欧阳明高院士:对发展电动汽车的质疑应该停止了

摘要 发动机每燃烧1升燃料(柴油或汽油)向大气层排放二氧化碳2.5千克。温室气体尤其是二氧化碳的排放,是全球变暖的主要原因,这已被主流科学界广泛认可。因此,如何尽早减少二氧化碳排放成为各国阻止全球变暖的共同行动。为此,挪威、荷兰和印度等多个国家先后明确了禁售燃油车时间表。我国也开始行动,海南已经明确2030年将禁售燃油车。在刚刚结束的全国“两会”上,十三届全国人大四次会议表决通过的《关于“十四五”规划和...

发动机每燃烧1升燃料(柴油或汽油)向大气层排放二氧化碳2.5千克。温室气体尤其是二氧化碳的排放,是全球变暖的主要原因,这已被主流科学界广泛认可。因此,如何尽早减少二氧化碳排放成为各国阻止全球变暖的共同行动。为此,挪威、荷兰和印度等多个国家先后明确了禁售燃油车时间表。

我国也开始行动,海南已经明确2030年将禁售燃油车。在刚刚结束的全国“两会”上,十三届全国人大四次会议表决通过的《关于“十四五”规划和2035年远景目标纲要的决议》将新能源汽车与“新一代信息技术、生物技术等”并列作为战略性新兴产业加以培育壮大。

碳达峰、碳中和目标的提出对我国传统燃油车企意味着什么?我们该怎样重新认识纯电动汽车?近日,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高告诉新京智库,在碳中和目标提出后,像过去那样质疑电动汽车的声音该停止了。因为新能源汽车是实现碳中和的保障技术,这是新能源革命和工业革命的核心。

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欧阳明高(中国科学院院士、清华大学教授)

欧阳明高长期从事节能与新能源汽车新型动力系统研究,连续三个五年计划担任国家节能与新能源汽车科技重点专项首席专家。他曾预言,在2035年之后,纯电动将成为汽车市场主体,并认为去碳化将是新能源汽车下一步发展的目标。

电动汽车是实现碳中和关键

新京智库:你认为新能源汽车对我国碳达峰、碳中和目标的实现哪个贡献更大,为什么?

欧阳明高:就整体而言,节能对于实现碳达峰的贡献可能更大,因为燃油车的保有量很大。对于2060年实现碳中和目标,新能源汽车则是非常关键的,因为新能源汽车不仅仅有利于实现汽车行业自身的碳减排,更是对整个能源行业的碳减排将发挥着关键作用。

为什么这么说呢?随着能源结构调整工作的推进,可再生能源如风能、太阳能发电占比将更大,2020年两项相加的装机容量是5.3亿千瓦,占电力总量比重不足10%。到2030年时可能是12亿—20亿千瓦,占电力总量的比重将更高。但因为风能、太阳能的不稳定性特征,必须有调节手段:风能、太阳能发电多的时候要储存起来;要是少了,发电不够,就用储存的电来补充。

电动汽车是一个很好的调节工具,比如2030年后,我国新能源汽车保有量达到1亿辆,新能源汽车上就可以储存约50亿—70亿度电(目前主流电动汽车的电池容量在50千瓦时—70千瓦时)。

如果再往后,比如2040、2050年,所有乘用车都是电动汽车,市场保有量3亿辆车以上,那电动汽车就可以储存约150亿度—210亿度电。这大约相当于我国全社会一天消费的总电量。而汽车90%的时间都处于停驶状态,那就可以接入电网充(放)电,不像现在要充电时才接入电桩,将来电动汽车可以一直接在电网上:有时充电,有时放电。

到时新能源汽车实际上发挥着虚拟电厂的作用。这将有助于整个能源系统实现碳减排。

新京智库:有观点认为混合动力对于实现交通行业的碳达峰目标作用将大于纯电动汽车,你对此如何看?

