生产基地。项目总投资30亿元,分三期建设,总计年产能8万台氢燃料电池,首期项目将于2018年投产。
新源动力
2018年3月,中国首例自主研发的超5000小时耐久性的燃料电池产品完成寿命测试和整车应用验证。
资料显示,该HYMOD®-300型车用燃料电池电堆模块由新源动力股份有限公司开发,采用高稳定性、高性能的膜基催化层膜电极设计和高可靠性的复合双极板结构,经寿命测试和整车应用验证,突破了车用燃料电池5000小时的耐久性难关。同时该产品实现了电堆在-10℃环境下的低温启动,以及在-40℃下的储存。
该电堆模块已成功应用于荣威750以及上汽大通FCV80。
2019车用燃料电池系统与关键部件论坛将于2019年3月7-8日在湖北武汉召开。会议将探讨全球与中国燃料电池动力系统发展现状与市场展望,燃料电池动力系统与关键部件的国产化与智能制造,电堆与膜电极、双极板技术进展,车载储氢、供氢与氢气循环系统,燃料电池空压机技术研究与性能提升,热管理与水管理设计与优化,车载大功率DC/DC应用进展,燃料电池车用电控系统、驱动电机及储能电池等。
2019制氢、储氢与加氢站技术论坛将于2019年3月6-7日在湖北武汉召开。会议将探讨全球与中国氢能产业链发展前景与投资机遇,可再生能源电解水制氢与化石能源大规模制氢技术,工业副产氢资源潜力,液氢与高压气态储氢技术经济比较,甲醇、甲酸和液态有机物储氢技术应用前景,加氢站关键技术、建设成本与运营经验,加氢站与加油、加气站合建思路等
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新能源之家专访明天氢能王朝云:真正意义的新能源汽车,是氢燃料电池汽车
对新能源的探索是汽车发展的必由之路,面对不可避免的资本寒冬的到来,车企与供应商对于自身发展路线的选择尤为重要,氢燃料汽车一直是备受瞩目的终极解决方案,也是目前国家重点研发方向,在第九届全球新能源汽车大会中,新能源之家对明天氢能董事长王朝云进行了深度专访,王总分享了许多氢燃料电池汽车前景的思考。
文/凡特
编/田野
Q:新能源之家
A:明天氢能董事长王朝云
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Q:氢燃料电池汽车相比纯电技术路线有什么优势呢?
A:首先各种技术路线都有其自己的优势,各自有适合的应用范围,目前纯电动汽车面临着续航里程较短与充电时间较慢的问题,反之也恰恰是氢燃料汽车的优势,纯电动汽车加电目前的技术需要好几个小时,加氢只需要几分钟,并且续航相比纯电动汽车远很多。
明天氢能董事长王朝云
从能源角度考虑,氢有着来源多样性和易储存的特点,化学物质可以转化为氢,生物物质也可以转化为氢,完全环保但不宜民用的风电,水电可以用于制氢,并且氢气相比电能储存成本更低更不易泄露。当然,目前氢燃料电池在也存在缺点,就是成本比较高,所以国家补助的比例也是比较高的。
Q:氢燃料电池汽车安全么?
A:动力电池与氢燃料电池都叫电池,但氢燃料电池是“披着羊皮的狼”,它不是传统意义的电池,更像是一个发电机,说是燃料也并不是燃烧的燃料,只是在电能转化中需要消耗氢,并不存在燃烧过程,整个电能转化流程十分安全,不仅如此,我们对燃料电池与储氢罐进行过破坏性试验,即使最极端的枪击试验也没有发生燃烧等问题,就算是故意让他泄露燃烧,氢气也要比空气轻很多,火苗是直线上升并且消散很快的。
真正意义的安全能源,是氢能源;真正意义的新能源汽车,是氢燃料电池汽车。
Q:明天氢能目前研发状态如何?有没有落地项目?
A:目前我们针对输出功率系统的不同有30kW、40 kW、50 kW、60 kW的平台,已经通过了国家质量检测中心的认证,同时已经装配到许多主机厂的车型中,比较有代表性的就是安凯的大巴与奇瑞的卡车,并且透露一些目前的研发消息,明天氢能已经给一些主机厂研发乘用车、军用车配套的系统。
Q:目前新能源汽车与产业链主要集中在北上广深等一线城市,明天氢能选择在安徽六安发展是出于什么原因?
