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欧阳明高:从更宽广的视野看待氢能燃料电池
发布时间:2019-07-25 11:47:00

欧阳明高:从更宽广的视野看待氢能燃料电池

中国科学院院士,清华大学传授欧阳明高


开展新能源和新能源汽车是情势所趋


从能源的交通开展趋势看,电动化、低碳化、智能化是情势所趋。


01电动化是动力革命


电动化是动力革命,但不是能源泉源革命。油电混淆动力汽车、纯电动汽车、氢能燃料电池汽车都属于电动化。动力革命目前正促进,而且技能逐渐趋于成熟。比如,近10年内纯电动汽车锂离子电池功用进步2倍以上、资本低沉80%以上,这便是一场电池革命。中国捉住了这个机会,假如没有电池革命,新能源汽车不行够像现如许取得大范围推行。现在,北京道道上行驶的车辆有20%都是纯电动汽车。再如,氢燃料电池技能特别是车用质子交换膜燃料电池技能,也取得了革命性的打破和希望,业内比较熟习的便是丰田的燃料电池技能。估量以后五年尊驾,燃料电池技能基本趋于成熟。另外,油电混淆动力技能也禁止无视,它将墟市上占领主要位置,未来燃油车会以混淆动力的方式相当长时间内继续开展。


以上三种车孰优孰劣,现还欠好下结论。从服从角度看,这三种车相差未几;从全生命周期服从来看,也很难一较高下。有人认为氢燃料电池服从最高,那是基于以自然气为能源泉源盘算得出,假如将自然气换成汽柴油则并非云云。以上三种电动化所相配的能源,也便是燃料,都有各自的最佳组合,可以抵达差未几的效果,以是很难比照,这就需求借帮第二“化”,即能源低碳化举行更好地比照。


02动力和能源相联合能完成能源低碳化


低碳化,便是要减排二氧化碳,这就不得不提到风能、太阳能等可再生能源,特别是光伏的开展。现光伏服从基本已打破20%,下一代技能是朝30%进军,而且发电资本和煤电势均力敌。光伏既包罗汇合式光伏,也包罗分布式光伏,现分布式光伏开展更速。中国事天下光伏第一大国,汇合了举世70%的产能。可以说,可再生能源开展方面,中国处于天下前线。挑选低碳开展道道,是中国政府向全天下的容许,习近平总书记提出能源生产与消费革命的计谋思念,此中主要一点便是能源低碳化。假如把动力电动化与能源低碳化联合,就能使差别品种车辆比出上下。因为只要搭配可再生能源,才有可以完成真正的低碳或者近零碳排放。


这个条件下可以发明,锂离子电池、燃料电池搭配可再生能源的时分优势凸显。此中,纯电动汽车更适合分布式可再生能源,笔者认为,锂离子储能电池和分布式光伏是绝佳搭配,未来开展空间宽广。


关于汇合式可再生能源,我国许众可再生能源基地都修内蒙古、青海一带,也包罗张家口。之以是这些地区修设可再生能源基地,是因为比较东部地区,这些地区光照时间长、发电时间长、资本更低,另外另有能量输送等启事。关于这些可再生能源汇合式基地,用锂离子电池储存并不是最佳挑选,比较之下,将其变成氢气是举世认同的主要的可再生能源储存手腕。


以是,可再生能源和锂离子电池、氢燃料电池相联合有两种途径:分布式储能需求锂离子电池和纯电动汽车;汇合式、长周期、大范围的储能,需求氢能及燃料电池。由此,汽车动力和能源厉密配合,从而完成能源低碳化,这也是开展新能源汽车的启事。


03智能化将全方位整合能源、交通、新闻

  

智能化是一场更大、更广泛的革命,人工智能、大数据、互联网等囊括举世,影响各行各业。关于汽车行业来说,自动驾驶、工业4.0、伶俐能源、能源互联网等都与之相关。关于分布式光伏和电动汽车,最好的前景便是变成挪动能源互联网。现在,手机已成为挪动新闻互联网,未来汽车会变成下一个庞大终端。近来华为开端进入汽车范畴,一方面是5G的开展将支撑起智能汽车网络根底方法,另一方面是智妙手机通通的运用都可以汽车上全方位运用,而且汽车是一个有更众零部件、更大产值、更归纳的体系。以是,未来的汽车有可以属于ICT(新闻和通信技能)行业,因为ICT变成了汽车的中心。

  

电动化、智能化、网联化、共享化是举世汽车行业正风行的“新四化”,但网联化和共享化只夸张了新闻革命,没有夸张能源革命。假如通通的电动汽车只消停驶就能接到智能电网或者由微网构成的能源互联网上,那么储能范围将无比庞大。2030年之后,新能源汽车保有量或将超越1亿辆,车载电池总能量将超越60亿度,这是一个庞大的数字。

  

通过智能化,可以把能源、交通、新闻全方位整合,也便是说,未来社会将是绿色、低碳、智能化的社会,通通经济也将全方位转型升级,以是要这个大配景下道氢能燃料电池。大约有人认为这个念象太遥远,但我国近来正启动《新能源汽车产业开展计划(2021-2035年)》的编制义务,按笔者的判别,到2035年,包罗混淆动力汽车、纯电动汽车、燃料电动汽车内的车辆将成为绝对主体,占比90%以上,能源低碳化和智能化(如具有种种自动驾驶功用的汽车)也将成为主体。依据国家发改委发布的能源计划,到2030年,我国非化石能源装机量将抵达50%;2035年将占装机量主体。笔者认为,到2035年非化石能源发电量也会抵达50%,这是一个高大目标,但并非遥不可及。


氢能燃料电池开展面临众重机会和挑衅


于是,必需大配景下看氢能,定位氢能。氢能是未来可再生能源配景下的两个主要能源载体之一,另一个是电能。当然,笔者认为电能照旧能源主体,氢能不行够超越电能。现有人性氢能,往往把氢能和石油、自然气、煤炭并列,笔者认为这种道法不妥,因为氢能只是一个能源载体,属于二次能源,不是一次能源。这个条件下,氢燃料电池目前的开展机会和挑衅是什么?