欧阳明高:其实,混合动力汽车和纯电动汽车(BEV)相比,纯电动在目前的发电结构(煤电低于70%)下,跟混合动力的碳排放大体相当。所以很难说哪种新能源汽车对实现碳达峰的作用更大。随着新能源发电比例不断提高,纯电动的低碳优势将不断增强,最终实现零碳排放。

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图片来源:pixabay

尽管当下混合动力在家用性价比车型上很受欢迎,但在微型车和高端车领域,纯电动汽车的优势还是非常明显。而且,混合动力车只是一个过渡性的,从纯电动车全生命周期成本降低趋势来看,到2030年左右,混合动力车将很难与纯电动汽车竞争。

新京智库:2020年也出现了一些新能源汽车企业破产现象,如长江汽车。你对此怎么看?

欧阳明高:这也很正常。新能源汽车企业也会破产。当一个大潮来的时候,什么资本都进入,出现优胜劣汰现象很正常。市场经济的发展就是一个优胜劣汰的过程。不可能最初诞生200家企业,到最后这200家都变成了大企业。这个过程中,一定会有破产、兼并重组的。

新能源汽车是实现碳中和的保障技术

新京智库:有观点认为,纯电动并非真的低碳环保。因为电并非纯清洁电,动力电池的生产、回收处理也存在污染问题。你对此怎么看,在碳达峰、碳中和目标下该如何认识电动汽车?

欧阳明高:我们清华大学做环境研究的团队曾做过实证研究,电动汽车产业链上所形成的碳排放与燃油车的平衡点是,煤电比例大约是86%时,两者碳排放量是一样的。

只要煤电比例低于86%,新能源汽车所带来的碳排放量就比燃油车所排放的少。根据全国电力工业统计快报,2020年我国的煤电发电量占比为60.75%,根据碳达峰/碳中和要求,今后每年煤电比例还将降低1—2个百分点,你说是推广使用纯电动汽车好,还是继续使用燃油车好?

还有一层意思要特别强调,通过发展电动汽车,带动了电池产业的发展,储能技术的发展。如果没有电动汽车的大发展,分布式电网的稳定性问题也需要寻找新的解决方案,也可能还得继续依赖于煤发电。因此,可以肯定的是,碳中和目标提出后,说明当初发展电动汽车的路径是非常正确的。

为了实现碳中和,必须实现新能源革命。我们说的新能源革命是用光伏、风能等可再生能源发电来代替煤发电,这是能源生产革命,但能源生产革命要用能源消费革命来推动。

消费革命是什么?就是大规模推广使用新能源汽车。所以,在碳中和目标提出后,质疑电动汽车的行为应该停止了。可以说,新能源汽车是实现碳中和的保障技术,这是新能源革命和工业革命的核心。

新京智库:纯电动汽车、插电式混合动力汽车和节能汽车(更节能的燃油汽车)三种不同类型的汽车,在未来行业发展中,应该如何配合发展,以更快完成汽车行业的碳达峰、碳中和目标?

欧阳明高:肯定还是纯电车要优先发展,尽快普及。到2035年,新能源汽车要达到汽车市场的一半,对于乘用车而言那也就是说2035年纯电动(加插电式混合动力汽车)占一半。另一半是混合动力汽车——届时燃油汽车也基本上是(不可充电的)混合动力——至少会装自动启停装置,这种混合动力汽车也叫微混合。

再过三五年,快充技术将成熟并推广应用,高速公路5分钟充电行驶200公里路程,这些场景都可能做得到。到时,新能源汽车的使用就会发生很大变化。

其实,2020年新能源汽车进入家庭的情况就已经非常好,出现了供不应求现象,尤其是在不限购的城市。

新京智库:去年10月,国务院印发的《新能源汽车产业发展规划》提出,到2025年我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右,目前这一比例还不到5%。你认为该如何实现这个目标?