A:首先安徽的环境非常好,六安也处于泛长江三角洲的边界地区,乘坐高铁去上海只需要两个半小时,靠近中国人口最密集的地方,这里人才密集、技术密集,同时距离生产基地60公里的地方有一个富产氢产量很大的地方,当然还有政策的原因,氢能源发展是安徽省重点发展项目,在政策的帮助下工厂已经正式落成,明年即可开始量产。
Q:目前国内氢能源发展与国外的差距在哪里?
A:我认为主要差距是在生产装备方面,明天氢能采用的是国际先进生产线,在国内其实也有替代品,但是国内自主研发工作母机做的没有那么好,比如说连续冲压机,国内几十万一台,国外的几百万一台,但是国外的可以确保产品的一致性,并且使用寿命要强很多,这属于工业化的差距,在氢能源汽车的技术水平与国际先进水平是接近的。
Q:王总被称为MPV之父,从传统汽车行业到自主创业做氢燃料电池,是怎么进行自我转型的?
A:这个问题有意义,不过“MPV之父”有点言过其实,如今新能源汽车发展如此迅猛,再来说这个话题我觉得已经有答案了,之前在传统车企其实早已经料到有这一天,也是脱离传统汽车原因之一,不过在研发燃料电池之前在也尝试过纯电动汽车产品,但是经过学习,研究发现纯电动路线还有很多问号,一些问题还无法解决,当时就思考如果跨过纯电动,还有什么车可以做,就是燃料电池汽车,也不是头脑发热,合理的逻辑推理出来的。相对稳妥的?是绝对不稳妥的,合理的不一定是稳妥的,稳妥的不一定是合理的,当时认准的是科技发展方向来思考问题,这是我们的第一要素,也是唯一要素。
Q:国内做氢燃料电池的并不多,明天氢能有什么自己的优势呢?
A:也不少,有机构统计目前约有4000家,我个人听说的大概有100多家。然后呢同行之间做对比得罪人,我就说说我们有什么,明天氢能公司立足于自主燃料电池以及燃料电池系统制造的一个公司,现在融入的技术主要来源于中科院大化所以及同济大学这两支“国家队”,已经掌握了四个层级的技术,一是燃料电池的运用;二是可以自主制造和组装燃料电池系统;三是可以自主制造电堆;四是可以制造电堆的组件,并且接近了国际先进水平。
Q:最后想问一下,王总在2019年有没有什么小目标呢
A:现在我与公司已经融为一体了,企业的目标就是我的目标,19年我希望我们50kW系统实现500台以上的运用,这就是我们的小目标。
王朝云与新能源之家编辑合影
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总结
新能源补贴的退坡和传统汽车产销的缩水,印证了汽车市场的洗牌在所难免。新能源的根本是能源,新能源的变革就是能源变革,燃油汽车发展了上百年,但是电动汽车在十年间便实现了变革,那么从电到氢的变革,会不会更快呢?
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什么是新能源汽车,新能源汽车包括哪些类型
1.新能源汽车,是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,或使用常规的车用燃料但是采用新型车载动力装置的汽车。新能源汽车往往综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构。新能源汽车包括四大类型:混合动力电动汽车(HEV)纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)燃料电池电动汽车(FCEV)其他新能源,包括机械能汽车(如超级电容器、飞轮、压缩空气等高效储能器)等与非常规的车用燃料(指除汽油、柴油之外的燃料,如天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚)。2.电动汽车(BEV)就是使用电能作为动力源,通过电动机驱动行驶的汽车,也是现在较为常见的新能源汽车类型,使用锂离子电池等蓄电池为汽车供能,这类汽车构造简单,较适合都市中的轿车,但是长途行车时存在续航能力的问题,还要面对充电的问题。而混合动力汽车(HEV)就是拥有两套系统的汽车,有些种类可以两套系统分别驱动,有些种类则是以电力系统为辅,燃油系统依然为主的,此外还有插电式混合动力汽车(PHEV),这种汽车更为特殊在于:其电池还可以插入外部电源进行充电。电动汽车对环境的一个贡献在于:首先减少了汽车尾气的排放,减少了一些相应的污染物,同时还能节省一些化石燃料,减少碳排放,因为电力来源可能是可再生能源,例如风能太阳能水能等。以上两种汽车的使用和发展情况较好,算是比较常见的类型。3.燃料电池电动汽车(FCEV)从某种意义上也是电动汽车,但是不用充电而是充燃料,目前比较常见的燃料就是氢气,这是一种清洁,不产生二氧化碳,热值大的能源,不过也有很多问题,比如氢气本身就是储存、运输、成本和安全性的问题,配套设施就有问题。此外燃料电池所需的催化剂也很贵,比如著名的Pt催化剂,加上氢气的成本,使得燃料电池汽车的成本也很高。最后就是非常规的车用燃料,例如乙醇汽油,天然气等,这类应用也比较多,而且改造起来也很容易,这类燃料燃烧起来往往比汽油柴油更充分,而且不会产生类似氮氧化物等有害物质,不过还是会排放二氧化碳,当然缺点也是有的,比如功率下降,行程缩短等。希望能帮到你,望采纳,谢谢。
新能源汽车有什来自么缺点吗?
