歐陽明高：新能源革命將發(fā)展出四個10萬億規(guī)模的大產業(yè)

12月10日，全國政協(xié)常委、中國科學院院士、新能源動力系統(tǒng)專家歐陽明高在行業(yè)論壇上表示，預計2035年左右，電動汽車市場將發(fā)展成為年銷量2500萬輛，全產業(yè)鏈產值近10萬億的大產業(yè)。氫能汽車為先導，將帶動綠色氫能全產業(yè)鏈發(fā)展，成為一個更大的戰(zhàn)略性產業(yè)。新能源智能汽車，既是智能終端也是智慧能源的儲能方式，就像手機是移動的信息網一樣，電動汽車將成為移動的能源互聯網。汽車行業(yè)的智能化技術變革，吸引了幾乎所有的信息與互聯網廠商介入智能汽車行業(yè)，這也是一個大的風口。預計電動汽車的大規(guī)模普及，會帶來基于車網互動的智慧能源生態(tài)，形成萬億級的智慧能源產業(yè)。新能源汽車與新能源革命將帶來工業(yè)革命與經濟轉型。未來二三十年，汽車產業(yè)、信息產業(yè)、交通裝備產業(yè)和能源化工相關產業(yè)將發(fā)生百年未有之大變局。

以下為歐陽明高的演講全文，略有刪減：

1.碳中和與新能源革命的背景

我們面向“碳中和”的目標，要實現這個目標，必須推進新能源革命。大家知道，在歷史上，全球已經經歷過多次能源轉型。第一次能源革命，動力是蒸汽機，能源是煤炭，交通工具是火車，它帶動了第一次工業(yè)革命。第二次能源革命，動力是內燃機，能源是石油和天然氣，燃料主體是汽柴油，交通工具就變成了汽車——這大概是在100多年前實現的。

我們現在正在經歷的是第三次能源革命，這一次我們將以可再生能源為主體，以各種電池為主要動力，然后我們的能源載體將會是電和氫，新的交通工具是電動汽車。我們認為第四次工業(yè)革命將是在此基礎上引發(fā)的，那就是以可再生能源為基礎的綠色化和以數字網絡為基礎的智能化。新能源革命的核心有四大要素。大家一定知道這本書叫《第三次工業(yè)革命》，它提到了五大支柱，新能源的五大支柱是：第一，向可再生能源轉型，尤其是光伏和風電。第二是集中和分布式結合的發(fā)電系統(tǒng)，讓我們的建筑變成微型發(fā)電廠。第三是用氫氣、電池等技術存儲間接式能源。第四就是發(fā)展能源互聯網，最后使電動汽車成為用能、儲能并回饋能源的終端，這就是《第三次工業(yè)革命》這本書給我們提出的新能源革命的五大支柱。

它有四大要素，就是硅能、氫能、儲能、智能?，F在在我們中國，光伏、風電已經完全具備大規(guī)模推廣條件，但是它的靈活性調節(jié)資源是瓶頸，因為風電光伏是靠天吃飯，是波動的，所以需要靠儲能電池、綠色氫能、電動汽車、智慧能源來解決。因此我們新能源的主攻方向就是氫能、儲能、智能。

新能源總體是兩大系統(tǒng)——動力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)來自于新能源汽車；電力系統(tǒng)，就是我們現在要改造升級的能源電力系統(tǒng)。這兩大新能源系統(tǒng)具有相似性，新能源動力系統(tǒng)和新能源電力系統(tǒng)的共性技術是相似的，共性的瓶頸都是儲能技術。同時我們兩大新能源系統(tǒng)還有依從性。新能源汽車需要綠電和綠氫才能成為真正的新能源汽車。而新能源的發(fā)展又需要新能源汽車的電池和氫能技術，解決發(fā)電波動問題?，F在新能源汽車已經發(fā)展起來了，大規(guī)模的產業(yè)化進入普通人的家庭，所以可以以新能源汽車來推動新能源革命。

我在清華的課題組也是這樣做的，我們以前是做新能源汽車的動力系統(tǒng)，現在也進入新能源技術領域來推動新能源革命。這就是我們現在的團隊面向新能源革命的儲能、氫能、智能三位一體的研發(fā)體系，我們不僅僅做研究，我們也有三個板塊的產業(yè)化推廣中心和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的企業(yè)群。