欧阳明高:这个目标不难实现,国外提的目标比我们还高。2020年我国新能源汽车销量增速达到10.9%(中国汽车工业协会数据),个别月份同比增幅超100%。

在新能源汽车中,纯电动汽车销量占比高达八成多(中国汽车工业协会的数据显示,2020年占比是81.6%)。此外,各家动力电池公司、新能源汽车公司对今后两三年的增长都抱有非常乐观的态度。因为他们都要做三年或五年规划。根据测算,只要新能源汽车保有量占比达到5%以上,就会进入快速增长通道。

补齐基础材料“短板”

新京智库:你曾表示新能源汽车的最终形态将是“光储充换”多能互补的微网系统,要实现微网系统的顺畅运转。你觉得需要达到哪些条件?国家电网在温州落户的首个“光储充换”一体化充换电站给了我们启示?

欧阳明高:其实,我们跟国家电网在清华汽车研究所也做了个车网融合系统。未来,能源和交通是一个融合发展的体系,能源系统将是集中式和分布式相结合的的一个系统,不像现在只是集中式发电。交通系统(主要指电动汽车)将充分融入未来的电力系统。

比如说在新疆、内蒙古和甘肃等西部省份,这些地方风能特别丰富,光能也特别丰富,这些地方可以建立集中式发电基地。而在中东部省份,现在是从西部能源基地通过特高压给这些地方输送电力,那么这些地区将来则可能更多的是利用分布式光伏,还有近海风电等可再生能源来满足自身电力需求。

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图片来源:pixabay

分布式光伏、太阳能等可再生能源会逐步占到主体。因为光伏的成本降得非常快,效率也在不断提高。

将来这些地方可能一栋房子,一个单位,一所学校,也是一个微型的电网。每个微型电网里有光伏太阳能装置,也有很多储能装置,比如电动汽车。

因为太阳光是分白天黑夜的,晚上不能发电,白天发电就用电动汽车将电储存起来,晚上不能发电就放电。风能不一样,可能是这个月有风,下个月就没风。这个时候就可以考虑制成氢气储起来,等没风可发电时,再用氢气发电,满足社会用电需求。这就形成了一个微网系统。

电动汽车的另一个角色——电力交易的工具将逐渐凸显,因为将来的电网是由很多微型电网和集中式大能源基地共同组成。

在这个电力能源网络中,电力可以交易。少量的电力,比如小区间的电力交换,通过区块链完成了,大量的电力交易到省级或者国家电网里交易。电力就像股票一样,在电力市场里进行自由交易,电动汽车就是这一只只“股票”。

国网已经在北京试点,招募了一些志愿者——他们已经通过自己的电动汽车充放电实现了收支平衡,甚至有的还能挣点小钱。

所以,未来的能源交通体系将发生革命性变化,我们的生活方式也将发生革命性变化。而这一切都会因为电动汽车的发展变得更快走进现实。

新京智库:从供应链和技术创新角度来看,我国发展新能源汽车相较于国外还有哪些短板需要补齐?我国的供应链体系及技术创新能否及时跟上,以帮助企业应对碳达峰目标对产业产生的快速转型压力?

欧阳明高:我们国家在新能源产业方面是有优势的。比如动力电池,中国的技术水平、产能、产业链在全球应该说排在前列的。这跟以前我们搞燃油汽车不一样,要注意,不一样。

再比如光伏,实际上我国光伏产业也是一个优势行业。全球70%的光伏都是中国生产的,性价比最高。外国企业想在这些方面与中国企业竞争,挑战蛮大。就像我们的芯片企业要跟国外同行竞争,挑战很大一样。

但是在燃料电池及氢能,以及一些基础材料领域,就是越基础的,越是我们的弱项。因为这些都需要长期积累,久久为功。比如硅,是芯片的核心材料,电池也要用到,国际上制造水平最好的是谁?是日本的信越化学,即便芯片制造能力最强的美国人也不行。

再如碳材料、碳纤维,制造能力最强的也是日本企业东丽。碳纤维现在广泛运用于汽车、氢瓶等产品。还有燃料电池中的膜电极材料,我们与发达国家的差距还是很大。在这些偏基础的产业上,我们还需要努力。

编辑:何海丽002

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