01从更宽广的视野看氢能燃料电池的运用


目前,我国正修订氢能燃料电池汽车道线图,2016年曾发布第一版,当时提出力图到2030年,氢能燃料电池汽车总保有量抵达100万辆、加氢站1000座。有人认为,目前的氢能高潮下,这个数字定低了,笔者不这么认为。假如仅仅从车辆上看,可以到2030年运用更众的是啥菝车,关于啥菝车来说,100万辆曾经是一个庞大的数字。至于轿车,氢能燃料电池要念短期内通通替代纯电动轿车也不太可以,以是应当从更宽广的视野来看待氢能燃料电池。


看待氢能,不行仅仅从车辆的角度看,更不行仅仅从轿车角度看,而应从能源角度、从新能源角度、从可再生能源开展角度看待其更宽广的运用。笔者认为,锂离子电池动力体系更众的是交换汽油机,氢燃料电池动力体系更众的是交换柴油机。除了汽车除外,汽船、飞机、潜艇、火车、功课板滞等都会采用氢燃料电池动力体系,运用范围很广。


02氢的储运是最大挑衅


关于氢能,我国现面临的最主要挑衅并不是燃料电池,因为技能终将成熟;氢源题目也不大,目前经济可行的氢源可以后自1000亿度的弃风、弃光、弃水,另有800万吨的副产氢。笔者认为,挑衅于氢的储运,包罗车载储存和车下的储运,找到经济、高效、可行的储运方式,是开展的要害。目前,我国的氢能科技滞后于燃料电池,现运用的氢能工艺基本都是50年前以致100年前发明的,新的氢能科技还没有完备成为主流的、大范围推行的运用技能。虽然我国有许众新的根底研讨效果,如光催化制氢等,但还需进一步工程化、适用化、商业化。


目前举世公认的车载储运主流技能是从燃料电池轿车开展中优选出来的高压气氢,便是70兆帕四型高压储氢瓶。相关于三型瓶,四型瓶资本可以下降30%,而且举世的标准法例都盘绕这个偏向订定,但中国这方面还没有成熟产品和相关标准法例。从中恒久看,面向2030年,特别是针对长途啥菝车,我国要开展液态储氢或者中压深冷气氢。


至于车下的储运,现有固态、液态、气态三种。目前还没有适宜的主流固态储运技能;液态即氢液化是面向2030年我们要开展的,但近期很难大范围依赖;眼下主流的是气态,题目于储氢密度偏低,我国现采用的是20兆帕储氢瓶,海外曾经开展50兆帕、100兆帕储氢瓶,特别是100兆帕储氢瓶到加氢站可直接往70兆帕氢瓶夹、,但国内还不具备这一技能,因为它对标准、平安等各方面提出了很高请求。之以是我国迟迟没有公布四型瓶的标准,一是没有成熟产品,二是对平安的检测评估还不到位。这方面,我国需求绽放立异,整合举世资源,修立中国相关不卡的在线欧洲AV网站,如许才有可以办理我国氢能全不卡的在线欧洲AV网站的一个中心瓶颈。


以点带面整合股源打制氢能树模基地


目前,张家口举措中国惟一的可再生能源国家树模区,是我国开展氢能燃料电池的主要地区,锂离子电池储能、光伏等方面都有开展优势。之以是挑选张家口为氢能燃料电池树模推行基地,一是因为张家口是2022年冬奥会举办地之一,我国将冬奥会时代加速运用燃料电池客车,这是修立张家口氢能与可再生能源品牌的良机;二是北方地区冬季温度低,更适合推行燃料电池汽车,供暖也可用燃料电池废热;三是思索不卡的在线欧洲AV网站整合和科技资源的整合。氢能燃料电池开展需求氢能科技的打破,需求法例标准的支撑以及繁杂的检测手腕,这些都离不开大范围的配备加入,张家口供应了一个精良的测试、研讨、订定国家标准的基地。从国家角度看,需求有如许的基地,氢能假如到处开花,很容易误事。目今国内三型瓶的寿命和充放氢的轮回次数7500~12000次不等,高压容器检测很繁杂,必需举行生产同等性评判。


另外,我们也期望把储能电池测试、光伏测试、风机测试等放一同研讨。这是鉴戒了美国的做法,如美国有一个可再生能源与国家检测基地,涵盖了通通的相关实质,因为互相之间需求耦合,如电动汽车、锂离子电池、光伏本身就构成一个大体系。就像特斯拉,既出售电动汽车,也出售房顶的光伏、锂离子储能墙、超级充电桩,这些都是成套的,以是我们要把试验基地合起来修设。


氢能的开展需求举世配合起劲,期望我国可以以张家口为点,以点带面,举世修立我国的氢能品牌。


(作家系中国科学院院士、清华大学传授)


稿件根源: 中国汽车报
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