下面我想就三個問題給大家介紹。這三個問題是純電驅動汽車與電池儲能、燃料電池汽車與綠色氫能、自動駕駛汽車與智慧能源。

2.關于純電驅動汽車與電池儲能

大家知道我們國家在“十二五”選擇了以純電動作為新能源汽車產業(yè)化的突破口，這是根據中國交通體系的特色和交通電氣化的優(yōu)勢來決定的。我們有電氣化的高鐵，我們有電氣化的城市交通，比方地鐵、新能源大客車等。我們還有面向城鎮(zhèn)和農村的，廣大的農村大部分都采用的是電動自行車，我們有幾億輛，所以我們可以在這樣一個電氣化交通優(yōu)勢的基礎上，發(fā)展新一代的個人轎車，就是小型電動轎車。因此在2009年，我們正式形成了純電驅動的中國新能源汽車技術轉型戰(zhàn)略。這就是中國的純電驅動跟以豐田為代表的國際模式的區(qū)別。他們是從先進的燃油車到混合動力車，再到燃料電池車，而我們是以鋰離子電池和純電動汽車為平臺，帶動混合動力和燃料電池汽車的全面發(fā)展，這就是我們的戰(zhàn)略。

在2014年，我國確立了新能源汽車是中國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，中國新能源汽車產業(yè)化從此進入了快速發(fā)展階段。我們從2011年的年產6000輛，到今年要超過600萬輛，十多年增長了1000倍。再往后看，我們還會快速增長。比如我們今年大概會到600多萬輛，增長速率90%，明年可能增長速率會下來，但是基數變大了，到2025年就會達到1200萬輛的年產量。所以預計2035年左右，電動汽車市場將發(fā)展成為年銷量2500萬輛，全產業(yè)鏈產值近10萬億的大產業(yè)。

新能源汽車在發(fā)展過程中，帶動了我們動力電池上水平、上規(guī)模。比如大家熟悉的，電動汽車剛開始的續(xù)航里程100多公里，電池的比能量只有100多瓦時，現在我們的比能量已經不斷提升到300瓦時、350瓦時，續(xù)航里程也在不斷提升，現在普遍達到500公里以上，甚至1000公里的續(xù)航也是可以做到的，只是成本偏高。再下一步，電池的技術創(chuàng)新潛力巨大，新一代電池技術在不斷取得突破。比如我們下一步是350瓦時/公斤普遍應用，再到2030年，400瓦時/公斤的電池就會產業(yè)化，到2035年，500瓦時/公斤的電池也會全方位產業(yè)化。這中間我們電池產業(yè)的規(guī)模也在不斷擴大，比如今年上半年，我們鋰離子電池全產業(yè)鏈的產量就超過了280GWh，增長了150%。全行業(yè)的收入突破了4800億，預計全年將突破萬億。我們明年的電池產能規(guī)劃已經大于1000個GWh。2025年我們國內電池需求量和出貨量預計達到1200GWh，就是12億千瓦時。寧德時代的曾毓群董事長也預測，2030年我們全球電動汽車裝機就會達到4800GWh，價值將近5萬億人民幣。所以這是一個巨大的產業(yè)。

不僅是電動車要用，下一步儲能也是一個重要方向。大家看我們新型的儲能，這是傳統(tǒng)儲能抽水蓄能，新型的儲能基本上都是磷酸鐵鋰電池。展望未來，整個電池產業(yè)的規(guī)模包括了儲能將不斷增長。當然大型的鋰離子電池的儲能電站的安全問題是一個挑戰(zhàn)。我們在清華大學建立了電池安全實驗室，目前是全球在學術機構中規(guī)模最大的電池安全以及團隊。經過十幾年的研發(fā)我們已經形成電池安全整套技術與解決方案，并正在開展全球合作，為國內外企業(yè)進行電池安全技術的研發(fā)和產業(yè)化。現在，我們逐步從電池安全的研究發(fā)展到安全電池的開發(fā)與產業(yè)化。比如全固態(tài)電池、安全電池系統(tǒng)和下一代智能電池，我們也培育一些電池方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)。

3.燃料電池汽車與綠色氫能

大家要知道，中國的燃料電池汽車也具備國際競爭力。根據2021年的全球燃料電池汽車的出貨量統(tǒng)計，其中商用車基本上是在中國推廣，所以燃料電池商用車是中國的特色和優(yōu)勢，跟10年前的純電動轎車類似，正在引領國際潮流。中國發(fā)起成立了國際氫能燃料電池協(xié)會來推動全球的氫能產業(yè)的國際合作。其中國外的會員單位占了我們協(xié)會的一半還多一點。