如果跑长途的话,我会担心续航问题。作为新能源汽车的动力心脏,电池续航问题一直的新能源汽车的一处诟病,大家在购买新能源汽车时最容易听到的几个问题无外乎以下几个方面:一是电动汽车的电池一旦报废,就需要重新购买,而这和买一台新车的价值基本相当;二是电池的续航里程并不足够,一旦在偏远地区或者高速上,很难及时找到充电桩进行续航;三是电池充电比较慢,不如燃油车加油如此快速,会耽误比较多的时间。根据绝大多数使用者的体验来说,大家其实并不在意过高的续航里程,因为对比燃油汽车的油箱来说,也不过是五十升到八十升所有的载油量,同样很难实现一千公里的续航,在跑到四百公里左右的时候,能预留出一百公里左右的距离来寻找充电桩,就已经是非常不错的体验了。如果硬性地把新能源汽车的续航里程提升到一千公里,且不说在行驶距离上,能有多少客户真心需要如此高的里程需求,只在市内行使的情况下,对于大部分上班族而言,这确实不是一个值得考虑的重要因素。如果是对于有独立充电桩或是靠近独立充电桩的驾驶者而言,续航里程的多少确实并不是在考虑的范围之内,而真正考虑这个问题的是不便于及时充电的驾驶者。另外当能实现高里程续航时,伴随着的续航虚标也是存在的,这样则无法根据准确的剩余里程来判断下一次充电的时间,如果无法解决这个问题,那么无论续航时一千公里还是五百公里,那么一旦错过充电时机,尤其是对于经常有出差行程的车友们来说,那将会是一件非常麻烦的事情。所以也希望我们的技术发人员能更好地将此方面的技术攻关做好,不仅可以成为一个很好的卖点,更可以为广大车友省去不必要的麻烦,从而能使得自身企业的车辆获得更好的销售业绩。
新能源汽车与传统汽车有什么区来自别?
新能源汽车与传统汽车的优缺点新能源汽车与传统汽车的优缺点,电动化是汽车工业发展的大趋势,在国家节能减排、排放法规等硬性要求下,两者想比是有很多优缺点,我和大家一起来看看新能源汽车与传统汽车的优缺点。新能源汽车与传统汽车的优缺点1新能源汽车的优点有:1、新能源汽车环保新能源汽车采用的主要是非燃油动力装置,不需要燃烧汽油、柴油等,而是采用清洁能源,比如:电力、太阳能、氢气等。这样,就减少了二氧化碳等气尘郑体的排放,从而达到保护环境的目的。2、新能源汽车不用限号出行因为环境污染严重,为了减轻环境压力,很多城市都采用汽车限号的方式,限制私家车的出行。但是,新能源汽车几乎是零污染、零排放,所以也就不在限号范围内,更方便出行。3、效率高。一般新能源汽车采用新技术,新结构,使它的效率更高。新能源汽车的缺点有:1、充电难、充电慢因为现在新能源汽车暂未普及,因此很多城市或地区都缺少供新能源汽车充电的充电桩,所以给汽车充电不太方便。除此之外,新能源汽车动力装置系统并不是很成熟,充电比较慢,一般需要数小时,这就不太方便。2、续航里程较短。对于采用电力的新能源汽车来说,汽车电池的蓄电量有限,所以汽车持续行驶的里程也会受限,一冲兄迹般不能进行较长距离的行驶。3、售后服务还不成熟新能源汽车作为汽车行业的“新星”,各方面都还在摸索、改善中,对于新能源汽车的售后维修,尚没有很多熟练的维修人员,不能及时维修,这就给车主带来很大不便。新能源汽车与传统汽车的优缺点2能源与环保车企、媒体对于新能源特别是纯电动汽车的宣传,大多以节能环保为核心。以纯电动汽车为例,它在工作时不会向外界排放有害气体,从个体产品上讲的确有环保的意味。但要知道,现阶段国内新能源汽车的电力来源大多是火力发电得来的,就目前国内的电力结构来看,使用新能源汽车与使用传统燃油汽车在化石燃料的消耗上并没有太大的出入,所以当下的新能源汽车根本上也会有污染。