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北極星儲能網訊:現在更需聚焦能源
《能源評論》：國務院辦公廳日前印發的《新能源汽車產業發展規劃(2021~2035年)》（簡稱新規劃）對汽車、能源、交通和信息產業融合發展提出要求。請結合您的研究評價這一部署的意義。
歐陽明高：我研究的方向是新能源動力系統，從剛開始的混合動力、純電池動力到後來的氫燃料電池動力。起初我們主要是和汽車企業和電池企業合作，後來逐漸發現了能源的重要性，所以現在開始重點關注與能源行業開展充換電、電池儲能、電解水制氫等方面的合作。
（來源：微信公眾號能源評論首席能源觀；ID：CEO_ER；作者：王偉）
電動汽車行業最終要和電網合作，這是必然的出路。現在中國的汽車企業還沒有主動和電網進行合作，但很多國外的車廠都是這麼做的。比如，特斯拉公司不僅自己造車，還開發光伏發電站、電池儲能和能源網際網路，並擁有這個體系的成套技術。再比如，國外的石油公司殼牌、BP等已經開始關注和布局氫能供應和充電站建設。這表明，本輪的能源革命從汽車行業起源發展到目前階段，更需要聚焦能源。
《能源評論》：電池安全是決定新能源汽車產業健康發展的核心問題，您認為，未來該通過何種方式來保障？
歐陽明高：電池安全問題的核心是和充電密切相關的，關注充電需要從安全角度切入。研究發現，充電過程中和充電結束之後發生事故的佔比是最高的，所以充電漸漸成為新能源汽車推廣的瓶頸問題。
實際上，充電不應該給電池安全帶來問題，而應該帶來更多的防護時間和手段。目前新能源汽車充電行業已經取得很大的進步，國家電網的智慧車聯網平臺已經接入了超過100萬個充電樁。「十四五」期間需要更加關注能源，尤其是把電網與電動汽車如何實時互動納入研究領域並進行推廣，這是新階段新能源汽車產業實現高質量發展的關鍵。
《能源評論》：對於慢充和快充的場景和安全性，您怎麼看？
歐陽明高：私人電動汽車充電模式將是慢充為主、快充為輔。新能源汽車用戶平時在家裡（或單位）慢充，在高速公路沿線或者充換電站快速補電時使用快充。
現在的新能源汽車市場上私人購車比例非常大，私家車的痛點比如安全性、便利性、經濟性，都和充電相關。
快充要特別快才有市場，現在正是因為充電速度不夠快，所以大家用得才很少。用戶希望能夠充電5分鐘續航400千米，但現在充電5分鐘連100千米都做不到。快充是下一步解決用戶便利性最重要的技術。快充不夠快並不是因為充電樁功率上不去，而是由於電池無法適應。這需要成套、綜合的技術支持。
《能源評論》：需要克服哪些困難，需要哪些全產業鏈的技術來解決？
歐陽明高：電池自身要解決的問題有很多。首先是電池充電倍率太大會導致負極析鋰進而誘發熱失控。其次是電池充滿電時，是正極材料最不穩定的時候，如果遇到意外的熱—機—電誘因，就有可能引發事故。
目前看來，在沒有應用固態電解質的前提下，比較理想的目標是充電5分鐘續航200千米，這意味著充電的技術參數為：充電電壓800伏、功率350千瓦、4～5倍充電倍率，而且不能充滿，只是快速補電，SOC（充電狀態）的變化約30%，可以讓續航600千米的新能源汽車續航增加200千米。同時，針對快充過程中的高發熱和冬季快充問題，需要快速冷卻、快速加熱技術支持。
卡車電動化再創輝煌
《能源評論》：和快充一樣，換電技術最近也得到了政府部門和不少企業的關注，您對此怎麼評價？
歐陽明高：換電的場景主要是商用車，也包括用於共享和出租的轎車，而不是私家車。私家車換電按5年以上的周期從大多數場景看意義不大。因為到那時慢充逐步普及、快充補電也已實現，電池包成本低到與傳統內燃機動力相當，V2G技術大範圍應用導致放電收益等於或大於充電成本，換電模式可能就失去了市場基礎，很難持續發展。
換電最重要的領域是電動卡車。今年應該是卡車電動化的元年，我最近一直在呼籲業界重視卡車電動化。卡車電動化會給新能源汽車產業帶來極大的機遇，也是中國汽車電動化第二階段再創輝煌的主力。「十四五」期間，電動卡車肯定會實現規模化應用。
卡車電動化的主要模式就是換電。如果不採用換電模式，電動卡車搭載電池太多太重，會造成車輛造價過高，同時充電速度也太慢，影響車主和充電場站的效益。