燃料電池汽車的產業(yè)化也帶動了氫能基礎設施的發(fā)展。隨著燃料電池汽車逐步的產業(yè)化成長，制氫、儲氫、加氫等等都會得到大的發(fā)展，會帶動整個氫能產業(yè)的發(fā)展。也就是以氫能汽車為先導，帶動綠色氫能全產業(yè)鏈發(fā)展，而氫能產業(yè)就是一個更大的戰(zhàn)略性的產業(yè)。全球氫能的產量，預計到2050年會達到6.6億噸。它不僅用在交通，還會用在電力、建筑、工業(yè)原料等等。氫能產業(yè)鏈是一個非常長的產業(yè)鏈，有一個大的產業(yè)集群，也是一個具備10萬億規(guī)模潛力的產業(yè)集群。其中電力應用就是氫儲能，它是中國綠色氫能應用的下一個戰(zhàn)略方向。

什么叫氫儲能？就是在風電光伏富余的時候，用電解水的方式把它制成氫儲起來，當風電光伏不夠的時候，我們再把它用于發(fā)電補上去，這就是氫儲能。大家知道我國有大量的火電廠、調峰電廠，我們需要氫這樣一種新的燃料來逐步取代煤。氫儲能在未來會是季節(jié)性儲能方式的主體。我們中國有十幾億千瓦的煤電廠，它的燃料升級需要氫燃料發(fā)電。這是一個龐大的系統(tǒng)工程。

我在清華的研發(fā)團隊對綠色氫能和燃料電池進行了大量的研究，經過近20年的研發(fā)，掌握了氫燃料電池的成套技術，也培育了中國氫能的第一股億華通科技公司?，F在億華通已經是一個企業(yè)集團，它具有10家公司，進行了氫能全產業(yè)鏈布局。另外，我們面向中遠期的應用，也在開展電解水制氫裝備的研發(fā)，包括了固體氧化物、質子交換膜和堿性電解，其中正在產業(yè)化的是堿性電解系統(tǒng)?；诎l(fā)電和制氫技術，可以推動氫儲能在火電廠的應用。我們在北方能源基地正在規(guī)劃氫儲能示范項目，分析發(fā)現集中式光伏基地與氫能有一個存儲和消耗的年周期循環(huán)，這樣就可以通過氫儲能實現太陽能的季節(jié)性能量轉移。我們還在推動包括包頭、張家口、北京在內的氫走廊建設，其中把張家口作為總部基地和綜合示范基地，建設氫制備、氫儲運、氫功能、氫動力?，F在在張家口已經有500輛燃料電池公交車，9個加氫站，萬噸的風電制氫廠，還有萬臺級的燃料電池發(fā)動機基地。在包頭主要是進行商業(yè)示范。在北京主要是進行國際合作和研發(fā)，在聯合國工業(yè)開發(fā)署和北京市政府支持下，已經建成北京國際氫能中心。

4.自動駕駛汽車與智慧能源

新能源電動汽車進一步發(fā)展就是智能化的新能源電動汽車。我們新能源的智能汽車，既是智能終端也是智慧能源的儲能方式，而且我們的電動車輛，它也需要智能制造。所以它會引領智能化革命，包括智能制造、自動駕駛、智慧能源?，F在電動汽車智能化座艙，還有車聯網來輔助駕駛等等功能，正在使電動汽車逐步自動化，以后還會有自動駕駛，甚至將來可能的無人駕駛。同時就像手機是移動的信息網一樣，電動汽車將來是移動的能源互聯網。因為每輛電動汽車上的電池都能夠用于儲能，進行車網互動，大量的汽車儲能鏈接起來就是移動的能源互聯網和分布式虛擬電廠。

在這個過程中，汽車行業(yè)的自動化技術變革吸引了幾乎所有的信息與互聯網廠商介入智能汽車行業(yè)，這也是一個大的風口。我要重點強調的是，隨著電動車保有量的增長，我們城市的配電網將會不堪重負，如果大家都是無序充電，晚上回家充電，電網會受不了。所以必須要開發(fā)電動汽車車網互動功能。首先要有序充電，即自動調整充電時間，也就是電力負荷比較低的時候，比如后半夜充電。進一步的可以車跟車充，也可以把車作為家庭的一個儲能裝置，如果屋頂有光伏，可以把光伏的電存在車上的“電廠”里，車作為儲能電源給家里供電。還比如車上電池與建筑樓宇車網互動，可以給寫字樓供電。當然也可以與園區(qū)的微電網互動來儲能和供電，既可以從網上取電，也可以給網上放電。甚至我們還可以跟配電網進行能量交換，這就是我們所謂的多功能車網互動V2X，使電動汽車真正成為一個智能能源終端。