当然,新能源汽车对于环保而言的意义还在于,它改变了汽车对于化石燃料的依赖,有机会缓解石油危机,同时也将改变社会的能源结构。也即是,当火电占比减小,风电、水电、核电以及太阳能发电等普及和推广开来后,新能源汽车有机会做到真正环保。买车与用车不过,节能环保对于消费者来说可能太过遥远,他们更看重的可能还是买车与养车的费用问题,那么究竟新能源汽车与传统燃油车哪个更便宜呢?我们从买车和用车两个方面来讲。首先在买车上,新能源汽车尽管拥有国家、地方补贴,但算下来依旧比同配燃油版高出不少。吉利帝豪油电版本差价约为4万,长安逸动则约为3万,可见在购车成本上传统燃油车占尽优势。在用车成本方面,新能源以纯电动汽车为例,普通的40kWh电池能够续航300公里,以充电桩2元/度的计价方式来算,每公里电费不到3毛,当然如果选择家用充电或者更便宜的充电桩,这一价格会更少;而传统燃油车方面,以百公里油耗为7升计算,每公里油费需要5毛左右,这方面新能源汽车更具优势。所以如果用车多,且准备用上很多年,那么新能源汽车会更划算,反之则是燃油车更便宜。续航与使用新能源汽车中的纯电动汽车最受诟病的无疑就是其续航里程,传统燃油车一箱油可以开到600公里乃至更多,但普通的纯电动汽车却只能跑300公里,优秀一些的也只有400公里出头,所以在续航里程方面燃油车具有天然的优势。另外传统燃油车在能源补充上也比纯电动汽车更加便利,加油几分钟就可以完成,而充电却要用上数十分钟,选择慢充则更需要几个小时。对于汽车的使用极为不便,这也是纯电动汽车的不足之处。但从驾驶方面来看,包含纯电动在内的新能源汽车在动力性能上表现良好,百公里加速普遍优于燃油车,同时用电模式下汽车静谧性、舒适性也更优,这是新能源汽车所具备的优势。小结:如今不只是中国,全世界都在推行新能源汽车,可见新能源的确大势所趋。但通过上面的对比,我们也知道了现阶段的新能源汽车特别是纯电动汽车还散并存在一些问题。不过发展新能源的意义远远大于这短时间内的阵痛,期待越来越好。新能源汽车与传统汽车的优缺点3首先,说说新能源纯电动汽车的优点。其一、对于身在北上广深这样的限号城市,买新能源车可能是很多朋友的刚需,一方面燃油车等号难,上牌成本高昂,另一方面,新能源汽车则可以免费,或者比较容易上牌。加之这些类城市充电桩普及范围非常广泛,上下班代步,一般也不会有旅程焦虑。其二、纯电动汽车的保养费用低。因为没有复杂的.动力系统、燃油系统,相应的能节省一大笔保养费。而且,随着电池的成本逐年降低,目前各大主机厂,对于新能源汽车的电池几乎都是终生质保,所以,并不用过分担心,后期电池过早衰减,带来的质量问题。其三、电动汽车起步速度动力强劲,响应快,而且驾驶行车更安静。传统燃油车发动机+变速箱的组合,在整车行驶噪声中占了很大比重,而且,一般车主的投诉问题中,发动机异响、变速箱异响,占了很大比例。其四、纯电动汽车的使用费用更低。按照百公里12度电至15度电的能耗,如果是家用充电桩,百公里耗费约7元;如果用公共充电桩,按照每度电1.8元计算,百公里费用大概在25元。相比燃油汽车百公里能耗约50元(按照百公里油耗8L今年油费6毛多计算),油费几乎省了一半。其次、说一说当前新能源纯电动汽车的缺点。其一、同平台相同配置下,价格确实比传统燃油汽车高。但是,考虑到国家补贴政策、以及厂家电池成本的逐渐降低,价格差距已经变得越来越小。其二、纯电动汽车充电速度慢,快充80%大概要60分钟,而燃油车加油最多不超过10分钟。