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“碳中和大家談”|歐陽明高:新能源汽車助力“雙碳”駛入快車道

作者:百人會 2021-10-11 07:53:48 來源:新能源汽車網

  9月22日,清華大學正式成立碳中和研究院。碳中和研究院的成立,是貫徹落實習近平總書記重要講話精神的重要行動,是將服務國家重大需求與充分發揮清華多學科優勢緊密結合的重大舉措,是為人類可持續發展貢獻智慧與力量的主動擔當。

  本文轉自清華大學最新推出的系列訪談欄目——“碳中和大家談”,欄目邀請到中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長、清華大學學術委員會副主任、車輛與運載學院教授歐陽明高,為大家總結新能源汽車發展成果,展望“雙碳”目標下新能源汽車發展愿景。

  動力電動化、能源低碳化、系統智能化

  Q:新能源汽車的發展對實現“雙碳”目標有何意義?

  歐陽明高:從國際上看,交通領域碳排放仍在持續增長,交通領域減碳在實現“雙碳”目標的過程中占有重要地位。

  縱向看,新能源汽車帶動了三大革命:動力電動化、能源低碳化、系統智能化。動力電動化指的電動汽車革命,核心是混合動力、純電動動力和氫燃料電池動力等新能源動力系統。能源低碳化就是向可再生能源轉型(新能源汽車使用新能源,新能源汽車推動新能源發展)、集中式發電與分布式能源相結合、用氫氣和電池兩種主要儲能方式儲存間歇式能源等。系統智能化的重點內容是將電動汽車作為智能化用能和儲能終端,利用能源互聯網、區塊鏈等技術,聚合數以億計的分布式電動汽車,構建虛擬電廠,發展車-網互動的智慧新能源。

  橫向看,新能源汽車將會帶動交通的全面電動化,不僅僅是汽車,而是包括火車、卡車、輪船、飛機等在內的各種交通工具的全方位電動化。

  總之,在“雙碳”背景下,交通和能源將會相互融合,實現一體化發展。

  Q:我國發展新能源汽車的優勢在哪里?

  歐陽明高:2011年中國在全球率先確立了“純電驅動”的新能源汽車發展技術路線,引領了世界新能源汽車發展潮流。十年來,我國新能源汽車產業從無到有,今年前9個月我國新能源汽車銷量已經接近200萬輛,預計全年銷量將達到260-300萬輛,呈現爆發時增長態勢。我國的新能源汽車保有量和年銷量多年保持在全球的一半以上。在新能源汽車的核心技術動力電池方面,世界排名前十的動力電池企業中有六個是中國企業,其中寧德時代和比亞迪分別位居第一和第三。中國動力電池產量占全球60-70%,產品供應全球車企,包括特斯拉。我國動力電池基礎研究的團隊規模、發表論文數都位于世界領先位置。在氫能燃料電池汽車方面,中國的燃料電池商用車具有明顯特色和優勢,其產業和產量居于世界領先。總之我國新能源汽車已經發展為全球產業鏈最完整、產業規模最大、綜合水平最高的國際化競爭性戰略性新興產業。

  化潛力為實力

  Q:清華成立碳中和研究院有何優勢?

  歐陽明高:碳中和有很多層面,第一層面是宏觀的能源經濟學分析,比如碳交易、碳市場和電力市場設計等,這對技術人員有指導作用。第二層面是關鍵技術的研發。第四次工業革命引起所有工業領域的變革,也要求工科學科的轉型。清華工科強大,學科齊全,有學科交叉和學科系統集成的潛力,關鍵是要將潛力變為實力。電機系的新型電力系統、建筑學院的低碳建筑技術、化工系和材料學院的能源材料、化學系的基礎研究等等可以相互配合,打破學科界限,破除學術交流和技術創新的障礙。真正實現問題導向、學科交叉,以應用研究倒逼基礎研究,用基礎研究推動應用研究。

  Q:目前您的團隊在新能源核心技術上已經積累了哪些成果?

  歐陽明高:目前我的團隊研究方向主要面向碳中和的新能源科學與技術,聚焦電池儲能、綠色氫能和氫-電智慧能源三位一體學術體系。

  儲能電池既面向車用也面向電網。儲能安全是社會關注的熱點問題和儲能電池瓶頸技術。我們2011年就成立了清華電池安全實驗室,從本征安全(電池熱失控與熱設計)、主動安全(電池監控與充電控制)、被動安全(電池熱蔓延與熱管理)三個方面做基礎研究和技術攻關,系統揭示了高比能量鋰離子動力電池熱失控機理并針對性地發展了防控技術體系,發文量和研究水平在全球領先,主要成果在國際和國內20多家汽車整車和動力電池企業推廣應用,向包括德國奔馳和韓國三星在內的國內外企業許可和轉讓知識產權超過3000萬元。

  在氫能方面,從2001年開始,我們采用“剝洋蔥”模式,由表及里,層層深入,至上而下逐步突破氫燃料電池混合動力系統、燃料電池發動機、燃料電池電堆、燃料電池膜電極等核心技術,并轉化形成產業體系,培育出我國科創板氫能燃料電池唯一的上市公司,引領了我國氫能燃料電池汽車技術的發展。現在我們進一步把燃料電池技術擴展到電解系統技術,建立起了從風能與光伏制取綠氫的完整技術平臺,包括全新一代的金屬支撐固體氧化物燃料電池與電解系統平臺。

  所謂智能就是基于上述儲能和氫能裝置,通過網絡與控制技術集成為智慧能源系統。我們研發了以新一代長壽命電位傳感器為核心的智能電池系統、以電池快速加熱技術為核心的全氣候智能電池管理系統、轎車快充與卡車快換耦合綜合能量補給系統、光-儲-充-放一體化車網互動微網系統等創新技術并通過清華大學知識產權轉移培育了一系列學生創業企業。

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