當然，一輛車的能量是很有限的，車網互動需要聚合，聚合就有巨大的潛力。比如2040年，中國電動車保有量會到3億輛，如果每輛車平均65度電，我們車上就可以裝200億度電，這個就是中國現在每天消費的總電量，就可以存這么多。那么它有多大的功率？到時新能源汽車對電網的功率支撐能力可以達到30億千瓦左右，基本上相當于未來2040年全國電網非化石裝機功率的一半，這是非常大的。

所以我們預計電動汽車的大規(guī)模普及，會帶來基于車網互動的智慧能源生態(tài)。首先未來10年，有可能形成產業(yè)的黃金組合，就是“分布式光伏+電池儲能+電動汽車車網互動+物聯網+區(qū)塊鏈”。隨著我國的光伏總裝機進入10億千瓦時代，電池進入百億千瓦時時代和電動汽車進入億輛時代，我們就可以形成萬億級的智慧能源產業(yè)。面向2060年碳中和目標，會形成另外又一個更大的黃金組合，就是用戶側分布式光伏會進入20億千瓦規(guī)模，電動汽車會達到4億輛的規(guī)模、電動汽車車網互動會形成百億千瓦時儲能的規(guī)模，這個電池容量就更大了，會超過250億千瓦時，所以這個黃金組合的大生態(tài)會形成一個更大的10萬億級的產業(yè)。

總之，電動汽車會形成一個巨大的電力系統(tǒng)用戶側的能源互聯網，通過汽車把我們的停車場、智慧樓宇、園區(qū)，還有公路快充快換站的能量流鏈接起來，匯集起來。我們清華團隊基于車網互動的這些場景開發(fā)了一系列技術，相關的示范和產業(yè)化項目正在京津冀、港珠澳兩大城市圈落地，并跟很多企業(yè)形成了合作關系。以其中的快充快換場景為例，我們開發(fā)350千瓦快充技術，5分鐘可以充200公里，正在產業(yè)化。我們開發(fā)的快換技術5分鐘可以把重卡的電池換掉，形成重卡的電動化。而且這兩者結合起來，我們還構建了光-儲-充-換一體化的互補型智慧能源系統(tǒng)。所謂互補型，就是我們用重卡換電站的備用電池給轎車超級快充，因為大功率充電一般都要用儲能電池，不能直接從電網取電。在站上再建設光伏，這就是所謂的光伏充換一體化互補型智慧能源系統(tǒng)。我們把它稱作電動汽車時代的加油站。整個互補型智慧能源系統(tǒng)還可以與電網互動進行調峰和調頻，其中調頻就用我們給電池快充加熱使用的大功率雙向脈沖技術。我們在冬奧會期間已經建立了全球首個光儲充換一體化的綜合示范平臺，這是跟國際殼牌公司合作的。

5.總結與展望

新能源汽車與新能源革命將帶來工業(yè)革命與經濟轉型。未來二三十年，汽車產業(yè)、信息產業(yè)、交通裝備產業(yè)和能源化工相關產業(yè)將發(fā)生百年未有之大變局。這就是100年前汽車替代馬車的過程，跟我們今天很相似，它也是在二三十年期間就基本完成了轉換。我們很期待未來二三十年的大變局。

我總結一下，第一，新能源汽車正在進入大規(guī)模產業(yè)化的新階段，預計未來10~15年左右發(fā)展成為一個10萬億規(guī)模的大產業(yè)；第二，純電驅動汽車將帶動交通全面電動化和電池與儲能產業(yè)的大發(fā)展，預計10年到15年左右也能發(fā)展成為10萬億規(guī)模的大產業(yè)；第三，燃料電池汽車將推動綠色氫能戰(zhàn)略性產業(yè)集群的大發(fā)展，預計15年到20年左右發(fā)展成10萬億規(guī)模的大產業(yè)；第四，智能電動汽車產業(yè)化將帶動下一代信息產業(yè)以及車網互動和分布式光伏這一黃金組合的大發(fā)展，預計20年左右，發(fā)展成10萬億規(guī)模的大產業(yè)。（來源：香橙會研究院）