其三、国内目前一线以外的其他城市,纯电动汽车充电桩普及的还不太充分,数量有限。有些时候,长途开车在外,找充电桩可能就是麻烦事。最倒霉的是,没电了,转了好大的圈,终于找到了一个充电站,却被告知充电桩维护中。其四、电动汽车保值率较差。这也说明,市场的认可度确实很低。其五、电动汽车安全性低于燃油汽车,尤其出现碰撞、进水等情况下。但是,目前各大主机厂对于新能源汽车高压安全这一块儿的安全策略,相较以前确实日渐成熟,有很大的进步。综合来看,目前在充电桩广布的一线城市,由于受限购限号限制,加上使用条件也很不错,买一辆靠谱的新能源汽车,其实也是不错的选择。如果是在其他城市,如果大耳哥更推荐不用充电的HEV,或者更省油的PHEV(家附近就有充电桩的前提下)。因为,这两类车型动力更强、经济性跟高,加之**出台的购车新政免了或将免购置税,一辆实用经济型混动汽车,落地价基本与燃油车持平,除了保值率,性价比是真的香。资深汽车设计工程师为你分享汽车知识与资讯,希望对你能有所帮助,更多关于汽车问题,请关注我的百家号“李耳推车”!
升级版新能源汽车才是能源改革的真正出路
文:陈曦
美国哥伦比亚大学终身教授
中组部“千人计划”专家
原题:《能源改革之下,升级版新能源汽车才是真正的出路》
设想未来,电动汽车高度普及,每个人下班后给车充电的简单举动,却会给电网带来灾难性的负荷。但由于现有电网架构无法轻易改变,解决此问题的突破口只有在电动汽车的全新设计和能源转换/使用效率的提升上。
随着十三五纲要出台,全面看好新能源车、储能与能源服务领域。可以预见在未来的五年中,能源车的发展与改革将推动整个市场迎来新的征程,带动相关标准与产业共同成长。其中新能源汽车(首推电池材料和车身设计理念革命)、大规模储能、能源互联网(首推能源服务)将迎来全面升级。
虽然当前政策层面给予新能源汽车行业大力支持,中国新能源汽车若想长远健康的可持续发展,绝不仅仅是将普通的化石燃料车的动力源换成电池那么简单。作为一个全新的新生事物,电动汽车亟需全新的“量身打造”的符合其自身特点的设计理念。
目前电动汽车的能源利用率并不高,从本质上来说,电动汽车的电由消耗化石能源而来:如果从煤电厂获得电能,热效率为40%左右,而一般的汽油/柴油发动机的效率在20-30%左右,因此目前的电动汽车实为将热效率从20-30%提升到40%,并不显著,而更多的是把污染变相地从城市转移到了地方。
虽然从长远看新能源汽车的效率还有很大的提升空间,但在目前能源架构下,总体的能源转化率已很难进一步提升。最近特斯拉汽车被新加坡**处以巨额罚款,也是因为从整个生产链和生命周期来看,新能源汽车反而比传统汽车更消耗能源。如何借助多功能材料或多功能智能材料发展,使电动汽车的轻量化和智能化突破现有*限并达到一个新的高度,将成为未来的主要研发目标。
汽车的轻量化和安全性是两个永恒的主题,而电动汽车当前的最大瓶颈之一是续航里程。如果有效地同时解决以上问题。需要全新的设计理念。
当前的汽车,每一部分都是实现单一功能,例如电池只是动力源,车身只是起到承载和安全的作用。设想一种全新的多功能理念:如果载人工具能做到结构材料与储能材料的合一,车身的部分构件(如外壳和大梁)既能承受载荷,又是储能电池,就创造了一个全新的未来的新能源汽车概念:车身即安全电池,安全电池即车身。一台汽车全身都布满了电池:电池既可以供电,电池之间还可以相互沟通和优化;有的电池供给车联网,可以互相通讯;有的电池供娱乐系统;有的电池做动力电池。