而採取換電模式，就可以做到接近傳統卡車的價格，而且換電速度快，可以做到5分鐘換完一輛卡車，充換電站佔地面積也都可控。更為重要的是，電池部分可以作為電池銀行單獨運營，通過參與電力市場交易來消納新能源，形成規模效益，保證採購、充電和梯次利用等環節都得到很好的回報，實現全生命周期的應用價值最大化。
《能源評論》：卡車換電並不容易，除了市場因素，還有哪些技術瓶頸亟待解決？
歐陽明高：從產業角度看，卡車電動化對能源結構變革至關重要。換電模式能有效解決卡車充電時間長的問題，充分發揮新能源動力系統優勢，是特定場景下連接能源價值鏈的有益嘗試。
要想市場很快發展起來，需要提供全產業鏈的技術支撐。首先，需要純電動的底盤。傳統的卡車底盤太笨重，如果使用輪轂電機，可以把卡車底盤重量降低一噸以上，效率可以比集中驅動式電機提高9%～10%。其次，是線控底盤加自動駕駛技術。因為長途開車司機太累，容易造成事故，所以自動駕駛對於卡車也是最好的應用場景。
現在的問題就是如何制定標準、法規來規範市場行為。今年9月，中國電力企業聯合會牽頭成立了「中國電動卡車換電產業促進聯盟」，目的就是制定標準，規範促進基礎設施互聯互通，同時解決電池包、充電站的標準化以及安全問題。
車與能源相互成就
《能源評論》：有人認為，現在的新能源汽車因為能源結構問題會使用很多煤電，還不是真正的新能源汽車。您認為應該怎樣用融合的思路去解決？
歐陽明高：這需要從兩個方面看待。一方面，發展新能源汽車下一步必須要用新能源電力，而且要大規模全方位應用。另一方面，新能源的發展也需要新能源汽車助力。
光伏、風電的技術可行性已經完全滿足大規模應用的要求，目前的瓶頸是儲能如何實現商業化。我認為，將來大規模儲能的主流有兩條路，一條是基於電池的分布式短周期電化學儲能，2040年估計會有200億千瓦時的電池裝載在車上，相當於我們目前全國每天的總用電量，電動汽車有90%的時間是停止的，可以用作儲能裝置；另一條就是基於氫能的集中式長周期儲能，通過發展電解水制氫，消納西北地區大規模可再生能源基地富餘的風電、光伏能源。
《能源評論》：如此看來，消納可再生能源的兩種儲能方式都和新能源汽車相關。下一步應該怎麼推動二者協同發展？
歐陽明高：這需要用融合的思路去推動。
首先，需要將換電和充電耦合。比如，高速公路的充電站快充時，可以和換電站共用電池，形成綜合能源系統，這不僅可以節省成本，還可以形成多方共贏——既能給轎車快充，又能給卡車快換。因此，未來要建設一個新的體系——快充快換耦合在一起的充換電站。
其次，可以綜合考慮光伏電站與儲能結合的模式，尤其是在電網難以達到的地方。比方有些邊遠地區，大電網延伸過去造價非常昂貴，完全可以把電網建設的投資做成光伏電站+儲能的模式。據國內光伏企業測算，在新疆等太陽能資源特別豐富的地方，光伏發電成本只需每千瓦時5分錢，如果能建成這樣的綜合能源系統，完全可以解決西部荒漠地區光伏發展的痛點問題，形成自發自用（自充）。
《能源評論》：光儲充放技術也是此次新規劃鼓勵的探索方向，您認為在東部地區是否有這樣的機會？
歐陽明高：對東部地區而言，分布式光伏和私家車也非常匹配。最近北京市剛剛發布《關於進一步支持光伏發電系統推廣應用的通知》，提出對北京市區域內已完成備案，2020年1月1日至2021年12月31日期間採用「自發自用為主，餘量上網」模式併網發電的分布式光伏發電項目，按實際發電量給予補貼，每個項目補貼5年。這些光伏項目通過V2G技術和私家車會形成一個天然的組合。
《能源評論》：您如何看待這些前沿應用的前景和未來？
歐陽明高：當然，如果大家紛紛採取自發自用的模式，電網的售電量會下降，一個應對的思路就是改輸氫為輸電，將西北等地區的富餘新能源電力通過特高壓電網輸送到需求地區，然後在當地制氫，這種方式既可解決因我國幅員遼闊需長距離輸氫的難題，又可以優化能源網絡布局，迴避我國氫能基礎設施短板，發揮特高壓電網的優勢。
我相信，這一輪能源革命影響深遠，將拉動汽車行業的革命、新能源行業的革命以及電力系統的革命。這幾大革命聯合起來，會改變化石能源體系和整個產業生態，為經濟發展躍上新臺階增添新動能，助力我國現代化強國目標早日實現。
（李易峰對本文亦有貢獻）
原標題:「電池+電網」是必然出路——訪中國科學院院士歐陽明高
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