在发生碰撞事故时候,部分安全电池可以参与到吸收能量保护乘客当中来,而同时分布式电池的设计使得不会发生整车电控系统失灵的情况。这样的一个系统将成为高度集成智能化、多动能化的“电动汽车2.0”概念。我们预期,在安全电池的推动下,部分传统车身结构件可以被电池替代,而电池容量可以进一步增加;电池可以至少占据车身重量的60%以上,使续航里程达到800-1000公里,更好满足人们日常出行的需要,同时兼顾了汽车轻量化和安全性,还解决了电动汽车最大的瓶颈。
电动汽车的智能化很大程度上需要依靠电池材料的革命来实现。未来的安全电池新材料将能够在提供动力的同时保护车辆和乘客的安全。假如整个车身分布着电池,电像神经网一样遍布车身,车身的每个部位既可以提供能源,也可以感知并优化自身功能,像生物体一样能随时驱动起来,这就是进一步的“电动汽车3.0”概念。在行驶过程中,每个部件都可以通过分布式电池和集成智能传感器感应周围的情况并反馈给中央电脑及时处理,优化形态,甚至可以与其他的载人工具“交流”,成为高度智能化的载人工具,优化整个交通生态系统,这将是一个全新的由多功能材料革命驱动的的蓝图。只有当材料承载实现多功能性,做到一举多用,车辆的轻量化、安全化、智能化才能够融合。而这正是引领新能源汽车的未来革命。
新能源的尽头会是「氢能」吗?浅析氢燃料电池混动汽车 - 哔哩哔哩
在电动车大行其道的天下,丰田章男一直坚持「电动车环保是伪概念,只有氢能源汽车才是真正的环保」。回到国家《新能源汽车发展规划》,燃料电池汽车为「三纵」之一,与纯电动汽车、插电式混合动力汽车三足鼎立。那么,氢燃料电池会是新能源的尽头吗?
氢能看似一种新能源,其实早在50年前就已经被提出。在上世纪70年代发生两次石油危机的时候,美国就立即成立了国际氢能协会,探索燃料电池技术。
90年代,《联合国气候变化框架公约》出台,要求发达国家要在2000年之前,将「温室气体」的排放量降至1990年时的水平。气候变暖成为全球共识,欧洲和日韩开始在氢能源方面有所行动。
为什么全世界都愿意加大投入到「氢能」,最重要的便是清洁。即便是电动车表面「用电」很清洁,但在「发电」这一环节是否环保一直备受争议。要想如期或提早实现碳中和、碳达峰目标,必须让清洁能源普及开来。
环保方面,与化石燃料对比一下,氢能源可太清洁了。不像汽油或柴油会产生诸如CO2、CO、NO等温室气体。氢气与氧气的反应就只有简单干净的2H2+O2=2H2O,也就是水。从清洁原理上,简直降维吊打化石燃料。
能量密度方面,对比汽油的40MJ/KG、锂离子电池的0.7MG/KG,氢气的140MJ/KG可以说是离谱。
能源储备方面,H2作为可再生能源来源广泛:电解水、工业副产氢气回收、煤制氢、天然气制氢等手段层出不穷,而石油这种不可再生能源还能用多久我们就不得而知了,虽然那个50年的笑话已经讲了50年,但是总会有一天变成真的。
骁云1.5T发动机
热效率方面,内燃机经过了百余年的发展,才艰难走到了40%-50%这一段位,比亚迪骁云的43%已足以被称为国货之光,还有所谓的HCCI均质压燃发动机,51%的热效率更是惊为天人。但是,氢燃料电池刚刚出生时就有了40%以上的热效率,现有产品已在60%以上,实验室里据说已经达到了80%......人比人气死人,能源比能源更是如此。
总的来说,氢能在环保、节能、热效率等维度对比化石燃料具有巨大的优势。仅从科学和理论的角度出发,氢能确实是新能源的尽头。
氢燃料电池汽车:续航忧虑、低温死机?统统不存在
从能源角度分析完了氢能的优势,回到氢燃料电池汽车,它对于电动车或者混动车有什么优势呢?
我们都知道,电动汽车最大的问题就是续航忧虑,目前市面上的大部分电动车NEDC续航不过500km上下,而氢燃料电池汽车的行驶里程,以丰田Mirai为例,可达到650km,已经几乎相当于燃油车的续航里程,如果你还嫌不够,简单,加氢罐就好了,只需要三分钟。基本来说,充能的体验和燃油车使用体验相当。
除了续航问题,电动车在我们国家的推行还有一个问题。有一句话叫『电动车不过山海关』。北方的低温状态下,电动车的续航直接萎一半。
而氢能汽车只需要解决0℃以下燃料电池内部的水结冰的问题即可,所以相对于锂离子电池,燃料电池的低温问题更好解决,影响更小。目前丰田Mirai已经实现了-30℃的低温启动,其他厂商例如日产、本田也可以达到相同的水平。
听我吹了这么久,各位可能会说:你不就是想说氢燃料电池汽车好、氢能是终极能源吗?不要急着下定论,文章到此才进入关键部分,准备了半天的冷水终于可以泼一泼了。
我国的氢燃料电池技术全方面落后于日韩、欧美国家。比如,在电堆质量密度功率方面,我国与外国相比差距在1000W/KG左右;在体积功率密度方面,我国与外国的差距在1700W/KG左右。日本已经在技术上走到了世界前沿,做好了割世界韭菜的准备,如果我们准备大力投入发展燃料电池,必然有无数的技术壁垒在前方等待。
燃料电池释能的过程有个很重要的东西:质子交换膜催化剂层,大家知道材料是什么吗?答案是「铂」,就是那个比黄金还贵的贵重金属。燃料电池的单堆铂用量为80g,500元/g的铂,可以想象这是多么高昂的成本。
当然美国通用的最新研究已经将铂用量降低到了30g,丰田也是降到了15-20g。美国的默斯阿拉莫斯研究中心更是研究出了用碳、铁、钴制成的新型催化剂,催化效果与铂催化剂相当,还可以更好的抑制过氧化氢的生成。可这又回到了前面的技术壁垒问题。
氢气是二次能源,需要有一个能源转化过程。电解水制成的一度电送到车上也就只有不到0.3度,相比之下一度电直接给电动车使用有效量接近0.9度。
更重要的是,氢气容易与金属发生化学反应,造成氢气泄漏,氢气运输是个技术活儿。现在不仅设备依赖进口,而且为了减少成本,不得不选择近距离运输。我国三北地区弃风、弃光电解出的氢,如要远距离输送到沿海地区,就不像「西电东送」那么简单了。
造一个充电站,只需要350万美金,而造一个加氢站要2000万美金,几倍的成本差距很难忽略。
同时,氢气的安全问题也一直是令人担心的一点,全球427个加氢站在15个月内爆了8次,2019年时上海还曾计划建设100个加氢站,看到美国、韩国连爆之后冷静了,最后只建了1个,所以大众对氢气安全性的担忧也一直是氢能发展缓慢的重要因素。
总结下来,氢燃料电池汽车在我国的发展存在着诸多阻碍,那氢能的先锋队长日本目前的情况怎么样呢?我们往下看。
上面说到90年代,日韩车企如丰田、现代,便开始大力着手燃料电池车的开发,因为指不定这就是未来汽车的发展方向,搏一搏单车变摩托。
日韩车企之所以热衷于氢能源汽车的研发,这与它们国家的能源结构有很大关系。日韩两国的石油、煤炭等化学燃料极度依赖进口,若是能够构建起完整的用氢结构,还能妥善解决工业废氢的处理问题,简直是一石二鸟的美事。
欧洲就猴精多了,直接骑墙,刚开始还投入一些,后来看到中美开始搞电动车,转头就放弃了氢燃料电池汽车的研发,开始跟着中美一起「打电动」。就这样,50年过去了,全球对氢能不离不弃的便只剩日本一家了。
销量上,氢燃料电池汽车直接被燃油车甚至电动车完爆。最有名的丰田Mirai,2014上市,目前的市场保有量有多少呢?截至2021年1月,Mirai的全球保有量只有12467台,朋友们,六年多的时间,只卖了一万多台,平均每年的销量还不如自家凯美瑞一个月的销量,惨不忍睹。
今年,日产宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池汽车的计划,本田也宣布2021年8月开始,终止氢燃料电池汽车的生产,全世界貌似只有丰田还在苦苦支撑。
说到这里,似乎感觉「氢能」还没起来,就已经日薄西山。但其实近20年来,国内的氢燃料电池技术是一直在默默发展的。
作为国内最早入*的选手,上汽早在2001年就启动了「凤凰一号」燃料电池汽车项目。在过去的20年里,上汽投入的研发费用累计超过30亿元,已获得511份燃料电池领域相关专利,并参与制定了15项燃料电池国家标准。
2020年7月,广汽集团在广汽科技日上,发布了旗下的首款氢燃料电池汽车AionLXFuelCell。
今年3月29日,长城也发布了氢燃料电池的「氢柠技术」。6月底发布的『2025战略』中,长城表示在未来5年内将累计投入1000亿元用于纯电动、氢能、混动、混动等新能源领域的研发。
2017年,吉利集团通过资本手段参与认购了加拿大氢燃料电池生产商Hydrogenics股份。2019年,吉利集团通过换股方式成为科力远第二大股东。2019年,吉利新能源商用车集团还发布过一款氢燃料电池客车F12。
这一切都在彰显着国内车企在加码布*氢燃料电池汽车的决心。
回顾通篇内容,氢燃料电池的优越性一目了然,虽然目前发展不尽如人意,但我觉得氢燃料电池汽车依然有可能是未来的主流,只是目前的技术还有待突破,就像百余年前的电动汽车很快诞生又消逝一样,过于超前的设计规划因为技术阻碍或许不容于时代,但历史的车轮一次又一次地证明:时代属于创新。新能源的尽头是「氢能」吗?不一定。但「氢能」一定是新能源汽车发展史上不可忽视的一支潜力股。
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当前汽车行业有两个关键词越来越火热,这两个关键词便是新能源汽车和智能汽车。虽然我们越来越多的提及新能源汽车和智能汽车,但是到底什么是新能源汽车及智能汽车呢?新能源汽车和智能汽车有什么区别呢?新能源汽车属于人工智册袭族能吗?新能源汽车包括纯电动汽车、增程电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等新能源汽车。纯电动汽车是一种以单一电池为储能动力源的汽车。它利用电池作为储能动力源,通过电池向电机提供电能,驱动电机运行,从而促进汽车运行。燃料电池电动汽车是一种由氢和空气中的氧气驱动的汽车。燃料电池电动汽车本质上是一种纯电动汽车,其主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说,燃料电池通过电化学反应将化学能转化为电能。电化学反应所需的还原剂一般为氢,氧化剂为氧。因此,最早开发的燃料电池电动汽车大多直接使用氢燃料。氢的储存可以是液化氢、压缩氢或金属氢化州弊物。氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用柴油或汽油,氢发动机使用气体氢。氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放纯水,具有无污染、零排放、储量丰富等优点。其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮和其他高效储能器的汽车。目前,在我国,新能源汽车主要是指纯电动汽车、扩展电动汽车、插电混合动力汽车和燃料电池电动汽车,传统的混合动力汽车分为节能汽车。智能汽车是一个集环境感知、规划决策、多级辅助驾驶等功能于一体的综合性系统。它集中在计算机、现代传感器、信息集成、通信、人工智能和自动控制等技术上,是一个典型的高科技综合体。目前,对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性,并提供良好的人车交互界面。近年来,智能车辆已成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。许多发达国家将其纳入其关键的智能交通系统。新能源汽车虽然不一定是人工智能,但目前汽车行业的发展趋势下,新能源汽车和人工智能紧密捆绑,因此在未来,既是新能源汽车,同时又是智能汽车的车型势必会受到大家更多的认可和欢迎!那么都有什么品牌同时是新能源汽车和智能汽车呢?禅答国外品牌如特斯拉,国内品牌如蔚小理、哪吒、零跑、集度等均属于新能源汽车,但同时也都是属于智能化程度较高的品牌。当然,不同的品牌智能化程度不一,这一点还需要大家了解。
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